Orientador: Elias Basile Tambourgi

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: A fase L3 (esponja) foi observada no final dos anos 80 e representa uma nova classe de auto moldagem para sistemas surfactantes em água. Esse trabalho descreve a descoberta e a posterior caracterização de uma fase ternária composta do lipídio sintético catiônico brometo de dioctadecildimetil...

Resumo: A fase L3 (esponja) foi observada no final dos anos 80 e representa uma nova classe de auto moldagem para sistemas surfactantes em água. Esse trabalho descreve a descoberta e a posterior caracterização de uma fase ternária composta do lipídio sintético catiônico brometo de dioctadecildimetil amônio (DODAB), pentanol e água, em uma região diluída. Esta é a primeira descrição de uma fase L3 preparada com um lipídio com uma cabeça polar relativamente pequena e duas cadeias de hidrocarboneto com 18 carbonos cada. A região no diagrama triangular pentanol/água/DODAB na qual a fase existe foi caracterizada utilizando as técnicas de isotropia óptica e anisotropia em relação a uma sonda de espectroscopia de ressonância paramagnética do elétron. A proposta de uma fase L3 foi feita por comparação com um sistema similar relatado pelo grupo de Monpellier. A descrição aceita é que, em uma relação estreita de concentração surfactante e cosurfactante, ocorre fusão de membrana com a formação de uma rede de bicamadas altamente interligadas e distribuídas aleatoriamente no espaço. A hipótese de formação da fase L3 é que o grupo hidroxila do pentanol se pareie com as cabeças de lipídios e esse fato é capaz de alterar a curvatura das bicamadas. As várias preparações de DODAB e pentanol mantiveram-se inalteradas durante pelo menos cinco anos apenas até 3 mM, a concentração máxima que pode ser chamada de L3, que é termodinamicamente estável. Para tornar o sistema mais atraente para muitos usos potenciais, é necessário aumentar a concentração do lipídio. Concentrações até 10 mM decompõem-se após algumas horas em pequenas gotas e cristais, a chamada multifase. O passo seguinte foi remover completamente o álcool por diálise contínua. O resultado foi o aparecimento de uma fase semelhante à água, que não pode ser obtida de outro modo. Uma sequência de medidas espectroscópicas e cromatográficas demonstrou que o álcool foi eliminado totalmente por diálise e o lipídio permanece retido. Há uma notável diferença com outros sistemas binários água/DODAB. Na mesma concentração, todos têm acentuada turbidez. A hipótese é que a presença de álcool na bicamada promove uma reorganização capaz de transformar um sistema particulado em bicontínuo. Está agora bem aceito que a força motriz dessas transformações são as mudanças de curvatura na bicamada. Os esforços para caracterizar esses sistemas são justificados, uma vez que são fáceis de preparar e têm utilizações potenciais como a síntese de compostos com poros mesoestruturados, transporte de drogas e cristalização de proteínas

Abstract: The amphiphilic L3 (sponge) phase was observed in the late 80's and represents a new class of self-assembly for surfactant-water systems. This work describes the discovery and subsequent characterization of a ternary phase composed of synthetic cationic lipid dioctadecildimetil ammonium...

Abstract: The amphiphilic L3 (sponge) phase was observed in the late 80's and represents a new class of self-assembly for surfactant-water systems. This work describes the discovery and subsequent characterization of a ternary phase composed of synthetic cationic lipid dioctadecildimetil ammonium bromide (DODAB), pentanol and water in a diluted region. This is the first description of a L3 phase prepared from a lipid with a relatively small polar head and two hydrocarbon chains with 18 carbons each one. The region of the triangle diagram in which there is L3 phase was characterized using optical isotropy and anisotropy to a probe with electron paramagnetic resonance spectroscopy technique. The proposal of an L3 phase was made by comparison with a similar system reported by the group of Montpellier. The description accepted is that in a narrow close ratio of surfactant/cosolvent concentrations, membrane fusion occurs with the formation of a highly interconnected and randomly distributed network of bilayers in space. The assumption of formation of the L3 phase is that the hydroxyl group of pentanol pairs with the lipid heads and this fact is able to change the bilayer curvature. The various DODAB/pentanol preparations remained unchanged and stable for five years only up to the concentration of 3 mM of lipid, the maximum concentration that can be called L3 phase, which is thermodynamically stable. To make the system more attractive for many potential uses it was necessary to increase the weight of the lipid. Concentrations up to 10 millimolar, after a few hours, break down into tiny droplets and small crystals, so-called multiphase. The next step was to completely remove the alcohol by continuous dialysis. The result was the appearance of a phase similar to water, which cannot be obtained otherwise. A sequence of spectroscopic and chromatography measurements showed that the alcohol was entirely eliminated by dialysis as the lipid was retained. There is a notable change when compared with other DODAB/water binary preparations. In the same concentration, all of them have pronounced turbidity. The hypothesis is that the presence of alcohol in the bilayer promotes reorganization, transforming a particulate into a bicontinuum system. Efforts to characterize these systems are justified because they are easy to prepare and have potential uses in the synthesis of inorganic solid new materials with nanostructured pores, and as drug carriers and vehicles for the crystallization of proteins