Reologia nei fluidi biologici: l’importanza degli studi sull’acido ialuronico
I fluidi biologici hanno una notevole importanza come lubrificanti dei nostri tessuti e struttura ossea, e come sistemi di protezione per assorbire gli shock. Tra i composti di maggiore interesse nei fluidi biologici c’è l’acido ialuronico, sul quale vengono svolti numerosi studi reologici per determinarne la struttura e la funzionalità. Comprendere fino in fondo le proprietà di queste sostanze permetterebbe infatti di ampliare notevolmente la progettazione di molecole in grado di sostituire, o coadiuvare, i fluidi biologici.
L’obiettivo più complesso è riuscire a modulare le proprietà reologiche delle macromolecole, che dipendono fortemente da fattori estremamente variabili. Oltre al peso molecolare e alla sua distribuzione all’interno della molecola infatti, le caratteristiche chimico-fisiche di una macromolecola in un fluido biologico sono fortemente influenzate dalle interazioni con altre molecole e la concentrazione reciproca.
L’acido ialuronico è una macromolecola a base polimerica di grande interesse, con un comportamento molto variabile all’aumentare della concentrazione in soluzione acquosa. A pH e concentrazione fisiologici l’acido ialuronico mostra un comportamento chiamato “a gomitolo”, mentre all’aumentare della concentrazione all’interno del liquido diventa un reticolo transiente caratterizzato da maglie non ancora conosciute in dettaglio.
Il coefficiente di viscosità
Per gli studi di reologia è fondamentale conoscere il coefficiente di viscosità, che può essere eseguita in modo semplice, affidabile ed automatico con i viscosimetri Lauda Scientific.
Il calcolo della viscosità in soluzione con Viscosimetro Ubbelohde è un parametro fondamentale, descritto anche dalle Farmacopee Europea e Statunitense.
Con i sistemi Lauda Scientific, le misure di viscosità possono essere completamente automatizzate con lettura dei tempi di eluizione e calcolo della viscosità intrinseca. Le misure vengono effettuate a concentrazioni diverse e il calcolo della regressione lineare viene fatto direttamente dal sistema.
Un esempio dell’importanza della misura dell’indice di viscosità è riportato in figura 1, che mostra la viscosità in funzione della concentrazione dell’acido ialuronico.
Viscosità a Zero Shear rate delle soluzioni acquose a varie concentrazioni di HA, normalizzate rispetto alla viscosità del solvente (H2O)Ƞ0-
Vengono riportate le misure a “zero shear rate”, che mostrano come le letture di viscosità riportino ad una funzione crescente al crescere della concentrazione di Acido Ialuronico, in particolare variando di circa 2 ordini di grandezza da 1.3mPa*s a 0.05mg/ml fino a 250mPa*s a 20 mg/ml.
In figura è chiaramente visibile un incremento della viscosità intorno ai 3mg/ml, attribuibile alla formazione di reticoli dovuti al passaggio da soluzione diluita a concentrata. L’aumento repentino della viscosità è quindi imputabile alla variazione strutturale, che da “gomitolo” passa a reticolo transiente.
Grazie ai sistemi Lauda Scientific è possibile effettuare studi molecolari e routine produttiva in modo semplice e versatile.
