ไดไทโอไทรทอล (DTT), CAS: 3483-12-3 สารเติมแต่งสีเขียวชนิดใหม่

ไดไทโอไทรทอล (DTT), CAS: 3483-12-3 เป็นสารเคมีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ มักใช้เป็นสารรีดิวซ์สำหรับซัลฟ์ไฮดริลในดีเอ็นเอ สารกำจัดหมู่ป้องกัน และสารรีดิวซ์พันธะไดซัลไฟด์ในโปรตีน สารเติมแต่งที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมชนิดใหม่นี้มีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่

ไดไทโอไทรทอล (DTT) เป็นสารรีดิวซ์ที่แรง และความสามารถในการรีดิวซ์ของมันส่วนใหญ่เกิดจากความเสถียรของโครงสร้างวงแหวนหกเหลี่ยม (ที่มีพันธะไดซัลไฟด์) ในสถานะออกซิเดชัน การรีดิวซ์พันธะไดซัลไฟด์ทั่วไปโดยไดไทโอไทรทอลประกอบด้วยปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนพันธะซัลฟ์ไฮดริล-ไดซัลไฟด์สองครั้งต่อเนื่องกัน พลังการรีดิวซ์ของไดไทโอไทรทอล (DTT) ได้รับผลกระทบจากค่า pH และจะมีฤทธิ์รีดิวซ์ได้ก็ต่อเมื่อค่า pH มากกว่า 7 เท่านั้น เนื่องจากเฉพาะไอออนไทโอเลตที่ถูกกำจัดโปรตอนแล้วเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยาได้ ในขณะที่เมอร์แคปแทนไม่ทำปฏิกิริยา และค่า pKa ของหมู่เมอร์แคปโตโดยทั่วไปคือ 8.3

ไดไทโอไทรทอล (DTT) นิยมใช้ในการลดพันธะไดซัลไฟด์ของโมเลกุลโปรตีนและโพลีเปปไทด์ โดยปกติจะใช้เป็นสารป้องกันซัลฟ์ไฮดริลของโปรตีน และใช้ในการเตรียมวัคซีนเพื่อป้องกันไม่ให้หมู่ซิสเทอีนของโปรตีนสร้างพันธะไดซัลไฟด์ภายในโมเลกุลและระหว่างโมเลกุล ในกระบวนการตรวจจับกรดนิวคลีอิก ไดไทโอไทรทอล (DTT) สามารถทำลายพันธะไดซัลไฟด์ในโปรตีน RNase ทำให้ RNase เสียสภาพ และอำนวยความสะดวกในการทำการทดลอง เช่น การสร้างคลัง RNA และการขยาย RNA นอกจากนี้ ไดไทโอไทรทอล (DTT) ยังใช้เป็นยาแก้พิษเพื่อปกป้องเซลล์และเนื้อเยื่อ และเป็นสารป้องกันรังสี เป็นต้น

อย่างไรก็ตาม ไดไทโอไทรทอล (DTT) มักไม่สามารถลดพันธะไดซัลไฟด์ที่ฝังอยู่ในโครงสร้างโปรตีนได้ (ตัวทำละลายไม่สามารถเข้าถึงได้) การลดพันธะไดซัลไฟด์ดังกล่าวจึงมักต้องทำให้โปรตีนเสียสภาพก่อน

เพื่อยับยั้งปรากฏการณ์การเคลื่อนย้ายไอออนในแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ และปรับปรุงประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ จึงได้ทดลองใช้ไดไทโอไทรทอล (DTT) เป็นสารช่วยในการตัดพันธะของโพลีซัลไฟด์ระดับสูง เพื่อป้องกันการละลาย โดยนำไทรทอล (DTT) มาผสมลงในกระดาษนาโนทิวบ์คาร์บอนแบบหลายผนัง (MWCNTs) เพื่อเตรียมชั้นกลาง DTT จากนั้นวางชั้นกลาง DTT นี้ไว้ระหว่างแผ่นขั้วบวกและแผ่นกั้นของแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์แบบครึ่งเซลล์ โดยมีความหนาแน่นของพื้นผิวที่นำพาซัลเฟอร์ของแผ่นขั้วบวกประมาณ 2 มก./ซม.² ผลการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM) ยืนยันว่า DTT กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วพื้นผิวและช่องว่างของกระดาษ MWCNTs ผลการทดสอบทางเคมีไฟฟ้าแสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ที่มีโครงสร้างแบบแซนด์วิช DTT มีความจุจำเพาะในการคายประจุครั้งแรก 1288 mAh/g ที่อัตรา 0.05C เป็นครั้งแรกที่ประสิทธิภาพคูลอมบิกใกล้เคียง 100% และความจุจำเพาะระหว่างการชาร์จและการคายประจุที่อัตรา 0.5C, 2C และ 4C สูงถึง 650 mAh/g, 600 mAh/g และ 410 mAh/g ตามลำดับ การนำโครงสร้างแซนด์วิช DTT มาใช้สามารถตัดโพลีซัลไฟด์ลำดับสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ป้องกันไม่ให้โพลีซัลไฟด์เคลื่อนย้ายไปยังขั้วลบลิเธียม จึงยับยั้งผลกระทบจากการเคลื่อนย้ายไอออน และปรับปรุงเสถียรภาพของวงจรและประสิทธิภาพคูลอมบิกของแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์

ควรทราบว่าไดไทโอไทรทอล (DTT) เป็นสารพิษ ตัวอย่างเช่น ในกรณีที่มีโลหะทรานซิชัน ไดไทโอไทรทอล (DTT) สามารถก่อให้เกิดความเสียหายจากการออกซิเดชันต่อโมเลกุลทางชีวภาพได้ ในขณะเดียวกัน ไดไทโอไทรทอล (DTT) ยังสามารถเพิ่มความเป็นพิษของสารประกอบบางชนิดที่มีสารหนูและปรอทได้อีกด้วย ไดไทโอไทรทอล (DTT) มีกลิ่นฉุน ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพเนื่องจากการสูดดมและการสัมผัสทางผิวหนัง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องป้องกันในระหว่างการใช้งาน สวมหน้ากาก ถุงมือ และแว่นตา และทำงานในตู้ดูดควัน