מהם אתרים תאית מוחלפים?

אתרים תאית מוחלפים הם קבוצה של תרכובות רב -תכליתיות וחשובות מבחינה תעשייתית הנגזרת מתאי, אחד הביו -פולימרים השופעים ביותר על פני כדור הארץ. אתרים אלה מיוצרים על ידי שינוי כימי של קבוצות ההידרוקסיל (-OH) של עמוד השדרה התאית, וכתוצאה מכך מגוון מוצרים עם תכונות ויישומים שונים. יישומים נעים בין תרופות, מזון, מוצרי טיפול אישי, חומרי בניין, טקסטיל ועוד.

מבנה התאית:
תאית היא פוליסכריד לינארי המורכב מיחידות גלוקוז חוזרות המקושרות על ידי קשרים β-1,4-glycosidic. היחידות החוזרות מורכבות משלוש קבוצות הידרוקסיל ליחידת גלוקוז, מה שהופך את התאית הידרופילית ביותר ורגישות לשינויים כימיים שונים.

סינתזה של אתרי תאית מוחלפים:
הסינתזה של אתרי תאית מוחלפים כוללת הצגת קבוצות פונקציונליות שונות בקבוצות ההידרוקסיל של עמוד השדרה התאית. שיטות נפוצות לסינתזת אתרים אלה כוללות אתריזציה ואסתר.

תגובות אתריזציה כוללות החלפת קבוצות הידרוקסיל עם קבוצות אלקיל או אריל ליצירת קישורי אתר. ניתן להשיג זאת על ידי תגובה עם Halkyl HALIDES, אלקיל סולפטים או אתרים אלקיליים בתנאים מתאימים. חומרי אלקילציה נפוצים בתגובות אלה כוללים מתיל כלוריד, אתיל כלוריד ובנזיל כלוריד.

לעומת זאת, האסתרון כרוך בהחלפת קבוצת הידרוקסיל בקבוצת acyl ליצירת קשר אסטר. ניתן להשיג זאת על ידי תגובה עם כלורידים חומציים, אנהידרידים או חומצות בנוכחות זרזים. חומרים אציליים נפוצים בתגובות אלה כוללים אנדהידריד אצטי, אצטיל כלוריד וחומצות שומן.

סוגי אתרים תאית מוחלפים:
מתיל תאית (MC):

מתיל -סלולוזה מיוצר על ידי אתריזציה של תאית עם מתיל כלוריד.
הוא נמצא בשימוש נרחב כמעבה, מייצב וכמחלף בענפים שונים כולל מזון, תרופות ומוצרי טיפוח אישיים.
MC יוצר ג'ל ברור כאשר הוא מתייבש ומציג התנהגות פסאודופלסטית, מה שהופך אותו מתאים ליישומים הדורשים בקרת צמיגות.
Hydroxyethylcellulose (HEC):

תאית הידרוקסיאתיל מסונתזת על ידי האתינה של תאית ותחמוצת אתילן.
הוא משמש בדרך כלל כעבה, דבק ויוצרת סרטים בציפויים, קוסמטיקה, רפואה ותעשיות אחרות.
HEC מעניקה התנהגות פסאודופלסטית לפיתרון ומספקת תכונות לשמירת מים מעולות.
Hydroxypropylcellulose (HPC):

תאית הידרוקסיפרופיל מיוצרת על ידי האתינה של תאית עם תחמוצת פרופילן.
הוא משמש כעבה, מייצב וקלסר בניסוחים תרופתיים, במיוחד בציפויי טבליות ובמערכות מסירת תרופות מבוקרות.
ל- HPC תכונות תרמוגליות, ויוצרות ג'לים בטמפרטורות גבוהות.
Carboxymethylcellulose (CMC):

Carboxymethylcellulose מסונתז על ידי האתור של תאית ונתרן מונוכרואצטט בתנאים אלקליין.
הוא נמצא בשימוש נרחב כעבה, מייצב ומתחלץ ביישומים מזון, תרופות ותעשייה.
CMC מעניקה צמיגות והתנהגות דלילה גזירה לפתרונות ויוצרים פיזור קולואידי יציב.
אתיל הידרוקסיאתיל תאית (EHEC):

אתיל הידרוקסיאתיל תאית הוא אתר תאית מחוקק, המיוצר על ידי האתינה רציפה של תאית עם תחמוצת אתילן ואתיל כלוריד.
הוא משמש כמעבה, שינוי ריאולוגיה וסרט לשעבר במגוון יישומים כולל ציפויים, דבקים ומוצרי טיפוח אישיים.
ל- EHEC יש מסיסות מים גבוהה יותר ותאימות מאשר עמיתיהם המוחלפים באופן יחיד.
מאפיינים של אתרי תאית מוחלפים:
תכונותיהם של אתרי התאית המוחלפים משתנים בהתאם לגורמים כמו דרגת החלפה, משקל מולקולרי ומבנה כימי. עם זאת, הם בדרך כלל מציגים את המאפיינים הבאים:

הידרופיליות: אתרים תאית מוחלפים הם הידרופיליים עקב נוכחות של קבוצות הידרוקסיל במבנה שלהן, המאפשרת להם לקיים אינטראקציה עם מולקולות מים באמצעות קשירת מימן.

עיבוי ודינג: אתרים רבים של תאית שהוחלפו הם בעלי תכונות עיבוי וגילינג, וכתוצאה מכך היווצרות תמיסות צמיגות או ג'לים לאחר הידרציה. צמיגות וחוזק ג'ל תלויים בגורמים כמו ריכוז פולימר ומשקל מולקולרי.

היווצרות סרטים: כמה אתרי תאית שהוחלפו מסוגלים ליצור סרטים ברורים וגמישים כאשר הם יצאו מהפתרון. לנכס זה יתרונות ביישומים כמו ציפויים, דבקים ומערכות מסירת תרופות לשחרור מבוקרות.

יציבות: אתרי תאית מוחלפים בדרך כלל מראים יציבות טובה על פני מגוון רחב של pH ותנאי טמפרטורה. הם עמידים בפני השפלה מיקרוביאלית והידרוליזה אנזימטית, מה שהופך אותם מתאימים לשימוש במגוון ניסוחים.

התנהגות ריאולוגית: אתרים תאית מוחלפים מראים לרוב התנהגות פסאודופלסטית או מדליקה גזירה, מה שאומר שצמיגותם פוחתת בלחץ הגזירה. מאפיין זה רצוי ביישומים הדורשים קלות עיבוד או יישום.

יישומים של אתרי תאית מוחלפים:
אתרים תאית מוחלפים נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות רבות בגלל תכונותיהם הרב -פונקציונליות. כמה יישומי מפתח כוללים:

תעשיית המזון: אתרים תאית מוחלפים כמו Carboxymethylcellulose (CMC) משמשים כמעבדים, מייצבים ומתחלפים במזונות כמו רטבים, תחבושות ומוצרי חלב. הם משפרים את המרקם, היציבות ואת תחושת הפה תוך הרחבת חיי המדף.

תרופות: אתרים תאית מוחלפים נמצאים בשימוש נרחב בניסוחים תרופתיים כקלסרים, מתפרקים וסוכני שחרור מבוקרים בטבליות, כמוסות וניסוחים אקטואליים. הם משפרים מסירת תרופות, זמינות ביולוגית ותאימות למטופלים.

מוצרי טיפול אישי: אתרי תאית שהוחלפו הם מרכיבים נפוצים במוצרי טיפוח אישי כמו שמפו, קרמים וקרמים בגלל תכונותיהם לעיבוי, השעיה ויצירת סרטים. הם משפרים את יציבות המוצר, מרקם ותכונות חושיות.

חומרי בניין: אתרים תאית אלטרנטיביים משמשים כתוספים בחומרי בניין כמו מוצרים מבוססי מלט, מרגמה ומוצרי גבס לשיפור יכולת העבודה, שמירת מים והדבקה. הם משפרים את הביצועים והעמידות של חומרים אלה.

טקסטיל: מחליף אתרים תאית בתהליכי הדפסת טקסטיל וגימור כדי לספק בקרת צמיגות, הדבקה וצום שטיפה. הם מסייעים בתצהיר שווה של צבעים ופיגמנטים על מצעי טקסטיל.

ענף נפט וגז: החלף את אתרי התאית כאל ויוציוני ויוצחים וסוכני אובדן נוזלים בנוזלי קידוח כדי לשפר את היעילות והבטיחות של פעולות קידוח נפט וגז.