Razvoj ekološki prihvatljivog procesa primjenom NADES

Temeljem našeg znanja i iskustva u ovom području nudimo podršku u razvoju ekoloških prihvatljivih tehnologija primjenom NADES-a.

Kako bi se dizajnirala učinkovita metoda primjenom NADES potrebno je uključiti sljedeće korake:

1. Priprema i karakterizacija NADES
   • Fizikalno-kemijska svojstva (gustoća, viskoznost, polarnost, pH)
   • Procjena utjecaja na okoliša (citotoksičnost i biorazgradivost)
2. Odabir NADES
   • Učinkovitost procesa
   • Karakteristike NADES-a
   • Cijena NADES-a
   • Stabilnost procesa
3. Optimiranje procesa
   • Upotreba inovativnih tehnologija (npr. manji utrošak energije)
4. Reciklacija NADES-a
   • Ekstrakcija na krutoj fazi
   • Otparavanje željene komponente
   • Primjena anti-otapala
   • Rekristalizacija
   • Adsorpcijska kromatografija
5. Prijenos u veće mjerilo (Scale-up)
   • LCA analiza procesa

Ekstrakcija biološki aktivnih spojeva

Postoji značajan broj uspješnih primjera ekstrakcije biološki aktivnih spojeva različite polarnosti, DNA, proteina, celuloze i mnogih drugih prirodnih spojeva pomoću NADES-a. Topljivost za neke od tih molekula može se povećati za nekoliko redova veličine u NADES-a u usporedbi s organskim otapalima, što dokazuje da ekstrakcija prirodnih molekula s NADES ima veliki potencijal. Veća topljivost u tim otapalima objašnjava se stvaranjem vodikovih veza između komponenti otapala i spojeva koji se žele ekstrahirati.

Glavne prednosti primjene NADES kao otapala za ekstrakciju prirodnih spojeva su:

• NADES su visoko selektivna otpala koja mogu otapati i polarne i nepolarne komponente
• NADES vjerojatno nastaju i u živim stanicama te su uključeni u procese biosinteze, otapanje te skladištenje različitih metabolita
• Stabilnost spojeva u NADES-ima je bolja nego u konvencionalnim otapalima
• Ekstrakti dobiveni pomoću NADES-a mogu se izravno koristiti u prehrambenoj, farmaceutskoj, kozmetičkoj i agrokemijskoj industriji bez potrebe za skupim procesima pročišćavanja

Biotehnologija i biomedicina

Pretpostavlja se da se svi biokemijski procesi u stanicama odvijaju u vodi ili u lipidima. No, činjenica da mnogi spojevi koji se nalaze u stanicama nisu topivi niti u vodi niti u lipidima dovela je do postavljanja hipoteze kako u stanicama možda postoji treći medij. Predloženo je da ovaj alternativni medij može biti sastavljen od krutih tvari koje u određenim molarnim omjerima postaju tekuće kao i NADES. Na temelju toga upotreba NADES u području BIOTEHNOLOGIJE, MOLEKULARNE BIOLOGIJE i FARMACIJE u budućnosti je izvjesna.

Glavne prednosti primjene NADES su:

• poboljšavanje apsorpcije i biodostupnosti djelatnih farmaceutskih tvari i spojeva iz prirodnih izvora
• stabilizacija i čuvanje biomolekula, ali i cijelih stanica, tkiva i bioloških uzoraka (od krioprezervacije do fiksacije stanica za različite molekularne analitičke metode)
• moguća sinteza biorazgradivih poliestera (biorazgradivi farmaceutskih materijala u biomedicini i/ili tkivnom inženjerstvu)

Biokataliza

Biokatalitičke reakcije se tradicionalno provode u raznim otapalima kako bi se osigurao dostatan kontakt između reaktanta i biokatalizatora te osigurao dobar prijenos mase. NADES se može u biokatalizi koristiti ako OTAPALO/KO-OTAPALO, za izolaciju produkata ili za pretretman biokatalizatora.

Jedinstvena svojstva NADES čine ih gotovo idealnim otapalima za biokatalitičke procese bilo sa izoliranim enzimima ili cijelim stanicama:

• poboljšana topljivost supstrata/produkata
• poboljšana aktivnost, kemo-, regio- i stereoselektivnost te stabilnost biokatalizatora
• poboljšan prinos reakcije
• mogućnost dizajniranja idealnog otapala za specifični biokatalitički proces
• mogućnost reciklacije i ponovnog korištenje NADES