Un hidrótropo es un compuesto que solubiliza compuestos hidrófobos en soluciones acuosas por medios distintos a la solubilización micelar . Normalmente, los hidrótropos constan de una parte hidrófila y una parte hidrófoba (similar a los surfactantes ), pero la parte hidrófoba es generalmente demasiado pequeña para causar autoagregación espontánea. Los hidrótropos no tienen una concentración crítica por encima de la cual la autoagregación comienza a ocurrir espontáneamente (como se encontró para los surfactantes formadores de micelas y vesículas , que tienen una concentración micelar crítica (cmc) y una concentración vesicular crítica (cvc)). En cambio, algunos hidrótropos se agregan en un proceso de autoagregación escalonado, aumentando gradualmente el tamaño de agregación. Sin embargo, muchos hidrótropos no parecen autoagregarse en absoluto, a menos que se haya agregado un solubilizado. Los ejemplos de hidrótropos incluyen urea , tosilato , cumenosulfonato y xilenosulfonato.
El término hidrotropía fue acuñado 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 diversos 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 anular aromático hidrofóbico. El grupo aniónico participa en la consecución de una alta solubilidad en agua, que es un prerrequisito para una sustancia hidrotrópica. El tipo de anión o ion metálico parece tener un efecto menor en el fenómeno. [1] Por otro lado, se ha destacado la planaridad de la parte hidrofóbica como un factor importante en el mecanismo de solubilización hidrotrópica [3] [4]
Para formar un hidrótropo, se sulfona un disolvente de hidrocarburo aromático, lo que crea 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 las sales que aumentan la solubilidad "incorporan" el soluto a la disolución y las sales que la disminuyen "expulsan" el soluto. El efecto de un aditivo depende en gran medida de la influencia que tenga sobre la estructura del agua o de su capacidad para competir con las moléculas de agua del disolvente. [6] Una cuantificación conveniente del efecto de un aditivo de soluto sobre la solubilidad de otro soluto se puede obtener 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 surfactantes. En los EE. UU. se producen (es decir, se fabrican e importan) aproximadamente 29 000 toneladas métricas por año. [5] La producción anual (más la importación) en Europa y Australia es de aproximadamente 17 000 y 1100 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 de 0,1 a 15% para estabilizar la fórmula, modificar la viscosidad y el punto de enturbiamiento, reducir la separación de fases a 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 hidrotrópico clásico. [10] Se ha demostrado que la actividad hidrotrópica del ATP es independiente de su actividad como "moneda energética" en las células. [10] Además, se ha demostrado que la función del ATP como hidrótopo biológico se extiende a 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 de desestabilización severas 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 hidrótopos son muy ligeramente volátiles, con presiones de vapor <2,0x10-5 Pa. [5] Son biodegradables aeróbicamente. 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 (ia)/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 230–236 mg ia/L y concentraciones sin efecto observado (NOEC) en el rango de 31–75 mg ia/L. [9] Se encontró que la concentración prevista sin efecto (PNEC) acuática era de 0,23 mg 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 productos de limpieza y lavandería para el hogar no representan un problema 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 irritación ocular leve y temporal en animales. [9] Los estudios no han encontrado que los hidrótropos sean mutagénicos, cancerígenos o tengan toxicidad reproductiva. [9]
