Le dithiothréitol (DTT), CAS : 3483-12-3, réactif de recherche scientifique largement utilisé, sert fréquemment d’agent réducteur pour l’ADN sulfhydryle, d’agent déprotecteur et permet la réduction des ponts disulfures dans les protéines. Ce nouvel additif écologique contribue de manière significative à l’amélioration des performances des batteries.
Le dithiothréitol (DTT) est un puissant réducteur, dont le pouvoir réducteur est principalement dû à la stabilité conformationnelle du cycle à six chaînons (contenant des ponts disulfure) à l'état oxydé. La réduction d'un pont disulfure typique par le dithiothréitol se compose de deux réactions d'échange successives entre des groupes sulfhydryle et des ponts disulfure. Le pouvoir réducteur du dithiothréitol (DTT) est influencé par le pH et n'est effectif qu'à un pH supérieur à 7. Ceci s'explique par le fait que seuls les anions thiolate déprotonés sont réactifs, contrairement aux mercaptans, dont le pKa est généralement de 8,3.
Le dithiothréitol (DTT) est couramment utilisé pour réduire les ponts disulfures des protéines et des polypeptides. Il est généralement employé comme agent protecteur des groupements sulfhydryles des protéines et dans la préparation des vaccins pour empêcher la formation de ponts disulfures intra- et intermoléculaires au niveau des résidus de cystéine. Lors de la détection des acides nucléiques, le DTT peut rompre les ponts disulfures de la RNase, dénaturer cette enzyme et faciliter ainsi des expériences telles que la construction de banques d'ARN et l'amplification de l'ARN. Le DTT est également utilisé comme antidote pour protéger les cellules et les tissus, comme radioprotecteur, etc.
Cependant, le dithiothréitol (DTT) est souvent incapable de réduire les ponts disulfures intégrés à la structure protéique (inaccessibles au solvant). La réduction de ces ponts disulfures nécessite souvent une dénaturation préalable de la protéine.
Afin d'inhiber l'effet navette des batteries lithium-soufre et d'améliorer leurs performances électrochimiques, le dithiothréitol (DTT) est utilisé comme agent de cisaillement pour fragmenter les polysulfures d'ordre supérieur et empêcher leur dissolution. Le DTT est incorporé à un papier de nanotubes de carbone multi-parois (MWCNT) pour former une couche intermédiaire. Cette couche est placée entre l'électrode positive et le séparateur d'une demi-cellule bouton lithium-soufre, la densité surfacique de soufre de l'électrode positive étant d'environ 2 mg/cm². L'observation au MEB confirme la dispersion uniforme du DTT à la surface et dans les pores du papier MWCNT. Les tests électrochimiques montrent que la batterie lithium-soufre à structure sandwich DTT présente une capacité spécifique de première décharge de 1288 mAh/g à un taux de 0,05 C. Pour la première fois, l'efficacité coulombique frôle les 100 %, et la capacité spécifique lors des cycles de charge et de décharge à 0,5C, 2C et 4C atteint respectivement 650 mAh/g, 600 mAh/g et 410 mAh/g. L'introduction de la structure sandwich DTT permet de cisailler efficacement les polysulfures d'ordre supérieur. Elle empêche leur migration vers l'électrode négative au lithium, inhibant ainsi l'effet navette et améliorant la stabilité cyclique et l'efficacité coulombique des batteries lithium-soufre.
Il est important de noter que le dithiothréitol (DTT) est une substance toxique. Par exemple, en présence de métaux de transition, il peut provoquer des dommages oxydatifs aux molécules biologiques. De plus, le DTT peut accroître la toxicité de certains composés contenant de l'arsenic et du mercure. Son odeur piquante peut être nocive pour la santé par inhalation et contact cutané. Il est donc indispensable de se protéger lors de sa manipulation : porter un masque, des gants et des lunettes de protection, et travailler sous une hotte aspirante.
Le thithréitol (DTT) comme agent de cisaillement dans les batteries lithium-soufre
La batterie lithium-soufre est considérée comme un système de batterie à fort potentiel grâce à sa haute densité énergétique et à son caractère écologique. Cependant, l'« effet navette » des polysulfures entraîne une faible durée de vie et une autodécharge importante, ce qui limite son application.
Le thiothréitol (DTT) peut être ajouté à la batterie comme agent de cisaillement. Il permet de cisailler rapidement les liaisons disulfures à température ambiante, de cisailler les polysulfures d'ordre supérieur pour empêcher leur dissolution, d'inhiber l'effet navette et d'améliorer les performances électrochimiques des batteries au lithium et au soufre.
Le dithiothréitol (DTT) comme additif électrolytique dans les batteries alcalines aluminium-air
Dans les piles alcalines aluminium/air, le dithiothréitol peut former une couche protectrice uniforme et stable grâce à des liaisons covalentes dynamiques à la surface de l'anode en aluminium, inhiber l'autocorrosion de l'anode en aluminium et améliorer efficacement ses performances.
Date de publication : 31 décembre 2021