رویکرد جایگزین می‌تواند اتکا به سورفکتانت‌های بالقوه سمی را در کاربردهای دارویی و غذایی کاهش دهد.
یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی به رهبری دانشگاه سیدنی راهی برای فرمولاسیون میکروامولسیون‌ها بدون سورفکتانت‌های سنتی، که اغلب سمی هستند و به سختی از محصولات نهایی جدا می‌شوند، پیدا کرده‌اند. یافته‌ها پیامدهای مهمی برای کاربردهای دارویی و افزودنی‌های غذایی دارند.
توسط سازمان علوم و فناوری هسته ای استرالیا (ANSTO)
ویرایش شده توسط لیزا لاک، بررسی توسط رابرت ایگان
این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:
یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی به رهبری دانشگاه سیدنی راهی برای فرمولاسیون میکروامولسیون‌ها بدون سورفکتانت‌های سنتی، که اغلب سمی هستند و به سختی از محصولات نهایی جدا می‌شوند، پیدا کرده‌اند. یافته‌ها پیامدهای مهمی برای کاربردهای دارویی و افزودنی‌های غذایی دارند.
همه ما می دانیم که روغن و آب با هم مخلوط نمی شوند. آنها را با هم تکان دهید و می توانید موقتا روغن را به صورت قطرات کوچک پخش کنید، اما پس از گذشت زمان دوباره دو مایع از هم جدا می شوند.
شیمیدانان راه های مختلفی برای حل این مشکل دارند، یکی از این روش ها استفاده از مولکول های سورفکتانت است که مخلوط را تبدیل به یک میکروامولسیون می کند، جایی که اجزای نفت و آب در ساختارهای کوچکی که عرض آن فقط به اندازه یک میلیاردم متر است، سازماندهی می شوند. این مایعات غیرمعمول در زمینه هایی از داروسازی و محصولات غذایی گرفته تا فرآوری های شیمیایی و ساخت نانومواد مفید هستند.
سورفکتانت ها بسیار موثر هستند، اما استفاده از آنها می تواند معایبی داشته باشد، از جمله هزینه، اثرات زیست محیطی و حتی سمیت بالقوه. مطالعه جدیدی که در مجله انجمن شیمی آمریکا منتشر شده است، احتمال متفاوتی را بررسی می کند: چه می شود اگر خود مایع بتواند کار سورفکتانت را انجام دهد؟
این تیم به‌ویژه بر روی مخلوط‌هایی متمرکز شد که شامل مایع یونی به نام نیترات پروپیلامونیوم یا PAN بود. PAN آمفیفیلیک است، به این معنی که دارای خواص مایعات روغنی و آب مانند است. محققان آن را با نیترات اتانولامونیوم یا EtAN مقایسه کردند، یک مایع یونی نزدیک به هم که قطبی است اما آمفی‌فیل نیست. این مقایسه به آنها اجازه داد تا بررسی کنند چه چیزی واقعا تشکیل ساختارهای ریز درون این مایعات پیچیده را کنترل می کند، از جمله زمانی که با آب مخلوط می شود.
برای دیدن ساختارهای بسیار کوچک برای یک میکروسکوپ نوری، محققان پراکندگی پرتو ایکس و نوترون با وضوح بالا را ترکیب کردند، از جمله آزمایش‌هایی که در آن مولکول‌های منتخب به صورت ایزوتوپی برچسب‌گذاری شدند. این روش‌ها اطلاعات تکمیلی در مورد نحوه چیدمان مولکول‌ها و نحوه توزیع اجزای مختلف در مایع ارائه می‌دهند.
آزمایش‌های نوترونی، که بخشی از آن در ANSTO بر روی ابزار پراکندگی نوترون با زاویه کوچک Quokka انجام شد، بسیار قوی بود زیرا برچسب‌گذاری ایزوتوپی به محققان اجازه می‌داد تا اجزای مختلف مخلوط‌هایی را که از نظر شیمیایی یکسان هستند، تشخیص دهند.
در مخلوطی حاوی آب، PAN و اکتانول، پراکندگی نوترون با زاویه کوچک نه تنها دو ناحیه، بلکه سه محیط متمایز را نشان داد: یک منطقه قطبی غنی از آب و PAN. یک منطقه غیر قطبی تحت سلطه زنجیره های هیدروکربنی اکتانول. و یک ناحیه سطحی حاوی PAN و انتهای قطبی مولکول های اکتانول.
دکتر Haihui Joy Jiang، نویسنده اول توضیح می دهد: «پس از تلاش چند ساله، ما راهی برای فرمولاسیون میکروامولسیون ها بدون سورفکتانت های سنتی، که اغلب سمی هستند و به سختی از محصولات نهایی جدا می شوند، پیدا کردیم. با ساختن دوزیستگی مستقیما در یک حلال مایع یونی، می‌توانیم نانوساختارهای قطبی-آپولار را از درون به بیرون کنترل کنیم. این کنترل مولکولی ذاتی درهای جدیدی را برای سنتز شیمیایی پایدار، الگوسازی نانومواد و طراحی حلال سبزتر در شیمی، علم مواد و مهندسی باز می‌کند.
این یافته‌ها می‌تواند پیامدهای عملی برای جداسازی مایع-مایع داشته باشد، زیرا محققان توزیع‌های شدیدا نابرابر اجزای قطبی و غیرقطبی را هنگام جداسازی مخلوط‌ها به دو فاز مشاهده کردند. به طور گسترده تر، این کار یک استراتژی جدید برای طراحی میکروامولسیون ها را پیشنهاد می کند. به جای نیاز به افزودن یک سورفکتانت جداگانه، دانشمندان می توانند به طور بالقوه رفتار آمفیفیلیک را در خود حلال ایجاد کنند.
Haihui Joy Jiang و همکاران، آمفیفیلیسیتی نانوساختار را در میکروامولسیون‌های مایع یونی بدون سورفکتانت کنترل می‌کند، مجله انجمن شیمی آمریکا (2026). DOI: 10.1021/jacs.6c13294
اطلاعات مجله: مجله انجمن شیمی آمریکا
ارائه شده توسط سازمان علوم و فناوری هسته ای استرالیا (ANSTO)
لیسانس تاریخ هنر، کارشناسی ارشد فرهنگ مادی. سردبیر سابق موزه، پیراپزشک و هماهنگ کننده پیوند. ویرایش برای Science X از سال 2021. نمایه کامل →
لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →
متن اصلی (انگلیسی)
Alternative approach could reduce reliance on potentially toxic surfactants in pharmaceutical and food applications
An international research team led by the University of Sydney has found a way to formulate microemulsions without traditional surfactants, which are often toxic and hard to separate from end products. The findings have important implications for pharmaceutical applications and food additives.