A calorimetria é a ciência de medição de mudanças de calor de reações químicas ou eventos físicos.

A calorimetria se baseia no fato de que todas as reações químicas envolvem uma mudança na energia, geralmente acompanhadas pela liberação de calor (exotérmica) ou absorção (endotérmica). A microcalorimetria é um desenvolvimento ultrassensível da técnica que mede mudanças de calor muito pequenas em volumes de pequenas amostras, tornando-o adequado para biomateriais.

A microcalorimetria é usada para estudar reações que envolvem biomoléculas, incluindo interações entre moléculas e mudanças conformacionais como dobramento de proteínas. As aplicações variam da confirmação de alvos de ligação na descoberta de medicamentos de pequenas moléculas até o desenvolvimento de bioterapêuticos estáveis.

Esses processos geralmente são estudados usando duas técnicas calorimétricas: Calorimetria de titulação isotérmica (ITC) e Calorimetria de varredura diferencial (DSC).

Calorimetria de titulação isotérmica (ITC)

A Calorimetria de titulação isotérmica (ITC) é usada para estudar o comportamento de ligação das biomoléculas. É uma ferramenta essencial para projetar drogas e para o estudo e regulação de interações de proteínas. A ITC mede diretamente o calor que é liberado ou absorvido durante um evento de ligação biomolecular. Isso permite a determinação precisa de constantes de ligação (KD), estequiometria de reação (n), entalpia (∆H) e entropia (ΔS).

A ITC é usada para:

  • Quantificar a afinidade de ligação.
  • Otimização e seleção de candidatos.
  • Medição de termodinâmicos e concentração ativa.
  • Caracterização do mecanismo de ação.
  • Confirmação dos alvos de ligação pretendidos na descoberta de medicamentos de moléculas pequenas.
  • Determinação da estequiometria e especificidade de ligação.
  • Validação de valores IC50 e EC50 durante hit-to-lead.
  • Medição da cinética da enzima.

Calorimetria de varredura diferencial (DSC)

A Calorimetria de varredura diferencial (DSC) é uma técnica para entender a estabilidade de proteínas e outras biomoléculas. Tem uma ampla aplicação na engenharia de proteínas, projeção de medicamentos racionais e produção biofarmacêutica, onde o desenvolvimento de proteínas estáveis é uma meta crítica.

A DSC é uma técnica de análise térmica essencial que mede as mudanças de calor que ocorrem na biomolécula durante um aumento ou uma diminuição controlada na temperatura, tornando possível estudar materiais no seu estado nativo.

A DSC permite: 

  • A caracterização e a seleção de proteínas mais estáveis/de candidatos potenciais no desenvolvimento bioterapêutico.
  • Estudos de interação de ligantes.
  • Otimização rápida de purificação e condições de fabricação.
  • Determinação fácil e rápida de condições ideais para formulações líquidas.
  • Análise de indicação de estabilidade rápida para proteínas-alvo a serem usadas na varredura.