بررسی آزمایشگاهی و مدلسازی ترمودینامیکی استخراج بیومولکولها با سامانه های دو فازی آبی مایع یونی- نمک

سامانه استخراج دو فازی آبی روشی مناسب و زیست سازگار برای جداسازی زیست مولکول هاست که به دلیل حضور پلیمر در نمونه های مرسوم این سامانه ها، دارای مشکلاتی چون گرانروی بالا و مشکل اندازه گیری غلظت اجزاست. لذا استفاده از مایعات یونی -که به عنوان حلال های سبز در سال های اخیر توجه پژوهشگران را به خود جلب کرده است- جایگزینی برای پلیمرها در سامانه های دو فازی آبی معرفی شده است. بدین منظور در این مطالعه سامانه دو فازی آبی مایع یونی-نمک برای جداسازی زیست مولکول ها استفاده شده و مدلسازی ترمودینامیکی این سامانه ها انجام گرفته است. ابتدا منحنی دو فازی سامانه مایع یونی + نمک + آب با استفاده از مایعات یونی [emmim][eso4] و [emim][eso4]، نمک های na2co3، na2so4 و k2hpo4 در سه دمای k 15/288، 15/298 و 15/313 بررسی شد. نتایج این قسمت نشان داد که نوع کاتیون نمک بیش ترین اثر را در تشکیل سامانه دو فازی آبی دارد در حالی که اثر دما بر منحنی دو فازی سامانه های بررسی شده قابل چشم پوشی است. هم چنین جداسازی سه ترکیب زیستی بی.اس.ای.، آلفا-آمیلاز و لیزوزیم با سامانه دو فازی آبی مایع یونی-نمک مطالعه شد. اثر پارامترهایی چون دما، ph، نوع مایع یونی، نوع نمک، غلظت اولیه مایع یونی، غلظت اولیه نمک و غلظت اولیه پروتئین بر میزان جداسازی بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که هر سه پروتئین تمایل به استخراج در فاز بالایی (فاز غنی از مایع یونی) دارند به طوری که غلظت پروتئین در فاز پایینی (فاز غنی از نمک) قابل چشم پوشی بوده است. هم چنین اثر دو مایع یونی بررسی شده بر رفتار توزیعی زیست مولکول ها مشابه بوده است. پارامترهایی مانند غلظت اولیه مایع یونی، غلظت اولیه نمک و دما بر میزان توزیع پروتئین اثر معناداری نداشته است. مدلسازی ترمودینامیکی داده های تعادل سه تایی مایع-مایع متشکل از مایع یونی، حلال آلی و کمک حلال آلی برای 36 سامانه تعادلی مختلف بررسی شد. نتایج حاصل از مدلسازی با معادلات nrtl، nrtl-nrf و uniquac نشان داد که معادله nrtl-nrf بهتر از دو مدل دیگر می تواند رفتار ترمودینامیکی سامانه های تعادل مایع-مایع دارای مایع یونی را بازسازی نماید. هم چنین مدلسازی سامانه های دو فازی آبی مایع یونی-نمک با ارائه فرمول بندی جدیدی از معادله nrtl-nrf برای بیان اثر نیروهای برد کوتاه و معادله پیتزر-دبای-هوکل (pdh) با مرجع متقارن برای بیان اثر نیروهای برد بلند انجام شد. نتایج مدلسازی نشان داد که فرمول بندی جدید می تواند به خوبی رفتار ترمودینامیکی سامانه-های دو فازی آبی مایع یونی-نمک را پیش بینی نماید.