Estudio de la afinidad del Rotavirus con proteínas probióticas PEGiladas: Teorías de aproximación de medio efectivo para la caracterización de la afinidad molecular

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Resumen

The Infectious Diseases Group of the Pontifical Javierian University (GEI-PUJ) has been working on the development of probiotic antiviral treatments against rotavirus. The treatment consists of protecting the intestinal walls with proteins produced by the metabolism of the bacterium bifidobacterium adolescentis. In spite of the demonstrated efficacy of the treatment, there are still problems to be solved, for example: the protection of the proteins on their way through the intestine to prevent them from being altered by the stomach pH or other acids. For this, the use of PEGylation has been tried, which consists of coating the protein with polyethylene glycol (PEG), which is a high-density polymer. However, although GEI-PUJ has different PEGylation protocols, the characteristics of the coatings achieved on proteins with this technique, in terms of thickness and coated area, are unknown. There is also no quantitative information related to the changes produced by PEGylation in the affinity of rotavirus to proteins. Spectroscopic ellipsometry (SE) is an optical characterization technique with which it is possible to measure, among others, the complex refractive index of materials. Thin films and multilayers are the systems that benefit the most from the advantages offered by this technique, since its extraordinary sensitivity makes it possible to measure films of only a few angstroms in thickness. The technique is very versatile even for organic samples, as it is non-destructive, non-invasive and does not require sample preparation treatments for characterization. With the implementation of effective medium approximation theories (EMA) for the analysis of ellipsometric data, it is also possible to calculate structural parameters of the samples such as porosity and roughness, in the case of solid samples. The main objective of this work is to characterize the polyethylene glycol coating of proteins produced by the metabolism of the bacterium bifidobacterium adolescentis after random PEGylation protocol. The experimental data is analyzed in the light of EMA to obtain, on the one hand, the pseudo-optical constants of PBS in which the PEGylated proteins are suspended, as well as of the PEG and the probiotic proteins. This analysis also allows us to determine the characteristics of PEGylation in terms of the volume ratio of the coating on the protein.

Descripción

El Grupo de Enfermedades Infecciosas de la Pontificia Universidad Javeriana (GEI-PUJ), ha trabajado en el desarrollo de tratamientos antivirales probióticos contra el rotavirus. El tratamiento consiste en proteger las paredes intestinales con proteínas producto del metabolismo de la bacteria bifidobacterium adolescentis. A pesar de la demostrada eficacia del tratamiento, aún existen problemas por resolver, como por ejemplo: la protección de las proteínas en su camino por el intestino para evitar que sea alterada por el pH estomacal u otros ácidos. Para esto se ha intentado el uso de la PEGilación que consiste en recubrir la proteína con polietilenglicol (PEG) el cual es un polímero de alta densidad. Sin embargo, aunque el GEI-PUJ cuenta con diferentes protocolos de PEGilación, se desconocen las características de los recubrimientos logrados sobre las proteínas con esta técnica, en términos del espesor y el área recubierta. Tampoco existe información cuantitativa relacionada con los cambios que produce la PEGilación en la afinidad del rotavirus con las proteínas. La elipsometría Espectroscópica (EE) es una técnica de caracterización óptica con la que es posible medir, entre otras, el índice de refracción complejo de los materiales. Las películas delgadas y las multicapas son los sistemas más beneficiados de las ventajas que ofrece esta técnica, ya que su extraordinaria sensibilidad permite medir películas de tan sólo algunos angstroms de espesor. La técnica es muy versátil incluso para muestras orgánicas, ya que no es destructiva, ni invasiva, ni requiere de tratamientos de preparación de la muestra para su caracterización. Con la implementación de teorías de aproximación de medio efectivo (TAME) para el análisis de datos elipsométricos, es posible, además, calcular parámetros estructurales de las muestras como lo son la porosidad y la rugosidad, para el caso de muestras sólidas. Este trabajo tiene como objetivo principal caracterizar el recubrimiento con polietilenglicol de las proteínas producto del metabolismo de la bacteria bifidobacterium adolescentis tras el proceso de PEGilación aleatoria. De este modo, se analizarán los datos experimentales a la luz de las TAME para obtener, por una parte, las pseudo-constantes ópticas de la solución salina en la que vienen suspendidas las proteínas PEGiladas, así como del PEG y de las proteínas probióticas. Este análisis, también nos permitirá determinar las características de la PEGilación en términos del espesor del recubrimiento y el área de recubrimiento en la proteína.

Palabras clave

Elipsometría espectroscópica, Polietilenglicol, PEGilación, Teorías de aproximación de medio efectivo

Materias

Licenciatura en Física -- Tesis y disertaciones académicas , Rotavirus , Índice de refracción complejo , TAME (Teorías de aproximación de medio efectivo) , Espesor del recubrimiento

Citación