Niosome-Based Supramolecular Biosolvents: Aligning Analytical Efficiency with Green Chemistry Criteria

रसायनशास्त्रियों ने लंबे समय से ठोस पदार्थों से उपयोगी पदार्थों को निकालने के लिए तरल पदार्थों पर भरोसा किया है, जो खाद्य सुरक्षा परीक्षण करने, पर्यावरणीय स्वास्थ्य की जांच करने और नई दवाओं की खोज करने के लिए एक आवश्यक प्रक्रिया है। हालाँकि, इस काम के लिए उपयोग किए जाने वाले पारंपरिक तरल पदार्थ अक्सर पेट्रोलियम से प्राप्त होते हैं, जहरीले हो सकते हैं, और उन्हें सुरक्षित रूप से निपटाना कठिन होता है। हाल के वर्षों में, वैज्ञानिकों ने "हरित" विकल्पों की ओर अपना ध्यान केंद्रित किया है: ऐसे विलायक (solvents) जो लोगों और ग्रह के लिए सुरक्षित हों। इनमें सबसे आशाजनक 'सुप्रामोलिकुलर सॉल्वेंट्स' (supramolecular solvents) हैं। साधारण तरल पदार्थों के विपरीत, जो केवल स्वतंत्र रूप से तैरते हुए अणुओं का मिश्रण होते हैं, ये संरचित तरल पदार्थ होते हैं। ये तब बनते हैं जब एम्फीफाइल (amphiphiles) नामक छोटे निर्माण खंड, पानी में स्वाभाविक रूप से संगठित समूहों में व्यवस्थित हो जाते हैं। ये क्लस्टर एक अनूठा वातावरण बनाते हैं जिसमें अलग-अलग क्षेत्र होते हैं जो एक साथ कई तरह के पदार्थों को पकड़ सकते हैं, जिससे वे नमूनों की सफाई करने में अविश्वसनीय रूप से कुशल बन जाते हैं। चुनौती इन संरचित तरल पदार्थों को ऐसे घटकों का उपयोग करके बनाने की थी जो न केवल प्रभावी हों बल्कि पूरी तरह से टिकाऊ, सस्ते और बड़े पैमाने पर उपयोग के लिए सुरक्षित भी हों।

स्पेन की एक शोध टीम ने अब इन उच्च मानकों को पूरा करने वाला एक नया प्रकार का संरचित विलायक विकसित किया है। उन्होंने निओसोम (niosomes) पर आधारित एक नया तरल विकसित किया है, जो स्पैन 40 (Span 40) नामक एक सामान्य, खाद्य-सुरक्षित घटक से बनी सूक्ष्म, बुलबुले जैसी संरचनाएं हैं। यह घटक सोर्बिटोल और पामिटिक एसिड से प्राप्त एक प्रकार का वसा जैसा अणु है, जिसका उपयोग सौंदर्य प्रसाधनों से लेकर खाद्य पदार्थों तक मिश्रण को स्थिर रखने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है। शोधकर्ताओं ने इस घटक को पानी और 1-प्रोपेनॉल नामक एक प्रकार के अल्कोहल के साथ मिलाया, फिर एक प्राकृतिक पृथक्करण प्रक्रिया को शुरू करने के लिए इसमें थोड़ी मात्रा में नमक मिलाया। एक अव्यवस्थित कीचड़ बनाने के बजाय, मिश्रण ने कमरे के तापमान पर स्वाभाविक रूप से एक विशिष्ट, स्पष्ट तरल चरण बना लिया। यह नया तरल एक समान सूप नहीं है; यह अरबों सूक्ष्म, लचीले बुलबुलों से भरा है, जिनमें से प्रत्येक का आकार एक वायरस के बराबर है, जो एक साथ कसकर पैक किए गए हैं। ये बुलबुले इस विलायक की शक्ति की कुंजी हैं, जो छोटे कंटेनरों के रूप में कार्य करते हैं जो अपने केंद्रों में पानी और अपनी दीवारों में अल्कोहल को रख सकते हैं, जिससे विभिन्न रसायनों को पकड़ने के लिए एक बहुमुखी वातावरण बनता है।

टीम ने इस नए विलायक का परीक्षण सफेद शहतूत के पेड़ की पत्तियों से मूल्यवान पोषक तत्वों को निकालने का प्रयास करके किया, जो एक ऐसा पौधा है जो स्वास्थ्यवर्धक यौगिकों की प्रचुर मात्रा के लिए जाना जाता है। उन्होंने पाया कि उनका नया विलायक मानक तरीकों की तुलना में कहीं अधिक बेहतर था। साधारण इथेनॉल या 1-प्रोपेनॉल के उपयोग की तुलना में, इस नए संरचित तरल ने पौधे के लाभकारी यौगिकों को काफी अधिक मात्रा में निकाला। इसने कुल फिनोल में 77 से 118 प्रतिशत, फ्लेवोनोइड्स में 24 से 59 प्रतिशत और कैरोटीनॉयड में 8 से 35 प्रतिशत की वृद्धि की। इस परिणाम को विशेष रूप से प्रभावशाली बनाने वाली बात उन यौगिकों की विविधता है जिन्हें इसने पकड़ा। विलायक ने बहुत अधिक जल-प्रेमी से लेकर बहुत अधिक तेल-प्रेमी तक के अणुओं को सफलतापूर्वक निकाला, जिसमें जटिल शुगर-लिंक्ड संरचनाएं और सरल रूप शामिल थे, और वह भी एक ही चरण में। यह सुझाव देता है कि विलायक के भीतर संगठित बुलबुले एक साथ कई अलग-अलग प्रकार के अणुओं के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं, जिससे बिना कई अलग-अलग विलायकों की आवश्यकता के पौधे का एक पूर्ण रासायनिक फिंगरप्रिंट प्राप्त होता है।

अपने प्रदर्शन के अलावा, इस विलायक को वास्तव में टिकाऊ बनाया गया था। इसे बनाने की प्रक्रिया में न तो गर्मी की आवश्यकता होती है और न ही विशेष मशीनरी की; यह कमरे के तापमान पर स्वाभाविक रूप से होती है। इसके घटक सस्ते, आसानी से उपलब्ध और नवीकरणीय हैं। मुख्य घटक, स्पैन 40, एक खाद्य योज्य (additive) है जो गैर-विषाक्त है और पर्यावरण में आसानी से टूट जाता है। उपयोग किया गया अल्कोहल भी सुरक्षित माना जाता है और इसे पौधों के स्रोतों से उत्पादित किया जा सकता है। हालांकि अल्कोहल घटक का अर्थ यह है कि अंतिम तरल ज्वलनशील है और इसके लिए मानक सुरक्षा सावधानियों की आवश्यकता है, लेकिन समग्र प्रक्रिया पारंपरिक पेट्रोलियम-आधारित विलायकों से जुड़ी भारी विषाक्तता और पर्यावरणीय क्षति से बचती है। शोधकर्ताओं ने यह भी दिखाया कि विलायक बनाने के लिए उपयोग किया गया नमक की बहुत कम मात्रा अपशिष्ट जल में ही रह जाती है, जिसका अर्थ है कि अंतिम तरल विश्लेषण के लिए संवेदनशील वैज्ञानिक उपकरणों में सीधे इंजेक्ट करने के लिए पर्याप्त स्वच्छ है जिससे कोई नुकसान न हो।

यह कार्य यह प्रदर्शित करता है कि तरल के एक बड़े आयतन को व्यवस्थित करने के लिए सर्फेक्टेंट की बहुत कम मात्रा का उपयोग करके अत्यधिक कुशल, नैनोस्ट्रक्चर्ड विलायक बनाना संभव है। शोधकर्ताओं ने पाया कि उनके द्वारा बनाए गए सूक्ष्म बुलबुले इतने प्रभावी थे कि वे एम्फीफाइल घटक के आधे प्रतिशत से भी कम का उपयोग करके एक विलायक आयतन को व्यवस्थित कर सकते थे, जो पहले आवश्यक मानी जाने वाली सांद्रता से बहुत कम है। यह सिद्ध करके कि ये हरित, जैव-आधारित विलायक कठिन पादप सामग्रियों से रसायनों की एक विस्तृत श्रृंखला निकाल सकते हैं, यह अध्ययन विश्लेणात्मक रसायन विज्ञान के लिए एक व्यावहारिक मार्ग प्रदान करता है। यह एक ऐसे भविष्य का सुझाव देता है जहाँ हमारे भोजन और पर्यावरण का विश्लेषण करने वाले उपकरण स्वयं सुरक्षित, किफायती और ग्रह के अनुकूल हों, बिना उस सटीकता से समझौता किए जिसकी वैज्ञानिकों को अपने काम के लिए आवश्यकता होती है।