عملکرد، ساختار و تشکیل میسل

میسل به عنوان ماده‏ی امولسیون کننده عمل می‏کند، این خاصیت میسل‏ها در ساخت انواعی از محصولات پاک کننده مانند مواد شوینده و شستشو‏دهنده‏های صورت مورد استفاده قرار می‏گیرد. این مقاله اطلاعاتی را در رابطه با نحوه‏ی تشکیل میسل‏ها، و همچنین ساختار و عملکرد آن‏ها ارائه می‏دهد.
میسل‏ها در سیستم ارسال داروی هوشمند
میسل‏های پلیمری ترکیبی از مولکول‏های آمفی‏پاتیک و پلیمرهای فعال می‏باشد. آن‏ها به عنوان یک وسیله به منظور حمل داروهایی که حداقل حلالیت را دارند، مورد استفاده قرار می‏گیرند. این روش می‏تواند تغییر اندازه‏ی میسل تولید شده یا مقدار داروی تحویل داده شده را کنترل کند.
سورفاکتانت یا عوامل فعال سطحی، کشش سطحی مایعاتی که به آن‏ها اضافه شده را کاهش می‏دهند. این مولکول‏ها معمولا از انتها‏ی آبدوست یا یک سر قطبی و یک دنباله‏ی آبگریز یا یک دنباله‏ی غیر قطبی ایجاد شده‏اند. به واسطه‏ی صفت غیر قطبی جزئی یا قطبی جزئی، این مولکول‏ها اشاره به آمفی فیلیک یا آمفی‏پاتیک دارد. بسته به باری که آن‏ها حمل می‏کنند، می‏توانند آنیونی، کاتیونی یا آمفولیت باشند. آن‏ها ممکن است شامل مواد شوینده (مانند سدیم دودسیل سولفات)، عوامل امولسیون‏کننده، عوامل مرطوب کننده و عوامل کف‏زا باشند.
هنگامی که این مولکول‏های آمفی‏فیلیک در حلال‏های قطبی پخش می‏شوند، تشکیل موادی به نام میسل می‏دهند.

ساختار میسل

میسل‏ها توسط مجموعه‏ای از مولکول‏های آمفی پاتیک در حلال‏های قطبی مانند آب تشکیل می‏گردد. آن‏ها معمولا به فرم کروی و گاهی مواقع نیز ممکن است بیضی یا استوانه‏ای شکل با سرهای قطبی در خارج و دنباله‏های غیر قطبی در داخل می‏باشد. در این‏جا، جهت‏یابی مولکول‏ها به گونه‏ای است که سرهای آبدوست مولکول در تماس نزدیک با محیط قطبی (آب) می‏باشد، در حالی که مناطق آبگریز آن‏ها دور از آن می‏باشد.
میسل
برخلاف دولایه‏های لیپیدی، میسل‏ها معمولا تنها از یک لایه مولکول تشکیل شده است. در این‏جا، مولکول‏ها شامل تنها یک انتها‏ی آبگریز بوده که همراه با هم به تعاملات آبگریز بین آن‏ها کمک می‏کند. سر قطبی، تشکیل پیوندهای هیدروژن با محیط اطراف می‏دهند. این مولکول‏ها به گونه‏ای آرایش یافته‏اند که آن‏ها هر گونه مولکول‏های آب از مرکز را حذف می‏کنند.
هنگامی که مولکول‏های آمفی پاتیک در یک محیط آبگریز پراکنده می‏شوند، تشکیل یک میسل معکوس می‏دهند. در این‏جا، جهت‏یابی مولکول‏ها به گونه‏ای است که دنباله‏های آبگریز در تماس با محیط اطراف می‏باشد، و سر قطبی در داخل به دور از محیط جمع شده است. این مولکول‏ها معمولا به گونه‏ای مرتب شده‏اند که آن‏ها یک مولکول‏ آب در مرکز را حمل می‏کنند.

مکانیزم تشکیل میسل

تشکیل میسل‏ها فراتر از غلظت خاص مولکول‏های آمفی‏پاتیک اتفاق می‏افتد. این آستانه غلظت حیاتی میسل (CMC) نام دارد. هنگامی که غلظت مولکول‏ها به زیر آستانه‏ی غلظت حیاتی رسید، افزایش جزئی در آنتروپی سیستم وجود دارد، این مولکول‏ها به عنوان مونومرها موجود می‏باشند. آنتروپی سیستم با افزایش غلظت مولکول‏های آمفی پاتیک افزایش می‏یابد.
هنگامی که غلظت مولکول‏ها به زیر آستانه‏ی غلظت حیاتی برسد، سلول‏ها مجتمع شده و ساختارهای میسلی ایجاد می‏گردد. هنگامی که غلظت مولکول‏ها به بالای آستانه‏ی غلظت حیاتی می‏رسد، جهت‏یابی مولکول‏ها به گونه‏ای خواهد بود که آنتروپی سیستم به میزان قابل توجهی کاهش خواهد یافت و میسل‏ها تشکیل می‏شوند. آنتروپی سیستم توسط حضور یون‏های مخالف کاهش می‏یابد.

عوامل موثر بر تشکیل میسل‏ها

در حالت ایده‏آل، میسل ها از 2 نانومتر تا 20 نانومتر بسته به تعداد و ترکیب آن‏ها متنوع می‏باشند. علاوه بر آستانه‏ی غلظت حیاتی، عوامل دیگری نیز وجود دارد که ممکن است سرعت تشکیل میسل را تحت تاثیر قرار دهد.
دما: تشکیل میسل می‏تواند تنها در بالای دماهای خاصی اتفاق بیفتد. دمای کرافت حداقل دمایی است که این مولکول‏های آمفی پاتیک تشکیل میسل می‏دهند. زیر این دما، مولکول‏ها به حالت بلورین باقی می‏مانند.
غلظت یون‏های با بار مخالف: در محیط قطبی مانند آب، تعداد یون‏های با بار مخالف همیشه برابر با درجه‏ی اتصال به میسل می‏باشد. همانطور که یون‏های با بار مخالف به سرهای قطبی مولکول‏های آمفی پاتیک متصل می‏شوند، آن‏ها دافعه‏ی بین خود را کاهش داده و بنابراین ثبات میسل را افزایش می‏دهند. آستانه‏ی غلظت حیاتی با افزایش تعداد یون‏های مخالف کاهش می‏یابد.

عملکرد میسل در بدن

میسل‏ها به جذب مولکول‏های چربی و همچنین ویتامین‏های محلول در چربی کمک می‏کنند. بعد از هضم، اسیدهای چرب با اسیدهای صفراوی تشکیل میسل می‏دهند. این میسل‏ها برای جذب اسیدهای چرب توسط سلول‏های روده ضروری می‏باشند که به عنوان اسیدهای چرب نامحلول در آب هستند. میسل‎ها برای جذب ویتامین‏های محلول در چربی و کلستروها نیز ضروری می‏باشند.

میسل‏ها در مواد شوینده

مواد شوینده قادر به تشکیل میسل‏ها می‏باشند. این میسل‏ها به عنوان ماده‏ی امولسیون‏کننده عمل می‏کنند، چون آن‏ها موادی محلول بوده که معمولا در آب نامحلول هستند. انتهای آبگریز مواد شوینده به خاک و روغن نامحلول ارتباط دارند، خاک در مرکز آبگریز این میسل‏ها به دام می‏افتد. شستن لباس‏ها با آب باعث حذف این ذرات خاک به دام افتاده در میسل‏ها و تمیز کردن سطح می‏گردد.
این روزها، میسل‏ها دارای طیف وسیعی از کاربردها در صنعت نساجی، پزشکی و تحقیقات بیولوژیکی می‏باشند.