Aplicació de metodologies quimiomètriques a l'estudi de l'efecte del solvent sobre els aspectes termodinàmics i estructurals dels equilibris àcid-base dels polinucleòtids

Abstract

L'objectiu últim d’aquesta memòria és la descripció qualitativa i quantitativa de totes les transicions termodinàmiques i conformacionals lligades als equilibris àcid-base d’alguns polinucleòtids en ambients biològics de polaritat baixa. L’emulació d’aquests ambients especials s'ha dut a terme fent ús de mescles aigua-dioxa que mantenen la natura aquosa dels medis biològics i al mateix temps presenten la baixa polaritat desitjada gràcies a les propietats del cosolvent orgànic.

La complexitat associada al caràcter macromolecular dels polinucleòtids i al fet d'utilitzar dissolvents mixtos ha aconsellat la realització de certs estudis fonamentals abans de tractar especificament el problema dels equilibris àcid-base dels polinucleòtids en mescles aigua-dioxa. Aquests estudis han inclòs, d'una banda, la caracterització detallada de les mescles aigua-dioxa i la interpretació de llur efecte sabre els equilibris àcid-base de soluts senzills d'altra banda, l'estudi de les unitats monòmeres dels polinucleòtids en aquestes mescles.

Un punt constant d'interès en tot el treball que s'ha realitzat ha estat l’assoliment de la màxima qualitat en el tractament de les dades experimentals. En aquest sentit, han merescut una atenció especial els problemes associats a l’establiment de les relacions lineals d'energia de solvatació (LSER), que són els models que descriuen l'efecte del solvent sobre el comportament del solut, i la interpretació de les dades multivariants precedents del seguiment dels equilibris dels polinucleòtids. El primer problema s’ha solucionat amb l’aplicació de diversos mètodes de modelatge dur (hard-modelling) i de modelatge tou (soft­ modelling), mentre per al segon s’ha optat per l’aplicació de mètodes de resolució de corbes, que no necessiten la postulació de cap model químic per a interpretar la variació de les diferents espècies en solució.

The main goal of this project is the qualitative and quantitative description of all the thermodynamical and conformational transitions related to the acid-base behaviour of several polynucleotides in biological environments of low polarity. The emulation of these special environments has been carried out by using water-dioxane mixtures that keep the aqueous nature of the biological media and present the desired low polarity due to the features of their cosolvent.

Owing to the complexity associated with the macromolecular nature of the polynucleotides and with the mixed character of the solvent used, some fundamental research must be carried out before facing specifically the research about the acid-base polynucleotide behaviour in water-dioxane mixtures. These previous studies include, on one hand, the detailed characterization of the water-dioxane mixtures and the interpretation of their effect on the acid-base behaviour of single solutes and, on the other hand, the study of the monomeric units of the polynucleotidesin these mixtures.

In all the work performed, the careful treatment of the experimental data has been a constant concern. Special attention has been focused on the establishment of Linear Solvation Energy Relationships (LSER), behaviour models that relate the solute behaviour to the solvent effect, and on the interpretation of the multivariate data coming from the monitoring of the macromolecular equilibria of polynucleotides. The former problem has been tackled by using different kinds of bard-modelling and soft-modelling methods, whereas the latter has been solved with the application of curve resolution methods which do not need the postulation of any chemical model to interpret the variation of the different species in solution.