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cosmotrópico

Los cosolventes (en agua como disolvente ) se definen como cosmotrópicos (ordenadores) si contribuyen a la estabilidad y estructura de las interacciones agua-agua. Por el contrario, los agentes caotrópicos (que generan desorden) tienen el efecto opuesto: alteran la estructura del agua, aumentan la solubilidad de las partículas de solventes no polares y desestabilizan los agregados de soluto. [1] Los cosmotropos hacen que las moléculas de agua interactúen favorablemente, lo que de hecho estabiliza las interacciones intramoleculares en macromoléculas como las proteínas . [1]

cosmótropos iónicos

Los cosmótropos iónicos tienden a ser pequeños o tener una alta densidad de carga. Algunos cosmótropos iónicos son CO2-3
​, ENTONCES2-4
​, HPO2-4
​, magnesio2+
, Li+, zinc2+
y al3+. Iones grandes o iones con baja densidad de carga (como Br−, I−, k+, Cs+) en cambio actúan como caotropos . [2] Los aniones cosmotrópicos son más polarizables y se hidratan más fuertemente que los cationes cosmotrópicos de la misma densidad de carga. [3]

Se puede establecer una escala si se hace referencia a la serie de Hofmeister o se busca la energía libre de los enlaces de hidrógeno ( ) de las sales, que cuantifica el grado de enlaces de hidrógeno de un ion en agua. [4] Por ejemplo, los cosmótropos CO2-3​y OH−tienen entre 0,1 y 0,4 J/mol , mientras que el caotropo SCN−tiene un valor entre −1,1 y −0,9. [4]

Estudios de simulación recientes han demostrado que la variación de la energía de solvatación entre los iones y las moléculas de agua circundantes es la base del mecanismo de la serie de Hofmeister . [5] [6] Por lo tanto, los kosmotropos iónicos se caracterizan por una fuerte energía de solvatación que conduce a un aumento de la cohesividad general de la solución, que también se refleja en el aumento de la viscosidad y la densidad de la solución. [6]

Aplicaciones

El sulfato de amonio es la sal cosmotrópica tradicional para la extracción de proteínas de una solución acuosa. Los cosmotropos se utilizan para inducir la agregación de proteínas en la preparación farmacéutica y en diversas etapas de extracción y purificación de proteínas. [7] [ cita necesaria ]

cosmótropos no iónicos

Los kosmotropos no iónicos no tienen carga neta pero son muy solubles y se hidratan mucho. Los carbohidratos como la trehalosa y la glucosa , así como la prolina y el terc -butanol , son cosmótropos.

Ver también

Referencias

  1. ^ ab Moelbert S, Normand B, De Los Ríos P (2004). "Kosmotropos y caotropos: modelado de exclusión preferencial, unión y estabilidad agregada". Química Biofísica . 112 (1): 45–57. arXiv : cond-mat/0305204 . doi :10.1016/j.bpc.2004.06.012. PMID  15501575.
  2. ^ Chaplin, Martín (17 de mayo de 2014). "Kosmotropos y Caotropos". Estructura y ciencia del agua . Universidad del South Bank de Londres . Archivado desde el original el 5 de septiembre de 2014 . Consultado el 5 de septiembre de 2014 .
  3. ^ Yang Z (2009). "Efectos de Hofmeister: una explicación del impacto de los líquidos iónicos en la biocatálisis". Revista de Biotecnología . 144 (1): 12-22. doi :10.1016/j.jbiotec.2009.04.011. PMID  19409939.
  4. ^ ab Marcus Y (2009). "Efecto de los iones sobre la estructura del agua: formación y ruptura de estructuras". Reseñas químicas . 109 (3): 1346-1370. doi :10.1021/cr8003828. PMID  19236019.
  5. ^ M. Adreev; A. Cremos; J. de Pablo; JF Douglas (2017). "Modelo de grano grueso de la dinámica de soluciones de electrolitos". J. Física. Química. B . 121 (34): 8195–8202. doi : 10.1021/acs.jpcb.7b04297. PMID  28816050.
  6. ^ ab M. Adreev; J. de Pablo; A. Cremos; JF Douglas (2018). "Influencia de la solvatación de iones en las propiedades de las soluciones de electrolitos". J. Física. Química. B . 122 (14): 4029–4034. doi : 10.1021/acs.jpcb.8b00518. PMID  29611710.
  7. ^ Hillebrandt, Nils; Vormittag, Philipp; Bluthardt, Nicolai; Dietrich, Annabelle; Hubbuch, Jürgen (25 de mayo de 2020). "Proceso integrado para la captura y purificación de partículas similares a virus: mejora del rendimiento del proceso mediante filtración de flujo cruzado". Fronteras en Bioingeniería y Biotecnología . 8 : 489. doi : 10.3389/fbioe.2020.00489 . PMC 7326125 . 

enlaces externos