Niosome-Based Supramolecular Biosolvents: Aligning Analytical Efficiency with Green Chemistry Criteria
本研究介绍了一种由 Span 40 组成的、可持续的基于 niosome 的超分子生物溶剂 (bioSUPRAS)，它显著提高了从桑叶中提取多种生物活性化合物的效率，同时完全符合绿色化学标准。
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长期以来，化学家一直依赖液体从固体材料中提取有用的物质，这一过程对于检测食品安全、检查环境健康以及发现新药至关重要。然而，用于这项工作的传统液体通常源自石油，可能具有毒性，且难以安全处置。近年来，科学家们将注意力转向了“绿色”替代品：对人类和地球都更安全的溶剂。其中最受关注的是超分子溶剂。与仅仅是分子自由漂浮的混合物这类普通液体不同，这些是结构化液体。当被称为两亲性的微小构建块在水中自然排列成有序的簇时，它们便会形成。这些簇创造了一个独特的环境，拥有不同的区域，可以同时捕捉各种各样的物质，使其在清理样品方面效率极高。目前的挑战在于，如何利用不仅有效，而且完全可持续、廉价且适合大规模使用的成分来制造这些结构化液体。
西班牙的一个研究小组现在开发出了一种符合这些高标准的新型结构化溶剂。他们创建了一种基于 niosomes（囊泡）的液体，这种囊泡是由一种被称为 Span 40 的常见食品级成分构成的微小气泡状结构。Span 40 是一种由山梨糖醇和棕榈酸衍生的脂肪类分子，广泛应用于从化妆品到食品的各类领域，用以保持混合物的稳定性。研究人员将这种成分与水和一种称为 1-丙醇的醇类混合，然后加入少量的盐来触发自然的相分离过程。该混合物并没有产生混乱的污泥，而是在室温下自发形成了一个清晰的、截然不同的液相。这种新液体并非均匀的汤状物，而是充满了数十亿个微小的、具有柔韧性的气泡，每个气泡的大小约为病毒规模，并紧密地堆积在一起。这些气泡是该溶剂力量的关键，它们充当微型容器，可以在中心容纳水，在壁部容纳酒精，从而为捕捉不同的化学物质创造一个多功能的环境。
该团队通过尝试从桑树叶中提取有价值的营养成分来测试这种新溶剂，桑树是一种以含有促进健康的化合物而闻名的植物。他们发现，这种新溶剂的表现远优于标准方法。与使用纯乙醇或 1-丙醇相比，这种新的结构化液体提取出的植物益处化合物显著增加。它使总酚类增加了 77% 至 118%，黄酮类增加了 24% 至 59%，类胡萝卜素增加了 8% 至 35%。令这一结果尤其令人印象深刻的是它所捕获化合物的多样性。该溶剂成功提取了从极亲水到极亲油的各种分子，包括复杂的糖链结构和较简单的形式，且全部在单一步骤内完成。这表明溶剂内部有序的气泡可以同时与许多不同类型的分子发生相互作用，从而在无需多种不同溶剂的情况下，提供植物完整的化学指纹。
除了其性能之外，该溶剂的设计还考虑到了真正的可持续性。制造该过程不需要加热，也不需要特殊机械；它在室温下自然发生。其成分价格低廉、来源广泛且可再生。主要成分 Span 40 是一种非毒性的食品添加剂，易于在环境中降解。所使用的醇也被认为是安全的，并且可以由植物来源生产。虽然酒精成分意味着最终的液体具有易燃性，需要采取标准的安全预防措施，但整个过程避免了与传统石油基溶剂相关的重度毒性和环境破坏。研究人员还表明，用于制造该溶剂的极少量盐分大部分留在废水中，这意味着最终的液体足够洁净，可以直接注入敏感的科学仪器进行分析，而不会造成损坏。
这项工作证明了利用极少量的表面活性剂来组织大量的液体，从而构建高效纳米结构溶剂的可能性。研究人员发现，他们创造的这些微小气泡非常有效，以至于可以用不到 0.5% 的两亲性成分来构建溶剂体积，这比此前认为必要的浓度要低得多。通过证明这些绿色、生物基溶剂可以从复杂的植物材料中提取广泛的复杂化学物质，该研究为分析化学提供了一条切实可行的路径。它预示着一个未来：我们用于分析食物和环境的工具本身也是安全的、负担得起的，并且对地球友好的，同时又不会牺牲科学家工作所需的精准度。
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