Bitxikeria Kimikoen Kabinetea - 2. zatia

Kimika ataleko aurreko zenbakian, chemical friak show-eko hainbat konposatu aurkeztu ziren (seriearen izena ikusita, eskolan ez dituzu haietaz ikasiko). "Pertsona" nahiko errespetagarriak dira, ezohiko itxura duten arren, Nobel Saria jaso zutenak, eta hainbat arlotan dituzten propietateak nekez baloratu daitezke. Artikulu honetan, kimikaren eremuko hurrengo jatorrizko pertsonaiak ezagutzeko garaia da, ez koroa-eterrak eta haien eratorriak baino interesgarriak.

zuhaitz kimikoak

Podandek, molekularen erdialdean kate luzeak dituzten konposatuek, substantzia-klase berri bat sortu dute (azken hilabeteko artikuluan "olagarro kimikoei buruz" gehiago). Kimikariek "tentakuluen" kopurua handitzea erabaki zuten. Horretarako, erreakzionatzeko gai den atomo-multzo batean amaitzen ziren beso bakoitzari beste molekula bat gehitu zitzaion, dagozkion taldeetan amaitzen zena (bi edo gehiago; kontua beste partikula batzuekin konbina daitezkeen gune kopurua handitzea da. ). Molekula gehiagok erreakzionatu zuten harekin, gero gehiago, eta abar. Sistema osoaren tamainaren hazkundea diagraman irudikatzen da:

Kimikariek konposatu berriak hazten ari diren zuhaitzen adarrekin lotu dituzte, hortik dendrimeria izena (grezierazko dendron = zuhaitzetik, meros = zatia). Hasieran, "arborole" terminoekin lehiatu zen (hau latinezkoa da, non arbor zuhaitza ere esan nahi du) edo "kaskadako partikulak". Egileak medusa edo anemona inaktiboen garro korapilatuen antza gehiago duen arren, aurkitzaileek, noski, izenak izateko eskubidea dute. Dendrimeroek egitura fraktalekin elkartzea ere behaketa garrantzitsua da.

1. Jatorrizko dendrimeroetako baten eredua

adarren hazkuntza-etapa

Dendrimeroak ezin dira mugagabe hazi (1). Adarren kopurua esponentzialki hazten da, eta masa esferiko baten gainazalean molekula berrien atxikimendu-fase gutxi batzuk igaro ondoren, espazio librea amaitzen da (guztia nanometroko dimentsioetara iristen da; nanometro bat metroaren bilioiren bat da). Bestalde, dendrimeroaren propietateak manipulatzeko aukerak ia mugagabeak dira. Azalean dauden zatiak hidrofiloak ("ura maite dutenak", hau da, urarekiko eta disolbatzaile polarekiko afinitatea) edo hidrofoboak ("ura saihestuz", baina likido ez polarrekin kontaktuan jartzeko joera dute, adibidez, organiko gehienak). disolbatzaileak). disolbatzaileak). Era berean, molekula baten barnealdea izaera polarra edo ez-polarra izan daiteke. Dendrimeroaren gainazalean, adar indibidualen artean, aukeratutako substantziak sar daitezkeen espazio libreak daude (sintesiaren fasean edo geroago, gainazaleko taldeei ere atxiki daitezke). Horregatik, zuhaitz kimikoen artean, bakoitzak bere beharretarako egokia den zerbait aurkituko du. Eta zuk, irakurle, artikulu hau amaierara arte irakurri baino lehen, pentsatu zer erabil ditzakezun molekulak zeintzuk, beren egituraren arabera, edozein ingurunetan "eroso" izango diren, eta zer beste substantzia izan dezaketen?

Jakina, hautatutako konposatuak garraiatzeko eta haien edukia babesteko ontzi gisa. (2). Hauek dira dendrimeroen aplikazio nagusiak. Gehienak oraindik ikerketa fasean dauden arren, horietako batzuk dagoeneko praktikan aplikatzen ari dira. Dendrimeroak bikainak dira drogak gorputzeko ur-ingurunean garraiatzeko. Droga batzuk bereziki aldatu behar dira gorputz-fluidoetan disolbatzeko - garraiatzaileak erabiltzeak eraldaketa horiek saihestuko ditu (drogaren eraginkortasuna kaltegarria izan daiteke). Gainera, substantzia aktiboa poliki-poliki askatzen da kapsularen barnetik, eta horrek esan nahi du dosiak murriztu eta maizago hartu daitezkeela. Dendrimeroaren gainazalean hainbat molekula lotzeak organo indibidualetako zelulek bakarrik ezagutzen dituztela dakar. Horrek, aldi berean, sendagaia bere helmugara zuzenean garraiatzeko aukera ematen du, gorputz osoa alferrikako efekturik eragin gabe, adibidez, minbiziaren aurkako terapian.

2. Beste molekula bat duen dendrimero baten eredua

(goian)

Kosmetikoak uraren eta gantzetan oinarrituta sortzen dira. Hala ere, askotan substantzia aktiboa gantz-disolbagarria da, eta produktu kosmetikoa ur-disoluzio moduan dago (eta alderantziz: substantzia ur-disolbagarria gantz-basearekin nahastu behar da). Emultsionatzaileak gehitzeak (ur-koipe-soluzio egonkor bat sortzea ahalbidetzen du) ez du beti ongi funtzionatzen. Horregatik, kosmetikako laborategiak dendrimeroen potentziala erabiltzen saiatzen ari dira beharretara erraz molda daitezkeen garraiatzaile gisa. Laborantza babesteko produktu kimikoen industriak antzeko arazoak ditu. Berriz ere, askotan beharrezkoa da pestizida ez-polarra urarekin nahastea. Dendrimeroek konexioa errazten dute eta, gainera, patogenoa barrutik pixkanaka askatuz, substantzia toxikoen kopurua murrizten da. Beste aplikazio bat zilar metalikoko nanopartikulen prozesamendua da, mikrobioak suntsitzen dituztela ezagutzen direnak. Ikerketa genetikoetan txertoetako antigenoak eta DNA zatiak garraiatzeko dendrimeroen erabilerari buruzko ikerketak ere egiten ari dira. Aukera gehiago daude, zure irudimena erabili besterik ez duzu behar.

Kuboak

Glukosa mundu biziduneko konposatu organikorik ugariena da. Urtero 100 mila milioi tona ekoizten direla kalkulatzen da! Organismoek fotosintesiaren produktu nagusia modu ezberdinetan erabiltzen dute. Glukosa zeluletan energia-iturri bat da, erreserba-materiala (landare-almidoia eta animalia-glukogenoa) eta eraikuntza-materiala (zelulosa) gisa balio du. XIX eta XX.mendeen amaieran, bakterio-entzimenen eraginez almidoiaren zatikatze-produktuak (KD laburtua) identifikatu ziren. Izenak dioen bezala, hauek konposatu ziklikoak edo eraztunak dira:

Sei (a-CD aldaera), zazpi (b-CD) edo zortzi (g-CD) glukosa molekulek osatzen dute, nahiz eta eraztun handiagoak ere ezagutzen diren. (3). Baina zergatik dira hain interesgarriak bakterio batzuen produktu metabolikoak "Eskola Tekniko Gaztean" leku bat ematen zaien?

3. Ziklodextrinen ereduak. Ezkerretik eskuinera: a - KD, b - KD, g - KD.

Lehenik eta behin, ziklodextrinak uretan disolbagarriak diren konposatuak dira, eta horrek ez luke harritu behar - nahiko txikiak dira eta oso glukosa disolbagarriaz osatuta daude (almidoiak partikula handiegiak sortzen ditu disoluzioa osatzeko, baina eseki daiteke). Bigarrenik, OH talde eta glukosa oxigeno atomo ugari beste molekula batzuk lotzeko gai dira. Hirugarrenik, ziklodextrinak prozesu bioteknologiko sinple baten bidez lortzen dira almidoi merkea eta eskuragarria (gaur egun urtean milaka tona). Laugarrenik, substantzia guztiz ez-toxikoak izaten jarraitzen dute. Eta, azkenik, jatorrizkoena haien forma da (zuk, Irakurleak, konposatu hauek erabiltzean iradoki beharko zenukeena): Hondorik gabeko ontzi bat, alegia. ziklodextrinak beste substantzia batzuk eramateko egokiak dira (zulo handiago batetik igarotako molekula bat ez da eroriko). behealdean dagoen edukiontzia, eta, gainera, indar interatomikoek lotzen dute). Osasunerako kaltegabeak direnez, sendagai eta elikagaien osagai gisa erabil daitezke.

Hala ere, ziklodextrinen lehen erabilera, deskribapena egin eta gutxira aurkitu zen, jarduera katalitikoa izan zen. Kasualitatez ondorioztatu zen haien parte-hartzearekin erreakzio batzuk ingurunean konposatu horiek ez zirenean baino modu guztiz ezberdinean gertatzen direla. Arrazoia da substratu molekula ("gonbidatua") ontziaren barruan sartzen dela ("ostalari") (4, 5). Hori dela eta, molekularen zati bat erreaktiboentzat eskuraezin da, eta eraldaketa irteten diren lekuetan bakarrik gerta daiteke. Ekintza-mekanismoa entzima askoren ekintzaren antzekoa da, molekulen zatiak ere "maskuratzen" dituztenak.

4. Beste molekula bat duen ziklodextrina molekula baten eredua.

5. Konplexu berari beste begirada bat

Zer molekula gorde daitezke ziklodextrinen barruan? Barruan sartuko den ia ezer - gonbidatuen eta ostalariaren tamainaren bat etortzea funtsezkoa da (korona-eterrekin eta haien deribatuekin bezala; ikusi azken hilabeteko artikulua) (6). Ziklodextrinen propietate hau

6. Ziklodextrina beste kate batean lotua

molekulak, hau da, rotaxanoa (xehetasun gehiago: alean

urtarrila)

inguruneko konposatuak selektiboki harrapatzeko erabilgarriak egiten ditu. Horrela, substantziak araztu eta nahasketatik bereizten dira erreakzioaren ondoren (adibidez, botiken fabrikazioan).

Beste erabilerarik? Zikloan aurreko artikuluko pasarteak (entzima eta garraiatzaileen ereduak, ez bakarrik ionikoak -ziklodextrinek hainbat substantzia garraiatzen dituzte) eta dendrimeroak (sendagaietan, kosmetikoetan eta landareen babeserako produktuetan substantzia aktiboak garraiatzea) deskribatzen dituen pasarte bat aipatzeko aukera izango litzateke. Ziklodextrinaren ontzien onurak ere antzekoak dira: dena uretan disolbatzen da (droga, kosmetika eta pestizida gehienetan ez bezala), osagai aktiboa pixkanaka askatzen da eta gehiago irauten du (horri esker, dosi txikiagoak hartzeko) eta erabilitako ontzia biodegradagarria da (mikroorganismoak azkar deskonposatzen dira). ). produktu naturala, giza gorputzean ere metabolizatzen da). Paketearen edukia ere ingurumenetik babestuta dago (biltegiratutako molekularako sarbide murriztua). Ziklodextrinetan jarritako landare-babeserako produktuek erabiltzeko erosoa den forma dute. Hauts zuria da, patata-irinaren antzekoa, erabili aurretik uretan disolbatzen dena. Beraz, ez dago disolbatzaile organiko arriskutsu eta sukoiak erabili beharrik.

Ziklodextrinaren erabileren zerrendan arakatzean, beste hainbat "zapore" eta "usain" aurki ditzakegu bertan. Lehena erabili ohi den metafora den arren, bigarrenak harritu egin dezake. Hala ere, kubo kimikoek usain txarrak kentzeko eta nahi diren usainak gordetzeko eta askatzeko balio dute. Aire-gozagarriak, usain xurgatzaileak, lurrinak eta lurrin-paperak ziklodextrina konplexuen erabileraren adibide batzuk dira. Datu interesgarri bat da ziklodextrinetan ontziratutako konposatu aromatikoak garbigailu-hautsei gehitzen zaizkiela. Lisatu eta janztean, lurrina pixkanaka hautsi eta askatzen da.

Saiatzeko garaia. "Botika mingots batek sendatzen du onena", baina zapore izugarria du. Hala ere, ziklodextrinarekin konplexu baten moduan administratzen bada, ez da sentsazio desatseginik egongo (substantzia dastamen-papiletatik isolatuta dago). Pomelo-zukuaren mingostasuna ere ziklodextrinen laguntzaz kentzen da. Baratxuri eta beste espezien laburpenak askoz egonkorragoak dira konplexu moduan forma librean baino. Era berean ontziratutako zaporeek kafearen eta tearen zaporea hobetzen dute. Gainera, haien antikolesterolaren jarduera behatzeak ziklodextrinen alde hitz egiten du. Kolesterol "txarreko" partikulak ontzi kimikoaren barruan lotzen dira eta gorputzetik kanporatzen dira. Beraz, ziklodextrinak, jatorri naturaleko produktuak, osasuna bera ere badira.