Космотропный - Kosmotropic

Сорастворители (в воде растворитель ) определяются как космотропный (заказ), если они способствуют стабильности и структуре взаимодействия вода-вода. Космотропы вызывают благоприятное взаимодействие молекул воды, что также (по сути) стабилизирует внутримолекулярные взаимодействия в макромолекулы такие как белки.[1] Хаотропные агенты (нарушители порядка) имеют противоположный эффект, разрушая структуру воды, увеличивая растворимость частиц неполярного растворителя и дестабилизируя агрегаты растворенных веществ.[1]

Ионные космотропы

Ионные космотропы имеют тенденцию быть небольшими или иметь высокую плотность заряда. Некоторые ионные космотропы CO2−
3, ТАК2−
4, HPO2−
4, Mg2+
, Ли+
, Zn2+
 и Al3+
. Большие ионы или ионы с низкой плотностью заряда (например, Br−
, я−
, K+
, CS+
 ) вместо этого действовать как хаотропы.[2] Космотропный анионы более поляризуемый и гидратирует сильнее, чем космотропный катионы той же плотности заряда.[3]

Шкала может быть установлена, если сослаться на Серия Хофмайстера или смотрит вверх свободная энергия из водородная связь () солей, которая количественно определяет степень водородной связи иона в воде.[4] Например, космотропы CO2−
3 и ОЙ−
 имеют от 0,1 до 0,4 Дж / моль, а хаотроп SCN−
 имеет от -1,1 до -0,9.[4]

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

Приложения

Сульфат аммония - традиционная космотропная соль для высаливания белка из водного раствора. Космотропы используются для индукции агрегации белков в фармацевтических препаратах и ​​на различных этапах экстракции и очистки белков.[7][нужна цитата ]

Неионогенные космотропы

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

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б Моэльберт С., Норманд Б., Де Лос Риос П. (2004). «Космотропы и хаотропы: моделирование преимущественного исключения, связывания и агрегативной устойчивости». Биофизическая химия. 112 (1): 45–57. arXiv:cond-mat / 0305204. Дои: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. Получено 2014-09-05.
  3. ^ Ян З (2009). «Эффекты Хофмайстера: объяснение влияния ионных жидкостей на биокатализ». Журнал биотехнологии. 144 (1): 12–22. Дои:10.1016 / j.jbiotec.2009.04.011. PMID  19409939.
  4. ^ а б Маркус Y (2009). «Влияние ионов на структуру воды: создание и разрушение структуры». Химические обзоры. 109 (3): 1346–1370. Дои:10.1021 / cr8003828. PMID  19236019.
  5. ^ М. Адреев; А. Хремос; Х. де Пабло; Дж. Ф. Дуглас (2017). «Крупнозернистая модель динамики растворов электролитов». J. Phys. Chem. B. 121 (34): 8195–8202. Дои:10.1021 / acs.jpcb.7b04297. PMID  28816050.
  6. ^ а б М. Адреев; Х. де Пабло; А. Хремос; Дж. Ф. Дуглас (2018). «Влияние сольватации ионов на свойства растворов электролитов». J. Phys. Chem. B. 122 (14): 4029–4034. Дои:10.1021 / acs.jpcb.8b00518. PMID  29611710.
  7. ^ Хиллебрандт, Нильс; Вормиттаг, Филипп; Блатхардт, Николай; Дитрих, Аннабель; Хуббух, Юрген (25 мая 2020 г.). «Интегрированный процесс улавливания и очистки вирусоподобных частиц: повышение производительности процесса за счет фильтрации с поперечным потоком». Границы биоинженерии и биотехнологии. 8: 489. Дои:10.3389 / fbioe.2020.00489.

внешние ссылки

  • Полсон, К; Саркар, П; Инкледон, B; Рагуваран, V; Грант, Р. (2003). «Оптимизация осаждения белка, основанная на эффективности удаления белка и эффекта ионизации в жидкостной хроматографии-тандемной масс-спектрометрии». Журнал хроматографии B. 785 (2): 263–275. Дои:10.1016 / S1570-0232 (02) 00914-5. PMID  12554139.