ثنائي ثيوتريتول (DTT)، CAS: 3483-12-3، نوع جديد من المواد المضافة الصديقة للبيئة

يُستخدم ثنائي ثيوتريتول (DTT)، CAS: 3483-12-3، على نطاق واسع ككاشف في الأبحاث العلمية، وغالبًا ما يُستخدم كعامل اختزال لمجموعات السلفهيدريل في الحمض النووي، وكعامل لإزالة الحماية، ولاختزال روابط ثنائي الكبريتيد في البروتينات. ويلعب نوع جديد من الإضافات الصديقة للبيئة دورًا هامًا في تحسين أداء البطاريات.

يُعدّ ثنائي ثيوتريتول (DTT) عامل اختزال قوي، وتعود قدرته على الاختزال إلى حد كبير إلى استقرار بنيته الحلقية السداسية (التي تحتوي على روابط ثنائية الكبريتيد) في حالة الأكسدة. يتألف اختزال رابطة ثنائية الكبريتيد النموذجية بواسطة ثنائي ثيوتريتول من تفاعلي تبادل متتاليين بين مجموعة السلفهيدريل ورابطة ثنائية الكبريتيد. تتأثر قدرة ثنائي ثيوتريتول (DTT) على الاختزال بقيمة الرقم الهيدروجيني (pH)، ولا يُظهر تأثيرًا اختزاليًا إلا عندما تكون قيمة الرقم الهيدروجيني أكبر من 7. ويعود ذلك إلى أن أنيونات الثيولات منزوعة البروتون فقط هي النشطة، بينما لا تتفاعل المركابتانات، وقيمة pKa لمجموعات المركابتان عادةً ما تكون 8.3.

يُستخدم ثنائي ثيوتريتول (DTT) بشكل شائع لتقليل روابط ثنائي الكبريتيد في جزيئات البروتين والببتيدات. ويُستخدم عادةً كعامل حماية لمجموعات السلفهيدريل في البروتين، كما يُستخدم في تحضير اللقاحات لمنع بقايا السيستين البروتينية من تكوين روابط ثنائي الكبريتيد داخل الجزيء وبين الجزيئات. في عملية الكشف عن الأحماض النووية، يُمكن لثنائي ثيوتريتول (DTT) تدمير روابط ثنائي الكبريتيد في بروتين RNase، مما يُؤدي إلى تمسخ RNase، وتسهيل إجراء تجارب مثل بناء مكتبة RNA وتضخيم RNA. يُستخدم ثنائي ثيوتريتول (DTT) أيضًا كترياق لحماية الخلايا والأنسجة، وكعامل واقٍ من الإشعاع، وغير ذلك.

مع ذلك، غالباً ما يعجز ثنائي ثيوتريتول (DTT) عن اختزال روابط ثنائي الكبريتيد المدمجة في بنية البروتين (لعدم إمكانية وصول المذيب إليها). ويتطلب اختزال هذه الروابط عادةً تغيير طبيعة البروتين أولاً.

بهدف الحد من ظاهرة انتقال الإلكترونات في بطاريات الليثيوم-الكبريت وتحسين أدائها الكهروكيميائي، تم استخدام ثنائي ثيوتريتول (DTT) كعامل قص لقص متعددات الكبريتيد عالية الرتبة ومنع ذوبانها. تم خلط ثنائي ثيوتريتول (DTT) مع ورق أنابيب الكربون النانوية متعددة الجدران (MWCNTs) لتحضير طبقة وسيطة من ثنائي ثيوتريتول. وُضعت هذه الطبقة بين صفيحة القطب الموجب والفاصل في نصف خلية الليثيوم-الكبريت، حيث تبلغ كثافة الكبريت على سطح صفيحة القطب الموجب حوالي 2 ملغم/سم². أكدت نتائج فحص المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) أن ثنائي ثيوتريتول (DTT) موزع بانتظام على سطح ورق أنابيب الكربون النانوية متعددة الجدران وفي فراغاته. أظهرت نتائج الاختبارات الكهروكيميائية أن بطارية الليثيوم-الكبريت ذات بنية ثنائي ثيوتريتول (DTT) تتمتع بسعة تفريغ أولية تبلغ 1288 مللي أمبير/غرام عند معدل 0.05C. لأول مرة، تقترب كفاءة كولوم من 100%، وتصل السعة النوعية أثناء الشحن والتفريغ بمعدلات 0.5C و2C و4C إلى 650 مللي أمبير/غرام و600 مللي أمبير/غرام و410 مللي أمبير/غرام على التوالي. يُسهم إدخال بنية DTT الشطيرية في قصّ متعددات الكبريتيد عالية الرتبة بفعالية، مما يمنعها من الهجرة إلى قطب الليثيوم السالب، وبالتالي يحدّ من ظاهرة النقل ويحسّن استقرار الدورة وكفاءة كولوم لبطاريات الليثيوم-الكبريت.

تجدر الإشارة إلى أن ثنائي ثيوتريتول (DTT) مادة سامة. فعلى سبيل المثال، في وجود المعادن الانتقالية، قد يُسبب ثنائي ثيوتريتول (DTT) تلفًا تأكسديًا للجزيئات البيولوجية. كما يُمكن أن يُعزز ثنائي ثيوتريتول (DTT) سمية بعض المركبات التي تحتوي على الزرنيخ والزئبق. يتميز ثنائي ثيوتريتول (DTT) برائحة نفاذة، قد تكون ضارة بالصحة عند استنشاقها أو ملامستها للجلد. لذا، من الضروري اتخاذ الاحتياطات اللازمة أثناء استخدامه، وارتداء الكمامات والقفازات والنظارات الواقية، والعمل داخل خزانة تهوية.