Cabinet di Curiosità di Chimica - Parte 2

In l'emissione precedente di a sezione di a chimica, parechji cumposti da u spettaculu di freak chimicu sò stati presentati (a ghjudicà da u nome di a serie, certamenti ùn amparate micca nantu à elli in a scola). Quessi sò abbastanza rispettabili "persone" chì, malgradu u so aspettu inusual, anu premiatu u Premiu Nobel, è e so proprietà in parechje spazii ponu esse sopravvalutate. In questu articulu, hè u tempu di cunnosce i seguenti caratteri originali da u regnu di a chimica, micca menu interessanti chì l'eteri di a corona è i so derivati.

arburi chimichi

Podands, cumposti cù catene longu attaccati à a parti cintrali di a molècula, anu datu a nascita di una nova classa di sustanzi (più nantu à "octopus chimichi" in l'articulu di u mese passatu). I chimichi anu decisu di aumentà u numeru di "tentaculi". Per fà questu, à ognuna di l'arme chì finiscinu in un gruppu d'atomi capaci di reagisce, hè stata aghjunta una altra molécula, chì finiscinu in i gruppi currispundenti (dui o più; u puntu hè di aumentà u nùmeru di siti chì puderanu esse cumminati cù altre particeddi). ). Più molécule reagiscenu cun ellu, dopu più, è cusì. L'aumentu di a dimensione di u sistema sanu hè illustratu da u diagramma:

I chimichi anu ligatu i novi cumposti à i rami crescente di l'arburi, da quì u nome dendrimeria (da u grecu dendron = arbre, meros = parte). Inizialmente, hà cumpetitu cù i termini "arborole" (questu hè latinu, induve arbor significa ancu arbre) o "particelle cascate". Ancu l'autore s'assumiglia più à i tentaculi intricati di meduse o anemoni inattivi, i scuperti, sicuru, anu u dirittu di nomi. L'associazione di dendrimeri cù strutture frattali hè ancu una osservazione impurtante.

1. Mudellu di unu di i dendrimers originali

tappa di crescita di ramu

Dendrimers ùn ponu micca cresce indefinitu (1). U numaru di rami cresce in modu esponenziale, è dopu à uni pochi à deci tappe di l'attaccamentu di novi molécule nantu à a superficia di una massa sferica, u spaziu liberu finisci (tu tuttu righjunghji dimensioni nanometru; un nanometru hè un billionth di un metru). Per d 'altra banda, e pussibulità di manipulà e proprietà di u dendrimer sò quasi illimitate. Le frazioni presenti in superficie possono essere idrofile ("amante dell'acqua", vale a dire che hanno affinità per l'acqua e i solventi polari) o idrofobiche ("evitando l'acqua", ma tendenti a entrare in contatto con liquidi non polari, per esempio la maggior parte dei solventi organici). solventi). In listessu modu, l'internu di una molécula pò esse polari o non polari in natura. Sutta a superficia di u dendrimer, trà e rami individuali, ci sò spazii liberi in quale si ponu introdutte sustanzi selezziunati (à u stadiu di sintesi o più tardi, ponu ancu esse attaccati à i gruppi di superficia). Dunque, trà l'arburi chimichi, ognunu truverà qualcosa adattatu per i so bisogni. E voi, u lettore, prima di leghje stu articulu finu à a fine, pensate à ciò chì pudete aduprà molécule chì, da a so struttura, seranu "cunfortu" in ogni ambiente, è chì altre sustanzie ponu cuntene?

Di sicuru, cum'è cuntenituri per u trasportu di cumposti selezziunati è prutegge u so cuntenutu. (2). Quessi sò l'applicazioni principali di i dendrimeri. Ancu s'è a maiò parte di elli sò sempre in u stadiu di ricerca, alcuni sò digià applicati in pratica. I dendrimeri sò eccellenti per u trasportu di droghe in l'ambiente acquaticu di u corpu. Certi droghe anu da esse mudificate apposta per dissolve in i fluidi di u corpu - l'usu di trasportatori evitarà queste trasfurmazioni (puderanu affettà negativamente l'efficacità di a droga). Inoltre, a sustanza attiva hè liberata lentamente da l'internu di a capsula, chì significa chì e dosi ponu esse ridutte è pigliate menu freti. L'attaccamentu di parechje molécule à a superficia di u dendrimer porta à u fattu chì sò ricunnisciuti solu da e cellule di l'organi individuali. Questu, à u turnu, permette a droga per esse trasportata direttamente à u so destinazione, senza espunà u corpu tutale à effetti secundari innecessarii, per esempiu, in a terapia anti-cancer.

2. Mudellu di un dendrimeru chì cuntene una altra molècula

(in cima)

I cusmetichi sò creati nantu à a basa di l'acqua è di i grassi. In ogni casu, spessu a sustanza attiva hè solubile in grassu, è u pruduttu cusmeticu hè in forma di una suluzione aquosa (è vice versa: a sustanza soluble in acqua deve esse mischjata cù a basa di grassu). L'aghjunzione di emulsionanti (permettenu a furmazione di una suluzione stabile di grassu di l'acqua) ùn hè micca sempre travagliatu favorevule. Dunque, i laboratorii di cusmetichi cercanu d'utilizà u putenziale di i dendrimeri cum'è trasportatori chì ponu esse facilmente adattati à i bisogni. L'industria chimica di prutezzione di i culturi face prublemi simili. In novu, hè spessu necessariu di mischjà u pesticidi non polari cù l'acqua. Dendrimers facilitanu a cunnessione è, in più, liberate gradualmente u patogenu da l'internu, riduce a quantità di sustanzi tossichi. Un'altra applicazione hè a trasfurmazioni di nanoparticuli d'argentu metallicu, chì sò cunnisciuti per distrughje i microbi. A ricerca hè ancu in corso nantu à l'usu di dendrimeri per u trasportu di l'antigens in vaccini è frammenti di DNA in studii genetichi. Ci hè più pussibulità, basta à aduprà a vostra imaginazione.

Secchi

U glucose hè u compostu urganicu più abbundante in u mondu viventi. Hè stimatu chì hè pruduciutu annu in quantità di 100 miliardi di tunnellate! L'urganismi utilizanu u pruduttu principale di a fotosintesi in modu diffirenti. U glucose hè una fonte d'energia in e cellule, serve com'è materiale di riserva (amidu vegetale è glucogenu animale) è materiale di costruzione (cellulosa). À u turnu di u XIX è u XXu seculu, sò stati identificati i prudutti di a rottura parziale di l'amidu per l'azzione di l'enzimi bacterial (abbreviated KD). Cum'è u nome suggerisce, questi sò cumposti ciclichi o anellu:

Sò custituiti da sei (variante a-CD), sette (b-CD) o ottu (g-CD) molécule di glucose, anche si sò ancu cunnisciuti anelli più grossi. (3). Ma perchè sò i prudutti metabolichi di certi battìri cusì interessanti chì sò datu un postu in a "Scola Tecnica Giovane"?

3. Modelli di ciclodestrine. Da manca à diritta: a - KD, b - KD, g - KD.

Prima di tuttu, i ciclodestrini sò cumposti solubili in acqua, chì ùn deve micca esse una sorpresa - sò relativamente chjuchi è sò custituiti da glucose altamente soluble (l'amido forma particeddi troppu grande per furmà una suluzione, ma pò esse suspesi). Siconda, numerosi gruppi OH è l'atomi di l'ossigenu di glucose sò capaci di unisce altre molécule. In terzu, i ciclodestrini sò ottenuti da un prucessu biotecnologicu simplice da u amidu prezzu è dispunibule (attualmente in quantità di millaie di tunnellate annu). Quartu, fermanu sustanzi completamente micca tossichi. È, finarmenti, u più uriginale hè a so forma (chì voi, u Lettore, duvete suggerisce quandu utilizate sti cumposti): Un bucket senza fondu, i.e. I ciclodestrine sò adattati per trasportà altre sustanziali (una molécula chì hà passatu per un pirtusu più grande ùn cascà micca). cuntainer à u fondu, è, in più, hè ligatu da forze interatomichi). A causa di a so innocuità per a salute, ponu esse usatu cum'è ingredientu in i medicini è l'alimenti.

Tuttavia, u primu usu di ciclodestrine, scupertu pocu dopu à a descrizzione, era attività catalitica. Hè risultatu per casu chì certi reazzioni cù a so participazione prucede in una manera completamente diversa da l'absenza di sti cumposti in l'ambiente. U mutivu hè chì a molécula di sustrato ("guest") entra in u bucket ("host"). (4, 5). Per quessa, una parte di a molécula hè inaccessibile à i reagenti, è a trasfurmazioni pò esse solu in quelli lochi chì protrude. U miccanisimu di l'azzione hè simile à l'azzione di parechje enzimi, chì ancu "mascheranu" parti di e molécule.

4. Mudellu di una mulècula di ciclodestrina chì cuntene una altra mulècula.

5. Un altru sguardu à u listessu cumplessu

Chì molécule ponu esse almacenati in ciclodestrine? Praticamente tuttu ciò chì si adattarà à l'internu - a cuncordanza di a dimensione di l'ospiti è di l'ospiti hè cruciale (cum'è cù l'eteri corona è i so derivati; vede l'articulu di u mese passatu) (6). Questa proprietà di ciclodestrine

6. Ciclodestrina infilata in una altra catena

molécules, vale à dì rotaxane (più dettagli: in u prublema

Ghjinnaghju)

li rende utili per catturà selettivamente composti da l'ambiente. Cusì, i sustanzi sò purificati è siparati da a mistura dopu a reazione (per esempiu, in a fabricazione di droghe).

Un altru usu? Puderia esse citatu l'estratti di l'articulu precedente in u ciculu (modelli di enzimi è trasportatori, micca solu ionichi - ciclodestrini trasportanu diverse sustanzi) è un extractu chì descrive i dendrimeri (transportendu sustanzi attivi in ​​medicina, cusmetichi è prudutti di prutezzione di e piante). I benefizii di l'imballaggio di ciclodestrina sò ancu simili - tuttu si dissolve in l'acqua (a cuntrariu di a maiò parte di droghe, cusmetichi è pesticidi), l'ingredientu attivu hè liberatu gradualmente è dura più (chì permette dosi più chjuche), è u cuntinuu utilizatu hè biodegradable (i microrganismi si decomponenu rapidamente). ). pruduttu naturali, hè ancu metabolizatu in u corpu umanu). U cuntenutu di u pacchettu hè ancu prutettu da l'ambiente (accessu ridottu à a molécula almacenata). I prudutti di prutezzione di e piante posti in ciclodestrine anu una forma chì hè cunvenuta per l'usu. Hè un pezzu biancu, simili à a farina di patata, chì hè dissolta in acqua prima di l'usu. Per quessa, ùn ci hè bisognu di utilizà solventi organici periculosi è inflammabili.

Quandu navigà in a lista di usi per a ciclodestrina, pudemu truvà parechje altre "sapori" è "odori" in questu. Mentre chì a prima hè una metàfora cumunimenti usata, l'ultima pò sorprenderà. Tuttavia, i buckets chimichi servenu per sguassà i cattivi odori è per almacenà è liberà l'aromi desiderati. Deodoranti di l'aria, assorbitori d'odore, perfumi è carte profumate sò solu uni pochi esempi di l'usu di cumplessi di ciclodestrina. Un fattu interessante hè chì i composti aromatizzanti imballati in ciclodestrine sò aghjuntu à i lavaggi. Durante a stiratura è u vestitu, a fragranza hè gradualmente distrutta è liberata.

U tempu di pruvà. "Una medicina amara cura megliu", ma hà un gustu terribili. In ogni casu, s'ellu hè amministratu in a forma di un cumplessu cù cyclodextrin, ùn ci sarà micca sensazioni dispiacenti (a sustanza hè isolata da i papi di gustu). L'amarezza di u zuccaru di pompelmo hè ancu eliminata cù l'aiutu di ciclodestrine. L'estratti di l'agliu è l'altri spezii sò assai più stabili in a forma di cumplessi chì in a forma libera. I sapori imballati di manera simile aumentanu u gustu di caffè è tè. Inoltre, l'osservazione di a so attività anticholesterol parla in favore di ciclodestrine. I particeddi di u colesterolu "cattivu" si liganu in u bucket chimicu è sò excreted da u corpu in questa forma. Allora i ciclodestrine, prudutti d'urigine naturali, sò ancu a salute stessa.