Caracterizacion de sistemas organizados mediante el empleo de tecnicas electroquimicas

Abstract

El estudio de soluciones microheterogéneas como soluciones micelares, microemulsiones, cristales líquidos lipotrópicos, etc, no ha sido propiamente sistematizado. Aunque este tipo de sistemas parecen diferir notablemente uno de otros, tienen en común lo concerniente a ia orientación, agregación y formación de estructuras de las moléculas de soluto. Estas son designadas "soluciones organizadas 'y son empleadas en varias ramas de la ciencia moderna y la tecnología. El estudio electroquímico de moléculas pruebas electroactivas en sistemas organizados es una buena herramienta para mimetizar procesos que ocurren en membranas biológicas donde la transferencia de electrones es de suma importancia. En el desarrollo de este trabajo de tesis nos enfocamos en la determinación del comportamiento electroquímico del ferrocianuro de potasio (K4[Fe(CN)6}) y del 1-Naftol (Nf) en Micelas inversas de cloruro de bencil-n-hexadecil-dimetilamonio (BHDC) y en vesículas unilaminares de 1,2-di-oleoil-sn-glicerol-3- fosfatidilcolina (DOPC) respectivamente. Los estudios sobre el comportamiento electroquímico del K4[Fe(CN)6] en micelas inversas de BHDC nos permitieron proponer un modelo matemático, que describe fisicoquímicamente el sistema. En primera instancia se resalta que el K4[Fe(CN)6] no es electro activo en micelas inversas de BHDC formadas en benceno puro. No obstante agregados de n-heptano sobre el solvente orgánico externo de las micelas inversas, hacen posible la descarga electroquímica del KI[Fe(CN)G] en el sistema. Por lo anterior se determinó que las micelas inversa de BHDC debían ser formadas en la mezcla benceno-n-heptano 70-30% v/v a W0=5 para obtener la mayor descarga del K4[Fe(CN)6]. Estudios comparativos entre micelas inversas de BHDC y micelas inversas de 1,4-bis-2- etilhexilsulfosuccinato de sodio (AOT) nos permitieron observar que la naturaleza del surfactante influye marcadamente sobre la descarga electroquímica del K4[Fe(CN)6]. Con el estudio de la influencia de la concentración del BHDC sobre la descarga del Ka[Fe(CN)6] se pudieron observar propiedades muy interesantes del sistema que luego serían comprendidas mediante el estudio complementario de dispersión dinámica de luz (DL5). La descarga electroquímica del K4[Fe(CN)6] fue superior para todas las concentraciones de BHDC estudiadas e incluso superior que para el sistema agua/AOT/n-heptano a un W0=10.' Además observamos que con la concentración de surfactante el sistema aumentaba de tamaño Estos resultados nos llevaron a pensar que las micelas inversas de BHDC formadas en la mezcla benceno- n-heptano 70-30% v/v son sistemas interactuantes, que forman de manera espontánea, clústeres de micelas en equilibrio con micelas libres. Nuestros resultados nos permitieron proponer un modelo matemático con el cual se determinó la distribución en equilibrio de micelas y clústeres de micelas para diferentes concentraciones de BHDC. Finalmente con las correspondientes distribuciones, logramos determinar la energía de interacción entre las micelas libres y los clústeres de micelas. Por otra parte, el Nf experimenta un equilibrio ácido-base que es favorecido tanto para la especie neutra como para la especie deprotonada 1-Naftolato ( Nf ) a pH cercano de 9.6. El comportamiento electroquímico del Nf en medio acuoso nos permitió determinar una señal electroquímica de oxidación que dependía del pH de la solución. A pH 5.7 se define bien la señal de oxidación del Nf en su forma neutra y a pH 10 se observa una señal bien definida de oxidación de Nf, mientras que cuando el pH es cercano a 9 se observa la contribución conjunta de ambas especies. Cuando determinamos el comportamiento electroquímico del Nf en vesículas unilaminares de DOPC se observó que si bien la respuesta electroquímica era semejante que en medio acuoso, la concentración del surfactante influye sobre la corriente limite. Estos resultados nos permitieron proponer un modelo matemático, con el cual determinamos el reparto del Nf en las vesículas grandes unilaminares (VGU) de DOPC y el coeficiente de difusión de estos agregados, con valores comparables a los obtenidos por técnicas independientes. Visto esto, se planteó una aplicación de las técnicas electroquímicas realizando estudios que buscaban determinar el coeficiente de permeabilidad del 1-Naftilfosfato (1-NP) a través de la bicapa lipídica de las vesículas unilaminares de DOPC. Para ello encapsulamos en el interior de las vesículas la enzima fosfatasa alcalina (AP) y en el exterior de las vesículas agregamos el 1-NP, con el tiempo observamos que el 1-NP permeaba la bicapa reaccionando con la enzima y producia el Nf. Como el 1-NP no es electroactivo, los estudios que nos permitieron determinar la permeabilidad 1-NP a través de la bicapa lipídica de las vesículas, fueron realizados siguiendo la concentración de Nf producida en el tiempo.