Tämä artikkeli keskittyy Gemini Surfactants -aineiden antimikrobiseen mekanismiin, joiden odotetaan tappavan tehokkaasti bakteereja ja voivat auttaa hidastamaan uusien koronavirusten leviämistä.
Pinta-aktiivinen aine, joka on supistus lauseista Pinta, Aktiivinen ja Agentti. Pinta-aktiiviset aineet ovat aineita, jotka ovat aktiivisia pinnoilla ja rajapinnoilla ja joilla on erittäin korkea kyky ja tehokkuus vähentää pintajännitystä (rajajännitystä), muodostaen molekyylisesti järjestyviä kokoonpanoja liuoksissa tietyn pitoisuuden yläpuolella ja joilla on siten useita käyttötoimintoja. Pinta-aktiivisilla aineilla on hyvä dispergoituvuus, kostuvuus, emulgointikyky ja antistaattiset ominaisuudet, ja niistä on tullut keskeisiä materiaaleja monien alojen, mukaan lukien hienokemikaalien, kehityksessä, ja niillä on merkittävä panos prosessien parantamiseen, energiankulutuksen vähentämiseen ja tuotantotehokkuuden lisäämiseen. . Yhteiskunnan kehityksen ja maailman teollisen tason jatkuvan edistymisen myötä pinta-aktiivisten aineiden käyttö on vähitellen levinnyt päivittäisistä kemikaaleista kansantalouden eri aloille, kuten antibakteerisille aineille, elintarvikelisäaineille, uusille energiakentille, saastekäsittelyyn ja biofarmaseuttiset valmisteet.
Tavanomaiset pinta-aktiiviset aineet ovat "amfifiilisiä" yhdisteitä, jotka koostuvat polaarisista hydrofiilisistä ryhmistä ja ei-polaarisista hydrofobisista ryhmistä, ja niiden molekyylirakenteet on esitetty kuviossa 1(a).
Tällä hetkellä valmistusteollisuudessa jalostamisen ja systematisoinnin kehittyessä tuotantoprosessissa pinta-aktiivisten aineiden ominaisuuksien kysyntä kasvaa vähitellen, joten on tärkeää löytää ja kehittää pinta-aktiivisia aineita, joilla on korkeammat pintaominaisuudet ja erityisrakenteet. Gemini Surfactantsin löytö täyttää nämä aukot ja täyttää teollisen tuotannon vaatimukset. Tavallinen Gemini-pinta-aktiivinen aine on yhdiste, jossa on kaksi hydrofiilistä ryhmää (yleensä ionisia tai ei-ionisia, joilla on hydrofiilisiä ominaisuuksia) ja kaksi hydrofobista alkyyliketjua.
Kuten kuviossa 1(b) esitetään, toisin kuin tavanomaiset yksiketjuiset pinta-aktiiviset aineet, Gemini-surfaktantit yhdistävät kaksi hydrofiilistä ryhmää yhteen liitosryhmän (välikkeen) kautta. Lyhyesti sanottuna Gemini-pinta-aktiivisen aineen rakenne voidaan ymmärtää muodostettuna yhdistämällä taitavasti kaksi hydrofiilistä tavanomaisen pinta-aktiivisen aineen pääryhmää yhteen sidosryhmän kanssa.
Gemini Surfactantin erityinen rakenne johtaa sen korkeaan pinta-aktiivisuuteen, mikä johtuu pääasiassa:
(1) Gemini Surfactant -molekyylin kahden hydrofobisen häntäketjun lisääntynyt hydrofobinen vaikutus ja pinta-aktiivisen aineen lisääntynyt taipumus poistua vesiliuoksesta.
(2) Hydrofiilisten pääryhmien taipumus erottua toisistaan, erityisesti ionipääryhmien sähköstaattisen hylkimisen vuoksi, heikkenee olennaisesti välikkeen vaikutuksesta;
(3) Gemini Surfactantsin erityinen rakenne vaikuttaa niiden aggregaatiokäyttäytymiseen vesiliuoksessa, mikä antaa niille monimutkaisemman ja vaihtelevamman aggregaatiomorfologian.
Gemini-pinta-aktiivisilla aineilla on suurempi pinta-aktiivisuus (raja-aktiivisuus), pienempi kriittinen misellipitoisuus, parempi kostuvuus, emulgoitumiskyky ja antibakteerinen kyky verrattuna tavanomaisiin pinta-aktiivisiin aineisiin. Siksi Gemini Surfactants -aineiden kehittäminen ja käyttö ovat erittäin tärkeitä pinta-aktiivisten aineiden kehittämisen ja käytön kannalta.
Perinteisten pinta-aktiivisten aineiden "amfifiilinen rakenne" antaa niille ainutlaatuiset pintaominaisuudet. Kuten kuviossa 1(c) esitetään, kun tavanomaista pinta-aktiivista ainetta lisätään veteen, hydrofiilinen pääryhmä pyrkii liukenemaan vesiliuoksen sisään ja hydrofobinen ryhmä estää pinta-aktiivisen aineen molekyylin liukenemisen veteen. Näiden kahden suuntauksen yhteisvaikutuksen alaisena pinta-aktiivisten aineiden molekyylit rikastuvat kaasun ja nesteen rajapinnassa ja käyvät läpi säännöllisen järjestelyn, mikä vähentää veden pintajännitystä. Toisin kuin tavanomaiset pinta-aktiiviset aineet, Gemini Surfactants ovat "dimeerejä", jotka yhdistävät tavanomaiset pinta-aktiiviset aineet toisiinsa välikeryhmien kautta, mikä voi vähentää veden pintajännitystä ja öljyn ja veden välistä jännitystä tehokkaammin. Lisäksi Gemini Surfactantsilla on alhaisemmat kriittiset misellipitoisuudet, parempi vesiliukoisuus, emulgointi, vaahtoaminen, kostutus ja antibakteeriset ominaisuudet.
| Gemini-pinta-aktiivisten aineiden esittely Vuonna 1991 Menger ja Littau [13] valmistivat ensimmäisen bis-alkyyliketjun pinta-aktiivisen aineen, jossa oli jäykkä sidosryhmä, ja antoivat sille nimen "Gemini-surfaktantti". Samana vuonna Zana et al [14] valmistivat ensimmäisen kerran sarjan kvaternäärisiä ammoniumsuola Gemini Surfactants -aineita ja tutkivat systemaattisesti tämän sarjan ominaisuuksia. Vuonna 1996 tutkijat yleistivät ja keskustelivat eri Gemini-surfaktanttien pinnan (raja)käyttäytymisestä, aggregaatio-ominaisuuksista, liuoksen reologiasta ja faasikäyttäytymisestä, kun niitä yhdistettiin tavanomaisten pinta-aktiivisten aineiden kanssa. Vuonna 2002 Zana [15] tutki eri sidosryhmien vaikutusta Gemini Surfactants -aineiden aggregaatiokäyttäytymiseen vesiliuoksessa, mikä edisti suuresti pinta-aktiivisten aineiden kehitystä ja jolla oli suuri merkitys. Myöhemmin Qiu ym. [16] keksivät uuden menetelmän Gemini-surfaktanttien syntetisoimiseksi, jotka sisältävät setyylibromidiin ja 4-amino-3,5-dihydroksimetyyli-1,2,4-triatsoliin perustuvia erityisrakenteita, mikä rikasti entisestään tapaa Gemini Surfaktantin synteesi. |
Gemini-surfaktanttien tutkimus Kiinassa aloitettiin myöhään; Vuonna 1999 Jianxi Zhao Fuzhoun yliopistosta teki systemaattisen katsauksen ulkomaiseen Gemini Surfactants -tutkimukseen ja herätti monien Kiinan tutkimuslaitosten huomion. Sen jälkeen Gemini Surfactants -tutkimus Kiinassa alkoi kukoistaa ja saavutti hedelmällisiä tuloksia. Viime vuosina tutkijat ovat omistautuneet uusien Gemini-surfaktanttien kehittämiseen ja niihin liittyvien fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien tutkimiseen. Samaan aikaan Gemini Surfactantsin sovelluksia on vähitellen kehitetty steriloinnin ja antibakteerisen aineen, elintarviketuotannon, vaahdonesto- ja vaahdonesto-, lääkeaineen hitaasti vapautumisen ja teollisuuspuhdistuksen aloilla. Sen mukaan, ovatko pinta-aktiivisten aineiden molekyylien hydrofiiliset ryhmät varautuneet vai eivät, ja niiden sisältämän varaustyypin perusteella Gemini-surfaktantit voidaan jakaa seuraaviin luokkiin: kationiset, anioniset, ionittomat ja amfoteeriset Gemini-surfaktantit. Niistä kationiset Gemini-pinta-aktiiviset aineet viittaavat yleensä kvaternäärisiin ammoniumiin tai ammoniumsuolaan. Gemini-surfaktantit, anioniset Gemini-surfaktantit viittaavat enimmäkseen Gemini-surfaktanteihin, joiden hydrofiiliset ryhmät ovat sulfonihappo, fosfaatti ja karboksyylihappo, kun taas ionittomat Gemini-surfaktantit ovat enimmäkseen Gemini-polyoksietyleeniä.
1.1 Kationiset Gemini-pinta-aktiiviset aineet
Kationiset Gemini-pinta-aktiiviset aineet voivat dissosioida kationeja vesiliuoksissa, pääasiassa ammonium ja kvaternäärinen ammoniumsuola Gemini-pinta-aktiiviset aineet. Kationisilla Gemini-pinta-aktiivisilla aineilla on hyvä biohajoavuus, vahva dekontaminaatiokyky, vakaat kemialliset ominaisuudet, alhainen myrkyllisyys, yksinkertainen rakenne, helppo synteesi, helppo erottaa ja puhdistaa, ja niillä on myös bakterisidisiä ominaisuuksia, korroosionestoa, antistaattisia ominaisuuksia ja pehmeyttä.
Kvaternaariset ammoniumsuolapohjaiset Gemini-pinta-aktiiviset aineet valmistetaan yleensä tertiaarisista amiineista alkylointireaktioilla. On olemassa kaksi pääasiallista synteesimenetelmää seuraavasti: toinen on kvaternisoida dibromisubstituoidut alkaanit ja yksipitkäketjuiset alkyylidimetyylitertiaariset amiinit; toinen on kvaternisoida 1-bromisubstituoidut pitkäketjuiset alkaanit ja N,N,N',N'-tetrametyylialkyylidiamiinit vedettömällä etanolilla liuottimena ja lämmittää palautusjäähdyttäen. Dibromisubstituoidut alkaanit ovat kuitenkin kalliimpia ja syntetisoidaan yleisesti toisella menetelmällä, ja reaktioyhtälö on esitetty kuvassa 2.
1.2 Anioniset Gemini-pinta-aktiiviset aineet
Anioniset Gemini-pinta-aktiiviset aineet voivat dissosioida anioneja vesiliuoksessa, pääasiassa sulfonaatteja, sulfaattisuoloja, karboksylaatteja ja fosfaattisuoloja, kuten Gemini-surfaktantit. Anionisilla pinta-aktiivisilla aineilla on paremmat ominaisuudet, kuten dekontaminaatio, vaahdotus, dispersio, emulgointi ja kostutus, ja niitä käytetään laajalti pesuaineina, vaahdotusaineina, kostutusaineina, emulgointiaineina ja dispergointiaineina.
1.2.1 Sulfonaatit
Sulfonaattipohjaisten biosurfaktanttien etuna on hyvä vesiliukoisuus, hyvä kostuvuus, hyvä lämpötilan ja suolan kestävyys, hyvä pesukyky ja vahva dispergointikyky, ja niitä käytetään laajasti pesuaineina, vaahdotusaineina, kostutusaineina, emulgointiaineina ja dispergointiaineina öljyssä, tekstiiliteollisuus ja päivittäisessä käytössä olevat kemikaalit suhteellisen laajojen raaka-ainelähteiden, yksinkertaisten tuotantoprosessien ja alhaisten kustannusten vuoksi. Li ym. syntetisoivat sarjan uusia dialkyylidisulfonihappo Gemini Surfactants (2Cn-SCT), tyypillinen sulfonaattityyppinen baryoninen pinta-aktiivinen aine, käyttämällä triklooriamiinia, alifaattista amiinia ja tauriinia raaka-aineina kolmivaiheisessa reaktiossa.
1.2.2 Sulfaattisuolat
Sulfaattiesterisuolojen kaksoispinta-aktiivisten aineiden etuna on erittäin alhainen pintajännitys, korkea pinta-aktiivisuus, hyvä vesiliukoisuus, laaja raaka-ainelähde ja suhteellisen yksinkertainen synteesi. Sillä on myös hyvä pesu- ja vaahtokyky, vakaa suorituskyky kovissa vesissä, ja sulfaattiesterisuolat ovat neutraaleja tai lievästi emäksisiä vesiliuoksessa. Kuten kuvassa 3 esitetään, Sun Dong ym. käyttivät lauriinihappoa ja polyetyleeniglykolia pääraaka-aineina ja lisäsivät sulfaattiesterisidoksia substituutio-, esteröinti- ja additioreaktioiden kautta syntetisoiden siten sulfaattiesterisuolan tyyppistä baryonista pinta-aktiivista ainetta GA12-S-12.
1.2.3 Karboksyylihapposuolat
Karboksylaattipohjaiset Gemini-pinta-aktiiviset aineet ovat yleensä mietoja, vihreitä, helposti biohajoavia ja niillä on runsaasti luonnollisia raaka-aineita, korkeat metallin kelatointiominaisuudet, hyvä kovan vedenkestävyys ja kalsium-saippuadispersio, hyvät vaahto- ja kostutusominaisuudet, ja niitä käytetään laajalti lääkkeissä, tekstiilit, hienokemikaalit ja muut alat. Amidiryhmien lisääminen karboksylaattipohjaisiin biosurfaktanteihin voi parantaa pinta-aktiivisten aineiden molekyylien biohajoavuutta ja saada niistä myös hyvät kostutus-, emulgointi-, dispersio- ja dekontaminaatioominaisuudet. Mei ym. syntetisoivat amidiryhmiä sisältävän karboksylaattipohjaisen baryonisen pinta-aktiivisen aineen CGS-2 käyttämällä raaka-aineina dodekyyliamiinia, dibromietaania ja meripihkahappoanhydridiä.
1.2.4 Fosfaattisuolat
Fosfaattiesterisuolatyyppisillä Gemini-pinta-aktiivisilla aineilla on samanlainen rakenne kuin luonnollisilla fosfolipideillä, ja ne ovat taipuvaisia muodostamaan rakenteita, kuten käänteisiä misellejä ja rakkuloita. Fosfaattiesterisuolatyyppisiä Gemini-pinta-aktiivisia aineita on käytetty laajalti antistaattisina aineina ja pyykinpesuaineina, kun taas niiden korkeat emulgointiominaisuudet ja suhteellisen vähäinen ärsytys ovat johtaneet niiden laajaan käyttöön henkilökohtaisessa ihonhoidossa. Tietyt fosfaattiesterit voivat olla syöpää, kasvaimia ja antibakteerisia, ja kymmeniä lääkkeitä on kehitetty. Fosfaattiesterisuolatyyppisillä biosurfaktantilla on korkeat torjunta-aineiden emulgointiominaisuudet, ja niitä voidaan käyttää bakteeri- ja hyönteismyrkkyjen lisäksi myös rikkakasvien torjunta-aineina. Zheng ym. tutkivat fosfaattiesterisuolan Gemini-surfaktanttien synteesiä P2O5:stä ja ortokvattipohjaisista oligomeeridioleista, joilla on parempi kostutusvaikutus, hyvät antistaattiset ominaisuudet ja suhteellisen yksinkertainen synteesiprosessi miedoissa reaktio-olosuhteissa. Baryonisen pinta-aktiivisen kaliumfosfaattisuolan molekyylikaava on esitetty kuvassa 4.
1.3 Ionittomat Gemini-pinta-aktiiviset aineet
Ionittomia Gemini-pinta-aktiivisia aineita ei voida hajottaa vesiliuoksessa, vaan ne ovat molekyylimuodossa. Tämän tyyppistä baryonista pinta-aktiivista ainetta on toistaiseksi tutkittu vähemmän, ja niitä on kahta tyyppiä, joista toinen on sokerijohdannainen ja toinen on alkoholieetteri ja fenolieetteri. Ionittomia Gemini-pinta-aktiivisia aineita ei ole ionisessa tilassa liuoksessa, joten niillä on korkea stabiilisuus, vahvat elektrolyytit eivät vaikuta niihin helposti, niillä on hyvä kompleksoituvuus muuntyyppisten pinta-aktiivisten aineiden kanssa ja niillä on hyvä liukoisuus. Siksi ionittomilla pinta-aktiivisilla aineilla on erilaisia ominaisuuksia, kuten hyvä pesukyky, dispergoituvuus, emulgoituvuus, vaahtoutuminen, kostutettavuus, antistaattinen ominaisuus ja sterilointi, ja niitä voidaan käyttää laajasti erilaisissa näkökohdissa, kuten torjunta-aineissa ja pinnoitteissa. Kuten kuvasta 5 näkyy, FitzGerald ym. syntetisoivat vuonna 2004 polyoksietyleenipohjaisia Gemini-surfaktantteja (ionittomat pinta-aktiiviset aineet), joiden rakenne ilmaistiin muodossa (Cn-2H2n-3CHCH2O(CH2CH2O)mH)2(CH2)6 (tai GemnEm).
02 Gemini-surfaktanttien fysikaalis-kemialliset ominaisuudet
2.1 Gemini-surfaktanttien aktiivisuus
Yksinkertaisin ja suorin tapa arvioida pinta-aktiivisten aineiden pinta-aktiivisuutta on mitata niiden vesiliuosten pintajännitys. Periaatteessa pinta-aktiiviset aineet vähentävät liuoksen pintajännitystä suuntautumalla pinta- (raja)tasolle (kuva 1(c)). Gemini Surfactantsin kriittinen misellipitoisuus (CMC) on yli kaksi suuruusluokkaa pienempi ja C20-arvo on huomattavasti pienempi verrattuna tavanomaisiin pinta-aktiivisiin aineisiin, joilla on samanlainen rakenne. Baryonisessa pinta-aktiivisessa molekyylissä on kaksi hydrofiilistä ryhmää, jotka auttavat säilyttämään hyvän vesiliukoisuuden samalla kun sillä on pitkät hydrofobiset pitkät ketjut. Vesi/ilma-rajapinnassa tavanomaiset pinta-aktiiviset aineet ovat löyhästi sijoittuneet alueellisesta vastusvaikutuksesta ja molekyyleissä olevien homogeenisten varausten hylkimisestä, mikä heikentää niiden kykyä alentaa veden pintajännitystä. Sitä vastoin Gemini-surfaktanttien yhdistävät ryhmät on sidottu kovalenttisesti siten, että kahden hydrofiilisen ryhmän välinen etäisyys pysyy pienellä alueella (paljon pienempi kuin tavanomaisten pinta-aktiivisten aineiden hydrofiilisten ryhmien välinen etäisyys), mikä johtaa Gemini-surfaktanttien parempaan aktiivisuuteen pinta (raja).
2.2 Gemini-pinta-aktiivisten aineiden kokoonpanorakenne
Vesiliuoksissa baryonisen pinta-aktiivisen aineen pitoisuuden kasvaessa sen molekyylit kyllästävät liuoksen pinnan, mikä puolestaan pakottaa muut molekyylit siirtymään liuoksen sisäosaan misellien muodostamiseksi. Pitoisuutta, jossa pinta-aktiivinen aine alkaa muodostaa misellejä, kutsutaan kriittiseksi misellipitoisuudeksi (CMC). Kuten kuvassa 9 on esitetty, sen jälkeen, kun pitoisuus on suurempi kuin CMC, toisin kuin tavanomaiset pinta-aktiiviset aineet, jotka aggregoituvat muodostaen pallomaisia misellejä, Gemini Surfactants tuottavat erilaisia misellimorfologioita, kuten lineaarisia ja kaksikerroksisia rakenteita, niiden rakenteellisten ominaisuuksien vuoksi. Misellien koon, muodon ja hydraation erot vaikuttavat suoraan liuoksen faasikäyttäytymiseen ja reologisiin ominaisuuksiin ja johtavat myös liuoksen viskoelastisuuden muutoksiin. Perinteiset pinta-aktiiviset aineet, kuten anioniset pinta-aktiiviset aineet (SDS), muodostavat yleensä pallomaisia misellejä, joilla ei ole juuri mitään vaikutusta liuoksen viskositeettiin. Gemini Surfactantsin erityinen rakenne johtaa kuitenkin monimutkaisempien misellimorfologioiden muodostumiseen ja niiden vesiliuosten ominaisuudet eroavat merkittävästi tavanomaisten pinta-aktiivisten aineiden ominaisuuksista. Gemini Surfactantsin vesiliuosten viskositeetti kasvaa Gemini Surfactantsin pitoisuuden kasvaessa, luultavasti siksi, että muodostuneet lineaariset misellit kietoutuvat yhteen verkkomaiseksi rakenteeksi. Liuoksen viskositeetti kuitenkin laskee pinta-aktiivisen aineen pitoisuuden kasvaessa, mikä johtuu luultavasti rainarakenteen hajoamisesta ja muiden misellirakenteiden muodostumisesta.
03 Gemini Surfactantsin antimikrobiset ominaisuudet
Eräänlaisena orgaanisena antimikrobisena aineena baryonisen pinta-aktiivisen aineen antimikrobinen mekanismi on pääasiassa siinä, että se yhdistyy mikro-organismien solukalvon pinnalla olevien anionien kanssa tai reagoi sulfhydryyliryhmien kanssa häiriten niiden proteiinien ja solukalvojen tuotantoa, mikä tuhoaa mikrobikudoksia estääkseen tai tappaa mikro-organismeja.
3.1 Anionisten Gemini-surfaktanttien antimikrobiset ominaisuudet
Antimikrobisten anionisten pinta-aktiivisten aineiden antimikrobiset ominaisuudet määräytyvät pääasiassa niiden sisältämien antimikrobisten osien luonteen mukaan. Kolloidisissa liuoksissa, kuten luonnollisissa latekseissa ja pinnoitteissa, hydrofiiliset ketjut sitoutuvat vesiliukoisiin dispergointiaineisiin ja hydrofobiset ketjut sitoutuvat hydrofobisiin dispersioihin suunnatulla adsorptiolla, jolloin kaksifaasinen rajapinta muuttuu tiheäksi molekyylirajapinnan kalvoksi. Tämän tiheän suojakerroksen bakteerien estoryhmät estävät bakteerien kasvua.
Anionisten pinta-aktiivisten aineiden bakteerien estomekanismi on pohjimmiltaan erilainen kuin kationisten pinta-aktiivisten aineiden. Anionisten pinta-aktiivisten aineiden bakteerien esto liittyy niiden liuosjärjestelmään ja estoryhmiin, joten tämän tyyppistä pinta-aktiivista ainetta voidaan rajoittaa. Tämän tyyppistä pinta-aktiivista ainetta on oltava läsnä riittävinä määrinä, jotta pinta-aktiivista ainetta on läsnä järjestelmän jokaisessa kulmassa hyvän mikrobisidisen vaikutuksen aikaansaamiseksi. Samanaikaisesti tämäntyyppisiltä pinta-aktiivisilta aineilta puuttuu lokalisointi ja kohdistus, mikä ei aiheuta vain turhaa jätettä, vaan myös luo vastustuskykyä pitkällä aikavälillä.
Esimerkiksi alkyylisulfonaattipohjaisia biosurfaktantteja on käytetty kliinisessä lääketieteessä. Alkyylisulfonaatit, kuten busulfaani ja treosulfaani, hoitavat pääasiassa myeloproliferatiivisia sairauksia ja toimivat silloittaen guaniinin ja ureapuriinin välillä, kun taas tätä muutosta ei voida korjata solujen oikolukujen avulla, mikä johtaa apoptoottiseen solukuolemaan.
3.2 Kationisten Gemini-surfaktanttien antimikrobiset ominaisuudet
Pääasiallinen kehitettyjen kationisten Gemini-surfaktanttien tyyppi on kvaternäärinen ammoniumsuolatyyppinen Gemini-pinta-aktiivisuus. Kvaternaarisilla ammoniumtyyppisillä kationisilla Gemini-pinta-aktiivisilla aineilla on voimakas bakterisidinen vaikutus, koska kvaternaarisissa ammoniumtyyppisissä baryonisissa pinta-aktiivisten aineiden molekyyleissä on kaksi hydrofobista pitkää alkaaniketjua, ja hydrofobiset ketjut muodostavat hydrofobisen adsorption soluseinän kanssa (peptidoglykaani); samalla ne sisältävät kaksi positiivisesti varautunutta typpi-ionia, jotka edistävät pinta-aktiivisten aineiden molekyylien adsorptiota negatiivisesti varautuneiden bakteerien pintaan ja tunkeutumisen ja diffuusion kautta hydrofobiset ketjut tunkeutuvat syvälle bakteerisolukalvon lipidikerrokseen, muuttavat solukalvon läpäisevyys, mikä johtaa bakteerin repeämiseen, hydrofiilisten ryhmien lisäksi syvälle proteiiniin, mikä johtaa entsyymiaktiivisuuden menettämiseen ja proteiinien denaturoitumiseen näiden kahden vaikutuksen yhteisvaikutuksen vuoksi, jolloin fungisidilla on voimakas bakterisidinen vaikutus.
Ympäristön kannalta näillä pinta-aktiivisilla aineilla on kuitenkin hemolyyttistä aktiivisuutta ja sytotoksisuutta, ja pidempi kosketusaika vesieliöiden kanssa ja biohajoaminen voivat lisätä niiden myrkyllisyyttä.
3.3 Ei-ionisten Gemini-pinta-aktiivisten aineiden antibakteeriset ominaisuudet
Tällä hetkellä on olemassa kahdenlaisia ionittomia Gemini-pinta-aktiivisia aineita, joista toinen on sokerijohdannainen ja toinen on alkoholieetteri ja fenolieetteri.
Sokeriperäisten biosurfaktanttien antibakteerinen mekanismi perustuu molekyylien affiniteettiin, ja sokeriperäiset pinta-aktiiviset aineet voivat sitoutua solukalvoihin, jotka sisältävät suuren määrän fosfolipidejä. Kun sokerijohdannaisten pinta-aktiivisten aineiden pitoisuus saavuttaa tietyn tason, se muuttaa solukalvon läpäisevyyttä, jolloin muodostuu huokosia ja ionikanavia, mikä vaikuttaa ravinteiden kulkeutumiseen ja kaasunvaihtoon aiheuttaen sisällön ulosvirtauksen ja lopulta solun kuolemaan. bakteeri.
Fenoli- ja alkoholieettereiden antimikrobisten aineiden antibakteerinen mekanismi on vaikuttaa soluseinään tai solukalvoon ja entsyymeihin, estäen aineenvaihdunnan toimintoja ja häiritsevät regeneratiivisia toimintoja. Esimerkiksi difenyylieettereiden ja niiden johdannaisten (fenolien) antimikrobiset lääkkeet upotetaan bakteeri- tai virussoluihin ja vaikuttavat soluseinän ja solukalvon läpi ja estävät nukleiinihappojen ja proteiinien synteesiin liittyvien entsyymien toimintaa ja toimintaa rajoittaen bakteerien kasvuun ja lisääntymiseen. Se myös lamauttaa bakteerien sisällä olevien entsyymien metaboliset ja hengitystoiminnot, jotka sitten epäonnistuvat.
3.4 Amfoteeristen Gemini-pinta-aktiivisten aineiden antibakteeriset ominaisuudet
Amfoteeriset kaksosten pinta-aktiiviset aineet ovat luokka pinta-aktiivisia aineita, joiden molekyylirakenteessa on sekä kationeja että anioneja, jotka voivat ionisoitua vesiliuoksessa ja joilla on anionisten pinta-aktiivisten aineiden ominaisuuksia yhdessä väliainetilassa ja kationisten pinta-aktiivisten aineiden ominaisuuksia toisessa väliainetilassa. Amfoteeristen pinta-aktiivisten aineiden bakteerien eston mekanismi on epäselvä, mutta yleisesti uskotaan, että esto voi olla samanlainen kuin kvaternaaristen ammoniumtensidiaineiden, joissa pinta-aktiivinen aine adsorboituu helposti negatiivisesti varautuneelle bakteeripinnalle ja häiritsee bakteerien aineenvaihduntaa.
3.4.1 Aminohappojen Gemini-pinta-aktiivisten aineiden antimikrobiset ominaisuudet
Aminohappotyyppinen baryoninen pinta-aktiivinen aine on kationinen amfoteerinen baryoninen pinta-aktiivinen aine, joka koostuu kahdesta aminohaposta, joten sen antimikrobinen mekanismi on samankaltainen kuin kvaternäärisen ammoniumsuolatyyppisen baryonisen pinta-aktiivisen aineen. Pinta-aktiivisen aineen positiivisesti varautunut osa vetää puoleensa bakteerin tai viruksen pinnan negatiivisesti varautunutta osaa sähköstaattisen vuorovaikutuksen vuoksi, ja tämän jälkeen hydrofobiset ketjut sitoutuvat lipidikaksoiskerrokseen, mikä johtaa solusisällön ulosvirtaukseen ja hajoamiseen kuolemaan asti. Sillä on merkittäviä etuja kvaternäärisiin ammoniumpohjaisiin Gemini Surfactantsiin verrattuna: helppo biohajoavuus, alhainen hemolyyttinen aktiivisuus ja alhainen toksisuus, joten sitä kehitetään sen käyttötarkoitukseen ja sen käyttöaluetta laajennetaan.
3.4.2 Ei-aminohappotyyppisten Gemini-pinta-aktiivisten aineiden antibakteeriset ominaisuudet
Ei-aminohappotyyppisissä amfoteerisissa Gemini-surfaktanteissa on pinta-aktiivisia molekyylitähteitä, jotka sisältävät sekä ionisoitumattomia positiivisia että negatiivisia varauskeskuksia. Tärkeimmät ei-aminohappotyyppiset Gemini-surfaktantit ovat betaiini, imidatsoliini ja amiinioksidi. Esimerkkinä betaiinityyppiset amfoteeriset pinta-aktiiviset aineet sisältävät molekyyleissä sekä anionisia että kationisia ryhmiä, joihin epäorgaaniset suolat eivät helposti vaikuta ja joilla on pinta-aktiivisia vaikutuksia sekä happamissa että emäksisissä liuoksissa, ja kationisten Gemini-surfaktanttien antimikrobinen mekanismi on seuraa happamissa liuoksissa ja anionisissa Gemini Surfactantsissa alkalisissa liuoksissa. Sillä on myös erinomainen sekoituskyky muiden pinta-aktiivisten aineiden kanssa.
04 Päätelmät ja näkymät
Gemini-pinta-aktiivisia aineita käytetään yhä enemmän elämässä niiden erityisen rakenteen vuoksi, ja niitä käytetään laajalti antibakteerisessa steriloinnissa, elintarviketuotannossa, vaahdonestossa ja vaahdonestossa, lääkkeiden hitaasti vapautumisessa ja teollisessa puhdistuksessa. Vihreän ympäristönsuojelun kasvavan kysynnän myötä Gemini Surfactantsista kehitetään vähitellen ympäristöystävällisiä ja monikäyttöisiä pinta-aktiivisia aineita. Gemini-surfaktanttien jatkotutkimusta voidaan tehdä seuraavilla näkökohdilla: uusien Gemini-surfaktanttien kehittäminen, joilla on erityisrakenteet ja -toiminnot, erityisesti antibakteeristen ja virustenvastaisten tutkimusten vahvistaminen; sekoitus yleisten pinta-aktiivisten aineiden tai lisäaineiden kanssa tehokkaampien tuotteiden muodostamiseksi; ja käyttämällä halpoja ja helposti saatavilla olevia raaka-aineita ympäristöystävällisten Gemini-pinta-aktiivisten aineiden syntetisoimiseen.
Postitusaika: 25.3.2022