Αυτό το άρθρο επικεντρώνεται στον αντιμικροβιακό μηχανισμό των επιφανειοδραστικών δίδυμων, οι οποίοι αναμένεται να είναι αποτελεσματικοί στη θανάτωση των βακτηρίων και μπορούν να δώσουν κάποια βοήθεια για την επιβράδυνση της εξάπλωσης των νέων κοροναϊών.
Το επιφανειοδραστικό, το οποίο είναι μια συστολή των φράσεων επιφάνεια, ενεργός και παράγοντας. Οι επιφανειοδραστικές ουσίες είναι ουσίες που είναι ενεργές σε επιφάνειες και διεπαφές και έχουν πολύ υψηλή ικανότητα και αποτελεσματικότητα στη μείωση της επιφάνειας (οριακή) τάση, σχηματίζοντας μοριακά διατεταγμένα συγκροτήματα σε διαλύματα πάνω από μια ορισμένη συγκέντρωση και έτσι έχοντας μια σειρά λειτουργιών εφαρμογής. Οι επιφανειοδραστικές ουσίες διαθέτουν καλή διασπορά, διαβρεξιμότητα, ικανότητα γαλακτωματοποίησης και αντιστατικές ιδιότητες και έχουν γίνει βασικά υλικά για την ανάπτυξη πολλών τομέων, συμπεριλαμβανομένου του πεδίου των λεπτών χημικών ουσιών και έχουν σημαντική συμβολή στη βελτίωση των διαδικασιών, τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και την αύξηση της αποδοτικότητας της παραγωγής . Με την ανάπτυξη της κοινωνίας και τη συνεχή πρόοδο του βιομηχανικού επιπέδου του κόσμου, η εφαρμογή επιφανειοδραστικών έχει εξαπλωθεί σταδιακά από χημικές ουσίες ημερήσιας χρήσης σε διάφορους τομείς της εθνικής οικονομίας, όπως αντιβακτηριακούς παράγοντες, πρόσθετα τροφίμων, νέα ενεργειακά πεδία, ρύπους και θεραπεία και βιοφαρμακευτικά προϊόντα.
Οι συμβατικές επιφανειοδραστικές ουσίες είναι «αμφίφιλα» ενώσεις που αποτελούνται από πολικές υδρόφιλες ομάδες και μη πολικές υδρόφοβες ομάδες και οι μοριακές δομές τους φαίνονται στο σχήμα 1 (α).
Επί του παρόντος, με την ανάπτυξη της βελτίωσης και της συστηματοποίησης στον τομέα της μεταποίησης, η ζήτηση για επιφανειοδραστικές ιδιότητες στη διαδικασία παραγωγής αυξάνεται σταδιακά, επομένως είναι σημαντικό να βρεθούν και να αναπτυχθούν επιφανειοδραστικά με υψηλότερες επιφανειακές ιδιότητες και με ειδικές δομές. Η ανακάλυψη των επιφανειοδραστικών Gemini γεφυρώνει αυτά τα κενά και πληροί τις απαιτήσεις της βιομηχανικής παραγωγής. Ένα κοινό επιφανειοδραστικό Gemini είναι μια ένωση με δύο υδρόφιλες ομάδες (γενικά ιοντικές ή μη ιοντικές με υδρόφιλες ιδιότητες) και δύο υδρόφοβες αλυσίδες αλκυλίου.
Όπως φαίνεται στο σχήμα 1 (β), σε αντίθεση με τα συμβατικά επιφανειοδραστικά μονής αλυσίδας, τα επιφανειοδραστικά δίδυμων συνδέουν δύο υδρόφιλες ομάδες μαζί μέσω μιας ομάδας σύνδεσης (διαχωριστικό). Εν ολίγοις, η δομή ενός επιφανειοδραστικού δίδυμου μπορεί να γίνει κατανοητή, όπως σχηματίζεται με έξυπνη συγκόλληση δύο υδρόφιλων ομάδων κεφαλής ενός συμβατικού επιφανειοδραστικού μαζί με μια ομάδα σύνδεσης.
Η ειδική δομή του επιφανειοδραστικού Gemini οδηγεί στην υψηλή επιφανειακή του δραστηριότητα, η οποία οφείλεται κυρίως σε:
(1) Η ενισχυμένη υδρόφοβη επίδραση των δύο υδρόφοβων αλυσίδων ουράς του επιφανειοδραστικού μορίου των Δίδυμων και της αυξημένης τάσης του επιφανειοδραστικού να εγκαταλείψει το υδατικό διάλυμα.
(2) η τάση των ομάδων των υδρόφιλων κεφαλών να διαχωριστούν μεταξύ τους, ιδιαίτερα οι ιοντικές ομάδες κεφαλής λόγω της ηλεκτροστατικής απόρριψης, εξασθενεί ουσιαστικά από την επίδραση του διαχωριστή.
(3) Η ειδική δομή των επιφανειοδραστικών δίδυμων επηρεάζει τη συμπεριφορά συσσωμάτωσης σε υδατική λύση, δίνοντάς τους μια πιο περίπλοκη και μεταβλητή μορφολογία συσσωμάτωσης.
Οι επιφανειοδραστικές ουσίες των Δίδυμων έχουν υψηλότερη επιφανειακή (οριακή) δραστικότητα, χαμηλότερη συγκέντρωση κρίσιμης μικκυλίου, καλύτερη διαβρεξιμότητα, ικανότητα γαλακτωματοποίησης και αντιβακτηριακή ικανότητα σε σύγκριση με τις συμβατικές επιφανειοδραστικές ουσίες. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη και η αξιοποίηση των επιφανειοδραστικών δίδυμων έχουν μεγάλη σημασία για την ανάπτυξη και την εφαρμογή επιφανειοδραστικών ουσιών.
Η "αμφιφιλική δομή" των συμβατικών επιφανειοδραστικών τους δίνει μοναδικές ιδιότητες επιφάνειας. Όπως φαίνεται στο σχήμα 1 (c), όταν προστίθεται ένα συμβατικό επιφανειοδραστικό στο νερό, η ομάδα υδρόφιλης κεφαλής τείνει να διαλύεται μέσα στο υδατικό διάλυμα και η υδρόφοβη ομάδα αναστέλλει τη διάλυση του επιφανειοδραστικού μορίου στο νερό. Κάτω από το συνδυασμένο αποτέλεσμα αυτών των δύο τάσεων, τα επιφανειοδραστικά μόρια εμπλουτίζονται στη διεπαφή αερίου-υγρού και υφίστανται μια ομαλή διάταξη, μειώνοντας έτσι την επιφανειακή τάση του νερού. Σε αντίθεση με τις συμβατικές επιφανειοδραστικές ουσίες, τα επιφανειοδραστικά δίδυμα είναι "διμερή" που συνδέουν πιο αποτελεσματικά τις συμβατικές επιφανειοδραστικές ουσίες μέσω διαχωριστικών ομάδων, οι οποίες μπορούν να μειώσουν την επιφανειακή τάση της επιφανειακής τάσης του νερού και του πετρελαίου/νερού. Επιπλέον, τα επιφανειοδραστικά δίδυμων έχουν χαμηλότερες κρίσιμες συγκεντρώσεις μικκυλίου, καλύτερη υδατοδιαλυτότητα, γαλακτωματοποίηση, αφρό, διαβροχή και αντιβακτηριακές ιδιότητες.
| Εισαγωγή επιφανειοδραστικών Gemini Το 1991, οι Menger και Littau [13] προετοίμασαν το πρώτο επιφανειοδραστικό δισκυλ αλυσοπρίονο με μια άκαμπτη ομάδα σύνδεσης και το ονόμασαν "επιφανειοδραστικό Gemini". Την ίδια χρονιά, οι Zana et al [14] προετοίμασαν για πρώτη φορά μια σειρά επιφανειοδραστικών τεταρτοταγών αμμωνίου για το άλας Gemini και διερεύνησαν συστηματικά τις ιδιότητες αυτής της σειράς τεταρτοταγών επιφανειοδραστικών δισκίων αμμωνίου. 1996, οι ερευνητές γενικεύουν και συζήτησαν τη συμπεριφορά της επιφάνειας (οριακού), τις ιδιότητες συσσωμάτωσης, τη διαλύτη και τη συμπεριφορά φάσης διαφορετικών επιφανειοδραστικών δίδυμων όταν επιδεινώθηκαν με συμβατικά επιφανειοδραστικά. Το 2002, η Zana [15] διερεύνησε την επίδραση διαφορετικών ομάδων σύνδεσης στη συμπεριφορά συσσωμάτωσης των επιφανειοδραστικών δίδυμων σε υδατική λύση, ένα έργο που προχώρησε σε μεγάλο βαθμό στην ανάπτυξη επιφανειοδραστικών και είχε μεγάλη σημασία. Αργότερα, οι Qiu et al [16] εφευρέθηκαν μια νέα μέθοδος για τη σύνθεση επιφανειοδραστικών δίδυμων που περιείχαν ειδικές δομές που βασίζονται σε καρφώδιο του κευλίου και 4-αμινο-3,5-διϋδροξυμεθυλ-1,2,4-τριαζολίου, η οποία εμπλουτίστηκε περαιτέρω ο τρόπος Σύνθεση επιφανειοδραστικών Gemini. |
Η έρευνα για τις επιφανειοδραστικές ουσίες της Κίνας άρχισε αργά. Το 1999, ο Jianxi Zhao από το Πανεπιστήμιο Fuzhou πραγματοποίησε συστηματική ανασκόπηση ξένων ερευνών για επιφανειοδραστικά δίδυμους και προσέλκυσε την προσοχή πολλών ερευνητικών ιδρυμάτων στην Κίνα. Μετά από αυτό, η έρευνα για τις επιφανειοδραστικές ουσίες των Δίδυμων στην Κίνα άρχισε να ανθίζει και να επιτύχει καρποφόρα αποτελέσματα. Τα τελευταία χρόνια, οι ερευνητές έχουν αφιερωθεί στην ανάπτυξη νέων επιφανειοδραστικών Gemini και στη μελέτη των σχετικών φυσικοχημικών τους ιδιοτήτων. Ταυτόχρονα, οι εφαρμογές των επιφανειοδραστικών δίδυμων έχουν αναπτυχθεί σταδιακά στους τομείς της αποστείρωσης και της αντιβακτηριακής παραγωγής, της παραγωγής τροφίμων, της απελευθέρωσης και της αναστολής του αφρού, της αργής απελευθέρωσης του φαρμάκου και του βιομηχανικού καθαρισμού. Με βάση το κατά πόσον οι υδρόφιλες ομάδες σε επιφανειοδραστικά μόρια φορτίζονται ή όχι και ο τύπος φορτίου που φέρουν, τα επιφανειοδραστικά δίδυμων μπορούν να χωριστούν στις ακόλουθες κατηγορίες: κατιονικές, ανιονικές, μη ιονικές και αμφοτερικές επιφανειοδραστικές δοκίμιες. Μεταξύ αυτών, οι επιφανειοδραστικές κατιονικές δοκίμι γενικά αναφέρονται σε τεταρτοταγαρικές επιφανειοδραστικές ουσίες αμμωνίου ή αμμωνίου, ενώ οι επιφανειοδραστικές ουσίες των δίδυμων αναφέρονται κυρίως σε επιφανειοδραστικά δοκίμια των οποίων οι υδρόφιες ομάδες είναι σουλφονικό οξύ, φωσφορικό και καρβοξυλικό οξύ, ενώ οι μη ιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες είναι κυρίως πολυοξυαιθυλενίου -Gemini surfactants.
1.1 κατιονικές επιφανειοδραστικές δοκίμιες
Οι κατιονικές επιφανειοδραστικές δίδυμοι μπορούν να διαχωρίσουν τα κατιόντα σε υδατικά διαλύματα, κυρίως επιφανειοδραστικές ίδρυμα αμμωνίου και τεταρτοταγμένου αμμωνίου. Οι επιφανειοδραστικές κατιονικές δοκίμιες έχουν καλή βιοαποικοδόμηση, ισχυρή ικανότητα απολύμανσης, σταθερές χημικές ιδιότητες, χαμηλή τοξικότητα, απλή δομή, εύκολη σύνθεση, εύκολο διαχωρισμό και καθαρισμό και επίσης βακτηριοκτόνες ιδιότητες, αντιδιαβιστικές ιδιότητες και μαλακότητα.
Τα επιφανειοδραστικά δίδυμων με βάση το άλας με βάση το άλας αμμωνίου παρασκευάζονται γενικά από τριτοβάθμιες αμίνες με αντιδράσεις αλκυλίωσης. Υπάρχουν δύο κύριες συνθετικές μέθοδοι ως εξής: το ένα είναι να τεταρτοποιηθεί τα dibromo-υποκατεστημένα αλκάνια και η μονή μακρά αλυσίδα αλκυλ-διμεθυλ-τριτογενών αμινών. Το άλλο είναι να τεταγωνιστεί 1-βρωμο-υποκατεστημένος αλκάνια μακράς αλυσίδας και Ν, Ν, Ν ', Ν'-τετραμεθυλ αλκυλο διαμίνες με άνυδρη αιθανόλη ως παλινδρόμηση διαλύτη και θέρμανση. Εντούτοις, τα dibromo-υποκατεστημένα αλκάνια είναι πιο ακριβά και συνήθως συντίθενται με τη δεύτερη μέθοδο και η εξίσωση αντίδρασης φαίνεται στο σχήμα 2.
1.2 ανιονικά επιφανειοδραστικά δίδυμων
Τα επιφανειοδραστικά ανιονικά δίδυμοι μπορούν να διαχωρίσουν τα ανιόντα σε υδατικό διάλυμα, κυρίως σουλφονικά, θειικά άλατα, καρβοξυλικά και φωσφορικά άλατα τύπου επιφανειοδραστικών δίδυμων δίδυμων. Οι ανιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες έχουν καλύτερες ιδιότητες όπως απολύμανση, αφρώδες, διασπορά, γαλακτωματοποίηση και διαβροχή και χρησιμοποιούνται ευρέως ως απορρυπαντικά, παράγοντες αφρού, παράγοντες διαβροχής, γαλακτωματοποιητές και διασκορπιστές.
1.2.1 σουλφονικά
Οι βιοσυμβιορτικές ουσίες με βάση το σουλφονικό έχουν τα πλεονεκτήματα της καλής υδατοδιαλυτότητας, της καλής διαβρεξιμότητας, της καλής θερμοκρασίας και της αντοχής στο άλας, της καλής απορρυπαντικής και της ισχυρής ικανότητας διασποράς και χρησιμοποιούνται ευρέως ως απορρυπαντικά, παράγοντες αφρού, παράγοντες, γαλακτωματοποιητές και διασκορπιστές στο πετρέλαιο, Η βιομηχανία κλωστοϋφαντουργίας και οι χημικές ουσίες καθημερινής χρήσης λόγω των σχετικά ευρείων πηγών πρώτων υλών, απλών διαδικασιών παραγωγής και χαμηλού κόστους. Ο Li et al συνέθεσε μια σειρά από επιφανειοδραστικά δισουλφονικά δισουλφονικού οξέος Dialkyl (2CN-SCT), ένα τυπικό επιφανειοδραστικό σουλφονικό τύπο, χρησιμοποιώντας τριχλωραμίνη, αλειφατική αμίνη και ταυρίνη ως πρώτες ύλες σε αντίδραση τριών σταδίων.
1.2.2 θειικά άλατα
Τα θειικά άλατα εστέρων με διπλές επιφανειοδραστικές ουσίες έχουν τα πλεονεκτήματα της εξαιρετικά χαμηλής επιφανειακής τάσης, της υψηλής επιφανειακής δραστικότητας, της καλής διαλυτότητας του υδατοδιαλίσματος, της ευρείας πηγής πρώτων υλών και της σχετικά απλής σύνθεσης. Έχει επίσης καλή απόδοση πλυσίματος και ικανότητα αφρού, σταθερή απόδοση σε σκληρό νερό και άλατα θειικού εστέρα είναι ουδέτερα ή ελαφρώς αλκαλικά σε υδατικό διάλυμα. Όπως φαίνεται στο σχήμα 3, ο Sun Dong et al χρησιμοποίησε το λαυρικό οξύ και την πολυαιθυλενογλυκόλη ως κύριες πρώτες ύλες και τους προστιθέμενους δεσμούς θειικού εστέρα μέσω αντιδράσεων υποκατάστασης, εστεροποίησης και προσθήκης, συνθέτοντας έτσι τον βαριονικό επιφανειοδραστικό του θειικού εστέρας.
1.2.3 αλάτια καρβοξυλικού οξέος
Οι επιφανειοδραστικές δοκίμιες με βάση το καρβοξυλικό είναι συνήθως ήπια, πράσινα, εύκολα βιοαποικοδομήσιμα και έχουν πλούσια πηγή φυσικών πρώτων υλών, υψηλές μεταλλικές ιδιότητες χηλικοποίησης, καλή αντοχή σε σκληρό νερό και διασπορά σαπουνιού ασβεστίου, καλές ιδιότητες αφρού και διαβροχής και χρησιμοποιούνται ευρέως σε φαρμακευτικά προϊόντα, κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα, λεπτές χημικές ουσίες και άλλα πεδία. Η εισαγωγή ομάδων αμιδίου σε βιοσυμβολικές ουσίες που βασίζονται σε καρβοξυλικό μπορεί να ενισχύσει την βιοαποικοδομητική δυνατότητα επιφανειοδραστικών μορίων και επίσης να τους κάνει να έχουν καλές ιδιότητες διαβροχής, γαλακτωματοποίησης, διασποράς και απολύμανσης. Οι Mei et al συνθέτουν ένα καρβοξυλικό βαρυονικό επιφανειοδραστικό CGS-2 που περιέχει αμιδικές ομάδες χρησιμοποιώντας δωδεκυλλαμίνη, διβρωμοαιθάνιο και ηλεκτρικό ανυδρίτη ως πρώτες ύλες.
1.2.4 φωσφορικά άλατα
Φωσφορικά εστέρας τύπου άλατος Gemini Οι επιφανειοδραστικές έχουν παρόμοια δομή με τα φυσικά φωσφολιπίδια και είναι επιρρεπείς σε σχηματισμό δομών όπως αντίστροφα μικκύλια και κυστίδια. Οι επιφανειοδραστικές ίδρυμα φωσφορικού εστέρα φωσφορικού άλατος έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως ως αντιστατικοί παράγοντες και απορρυπαντικά πλυντηρίων πλυντηρίων, ενώ οι υψηλές ιδιότητες γαλακτωματοποίησής τους και ο σχετικά χαμηλός ερεθισμός έχουν οδηγήσει σε ευρεία χρήση τους στην προσωπική φροντίδα του δέρματος. Ορισμένοι φωσφορικοί εστέρες μπορούν να είναι αντικαρκινικοί, αντικαρκινικοί και αντιβακτηριακοί και έχουν αναπτυχθεί δεκάδες φάρμακα. Οι βιολογικές ουσίες τύπου άλατος φωσφορικού εστέρα έχουν υψηλές ιδιότητες γαλακτωματοποίησης για φυτοφάρμακα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν όχι μόνο ως αντιβακτηριακά και εντομοκτόνα αλλά και ως ζιζανιοκτόνα. Οι Zheng et al μελέτησαν τη σύνθεση επιφανειοδραστικών φωσφορικών εστέρων φωσφορικού εστέρα από τις επιφανειοδραστικές επιφανειοδραστικές από P2O5 και με βάση το ορθο-Quat, τα οποία έχουν καλύτερη επίδραση διαβροχής, καλές αντιστατικές ιδιότητες και σχετικά απλή διαδικασία σύνθεσης με ήπιες συνθήκες αντίδρασης. Ο μοριακός τύπος του επιφανειοδραστικού φωσφορικού άλατος καλίου φωσφορικού καλίου φαίνεται στο σχήμα 4.
1.3 Μη ιοντικές επιφανειοδραστικές δίδυμοι
Οι μη ιοντικές επιφανειοδραστικές δίδυμοι δεν μπορούν να διαχωριστούν σε υδατικό διάλυμα και να υπάρχουν σε μοριακή μορφή. Αυτός ο τύπος βαρυονικής επιφανειοδραστικής έχει μελετηθεί λιγότερο μέχρι στιγμής και υπάρχουν δύο τύποι, το ένα είναι ένα παράγωγο ζάχαρης και ο άλλος είναι ο αλκοολικός αιθέρας και η φαινόλη αιθέρα. Οι μη ιοντικές επιφανειοδραστικές δοκίμιες δεν υπάρχουν στην ιοντική κατάσταση σε διάλυμα, έτσι ώστε να έχουν υψηλή σταθερότητα, δεν επηρεάζονται εύκολα από ισχυρούς ηλεκτρολύτες, έχουν καλή πολυπλοκότητα με άλλους τύπους επιφανειοδραστικών και έχουν καλή διαλυτότητα. Επομένως, τα μη ιονικά επιφανειοδραστικά έχουν διάφορες ιδιότητες όπως καλή απορρυπαντική, διασπορά, γαλακτωματοποίηση, αφρώδες, διαβρεξιμότητα, αντιστατική ιδιοκτησία και αποστείρωση και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ευρέως σε διάφορες απόψεις όπως φυτοφάρμακα και επικαλύψεις. Όπως φαίνεται στο σχήμα 5, το 2004, οι επιφανειοδραστικές ουσίες των δίδυμων (ή Gemmem) με βάση τα επιφανειοδραστικά με βάση το πολυοξυαιθυλενίου Fitzgerald et
02 Φυσικοχημικές ιδιότητες των επιφανειοδραστικών δίδυμων
2.1 Δραστηριότητα των επιφανειοδραστικών δίδυμων
Ο απλούστερος και πιο άμεσος τρόπος αξιολόγησης της επιφανειακής δραστηριότητας των επιφανειοδραστικών είναι η μέτρηση της επιφανειακής τάσης των υδατικών διαλυμάτων τους. Κατ 'αρχήν, τα επιφανειοδραστικά μειώνουν την επιφανειακή τάση ενός διαλύματος με προσανατολισμένη διάταξη στο επιφάνεια (οριακό) επίπεδο (Σχήμα 1 (γ)). Η κρίσιμη συγκέντρωση μικκυλίου (CMC) των επιφανειοδραστικών δίδυμων είναι πάνω από δύο τάξεις μεγέθους μικρότερες και η τιμή C20 είναι σημαντικά χαμηλότερη σε σύγκριση με τις συμβατικές επιφανειοδραστικές ουσίες με παρόμοιες δομές. Το βαρυονικό επιφανειοδραστικό μόριο διαθέτει δύο υδρόφιλες ομάδες που βοηθούν τη διατήρηση της καλής υδατοδιαλυτότητας ενώ έχουν μακρές υδρόφοβες μακριές αλυσίδες. Στη διασύνδεση νερού/αέρα, τα συμβατικά επιφανειοδραστικά είναι χαλαρά διατεταγμένα λόγω της επίδρασης αντοχής της χωρικής θέσης και της απόρριψης των ομοιογενών φορτίων στα μόρια, εξασθενίζοντας έτσι την ικανότητά τους να μειώσουν την επιφανειακή τάση του νερού. Αντίθετα, οι ομάδες σύνδεσης των επιφανειοδραστικών δίδυμων συνδέονται ομοιοπολικά έτσι ώστε η απόσταση μεταξύ των δύο υδρόφιλων ομάδων να διατηρείται μέσα σε ένα μικρό εύρος (πολύ μικρότερη από την απόσταση μεταξύ των υδρόφιλων ομάδων συμβατικών επιφανειοδραστικών), με αποτέλεσμα την καλύτερη δραστηριότητα των επιφανειοδραστικών δοκίνων στο Η επιφάνεια (όριο).
2.2 Δομή συναρμολόγησης των επιφανειοδραστικών δίδυμων
Σε υδατικά διαλύματα, καθώς η συγκέντρωση του βαρυονικού επιφανειοδραστικού αυξάνεται, τα μόρια του κορεμένα την επιφάνεια του διαλύματος, η οποία με τη σειρά του αναγκάζει άλλα μόρια να μεταναστεύσουν στο εσωτερικό του διαλύματος για να σχηματίσουν μικύλλα. Η συγκέντρωση στην οποία αρχίζει να σχηματίζεται το επιφανειοδραστικό, ονομάζεται κρίσιμη συγκέντρωση μικκυλίου (CMC). Όπως φαίνεται στο σχήμα 9, μετά τη συγκέντρωση είναι μεγαλύτερη από την CMC, σε αντίθεση με τα συμβατικά επιφανειοδραστικά που συσσωματώνονται για να σχηματίσουν σφαιρικά μικκύλια, τα επιφανειοδραστικά δίδυμοι παράγουν μια ποικιλία μορφολογιών μικκυλίου, όπως γραμμικές και διπλοστοιβάδας, λόγω των δομικών τους χαρακτηριστικών. Οι διαφορές στο μέγεθος, το σχήμα και την ενυδάτωση των μικκυλίων έχουν άμεση επίδραση στη συμπεριφορά φάσης και τις ρεολογικές ιδιότητες του διαλύματος και επίσης οδηγούν σε αλλαγές στη ιξωδοελαστικότητα του διαλύματος. Οι συμβατικές επιφανειοδραστικές ουσίες, όπως οι ανιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες (SDS), συνήθως σχηματίζουν σφαιρικά μικκύλια, τα οποία δεν έχουν σχεδόν καμία επίδραση στο ιξώδες του διαλύματος. Ωστόσο, η ειδική δομή των επιφανειοδραστικών δίδυμων οδηγεί στο σχηματισμό πιο σύνθετης μορφολογίας μικκυλίου και οι ιδιότητες των υδατικών διαλυμάτων τους διαφέρουν σημαντικά από εκείνες των συμβατικών επιφανειοδραστικών. Το ιξώδες των υδατικών διαλυμάτων των επιφανειοδραστικών δίδυμων αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης των επιφανειοδραστικών δίδυμων, πιθανώς επειδή τα σχηματισμένα γραμμικά μικκύλια αλληλεπιδρούν σε μια δομή τύπου ιστού. Ωστόσο, το ιξώδες του διαλύματος μειώνεται με την αυξανόμενη συγκέντρωση επιφανειοδραστικού, πιθανώς λόγω της διάσπασης της δομής του ιστού και του σχηματισμού άλλων δομών μικκυλίου.
03 Αντιμικροβιακές ιδιότητες των επιφανειοδραστικών δίδυμων
Ως ένα είδος οργανικού αντιμικροβιακού παράγοντα, ο αντιμικροβιακός μηχανισμός του βαρυονικού επιφανειοδραστικού είναι κυρίως ότι συνδυάζεται με ανιόντα στην επιφάνεια κυτταρικής μεμβράνης των μικροοργανισμών ή αντιδρώ ή να σκοτώσει τους μικροοργανισμούς.
3.1 Αντιμικροβιακές ιδιότητες των ανιονικών επιφανειοδραστικών Gemini
Οι αντιμικροβιακές ιδιότητες των αντιμικροβιακών ανιονικών επιφανειοδραστικών καθορίζονται κυρίως από τη φύση των αντιμικροβιακών τμημάτων που φέρουν. Σε κολλοειδείς διαλύματα όπως φυσικές λατέρες και επικαλύψεις, οι υδρόφιλες αλυσίδες συνδέονται με υδατοδιαλυτές διασκορπισμένες και υδρόφοβες αλυσίδες θα δεσμεύονται με υδρόφοβες διασπορές με κατευθυντική προσρόφηση, μετατρέποντας έτσι τη διεπαφή δύο φάσεων σε μια πυκνή μοριακή διεπιφανειακή μεμβράνη. Οι βακτηριακές ανασταλτικές ομάδες σε αυτό το πυκνό προστατευτικό στρώμα αναστέλλουν την ανάπτυξη των βακτηρίων.
Ο μηχανισμός της βακτηριακής αναστολής των ανιονικών επιφανειοδραστικών είναι θεμελιωδώς διαφορετικός από εκείνον των κατιονικών επιφανειοδραστικών. Η βακτηριακή αναστολή των ανιονικών επιφανειοδραστικών σχετίζεται με το σύστημα λύσης και τις ομάδες αναστολής, οπότε αυτός ο τύπος επιφανειοδραστικού μπορεί να είναι περιορισμένος. Αυτός ο τύπος επιφανειοδραστικού πρέπει να υπάρχει σε επαρκή επίπεδα έτσι ώστε να υπάρχει το επιφανειοδραστικό σε κάθε γωνιά του συστήματος για να παράγει ένα καλό μικροβιοκτόνο αποτέλεσμα. Ταυτόχρονα, αυτός ο τύπος επιφανειοδραστικού δεν διαθέτει εντοπισμό και στόχευση, η οποία όχι μόνο προκαλεί περιττά απόβλητα, αλλά δημιουργεί επίσης αντίσταση σε μεγάλο χρονικό διάστημα.
Για παράδειγμα, χρησιμοποιήθηκαν στην κλινική ιατρική που βασίζονται σε αλκυλο σουλφονικό. Τα αλκυλουλφονικά, όπως η busulfan και η treosulfan, αντιμετωπίζουν κυρίως τις μυελοπολλαπλασιαστικές ασθένειες, που ενεργούν για την παραγωγή διασταυρούμενης σύνδεσης μεταξύ γουανίνης και ουαρεπουρίνης, ενώ αυτή η αλλοίωση δεν μπορεί να επισκευαστεί με κυτταρική διόρθωση, με αποτέλεσμα τον αποπτωτικό κυτταρικό θάνατο.
3.2 Αντιμικροβιακές ιδιότητες των κατιονικών επιφανειοδραστικών Gemini
Ο κύριος τύπος των κατιονικών επιφανειοδραστικών δίδυμων που αναπτύχθηκαν είναι οι επιφανειοδραστικές νταμερολογικές επιφανειοδραστικές νταμερολογικές επιφανειοδραστικές ουσίες αμμωνίου. Τα τεταρτογενικά κατιονικά επιφανειακά δοκίμια του τεταρτοταγμένου αμμωνίου έχουν ισχυρή βακτηριοκτόνο αποτέλεσμα επειδή υπάρχουν δύο υδρόφοβες αλυσίδες μακράς αλκανίου σε τεταρτοταγή μόρια επιφανειοδραστικών τύπου αμμωνίου και οι υδρόφοβες αλυσίδες σχηματίζουν υδρόφοβη προσρόφηση με το κυτταρικό τοίχωμα (πεπτιδυκλυκάνη). Ταυτόχρονα, περιέχουν δύο θετικά φορτισμένα ιόντα αζώτου, τα οποία θα προάγουν την προσρόφηση επιφανειοδραστικών μορίων στην επιφάνεια των αρνητικών φορτισμένων βακτηρίων και μέσω της διείσδυσης και της διάχυσης, οι υδρόφοβες αλυσίδες διεισδύουν βαθιά στο στρώμα λιπιδίων βακτηριακών κυττάρων, αλλάζουν Διαπερατότητα της κυτταρικής μεμβράνης, οδηγώντας στη ρήξη του βακτηρίου, εκτός από υδρόφιλες ομάδες Βαθιά μέσα στην πρωτεΐνη, οδηγώντας στην απώλεια της ενζυμικής δραστικότητας και της μετουσίωσης της πρωτεΐνης, λόγω της συνδυασμένης επίδρασης αυτών των δύο επιδράσεων, καθιστώντας το μυκητοκτόνο έχει ισχυρό βακτηριοκτόνο αποτέλεσμα.
Ωστόσο, από περιβαλλοντική άποψη, αυτές οι επιφανειοδραστικές ουσίες έχουν αιμολυτική δραστηριότητα και κυτταροτοξικότητα και ο μεγαλύτερος χρόνος επαφής με τους υδρόβιους οργανισμούς και τη βιοαποικοδόμηση μπορούν να αυξήσουν την τοξικότητά τους.
3.3 Αντιβακτηριακές ιδιότητες των μη ιοντικών επιφανειοδραστικών Gemini
Υπάρχουν επί του παρόντος δύο τύποι μη ιοντικών επιφανειοδραστικών δίδυμων, το ένα είναι ένα παράγωγο ζάχαρης και το άλλο είναι ο αλκοολούχος αιθέρα και η φαινόλη αιθέρα.
Ο αντιβακτηριακός μηχανισμός των προερχόμενων από τη ζάχαρη βιοσυμβιομηχανιστικά βασίζεται στη συγγένεια των μορίων και τα επιφανειοδραστικά που προέρχονται από τη ζάχαρη μπορούν να δεσμευτούν σε κυτταρικές μεμβράνες, οι οποίες περιέχουν μεγάλο αριθμό φωσφολιπιδίων. Όταν η συγκέντρωση των επιφανειοδραστικών παραγώγων ζάχαρης φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο, αλλάζει τη διαπερατότητα της κυτταρικής μεμβράνης, σχηματίζοντας πόρους και κανάλια ιόντων, γεγονός που επηρεάζει τη μεταφορά θρεπτικών ουσιών και ανταλλαγής αερίων, προκαλώντας την εκροή περιεχομένων και τελικά οδηγώντας στο θάνατο του βακτήριο.
Ο αντιβακτηριακός μηχανισμός των φαινολικών και αλκοολικών αιθέρων αντιμικροβιακών παραγόντων είναι να δράσουν στο κυτταρικό τοίχωμα ή στην κυτταρική μεμβράνη και τα ένζυμα, να εμποδίσουν τις μεταβολικές λειτουργίες και να διαταράξουν τις αναγεννητικές λειτουργίες. Για παράδειγμα, τα αντιμικροβιακά φάρμακα των διφαινυλαιθέρων και των παραγώγων τους (φαινόλες) βυθίζονται σε βακτηριακά ή ιικά κύτταρα και δρουν μέσω του κυτταρικού τοιχώματος και της κυτταρικής μεμβράνης, αναστέλλοντας τη δράση και τη λειτουργία των ενζύμων που σχετίζονται με τη σύνθεση των νουκλεϊκών οξέων και των πρωτεϊνών, περιορίζοντας τα ανάπτυξη και αναπαραγωγή βακτηρίων. Παραλύει επίσης τις μεταβολικές και αναπνευστικές λειτουργίες των ενζύμων μέσα στα βακτήρια, τα οποία στη συνέχεια αποτυγχάνουν.
3.4 Αντιβακτηριακές ιδιότητες των επιφανειοδραστικών αμφοτερικών Gemini
Οι επιφανειοδραστικές amphoTeric Gemini είναι μια κατηγορία επιφανειοδραστικών ουσιών που έχουν τόσο κατιόντα όσο και ανιόντα στη μοριακή τους δομή, μπορούν να ιονιστούν σε υδατικό διάλυμα και να παρουσιάζουν τις ιδιότητες των ανιονικών επιφανειοδραστικών σε μία μεσαία κατάσταση και τα κατιονικά επιφανειοδραστικά σε άλλη μεσαία κατάσταση. Ο μηχανισμός της βακτηριακής αναστολής των αμφοτερικών επιφανειοδραστικών είναι ασαφής, αλλά γενικά πιστεύεται ότι η αναστολή μπορεί να είναι παρόμοια με εκείνη των επιφανειοδραστικών τεταρτοταγών αμμωνίου, όπου το επιφανειοδραστικό προσροφάται εύκολα στην αρνητική φορτισμένη βακτηριακή επιφάνεια και παρεμβαίνει με τον βακτηριακό μεταβολισμό.
3.4.1 Αντιμικροβιακές ιδιότητες των επιφανειοδραστικών Gemini αμινοξέων
Το επιφανειοδραστικό τύπου αμινοξέων είναι ένα κατιονικό αμφοτερικό βαρυονικό επιφανειοδραστικό που αποτελείται από δύο αμινοξέα, οπότε ο αντιμικροβιακός μηχανισμός του είναι περισσότερο παρόμοιος με αυτόν του επιφανειοδραστικού τεταρτοταγούς αμμωνίου. Το θετικά φορτισμένο μέρος του επιφανειοδραστικού προσελκύεται από το αρνητικά φορτισμένο τμήμα της βακτηριακής ή ιογενούς επιφάνειας λόγω της ηλεκτροστατικής αλληλεπίδρασης και στη συνέχεια οι υδρόφοβες αλυσίδες δεσμεύονται με τη λιπιδική διπλοστιβάδα, οδηγώντας σε εκροή κυτταρικών περιεχομένων και λύσης μέχρι το θάνατο. Έχει σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι των επιφανειοδραστικών δίδυμων με βάση το τεταρτοταγμένο αμμώνιο: εύκολη βιοαποικοδόμηση, χαμηλή αιμολυτική δραστηριότητα και χαμηλή τοξικότητα, επομένως αναπτύσσεται για την εφαρμογή του και το πεδίο εφαρμογής του επεκτείνεται.
3.4.2 Αντιβακτηριακές ιδιότητες των επιφανειοδραστικών τύπου μη αμινοξέος
Οι επιφανειοδραστικές αμινο-αμινοξέδες αμφοτερικές επιφανειοδραστικές δοκίμιες έχουν επιφανειακά ενεργά μοριακά υπολείμματα που περιέχουν τόσο τα μη ιονίζοντα θετικά όσο και τα αρνητικά κέντρα φορτίου. Οι κύριες επιφανειοδραστικές ίδρυμα τύπου μη αμινοξέος είναι η βήταξη, η ιμιδαζολίνη και το οξείδιο του αμίνης. Λαμβάνοντας υπόψη τον τύπο της βητίν ως παράδειγμα, οι αμφοτερικές επιφανειοδραστικές μορφές τύπου betaine έχουν τόσο ανιονικές όσο και κατιονικές ομάδες στα μόρια τους, τα οποία δεν επηρεάζονται εύκολα από ανόργανα άλατα και έχουν επιφανειοδραστικές επιδράσεις τόσο σε όξινα όσο και σε αλκαλικά διαλύματα, και ο αντιμικροβιακός μηχανισμός των κατιονικών δίδυμων είναι επιφανειακά ακολουθούνται σε όξινα διαλύματα και σε ανιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες σε αλκαλικά διαλύματα. Έχει επίσης εξαιρετική απόδοση σύνθεσης με άλλους τύπους επιφανειοδραστικών ουσιών.
04 Συμπέρασμα και προοπτική
Οι επιφανειοδραστικές ουσίες των Δίδυμων χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο στη ζωή λόγω της ειδικής δομής τους και χρησιμοποιούνται ευρέως στους τομείς της αντιβακτηριακής αποστείρωσης, της παραγωγής τροφίμων, της απελευθέρωσης και της αναστολής του αφρού, της αργής απελευθέρωσης του φαρμάκου και του βιομηχανικού καθαρισμού. Με την αυξανόμενη ζήτηση για προστασία του πράσινου περιβάλλοντος, τα επιφανειοδραστικά δίδυμα αναπτύσσονται σταδιακά σε φιλικές προς το περιβάλλον και πολυλειτουργικές επιφανειοδραστικές ουσίες. Οι μελλοντικές έρευνες για τις επιφανειοδραστικές ουσίες μπορούν να διεξαχθούν στις ακόλουθες πτυχές: ανάπτυξη νέων επιφανειοδραστικών Gemini με ειδικές δομές και λειτουργίες, ειδικά ενίσχυση της έρευνας για το αντιβακτηριακό και το αντιικό. η σύνθεση με κοινά επιφανειοδραστικά ή πρόσθετα για τη διαμόρφωση προϊόντων με καλύτερη απόδοση. και χρησιμοποιώντας φθηνές και εύκολα διαθέσιμες πρώτες ύλες για τη σύνθεση επιφανειοδραστικών φιλικών προς το περιβάλλον.
Χρόνος δημοσίευσης: Μαρ 25-2022