Dithiothreitol (DTT), CAS: 3483-12-3, is een veelgebruikt reagens voor wetenschappelijk onderzoek en wordt vaak ingezet als reductiemiddel voor sulfhydryl-DNA, als deprotectiemiddel en voor de reductie van disulfidebindingen in eiwitten. Dit nieuwe, milieuvriendelijke additief speelt een belangrijke rol bij het verbeteren van de batterijprestaties.
Dithiothreitol (DTT) is een sterk reducerend middel, en de reducerende werking ervan is grotendeels te danken aan de conformationele stabiliteit van de zesledige ring (met disulfidebindingen) in zijn oxidatietoestand. De reductie van een typische disulfidebinding door dithiothreitol bestaat uit twee opeenvolgende sulfhydryl-disulfidebinding-uitwisselingsreacties. Het reducerend vermogen van dithiothreitol (DTT) wordt beïnvloed door de pH-waarde, en het kan alleen een reducerend effect hebben wanneer de pH-waarde hoger is dan 7. Dit komt doordat alleen de gedeprotoneerde thiolaat-anionen reactief zijn, terwijl mercaptanen dat niet zijn, en de pKa van mercaptogroepen is over het algemeen 8,3.
Dithiothreitol (DTT) wordt veel gebruikt om de disulfidebindingen van eiwitmoleculen en polypeptiden te verbreken. Het wordt doorgaans gebruikt als een sulfhydrylbeschermingsmiddel voor eiwitten en in vaccins om te voorkomen dat cysteïneresiduen in eiwitten intramoleculaire en intermoleculaire disulfidebindingen vormen. Bij de detectie van nucleïnezuren kan dithiothreitol (DTT) de disulfidebindingen in het RNase-eiwit verbreken, RNase denatureren en zo experimenten zoals het bouwen van RNA-bibliotheken en RNA-amplificatie vergemakkelijken. Dithiothreitol (DTT) wordt ook gebruikt als tegengif ter bescherming van cellen en weefsels, als radioprotectant, enzovoort.
Dithiothreitol (DTT) is echter vaak niet in staat om de disulfidebindingen in de eiwitstructuur te verbreken (ontoegankelijk voor oplosmiddelen). Voor het verbreken van dergelijke disulfidebindingen is vaak eerst denaturatie van het eiwit nodig.
Om het pendel-effect in lithium-zwavelbatterijen te remmen en de elektrochemische prestaties ervan te verbeteren, wordt dithiothreitol (DTT) gebruikt als afschuifmiddel om polysulfiden van hogere orde af te breken en zo te voorkomen dat ze oplossen. Dithiothreitol (DTT) wordt gemengd met meerwandige koolstofnanobuisjes (MWCNT's) om een DTT-tussenlaag te creëren. Deze DTT-tussenlaag wordt geplaatst tussen de positieve elektrode en de separator van de lithium-zwavel-knoopcel, waarbij de zwaveldichtheid van het positieve elektrodeoppervlak ongeveer 2 mg/cm² bedraagt. SEM-waarnemingen bevestigen dat DTT uniform verdeeld is over het oppervlak en de poriën van het MWCNT-papier. Elektrochemische testresultaten tonen aan dat de lithium-zwavelbatterij met DTT-sandwichstructuur een specifieke capaciteit van 1288 mAh/g heeft bij een laadsnelheid van 0,05C. Voor het eerst benadert het coulombrendement 100%, en de specifieke capaciteit tijdens het laden en ontladen bij snelheden van 0,5C, 2C en 4C bereikt respectievelijk 650 mAh/g, 600 mAh/g en 410 mAh/g. De introductie van de DTT-sandwichstructuur kan polysulfiden van hogere orde effectief afbreken. Dit voorkomt dat ze migreren naar de negatieve lithiumelektrode, waardoor het shuttle-effect wordt geremd en de cyclusstabiliteit en het coulombrendement van lithium-zwavelbatterijen worden verbeterd.
Het is belangrijk te weten dat dithiothreitol (DTT) een giftige stof is. In de aanwezigheid van overgangsmetalen kan dithiothreitol bijvoorbeeld oxidatieve schade toebrengen aan biologische moleculen. Tegelijkertijd kan dithiothreitol (DTT) ook de toxiciteit van sommige verbindingen die arseen en kwik bevatten versterken. Dithiothreitol (DTT) heeft een scherpe geur, die schadelijk kan zijn voor de gezondheid bij inademing en huidcontact. Daarom is het noodzakelijk om tijdens het gebruik bescherming te bieden door maskers, handschoenen en een veiligheidsbril te dragen en in een zuurkast te werken.
Thithreitol (DTT) als afschuifmiddel in lithium-zwavelbatterijen
Lithium-zwavelbatterijen worden beschouwd als een batterijsysteem met een groot potentieel vanwege hun hoge energiedichtheid en milieuvriendelijkheid. Het "shuttle-effect" van polysulfiden leidt echter tot een korte levensduur en ernstige zelfontlading, wat de toepassingsmogelijkheden beperkt.
Thiothreitol (DTT) kan als afbreekmiddel aan de batterij worden toegevoegd. Het kan bij kamertemperatuur snel disulfidebindingen verbreken, polysulfiden van hogere orde verbreken om hun oplossen te voorkomen, het pendel-effect remmen en de elektrochemische prestaties van lithium in zwavelbatterijen verbeteren.
Dithiothreitol (DTT) als elektrolytadditief in alkaline aluminium/luchtbatterijen
In alkaline aluminium/luchtbatterijen kan dithiothreitol via dynamische covalente bindingen een uniforme en stabiele beschermlaag vormen op het oppervlak van de aluminiumanode, waardoor zelfcorrosie van de aluminiumanode wordt geremd en de prestaties ervan effectief worden verbeterd.
Geplaatst op: 31 december 2021