Kemísk forvitnistjórn - 2. hluti

Í fyrra tölublaði efnafræðihlutans voru nokkur efnasambönd frá efnaviðundarsýningunni kynnt (af nafni seríunnar að dæma muntu örugglega ekki læra um þau í skólanum). Þetta eru býsna virðulegir "persónur" sem þrátt fyrir óvenjulegt útlit hlutu Nóbelsverðlaunin og varla hægt að ofmeta eignir þeirra á ýmsum sviðum. Í þessari grein er kominn tími til að kynnast næstu upprunalegu persónum úr sviði efnafræðinnar, ekki síður áhugaverðar en kórónuetrar og afleiður þeirra.

efnatré

Podands, efnasambönd með langar keðjur tengdar við miðhluta sameindarinnar, hafa gefið af sér nýjan flokk efna (nánar um "efnakolkrabba" í grein síðasta mánaðar). Efnafræðingar ákváðu að fjölga „tentacles“. Til að gera þetta var annarri sameind bætt við hvern arma sem endar í hópi atóma sem geta hvarfast sem endaði í samsvarandi hópum (tveir eða fleiri; málið er að fjölga þeim stöðum sem hægt væri að sameina við aðrar agnir ). Fleiri sameindir brugðust við því, síðan fleiri o.s.frv. Aukningin á stærð alls kerfisins er sýnd með skýringarmyndinni:

Efnafræðingar hafa tengt nýju efnasamböndin við vaxandi greinar trjáa, þess vegna er nafnið dendrimeria (af grísku dendron = tré, meros = hluti). Upphaflega keppti það við hugtökin „arborole“ (þetta er latína, þar sem arbor þýðir einnig tré) eða „fallagnir“. Þó að höfundurinn líkist frekar flæktum tjaldvígum marglyttu eða óvirkra anemóna, þá eiga uppgötvendurnir að sjálfsögðu rétt á nafni. Tengsl dendrimera við brotamannvirki er einnig mikilvæg athugun.

1. Líkan af einum af upprunalegu dendrimerunum

vaxtarstig greinarinnar

Dendrimerar geta ekki vaxið endalaust (1). Fjöldi greinanna vex veldishraða og eftir nokkur til tíu stig viðtengingar nýrra sameinda á yfirborði kúlulaga massa lýkur lausu rými (allt nær nanómetramál; nanómetri er milljarðsti úr metra). Á hinn bóginn eru möguleikarnir á því að vinna með eiginleika dendrimersins nánast ótakmarkaðir. Brot sem eru á yfirborðinu geta verið vatnssækin ("vatnselskandi", þ.e. hafa sækni í vatn og skautuð leysiefni) eða vatnsfæln ("forðast vatn", en hafa tilhneigingu til að komast í snertingu við óskautaða vökva, td flestir lífrænir. leysiefni). leysiefni). Á sama hátt getur innri sameind verið annaðhvort skautuð eða óskautuð í eðli sínu. Undir yfirborði dendrimersins, á milli einstakra útibúa, eru laus rými þar sem hægt er að setja valin efni í (á stigi nýmyndunar eða síðar geta þau einnig fest við yfirborðshópa). Þess vegna, meðal efnatrjáa, munu allir finna eitthvað við sitt hæfi. Og þú, lesandinn, áður en þú lest þessa grein til enda, hugsaðu um hvað þú getur notað sameindir sem, samkvæmt uppbyggingu þeirra, verða „þægilegar“ í hvaða umhverfi sem er og hvaða önnur efni geta innihaldið?

Auðvitað, sem ílát til að flytja valin efnasambönd og vernda innihald þeirra. (2). Þetta eru helstu notkun dendrimera. Þrátt fyrir að þær séu flestar enn á rannsóknarstigi er sumum þegar komið í framkvæmd. Dendrimerar eru frábærir til að flytja lyf í vatnsumhverfi líkamans. Sum lyf þarf að breyta sérstaklega til að leysast upp í líkamsvökva - notkun færibanda mun forðast þessar umbreytingar (þau geta haft slæm áhrif á virkni lyfsins). Að auki losnar virka efnið hægt innan úr hylkinu, sem þýðir að hægt er að minnka skammta og taka sjaldnar. Tenging ýmissa sameinda við yfirborð dendrimersins leiðir til þess að þær þekkjast aðeins af frumum einstakra líffæra. Þetta gerir það aftur á móti kleift að flytja lyfið beint á áfangastað án þess að útsetja allan líkamann fyrir óþarfa aukaverkunum, til dæmis við krabbameinsmeðferð.

2. Líkan af dendrimer sem inniheldur aðra sameind

(efst)

Snyrtivörur eru búnar til á grundvelli bæði vatns og fitu. Hins vegar er virka efnið oft fituleysanlegt og snyrtivaran er í formi vatnslausnar (og öfugt: vatnsleysanlegu efninu þarf að blanda saman við fitugrunninn). Íblöndun ýruefna (sem gerir kleift að mynda stöðuga vatnsfitulausn) virkar ekki alltaf vel. Þess vegna eru snyrtivörurannsóknarstofur að reyna að nýta möguleika dendrimera sem færibönd sem auðvelt er að aðlaga að þörfum. Uppskeruverndarefnaiðnaðurinn stendur frammi fyrir svipuðum vandamálum. Aftur er oft nauðsynlegt að blanda skautlausu skordýraeitrinu við vatn. Dendrimerar auðvelda tenginguna og að auki losa sýkillinn smám saman innan frá, draga úr magni eitraðra efna. Önnur umsókn er vinnsla á silfur úr málmi nanóögnum, sem vitað er að eyðileggja örverur. Rannsóknir eru einnig í gangi á notkun dendrimera til að flytja mótefnavaka í bóluefnum og DNA bútum í erfðarannsóknum. Það eru fleiri möguleikar, þú þarft bara að nota ímyndunaraflið.

Fötur

Glúkósa er algengasta lífræna efnasambandið í heiminum. Áætlað er að það sé framleitt árlega að upphæð 100 milljarðar tonna! Lífverur nota meginafurð ljóstillífunar á mismunandi hátt. Glúkósi er orkugjafi í frumum, þjónar sem varaefni (jurtasterkju og dýraglýkógen) og byggingarefni (sellulósa). Um aldamótin nítjándu og tuttugustu greindust afurðir af niðurbroti sterkju að hluta með verkun bakteríuensíma (skammstafað KD). Eins og nafnið gefur til kynna eru þetta hringlaga eða hringsambönd:

Þau samanstanda af sex (afbrigði a-CD), sjö (b-CD) eða átta (g-CD) glúkósasameindum, þó að stærri hringir séu einnig þekktir. (3). En hvers vegna eru efnaskiptaafurðir sumra baktería svo áhugaverðar að þær fái pláss í "Unga tækniskólanum"?

3. Líkön af sýklódextrínum. Frá vinstri til hægri: a - KD, b - KD, g - KD.

Í fyrsta lagi eru sýklódextrín vatnsleysanleg efnasambönd, sem ætti ekki að koma á óvart - þau eru tiltölulega lítil og samanstanda af mjög leysanlegum glúkósa (sterkja myndar of stórar agnir til að mynda lausn, en hægt er að dreifa þeim). Í öðru lagi eru fjölmargir OH hópar og glúkósa súrefnisatóm fær um að binda aðrar sameindir. Í þriðja lagi eru sýklódextrín fengin með einföldu líftækniferli úr ódýrri og fáanlegri sterkju (nú í þúsundum tonna á ári). Í fjórða lagi eru þau algjörlega eitruð efni. Og að lokum er frumlegast form þeirra (sem þú, lesandi, ættir að stinga upp á þegar þú notar þessi efnasambönd): Botnlaus fötu, þ.e. sýklódextrín henta til að flytja önnur efni (sameind sem hefur farið í gegnum stærra gat dettur ekki út). ílát neðst og þar að auki er það bundið af milliatómkraftum). Vegna skaðleysis þeirra fyrir heilsu er hægt að nota þau sem innihaldsefni í lyfjum og matvælum.

Hins vegar var fyrsta notkun sýklódextrína, sem uppgötvaðist stuttu eftir lýsinguna, hvatavirkni. Það kom í ljós fyrir tilviljun að sum viðbrögð með þátttöku þeirra fara fram á allt annan hátt en í fjarveru þessara efnasambanda í umhverfinu. Ástæðan er sú að hvarfefnissameindin ("gestur") kemst inn í fötuna ("gestgjafi") (4, 5). Þess vegna er hluti sameindarinnar óaðgengilegur fyrir hvarfefnin og umbreytingin getur aðeins átt sér stað á þeim stöðum sem skaga út. Verkunarháttur er svipaður og virkni margra ensíma, sem einnig „hylja“ hluta sameindanna.

4. Líkan af sýklódextrín sameind sem inniheldur aðra sameind.

5. Önnur sýn á sömu flókið

Hvaða sameindir er hægt að geyma inni í sýklódextrínum? Nánast allt sem passar inni - stærðarsamsvörun gesta og gestgjafa skiptir sköpum (eins og með kórónuetera og afleiður þeirra; sjá grein síðasta mánaðar) (6). Þessi eiginleiki sýklódextrína

6. Cyclodextrin strengdur á aðra keðju

sameindir, þ.e. rótaxan (nánari upplýsingar: í heftinu

janúar)

gerir þau gagnleg til að fanga efnasambönd með vali úr umhverfinu. Þannig eru efni hreinsuð og aðskilin úr blöndunni eftir hvarf (til dæmis við lyfjaframleiðslu).

Önnur notkun? Það væri hægt að vitna í brot úr fyrri greininni í hringrásinni (líkön af ensímum og flutningsefnum, ekki aðeins jónísk - sýklódextrín flytja ýmis efni) og útdrátt sem lýsir dendrimerum (flutningur virkra efna í lyfjum, snyrtivörum og plöntuverndarvörum). Kostir sýklódextrínumbúða eru líka svipaðir - allt leysist upp í vatni (ólíkt flestum lyfjum, snyrtivörum og skordýraeitri), virka efnið losnar smám saman og endist lengur (sem gerir ráð fyrir minni skömmtum) og notaða ílátið er lífbrjótanlegt (örverur brotna niður hratt ). náttúruleg vara, hún er einnig umbrotin í mannslíkamanum). Innihald pakkans er einnig varið fyrir umhverfinu (skertur aðgangur að geymdu sameindinni). Plöntuverndarvörur settar í sýklódextrín hafa form sem er þægilegt í notkun. Það er hvítt duft, svipað og kartöflumjöl, sem er leyst upp í vatni fyrir notkun. Þess vegna er engin þörf á að nota hættuleg og eldfim lífræn leysiefni.

Þegar flett er í gegnum listann yfir notkun fyrir sýklódextrín, getum við fundið nokkur önnur "bragðefni" og "lykt" í því. Þó að hið fyrra sé almennt notað myndlíking, þá gæti hið síðarnefnda komið þér á óvart. Hins vegar þjóna efnafötur til að fjarlægja vonda lykt og til að geyma og losa æskilegan ilm. Loftfrískarar, lyktardeyfar, ilmvötn og ilmandi pappír eru aðeins nokkur dæmi um notkun sýklódextrínfléttna. Athyglisverð staðreynd er sú að bragðefnasamböndum sem pakkað er í sýklódextrín er bætt við þvottaduft. Við strauju og notkun brotnar ilmurinn smám saman niður og losnar.

Tími til að reyna. „Beiskt lyf læknar best,“ en það bragðast hræðilega. Hins vegar, ef það er gefið í formi fléttu með sýklódextríni, verður engin óþægileg tilfinning (efnið er einangrað frá bragðlaukum). Beiskja greipaldinsafa er einnig fjarlægð með hjálp sýklódextrín. Útdrættir úr hvítlauk og öðrum kryddum eru mun stöðugri í formi fléttna en í frjálsu formi. Álíka pakkað bragð auka bragðið af kaffi og tei. Að auki talar athugun á andkólesterólvirkni þeirra fyrir sýklódextrín. Agnir af „slæma“ kólesteróli bindast inni í efnafötunni og skiljast út úr líkamanum á þessu formi. Svo sýklódextrín, vörur af náttúrulegum uppruna, eru líka heilsu sjálft.