Sigma D2650 二甲基亞砜(DMSO)是一種極性非質(zhì)子溶劑,對許多化合物具有很強(qiáng)的溶解能力,。它作為冷凍保護(hù)玻璃化劑,,在細(xì)胞冷凍培養(yǎng)基中能有效保護(hù)細(xì)胞免受冰晶導(dǎo)致的機(jī)械損傷。該產(chǎn)品經(jīng)過無菌過濾(0.2微米)及內(nèi)毒素水平檢測,,確保無菌,、無內(nèi)毒素,適用于細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),。
二甲基亞砜(DMSO)的作用原理與其獨(dú)-特的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)密切相關(guān),,以下從不同應(yīng)用場景展開分析:
· 化學(xué)結(jié)構(gòu):分子式為 (CH?)?SO,,分子中硫原子與氧原子形成強(qiáng)極性雙鍵(S=O),,同時(shí)甲基(CH?)為非極性基團(tuán),使其兼具極性和一定的非極性溶解能力,。
· 溶解機(jī)制:
· 極性物質(zhì):通過 S=O 鍵的偶極矩與極性分子(如水,、無機(jī)鹽)形成氫鍵或偶極 - 偶極相互作用,,破壞溶質(zhì)的分子間作用力(如離子鍵、氫鍵),,使其分散于溶劑中,。
· 非極性物質(zhì):利用甲基的疏水性與非極性分子(如芳烴、烷烴)通過范德華力結(jié)合,,實(shí)現(xiàn)互溶,。
· 能同時(shí)溶解極性和非極性物質(zhì),甚至可溶解一些難溶的高分子材料(如聚乙烯,、纖維素),,歸因于其分子既能與極性基團(tuán)作用,又能滲透非極性分子間隙,,破壞溶質(zhì)的聚集態(tài)結(jié)構(gòu),。
· 冰點(diǎn)降低效應(yīng):DMSO 溶于水后可降低溶液的冰點(diǎn)(如 10% DMSO 水溶液冰點(diǎn)約 - 20℃),,使體系在低溫下保持液態(tài),,減少冰晶生成的概率。
· 冰晶生長抑制:即使有冰晶形成,,DMSO 分子可吸附在冰晶表面,,干擾冰晶的有序生長,使其形成細(xì)小的非結(jié)晶態(tài)結(jié)構(gòu)(玻璃化狀態(tài)),,避免大冰晶對細(xì)胞造成機(jī)械損傷,。
· 滲透平衡作用:DMSO 分子較小且極性適中,可快速透過細(xì)胞膜,,在冷凍過程中與細(xì)胞內(nèi)水分形成混合溶液,,降低細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓差,防止細(xì)胞因脫水或吸水而破裂,。
· DMSO 的極性基團(tuán)(S=O)可與細(xì)胞膜的磷脂雙分子層相互作用,暫時(shí)破壞膜的脂質(zhì)排列,,增加膜的流動(dòng)性和通透性,,使藥物分子更易穿透皮膚或黏膜。
· 通過溶解藥物并形成低黏度的混合溶液,,減少藥物在滲透過程中的擴(kuò)散阻力,,同時(shí)利用自身的滲透性攜帶藥物分子進(jìn)入組織。
· 極性非質(zhì)子環(huán)境:不提供質(zhì)子(H?),,但極性強(qiáng),可穩(wěn)定反應(yīng)中的離子中間體(如碳正離子、負(fù)離子),,促進(jìn)親核取代,、消除等反應(yīng)的進(jìn)行。
· 熱穩(wěn)定性:沸點(diǎn)高(189℃),,可在較高溫度下作為反應(yīng)溶劑,,拓寬反應(yīng)溫度范圍。
· 部分反應(yīng)中,,DMSO 的 S=O 鍵可作為路易斯堿(電子對供體)與金屬離子配位,,或參與氧化還原反應(yīng)(如 DMSO 作為氧化劑時(shí)生成二甲砜),調(diào)控反應(yīng)路徑,。
· 自由基清除能力:DMSO 的硫原子可與羥基自由基(?OH)等活性氧物種反應(yīng),,起到抗氧化作用,,在某些生物實(shí)驗(yàn)中用于保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷。
· 物理性質(zhì)的間接作用:高沸點(diǎn)和低揮發(fā)性使其在高溫工業(yè)流程中作為穩(wěn)定的溶劑,,而低凝固點(diǎn)(18.5℃)使其在低溫環(huán)境中不易結(jié)晶,,保持液體狀態(tài)。
DMSO 的核心作用原理可概括為:利用極性與非極性雙重溶解能力,、膜通透性調(diào)節(jié),、冰點(diǎn)與滲透壓調(diào)控,以及化學(xué)反應(yīng)環(huán)境調(diào)控等特性,,在不同領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)溶劑,、保護(hù)劑、反應(yīng)介質(zhì)等功能,。其多功能性本質(zhì)上源于分子結(jié)構(gòu)中極性基團(tuán)(S=O)與非極性基團(tuán)(CH?)的協(xié)同作用,。
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