Мицелла - что это такое и зачем она нужна

Мицеллы представляют собой удивительные наноструктуры, широко используемые в промышленности и медицине. Давайте разберемся, что такое мицеллы, как они устроены и зачем нужны.

Что такое мицелла и как она устроена

Мицелла - это ассоциат (агрегат), состоящий из большого числа молекул поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Мицеллы (уменьшительное от лат. mica «частица, крупинка») — это агрегаты поверхностно-активных веществ (ПАВ) в коллоидном растворе (золе) , состоящие из большого количества амфифильных молекул.

Каждая молекула ПАВ имеет два конца с разными свойствами:

• гидрофильный (полярный, взаимодействующий с водой)
• гидрофобный (неполярный, отталкивающийся от воды)

При помещении ПАВ в воду, молекулы спонтанно объединяются в мицеллы таким образом, что гидрофобные части оказываются внутри, а гидрофильные снаружи:

Концентрация ПАВ, при которой начинается интенсивное образование мицелл, называется критической концентрацией мицеллообразования (ККМ).

По форме мицеллы могут быть:

• сферические
• цилиндрические
• пластинчатые
• ламелярные (многослойные)

Размер мицелл составляет от 10 до 100 нм.

Мицеллы в промышленности и технологиях

Мицеллы играют важную роль во многих отраслях промышленности и науки. Рассмотрим некоторые примеры.

1. Мицеллярные технологии широко используются в нефтехимии для повышения нефтеотдачи пластов. Мицеллы ПАВ увеличивают вязкость воды и позволяют вытеснить до 30% остаточной нефти.
2. Мицеллярные растворы ПАВ являются эффективными моющими средствами, поскольку мицеллы солюбилизируют и удаляют жиры.
3. Мицеллы используются в аналитической химии в качестве псевдостационарной фазы для разделения веществ методом мицеллярной электрокинетической хроматографии.

Также перспективно использование мицелл в качестве нанореакторов для синтеза наночастиц благородных и переходных металлов. Например, восстановление ионов серебра и золота в мицеллах ПАВ позволяет получать наночастицы заданного размера.

В пищевой промышленности на основе мицеллярных растворов производят эмульсии типа майонезов и соусов. В мицеллах растворяются и стабилизируются масляные капли, образуя однородную эмульсию.

А в косметологии мицеллярные системы широко используются в составе кремов, лосьонов, тоников и другой продукции по уходу за кожей.

Как видите, мицеллы - это удивительные наноструктуры, которые играют важную роль в науке, промышленности и нашей повседневной жизни.

Биологическая роль и применение мицелл

Мицеллы играют важную роль не только в неживой природе, но и в живых организмах.

Так, мицелла - это основа строения клеточных мембран. Липиды клеточных мембран имеют амфифильное строение и организованы в двойной липидный слой, где гидрофильные части обращены к водной среде с внутренней и внешней стороны клетки.

Мицеллы в фармацевтике

Особенности строения мицелл активно используются в фармацевтике.

В частности, строение мицеллы позволяет использовать ее в качестве контейнера для доставки лекарственных веществ. Гидрофобные препараты инкапсулируются в мицеллы, а затем транспортируются к месту действия.

Также разработаны мицеллярные лекарственные формы, улучшающие растворимость и биодоступность гидрофобных препаратов, например витаминов или гормонов.

Мицеллярные косметические средства

В косметологии мицеллярные системы используются в составе средств для снятия макияжа, тоников, кремов.

Особенно популярна мицеллярная вода. Формула мицеллы обеспечивает мягкое очищение кожи без нарушения липидного барьера. Мицеллы эффективно удаляют жир и макияж, при этом не пересушивая кожу.

Добавление в мицеллярную воду биологически активных компонентов (витаминов, растительных экстрактов) позволяет совмещать очищение с питанием и увлажнением кожи.

Перспективы исследования мицелл

Несмотря на широкое применение, мицелла - это довольно сложный и малоизученный объект. До конца не ясно, как именно происходит процесс самоорганизации амфифильных молекул в мицеллы.

Требуют уточнения закономерности строения и поведения мицелл в зависимости от их состава, концентрации, условий среды.

Перспективны работы по модификации мицелл, направленные на улучшение их коллоидной устойчивости, реологических и других свойств.

Остается открытым вопрос о возможности целенаправленного контроля процессов формулы мицелл и их практического использования.

Решение этих фундаментальных и прикладных задач позволит расширить области применения удивительных наноструктур - мицелл.