Disegno e sviluppo di idrogel sensibili all'ATP

Gli idrogel sono sistemi colloidali formati da catene polimeriche idrofiliche disperse in acqua; il sistema è in forma semisolida ed è caratterizzata da un network polimerico 3D. Questi idrocolloidi hanno innumerevoli applicazioni grazie alla loro versatilità: la loro biocompatibilità li rende molto utilizzati in campo farmaceutico, medico, chirurgico e ovviamente chimico. L’idrogel progettato in questo studio ha proprietà “stimuli responsive”, ossia quella di essere sensibile a stimoli esterni. In particolare utilizzando una molecola formata da catene di polietilenglicole (PEG) funzionalizzato con del 1,4,9-triazaciclonano (TACN) poi caricato con ioni zinco (Zn2+). Lo scopo del progetto di tesi è lo sviluppo e lo studio di questo idrocolloide, in particolare si vuole osservare la formazione di una struttura supramolecolare reticolare alla presenza degli ioni fosfato dell’ATP. Il complesso TACN·Zn2+ mantiene le sue proprietà anche nel colloide e dunque la sua elevata affinità per l’ATP e l’alta selettività nei confronti del GMP. Il sistema colloidale supramolecolare è dipendente dalla concentrazione di ATP, con l’aggiunta di enzimi ATPasi è infatti possibile osservare che il complesso TACN·Zn2+ mostra affinità minori per ADP e AMP. Quello che si osserva è un sistema fuori dall’equilibrio che necessità di presenza di ATP in soluzione perché si formi. Modificando il legante TACN è possibile favorire la reazione di fosforilazione dell’ATP e si andrebbe quindi a formare una struttura supramolecolare fuori dall’equilibrio che consuma ATP per mantenere il proprio reticolo. In opportune condizioni e concentrazioni è dunque possibile sviluppare e osservare una struttura chimica “life-like” che appunto imita la vita biologica essendo un sistema fuori dall’equilibrio termodinamico che necessita di fonti di energia esterne per esistere.