सिट्रिमोनियम ब्रोमाइड
सिट्रिमोनियम ब्रोमाइड, जिसे CTAB संक्षिप्त नाम से भी जाना जाता है, एक क्वाटरनरी अमोनियम सर्फेक्टेंट है जिसका संघनित संरचनात्मक सूत्र [(C16H33)N(CH3)3]Br है।
यह सामयिक एंटीसेप्टिक सिट्रिमाइड के घटकों में से एक है।[1] सिट्रिमोनियम (हेक्साडेसिलट्राइमिथाइलअमोनियम) धनायन बैक्टीरिया और कवक के खिलाफ एक प्रभावी एंटीसेप्टिक एजेंट है। यह DNA के निष्कर्षण के लिए कुछ बफ़र्स के मुख्य घटकों में से एक है।[2] इसका व्यापक रूप से गोल्ड नैनोकणों (जैसे, गोले, छड़ें, बाइपिरामिड), मेसोपोरस सिलिका नैनोकणों (जैसे, MCM-41), और बालों को कंडीशन करने वाले उत्पादों के संश्लेषण में उपयोग किया गया है। निकट से संबंधित यौगिक सिट्रिमोनियम क्लोराइड और सिट्रिमोनियम स्टीयरेट का उपयोग भी सामयिक एंटीसेप्टिक के रूप में किया जाता है और ये शैम्पू और सौंदर्य प्रसाधनों जैसे कई घरेलू उत्पादों में पाए जा सकते हैं। अपनी अपेक्षाकृत उच्च लागत के कारण, CTAB का उपयोग आमतौर पर केवल चुनिंदा सौंदर्य प्रसाधनों में किया जाता है।
अधिकांश सर्फेक्टेंट की तरह, CTAB जलीय घोल में मिसेल बनाता है। 303 K (30 °C) पर यह 75–120 (निर्धारण की विधि के आधार पर; औसत ~95) की एग्रीगेशन संख्या और 0.2–0.1 (आंशिक आवेश; कम से उच्च सांद्रता तक) के आयनीकरण की डिग्री के साथ मिसेल बनाता है।[3] 303 K (30 °C) पर CTA+ मिसेल के लिए Br− काउंटर-आयन का बाइंडिंग स्थिरांक (K°) लगभग 400 M-1 है। यह मान Br− और CTA+ आयन चयनात्मक इलेक्ट्रोड माप और कंडक्टोमेट्री डेटा से मिसेल आकार (r = ~3 nm) के लिए साहित्य डेटा का उपयोग करके गणना किया गया है, जिसे 1 mM की क्रिटिकल मिसेल सांद्रता तक एक्सट्रपलेशन किया गया है। हालाँकि, K° कुल सर्फेक्टेंट सांद्रता के साथ बदलता रहता है, इसलिए इसे उस बिंदु तक एक्सट्रपलेट किया जाता है जिस पर मिसेल सांद्रता शून्य होती है।
अनुप्रयोग
जैविक
कोशिका लिसिस कुछ ऐसे मैक्रोमोलेक्यूल्स को अलग करने के लिए एक सुविधाजनक उपकरण है जो मुख्य रूप से कोशिका के अंदर मौजूद होते हैं। कोशिका झिल्ली हाइड्रोफिलिक और लिपोफिलिक एंड-ग्रुप से बनी होती है। इसलिए, डिटर्जेंट का उपयोग अक्सर इन झिल्लियों को घोलने के लिए किया जाता है क्योंकि वे दोनों ध्रुवीय और अध्रुवीय एंड-ग्रुप के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। CTAB जैविक उपयोग के लिए पसंदीदा विकल्प के रूप में उभरा है क्योंकि यह इसके अलगाव के दौरान अवक्षेपित DNA की अखंडता को बनाए रखता है।[4] कोशिकाओं में आमतौर पर मैक्रोमोलेक्यूल्स, जैसे ग्लाइकोप्रोटीन और पॉलीसेकेराइड की उच्च सांद्रता होती है, जो निष्कर्षण प्रक्रिया के दौरान DNA के साथ सह-अवक्षेपित हो जाते हैं, जिससे निष्कर्षण किए गए DNA की शुद्धता कम हो जाती है। CTAB अणु का सकारात्मक आवेश इसे इन अणुओं को विकृत करने की अनुमति देता है, जो इस अलगाव में बाधा उत्पन्न करेंगे।[5]
चिकित्सा
CTAB को सिर और गर्दन के कैंसर (HNC) के लिए एपोप्टोसिस-प्रवर्तक कैंसर विरोधी एजेंट के रूप में संभावित उपयोग दिखाया गया है।[6] इन विट्रो में, CTAB ने γ विकिरण और सिसप्लेटिन, दो मानक HNC चिकित्सीय एजेंटों के साथ योगात्मक रूप से परस्पर क्रिया की। CTAB ने सामान्य फाइब्रोब्लास्ट पर न्यूनतम प्रभावों के साथ कई HNC कोशिका लाइनों के खिलाफ कैंसर विरोधी साइटोटॉक्सिसिटी प्रदर्शित की, एक चयनात्मकता जो कैंसर-विशिष्ट चयापचय संबंधी विकृतियों का फायदा उठाती है। इन विवो में, CTAB ने FaDu कोशिकाओं की ट्यूमर बनाने की क्षमता को समाप्त कर दिया और स्थापित ट्यूमर के विकास में देरी की। इस प्रकार, इस दृष्टिकोण ने CTAB को HNC मॉडल के खिलाफ इन विट्रो और इन विवो प्रभावकारिता रखने वाले एक संभावित एपोप्टोजेनिक क्वाटरनरी अमोनियम यौगिक के रूप में पहचाना। CTAB को विश्व स्वास्थ्य संगठन (WHO) द्वारा पॉलीसेकेराइड टीकों के डाउनस्ट्रीम वैक्सीन प्रसंस्करण में शुद्धिकरण एजेंट के रूप में भी अनुशंसित किया गया है।[7]
प्रोटीन वैद्युतकणसंचलन
ग्लाइकोप्रोटीन अपने नकारात्मक आवेशों के व्यापक वितरण के कारण SDS-PAGE (लैम्ली-इलेक्ट्रोफोरेसिस) में व्यापक, धुंधले बैंड बनाते हैं। CTAB जैसे सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए डिटर्जेंट का उपयोग करने से ग्लाइकोप्रोटीन से जुड़ी समस्याओं से बचा जा सकेगा। प्रोटीन को CTAB-जेल से वेस्टर्न ब्लॉट ("ईस्टर्न ब्लॉट") के सादृश्य में ब्लॉट किया जा सकता है, और माइलिन-जुड़े उच्च हाइड्रोफोबिक प्रोटीन का विश्लेषण CTAB 2-DE का उपयोग करके किया जा सकता है।
DNA निष्कर्षण
CTAB DNA निष्कर्षण बफर प्रणाली में एक आवश्यक सर्फेक्टेंट है जो झिल्ली लिपिड को हटाता है और कोशिका लिसिस को बढ़ावा देता है। जब ऊतक में पॉलीसेकेराइड की उच्च मात्रा होती है तो पृथक्करण भी सफल होता है।[2] CTAB उच्च नमक सांद्रता होने पर पॉलीसेकेराइड से जुड़ जाता है, जिससे घोल से पॉलीसेकेराइड निकल जाते हैं। एक सामान्य नुस्खा 100 mL 1 M ट्रिस HCl (pH 8.0), 280 mL 5 M NaCl, 40 mL 0.5 M EDTA, और 20 g CTAB को मिलाकर कुल आयतन को 1 L तक लाने के लिए डबल डिस्टिल्ड वॉटर (ddH2O) जोड़ना हो सकता है।
नैनोकण संश्लेषण
सर्फेक्टेंट नैनोकण संश्लेषण में नैनोकण की सतह पर सोखकर और इसकी सतह ऊर्जा को कम करके महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।[8][9] सर्फेक्टेंट एकत्रीकरण को रोकने में भी मदद करते हैं (जैसे DLVO तंत्र के माध्यम से)।
Au नैनोकण संश्लेषण
सोना (Au) नैनोकण शोधकर्ताओं के लिए दिलचस्प हैं क्योंकि उनके अद्वितीय गुणों का उपयोग उत्प्रेरण, प्रकाशिकी, इलेक्ट्रॉनिक्स, सेंसिंग, और चिकित्सा जैसे अनुप्रयोगों में किया जा सकता है।[10] नैनोकण के आकार और आकृति का नियंत्रण इसके गुणों को ट्यून करने के लिए महत्वपूर्ण है। CTAB इन नैनोकणों को स्थिरता प्रदान करने और उनके आकारिकी को नियंत्रित करने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला अभिकर्मक रहा है। CTAB विभिन्न उभरते क्रिस्टल फलकों से चुनिंदा या अधिक मजबूती से जुड़कर नैनोकण के आकार और आकृति को नियंत्रित कर सकता है।
इस नियंत्रण में से कुछ सोना नैनोकण संश्लेषण में अन्य अभिकर्मकों के साथ CTAB की प्रतिक्रिया से उत्पन्न होता है। उदाहरण के लिए, जलीय सोना नैनोकण संश्लेषण में, क्लोरोऑरिक एसिड (HAuCl4) CTA+-AuCl कॉम्प्लेक्स बनाने के लिए CTAB के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है।[11][12] फिर सोना कॉम्प्लेक्स एस्कॉर्बिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रोक्लोरिक एसिड, एक एस्कॉर्बिक एसिड रेडिकल, और CTA-AuCl3 उत्पन्न करता है। एस्कॉर्बिक एसिड रेडिकल और CTA-AuCl3 अनायास प्रतिक्रिया करके धात्विक Au0 नैनोकण और अन्य उप-उत्पाद बनाते हैं। एक वैकल्पिक या समवर्ती प्रतिक्रिया Au(III) केंद्र के चारों ओर Cl− का Br− के साथ प्रतिस्थापन है। अमोनियम धनायन के साथ कॉम्प्लेक्स बनाना और/या Au(III) अग्रदूत का विनिर्देशन नैनोकण गठन प्रतिक्रिया की गतिशीलता को प्रभावित करता है और इसलिए परिणामी कणों के आकार, आकृति, और (आकार और आकृति) वितरण को प्रभावित करता है।
हालाँकि, CTA+-AuCl को कॉम्प्लेक्स नहीं कहा जाना चाहिए, AuCl के साथ क्वाटरनरी अमोनियम धनायन की इलेक्ट्रोस्टैटिक परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप सबसे अच्छी स्थिति में एक आयन जोड़ी का गठन होता है। CTA+ में कोई भी दाता केंद्र नहीं है जो Au(III) धातु केंद्रों के साथ समन्वय कॉम्प्लेक्स बना सके।
मेसोपोरस सामग्री
CTAB का उपयोग पहली बार रिपोर्ट की गई व्यवस्थित मेसोपोरस सामग्रियों के लिए टेम्पलेट के रूप में किया जाता है।[13] माइक्रोपोरस और मेसोपोरस अकार्बनिक ठोस (क्रमशः ≤20 Å और ~20–500 Å के छिद्र व्यास के साथ) ने अपने बड़े आंतरिक सतह क्षेत्र के कारण उत्प्रेरक और सोर्प्शन मीडिया के रूप में बहुत उपयोगिता पाई है। विशिष्ट माइक्रोपोरस सामग्री क्रिस्टलीय फ्रेमवर्क ठोस हैं, जैसे जिओलाइट्स, लेकिन सबसे बड़े छिद्र आयाम अभी भी 2 nm से नीचे हैं, जो अनुप्रयोग को बहुत सीमित करते हैं। मेसोपोरस ठोस के उदाहरणों में सिलिका और संशोधित स्तरित सामग्री शामिल हैं। फिर भी, ये अनिवार्य रूप से अक्रिस्टलीय या पैराक्रेस्टलाइन होते हैं, जिनमें छिद्र अनियमित रूप से व्यवस्थित और आकार में व्यापक रूप से वितरित होते हैं। अच्छी मेसोस्केल क्रिस्टलीयता के साथ अत्यधिक व्यवस्थित मेसोपोरस सामग्री तैयार करने की आवश्यकता है। सर्फेक्टेंट की उपस्थिति में एल्युमिनोसिलिकेट जैल के कैल्सीनेशन से मेसोपोरस ठोस के संश्लेषण की सूचना दी गई थी। सामग्री में समान चैनलों की नियमित सरणियाँ होती हैं, जिनके आयामों को सर्फेक्टेंट, सहायक रसायनों और प्रतिक्रिया स्थितियों के चयन के माध्यम से तैयार किया जा सकता है (16 Å से >100 Å की सीमा में)। यह प्रस्तावित किया गया था कि इन सामग्रियों का गठन एक लिक्विड-क्रिस्टल 'टेम्पलेटिंग' तंत्र के माध्यम से होता है, जिसमें सिलिकेट सामग्री व्यवस्थित सर्फेक्टेंट मिसेल के बीच अकार्बनिक दीवारें बनाती है। CTAB ने घोल में मिसेल बनाए, जिससे एक द्वि-आयामी हेक्सागोनल मेसोस्ट्रक्चर बना। सिलिकॉन अग्रदूत ने मिसेल के बीच हाइड्रोलाइज्ड किया और अंततः सिलिकॉन डाइऑक्साइड के साथ अंतराल को भर दिया। टेम्पलेट को कैल्सीनेशन द्वारा आगे हटाया जा सकता है, जिससे पीछे एक छिद्र संरचना रह जाती है। ये छिद्र मेसोस्केल सॉफ्ट टेम्पलेट की संरचना की सटीक नकल करते थे और अत्यधिक व्यवस्थित मेसोपोरस सिलिका सामग्री की ओर ले जाते थे।
विषाक्तता
CTAB का उपयोग नैनोकण संश्लेषण और सौंदर्य प्रसाधनों में अनुप्रयोगों के लिए किया गया है। मानव उत्पादों और अन्य अनुप्रयोगों में इसके उपयोग के कारण, इस एजेंट में निहित खतरों के बारे में जागरूक होना आवश्यक है। सांता क्रूज़ बायोटेक्नोलॉजी, इंक.[14] CTAB के लिए एक व्यापक MSDS प्रदान करता है और अतिरिक्त प्रश्नों या चिंताओं के लिए इसे संदर्भित किया जाना चाहिए।[15] पशु परीक्षणों से पता चला है कि 150 ग्राम से कम एजेंट का सेवन प्रतिकूल स्वास्थ्य प्रभावों या संभवतः मृत्यु का कारण बन सकता है, क्योंकि CTAB ग्रासनली और जठरांत्र संबंधी मार्ग में रासायनिक जलन पैदा करता है, जिसके बाद मतली और उल्टी हो सकती है।[15] यदि पदार्थ जठरांत्र संबंधी मार्ग के माध्यम से आगे बढ़ता है, तो यह आंतों में खराब तरीके से अवशोषित होगा, जिसके बाद मल उत्सर्जन होगा।[16] विषाक्तता का परीक्षण जलीय जीवन पर भी किया गया है, जिसमें Brachydanio rerio (जेब्राफिश) और Daphnia magna (वॉटर फ्ली) शामिल हैं। जेब्राफिश ने 96 घंटों के लिए 0.3 mg/L के संपर्क में आने पर CTAB विषाक्तता दिखाई, और वॉटर फ्ली ने 48 घंटों के लिए 0.03 mg/L के संपर्क में आने पर CTAB विषाक्तता दिखाई।[17]
CTAB और अन्य क्वाटरनरी अमोनियम लवणों का उपयोग अक्सर सौंदर्य प्रसाधनों में 10% तक की सांद्रता में किया जाता है। उस सांद्रता वाले सौंदर्य प्रसाधनों का उपयोग केवल रिंस-ऑफ प्रकारों के रूप में किया जाना चाहिए, जैसे कि शैम्पू। अन्य लीव-ऑन सौंदर्य प्रसाधन केवल 0.25% या उससे कम सांद्रता पर सुरक्षित माने जाते हैं। गर्भवती चूहों के शरीर गुहा में इंजेक्शन ने भ्रूण विषाक्त और टेराटोजेनिक प्रभाव दिखाए। 10 mg/kg खुराक के साथ केवल टेराटोजेनिक प्रभाव देखे गए, जबकि 35 mg/kg खुराक पर दोनों प्रभाव देखे गए। 50 mg/kg/दिन की मौखिक खुराक ने भी भ्रूण विषाक्त प्रभाव दिखाए।[16] चूहों को एक वर्ष तक उनके पीने के पानी में 10, 20, और 45 mg/kg/दिन CTAB देकर समान परीक्षण पूरे किए गए। 10 और 20 mg/kg/दिन की खुराक पर, चूहों में कोई विषाक्त लक्षण नहीं थे। उच्चतम खुराक पर, चूहों का वजन कम होने लगा। नर चूहों में वजन कम होने का कारण कम कुशल भोजन रूपांतरण को माना गया। परीक्षणों में चूहों के जठरांत्र संबंधी मार्ग में कोई सूक्ष्म परिवर्तन नहीं दिखा।[18]
अन्य विषाक्तता परीक्षण इनक्यूबेटेड मानव त्वचा HaCaT केराटिनोसाइट कोशिकाओं का उपयोग करके किए गए हैं। इन मानव कोशिकाओं को बीज-मध्यस्थता, सर्फेक्टेंट-सहायता प्राप्त सोना नैनोकणों के विकास का उपयोग करके संश्लेषित सोना नैनोरोड के साथ इनक्यूबेट किया गया था। सोना नैनोकण गैर-विषाक्त दिखाए गए हैं, हालाँकि एक बार जब नैनोकणों को विकास समाधानों के माध्यम से रखा जाता है, तो नए बने नैनोरोड अत्यधिक विषाक्त होते हैं। विषाक्तता में इस बड़ी वृद्धि का कारण CTAB है जिसका उपयोग विकास समाधानों में अनिसोट्रोपिक विकास का कारण बनने के लिए किया जाता है।[19] प्रयोगों ने थोक CTAB और संश्लेषित सोना नैनोरोड की विषाक्तता को बराबर दिखाया। विषाक्तता परीक्षणों ने CTAB को 10 μM जितनी कम सांद्रता के साथ विषाक्त बने रहना दिखाया। मानव कोशिकाएं CTAB को 1 μM से कम सांद्रता पर गैर-विषाक्त दिखाती हैं। इस संश्लेषण में CTAB के उपयोग के बिना, सोना नैनोरोड स्थिर नहीं होते हैं; वे नैनोकणों में टूट जाते हैं या एकत्रीकरण से गुजरते हैं।[19]
साइटोटॉक्सिसिटी के तंत्र का व्यापक रूप से अध्ययन नहीं किया गया है, लेकिन संभावित तंत्र प्रस्तावित किए गए हैं। एक प्रस्ताव ने दो तरीके दिखाए जो U87 और A172 ग्लियोब्लास्टोमा कोशिकाओं में साइटोटॉक्सिसिटी का कारण बने। पहले तरीके ने दिखाया कि CTAB फॉस्फोलिपिड के साथ आदान-प्रदान करता है, जिससे झिल्ली का पुनर्व्यवस्था होता है, जिससे β-गैलेक्टोसाइड गुहाओं के माध्यम से कोशिका में प्रवेश कर सकता है। कम सांद्रता पर, कोशिकाओं की मृत्यु का कारण बनने के लिए पर्याप्त गुहाएं नहीं होती हैं, लेकिन CTAB सांद्रता बढ़ाने के साथ, अधिक फॉस्फोलिपिड विस्थापित हो जाते हैं, जिससे झिल्ली में अधिक गुहाएं बन जाती हैं, जिससे कोशिका मृत्यु हो जाती है। दूसरा प्रस्तावित तरीका माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के भीतर CTAB के CTA+ और Br− में पृथक्करण पर आधारित है। सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया CTA+ ATP सिंथेस से जुड़ जाता है, जिससे H+ को जुड़ने की अनुमति नहीं मिलती, ATP के संश्लेषण को रोक देता है और कोशिका मृत्यु का परिणाम होता है।[20]
यह भी देखें
- बेहेंट्रिमोनियम क्लोराइड – एक C25 संरचनात्मक एनालॉग
- सिट्रिमोनियम क्लोराइड – संबंधित क्लोराइड लवण
संदर्भ
- ↑ Laemmli, U. K.. (1970-08-15). "Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4". Nature. 227 (5259) 680–685. doi:10.1038/227680a0.
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- ↑ Clarke, Joseph D.. (1 March 2009). "Cetyltrimethyl Ammonium Bromide (CTAB) DNA Miniprep for Plant DNA Isolation". Cold Spring Harbor Protocols. 2009 (3). doi:10.1101/pdb.prot5177.
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- ↑ (2013). "The source of toxicity in CTAB and CTAB-stabilized gold nanorods". No Publisher Supplied. doi:10.7282/t3x63kms.
आगे की पढ़ाई
- मर्क इंडेक्स, 11वां संस्करण, 1989.
- दवा की जानकारी
स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Cetrimonium bromide" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Cetrimonium_bromide यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।
