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Usando microcalorimetría para acelerar el desarrollo de fármacos
La calorimetría de titulación isotérmica y la colorimetría de exploración diferencial son herramientas valiosas que pueden ayudar a acelerar el desarrollo de fármacos.
ANÁLISIS: CARACTERIZACIÓN DE PROTEÍNAS
Natalia Markova
La calorimetría de titulación isotérmica y la colorimetría de exploración diferencial son herramientas valiosas que pueden ayudar a acelerar el desarrollo de fármacos.
La calorimetría es la ciencia de medir los cambios de calor que resultan de reacciones químicas o eventos físicos. La palabra “micro” en microcalorimetría hace referencia a la escala extremadamente pequeña en la cual los experimentos pueden ser llevados a cabo, gracias a su tecnología ultrasensible. La habilidad de hacer mediciones altamente precisas, ricas en información usando solo 10 μg de proteína/fármaco (dependiendo de las propiedades de la muestra) hace a la calorimetría una técnica poderosa para investigar las interacciones bioquímicas que dirigen eficacia y seguridad de los fármacos. Este artículo proporciona una visión general de como la trabaja la microcalorimetría, y el valor y aplicación de los datos que esta técnica produce.
¿Cómo trabaja?
La microcalorimetría se puede dividir en calorimetría de titulación isotérmica (ITC) y calorimetría diferencial de barrido (DSC), ambas son valiosas para aplicaciones farmacéuticas/biofarmacéuticas. Estas técnicas comparten principios similares de operación, pero difieren en términos de instrumentación y preparación experimental, y como resultado, ofrecen capacidades analíticas diferentes pero complementarias.
El núcleo térmico de un microcalorímetro consiste de dos celdas: una celda de referencia y una celda para la muestra (ver Figura 1). Cuando una reacción o evento de unión toma lugar en la celda de muestra, si el calor es liberado o absorbido, induce una diferencia de calor (ΔT) entre las dos celdas. Esta diferencia es eliminada a través de un control automático de la entrada de energía a la celda de muestra. La magnitud del cambio resultante en la entrada de energía se correlaciona directamente con la entalpia (ΔH) de la interacción que ha tenido lugar y puede ser usada para determinar un rango de parámetros, dependiendo de la técnica específica aplicada y las condiciones experimentales.
En un sistema de ITC, la celda de referencia y la celda de muestra están fijas a una temperatura deseada, con un reactante, en solución, cargado dentro de la celda de muestra. El experimento se lleva acabo a temperatura constante titulando la pareja de unión o reactante dentro de la solución en la celda de la muestra usando una jeringa automática capaz de inyectar alícuotas medidas con precisión. Cuando la unión o reacción tiene lugar, los cambios de temperatura de millonésimas de un grado Celsius son detectados y medidos, para determinar el calor liberado o absorbido. La inyección continua hasta que la unión o reacción ha alcanzado el equilibrio, para generar un perfil termodinámico completo para la reacción, incluyendo información acerca de afinidad de unión (por ejemplo fuerza de interacción entre la primera y segunda molécula de unión o reactante).
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