En física de polímeros , la transición de espiral a glóbulo es el colapso de una macromolécula desde un estado de espiral expandido a través de un estado de espiral ideal a un estado de glóbulo colapsado, o viceversa. La transición de espiral a glóbulo es importante en biología debido a la presencia de transiciones de espiral a glóbulo en macromoléculas biológicas como las proteínas [1] y el ADN [2] . También es análoga al comportamiento de hinchamiento de un gel de polímero reticulado y, por lo tanto, es de interés en la ingeniería biomédica para la administración controlada de fármacos. Un ejemplo particularmente destacado de un polímero que posee una transición de espiral a glóbulo de interés en esta área es el de la poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm). [3]
En su estado de espiral, el radio de giro de la macromolécula escala como la longitud de su cadena elevada a la potencia tres quintos. A medida que pasa por la transición espiral-glóbulo, cambia a escala como la longitud de la cadena elevada a la mitad (en la transición) y finalmente a la potencia un tercio en el estado colapsado. [4] La dirección de la transición a menudo se especifica mediante las construcciones de transición "espiral-a-glóbulo" o "glóbulo-a-espiral".
Esta transición está asociada con la transición de una cadena de polímeros desde un buen comportamiento de disolvente a través de un comportamiento de disolvente ideal o theta hasta un comportamiento de disolvente deficiente. La transición canónica de glóbulo-espiral está asociada con la temperatura crítica superior de la solución y el punto theta de Flory asociado. En este caso, el colapso ocurre con el enfriamiento y es el resultado de una energía de atracción favorable del polímero hacia sí mismo. Un segundo tipo de transición de glóbulo-espiral está asociado con la temperatura crítica inferior de la solución y su punto theta correspondiente. Este colapso ocurre con el aumento de la temperatura y es impulsado por una entropía desfavorable de la mezcla. [5] Un ejemplo de este tipo lo encarna el polímero PNIPAAM, mencionado anteriormente. Las transiciones de glóbulo-espiral también pueden ser impulsadas por efectos de carga, en el caso de los polielectrolitos . En este caso, los cambios de pH y fuerza iónica dentro de la solución pueden desencadenar el colapso, y el aumento de la concentración de contraiones generalmente conduce al colapso en un polielectrolito cargado uniformemente. [6] En los polianfolitos que contienen cargas tanto positivas como negativas, puede suceder lo contrario.