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A curiosa história do polietilenoglicol e do dextrano: por que esses compostos solúveis em água se separam?
O sistema bifásico aquoso (ABS) formado pela combinação de dois compostos solúveis em água, polietilenoglicol (PEG) e dextrana (Dextran), é sem dúvida uma ferramenta indispensável nas indústrias biotecnológica e química. Este sistema pode não só separar eficazmente diferentes biomoléculas, mas também operar sem danificá-las, proporcionando boas condições para pesquisas e aplicações industriais.
Princípios básicos de sistemas aquosos bifásicos
Os sistemas bifásicos aquosos consistem em dois componentes solúveis em água incompatíveis. Quando estes componentes são misturados na concentração ou temperatura apropriada, formam-se duas fases distintas. Esta propriedade torna estes sistemas extremamente valiosos para aplicações em bioquímica e engenharia. No século 20, alguns cientistas descobriram experimentalmente que certos polímeros formariam separação de fases na água quando combinados com sais, o que abriu caminho para pesquisas científicas subsequentes.
Características do sistema PEG-DEX
O PEG está na camada superior, embora geralmente seja mais denso que a água. Isso se deve às propriedades de “classificação de solvente” do PEG, que podem excluir o excesso de água e criar um ambiente aquático de baixa densidade.
No sistema PEG-DEX, a camada superior formada por polietilenoglicol é menos densa que a camada inferior formada por dextrana. Este fenômeno tem muito a ver com sua estrutura molecular e interações. A distribuição de duas moléculas na água com menor probabilidade de se encontrarem também afeta o seu comportamento de separação de fases, mostrando mais uma vez a complexidade destes sistemas.
Vantagens dos sistemas aquosos bifásicos
Os sistemas aquosos de duas fases têm muitas vantagens sobre as tecnologias tradicionais de extração com solventes orgânicos:
- Evite o uso de compostos orgânicos voláteis e reduza a poluição ambiental.
- O uso de condições suaves para extração reduz o risco de danificar biomoléculas sensíveis.
- A pressão da interface de fase é baixa durante o processo de extração, o que reduz bastante os danos às moléculas alvo.
- A eficiência de separação para compostos específicos pode ser melhorada de maneira direcionada ajustando fatores como temperatura e concentração de polímero.
Isso torna a tecnologia particularmente adequada para processamento posterior em biotecnologia, desempenhando um papel fundamental na produção industrial de enzimas.
Modelagem termodinâmica e sua importância
Para descrever e prever com precisão as condições de equilíbrio líquido-líquido em engenharia e projeto, bons modelos termodinâmicos são essenciais. Refletindo a complexidade da interação de polímeros, eletrólitos e água em sistemas polímero/sal, estes modelos devem ser altamente confiáveis para aplicações práticas.
Diferentes modelos, como NRTL, Chen-NRTL, etc., demonstraram reproduzir com sucesso os dados da linha de arrasto de sistemas bifásicos aquosos de polímero/sal.
Parâmetros termodinâmicos precisos ajudam os cientistas a conduzir os experimentos e projetos necessários para garantir a eficácia em aplicações industriais.
Aplicativo Outlook
Com o rápido desenvolvimento da biotecnologia e indústrias relacionadas, o sistema aquoso de duas fases de polietilenoglicol e dextrano será cada vez mais utilizado em campos como separação de íons metálicos e remediação ambiental. Portanto, os cientistas continuam a explorar possíveis aplicações de novos materiais e a optimizar o desempenho dos sistemas originais, o que irá aumentar ainda mais a eficácia e a economia destas tecnologias.
Tal como no caminho da exploração científica, à medida que a nossa compreensão dos sistemas bifásicos de água se aprofunda, como é que irão afectar a nossa tecnologia futura?
