Un hidrótropo es un compuesto que solubiliza compuestos hidrófobos en soluciones acuosas por medios distintos de la solubilización micelar . Normalmente, los hidrótropos constan de una parte hidrófila y una parte hidrófoba (similar a los tensioactivos ), pero la parte hidrófoba generalmente es demasiado pequeña para provocar una autoagregación espontánea. Los hidrótropos no tienen una concentración crítica por encima de la cual la autoagregación comienza a ocurrir espontáneamente (como se encuentra en los tensioactivos formadores de micelas y vesículas , que tienen una concentración micelar crítica (cmc) y una concentración crítica de vesículas (cvc)). En cambio, algunos hidrótropos se agregan en un proceso de autoagregación gradual, aumentando gradualmente el tamaño de la agregación. Sin embargo, muchos hidrótropos no parecen autoagregarse en absoluto, a menos que se les haya añadido un solubilizado. Ejemplos de hidrótropos incluyen urea , tosilato , cumenosulfonato y xilenosulfonato.
El término hidrotropía fue propuesto originalmente por Carl Neuberg [1] [2] para describir el aumento de la solubilidad de un soluto mediante la adición de concentraciones bastante altas de sales de metales alcalinos de varios ácidos orgánicos. Sin embargo, el término se ha utilizado en la literatura para designar sustancias no formadoras de micelas, ya sean líquidas o sólidas, capaces de solubilizar compuestos insolubles.
La estructura química de las sales hidrotrópicas de Neuberg convencionales (prototipo, benzoato de sodio ) consta generalmente de dos partes esenciales, un grupo aniónico y un anillo o sistema de anillos aromático hidrofóbico. El grupo aniónico participa en la obtención de una alta solubilidad acuosa, que es un requisito previo para una sustancia hidrotrópica. El tipo de anión o ion metálico pareció tener un efecto menor sobre el fenómeno. [1] Por otro lado, la planaridad de la parte hidrofóbica se ha enfatizado como un factor importante en el mecanismo de solubilización hidrotrópica [3] [4]
Para formar un hidrótropo, se sulfona un disolvente hidrocarbonado aromático, creando un ácido sulfónico aromático . Luego se neutraliza con una base . [5]
Los aditivos pueden aumentar o disminuir la solubilidad de un soluto en un disolvente determinado. Se dice que estas sales que aumentan la solubilidad "salan" el soluto y aquellas sales que disminuyen la solubilidad "salan" el soluto. El efecto de un aditivo depende en gran medida de la influencia que tiene en la estructura del agua o de su capacidad para competir con las moléculas de agua del disolvente. [6] Se puede obtener una cuantificación conveniente del efecto de un aditivo de soluto sobre la solubilidad de otro soluto mediante la ecuación de Setschetow: [7]
dónde
Los hidrótropos se utilizan industrial y comercialmente en formulaciones de productos de limpieza y cuidado personal para permitir formulaciones más concentradas de tensioactivos. En Estados Unidos se producen (es decir, se fabrican e importan) unas 29.000 toneladas métricas al año. [5] La producción anual (más la importación) en Europa y Australia es de aproximadamente 17.000 y 1.100 toneladas métricas, respectivamente. [8] [9]
Los productos comunes que contienen hidrótropos incluyen detergentes para ropa, limpiadores de superficies, detergentes para lavavajillas, jabones líquidos, champús y acondicionadores. [5] Son agentes de acoplamiento, utilizados en concentraciones del 0,1 al 15% para estabilizar la fórmula, modificar la viscosidad y el punto de turbidez, reducir la separación de fases en bajas temperaturas y limitar la formación de espuma. [9]
Se ha demostrado que el trifosfato de adenosina (ATP) previene la agregación de proteínas en concentraciones fisiológicas normales y es aproximadamente un orden de magnitud más eficaz que el xileno sulfonato de sodio en un ensayo hidrótropo clásico. [10] Se demostró que la actividad hidrótropa del ATP es independiente de su actividad como "moneda energética" en las células. [10] Además, se ha demostrado que el ATP funciona como hidrotopo biológico en todo el proteoma en condiciones casi nativas. [11] Sin embargo, en un estudio reciente, se han cuestionado las capacidades hidrotrópicas del ATP, ya que tiene características severas de salinidad debido a su fracción trifosfato. [12]
Los hidrótropos tienen un bajo potencial de bioacumulación , ya que el coeficiente de partición octanol-agua es <1,0. [5] Los estudios han encontrado que los hidrotopos son muy ligeramente volátiles, con presiones de vapor <2,0x10-5 Pa. [5] Son aeróbicamente biodegradables. La eliminación a través del proceso de tratamiento secundario de aguas residuales de lodos activados es >94%. [9] Los estudios de toxicidad aguda en peces muestran una CL50 >400 mg de ingrediente activo (ai)/L. Para Daphnia, la CE50 es >318 mg ia/L. La especie más sensible son las algas verdes con valores de CE50 en el rango de 230 a 236 mg ia/L y concentraciones sin efectos observados (NOEC) en el rango de 31 a 75 mg ia/L. [9] Se encontró que la concentración acuática prevista sin efecto (PNEC) era de 0,23 mg de ia/l. [8] Se ha determinado que la relación concentración ambiental prevista (PEC)/PNEC es < 1 y, por lo tanto, se ha determinado que los hidrótropos en los productos de limpieza y lavandería del hogar no representan una preocupación ambiental. [5] [8]
Se ha estimado que la exposición total de los consumidores (contacto dérmico directo e indirecto, ingestión e inhalación) es de 1,42 ug/kg de peso corporal/día. [8] Se ha demostrado que el xileno sulfonato de calcio y el cumeno sulfonato de sodio causan una leve irritación temporal en los ojos de los animales. [9] Los estudios no han encontrado que los hidrótropos sean mutagénicos, cancerígenos o tengan toxicidad reproductiva. [9]
