Estudo sobre a eletroadsorção de metais no criogel monolítico de poliacrilamida visando a adsorção de proteinas
Javan Grisente dos Reis da Costa
TESE
Português
T/UNICAMP C823e
[Study on the electroadsorption of metals in monolithic polyacrylamide cryogel aiming at the adsorption of proteins]
Campinas, SP : [s.n.], 2024.
1 recurso online (110 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Ambrósio Florêncio de Almeida Neto
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Faculdade de Engenharia Química
Resumo: Atualmente o Criogel monolítico de Poliacrilamida (PAam) tem apresentado uma crescente aplicabilidade na adsorção e purificação de proteínas devido à sua capacidade de rápida transferência de massa, alta porosidade e baixa contrapressão em altas taxas de fluxo. Sendo utilizado,...
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Resumo: Atualmente o Criogel monolítico de Poliacrilamida (PAam) tem apresentado uma crescente aplicabilidade na adsorção e purificação de proteínas devido à sua capacidade de rápida transferência de massa, alta porosidade e baixa contrapressão em altas taxas de fluxo. Sendo utilizado, principalmente, na cromatografia de afinidade por íons metálicos imobilizados (IMAC), um dos maiores problemas é a dessorção desses metais podendo contaminar as proteínas. Sendo assim, o presente trabalho propôs, de forma pioneira, como alternativa para a IMAC, investigar a eletroadsorção de íons metálicos Cu2+, Fe2+, Co2+ e Ni2+ em uma coluna de PAam, com dois sistemas distintos (batelada e leito fixo), sem utilizar de agentes quelantes para fixar os metais na coluna, para aprimorar a capacidade de purificação de imunoglobulina G e ser eficiente para a imobilização da proteína Spike (aminoterminal da SARS-CoV-2). Dentre os íons citados, o estudo em leito fixo conseguiu de forma efetiva eletroadsorver os íons Cu2+ diretamente no PAam, devido ao design do leito ser minunciosamente dimensionado sem a necessidade de um agente quelante para intermediar o processo de adsorção do íon. Pois, o Cu2+ apresenta uma camada d9 diferente dos outros metais, tornando-o mais propicio para realização de ligações coordenadas na estrutura do PAam. Vale ressaltar que, para que os íons Cu2+ sejam fixados nos sítios de adsoção formados no PAam é exigida uma voltagem mínima de 3V, independente da vazão aplicada (entre 1 e 5 mL/min). Após o processo de eletroadsorção, foi aplicada a eluição em EDTA (ácido etilenodiamino tetra-acético) 0,1 mol/L, para verificar a quantidade adsorvida máxima do íon, nesse caso, aproximadamente 16 mg de Cu2+/g de PAam. Para o sistema em batelada, ocorreu um impedimento eletroquímico gerando corrosão no sistema, não sendo possível tornar o PAam um formador de sítios de eletroadsorção. Na avaliação da capacidade de adsorção das proteínas, durante a passagem do tampão de Acetato de sódio, pela técnica de cromatografia de afinidade, grande parte dos íons Cu2+ foram dessorvidos, comprometendo a aplicação da técnica. Sendo assim, a inovação do estudo, que traz de forma pioneira a eletroadsorção de metais em PAam, abre um leque de possibilidades para resolver problemas práticos da indústria farmacêutica e aplicações em cromatografia
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Abstract: Currently, monolithic Polyacrylamide Cryogel (PAam) has shown increasing applicability in the adsorption and purification of proteins due to its capacity for rapid mass transfer, high porosity and low backpressure at high flow rates. Being mainly used in immobilized metal ion affinity...
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Abstract: Currently, monolithic Polyacrylamide Cryogel (PAam) has shown increasing applicability in the adsorption and purification of proteins due to its capacity for rapid mass transfer, high porosity and low backpressure at high flow rates. Being mainly used in immobilized metal ion affinity chromatography (IMAC), one of the biggest problems is the desorption of these metals, which can contaminate proteins. Therefore, the present work proposed, in a pioneering way, as an alternative to IMAC, to investigate the electroadsorption of metallic ions Cu2+, Fe2+, Co2+ and Ni2+ in a PAam column, with two different systems (batch and fixed bed), without using of chelating agents to fix the metals in the column, to improve the purification capacity of immunoglobulin G and be efficient for the immobilization of the Spike protein (amino terminus of SARS-CoV-2). Among the ions mentioned, the fixed bed study managed to effectively electroadsorb the Cu2+ ions directly onto the PAam, due to the bed design being meticulously sized without the need for a chelating agent to mediate the ion adsorption process. Because Cu2+ has a different d9 layer than other metals, making it more suitable for making coordinated bonds in the PAam structure. It is worth mentioning that, for the Cu2+ ions to be fixed in the adsorption sites formed on the PAam, a minimum voltage of 3V is required, regardless of the flow rate applied (between 1 and 5 mL/min). After the electroadsorption process, elution was applied in EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) 0.1 mol/L, to verify the maximum adsorbed amount of the ion, in this case, approximately 16 mg of Cu2+/g of PAam. For the batch system, an electrochemical impediment occurred, generating corrosion in the system, making it impossible to make PAam a former for electroadsorption sites. When evaluating the adsorption capacity of proteins, during the passage of the sodium acetate buffer, using the affinity chromatography technique, a large part of the Cu2+ ions were desorbed, compromising the application of the technique. Therefore, the innovation of the study, which pioneers the electroadsorption of metals in PAam, opens a range of possibilities for solving practical problems in the pharmaceutical industry and applications in chromatography
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Aberto
Almeida Neto, Ambrósio Florêncio de, 1979-
Orientador
Martinez, Patrícia Fazzio Martins, 1978-
Avaliador
Mariano, Adriano Pinto, 1978-
Avaliador
Aguiar-Oliveira, Elizama, 1978-
Avaliador
Rabelo, Ana Paula Brescancini
Avaliador
Estudo sobre a eletroadsorção de metais no criogel monolítico de poliacrilamida visando a adsorção de proteinas
Javan Grisente dos Reis da Costa
Estudo sobre a eletroadsorção de metais no criogel monolítico de poliacrilamida visando a adsorção de proteinas
Javan Grisente dos Reis da Costa