On the comparison between diafiltration and isothermal titration calorimetry: Determination of the amount of analytes bound to watersoluble polymers

Abstract

Aqueous systems composed of low molecular-weight species (LMWS) and water-soluble polymers (WSP) present important technological applications. Therefore, continuous advances on characterization techniques are crucial to gain a better understanding on how these systems interact and subsequently further modulate their properties by tuning their preparation process. For that matter, this work aims at comparing a developing characterization tool, diafiltration (DF), with a well-established method for studying LMWS/macromolecule interactions, isothermal titration calorimetry (ITC). Chlorpheniramine maleate (CPM) and poly(sodium 4-styrenesulfonate) (PSS) are used as a model aqueous LMWS/WSP system. The comparison is based on the CPM fraction bound to PSS measured by both methods. The values obtained are (0.89 ± 0.00) and (0.88 ± 0.05) for DF and ITC, respectively. The similarity between these values is noteworthy considering the dissimilarity of the process on which both techniques are based (filtration and heat exchange). This work constitutes a first step on setting DF and ITC as complementary and supporting techniques. Additional implications from these results are further discussedLos sistemas acuosos compuestos por especies de bajo peso molecular (LMWS) y polímeros solubles en agua (WSP) presentan importantes aplicaciones tecnológicas. Por lo tanto, los avances continuos en las técnicas de caracterización son cruciales para comprender mejor cómo interactúan estos sistemas y, posteriormente, modular aún más sus propiedades ajustando su proceso de preparación. De hecho, este trabajo tiene como objetivo comparar una herramienta de caracterización en desarrollo, la diafiltración (DF), con un método bien establecido para estudiar las interacciones LMWS / macromoléculas, la calorimetría de titulación isotérmica (ITC). El maleato de clorfeniramina (CPM) y el poli (4-estirenosulfonato de sodio) (PSS) se utilizan como un sistema acuoso modelo LMWS / WSP. La comparación se basa en la fracción de CPM unida a PSS medida por ambos métodos. Los valores obtenidos son (0,89 ± 0,00) y (0,88 ± 0,05) para DF e ITC, respectivamente. La similitud entre estos valores es destacable considerando la disimilitud del proceso en el que se basan ambas técnicas (filtración e intercambio de calor). Este trabajo constituye un primer paso para establecer el DF y las TIC como técnicas complementarias y de apoyo. Se discuten más a fondo las implicaciones adicionales de estos resultados.