O ditiotreitol (DTT), CAS: 3483-12-3, um reagente amplamente utilizado em pesquisas científicas, é frequentemente empregado como agente redutor de grupos sulfidrila no DNA, agente desprotetor e na redução de ligações dissulfeto em proteínas. Este novo tipo de aditivo ecológico desempenha um papel importante na melhoria do desempenho de baterias.
O ditiotreitol (DTT) é um forte agente redutor, e sua redutibilidade deve-se em grande parte à estabilidade conformacional do anel de seis membros (contendo ligações dissulfeto) em seu estado de oxidação. A redução de uma ligação dissulfeto típica pelo ditiotreitol consiste em duas reações consecutivas de troca de ligação sulfidrila-dissulfeto. O poder redutor do ditiotreitol (DTT) é afetado pelo valor do pH, e ele só exerce efeito redutor quando o pH é superior a 7. Isso ocorre porque apenas os ânions tiolato desprotonados são reativos, enquanto os mercaptanos não reagem, e o pKa dos grupos mercapto é geralmente 8,3.
O ditiotreitol (DTT) é comumente usado para reduzir as ligações dissulfeto de moléculas de proteínas e polipeptídeos. Geralmente é utilizado como agente protetor de grupos sulfidrila em proteínas e em preparações de vacinas para prevenir a formação de ligações dissulfeto intra e intermoleculares em resíduos de cisteína. No processo de detecção de ácidos nucleicos, o ditiotreitol (DTT) pode romper as ligações dissulfeto na proteína RNase, desnaturando-a e facilitando a realização de experimentos como a construção de bibliotecas de RNA e a amplificação de RNA. O ditiotreitol (DTT) também é utilizado como antídoto para proteger células e tecidos, como radioprotetor, entre outras aplicações.
No entanto, o ditiotreitol (DTT) muitas vezes não consegue reduzir as ligações dissulfeto presentes na estrutura da proteína (inacessíveis ao solvente). A redução dessas ligações dissulfeto geralmente requer a desnaturação prévia da proteína.
Para inibir o efeito de transporte de polissulfetos em baterias de lítio-enxofre e melhorar seu desempenho eletroquímico, buscou-se utilizar ditiotreitol (DTT) como agente de cisalhamento para quebrar os polissulfetos de alta ordem e impedir sua dissolução. O DTT foi incorporado a um papel de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs) para preparar uma camada intermediária. Essa camada intermediária foi posicionada entre o eletrodo positivo e o separador da semicélula tipo botão de lítio-enxofre, resultando em uma densidade superficial de enxofre no eletrodo positivo de aproximadamente 2 mg/cm². Observações por microscopia eletrônica de varredura (MEV) confirmaram a dispersão uniforme do DTT na superfície e nos poros do papel de MWCNTs. Os testes eletroquímicos demonstraram que a bateria de lítio-enxofre com estrutura em sanduíche de DTT apresentou uma capacidade específica de descarga inicial de 1288 mAh/g a uma taxa de 0,05C. Pela primeira vez, a eficiência coulombiana se aproxima de 100%, e a capacidade específica durante a carga e descarga a taxas de 0,5C, 2C e 4C atinge 650 mAh/g, 600 mAh/g e 410 mAh/g, respectivamente. A introdução da estrutura em sanduíche DTT pode efetivamente cisalhar os polissulfetos de alta ordem. Isso impede sua migração para o eletrodo negativo de lítio, inibindo assim o efeito de transporte de polissulfetos e melhorando a estabilidade do ciclo e a eficiência coulombiana das baterias de lítio-enxofre.
Vale ressaltar que o ditiotreitol (DTT) é uma substância tóxica. Por exemplo, na presença de metais de transição, o ditiotreitol (DTT) pode causar danos oxidativos a moléculas biológicas. Ao mesmo tempo, o ditiotreitol (DTT) também pode aumentar a toxicidade de alguns compostos que contêm arsênio e mercúrio. O ditiotreitol (DTT) possui um odor pungente, que pode ser prejudicial à saúde por inalação e contato com a pele. Portanto, é necessário proteger-se durante o manuseio, utilizando máscaras, luvas e óculos de proteção, e trabalhando em uma capela de exaustão.
Titreitol (DTT) como agente de cisalhamento em baterias de lítio-enxofre
A bateria de lítio-enxofre é considerada um sistema de baterias com grande potencial devido à sua alta densidade de energia e respeito ao meio ambiente. No entanto, o "efeito de transporte" dos polissulfetos resulta em baixa vida útil e autodescarga significativa, o que restringe sua aplicação.
O tiotreitol (DTT) pode ser adicionado à bateria como um agente de cisalhamento. Ele pode clivar rapidamente as ligações dissulfeto à temperatura ambiente, clivar polissulfetos de alta ordem para evitar sua dissolução, inibir o efeito de transporte de íons e aumentar o desempenho eletroquímico do lítio em baterias de enxofre.
Ditiotreitol (DTT) como aditivo eletrolítico em baterias alcalinas de alumínio/ar
Em baterias alcalinas de alumínio/ar, o ditiotreitol pode formar uma camada protetora uniforme e estável por meio de ligações covalentes dinâmicas na superfície do ânodo de alumínio, inibindo a autocorrosão do ânodo de alumínio e melhorando efetivamente seu desempenho.
Data da publicação: 31 de dezembro de 2021