Interfaces DPPE/Salmoura, um estudo sobre membranas celulares via dinâmica molecular clássica

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Bischof, Fábio Andrei
• Orientador(a): Lara, Lucas Stori de
• Banca de defesa: Lázaro, Sérgio Ricardo de, Ribeiro, Maurício Aparecido
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual de Ponta Grossa
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciências
• Departamento: Departamento de Física
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Dinâmica molecular; Simulação computacional; Potenciais de interação; Molecular dynamics; Computational simulation; Interaction potentials
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Link de acesso: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3358

Nesse trabalho um estudo computacional referente a propriedades estruturais e condutividade iônica entre membranas fosfolipídicas formadas por DPPE, um fosfolipídio presente em grande parte das células dos seres vivo, como a bactéria E. coli, foi realizado. Para isto, utilizamos a metodologia de Dinâmica Molecular Clássica (DMC), implementada através do software LAMMPS e visualizada pelo software VMD, baseada na aproximação de Born-Oppenheimmer em que as partículas são regidas por interações do tipo Newtoniana, sujeitas a potenciais de interação clássicos. Em nosso modelo de membranas celulares são utilizadas bicamadas fosfolipídicas, com um canal de Gramicidina em seu interior. Acima e abaixo das camadas fosfolipídicas, foi introduzida uma solução iônica de KCl (cloreto de potássio), visando a troca de íons de uma extremidade a outra no sistema, através do canal de Gramicidina. Dois sistemas distintos foram modelados, um contendo um polímero condutor (PEDOT:PSS) e o outro não, de forma que o papel do polímero a ser investigado neste sistema, seria o de facilitar a passagem de cátions K pelo canal de Gramicidina. A partir das simulações, percebemos uma maior organização estrutural no sistema que continha o PEDOT:PSS, observado através das análises de perfis de densidade e de distribuição radial de pares. Além disso, um maior fluxo de cátions K foi observado. Medidas como pressão de superfície também foram realizadas e estão de acordo com resultados experimentais. Análises de efeitos na aplicação de um potencial elétrico externo, também foram utilizadas uma vez que existe a presença de um polímero condutor. Com a presença do potencial elétrico, a troca de íons presentes nos dois sistemas foi intensificada, onde a presença do PEDOT:PSS ocasionou um aumento no fluxo de íons através do canal de Gramicidina A, porém, campos elétricos superiores a 0.1V demonstraram não ser efetivos, devido a provocarem a fragmentação da membrana fosfolipídica. Com base em nossas simulações é possível verificar que a presença do polímero condutor PEDOT:PSS, próxima à uma membrana celular, pode alterar o fluxo de íons nesta membrana. É possível afirmar ainda que, um modelo de sensor biológico, à base de PEDOT:PSS, pode analisar uma atividade bacteriana, por exemplo, através da análise do fluxo de íons. E ainda, ser utilizada como um modo de neutralizar e destruir a atividade bacteriana.