¿Qué son las micelas?

Las palabras simples son un poco difíciles, aquí. Este es un tema complejo.

Micelle

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Definición IUPAC

Micela : Partícula de dimensiones coloidales que existe en equilibrio con el
moléculas o iones en solución a partir de los cuales se forma. [1] [2]

Micelle (polímeros) : autoensamblaje organizado formado en un líquido y
compuesto de macromoléculas anfifílicas, en general di- amfifílicas
o copolímeros de tres bloques hechos de bloques solvofílicos y solvofóbicos.

Nota 1 : Se puede observar un comportamiento anfifílico para el agua y un producto orgánico.
solvente o entre dos solventes orgánicos.

Nota 2 : las micelas poliméricas tienen una concentración micelar crítica mucho más baja
(CMC) que las micelas de jabón o tensioactivo, pero sin embargo están en equilibrio
con macromoléculas aisladas llamadas unimers. Por lo tanto, la formación de micelas
y la estabilidad dependen de la concentración. [3]

Esquema de una micela formada por fosfolípidos en una solución acuosa.

Una micela (/ maɪˈsɛl /) o micela (/ maɪˈsɛlə /) ( micelas plurales o micelas , respectivamente) es un agregado (o ensamblaje supramolecular) de moléculas de tensioactivo dispersas en un coloide líquido. Una micela típica en solución acuosa forma un agregado con las regiones hidrofílicas de “cabeza” en contacto con el disolvente circundante, secuestrando las regiones hidrofóbicas de una sola cola en el centro de la micela. Esta fase es causada por el comportamiento de empaque de los lípidos de una cola en una bicapa. La dificultad para llenar todo el volumen del interior de una bicapa, al tiempo que acomoda el área por grupo de cabeza forzada en la molécula por la hidratación del grupo de cabeza de lípidos, conduce a la formación de la micela. Este tipo de micela se conoce como micela de fase normal (micela de aceite en agua). Las micelas inversas tienen los grupos de cabeza en el centro con las colas extendidas (micela de agua en aceite). Las micelas tienen una forma aproximadamente esférica. También son posibles otras fases, incluidas formas como elipsoides, cilindros y bicapas. La forma y el tamaño de una micela son función de la geometría molecular de sus moléculas tensioactivas y de las condiciones de la solución, como la concentración de tensioactivos, la temperatura, el pH y la fuerza iónica. El proceso de formación de micelas se conoce como micelización y forma parte del comportamiento de fase de muchos lípidos de acuerdo con su polimorfismo.

En solución acuosa, las moléculas que tienen grupos polares o cargados y regiones no polares (moléculas anfifílicas) forman agregados llamados micelas. En una micela, las cabezas polares o iónicas forman una capa exterior en contacto con el agua, mientras que las colas no polares están secuestradas en el interior. Por lo tanto, el núcleo de una micela, formada por largas colas no polares, se asemeja a una gota de aceite o gasolina. La longitud de la cola no polar, la naturaleza y el tamaño de la cabeza polar o iónica, la acidez de la solución, la temperatura y la presencia de sales añadidas son los factores más importantes que determinan el tipo de agregado obtenido. Si se cambian esos parámetros, es posible cambiar la forma y el tamaño de las micelas. El número de moléculas anfifílicas que forman el agregado se llama número de agregación; Es una forma de describir el tamaño de la micela.

Las micelas se usan ampliamente en los campos industriales y biológicos por su capacidad para disolver y mover sustancias no polares a través de un medio acuoso, o para transportar fármacos que, a menudo, apenas son solubles en agua. La capacidad de carga de las micelas puede alterarse si se cambian los parámetros que determinan su tamaño y forma.

Los agregados de micelas se forman solo cuando la concentración de la molécula anfifílica alcanza una concentración dada llamada concentración de micelas críticas (cmc) . Esa condición es monitoreada por el cambio repentino en las propiedades químicas y físicas de la solución. Por el contrario, por debajo de cmc micelas están completamente ausentes.

La micelización depende del equilibrio de dos efectos principales: la tendencia de las colas no polares a evitar el contacto con el agua y la repulsión entre las cabezas polares o cargadas, un efecto desestabilizador en el proceso de agregación. Las colas de hidrocarburos evitan los contactos con las moléculas de disolvente que apuntan hacia el interior del agregado, que carece de agua. En cambio, la repulsión entre las cabezas cargadas en la superficie de la micela se atenúa por la presencia de iones con carga opuesta (contraiones). La asociación favorable entre las colas no polares en el interior de la micela se produce a través de la interacción hidrófoba, que es el efecto predominante en el proceso de formación de estos agregados.

Las moléculas anfifílicas pueden formar micelas no solo en agua, sino también en solventes orgánicos no polares. En tales casos, los agregados de micelas se denominan micelas inversas porque la situación se invierte con respecto al agua. De hecho, las colas de hidrocarburos están expuestas al solvente, mientras que las cabezas polares apuntan hacia el interior del agregado para escapar de los contactos con el solvente.

Las micelas inversas pueden retener cantidades relativamente grandes de agua en su interior. De ese modo, se forma un “bolsillo” que es particularmente adecuado para la disolución y el transporte de solutos polares a través de un disolvente no polar.

Una micela inversa. Las cabezas polares apuntan hacia el interior, mientras que las colas no polares están expuestas al solvente no polar. La flecha indica agua “secuestrada” en el interior.

(Fuente: Micelle)

Las micelas son moléculas de lípidos que se organizan en forma esférica en soluciones acuosas. La formación de una micela es una respuesta a la naturaleza anfipática de los ácidos grasos, lo que significa que contienen tanto regiones hidrofílicas (grupos de cabeza polar) como regiones hidrofóbicas (la cadena hidrofóbica larga). Las micelas contienen grupos de cabeza polar que generalmente forman el exterior como la superficie de las micelas. Se enfrentan al agua porque son polares. Las colas hidrofóbicas están dentro y lejos del agua ya que no son polares. Los ácidos grasos de las micelas generalmente tienen una sola cadena de hidrocarburos en lugar de dos colas de hidrocarburos. Esto les permite conformarse en una forma esférica para un menor impedimento estérico dentro de un ácido graso. Los ácidos grasos de los glucolípidos y fosfolípidos, por otro lado, tienen dos cadenas hidrofóbicas que son demasiado voluminosas para caber en una forma esférica como las micelas. Por lo tanto, prefirieron formar glicolípidos y fosfolípidos como “bicapas lipídicas”

Las micelas se forman espontáneamente en agua, como se indicó anteriormente, esta disposición espontánea se debe a la naturaleza anfipática de la molécula. La fuerza impulsora de este arreglo son las interacciones hidrofóbicas que experimentan las moléculas. Cuando las colas hidrofóbicas no están secuestradas del agua, esto da como resultado que el agua forme una jaula organizada alrededor de la cola hidrofóbica y esta entropía es desfavorable. Sin embargo, cuando los lípidos forman micelas, las colas hidrofóbicas interactúan entre sí, y esta interacción libera agua de la cola hidrofóbica y esto aumenta el desorden del sistema, y ​​este aumento de la entropía es favorable.

Las micelas son “burbujas” de solución formadas por moléculas anfóteras, o moléculas que son hidrófilas, amantes del agua, en un extremo, e hidrófobas, que repelen el agua, en el otro. Cuando las moléculas anfóteras (como los triglicéridos, el ingrediente principal del jabón) se colocan en una solución, tienden a exponer un lado al exterior que puede unirse termodinámicamente a las moléculas de soluto y esconder el lado opuesto agrupándose y formando pequeñas burbujas. La diferencia clave entre las micelas y una membrana doble es que una micela tiene un grosor de una sola molécula. Una célula, que tiene una doble membrana, tiene DOS capas de moléculas, con los extremos hidrofóbicos de uno dentro y los extremos hidrofílicos hacia afuera.

Hay algunos coloides que se comportan como electrolitos fuertes a baja concentración pero muestran propiedades coloidales a una concentración más alta debido a la formación de partículas agregadas. Estas partículas agregadas se conocen como micelas y tales sustancias se denominan coloides asociados.

Para entenderlo, debemos entender por qué se requiere jabón. El jabón se usa para limpiar sustancias. Hay dos cosas que se deben limpiar:

1 suciedad

2 aceite u otra solución orgánica

La suciedad se escapa con agua, pero el aceite es orgánico, por lo tanto, no puede disolverse en agua, por lo que debemos encontrar otra forma de eliminarlo con agua. Esto se puede hacer si de alguna manera podemos conectar las moléculas de aceite con agua.

Aquí viene la entrada elegante de nuestro héroe: una larga cadena de compuestos de hidrocarburos de sales de sodio y potasio. Este compuesto tiene Na y K en un extremo. Por lo tanto, estos extremos son iónicos y se disuelven en agua, pero el otro extremo tiene el carácter covalente del hidrocarburo y, por lo tanto, se disuelve en aceite y, por lo tanto, conecta el aceite con el agua. Esto hace que nuestro aceite fluya con el agua. Este aceite está en el centro y el compuesto que lo conecta al agua lo rodea y forma una esfera. Esta estructura esférica se llama miscelánea.

La disposición de las moléculas de detergente alrededor del polvo o las partículas de grasa presentes en la ropa se denominan micelas.

La parte hidrofóbica del detergente se une al polvo mientras que la parte hidrofílica del detergente se extiende como se muestra en la imagen.

Una micela se forma cuando una diversidad de moléculas que incluyen jabones y detergentes son suplementarios al agua. La molécula puede ser un ácido graso, una sal de un ácido graso, fosfolípidos u otras moléculas similares. La molécula debe tener una cabeza fuertemente polar y una cola de cadena de hidrocarburo no polar. Cuando este tipo de molécula se agrega al agua, las colas no polares de las moléculas se agrupan en el centro de una estructura similar a una bola, llamada micela, ya que son hidrófobas u odian el agua. La cabeza polar de la molécula se presenta en contacto con las moléculas de agua en el exterior de la micela.

Una micela es un agregado (o conjunto supramolecular) de moléculas de surfactante dispersas en un coloide líquido. Una micela típica en solución acuosa forma un agregado con las regiones hidrofílicas de “cabeza” en contacto con el disolvente circundante, secuestrando las regiones hidrofóbicas de una sola cola en el centro de la micela. Esta fase es causada por el comportamiento de empaque de los lípidos de una cola en una bicapa. La dificultad para llenar todo el volumen del interior de una bicapa, al tiempo que acomoda el área por grupo de cabeza forzada en la molécula por la hidratación del grupo de cabeza de lípidos, conduce a la formación de la micela. Este tipo de micela se conoce como micela de fase normal (micela de aceite en agua). Las micelas inversas tienen los grupos de cabeza en el centro con las colas extendidas (micela de agua en aceite). Las micelas son de forma aproximadamente esférica. También son posibles otras fases, incluidas formas como elipsoides, cilindros y bicapas. La forma y el tamaño de una micela son función de la geometría molecular de sus moléculas tensioactivas y de las condiciones de la solución, como la concentración de tensioactivos, la temperatura, el pH y la fuerza iónica. El proceso de formación de micelas se conoce como micelización y forma parte del comportamiento de fase de muchos lípidos de acuerdo con su polimorfismo.

Como todos ya han cubierto la parte de Química de las cosas, diré sobre la parte de Biología. La grasa es insoluble en la sangre, por lo tanto, se convierte en pequeñas gotas de grasa llamadas ‘micelas’ por la acción de las sales biliares (glucocolato de sodio, taurocolato de sodio, etc.). Estas gotas de grasa se convierten en glóbulos de grasa recubiertos de proteínas llamados ‘quilomicrones’ que pueden ser absorbidos en la sangre a través del intestino delgado.

Si está preguntando sobre la digestión y absorción de Biología, entonces puedo responder …

Dado que las moléculas de grasa no pueden ser absorbidas directamente por el intestino humano o el intestino delgado precisamente, estas moléculas de grasa se descomponen en subunidades más pequeñas llamadas micelas, que se descomponen aún más en unidades aún más pequeñas llamadas quilomicrones y luego se absorben a través de los lácteos asociados con las vellosidades. presente en el intestino delgado y por lo tanto se absorbe!

Representación esquemática de una micela en solución acuosa.

En solución acuosa, las moléculas que tienen grupos polares o cargados y regiones no polares (moléculas anfifílicas) forman agregados llamados micelas. En una micela, las cabezas polares o iónicas forman una capa exterior en contacto con el agua, mientras que las colas no polares están secuestradas en el interior. Por lo tanto, el núcleo de una micela, formada por largas colas no polares, se asemeja a una gota de aceite o gasolina. La longitud de la cola no polar, la naturaleza y el tamaño de la cabeza polar o iónica, la acidez de la solución, la temperatura y la presencia de sales añadidas son los factores más importantes que determinan el tipo de agregado obtenido. Si se cambian esos parámetros, es posible cambiar la forma y el tamaño de las micelas. El número de moléculas anfifílicas que forman el agregado se llama número de agregación; Es una forma de describir el tamaño de la micela.

Las micelas se usan ampliamente en los campos industriales y biológicos por su capacidad para disolver y mover sustancias no polares a través de un medio acuoso, o para transportar fármacos que, a menudo, apenas son solubles en agua. La capacidad de carga de las micelas puede alterarse si se cambian los parámetros que determinan su tamaño y forma.

Izquierda : la concentración de la molécula anfifílica es menor que cmc
Centro : la concentración es solo el cmc : comienza la micelización
Derecha : El número de micelas aumenta, pero la concentración de moléculas libres no cambia.

Los agregados de micelas se forman solo cuando la concentración de la molécula anfifílica alcanza una concentración dada llamada concentración de micelas críticas (cmc) . Esa condición es monitoreada por el cambio repentino en las propiedades químicas y físicas de la solución. Por el contrario, por debajo de cmc micelas están completamente ausentes.

Interacción hidrofóbica entre dos moléculas no polares en el agua.
(a) Dos moléculas separadas, cada una rodeada por su propia jaula de moléculas de agua (color azul).
(b) Las dos moléculas se agregan, formando una jaula que tiene menos moléculas de agua. La agregación de moléculas no polares se estabiliza mediante una mayor libertad de movimiento (mayor desorden) de las moléculas de agua.

La micelización depende del equilibrio de dos efectos principales: la tendencia de las colas no polares a evitar el contacto con el agua y la repulsión entre las cabezas polares o cargadas, un efecto desestabilizador en el proceso de agregación. Las colas de hidrocarburos evitan los contactos con las moléculas de disolvente que apuntan hacia el interior del agregado, que carece de agua. En cambio, la repulsión entre las cabezas cargadas en la superficie de la micela se atenúa por la presencia de iones con carga opuesta (contraiones). La asociación favorable entre las colas no polares en el interior de la micela se produce a través de la interacción hidrófoba, que es el efecto predominante en el proceso de formación de estos agregados.

Una micela inversa. Las cabezas polares apuntan hacia el interior, mientras que las colas no polares están expuestas al solvente no polar. La flecha indica agua “secuestrada” en el interior.

Las moléculas anfifílicas pueden formar micelas no solo en agua, sino también en solventes orgánicos no polares. En tales casos, los agregados de micelas se denominan micelas inversas porque la situación se invierte con respecto al agua. De hecho, las colas de hidrocarburos están expuestas al solvente, mientras que las cabezas polares apuntan hacia el interior del agregado para escapar de los contactos con el solvente.

Las micelas inversas pueden retener cantidades relativamente grandes de agua en su interior. De ese modo, se forma un “bolsillo” que es particularmente adecuado para la disolución y el transporte de solutos polares a través de un disolvente no polar.

Las micelas son agregados de moléculas en una solución coloidal, como las formadas por detergentes.

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Un agregado de moléculas en una solución coloidal, como las formadas por detergentes.