ეს სტატია ყურადღებას ამახვილებს Gemini Surfactants-ის ანტიმიკრობულ მექანიზმზე, რომელიც, სავარაუდოდ, ეფექტური იქნება ბაქტერიების მოკვლაში და შეუძლია დაეხმაროს ახალი კოროვირუსების გავრცელების შენელებას.
სურფაქტანტი, რომელიც წარმოადგენს ფრაზების Surface, Active და Agent შეკუმშვას. ზედაპირული აქტიური ნივთიერებები არის ნივთიერებები, რომლებიც აქტიურია ზედაპირებზე და ინტერფეისებზე და აქვთ ძალიან მაღალი უნარი და ეფექტურობა ზედაპირული (სასაზღვრო) დაძაბულობის შესამცირებლად, ქმნიან მოლეკულურად მოწესრიგებულ შეკრებებს ხსნარებში გარკვეულ კონცენტრაციაზე და, შესაბამისად, აქვთ გამოყენების ფუნქციების სპექტრი. ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ფლობენ კარგ დისპერსიულობას, დატენიანებას, ემულსიფიკაციის უნარს და ანტისტატიკური თვისებებს და გახდნენ ძირითადი მასალები მრავალი დარგის, მათ შორის ქიმიკატების დარგის განვითარებისთვის და მნიშვნელოვანი წვლილი აქვთ პროცესების გაუმჯობესებაში, ენერგიის მოხმარების შემცირებაში და წარმოების ეფექტურობის გაზრდაში. . საზოგადოების განვითარებასთან ერთად და მსოფლიო ინდუსტრიული დონის უწყვეტი პროგრესიით, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების გამოყენება თანდათანობით გავრცელდა ყოველდღიური მოხმარების ქიმიკატებიდან ეროვნული ეკონომიკის სხვადასხვა სფეროებში, როგორიცაა ანტიბაქტერიული აგენტები, საკვები დანამატები, ახალი ენერგეტიკული ველები, დამაბინძურებლების მკურნალობა და ბიოფარმაცევტული საშუალებები.
ჩვეულებრივი სურფაქტანტები არის "ამფიფილური" ნაერთები, რომლებიც შედგება პოლარული ჰიდროფილური ჯგუფებისა და არაპოლარული ჰიდროფობიური ჯგუფებისგან და მათი მოლეკულური სტრუქტურები ნაჩვენებია სურათზე 1(a).
ამჟამად, საწარმოო მრეწველობაში დახვეწისა და სისტემატიზაციის განვითარებით, წარმოების პროცესში სურფაქტანტი თვისებებზე მოთხოვნა თანდათან იზრდება, ამიტომ მნიშვნელოვანია ზედაპირული თვისებების და სპეციალური სტრუქტურის მქონე ზედაპირული ნივთიერებების პოვნა და განვითარება. Gemini Surfactants-ის აღმოჩენა გადალახავს ამ ხარვეზებს და აკმაყოფილებს სამრეწველო წარმოების მოთხოვნებს. ჩვეულებრივი Gemini სურფაქტანტი არის ნაერთი, რომელსაც აქვს ორი ჰიდროფილური ჯგუფი (ზოგადად იონური ან არაიონური ჰიდროფილური თვისებებით) და ორი ჰიდროფობიური ალკილის ჯაჭვით.
როგორც 1(ბ) სურათზეა ნაჩვენები, ჩვეულებრივი ერთჯაჭვიანი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებისგან განსხვავებით, Gemini Surfactants აკავშირებს ორ ჰიდროფილურ ჯგუფს დამაკავშირებელი ჯგუფის (სპეცერის) მეშვეობით. მოკლედ, Gemini სურფაქტანტის სტრუქტურა შეიძლება გავიგოთ, როგორც ჩამოყალიბებული ჩვეულებრივი სურფაქტანტის ორი ჰიდროფილური თავთა ჯგუფის ჭკვიანურად შეერთებით დამაკავშირებელ ჯგუფთან.
Gemini Surfactant-ის განსაკუთრებული სტრუქტურა იწვევს მის მაღალ ზედაპირულ აქტივობას, რაც ძირითადად განპირობებულია:
(1) Gemini Surfactant-ის მოლეკულის ორი ჰიდროფობიური კუდის ჯაჭვის გაძლიერებული ჰიდროფობიური ეფექტი და სურფაქტანტის გაზრდილი ტენდენცია წყალხსნარის დატოვებისკენ.
(2) ჰიდროფილური თავთა ჯგუფების ერთმანეთისგან განცალკევების ტენდენცია, განსაკუთრებით იონური თავთა ჯგუფების ელექტროსტატიკური მოგერიების გამო, არსებითად სუსტდება სპეისერის გავლენით;
(3) Gemini Surfactants-ის სპეციალური სტრუქტურა გავლენას ახდენს მათ აგრეგაციის ქცევაზე წყალხსნარში, რაც მათ უფრო რთულ და ცვლადი აგრეგაციის მორფოლოგიას აძლევს.
Gemini Surfactants-ს აქვს უფრო მაღალი ზედაპირული (სასაზღვრო) აქტივობა, უფრო დაბალი კრიტიკული მიცელის კონცენტრაცია, უკეთესი დატენიანება, ემულსიფიკაციის უნარი და ანტიბაქტერიული უნარი ჩვეულებრივ სურფაქტანტებთან შედარებით. აქედან გამომდინარე, Gemini Surfactants-ის შემუშავებას და გამოყენებას დიდი მნიშვნელობა აქვს ზედაპირული აქტიური ნივთიერებების შემუშავებისა და გამოყენებისთვის.
ჩვეულებრივი სურფაქტანტების „ამფიფილური სტრუქტურა“ მათ უნიკალურ ზედაპირულ თვისებებს ანიჭებს. როგორც ნაჩვენებია 1(c) სურათზე, როდესაც ჩვეულებრივი სურფაქტანტი წყალს ემატება, ჰიდროფილური თავთა ჯგუფი იხსნება წყალხსნარში, ხოლო ჰიდროფობიური ჯგუფი აფერხებს სურფაქტანტის მოლეკულის წყალში დაშლას. ამ ორი ტენდენციის კომბინირებული ეფექტის ქვეშ, სურფაქტანტის მოლეკულები გამდიდრებულია გაზის სითხის ინტერფეისზე და გადის მოწესრიგებულ მოწყობას, რითაც ამცირებს წყლის ზედაპირულ დაძაბულობას. ჩვეულებრივი სურფაქტანტებისგან განსხვავებით, Gemini Surfactants არის "დიმერები", რომლებიც აკავშირებენ ჩვეულებრივ ზედაპირულ ფაქტორებს ერთმანეთთან სპაზერული ჯგუფების მეშვეობით, რამაც შეიძლება შეამციროს წყლის ზედაპირული დაძაბულობა და ზეთი/წყლის ზედაპირული დაძაბულობა უფრო ეფექტურად. გარდა ამისა, Gemini Surfactants-ს აქვს მიცელის დაბალი კრიტიკული კონცენტრაცია, უკეთესი წყალში ხსნადობა, ემულსიფიკაცია, ქაფიანი, დამასველებელი და ანტიბაქტერიული თვისებები.
| Gemini Surfactants-ის შესავალი 1991 წელს მენგერმა და ლიტაუმ [13] მოამზადეს პირველი ბის-ალკილის ჯაჭვის ზედაპირული აქტიური ნივთიერება ხისტი შემაერთებელი ჯგუფით და დაარქვეს მას "ტყუპების ზედაპირულად აქტიური ნივთიერება". იმავე წელს, Zana et al-მა [14] მოამზადა მეოთხეული ამონიუმის მარილის Gemini Surfactants-ის სერია პირველად და სისტემატურად გამოიკვლია ამ სერიის მეოთხეული ამონიუმის მარილის Gemini Surfactants-ის თვისებები. 1996 წელს მკვლევარებმა განაზოგეს და განიხილეს ზედაპირული (სასაზღვრო) ქცევა, აგრეგაციის თვისებები, ხსნარის რევოლოგია და ფაზური ქცევა სხვადასხვა ტყუპების ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების შერწყმისას. 2002 წელს ზანამ [15] გამოიკვლია სხვადასხვა შემაერთებელი ჯგუფების გავლენა წყალხსნარში მყოფი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების აგრეგაციის ქცევაზე, ნამუშევარი, რომელმაც მნიშვნელოვნად დააწინაურა ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების განვითარება და დიდი მნიშვნელობა ჰქონდა. მოგვიანებით, Qiu et al-მა [16] გამოიგონა ახალი მეთოდი Gemini Surfactants-ის სინთეზისთვის, რომელიც შეიცავს სპეციალურ სტრუქტურებს ცეტილბრომიდსა და 4-ამინო-3,5-დიჰიდროქსიმეთილ-1,2,4-ტრიაზოლზე, რამაც კიდევ უფრო გაამდიდრა გზა Gemini Surfactant სინთეზი. |
Gemini Surfactants-ზე კვლევა ჩინეთში გვიან დაიწყო; 1999 წელს ჯიანქსი ჟაომ ფუჟოუს უნივერსიტეტიდან სისტემური მიმოხილვა მოახდინა ტყუპების ზედაპირულ ფაქტორებზე უცხოური კვლევების შესახებ და მიიპყრო ჩინეთის მრავალი კვლევითი ინსტიტუტის ყურადღება. ამის შემდეგ ჩინეთში Gemini Surfactants-ზე კვლევამ აყვავება დაიწყო და ნაყოფიერ შედეგებს მიაღწია. ბოლო წლებში მკვლევარებმა თავი დაუთმეს ახალი ტყუპების ზედაპირული აქტიური ნივთიერებების შემუშავებას და მათთან დაკავშირებული ფიზიკოქიმიური თვისებების შესწავლას. ამავდროულად, Gemini Surfactants-ის აპლიკაციები თანდათან განვითარდა სტერილიზაციისა და ანტიბაქტერიული, საკვების წარმოების, ქაფის და ქაფის დათრგუნვის, წამლის ნელი გამოშვების და სამრეწველო წმენდის სფეროებში. იმის მიხედვით, არის თუ არა ჰიდროფილური ჯგუფები ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მოლეკულებში და დამუხტული მუხტის ტიპზე დაყრდნობით, Gemini Surfactants შეიძლება დაიყოს შემდეგ კატეგორიებად: კატიონური, ანიონური, არაიონური და ამფოტერული ტყუპების ზედაპირული აქტიური ნივთიერებები. მათ შორის, კათიონური ტყუპების ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ჩვეულებრივ ეხება მეოთხეულ ამონიუმის ან ამონიუმის მარილს Gemini Surfactants, ანიონური Gemini Surfactants ძირითადად ეხება Gemini Surfactants, რომელთა ჰიდროფილური ჯგუფებია სულფონის მჟავა, ფოსფატი და კარბოქსილის მჟავა, ხოლო არაიონური Gemini Surfactants ძირითადად Gemini Surfactants.
1.1 ტყუპების კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები
კათიონურ ტყუპების ზედაპირულ ფაქტორებს შეუძლიათ კათიონების დისოცირება წყალხსნარებში, ძირითადად ამონიუმის და მეოთხეული ამონიუმის მარილის Gemini Surfactants. Cationic Gemini Surfactants აქვს კარგი ბიოდეგრადირება, ძლიერი დეკონტამინაციის უნარი, სტაბილური ქიმიური თვისებები, დაბალი ტოქსიკურობა, მარტივი სტრუქტურა, მარტივი სინთეზი, მარტივი გამოყოფა და გამწმენდი, ასევე აქვს ბაქტერიციდული თვისებები, ანტიკოროზიული, ანტისტატიკური თვისებები და რბილობა.
მეოთხეული ამონიუმის მარილზე დაფუძნებული Gemini Surfactants ძირითადად მზადდება მესამეული ამინებისაგან ალკილაციის რეაქციებით. არსებობს ორი ძირითადი სინთეზური მეთოდი, როგორიცაა: ერთი არის დიბრომო-შემცვლელი ალკანების და ერთი გრძელი ჯაჭვის ალკილის დიმეთილ მესამეული ამინების კვატერნიზაცია; მეორე არის 1-ბრომო-ჩანაცვლებული გრძელჯაჭვის ალკანების და N,N,N',N'-ტეტრამეთილ ალკილ დიამინების კვატერნიზაცია უწყლო ეთანოლით, როგორც გამხსნელი და გათბობის რეფლუქსი. თუმცა, დიბრომო-ჩანაცვლებული ალკანები უფრო ძვირია და ჩვეულებრივ სინთეზირებულია მეორე მეთოდით და რეაქციის განტოლება ნაჩვენებია სურათზე 2.
1.2 ანიონური ტყუპების ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები
ანიონურ ტყუპების ზედაპირულ აქტიურ ნივთიერებებს შეუძლიათ წყალხსნარში ანიონების დაშლა, ძირითადად სულფონატები, სულფატური მარილები, კარბოქსილატები და ფოსფატური მარილები, ტიპის Gemini Surfactants. ანიონურ სურფაქტანტებს აქვთ უკეთესი თვისებები, როგორიცაა დეკონტამინაცია, ქაფის წარმოქმნა, დისპერსია, ემულსიფიკაცია და დატენიანება და ფართოდ გამოიყენება როგორც სარეცხი საშუალებები, ქაფის აგენტები, დამატენიანებელი საშუალებები, ემულგატორები და დისპერსანტები.
1.2.1 სულფონატები
სულფონატზე დაფუძნებულ ბიოსურფაქტანტებს აქვთ კარგი წყლის ხსნადობა, კარგი დატენიანება, კარგი ტემპერატურისა და მარილის წინააღმდეგობა, კარგი გამწმენდი და ძლიერი დისპერსიული უნარი, და ისინი ფართოდ გამოიყენება როგორც სარეცხი საშუალებები, ქაფის აგენტები, დამატენიანებელი აგენტები, ემულგატორები და დისპერსანტები ნავთობში. ტექსტილის მრეწველობა და ყოველდღიური მოხმარების ქიმიკატები ნედლეულის შედარებით ფართო წყაროების, წარმოების მარტივი პროცესებისა და დაბალი ხარჯების გამო. Li et al-მა სინთეზირდა ახალი დიალკილ დისულფონის მჟავას Gemini Surfactants (2Cn-SCT), ტიპიური სულფონატის ტიპის ბარიონული სურფაქტანტი, ტრიქლორამინის, ალიფატური ამინისა და ტაურინის ნედლეულის სახით სამსაფეხურიან რეაქციაში.
1.2.2 სულფატური მარილები
სულფატის ესტერის მარილების ორმაგ სურფაქტანტებს აქვთ ულტრა დაბალი ზედაპირული დაძაბულობის, მაღალი ზედაპირული აქტივობის, წყლის კარგი ხსნადობის, ნედლეულის ფართო წყაროს და შედარებით მარტივი სინთეზის უპირატესობები. მას ასევე აქვს კარგი რეცხვის და ქაფის უნარი, სტაბილური მოქმედება მყარ წყალში, ხოლო სულფატის ესტერის მარილები ნეიტრალური ან ოდნავ ტუტეა წყალხსნარში. როგორც მე-3 სურათზეა ნაჩვენები, Sun Dong-მა და სხვებმა გამოიყენეს ლაურინის მჟავა და პოლიეთილენ გლიკოლი, როგორც ძირითადი ნედლეული და დაამატეს სულფატის ეთერული ბმები ჩანაცვლების, ესტერიფიკაციისა და დამატების რეაქციების გზით, რითაც სინთეზირებდნენ სულფატ-ესტერის მარილის ტიპის ბარიონულ სურფაქტანტს-GA12-S-12.
1.2.3 კარბოქსილის მჟავას მარილები
კარბოქსილატზე დაფუძნებული Gemini Surfactants, როგორც წესი, რბილი, მწვანე, ადვილად ბიოდეგრადირებადი და აქვს ბუნებრივი ნედლეულის მდიდარი წყარო, მაღალი მეტალის ქელატური თვისებები, კარგი წყლის წინააღმდეგობა და კალციუმის საპნის დისპერსიული, კარგი ქაფიანი და დამატენიანებელი თვისებები და ფართოდ გამოიყენება ფარმაცევტულ წარმოებაში. ქსოვილები, წვრილქიმიკატები და სხვა დარგები. კარბოქსილატზე დაფუძნებულ ბიოსურფაქტანტებში ამიდური ჯგუფების შეყვანამ შეიძლება გააძლიეროს სურფაქტანტის მოლეკულების ბიოდეგრადირება და ასევე გახადოს მათ კარგი დამატენიანებელი, ემულსიფიკაციის, დისპერსიული და დეკონტამინაციის თვისებები. მეიმ და სხვებმა მოახდინეს კარბოქსილატზე დაფუძნებული ბარიონული სურფაქტანტი CGS-2, რომელიც შეიცავს ამიდურ ჯგუფებს, ნედლეულად დოდეცილამინის, დიბრომეთანისა და სუქცინის ანჰიდრიდის გამოყენებით.
1.2.4 ფოსფატის მარილები
ფოსფატის ესტერი მარილის ტიპის Gemini Surfactants აქვს მსგავსი სტრუქტურა ბუნებრივი ფოსფოლიპიდები და მიდრეკილია შექმნას სტრუქტურები, როგორიცაა საპირისპირო მიცელი და ვეზიკულები. ფოსფატის ესტერი მარილის ტიპის Gemini Surfactants ფართოდ გამოიყენება როგორც ანტისტატიკური აგენტები და სამრეცხაო სარეცხი საშუალებები, ხოლო მათი მაღალი ემულსიფიკაციის თვისებები და შედარებით დაბალი გაღიზიანება განაპირობებს მათ ფართო გამოყენებას პირადი კანის მოვლისას. ზოგიერთი ფოსფატის ეთერი შეიძლება იყოს კიბოს საწინააღმდეგო, სიმსივნის საწინააღმდეგო და ანტიბაქტერიული და შემუშავებულია ათობით პრეპარატი. ფოსფატის ესტერი მარილის ტიპის ბიოსურფაქტანტებს აქვთ პესტიციდების მაღალი ემულსიფიკაციის თვისებები და შეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ როგორც ანტიბაქტერიული და ინსექტიციდები, არამედ ჰერბიციდები. ჟენგმა და სხვებმა შეისწავლეს ფოსფატის ესტერი მარილის Gemini Surfactants-ის სინთეზი P2O5-დან და ორთო-კვატზე დაფუძნებული ოლიგომერული დიოლებიდან, რომლებსაც აქვთ უკეთესი დამატენიანებელი ეფექტი, კარგი ანტისტატიკური თვისებები და შედარებით მარტივი სინთეზის პროცესი რბილი რეაქციის პირობებში. კალიუმის ფოსფატის მარილის ბარიონული სურფაქტანტის მოლეკულური ფორმულა ნაჩვენებია სურათზე 4.
1.3 ტყუპების არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები
არაიონური ტყუპები ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები არ იშლება წყალხსნარში და არსებობს მოლეკულური ფორმით. ბარიონული სურფაქტანტის ეს ტიპი ჯერჯერობით ნაკლებად არის შესწავლილი და არსებობს ორი ტიპი, ერთი არის შაქრის წარმოებული და მეორე არის ალკოჰოლის ეთერი და ფენოლის ეთერი. არაიონური ტყუპები ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები არ არსებობს იონურ მდგომარეობაში ხსნარში, ამიტომ მათ აქვთ მაღალი სტაბილურობა, არ ექვემდებარებიან ადვილად ზემოქმედებას ძლიერი ელექტროლიტების მიერ, აქვთ კარგი კომპლექსურობა სხვა სახის სურფაქტანტებთან და აქვთ კარგი ხსნადობა. აქედან გამომდინარე, არაიონურ ზედაპირულ აქტენტებს აქვთ სხვადასხვა თვისებები, როგორიცაა კარგი გამწმენდი, დისპერსიულობა, ემულსიფიკაცია, ქაფება, დატენიანება, ანტისტატიკური თვისება და სტერილიზაცია და შეიძლება ფართოდ იქნას გამოყენებული სხვადასხვა ასპექტში, როგორიცაა პესტიციდები და საფარები. როგორც მე-5 სურათზეა ნაჩვენები, 2004 წელს, Fitzgerald-მა და სხვებმა მოახდინეს პოლიოქსიეთილენზე დაფუძნებული Gemini სურფაქტანტების სინთეზირება (არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები), რომელთა სტრუქტურა გამოიხატა როგორც (Cn-2H2n-3CHCH2O(CH2CH2O)mH)2(CH2)6 (ან GemnEm).
02 Gemini Surfactants-ის ფიზიკოქიმიური თვისებები
2.1 Gemini Surfactants-ის აქტივობა
სურფაქტანტების ზედაპირული აქტივობის შესაფასებლად ყველაზე მარტივი და პირდაპირი გზაა მათი წყალხსნარების ზედაპირული დაძაბულობის გაზომვა. პრინციპში, სურფაქტანტები ამცირებენ ხსნარის ზედაპირულ დაძაბულობას ზედაპირის (საზღვრის) სიბრტყეზე ორიენტირებული განლაგებით (სურათი 1(გ)). Gemini Surfactants-ის კრიტიკული მიცელის კონცენტრაცია (CMC) არის ორ ბრძანებაზე მეტი სიდიდის სიდიდისა და C20 მნიშვნელობა მნიშვნელოვნად დაბალია მსგავსი სტრუქტურის მქონე ჩვეულებრივ ზედაპირულ აქტანტებთან შედარებით. ბარიონული სურფაქტანტის მოლეკულას აქვს ორი ჰიდროფილური ჯგუფი, რომელიც ეხმარება მას წყლის კარგი ხსნადობის შენარჩუნებაში, ხოლო აქვს გრძელი ჰიდროფობიური გრძელი ჯაჭვები. წყალი/ჰაერის ინტერფეისზე, ჩვეულებრივი ზედაპირული აქტიური ნივთიერებები თავისუფლად არის განლაგებული სივრცითი ადგილის წინააღმდეგობის ეფექტისა და მოლეკულებში ერთგვაროვანი მუხტების მოგერიების გამო, რაც ასუსტებს მათ უნარს, შეამცირონ წყლის ზედაპირული დაძაბულობა. ამის საპირისპიროდ, Gemini Surfactants-ის დამაკავშირებელი ჯგუფები კოვალენტურად არის დაკავშირებული ისე, რომ ორ ჰიდროფილურ ჯგუფს შორის მანძილი ინახება მცირე დიაპაზონში (ბევრად ნაკლები, ვიდრე მანძილი ჩვეულებრივი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ჰიდროფილურ ჯგუფებს შორის), რაც იწვევს Gemini Surfactants-ის უკეთეს აქტივობას. ზედაპირი (საზღვარი).
2.2 Gemini Surfactants-ის ასამბლეის სტრუქტურა
წყალხსნარებში, როგორც ბარიონული სურფაქტანტის კონცენტრაცია იზრდება, მისი მოლეკულები აჯერებენ ხსნარის ზედაპირს, რაც, თავის მხრივ, აიძულებს სხვა მოლეკულებს გადავიდნენ ხსნარის შიგნით მიცელების წარმოქმნით. კონცენტრაციას, რომლითაც სურფაქტანტი იწყებს მიცელების წარმოქმნას, ეწოდება კრიტიკული მიცელის კონცენტრაცია (CMC). როგორც ნაჩვენებია სურათზე 9, მას შემდეგ, რაც კონცენტრაცია CMC-ზე მეტია, ჩვეულებრივი სურფაქტანტებისგან განსხვავებით, რომლებიც აგრეგირებულია სფერული მიცელების წარმოქმნით, Gemini Surfactants აწარმოებენ სხვადასხვა სახის მიცელის მორფოლოგიას, როგორიცაა ხაზოვანი და ორშრიანი სტრუქტურები, მათი სტრუქტურული მახასიათებლების გამო. მიცელის ზომის, ფორმისა და დატენიანების განსხვავება პირდაპირ გავლენას ახდენს ხსნარის ფაზურ ქცევაზე და რევოლოგიურ თვისებებზე და ასევე იწვევს ხსნარის ვიზოელასტიურობის ცვლილებას. ჩვეულებრივი სურფაქტანტები, როგორიცაა ანიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები (SDS), ჩვეულებრივ ქმნიან სფერულ მიცელებს, რომლებსაც თითქმის არ აქვთ გავლენა ხსნარის სიბლანტეზე. თუმცა, Gemini Surfactants-ის სპეციალური სტრუქტურა იწვევს მიცელის უფრო რთული მორფოლოგიის ფორმირებას და მათი წყალხსნარის თვისებები მნიშვნელოვნად განსხვავდება ჩვეულებრივი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებისგან. Gemini Surfactants-ის წყალხსნარების სიბლანტე იზრდება Gemini Surfactants-ის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, ალბათ იმის გამო, რომ წარმოქმნილი ხაზოვანი მიცელი ერთმანეთში ირევა ქსელის მსგავს სტრუქტურაში. თუმცა, ხსნარის სიბლანტე მცირდება სურფაქტანტის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, სავარაუდოდ, ქსელის სტრუქტურის დარღვევისა და სხვა მიცელური სტრუქტურების წარმოქმნის გამო.
03 Gemini Surfactants-ის ანტიმიკრობული თვისებები
როგორც ერთგვარი ორგანული ანტიმიკრობული აგენტი, ბარიონული სურფაქტანტის ანტიმიკრობული მექანიზმი ძირითადად არის ის, რომ ის აერთიანებს მიკროორგანიზმების უჯრედის მემბრანის ზედაპირზე ანიონებს ან რეაგირებს სულფჰიდრილ ჯგუფებთან, არღვევს მათი ცილების და უჯრედული მემბრანების გამომუშავებას, რითაც ანადგურებს მიკრობული ქსოვილების ინჰიბირებას. ან კლავს მიკროორგანიზმებს.
3.1 ანიონური Gemini Surfactants-ის ანტიმიკრობული თვისებები
ანტიმიკრობული ანიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ანტიმიკრობული თვისებები ძირითადად განპირობებულია მათ მიერ წარმოებული ანტიმიკრობული ნაწილების ბუნებით. კოლოიდურ ხსნარებში, როგორიცაა ბუნებრივი ლატექსები და საფარები, ჰიდროფილური ჯაჭვები უკავშირდება წყალში ხსნად დისპერსანტებს, ხოლო ჰიდროფობიური ჯაჭვები ჰიდროფობიურ დისპერსიებს მიმართული ადსორბციით, რითაც გარდაქმნის ორფაზიან ინტერფეისს მკვრივ მოლეკულურ ინტერფეისულ ფენად. ბაქტერიების ინჰიბიტორული ჯგუფები ამ მკვრივ დამცავ ფენაზე აფერხებენ ბაქტერიების ზრდას.
ანიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ბაქტერიული დათრგუნვის მექანიზმი ფუნდამენტურად განსხვავდება კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებისგან. ანიონური სურფაქტანტების ბაქტერიული დათრგუნვა დაკავშირებულია მათი ხსნარის სისტემასთან და ინჰიბიციურ ჯგუფებთან, ამიტომ ამ ტიპის ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების შეზღუდვა შესაძლებელია. ამ ტიპის სურფაქტანტი უნდა იყოს წარმოდგენილი საკმარის დონეზე ისე, რომ ზედაპირული აქტიური ნივთიერება იყოს სისტემის ყველა კუთხეში კარგი მიკრობიციდური ეფექტის შესაქმნელად. ამავდროულად, ამ ტიპის სურფაქტანტს აკლია ლოკალიზაცია და დამიზნება, რაც არა მხოლოდ იწვევს არასაჭირო ნარჩენებს, არამედ ქმნის წინააღმდეგობას ხანგრძლივი დროის განმავლობაში.
მაგალითად, ალკილის სულფონატზე დაფუძნებული ბიოსურფაქტანტები გამოიყენება კლინიკურ მედიცინაში. ალკილის სულფონატები, როგორიცაა ბუსულფანი და ტრეოსულფანი, ძირითადად მკურნალობენ მიელოპროლიფერაციულ დაავადებებს, რომლებიც წარმოქმნიან ჯვარედინი კავშირს გუანინსა და ურეაპურინს შორის, ხოლო ეს ცვლილება არ შეიძლება გამოსწორდეს უჯრედული კორექტირებით, რაც იწვევს უჯრედების აპოპტოზურ სიკვდილს.
3.2 კათიონური Gemini Surfactants-ის ანტიმიკრობული თვისებები
განვითარებული კათიონური ტყუპების ზედაპირული აქტიური ნივთიერებების ძირითადი ტიპია ჯიმინის სურფაქტანტები მეოთხეული ამონიუმის მარილის ტიპის. მეოთხეული ამონიუმის ტიპის კათიონური ტყუპების ზედაპირულ აქტენტებს აქვთ ძლიერი ბაქტერიციდული მოქმედება, რადგან მეოთხეული ამონიუმის ტიპის ბარიონულ ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მოლეკულებში არის ორი ჰიდროფობიური გრძელი ალკანური ჯაჭვი და ჰიდროფობიური ჯაჭვები ქმნიან ჰიდროფობიურ ადსორბციას უჯრედის კედელთან (პეპტიდოგლიკანი); ამავდროულად, ისინი შეიცავს ორ დადებითად დამუხტულ აზოტის იონს, რაც ხელს შეუწყობს სურფაქტანტის მოლეკულების ადსორბციას უარყოფითად დამუხტული ბაქტერიების ზედაპირზე და შეღწევისა და დიფუზიის გზით, ჰიდროფობიური ჯაჭვები ღრმად აღწევს ბაქტერიის უჯრედის მემბრანის ლიპიდურ შრეში, ცვლის უჯრედის მემბრანის გამტარიანობა, რაც იწვევს ბაქტერიის გახეთქვას, გარდა ჰიდროფილური ჯგუფების ცილაში ღრმად, რაც იწვევს ფერმენტის აქტივობის დაკარგვას და ცილის დენატურაციას, ამ ორი ეფექტის კომბინირებული ეფექტის გამო, ფუნგიციდს აქვს ძლიერი ბაქტერიციდული ეფექტი.
თუმცა, გარემოსდაცვითი თვალსაზრისით, ამ სურფაქტანტებს აქვთ ჰემოლიზური აქტივობა და ციტოტოქსიკურობა, ხოლო წყლის ორგანიზმებთან კონტაქტის ხანგრძლივმა დრომ და ბიოდეგრადაციამ შეიძლება გაზარდოს მათი ტოქსიკურობა.
3.3 არაიონური Gemini Surfactants-ის ანტიბაქტერიული თვისებები
ამჟამად არსებობს ტყუპების არაიონური ზედაპირული აქტიური ნივთიერებების ორი ტიპი, ერთი არის შაქრის წარმოებული და მეორე არის ალკოჰოლის ეთერი და ფენოლის ეთერი.
შაქრისგან მიღებული ბიოსურფაქტანტების ანტიბაქტერიული მექანიზმი ემყარება მოლეკულების აფინურობას, ხოლო შაქრისგან მიღებული სურფაქტანტები შეიძლება დაუკავშირდნენ უჯრედის მემბრანებს, რომლებიც შეიცავს დიდი რაოდენობით ფოსფოლიპიდებს. როდესაც შაქრის წარმოებულების სურფაქტანტების კონცენტრაცია აღწევს გარკვეულ დონეს, ის ცვლის უჯრედის მემბრანის გამტარიანობას, წარმოქმნის ფორებს და იონურ არხებს, რაც გავლენას ახდენს საკვები ნივთიერებების ტრანსპორტირებაზე და გაზის გაცვლაზე, იწვევს შიგთავსის გადინებას და საბოლოოდ იწვევს სხეულების სიკვდილს. ბაქტერია.
ფენოლური და ალკოჰოლური ეთერების ანტიმიკრობული აგენტების ანტიბაქტერიული მექანიზმია მოქმედებდეს უჯრედის კედელზე ან უჯრედის მემბრანაზე და ფერმენტებზე, ბლოკავს მეტაბოლურ ფუნქციებს და არღვევს რეგენერაციულ ფუნქციებს. მაგალითად, დიფენილეთერების ანტიმიკრობული პრეპარატები და მათი წარმოებულები (ფენოლები) ჩაეფლო ბაქტერიულ ან ვირუსულ უჯრედებში და მოქმედებენ უჯრედის კედლისა და უჯრედის მემბრანის მეშვეობით, აფერხებენ ნუკლეინის მჟავებისა და ცილების სინთეზთან დაკავშირებული ფერმენტების მოქმედებას და ფუნქციას, რაც ზღუდავს ბაქტერიების ზრდა და რეპროდუქცია. ის ასევე პარალიზებს ბაქტერიების შიგნით არსებული ფერმენტების მეტაბოლურ და რესპირატორულ ფუნქციებს, რომლებიც შემდეგ ვერ ხერხდება.
3.4 ამფოტერული Gemini Surfactants-ის ანტიბაქტერიული თვისებები
ამფოტერული ტყუპების ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები არის ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების კლასი, რომლებსაც აქვთ როგორც კათიონები, ასევე ანიონები თავიანთ მოლეკულურ სტრუქტურაში, შეუძლიათ იონიზაცია მოახდინონ წყალხსნარში და გამოავლინონ ანიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების თვისებები ერთ საშუალო მდგომარეობაში და კატიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების სხვა საშუალო მდგომარეობაში. ამფოტერული სურფაქტანტების ბაქტერიული დათრგუნვის მექანიზმი დაუზუსტებელია, მაგრამ ზოგადად მიჩნეულია, რომ დათრგუნვა შეიძლება იყოს მეოთხეული ამონიუმის ზედაპირული აქტიური ნივთიერებების მსგავსი, სადაც სურფაქტანტი ადვილად შეიწოვება უარყოფითად დამუხტულ ბაქტერიულ ზედაპირზე და ერევა ბაქტერიულ მეტაბოლიზმში.
3.4.1 ამინომჟავა Gemini Surfactants-ის ანტიმიკრობული თვისებები
ამინომჟავის ტიპის ბარიონული სურფაქტანტი არის კათიონური ამფოტერული ბარიონული სურფაქტანტი, რომელიც შედგება ორი ამინომჟავისგან, ამიტომ მისი ანტიმიკრობული მექანიზმი უფრო ჰგავს მეოთხეული ამონიუმის მარილის ტიპის ბარიონულ სურფაქტანტს. სურფაქტანტის დადებითად დამუხტული ნაწილი ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედების გამო იზიდავს ბაქტერიული ან ვირუსული ზედაპირის უარყოფითად დამუხტულ ნაწილს და შემდგომში ჰიდროფობიური ჯაჭვები აკავშირებს ლიპიდურ ორ შრეს, რაც იწვევს უჯრედის შიგთავსის გადინებას და ლიზისს სიკვდილამდე. მას აქვს მნიშვნელოვანი უპირატესობები მეოთხეულ ამონიუმზე დაფუძნებულ Gemini Surfactants-თან შედარებით: მარტივი ბიოდეგრადირება, დაბალი ჰემოლიზური აქტივობა და დაბალი ტოქსიკურობა, ამიტომ იგი მზადდება მისი გამოყენებისთვის და ფართოვდება მისი გამოყენების სფერო.
3.4.2 არაამინომჟავური ტიპის Gemini Surfactants-ის ანტიბაქტერიული თვისებები
არაამინომჟავის ტიპის ამფოტერული Gemini Surfactants აქვს ზედაპირულად აქტიური მოლეკულური ნარჩენები, რომლებიც შეიცავს როგორც არაიონირებად დადებით, ასევე უარყოფით მუხტის ცენტრებს. მთავარი არაამინომჟავური ტიპის ტყუპების ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებია ბეტაინი, იმიდაზოლინი და ამინ ოქსიდი. ბეტაინის ტიპის მაგალითად, ბეტაინის ტიპის ამფოტერულ ზედაპირულ აქტენტებს აქვთ როგორც ანიონური, ასევე კატიონური ჯგუფები თავიანთ მოლეკულებში, რომლებზეც ადვილად არ მოქმედებს არაორგანული მარილები და აქვთ ზედაპირული მოქმედება როგორც მჟავე, ასევე ტუტე ხსნარებში და კათიონური Gemini Surfactants-ის ანტიმიკრობული მექანიზმი არის მოჰყვება მჟავე ხსნარებში და ანიონური Gemini ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ტუტე ხსნარებში. მას ასევე აქვს შესანიშნავი შერწყმის უნარი სხვა სახის ზედაპირულ აქტებთან.
04 დასკვნა და პერსპექტივა
Gemini Surfactants სულ უფრო ხშირად გამოიყენება ცხოვრებაში მათი განსაკუთრებული სტრუქტურის გამო და ისინი ფართოდ გამოიყენება ანტიბაქტერიული სტერილიზაციის, საკვების წარმოების, დექაფის და ქაფის დათრგუნვის, წამლის ნელი გამოშვების და სამრეწველო წმენდის სფეროებში. მწვანე გარემოს დაცვაზე მზარდი მოთხოვნის გამო, Gemini Surfactants თანდათან ყალიბდება ეკოლოგიურად და მრავალფუნქციურ ზედაპირულად. Gemini Surfactants-ზე მომავალი კვლევა შეიძლება განხორციელდეს შემდეგ ასპექტებში: ახალი Gemini Surfactants-ის შემუშავება სპეციალური სტრუქტურით და ფუნქციებით, განსაკუთრებით ანტიბაქტერიული და ანტივირუსული კვლევის გაძლიერება; შეერთება ჩვეულებრივ ზედაპირულ ფაქტორებთან ან დანამატებთან უკეთესი ეფექტურობის მქონე პროდუქტების შესაქმნელად; და იაფი და ადვილად ხელმისაწვდომი ნედლეულის გამოყენება ეკოლოგიურად სუფთა Gemini Surfactants-ის სინთეზისთვის.
გამოქვეყნების დრო: მარ-25-2022