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Introducción a los surfactantes
Los surfactantes poseen una estructura molecular anfifílica: un extremo contiene un grupo hidrófilo, denominado cabeza hidrófila, mientras que el otro extremo contiene un grupo hidrófobo, denominado cola hidrófoba. La cabeza hidrófila permite que los surfactantes se disuelvan en agua en su forma monomérica.
El grupo hidrófilo es a menudo un grupo polar, que puede ser un grupo carboxilo (-COOH), un grupo de ácido sulfónico (-SO3H), un grupo amino (-NH2), aminas y sus sales, grupos hidroxilo (-OH), grupos amida o enlaces éter (-O-) como otros ejemplos de grupos hidrófilos polares.
El grupo hidrófobo suele ser una cadena de hidrocarburo no polar, como cadenas de alquilo hidrófobas (R- para alquilo) o grupos aromáticos (Ar- para arilo).
Los surfactantes se pueden clasificar en surfactantes iónicos (incluyendo surfactantes catiónicos y aniónicos), surfactantes no iónicos, surfactantes anfotéricos, surfactantes mixtos y otros. En soluciones surfactantes, cuando la concentración alcanza un valor determinado, sus moléculas forman diversos agregados ordenados, conocidos como micelas. El proceso de micelización, o formación de micelas, es una propiedad fundamental de las soluciones surfactantes, ya que muchos fenómenos interfaciales importantes están asociados con la formación de micelas.
La concentración a la que los surfactantes forman micelas en solución se denomina Concentración Micelar Crítica (CMC). Las micelas no son estructuras esféricas fijas, sino que presentan una irregularidad extrema y cambios de forma dinámicos. En ciertas condiciones, los surfactantes también pueden presentar estados micelares inversos.
Factores que influyen en la CMC:
- Estructura del surfactante
- Tipo y presencia de aditivos
- Temperatura
Interacciones entre surfactantes y proteínas
Las proteínas contienen grupos apolares, polares y cargados, y muchas moléculas anfifílicas pueden interactuar con ellas de diversas maneras. Dependiendo de las condiciones, los surfactantes pueden formar agregados moleculares organizados con diferentes estructuras, como micelas o micelas inversas, que interactúan de forma distinta con las proteínas.
Las interacciones entre proteínas y surfactantes (Proteína-Surfactante, PS) implican principalmente interacciones electrostáticas e hidrofóbicas. Los surfactantes iónicos interactúan con las proteínas principalmente mediante las fuerzas electrostáticas del grupo polar y las interacciones hidrofóbicas de la cadena carbonada alifática, uniéndose a las regiones polar e hidrofóbica de la proteína, formando así complejos PS.
Los surfactantes no iónicos interactúan principalmente con las proteínas mediante fuerzas hidrofóbicas, donde las cadenas hidrofóbicas interactúan con las regiones hidrofóbicas de las proteínas. Esta interacción puede influir tanto en la estructura como en la función del surfactante y de la proteína. Por lo tanto, el tipo y la concentración de surfactantes, junto con el contexto ambiental, determinan si los surfactantes estabilizan o desestabilizan las proteínas, así como si promueven la agregación o la dispersión.
Valor HLB de los surfactantes
Para que un surfactante exhiba su actividad interfacial única, debe equilibrar los componentes hidrofóbicos e hidrofílicos. El HLB (balance hidrofílico-lipófilo) mide el equilibrio hidrofílico-lipófilo de los surfactantes y sirve como indicador de sus propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas.
El valor HLB es un valor relativo (que oscila entre 0 y 40). Por ejemplo, la parafina tiene un HLB de 0 (sin componente hidrofílico), el polietilenglicol tiene un HLB de 20 y el dodecilsulfato de sodio (SDS), altamente hidrofílico, tiene un HLB de 40. El valor HLB puede servir como referencia para la selección de surfactantes. Un HLB más alto indica una mejor hidrofilicidad, mientras que un HLB más bajo sugiere una hidrofilicidad más baja.
Hora de publicación: 10 de septiembre de 2024