Un acercamiento teórico a la titulación isotérmica calorimétrica y sus potenciales usos en el campo farmacéutico: el análisis termodinámico en la formación de complejos e interacciones proteína-ligando equimolares
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2025-04
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Resumen
La técnica calorimétrica insignia para la obtención de parámetros termodinámicos como la constante de afinidad (Ka), la entalpía (ΔH) y la entropía (ΔS) de un proceso, es la titulación isotérmica calorimétrica (TIC). Las principales aplicaciones de la TIC en el estudio de interacciones proteína ligando y la formación de complejos equimolares de inclusión y de coordinación, son la evaluación de la estabilidad frente a diferentes condiciones de reacción, la selección de inhibidores, estimación del efecto terapéutico, estimación de la actividad enzimática, y estudio de la espontaneidad de los procesos. Además exhibe ventajas como la obtención de los parámetros termodinámicos en un solo experimento, no es totalmente destructiva, no requiere modificación (pretratamiento) de las muestras, y es útil en matrices turbias. De otro lado, las desventajas de la TIC están ligadas a una sensibilidad a la presencia de impurezas, tiempos de experimentación relativamente largos (>30 min) y a la compleja aplicación de modelos matemáticos para obtener los resultados termodinámicos. No obstante, se concluye la gran relevancia de la técnica en la farmacia por lo que se debe incentivar el entendimiento de los fundamentos fisicoquímicos y técnicos de la TIC para el uso provechoso de esta y otras técnicas analíticas similares.
Descripción
Abstract
The flagship calorimetric technique for obtaining thermodynamic parameters such as the affinity constant (Ka), enthalpy (ΔH) and entropy (ΔS) of a process is the isothermal calorimetric titration (ICT). The main applications of ICT in the study of protein-ligand interactions and the formation of equimolar inclusion and coordination complexes are the evaluation of the stability against different reaction conditions, the selection of inhibitors, estimation of the therapeutic effect, estimation of the enzymatic activity, and study of the spontaneity of the processes. It also has advantages such as obtaining the thermodynamic parameters in a single experiment, it is not totally destructive, it does not require modification (pretreatment) of the samples, and it is useful in turbid matrices. On the other hand, the disadvantages of ICT are linked to a sensitivity to the presence of impurities, relatively long experiment times (>30 min) and the complex application of mathematical models to obtain the thermodynamic results. Nevertheless, it is concluded that the technique is highly relevant in pharmacy and that the understanding of the physicochemical and technical fundamentals of ICT should be encouraged for the profitable use of this and other similar analytical techniques.
Palabras clave
Titulación isotérmica calorimétrica, Parámetros termodinámicos, Fármacos, Proteína-ligando, Calor, Temperatura, Entalpía, Entropía, Energía libre de Gibbs
Keywords
Isothermal calorimetric titration, Thermodynamic parameters, Drugs, Protein-ligand, Heat, Temperature, Enthalpy, Entropy, Gibbs free energy