Effetto dell’aggiunta ritardata della miscela di polimerizzazione sulle proprietà di legame dei nanoMIP preparati mediante sintesi in fase solida

Molecularly imprinted polymers (MIPs) are obtained from the polymerization of acrylic or methacrylic monomers together with a molecule that acts as a template, called "template". They are organic polymers capable of reversibly and selectively binding of the template molecule. A recent innovation for the synthesis of nanomeric sized MIPs (nanoMIPs) is represented by the technique of solid phase synthesis. Through this technique, the template molecules are immobilized on glass spheres with an average diameter of 75 - 90 μm and subsequently exposed to the polymerization mixture. During the polymerization process the interactions between the template and the growing polymer generate nano-cavities which have the template shape. Once the polymerization process is complete and all the polymer that has not adhered to the immobilized template has been removed, it is possible to recover the printed nanoparticles. According to this method of synthesis, however, uncertainties remain related to the mechanism of formation of the polymer and how the printed sites actually takes place. In this thesis work I synthesized printed nanoMIPs for rabbit γ-globulin studying how the delayed addition of the polymerization mixture affects the binding properties of the obtained nano-polymers. This study was conducted by performing equilibrium partition experiments, i.e. incubating fixed amounts of nanoMIPs with varying amounts of ligand. Rabbit γ-globulins (template molecules) were used as ligand and to evaluate the selectivity of the binding sites the contact tests were carried out with bovine γ-globulins, molecules structurally similar to the template. The results show that the delayed addition of the polymerization mixture affects the binding properties of nanoMIPs prepared by solid phase synthesis: delays between 10 and 15 minutes showed an increase of the binding affinity (Keq equal to 26∙106 M-1) and low selectivity; instead, longer delays show a reduction of the binding affinity (Keq equal to 5∙106 M-1), but a higher selectivity. Furthermore, evaluating the results derived from the equilibrium partitions with bovine γ-globulins we can observe a quite constant trend of Keq (~2∙106 M-1). This behaviour could be explained considering that both macromolecules belong to the same class: in fact they are immunoglobulins and therefore possess structural analogies whereby they bind to the available binding sites but with a lower affinity.

I polimeri a stampo molecolare (Molecularly Imprinted Polymers, MIPs) si ottengono a seguito della polimerizzazione di monomeri acrilici o metacrilici in presenza di una molecola che funge da stampo, denominata “templante”. Essi sono polimeri organici capaci di legare in maniera reversibile e selettiva la molecola-stampo. Una recente innovazione per la sintesi di MIP con dimensioni nanometriche (nanoMIP) è rappresentata dalla tecnica della sintesi in fase solida. In questa tecnica le molecole stampo sono immobilizzate su sfere di vetro dal diametro medio di 75 - 90 μm e successivamente messe a contatto con la miscela di polimerizzazione. Durante il processo di polimerizzazione le interazioni tra il templante e il polimero in crescita generano nano-cavità che hanno la forma del templante stesso. Terminato il processo di polimerizzazione e allontanato tutto il polimero che non ha aderito al templante immobilizzato, è possibile recuperare le nanoparticelle stampate. In questo metodo di sintesi, tuttavia, permangono incertezze su come effettivamente avvenga il meccanismo di formazione del polimero e dei siti stampati. Nel mio lavoro di tesi ho sintetizzato nanoMIP stampati per le γ-globuline di coniglio studiando come l’aggiunta ritardata della miscela di polimerizzazione influisca sulle proprietà di legame dei nano-polimeri ottenuti. Questo studio è stato condotto effettuando esperimenti di partizione all'equilibrio, ovvero incubando quantità fisse di nanoMIP con quantità variabili di ligando. Come ligando sono state usate le γ-globuline di coniglio (molecola-stampo) e per valutare la selettività dei siti di legame le prove di contatto sono state effettuate con γ-globuline bovine, molecole strutturalmente simili al templante. I risultati mostrano che l’aggiunta ritardata della miscela di polimerizzazione influenza le proprietà di legame dei nanoMIP preparati mediante sintesi in fase solida: ritardi tra i 10 e 15 minuti hanno mostrato un aumento dell’affinità di legame (Keq pari a 26∙106 M-1) ed anche della selettività; invece, ritardi maggiori mostrano una riduzione della selettività e dell’affinità di legame (Keq pari a 5∙106 M-1). Inoltre, valutando i risultati derivanti dalle partizioni all’equilibrio con le γ-globuline bovine possiamo osservare un andamento più o meno costante delle Keq (~2∙106 M-1). Questo possiamo spiegarlo in quanto entrambe le macromolecole appartengono alla stessa classe, sono immunoglobuline, e quindi possiedono delle analogie strutturali per cui si legano ai siti di legame disponibili ma con una minore affinità.