Estudo computacional da eletroporação de membranas lipídicas
Fecha
2016-08-03Metadatos
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Neste trabalho, apresentamos um estudo computacional do processo de eletroporação
de membranas lipídicas na presença de água. Na primeira etapa, realizamos a
dinâmica da formação de poros através de simulações baseadas na dinâmica molecular
clássica, utilizando o código NAMD. Posteriormente, desenvolvemos um estudo
ab initio, empregando a teoria do funcional da densidade, conforme implementada no
programa SIESTA. Os resultados da primeira análise mostraram a formação de poros
no interior da bicamada após 1ns de aplicação de um campo elétrico externo, a
uma temperatura de 300 K. Também verificamos que, para temperaturas acima de
300 K, esse tempo se reduz. Observamos um rearranjo das moléculas de água na
forma de um cone de Okuno Tanioka devido à ação do campo elétrico. Isso ocasiona
um aumento no número de ligações de hidrogênio das mesmas, o que não foi
observado com o uso de moléculas apolares como o clorofórmio. Na segunda etapa,
realizamos a análise das propriedades eletrônicas e estruturais, utilizando as estruturas
dos fosfolipídios provindas dos cálculos de dinâmica molecular. Mostramos que
a ação do campo elétrico modifica o gap de energia tanto da estrutura do fosfolipídio
isolado quanto para a configuração de bicamada lipídica. Através dos mapas do potencial
eletrostático, mostramos que a ação do campo elétrico leva a uma polarização
do fosfolipídio ocasionando um torque no momentos de dipolo elétrico da molécula. A
rotação dos momentos de dipolo elétrico causa um estresse na bicamada, que por si
só não é capaz de rompe-la. Dessa forma, a presença da água é fundamental, pois diante
a ação do campo elétrico as moléculas se reordenam arranjando-se de maneira
a formar um cone. Este fato, associado ao enfraquecimento da membrana lipídica,
devido ao estresse causado pelo realinhamento nos momentos de dipolo elétrico, são
a origem do processo de poração.
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