stringtranslate.com

Космотропический

Сорастворители (в водном растворителе ) определяются как космотропные (упорядочивающие), если они способствуют стабильности и структуре взаимодействий вода-вода. Напротив, хаотропные (беспорядотворящие) агенты оказывают противоположный эффект, нарушая структуру воды, увеличивая растворимость неполярных частиц растворителя и дестабилизируя агрегаты растворенного вещества. [1] Космотропы заставляют молекулы воды благоприятно взаимодействовать, что в результате стабилизирует внутримолекулярные взаимодействия в макромолекулах , таких как белки . [1]

Ионные космотропы

Ионные космотропы имеют тенденцию быть маленькими или иметь высокую плотность заряда. Некоторые ионные космотропы являются CO2−
3, ТАК2−
4, ХПО2−
4, Мг2+, Ли+, Zn2+и Эл3+. Большие ионы или ионы с низкой плотностью заряда (например, Br−, я−, К+, Сс+) вместо этого действуют как хаотропы . [2] Космотропные анионы более поляризуемы и гидратируются сильнее, чем космотропные катионы той же плотности заряда. [3]

Шкалу можно установить, если обратиться к ряду Гофмейстера или посмотреть свободную энергию водородной связи ( ) солей, которая количественно определяет степень водородной связи иона в воде. [4] Например, космотропы CO2− 3и ОН−имеют от 0,1 до 0,4 Дж/моль , тогда как хаотроп SCN−имеет значение между −1,1 и −0,9. [4]

Недавние исследования по моделированию показали, что изменение энергии сольватации между ионами и окружающими молекулами воды лежит в основе механизма ряда Хофмейстера . [5] [6] Таким образом, ионные космотропы характеризуются сильной энергией сольватации, приводящей к увеличению общей когезионной способности раствора, что также отражается в увеличении вязкости и плотности раствора. [6]

Приложения

Сульфат аммония — традиционная космотропная соль для высаливания белка из водного раствора. Космотропы используются для индукции агрегации белка в фармацевтической промышленности и на различных стадиях извлечения и очистки белка. [7] [ необходима цитата ]

Неионогенные космотропы

Неионные космотропы не имеют чистого заряда, но очень растворимы и становятся очень гидратированными. Углеводы, такие как трегалоза и глюкоза , а также пролин и трет -бутанол , являются космотропами.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Moelbert S, Normand B, De Los Rios P ​​(2004). «Космотропы и хаотропы: моделирование предпочтительного исключения, связывания и агрегатной стабильности». Biophysical Chemistry . 112 (1): 45–57. arXiv : cond-mat/0305204 . doi :10.1016/j.bpc.2004.06.012. PMID  15501575.
  2. ^ Чаплин, Мартин (17 мая 2014 г.). «Космотропы и хаотропы». Структура воды и наука . Лондонский университет Южного берега . Архивировано из оригинала 2014-09-05 . Получено 2014-09-05 .
  3. ^ Yang Z (2009). «Эффекты Хофмейстера: объяснение влияния ионных жидкостей на биокатализ». Журнал биотехнологии . 144 (1): 12–22. doi :10.1016/j.jbiotec.2009.04.011. PMID  19409939.
  4. ^ ab Marcus Y (2009). «Влияние ионов на структуру воды: создание и разрушение структуры». Chemical Reviews . 109 (3): 1346–1370. doi :10.1021/cr8003828. PMID  19236019.
  5. ^ М. Андреев; А. Хремос; Дж. де Пабло; Дж. Ф. Дуглас (2017). «Крупнозернистая модель динамики растворов электролитов». J. Phys. Chem. B . 121 (34): 8195–8202. doi :10.1021/acs.jpcb.7b04297. PMID  28816050.
  6. ^ ab M. Adreev; J. de Pablo; A. Chremos; JF Douglas (2018). «Влияние ионной сольватации на свойства растворов электролитов». J. Phys. Chem. B . 122 (14): 4029–4034. doi :10.1021/acs.jpcb.8b00518. PMID  29611710.
  7. ^ Хиллебрандт, Нильс; Вормиттаг, Филипп; Блутхардт, Николай; Дитрих, Аннабель; Хаббух, Юрген (25 мая 2020 г.). «Интегрированный процесс захвата и очистки вирусоподобных частиц: повышение производительности процесса с помощью фильтрации в поперечном потоке». Frontiers in Bioengineering and Biotechnology . 8 : 489. doi : 10.3389/fbioe.2020.00489 . PMC 7326125 . 

Внешние ссылки