Name: preparation of binary and ternary deep eutectic systems
Uploaded: 2019-10-31T14:00:00
Duration: 6 min 15 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Binary and Ternary Deep Eutectic Systems at JoVE.com

Este proyecto ha recibido financiación del Consejo Europeo de Investigación (ERC) en el marco del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea, en virtud del acuerdo de subvención no ERC-2016-CoG 725034. Este trabajo también fue apoyado por el Laboratorio Asociado de Química Verde-LAQV, que es financiado por fondos nacionales de FCT/MCTES (UID/QUI/50006/2019) y por FCT/MCTES a través del proyecto CryoDES (PTDC/EQU-EQU/29851/2017).

NOTA: Los NADES estudiados fueron betaína:L-(+)-ácido tartárico (2:1), ácido -alanina:dl-malic (3:2), glucosa:sacarosa (1:1) y ácido cítrico:glucosa (2:1). Estos sistemas fueron preparados por diferentes métodos: secado por congelación (FD), evaporación al vacío (VE), y calor y agitación (HS) con y sin agua. Por ejemplo, se da el protocolo para el sistema ácido cítrico:glucosa (2:1). Los NADES se caracterizaban por calorimetría de escaneo diferencial (DSC), microscopía óptica polarizada (POM), contenido de agua y espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN).
1. Preparación de NADES
<ol><li>Secado por congelación<ol>
<li>En recipientes separados, añadir 2 g de ácido cítrico monohidrato y 0,9530 g de glucosa monohidrato. Añadir 10 ml de agua desionizada a cada uno y remover hasta que los compuestos se disuelvan por completo.</li>
		<li>Mezcle las dos soluciones y garantice la homogeneización de la solución final. Coloque la solución en un matraz inferior redondo.</li>
		<li>Congele con nitrógeno líquido. Coloque el matraz en un secador de congelación durante 48 horas para asegurarse de que se retira toda el agua de la muestra.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Evaporación de vacío<ol>
<li>Pesar 2 g de ácido cítrico monohidrato y 0,9530 g de glucosa monohidrato en recipientes separados. Añadir 10 ml de agua desionizada a cada uno y remover hasta que los compuestos se disuelvan por completo.</li>
		<li>Mezcle las dos soluciones y garantice la homogeneización de la solución. Coloque la solución en un matraz inferior redondo.</li>
		<li>Con un evaporador rotativo, seque la muestra hasta que se forme un líquido transparente y viscoso.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Calefacción y agitación<ol>
<li>Pesar 2 g de ácido cítrico monohidrato y 0,9530 g de glucosa monohidrato en el mismo vial. Añadir 278 s de agua.</li>
		<li>Coloque el vial con una barra de agitación magnética en un baño de agua de 50 oC.</li>
		<li>Deje la muestra hasta que se forme un líquido transparente y viscoso.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Caracterización de NADES
<ol><li>Microscopía óptica polarizada (POM)<ol>
<li>Coloque una gota de NADES en un portaobjetos de vidrio del microscopio para observación.</li>
		<li>Utilizando el modo de transmisión de un microscopio, realice la caracterización óptica de la muestra a temperatura ambiente.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Valoración de Karl-Fisher<ol>
<li>Recoger 100 sL de NADES en una jeringa, y luego limpiar el exceso de líquido en el exterior.</li>
		<li>Coloque la jeringa en una báscula y arare.</li>
		<li>Presione START en el equipo KF y agregue una pequeña gota de la muestra al recipiente.</li>
		<li>Pesar la jeringa, introducir la masa en el equipo KF y pulse ENTER. El resultado aparecerá en la pantalla en ppm de agua.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Calorimetría de escaneo diferencial (DSC)<ol>
<li>Coloque 3-10 mg de cada muestra en una bandeja hermética de aluminio con una tapa de recubrimiento. Cierre la sartén con una prensa de muestra.</li>
		<li>Analizar las muestras utilizando un DSC con un rango de temperatura de -90 oC hasta la temperatura de degradación, con una velocidad de calentamiento de 10 oC/min. Realizar dos ciclos con una retención isotérmica de 2 min y analizar bajo una atmósfera de nitrógeno (50 ml/min).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Resonancia magnética nuclear (NMR)<ol>
<li>Preparar un tubo de RMN de 5 mm disolviendo 250 ml de NADES con 250 ml de dimetil sulfóxido-d6 (DMSO-d6).</li>
		<li>Adquiera los espectros de 1H y NOESY a 25 oC en un espectrómetro de 400 MHz.</li>
		<li>Utilice un software adecuado para analizar los espectros y utilice el desplazamiento químico de DMSO-d6 (2,50 ppm) para asignar todas las señales de cada componente.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Paiva, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+deep+eutectic+solvents+-+solvents+for+the+21st+century.">Natural deep eutectic solvents - solvents for the 21st century.</a> ACS Sustainable Chemistry &amp; Engineering. 2, 1063-1071 (2014).</li><li>Abbott, A. P., Capper, G., Davies, D. L., Rasheed, R. K., Tambyrajah, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+solvent+properties+of+choline+chloride/urea+mixtures.">Novel solvent properties of choline chloride/urea mixtures.</a> Chemical Communications. , 70-71 (2003).</li><li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+deep+eutectic+solvents:+properties,+applications,+and+perspectives.">Natural deep eutectic solvents: properties, applications, and perspectives.</a> Journal of Natural Products. 81, 679-690 (2018).</li><li>Choi, Y. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Are+natural+deep+eutectic+solvents+the+missing+link+in+understanding+cellular+metabolism+and+physiology.">Are natural deep eutectic solvents the missing link in understanding cellular metabolism and physiology.</a> Plant Physiology. 156, 1701-1705 (2011).</li><li>Dai, Y., Spromsen, J. V., Witkamp, G. -. J., Verpoorte, R., Choi, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+deep+eutectic+solvents+as+new+potential+media+for+green+technology.">Natural deep eutectic solvents as new potential media for green technology.</a> Analytica Chimica Acta. 766, 61-68 (2013).</li><li>Espino, M., Fern&#225;ndez, M. A., Gomez, F. J. V., Silva, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+designer+solvents+for+greening+analytical+chemistry.">Natural designer solvents for greening analytical chemistry.</a> Trends in Analytical Chemistry. 76, 126-136 (2016).</li><li>Hayyan, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+deep+eutectic+solvents:+cytotoxic+profile.">Natural deep eutectic solvents: cytotoxic profile.</a> Springer Plus. 5, 913 (2016).</li><li>Dai, Y., Witkamp, G. -. J., Verpoorte, R., Choi, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tailoring+properties+of+natural+deep+eutectic+solvents+with+water+to+facilitate+their+applications.">Tailoring properties of natural deep eutectic solvents with water to facilitate their applications.</a> Food Chemistry. 187, 14-19 (2015).</li><li>Choi, Y. H., Verpoorte, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Green+solvents+for+the+extraction+of+bioactive+compounds+from+natural+products+using+ionic+liquids+and+deep+eutectic+solvents.">Green solvents for the extraction of bioactive compounds from natural products using ionic liquids and deep eutectic solvents.</a> Current Opinion in Food Science. 26, 87-93 (2019).</li><li>Guit&#233;rrez, M. C., Ferrer, M. L., Mateo, C. R., Del Monte, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Freeze-drying+of+aqueous+solutions+of+deep+eutectic+solvents:+a+suitable+approach+to+deep+eutectic+suspensions+of+self-assembled+structures.">Freeze-drying of aqueous solutions of deep eutectic solvents: a suitable approach to deep eutectic suspensions of self-assembled structures.</a> Langmuir. 25, 5509-5515 (2009).</li><li>Gomez, F. J. V., Espino, M., Fern&#225;ndez, M. A., Silva, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+greener+approach+to+prepare+natural+deep+eutectic+solvents.">A greener approach to prepare natural deep eutectic solvents.</a> Chemistry Select. 3, 6122-6125 (2018).</li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Las diferentes metodologías reportadas en la literatura para la preparación de NADES son un método de calentamiento y agitación (HS), evaporación al vacío (VE) y liofilización (FD). Los sistemas que hemos preparado en esta obra son descritos por diferentes autores en la literatura4,5,6,10,11. La Tabla 1 enumera los componentes de cada mezcla, como se indica en el manuscrito original, así como su método de preparación.
Tras nuestras investigaciones para reproducir los sistemas descritos, nos dimos cuenta de que en algunos casos no era posible lograr un NADES similar, como una muestra líquida clara, viscosa, a temperatura ambiente. La preparación de un NADES se basa en muchos factores. Algunos se pueden controlar fácilmente, pero otros son más difíciles de estandarizar. Lo más importante a tener en cuenta es que el producto final no puede depender de factores externos como el equipo utilizado.
Los sistemas preparados por diferentes métodos se caracterizaron entonces. Con la microscopía óptica polarizada (POM), se observó que con el método HS sin agua, incluso a diferentes temperaturas, el NADES no formaba un líquido claro y viscoso. Sin embargo, se observó un líquido homogéneo y claro y viscoso representado en la Figura 1 al aplicar el método del SA con pequeñas cantidades de agua y el método VE para la preparación del NADES.
DSC se utilizó para determinar los eventos térmicos de la mezcla. Los resultados mostraron que el sistema es líquido a temperatura ambiente y de hasta 130 oC, ya que el termograma no muestra eventos térmicos. El contenido de agua de cada muestra se midió mediante la valoración karl-Fischer, y los resultados se representan en el Cuadro 2. Deberá indicarse el contenido de agua de los sistemas, ya que es el parámetro que más influye en las propiedades del líquido obtenido, como la viscosidad y la polaridad. Estos cambios tienen un gran impacto en el resultado de la aplicación para la que está diseñado el NADES.
La RMN también se utilizó para confirmar la formación de los sistemas NADES mencionados, a través de la formación de enlaces de hidrógeno entre las moléculas de cada sistema. Un ejemplo se da en la Figura 2 para el sistema NADES ácido cítrico:glucosa (2:1) con 17% de agua obtenida por el SA donde el espectro de protones de este NADES y los materiales de partida (ácido cítrico y glucosa) están superpuestos(Figura 2a). A partir de esto, es posible observar cambios en los cambios químicos de algunos protones de cada molécula. El cambio principal es el cambio del protón OH del ácido cítrico. Originalmente, esta señal aparece a 5,16 ppm, pero esta señal se desplaza a 6,22 ppm debido a la formación de enlaces de hidrógeno. Esto es confirmado por el espectro NOESY(Figura 2b),donde la fuerte interacción entre el OH del ácido cítrico y los protones restantes es visible. Se observó una interacción similar para los otros sistemas NADES.
En este estudio observamos que la descripción del método de preparación para los sistemas eutécticos reportados en la literatura a veces son incompletas, debido a la falta de información sobre el contenido de agua de la mayoría de los sistemas. En el método VE, el agua se añade mediante la preparación de soluciones de diferentes componentes y la mezcla a una temperatura que conduce a la formación de sistemas eutécticos; sin embargo, no podemos estar seguros del contenido mínimo de agua requerido. Por lo tanto, se considera el conocimiento del porcentaje de agua necesaria para formar los sistemas, un punto crucial que siempre debe notificarse, para que otros puedan reproducir la preparación de las diferentes mezclas eutécticas.
El mejor método a utilizar es el método HS con agua añadida, ya que se tarda menos tiempo en prepararse, para los casos en los que el contenido de agua ya está descrito. Sin embargo, si esta información no está disponible, el método más fácil es el método VE, donde se elimina toda el agua disponible y sólo el agua que interactúa con los componentes NADES permanece en el sistema. En cualquier caso, los investigadores deben dejar que los sistemas se evaporen durante el tiempo suficiente para garantizar que el agua libre se elimina del sistema. Este tiempo depende del equipo y por lo tanto no es suficiente describir en la sección de materiales la duración del método VE, pero el contenido de agua siempre tiene que ser reportado.

Los disolventes eutécticos profundos han sido nombrados disolventes para el siglo XXI y se consideran una nueva generación de disolventes. Se definen como una mezcla de dos o más compuestos químicos a una proporción molar particular para dar lugar a una disminución significativa en la temperatura de fusión de los componentes individuales, convirtiéndose en líquido a temperatura ambiente1,2, 3. En este sentido, la preparación de los disolventes no requiere ninguna reacción química y por lo tanto el rendimiento de producción es del 100%. En 2011, Choi y sus compañeros de trabajo informaron de la posibilidad de DES de origen natural y los nombraron, disolventes eutécticos profundos naturales (NADES)3,4,5. NADES se puede preparar a partir de diferentes combinaciones de azúcares, aminoácidos, ácidos orgánicos y derivados de la colina; y estos sistemas preparados a partir de componentes naturales son intrínsecamente biocompatibles y biodegradables, presentando una toxicidad considerablemente menor en comparación con otros disolventes alternativos (por ejemplo, líquidos iónicos)5,6, 7,8. Desde 2015, el número de publicaciones en el campo ha aumentado exponencialmente y las posibles aplicaciones de NADES son muy amplias3. A pesar de que se han publicado muchos manuscritos y reseñas, hay preguntas fundamentales que persisten, y los científicos aún no han encontrado la respuesta a preguntas intrigantes como los mecanismos subyacentes a la formación DES. Comprender el mecanismo de formación de DES conduciría a un enfoque consolidado hacia el desarrollo de nuevos sistemas, en lugar del enfoque actual de ensayo y error. Además, las oportunidades en el campo están creciendo cada día, a medida que los consumidores se vuelven más conscientes de la sostenibilidad de sus productos, no sólo en términos de su vida útil final, sino también en términos de procesamiento en sí8,9, 10. Para impulsar grandes innovaciones en el campo de los disolventes eutécticos profundos, primero se requiere la estandarización de los métodos de producción y caracterización. La falta de reproducibilidad de algunos de los sistemas reportados en la literatura fue la motivación para desarrollar este trabajo a medida que nos enfrentamos a este problema varias veces. En este documento, demostramos la necesidad y la importancia crucial para describir con precisión los materiales y métodos y demostramos que aunque la preparación de DES es un procedimiento simple y directo, hay algunos aspectos clave (por ejemplo, la presencia / cantidad de agua) que siempre debe ser discutido.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>5 mm NMR tube</td>
			<td>Norell</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acid citric monohydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Advance III spectrometer</td>
			<td>Bruker</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deionized water</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dimethyl sulfoxide-d6</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DSC Q200</td>
			<td>TA Instruments, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Freeze-dryer CHRIST ALPHA 1-4</td>
			<td>Braun Biotec International</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose monohydrate</td>
			<td>Cmd chemicals</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Karl Fisher Coulometer</td>
			<td>Metrohm</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Olympus BX-51 polarized optical microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of binary and ternary deep eutectic systems

La preparación de sistemas eutécticos profundos (DES) es a priori un procedimiento simple. Por definición, dos o más componentes se mezclan en una relación molar dada para formar un DES. Sin embargo, a partir de nuestra experiencia en el laboratorio, es necesario estandarizar el procedimiento para preparar, caracterizar e informar las metodologías seguidas por diferentes investigadores, para que los resultados publicados puedan ser reproducidos. En este trabajo, probamos diferentes enfoques reportados en la literatura para preparar sistemas eutécticos y evaluamos la importancia del agua en la preparación exitosa de sistemas líquidos a temperatura ambiente. Estos sistemas eutécticos publicados estaban compuestos de ácido cítrico, glucosa, sacarosa, ácido málico, alanina, ácido L-tartárico y betaína y no todos los métodos de preparación descritos podrían reproducirse. Sin embargo, en algunos casos, fue posible reproducir los sistemas descritos, con la inclusión del agua como tercer componente de la mezcla eutéctica.

A partir de la preparación de NADES, los resultados que esperamos obtener se muestran en la Figura 1. A continuación se hace una descripción de cada sistema. Usando el método de secado por congelación, el resultado debe ser una pasta sólida o muy densa ya que toda el agua se elimina del sistema. Utilizando el método de evaporación, el resultado debe ser un líquido transparente y viscoso. Utilizando el método de calentamiento y agitación con la adición de pequeñas cantidades de agua, el resultado debe ser un líquido claro y muy viscoso.
Los resultados obtenidos de POM se pueden ver en la Figura 1. Cuando un NADES está completamente formado, esperamos ver una imagen negra, que indica que la muestra es completamente amorfo y que no quedan cristales en el sistema. Los resultados obtenidos de la valoración KF se describen en la Tabla 2. Además de la cantidad de agua que se añade a los sistemas, el porcentaje de agua de la mezcla final también depende del contenido de agua de los reactivos.
En cuanto al DSC, el objetivo de esta técnica es también confirmar que el sistema es líquido en el rango de temperatura que se aplicará, por lo que el resultado esperado es tener un termograma que no muestre eventos térmicos en el rango de temperatura de interés(Tabla 2 ). La técnica NMR se utiliza para confirmar la existencia de la formación de enlaces de hidrógeno, que es la característica principal de los sistemas NADES. Esto puede ser confirmado por la observación del cambio en los cambios químicos de cada señal, y por el análisis de los espectros NOESY, que muestra correlaciones espaciales e intermoleculares(Figura 2).
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Componente 1</td>
			<td>Componente 2</td>
			<td>Método de preparación</td>
			<td>Referencia</td>
		</tr>
<tr>
<td>Betaína (Bet)</td>
			<td>L-(+)-ácido tartárico (LTA)</td>
			<td>Evaporación al vacío (VE)</td>
			<td>(2013)5 y Espino et al. (2016)6
</td>
		</tr>
<tr>
<td>- Alanina (A-A)</td>
			<td>Acido DL-Málico (MA)</td>
			<td>Evaporación al vacío (VE)</td>
			<td>(2013)5 y Espino et al. (2016)6
</td>
		</tr>
<tr>
<td>Glucosa (Gluc)</td>
			<td>Sacarosa (Suc)</td>
			<td>Secado por congelación (FD)</td>
			<td>(2011)4 y Espino et al. (2016)6
</td>
		</tr>
<tr>
<td>Acido cítrico (CA)</td>
			<td>Glucosa (Gluc)</td>
			<td>Secado por congelación (FD)</td>
			<td>(2011)4 y Espino et al. (2016)6
</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabla 1: Sistemas reportados en la literatura y su método de preparación.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td rowspan="2">NADES</td>
			<td rowspan="2">Método de preparación</td>
			<td>Contenido de agua (%)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Medida Karl Fischer</td>
		</tr>
<tr>
<td>Apuesta:LTA (2:1 + 20% agua)</td>
			<td>Calentar y agitar, añadiendo agua</td>
			<td>19,94 x 1,28</td>
		</tr>
<tr>
<td>Apuesta:LTA (2:1)</td>
			<td>Evaporación al vacío</td>
			<td>11,36 á 0,78</td>
		</tr>
<tr>
<td>A-A:MA (3:2 + 11% agua)</td>
			<td>Calentar y agitar, añadiendo agua</td>
			<td>11,45 á 0,25</td>
		</tr>
<tr>
<td>A-A:MA (3:2)</td>
			<td>Evaporación al vacío</td>
			<td>18,84 á 1,78</td>
		</tr>
<tr>
<td>Gluc:Suc (1:1 + 21% agua)</td>
			<td>Calentar y agitar, añadiendo agua</td>
			<td>20,88 a 0,13</td>
		</tr>
<tr>
<td>Gluc:Suc (1:1)</td>
			<td>Evaporación al vacío</td>
			<td>22,56 a 0,48</td>
		</tr>
<tr>
<td>CA:Gluc (2:1 + 17% agua)</td>
			<td>Calentar y agitar, añadiendo agua</td>
			<td>17,33 a 0,68</td>
		</tr>
<tr>
<td>CA:Gluc (2:1)</td>
			<td>Evaporación al vacío</td>
			<td>20,04 a 0,26</td>
		</tr>
</tbody></table>Cuadro 2: Contenido de agua (%) de los sistemas preparados por diferentes métodos.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60326/60326fig01.jpg"> Figura 1: Resultados representativos de los NADES cuando se preparan por a) liofilización, b) evaporación al vacío y c) calentamiento y agitación con adición de agua. La imagen muestra que cuando el sistema se liofiliza, el resultado obtenido es un cristal ya que toda el agua se elimina de la mezcla, mientras que cuando se utilizan métodos VE y HS, la cantidad de agua necesaria para que los NADES se formen y el resultado obtenido sea un hom líquido ógeno a temperatura ambiente. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60326/60326fig01large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60326/60326fig02.jpg"> Figura 2: Microscopía óptica polarizada de CA:Glu (2:1) preparada por diferentes métodos, con polarizadores cruzados (imagen izquierda) y polarizadores paralelos (imagen derecha) – 100 m (amplificación de 10x). Las imágenes negras muestran que la muestra es un líquido a temperatura ambiente. La muestra de FD está completamente cristalizada ya que el resultado obtenido de esta técnica no fue un líquido. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60326/60326fig02large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60326/60326fig03.jpg"> Figura 3: a) Superposición de 1espectros de RMN H del sistema (A) NADES ácido cítrico:glucosa:agua (2:1:4), (B) glucosa y (C) ácido cítrico; b) Espectro NOESY del sistema NADES ácido cítrico:glucosa:agua (2:1:4). Los espectros superpuestos muestran la diferencia en los cambios químicos de cada componente tras la formación de DES, originados por el establecimiento de enlaces de hidrógeno entre ellos. El espectro NOESY muestra la interacción entre el protón OH del ácido cítrico con los protones restantes de ambos componentes. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60326/60326fig03large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Binary and Ternary Deep Eutectic Systems at JoVE.com

Preparation of Binary and Ternary Deep Eutectic Systems

Este protocolo tiene como objetivo estandarizar la preparación de sistemas eutécticos profundos en toda la comunidad científica para que estos sistemas puedan ser reproducidos.

Preparación de sistemas eutécticos profundos binarios y ternarios

The preparation of deep eutectic systems (DES) is a priori a simple procedure. By definition, two or more components are mixed together at a given molar ...

La reproducibilidad de los sistemas eutécticos profundos que se encuentran en la literatura es difícil cuando se ha ignorado el contenido de agua. Este método proporciona un protocolo de estandarización para el desarrollo de estos sistemas. Esta técnica permitirá la reproducibilidad de la preparación profunda del sistema eutéctico, contribuyendo a resultados coherentes entre la comunidad científica.Los sistemas eutécticos profundos han demostrado aplicaciones en muchas áreas diferentes, incluyendo terapia e ingeniería biomédica, biocatálisis, extracción y captura de CO2. A través de una demostración visual, destacamos las variaciones encontradas en los diferentes métodos reportados en la literatura para la preparación profunda de los sistemas eutécticos. Esto a menudo no se divulga en manuscritos convencionales.Demostrando el procedimiento estará Ana Rita Gameiro, una becaria postdoctoral de mi laboratorio. Para preparar DES natural mediante liofilización, primero añadir dos gramos de ácido cítrico monohidrato y 0.9530 gramos de glucosa monohidrato en recipientes separados. Agregue 10 mililitros de agua desionizada a cada recipiente y revuelva hasta que los compuestos se disuelvan por completo.Mezclar las dos soluciones y asegurar la homogeneización de la solución final. Coloque la solución en un matraz de fondo redondo. Congele la muestra con nitrógeno líquido.Coloque el matraz en un secador de congelación durante 48 horas para asegurarse de que se retira toda el agua de la muestra. Para preparar DES natural por evaporación al vacío, vuelva a pesar dos gramos de ácido cítrico monohidrato y 0,9530 gramos de glucosa monohidrato en recipientes separados. Agregue 10 mililitros de agua desionizada a cada uno y revuelva hasta que los compuestos se disuelvan por completo.Mezclar las dos soluciones y asegurar la homogeneización de la solución. Coloque la solución combinada en un matraz de fondo redondo. Con un evaporador rotatorio, seque la muestra hasta que se forme un líquido transparente y viscoso.La muestra NATURAL DES también se puede preparar calentando y agitando. Para ello, pesa dos gramos de ácido cítrico monohidrato, 0,9530 gramos de glucosa monohidrato en recipientes separados. Coloque los dos sólidos en el mismo vial.Añadir 278 microlitros de agua. Coloque el vial con una barra de agitación magnética en un baño de agua de 50 grados Centígrados. Deje la muestra hasta que se forme un líquido transparente y viscoso.Para caracterizar el DES natural mediante microscopía óptica polarizada, coloque una gota de DES natural en un portaobjetos de vidrio del microscopio para observación. La muestra DES natural se puede caracterizar aún más por la valoración karl-Fisher, la calorimetría de escaneo diferencial y la resonancia magnética nuclear como se describe en el protocolo de texto. Cuando se utiliza el método de secado por congelación para preparar DES natural, el resultado debe ser una pasta sólida o muy densa ya que toda el agua se elimina del sistema.Por el contrario, el método de evaporación debe dar lugar a un líquido transparente y viscoso. El uso del método de calentamiento y agitación con la adición de pequeñas cantidades de agua también debe resultar en un líquido claro y muy viscoso. Las imágenes de microscopía óptica polarizada se muestran con polarizadores cruzados.Las muestras de DES naturales fueron preparadas por el método de calentamiento y agitación, el método de evaporación al vacío y el método de secado por congelación. Las imágenes de microscopía óptica polarizada de las muestras DES naturales también se muestran con polarizadores paralelos. La técnica de RMN se utiliza para confirmar la existencia de la formación de enlaces de hidrógeno, que es la principal característica de los sistemas DES naturales.Esto puede confirmarse mediante la observación del cambio y los cambios químicos de cada señal en la muestra natural de DES en relación con la glucosa y el ácido cítrico solo. El análisis de los espectros NOESY muestra correlaciones espaciales e intermoleculares, confirmando la formación de enlaces de hidrógeno en el sistema DES natural. Cuando intente replicar un experimento en el que no se informe del contenido de agua, utilice la metodología de evaporación rotativa y determine el contenido de agua por valoración de Karl-Fisher.Cuando se conozca la cantidad exacta de agua, siga el método de calentamiento y agitación, ya que esto es más fácil y rápido. Es importante medir siempre la cantidad de agua presente en estos sistemas y reportarla en manuscritos. Esto garantiza a los lectores una reproducción precisa de los resultados.Esta técnica allana el camino a una metodología de desarrollo consistente en la preparación de disolventes eutécticos profundos naturales y no se limita a ningún sistema en particular. Los sistemas presentados aquí deben ser vistos como ejemplos.

Research

JoVE Journal

Chemistry

High-pressure Sapphire Cell for Phase Equilibria Measurements of CO2/Organic/Water Systems

High-pressure Sapphire Cell for Phase Equilibria Measurements of CO2/Organic/Water Systems

De alta presión de la célula de zafiro para la Fase Equilibrios mediciones de CO<sub&gt; 2</sub&gt; / Orgánicos / Sistemas de Agua

The high pressure sapphire cell apparatus was constructed to visually determine the composition of multiphase systems without physical sampling. ...

Investigación

Química

Preparation and Characterization of SDF-1&#945;-Chitosan-Dextran Sulfate Nanoparticles

Preparation and Characterization of SDF-1ÃƒÅ½Ã‚Â±-Chitosan-Dextran Sulfate Nanoparticles

Preparación y caracterización de SDF-1α-quitosano-sulfato de dextrano Nanopartículas

Chitosan (CS) and dextran sulfate (DS) are charged polysaccharides (glycans), which form polyelectrolyte complex-based nanoparticles when mixed under ...

Chemical Gardens as Flow-through Reactors Simulating Natural Hydrothermal Systems

Jardines químicos como flujo continuo Reactores simulación de sistemas hidrotermales Naturales

Here we report experimental simulations of hydrothermal chimney growth using injection chemical garden methods. The versatility of this type of experiment ...

Construction and Systematical Symmetric Studies of a Series of Supramolecular Clusters with Binary or Ternary Ammonium Triphenylacetates

Construcción y sistemática Estudios simétricas de una serie de clusters supramoleculares con Triphenylacetates amonio binarias o ternarias

Functions of clusters in nano or sub-nano scale significantly depend on not only kinds of their components but also arrangements, or symmetry, of their ...

Development of a Backbone Cyclic Peptide Library as Potential Antiparasitic Therapeutics Using Microwave Irradiation

Desarrollo de un Backbone cíclica Péptido Biblioteca como Potencial Antiparasitarios Terapéutica Utilizando Microondas irradiación

Protein-protein interactions (PPIs) are intimately involved in almost all biological processes and are linked to many human diseases. Therefore, there is ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Síntesis y caracterización de supramoleculares Coloides

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

Preparación y caracterización de nanoestructuras de C60/Graphene híbrido

Physical thermal deposition in a high vacuum environment is a clean and controllable method for fabricating novel molecular nanostructures on graphene. We ...

Solution-Processed "Silver-Bismuth-Iodine" Ternary Thin Films for Lead-Free Photovoltaic Absorbers

Solución procesada "Plata, bismuto, yodo" ternario películas delgadas para absorbedores fotovoltaicas sin plomo

Bismuth-based hybrid perovskites are regarded as promising photo-active semiconductors for environment-friendly and air-stable solar cell applications. ...

Development and Validation of Chromium Getters for Solid Oxide Fuel Cell Power Systems

Desarrollo y validación de captadores de cromo para sistemas de energía de células de combustible de óxido sólido

Degradation of cathode in solid oxide fuel cells (SOFC) remains a major concern for the long-term performance stability and operational reliability. The ...

Preparation of Graphene-Supported Microwell Liquid Cells for In Situ Transmission Electron Microscopy

Preparation of Graphene-Supported Microwell Liquid Cells for In Situ Transmission Electron Microscopy

Preparación de células líquidas de micropozo compatibles con grafeno para microscopía electrónica de transmisión in situ

The fabrication and preparation of graphene-supported microwell liquid cells (GSMLCs) for in situ electron microscopy is presented in a stepwise protocol. ...