Characterization of DOPC and DOPG Vesicles in two Choline Chloride-Based Deep Eutectic Solvents
(2019) KEML07 20192Department of Chemistry
- Abstract
- Deep eutectic solvents (DES) are designer solvents comprised of a quaternary ammonium salt and a hydrogen bond donor that are mixed at a 1:2 molar ratio. They are a green, biodegradable alternative to ionic liquids (ILs) that replace organic solvents in many applications. However, the high viscosity of these solvents limits their areas of use, but this can be overcome through addition of water. The characteristics of DES with additions of water has been investigated and it is believed that smaller additions can be achieved without altering the nanostructure of the DES. Vesicle formation is possible in DES, but the interactions between the lipid bilayer and the eutectic are not yet fully understood. The solvophobic effect that drives... (More)
- Deep eutectic solvents (DES) are designer solvents comprised of a quaternary ammonium salt and a hydrogen bond donor that are mixed at a 1:2 molar ratio. They are a green, biodegradable alternative to ionic liquids (ILs) that replace organic solvents in many applications. However, the high viscosity of these solvents limits their areas of use, but this can be overcome through addition of water. The characteristics of DES with additions of water has been investigated and it is believed that smaller additions can be achieved without altering the nanostructure of the DES. Vesicle formation is possible in DES, but the interactions between the lipid bilayer and the eutectic are not yet fully understood. The solvophobic effect that drives vesicle formation is likely affected by the theoretically high ionic charge of the DES. Drawing from previous research, a characterisation of vesicles in DES was attempted to contribute to the field. Vesicles made from DOPG and DOPC lipids were assembled in solutions of both 1:2 choline chloride/urea (reline) and 1:2 choline chloride/glycerol (glyceline) DES, with different additions of water. The resulting vesicles were analysed using dynamic light scattering (DLS), accompanied by a study of their bilayers using small angle X-ray scattering (SAXS). The results indicated that vesicles formed in different eutectic mixtures were of different sizes and displayed structural differences in their lipid bilayer. The type of lipid used, the DES, as well as the hydration level of the solvent were all influential factors. The differences encountered were hypothesised to result from interactions between the lipid headgroups and the DES constituents. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- När lipider löses i vatten kan de spontant arrangera sig för att anta formen av en vesikel. En vesikel består av ett cirkulärt dubbelskikt, ett bilager, av lipider där lösningsmedlet befinner sig på insidan och utsidan. Lipiderna har drivits av interaktioner med lösningsmedlet till att vända sina hydrofoba – ej vattenlösliga – delar från vattnet vilket resulterar i formationen av bilagret, där enbart de vattenlösliga delarna av lipiderna är i kontakt med vatten. Bilagret i vesiklar har samma struktur som cellmembranet i kroppens celler.
Vesiklar kan också bildas när lipider löses i deep eutectic solvents (DES). De är en relativt ny klass av polära lösningsmedel som påminner om vatten då de är polära och deras beståndsdelar interagerar med... (More) - När lipider löses i vatten kan de spontant arrangera sig för att anta formen av en vesikel. En vesikel består av ett cirkulärt dubbelskikt, ett bilager, av lipider där lösningsmedlet befinner sig på insidan och utsidan. Lipiderna har drivits av interaktioner med lösningsmedlet till att vända sina hydrofoba – ej vattenlösliga – delar från vattnet vilket resulterar i formationen av bilagret, där enbart de vattenlösliga delarna av lipiderna är i kontakt med vatten. Bilagret i vesiklar har samma struktur som cellmembranet i kroppens celler.
Vesiklar kan också bildas när lipider löses i deep eutectic solvents (DES). De är en relativt ny klass av polära lösningsmedel som påminner om vatten då de är polära och deras beståndsdelar interagerar med vätebindningar. Eftersom flera processer som vanligen sker i vattenlösningar även går att utföra i eutektiska lösningsmedel blir det intressant att undersöka hur dessa påverkas av det nya lösningsmedlet.
Eutektiska lösningsmedel är intressanta ur ett miljöperspektiv då de har låg toxicitet och kan ersätta organiska lösningsmedel som är svåra att bryta ner. De består vanligtvis av en vätedonerande komponent och ett ammoniumsalt; men beståndsdelarna kan väljas så att lösningsmedlet får egenskaper som passar för specifika applikationer. En svårighet i användningen av eutektiska lösningsmedel är att de har hög densitet och därmed är mycket viskösa. Den höga viskositeten kan däremot minskas genom addition av vatten. Om små mängder vatten tillsätts bibehålls strukturen som ger lösningsmedlet sina unika egenskaper; men desto mer vatten som tillsätts desto mer förfaller lösningsmedlets struktur.
Trots att det har bevisats att lipider kan arrangera sig till vesiklar i eutektiska lösningsmedel är det fortfarande oklart hur det påverkar vesikelns struktur. En teori är att attraktiva krafter kan uppstå mellan lipiders huvudgrupper och lösningsmedlets komponenter, och att dessa kommer att påverkas av andelen vatten i lösningsmedlet. Genom att lösa lipider i eutektiska lösningsmedel med olika tillsatser av vatten kunde storleken och formen på vesiklarna studeras. Vesiklarnas storlek och bilagrets karaktär analyserades med hjälp av spridningstekniker (DLS och SAXS).
Resultaten indikerade att lipider bildar vesiklar av olika storlek beroende på andelen vatten i det eutektiska lösningsmedlet. Strukturella skillnader kunde också påvisas mellan vesiklarnas bilager, vilket stärkte teorin om att det förekommer interaktioner mellan lipidernas huvudgrupper och det eutektiska lösningsmedlets komponenter. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/8998802
- author
- Gunnarsson, Linnéa LU
- supervisor
- organization
- course
- KEML07 20192
- year
- 2019
- type
- M2 - Bachelor Degree
- subject
- keywords
- physical chemistry, fysikalisk kemi, DES, Deep eutectic solvents, Deep eutectic solvent, lipid, lipids, bilayer, DOPC, DOPG, ionic liquids, viscosity, vesicle, vesicles, formation, choline chloride, glycerol, urea, glyceline, reline, DLS, SAXS, dynamic light scattering, small angle X-ray scattering, light microscopy, scattering
- language
- English
- id
- 8998802
- date added to LUP
- 2020-04-30 14:53:31
- date last changed
- 2020-04-30 14:53:31
@misc{8998802,
abstract = {{Deep eutectic solvents (DES) are designer solvents comprised of a quaternary ammonium salt and a hydrogen bond donor that are mixed at a 1:2 molar ratio. They are a green, biodegradable alternative to ionic liquids (ILs) that replace organic solvents in many applications. However, the high viscosity of these solvents limits their areas of use, but this can be overcome through addition of water. The characteristics of DES with additions of water has been investigated and it is believed that smaller additions can be achieved without altering the nanostructure of the DES. Vesicle formation is possible in DES, but the interactions between the lipid bilayer and the eutectic are not yet fully understood. The solvophobic effect that drives vesicle formation is likely affected by the theoretically high ionic charge of the DES. Drawing from previous research, a characterisation of vesicles in DES was attempted to contribute to the field. Vesicles made from DOPG and DOPC lipids were assembled in solutions of both 1:2 choline chloride/urea (reline) and 1:2 choline chloride/glycerol (glyceline) DES, with different additions of water. The resulting vesicles were analysed using dynamic light scattering (DLS), accompanied by a study of their bilayers using small angle X-ray scattering (SAXS). The results indicated that vesicles formed in different eutectic mixtures were of different sizes and displayed structural differences in their lipid bilayer. The type of lipid used, the DES, as well as the hydration level of the solvent were all influential factors. The differences encountered were hypothesised to result from interactions between the lipid headgroups and the DES constituents.}},
author = {{Gunnarsson, Linnéa}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Characterization of DOPC and DOPG Vesicles in two Choline Chloride-Based Deep Eutectic Solvents}},
year = {{2019}},
}