مطالعه اثر مایع یونی بر روی تعادلات مایع مایع سیستم های دوفازی آبی - پلیمر نمک

امروزه، جداسازی مولکولهای زیستی یکی از مهم ترین فرآیندها در بخش بیوتکنولوژی است که بطور معمول بین 70 تا 90 درصد از هزینه تولید را به خود اختصاص می دهد. از روش های متفاوتی برای تخلیص این مواد استفاده می شود، از جمله کروماتوگرافی و الکتروفورز که به علت مشکلاتی همچون زمان بر بودن و هزینه بالا و نیز اینکه در مقیاس های بزرگ با مشکلاتی همراه است، همواره نیاز به جایگزینی مناسب در فرآیندهای صنعتی برای آن احساس می شود. سیستم های دوفازی آبی به علت ارزان و سریع بودن و نیز قابلیت افزایش مقیاس به عنوان جایگزین مناسب در صنعت پیشنهاد می شود. کاربرد این سیستم ها در جداسازی استخراجی مواد بیومولکولی تغییرپذیر مانند پروتئین ها درحال افزایش می باشد. همچنین این سیستم ها در جداسازی انواع مختلف غشاهای سلولی، ارگانهای سلولی، اکتینیدها، خالص سازی آنزیمها، لیپیدها، اسیدهای نوکلئیک، توکسین ها به طور موفقیت آمیزی بکار می روند. همچنین در کارهای تحقیقاتی از روش دوفازی آبی برای جداسازی انواع داروها مانند آنتی بیوتیک ها و پنی سیلین ها، ویروس ها، باکتریها استفاده شده است. علاوه بر مزایای اقتصادی که این روش ها دارند، کاربرد حلال های قدیمی در روش های جداسازی به علت سمی بودن و ناسازگاری با طبیعت با مشکل مواجه می شوند. اخیراً برای غلبه این مشکلات از مایعات یونی که ویژگی های قابل توجهی همانند فشار بخار بسیار ناچیز، قابلیت انحلال پذیری بالا و غیر قابل اشتعال بودن دارند به عنوان جایگزین برای استخراج بیومولکول ها همانند آمینواسیدها استفاده می کنند. وقتی این بیومولکول ها به یک سیستم دوفازی آبی اضافه می شوند به نسبت نامساوی در دوفاز توزیع می شوند لذا جداسازی صورت می گیرد؛ هرچه بیومولکول بزرگتر باشد این توزیع غیر یکنواخت تر می شود. در این کار پژوهشی از آمینواسید l-tryptophan با توجه به اهمیت آن برای تولید نیاسین و سروتونین در بدن انسان به عنوان مدل مولکول زیستی آبگریز استفاده شده است. در قسمتی از این کار پژوهشی منحنی باینودال و خطوط ارتباطی سیستم سه تایی {peg400+k3c6h5o7+h2o} و سیستم چهارتایی {peg400+k3c6h5o7+h2o+5%[c4mim]br} در دمای c?25 تعیین گردیده است. برای بدست آوردن منحنی باینودال در سیستم های مختلف از روش «تعیین نقطه ابری شدن محلول» و برای بدست آوردن خطوط ارتباطی از روش «تعیین ترکیب اجزاء فازهای همزیست» استفاده شد. از آنجایی که رفتار توزیع آمینواسیدها در یک سیستم دوفازی آبی بسیار کاربردی است و بازیابی آنها توسط استخراج سیستم های دوفازی آبی می تواند جایگزین بسیار خوبی در مقایسه با روشهای قدیمی باشد، در قسمت دیگری از این کار پژوهشی، به مطالعه رفتار توزیع بین دوفاز اسیدآمینه تریپتوفان به عنوان یک بیومولکول آبگریز در غیاب و در حضور مایع یونی پرداخته شده است. مایع یونی آبدوست [c4mim]brبکاررفته در این کار پژوهشی به عنوان عامل تقویت کننده تشکیل سیستم دوفازی آبی و بازده استخراج در سیستم های دوفازی آبی رایج بر پایه پلیمر مورد ارزیابی قرار می گیرد. برای همبسته کردن داده های تجربی تعادل فازی از معادلات تجربی « اتمرتوبیاس- بن کرافت»، «معادله مرچاک» و «معادله ستسچینو» و نیز مدل ترمودینامیکی «nrtl» استفاده شده است و توافق خوبی بین داده های تجربی و محاسباتی بدست آمده است.