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

Os químicos há muito dependem de líquidos para extrair substâncias úteis de materiais sólidos, um processo essencial para testar a segurança alimentar, verificar a saúde ambiental e descobrir novos medicamentos. No entanto, os líquidos tradicionais usados para este trabalho são frequentemente derivados de petróleo, podem ser tóxicos e são difíceis de descartar com segurança. Nos últimos anos, os cientistas voltaram a sua atenção para alternativas "verdes": solventes que sejam mais seguros para as pessoas e para o planeta. Entre os mais promissores estão os solventes supramoleculares. Ao contrário dos líquidos comuns, que são apenas uma mistura de moléculas flutuando livremente, estes são líquidos estruturados. Eles se formam quando pequenos blocos de construção, chamados anfífilos, organizam-se naturalmente em aglomerados organizados na água. Esses aglomerados criam um ambiente único com diferentes zonas que podem agarrar uma grande variedade de substâncias ao mesmo tempo, tornando-os incrivelmente eficientes na limpeza de amostras. O desafio tem sido criar esses líquidos estruturados usando ingredientes que não sejam apenas eficazes, mas também totalmente sustentáveis, baratos e seguros para uso em grandes quantidades.

Uma equipa de investigadores na Espanha desenvolveu agora um novo tipo de solventes estruturados que cumpre estes elevados padrões. Eles criaram um líquido baseado em niosomas, que são pequenas estruturas semelhantes a bolhas feitas de um ingrediente comum e seguro para consumo alimentar conhecido como Span 40. Este ingrediente é um tipo de molécula semelhante a uma gordura derivada de sorbitol e ácido palmítico, amplamente utilizado em tudo, desde cosméticos a alimentos, para manter as misturas estáveis. Os investigadores misturaram este ingrediente com água e um tipo de álcool chamado 1-propanol, e depois adicionaram uma pequena quantidade de sal para desencadear um processo de separação natural. Em vez de criarem uma lama desordenada, a mistura formou espontaneamente uma fase líquida distinta e clara à temperatura ambiente. Este novo líquido não é uma sopa uniforme; é preenchido com biliões de bolhas microscópicas e flexíveis, cada uma aproximadamente do tamanho de um vírus, que estão compactadas densamente. Estas bolhas são a chave para o poder do solvente, agindo como pequenos recipientes que podem conter água nos seus centros e álcool nas suas paredes, criando um ambiente versátil para capturar diferentes produtos químicos.

A equipa testou este novo solvente tentando extrair nutrientes valiosos das folhas da amoreira branca, uma planta conhecida pelo seu rico conteúdo de compostos promotores de saúde. Eles descobriram que o seu novo solvente era muito superior aos métodos padrão. Quando comparado com o uso de etanol puro ou 1-propanol, o novo líquido estruturado extraiu significativamente mais dos compostos benéficos da planta. Aumentou a quantidade de fenóis totais entre 77 e 118 por cento, flavonoides entre 24 e 59 por cento, e carotenoides entre 8 e 35 por cento. O que torna este resultado particularmente impressionante é a diversidade dos compostos que capturou. O solvente extraiu com sucesso moléculas que variavam de muito amantes de água a muito amantes de óleo, incluindo estruturas complexas ligadas a açúcares e formas mais simples, tudo num único passo. Isto sugere que as bolhas organizadas dentro do solvente podem interagir com muitos tipos diferentes de moléculas simultaneamente, fornecendo uma impressão digital química completa da planta sem a necessidade de múltiplos solventes diferentes.

Para além do seu desempenho, o solvente foi desenhado para ser verdadeiramente sustentável. O processo utilizado para o fabricar não requer calor nem maquinaria especial; acontece naturalmente à temperatura ambiente. Os ingredientes são baratos, amplamente disponíveis e renováveis. O componente principal, o Span 40, é um aditivo alimentar não tóxico que se decompõe facilmente no ambiente. O álcool utilizado também é considerado seguro e pode ser produzido a partir de fontes vegetais. Embora o componente alcoólico signifique que o líquido final é inflamável e requer precauções de segurança padrão, o processo global evita a toxicidade pesada e o dano ambiental associados aos solventes tradicionais baseados em petróleo. Os investigadores também demonstraram que a pequena quantidade de sal utilizada para criar o solvente permanece maioritariamente na água residual, o que significa que o líquido final é limpo o suficiente para ser injetado diretamente em instrumentos científicos sensíveis para análise sem causar danos.

Este trabalho demonstra que é possível construir solventes nanoestruturados altamente eficientes usando quantidades muito pequenas de surfactante para organizar um grande volume de líquido. Os investigadores descobriram que as pequenas bolhas que criaram eram tão eficazes que conseguiram estruturar um volume de solvente usando menos de meio por cento do ingrediente anfífilo, uma concentração muito inferior à que anteriormente se pensava ser necessária. Ao provar que estes solventes verdes e de base biológica podem extrair uma vasta gama de produtos químicos complexos de materiais vegetais difíceis, o estudo oferece um caminho prático para a química analítica. Sugere um futuro onde as ferramentas usadas para analisar a nossa comida e o nosso ambiente são, elas próprias, seguras, acessíveis e gentis com o planeta, sem sacrificar a precisão de que os cientistas precisam para realizar o seu trabalho.