Chimica Fisica pt.3

Dal punto di vista energetico

dµ^sup = dσµ^sup_H2O = µ^sup_H2O + R^T log[H2O]^sup

La superficie si disattiva energeticamente, si impoverisce energeticamente in quanto molecole con potenziale chimico, si spostano verso il basso.

dσ = microarea corrisponde alla microarea della molecola dell'acqua che si sposta.

dµ^sup = dσ = Forza   lunghezza (linearità di spostamento)

dµ^sup = E^z → si compie un lavoro nel caso del farmaco.

Se farmaco sostituisce delle molecole d'acqua superficiali è spinto verso il basso ma i gruppi idrofobi lo mantengono in superficie.

Confinato alla superficie

Farmaci tensioattivi

La superficie si arricchisce di energia in quanto i diminuisce.

Scµ^sup_f = µ⁰_supF + R^T log[f]^sup

Farmaco anfifilico: in parte idrofilo e in parte idrofobo.

Dal punto di vista energetico dμ^sup ≠ dσμ_H2O^sup = μ_H2O^sup + RT log [H₂O]^sup

La superficie si disattiva energeticamente, si impoverisce energeticamente in quanto molecole con potenziale chimico, si spostano verso il basso.

dσ = microarea corrisponde alla microarea della molecola dell’acqua che si sposta.

dμ^sup = - d σ

dμ^sup = _l² → si compie un lavoro nel caso del farmaco.

Se farmaco sostituisce delle molecole d’acqua superficiali è spinto verso il basso ma i gruppi idrofobi lo mantengono. Mo in superficie.

Confinato alla superficie.

Farmaci tensioattivi.

La superficie si arricchisce di energia in quanto σ diminuisce.

μ_supf^sup = μ_supf⁰ + R’t log[f]^sup

Farmaco anfifilico: in parte idrofilo e in parte idrofobo.

Ma quando il farmaco si condensa, la superficie aumenta e il potenziale chimico superficiale diminuisce.

_H2O

Si formano aggregati.

Concentrazione critica di aggregazione

Lipidi (parte idrofila e idrofoba)

_Idrofilico

_Idrofobico

Confinata alla superficie → Diminuzione di γ _{(vale anche per π)}

Diretto: i lipidi non possono spostarsi, confinamento alla superficie.

Indiretto: effetto “boa”, le molecole d’acqua legate al gruppo idrofilo non possono a loro volta scendere, è come se il gruppo idrofilo fosse una boa.

Vantaggio nel caso dei lipidi

La catena idrofobica è più propensa → tenderanno di avvicinarsi il più possibile in modo da permettere alle catene di condensare _{le une sulle altre.}

_Critica: si _{agglomera in quanto il lipide ad un certo punto per condensare… si piegherà, le teste da essere troppo vanno all’acqua.}

C.M.C. → concentrazione critica micellare.

Micelle: più stabili rispetto agli aggregati dei farmaci.

C.M.C. dipende da:

• Lunghezza della catena (almeno 8 atomi di carbonio)
• Presenza doppi/tripli legami, in quanto rendono la catena più rigida
• Tipo gruppo idrofilo
• Neutri → si possono avvicinare (micelle più stabili)
• Carichi → si respingono tra loro
• C.M.C. si forma a concentrazione minore → micelle più stabili
• Dimensione gruppi idrofili

C.M.C. lipo idro.

• Numero di catene lipidiche
• Fosfolipidi

La carica positiva viene compensata da quella negativa in quanto possiede entrambe le cariche → zwitterione.

Non riesco a formare micelle in quanto le due catene occupano troppo spazio.

All'interno dell'acqua

Doppio strato lipidico.

Membrana cellulare.

Nascita della vita.

Dal punto di vista entropico le micelle e membrane essendo sistemi organizzati, non sono favorevoli; ma abbiamo temperature piuttosto basse.

Il contributo entropico viene minimizzato.

La vita è possibile.

Detergenza

Soluzione micellare: le gocce d’olio entrano nelle micelle in quanto il loro interno è idrofobico.

La goccia d’olio abbassa la C.M.C.

Emulsione meno stabile.

Ma se l’olio abbandona il sistema, le molecole di lipide rimaste non sono in grado numericamente di formare una micella.

Insolubili.

Tensioattivi: destabilizzano energeticamente la superficie aumentando la tensione superficiale.

Ioni tensioattivi: disattivano energicamente la superficie aumentando la tensione superficiale.

Ioni.

Se il farmaco non è anfipilico.

Filtrazione e osmosi

Si possono separare le particelle in base alla loro dimensione attraverso 2 metodi.

∅_H2O < ∅_f < ∅_r Ioni.

Filtrazione

Controllata a dimensione dei pori.

Controllata è con capacità integramente trascurabile.

Membrana porosa.

Polimeri simmetrici.

Non reattivi reticolanti (policarbonati, percarbonati).

N.B. Dal punto di vista quantitativo è un metodo grossolano.

Setacci molecolari.

Alluminio silicati cristallo.

Zeoliti.

Si₁ = 4 legami Al₂ = 3 legami.

Osmosi

Proprietà colligative.

Metodo più preciso in quanto ci permette di quantificare le varie componenti della soluzione.

• Membrana 1 ∅_H2O < ∅₁ < ∅2
• Membrana 2 ∅_ioni ∅₂ < ∅_f
• Membrana 3 ∅_f ∅₃ < ∅_A

Metodo descritto

Processo lungo e savvolo.

Le membrane sono lofile.

Membrana 1

Membrana 1.

H₂O.

Ioni Pr.

M¹ - Papatia (si può sollevare) isole la parte SX da quella DX.

- Sollevo la paratia lasciando la membrana ↓H₂O_-1 ← H₂O fiom ↓ Pf ↓.

- Effetto bandiera.

Flomi, il f e la Pf impediscono il passaggio di H₂O da Sx a dx, mentre H₂O passa libera da dx a Sx.

- Effetto pressione.

- Pressione osmotica π pressione esercitata dalla particella che non possono passare.

P_TOT = P_H2O + Piomi + P_f + P_F esercitato sulle pareti.

π = Piomi + P_f + P_F esercitato sulla membrana.

H₂O ←→ H₂O_dx questa diminuzione è data dalla pressione osmotica.

- Variazione di volume.

P = mrT - πi = ([Pf] ± [flomi] ± [Pf])_ret

Membrana 2

[ioni]_SX ⇄ [ioni]_DX

Δν₂ è minore rispetto a Δν₁.

[ioni]_DX = [ioni]_SX

Δν₂ 1 μ_SX - μ_DX => [ioni]

μ_{ioni dx} = μ_{ioni 0 dx} + R^T log [ioni dx]

μ_{ioni SX} = μ_{ioni 0 SX} + R^T log [ioni SX]

Δμ_{rea 2} = μ_{ioni DX} - μ_{ioni SX}

Δμ_{rea 2} = μ_{ioni 0 dx} - μ_{ioni 0 SX} + R^T(log [ioni dx] - log [ioni SX])

Δμ = Δμ_{rea 2} - R^T log ^{[ioni dx]}/_{[ioni SX]} inizialmente [ioni dx] → piccola.

[ioni SX] → grande.

Questo contribuisce a fare in modo che Δ_μ → 0 anche perché μ⁰ = 0 in quanto il solente è lo stesso da entrambe le parti.

La reazione procede fino a quando Δμ₂ si ferma quando Δμ = 0.

^{[ioni dx]}/_{[ioni SX]} = 1, log ^{[ioni dx]}/_{[ioni SX]} = 0.

Equidistribuzione degli ioni liberi

Equidistribuzione degli ioni liberi (non interagiscono con P o f).

[ioni dx_lib] = [ioni sx_lib]

Es. parto con 100 ioni.

In equilibrio 50 a sx e 50 a dx.

Ma se 20 ioni interagiscono → [ioni tot_lib] = 100-20 = 80 = 40 ioni a dx e 40 a sx.

Come si procede

• Reinserisco la paratia
• Prendo la soluzione di H₂O e ioni a dx
• La trasferisco in un altro recipiente
• Nel recipiente ora vuoto a dx metto H₂O pura e
• Rimuovo la paratia
• 20 ioni a dx e 20 a sx
• Ripeto nuovamente il procedimento più volte possibile

Membrana 3

ΔV₃ <ΔV₂ <ΔV₁

ΔV₃ e ΔV₁ sono particolarmente piccole in quanto le concentrazioni del farmaco e delle proteine sono molto piccole rispetto a quella degli ioni e dell'acqua.

ΔV₃∝P_Pc

P_Pr = [P_r]RT

ΔV₂ - ΔV₃ ⇒ [F]

f_sx ↔ f_dx

Δμ_rea = Δμ⁰_rea + R*T log [f_dx][f_Sx]* è influenzato da Δμ_s.

È uguale dell'altra reazione, le a zero energie si sommano.

→ Se l'interazione con Pr è forte impedisce a f di andare a Sx o a dx portandolo dalla parte opposta.

“Effetto richiamo” fuori equilibrio.

Flussi energetici preferenziali.

→ Δμ_rea = 0 quando [f_dx = [f_Sx] ma questo non è garantito sempre.

f + SITO = f_{... Sito}

In situazione di equilibrio ripeto il procedimento prima descritto fino a che possa considerare trascurabile la concentrazione di farmaco a dx.

N.B. a Sx avrò Pr libera e Pr legata al farmaco → differenza dimensionale → ulteriori membrane.