Propiedades dinámicas de carbohidratos

Abstract

Muchas de las funciones especializadas de los carbohidratos, tales como su habilidad para modificar la viscosidad de los compuestos o el hecho de servir como crioprotectantes resultan de las interacciones que se producen con las moléculas de agua. Este panorama nos ha inducido al estudio de las propiedades dinámicas de carbohidratos, utilizando la metodología propia de la simulación por Dinámica Molecular (MD). Es importante destacar que el presente trabajo de simulación se realiza sobre un sistema de características complejas, pues las moléculas modelizadas, si bien presentan simplificaciones, no se reducen a modelos geométricos sencillos y además los potenciales efectivos considerados no son potenciales simples. El hecho de considerar moléculas y potenciales complejos presenta dificultades al momento de la interpretación de los resultados obtenidos siendo necesario ser cuidadosos al momento de sacar conclusiones. Desde este punto de vista consideramos que este trabajo presenta un aporte importante en el desarrollo del estudio de sistemas complejos con la técnica de Dinámica Molecular. En el capítulo 1, presentamos el marco teórico de las transiciones vítreas en general, sus características, las diferentes maneras de definirlas y las distintas técnicas de estudio. También hacemos mención respecto de la dinámica del proceso y la modificación del fenómeno por adición de elementos plastificantes. Al final del capítulo presentamos en particular el caso de transiciones vítreas en carbohidratos. En el segundo capítulo, se detallan las bases teóricas que fundamentan los método de Dinámica Molecular, utilizado en la realización del trabajo. En el capítulo 3, destacamos los parámetros geométricos, taxonómicos y energéticos que caracterizan las moléculas modeladas (topología) y ponemos especial énfasis en la descripción de los métodos y criterios adoptados para el análisis de los resultados obtenidos por las técnicas utilizadas. Al final del capítulo incorporamos un anexo con la descripción completa de la topología de la molécula de b-D-glucopiranosa y el solvente utilizado que en este caso agua. Los procedimientos realizados y los resultados obtenidos según los diferentes criterios de análisis los explicamos en el capítulo 4. En el capítulo 5 presentamos las conclusiones, los alcances y las limitaciones sobre el trabajo realizado. También hacemos mención de las dificultades que nos aparecieron durante el desarrollo del mismo y planteamos un panorama general de la situación en lo que se refiere a la simulación de transiciones vítreas en carbohidratos con la técnica dinámica molecular. Incluimos además tres apéndices. En el primero de ellos describimos las características fundamentales de los carbohidratos de bajo peso molecular (monómeros y oligómeros), su clasificación y nomenclatura con el fin de facilitar la lectura del trabajo a quienes no tienen conocimiento del sistema sobre el cual realizamos el estudio. En el apéndice 2 describimos someramente la técnica de relajación dieléctrica, las características del sistema de medición y mostramos las gráficas del valor de la permitividad estática en función de la temperatura para las distintas concentraciones diluidas de glucosa. El principal interés es estimar la temperatura de fusión de las soluciones congeladas de glucosa con este método experimental y comparar los resultados con los obtenidos con los de Dinámica Molecular. El último apéndice, mostramos las gráficas de las rectas obtenidas por simulación para el cálculo de los coeficiente de difusión para las distintas concentraciones a diferentes temperaturas.