Obtención y caracterización de nuevas matrices poliméricas con aplicación en la bioseparación de lisozima mediante el proceso de adsorción

En este trabajo se estudiaron las propiedades fisicoquímicas y la capacidad de adsorber proteínas en geles formados por un polielectrolito (PE) natural, el alginato (Alg), y un polisacárido natural, la goma guar (GG), a los cuales se le adicionó un polímero de cadena flexible (PCF) sintético y no cargado eléctricamente: Pluronic 68 (Plur68), Polivinilpirrolidona (PVP) o Polivinilalcohol (PVA). Los geles fueron obtenidos utilizando la propiedad que presenta el alginato de formar un complejo no soluble con el Ca+2, generando esferas de 2 mm de diámetro promedio. Posteriormente, se entrecruzaron las cadenas polisacáridas con Epiclorhidrina para lograr esferas más estables. Se estudiaron las propiedades fisicoquímicas de las cuatro matrices obtenidas, determinando: porcentaje de agua de hidratación, área superficial accesible, características superficiales por microscopía electrónica de barrido y pH en el punto de carga eléctrica cero (pHzpc). Se observó que las esferas poseen una superficie rugosa, su masa está formada por 94% a 97% de agua, que la presencia de PVA y Plur68 incrementan el valor de pHzpc desde 5,98 a 6,46 y que el agregado de PVA y PVP aumentan en forma significativa el área superficial accesible respecto de la matriz de Alg-GG sin PCF. Además, se comparó la capacidad de las cuatro matrices obtenidas para adsorber una proteína modelo: la Lisozima (LZ), cuyo pI es de 10.7 y su PM de 14.3 kDa. Se observó que la cinética de adsorción sigue el modelo de pseudo primer orden, alcanzando el equilibrio de adsorción en 40 minutos. El mecanismo molecular de adsorción, estudiado por el modelo de Weber y Morris, demuestra que la velocidad de adsorción de la LZ está controlada por un efecto combinado de la difusión a través de la capa límite y de la reacción en la superficie del adsorbente. Además, se sugiere que en todos los sistemas hay una baja resistencia de la enzima a difundir a través de la capa límite de líquido. La presencia de PCF aumenta la velocidad de difusión de la LZ en el siguiente orden: ninguno <PVP <PVA <Plur68. Las isotermas de adsorción siguieron el modelo de Freundlich, siendo la matriz que contiene PVA la que mostró mayor capacidad de adsorción de LZ. Los cambios de entalpía y entropía fueron positivos para todos los sistemas, indicando que el efecto conductor de la adsorción de la proteína estaría dado principalmente por el denominado efecto hidrofóbico. Al adicionarse la LZ, se incrementaría el desorden del agua estructurada, lo cual favorecería la penetrabilidad de la proteína en el interior de la matriz y, en consecuencia, aumenta la entropía del sistema. Finalmente, se seleccionó la matriz Alg-GG-PVA para ensayar el proceso de recupero de esta proteína a partir de su biomasa natural: clara de huevo. Se halló que la proteína adsorbida es recuperada y eluída en un 80% en presencia de NaCl 300 mM, siendo el tiempo de elución de 8 minutos. Se concluye que la incorporación de un PFC en las matrices de Alg-GG favorece la estabilidad mecánica, aumenta la capacidad de adsorción de LZ y la velocidad de elución de la misma con un buen recupero de la proteína.