Kabinett tal-Kurżitajiet Kimiċi - Parti 2

L-episodju preċedenti tas-sezzjoni tal-kimika kien fih diversi komposti minn spettaklu skerz kimiċi (ġġudikati mit-titlu tas-serje, żgur li mhux se titgħallem dwarhom fl-iskola). Dawn huma "persuni" pjuttost rispettabbli li, minkejja d-dehra mhux tas-soltu tagħhom, ingħataw il-Premju Nobel, u l-proprjetajiet tagħhom f'numru ta 'oqsma ma tantx jistgħu jiġu stmati żżejjed. F'dan l-artikolu, wasal iż-żmien li ssir familjari mal-karattri oriġinali li jmiss mir-renju tal-kimika, mhux inqas interessanti mill-eteri tal-kuruna u d-derivattivi tagħhom.

Siġar kimiċi

Podands, komposti bi ktajjen twal imwaħħla mal-parti ċentrali tal-molekula, taw lok għal klassi ġdida ta 'sustanzi (aktar dwar "qarnit kimiċi" fl-artiklu tax-xahar li għadda). Il-kimiċi ddeċidew li jżidu n-numru ta '"tentakli". Biex tagħmel dan, għal kull waħda mill-armi li jispiċċaw fi grupp ta 'atomi li kapaċi jirreaġixxu, ġiet miżjuda molekula oħra, li tispiċċa fil-gruppi korrispondenti (tnejn jew aktar; il-punt huwa li jiżdied in-numru ta' sezzjonijiet li jistgħu jgħaqqdu ma 'partiċelli oħra) . Aktar molekuli rreaġixxew magħha, imbagħad aktar, eċċ. Iż-żieda fid-daqs tas-sistema kollha hija illustrata mid-dijagramma:

Il-kimiċi assoċjati l-komposti l-ġodda ma 'friegħi ta' siġar li qed jikbru, għalhekk l-isem dendrimium (mill-Grieg dendron = siġra, meros = parti). Oriġinarjament ikkompetiet mat-termini "arborola" (dan huwa Latin, fejn arbor ifisser ukoll injam) jew "partiċelli kaskati". Għalkemm l-awtur jixbah aktar it-tentakli mħabblin tal-bram jew l-anemoni sedentarji, dawk li jiskopru, ovvjament, għandhom id-dritt għall-ismijiet. L-assoċjazzjoni ta 'dendrimers ma' strutturi fractal hija wkoll osservazzjoni importanti.

1. Mudell ta 'wieħed mid-dendrimers ta' l-oriġinal

stadju tat-tkabbir tal-fergħat

Id-dendrimeri ma jistgħux jikbru b'mod indefinit (1). In-numru ta 'fergħat jikber b'mod esponenzjali, u wara diversi sa għaxar stadji ta' twaħħil ta 'molekuli ġodda fuq il-wiċċ tal-massa sferika, l-ispazju ħieles jispiċċa (il-kollox jilħaq dimensjonijiet tan-nanometru; nanometru huwa biljun u ta' metru). Min-naħa l-oħra, il-possibbiltajiet għall-manipulazzjoni tal-proprjetajiet ta 'dendrimer huma kważi illimitati. Il-moeties preżenti fuq il-wiċċ jistgħu jkunu idrofiliċi (“li jħobbu l-ilma”, jiġifieri, li għandhom affinità għall-ilma u s-solventi polari) jew idrofobiċi (“li jevitaw l-ilma,” iżda għandhom it-tendenza li jiġu f’kuntatt ma’ likwidi mhux polari, bħal il-biċċa l-kbira tas-solventi organiċi). solventi). Bl-istess mod, l-intern ta 'molekula jista' jkun ta 'natura polari jew mhux polari. Taħt il-wiċċ tad-dendrimer, bejn il-fergħat individwali, hemm spazji ħielsa li fihom jistgħu jiġu introdotti sustanzi magħżula (fl-istadju ta 'sintesi jew aktar tard, jistgħu wkoll jitwaħħlu ma' gruppi tal-wiċċ). Għalhekk, fost is-siġar kimiċi, kulħadd isib xi ħaġa adattata għall-bżonnijiet tiegħu. U int, qarrej, qabel ma taqra dan l-artikolu sa l-aħħar, aħseb dwar dak li tista 'tuża molekuli li għalihom, abbażi tal-istruttura tagħhom, se jkunu "komdu" fi kwalunkwe ambjent, u liema jista' jkun fihom sustanzi oħra?

Naturalment, bħala kontenituri għat-trasport ta 'komposti magħżula u l-protezzjoni tal-kontenut tagħhom. (2). Dawn huma l-applikazzjonijiet ewlenin tad-dendrimers. Għalkemm fil-biċċa l-kbira tagħhom għadhom fl-istadju tar-riċerka, xi wħud minnhom diġà qed jintużaw fil-prattika. Id-dendrimeri huma eċċellenti għat-trasport ta 'drogi fl-ambjent milwiema tal-ġisem. Xi mediċini għandhom jiġu modifikati b'mod speċjali biex jinħall fil-fluwidi tal-ġisem - l-użu ta 'conveyors se jevita dawn it-trasformazzjonijiet (jistgħu jaffettwaw b'mod negattiv l-effettività tal-mediċina). Barra minn hekk, is-sustanza attiva tiġi rilaxxata bil-mod minn ġewwa l-kapsula, li jfisser li d-dożi jistgħu jitnaqqsu u jittieħdu inqas frekwenti. It-twaħħil ta 'diversi molekuli mal-wiċċ tad-dendrimer iwassal għall-fatt li huma rikonoxxuti biss miċ-ċelloli ta' ċerti organi. Dan, imbagħad, jippermetti li l-mediċina tiġi ttrasportata direttament lejn id-destinazzjoni tagħha mingħajr ma tesponi l-ġisem kollu għal effetti sekondarji bla bżonn, pereżempju, fit-terapija kontra l-kanċer.

2. Mudell ta' dendrimer li fih molekula oħra

(hawn fuq)

Il-kożmetiċi huma maħluqa bbażati kemm fuq l-ilma kif ukoll fuq ix-xaħmijiet. Madankollu, ħafna drabi s-sustanza attiva tinħall fix-xaħam, u l-prodott kożmetiku huwa fil-forma ta 'soluzzjoni milwiema (u viċi versa: is-sustanza li tinħall fl-ilma għandha titħallat ma' bażi ta 'xaħam). Iż-żieda ta 'emulsjonanti (li tippermetti l-formazzjoni ta' soluzzjoni stabbli ta 'xaħam ta' l-ilma) mhux dejjem taħdem b'mod favorevoli. Għalhekk, il-laboratorji tal-kumpaniji tal-kożmetiċi qed jippruvaw jisfruttaw il-potenzjal tad-dendrimers bħala conveyors li jistgħu jiġu adattati faċilment għall-ħtiġijiet. L-industrija kimika tal-protezzjoni tal-uċuħ tiffaċċja problemi simili. Għal darb'oħra, ħafna drabi huwa meħtieġ li jitħallat pestiċida mhux polari mal-ilma. Id-dendrimeri jiffaċilitaw il-konnessjoni u, barra minn hekk, ir-rilaxx gradwali tal-patoġenu minn ġewwa, inaqqsu l-ammont ta 'sustanzi tossiċi. Applikazzjoni oħra hija t-trattament tan-nanopartiċelli tal-fidda metallika, li huma magħrufa li jeqirdu l-mikrobi. Għaddejja wkoll riċerka dwar l-użu tad-dendrimeri biex jittrasportaw antiġeni fil-vaċċini u frammenti tad-DNA fir-riċerka ġenetika. Hemm aktar possibbiltajiet, għandek bżonn biss tuża l-immaġinazzjoni tiegħek.

Bramel

Il-glukożju huwa l-iktar kompost organiku abbundanti fid-dinja tal-ħajja. Huwa stmat li 100 biljun tunnellata huma prodotti kull sena! L-organiżmi jużaw il-prodott ewlieni tal-fotosintesi b'modi differenti. Il-glukożju huwa sors ta 'enerġija fiċ-ċelloli, iservi bħala materjal ta' riżerva (lamtu tal-pjanti u glycogen tal-annimali) u materjal tal-bini (ċelluloża). Fil-bidu tas-sekli dsatax u għoxrin, ġew identifikati prodotti ta 'tqassim parzjali tal-lamtu taħt l-azzjoni ta' enzimi batteriċi (imqassar bħala CD). Kif jissuġġerixxi l-isem, dawn huma konnessjonijiet ċikliċi jew ċirku:

Dawn jikkonsistu f'sitt (varjant a-CD), seba' (b-CD) jew tmien (g-CD) molekuli tal-glukożju, għalkemm huma magħrufa wkoll ċrieki akbar. (3). Imma għaliex il-prodotti metaboliċi ta 'xi batterji huma tant interessanti li għandhom post fl-"Iskola Teknika Żgħażagħ"?

3. Mudelli ta 'cyclodextrins. Mix-xellug għal-lemin: a – KD, b – KD, g – KD.

L-ewwelnett, cyclodextrins huma komposti li jinħallu fl-ilma, li m'għandux ikun sorprendenti - huma relattivament żgħar u jikkonsistu f'glukożju solubbli ħafna (il-lamtu jifforma partiċelli kbar wisq biex jifforma soluzzjoni, iżda jista 'jiġi sospiż). It-tieni nett, bosta gruppi OH u atomi tal-ossiġnu tal-glukożju huma kapaċi jorbtu molekuli oħra. It-tielet, iċ-cyclodextrins huma prodotti minn proċess bijoteknoloġiku sempliċi minn lamtu rħis u faċilment disponibbli (bħalissa f'eluf ta 'tunnellati fis-sena). Ir-raba ', jibqgħu sustanzi kompletament mhux tossiċi. U fl-aħħarnett, l-aktar ħaġa oriġinali hija l-forma tagħhom (li int, il-Qarrej, għandek tissuġġerixxi meta tuża dawn il-komposti): Barmil bla qiegħ, i.e. cyclodextrins huma adattati għat-trasport ta 'sustanzi oħra (molekula li tgħaddi minn toqba akbar ma taqax). kontenitur fil-qiegħ, u, barra minn hekk, huwa konness minn forzi interatomiċi). Minħabba li ma jagħmlux ħsara għas-saħħa, jistgħu jintużaw bħala ingredjent f'mediċini u prodotti tal-ikel.

Madankollu, l-ewwel użu ta 'cyclodextrins, skoperti ftit wara d-deskrizzjoni tagħhom, kien attività katalitika. Irriżulta b'kumbinazzjoni li xi reazzjonijiet li jinvolvuhom jipproċedu kompletament differenti milli fin-nuqqas ta 'dawn il-komposti fl-ambjent. Ir-raġuni hija li l-molekula tas-sottostrat ("mistieden") tidħol ġewwa l-barmil ("host") (4, 5). Għalhekk, parti mill-molekula hija inaċċessibbli għar-reaġenti, u t-trasformazzjoni tista 'sseħħ biss f'dawk il-postijiet li joħorġu 'l barra. Il-mekkaniżmu ta 'azzjoni huwa simili għall-azzjoni ta' ħafna enzimi, li wkoll "maskra" partijiet ta 'molekuli.

4. Mudell ta' molekula ta' cyclodextrin li fiha molekula oħra.

5. Ħarsa oħra lejn l-istess kumpless

Liema molekuli jistgħu jinħażnu ġewwa cyclodextrins? Kważi kwalunkwe li se jidħlu ġewwa - il-punt deċiżiv huwa l-korrispondenza reċiproka tad-daqsijiet tal-mistieden u l-ospitant (bħal fil-każ tal-eteri tal-korona u d-derivattivi tagħhom; ara l-artiklu tax-xahar li għadda) (6). Din hija proprjetà ta 'cyclodextrins

6. Cyclodextrin midmum fuq katina oħra

molekuli, jiġifieri, rotaxane (aktar dettalji: fil-ħarġa

Jannar)

jagħmilhom utli għall-qbid selettiv ta' komposti mill-ambjent. B'dan il-mod, is-sustanzi huma ppurifikati u separati mit-taħlita wara reazzjoni (per eżempju, fil-produzzjoni ta 'drogi).

Użi oħra? Wieħed jista 'jiċċita siltiet mill-artikolu preċedenti fis-sensiela (mudelli ta' enzimi u trasportaturi, mhux biss dawk joniċi - cyclodextrins jittrasportaw diversi sustanzi) u silta li tiddeskrivi dendrimers (it-trasport ta 'sustanzi attivi f'mediċini, kożmetiċi u prodotti għall-protezzjoni tal-pjanti). Il-vantaġġi tal-ippakkjar taċ-ċiklodextrin huma wkoll simili - kollox jinħall fl-ilma (b'differenza mill-biċċa l-kbira tad-drogi, kożmetiċi u pestiċidi), is-sustanza attiva tiġi rilaxxata gradwalment u ddum aktar (li tippermetti li jintużaw dożi iżgħar), u l-kontenitur użat huwa bijodegradabbli (il-mikro-organiżmi jiddekomponu). malajr). prodott naturali, huwa wkoll metabolizzat fil-ġisem tal-bniedem). Il-kontenut tal-pakkett huwa wkoll protett minn influwenzi ambjentali (aċċess imnaqqas għall-molekula maħżuna). Prodotti għall-protezzjoni tal-pjanti mqiegħda f'cyclodextrins għandhom forma li hija konvenjenti għall-użu. Huwa trab abjad simili għad-dqiq tal-patata li jinħall fl-ilma qabel l-użu. Għalhekk, m'hemmx bżonn li jintużaw solventi organiċi perikolużi u li jaqbdu.

Meta nħarsu lejn il-lista ta 'użi ta' cyclodextrin, nistgħu nsibu bosta "togħmiet" u "irwejjaħ" oħra elenkati. Filwaqt li l-ewwel hija metafora użata ta’ spiss, it-tieni tista’ tissorprendik. Madankollu, bramel kimiċi jaqdu l-iskop li jneħħu rwejjaħ spjaċevoli kif ukoll jaħżnu u jirrilaxxaw l-aromi mixtieqa. Deodoranti għall-arja, assorbenti tar-riħa, fwejjaħ u karta fwejjaħ huma biss ftit eżempji ta 'l-użi ta' kumplessi ta 'cyclodextrin. Fatt interessanti huwa li l-komposti tal-fwieħa ppakkjati f'cyclodextrins huma miżjuda mat-trab tal-ħasil. Waqt il-mogħdija u l-ilbies, l-aroma titkisser gradwalment u tiġi rilaxxata.

Żmien li tipprova. "Il-mediċina morra hija l-aqwa mediċina," iżda għandha togħma terribbli. Madankollu, jekk jingħata fil-forma ta 'kumpless ma' cyclodextrin, mhux se jkun hemm sensazzjonijiet spjaċevoli (is-sustanza hija iżolata mill-blanzuni tat-togħma). L-imrar tal-meraq tal-grejpfrut jitneħħa wkoll bl-għajnuna ta 'cyclodextrins. Estratti ta 'tewm u ħwawar oħra huma ħafna aktar stabbli fil-forma ta' kumplessi milli f'forma ħielsa. Togħmiet ippakkjati bl-istess mod itejbu t-togħma tal-kafè u tat-te. Barra minn hekk, l-osservazzjoni tal-attività antikolesterol tagħhom titkellem favur cyclodextrins. Partiċelli ta 'kolesterol "ħażin" huma marbuta ġewwa barmil kimiku u huma eliminati mill-ġisem f'din il-forma. Allura cyclodextrins, prodotti ta 'oriġini naturali, huma wkoll is-saħħa nnifisha.