Tento článok sa zameriava na antimikrobiálny mechanizmus povrchovo aktívnych látok Gemini, od ktorých sa očakáva, že budú účinné pri zabíjaní baktérií a môžu poskytnúť určitú pomoc pri spomalení šírenia nových koronavírusov.
Surfaktant, čo je skratka slovných spojení Surface, Active a Agent. Surfaktanty sú látky, ktoré sú aktívne na povrchoch a rozhraniach a majú veľmi vysokú schopnosť a účinnosť pri znižovaní povrchového (hraničného) napätia, tvoriace molekulárne usporiadané zostavy v roztokoch nad určitou koncentráciou, a teda majú celý rad aplikačných funkcií. Povrchovo aktívne látky majú dobrú disperzibilitu, zmáčavosť, emulgačné schopnosti a antistatické vlastnosti a stali sa kľúčovými materiálmi pre rozvoj mnohých oblastí, vrátane oblasti čistých chemikálií, a majú významný prínos pri zlepšovaní procesov, znižovaní spotreby energie a zvyšovaní efektívnosti výroby. . S rozvojom spoločnosti a neustálym pokrokom svetovej priemyselnej úrovne sa aplikácia povrchovo aktívnych látok postupne rozšírila z chemikálií dennej potreby do rôznych oblastí národného hospodárstva, ako sú antibakteriálne látky, potravinárske prísady, nové energetické polia, úprava znečisťujúcich látok a pod. biofarmaceutiká.
Bežné povrchovo aktívne látky sú "amfifilné" zlúčeniny pozostávajúce z polárnych hydrofilných skupín a nepolárnych hydrofóbnych skupín a ich molekulárne štruktúry sú znázornené na obrázku 1(a).
V súčasnosti s rozvojom zdokonaľovania a systematizácie vo výrobnom priemysle sa postupne zvyšuje dopyt po vlastnostiach povrchovo aktívnych látok vo výrobnom procese, preto je dôležité hľadať a vyvíjať povrchovo aktívne látky s vyššími povrchovými vlastnosťami a so špeciálnymi štruktúrami. Objavenie povrchovo aktívnych látok Gemini premosťuje tieto medzery a spĺňa požiadavky priemyselnej výroby. Bežná povrchovo aktívna látka Gemini je zlúčenina s dvoma hydrofilnými skupinami (vo všeobecnosti iónovými alebo neiónovými s hydrofilnými vlastnosťami) a dvoma hydrofóbnymi alkylovými reťazcami.
Ako je znázornené na obrázku 1(b), na rozdiel od bežných jednoreťazcových povrchovo aktívnych látok, povrchovo aktívne látky Gemini spájajú dve hydrofilné skupiny prostredníctvom spojovacej skupiny (medzerníka). Stručne povedané, štruktúru povrchovo aktívnej látky Gemini možno chápať tak, že je vytvorená šikovným spojením dvoch hydrofilných hlavných skupín konvenčnej povrchovo aktívnej látky spolu so spojovacou skupinou.
Špeciálna štruktúra povrchovo aktívnej látky Gemini vedie k jej vysokej povrchovej aktivite, ktorá je spôsobená najmä:
(1) zvýšený hydrofóbny účinok dvoch hydrofóbnych koncových reťazcov molekuly povrchovo aktívnej látky Gemini a zvýšená tendencia povrchovo aktívnej látky opúšťať vodný roztok.
(2) Tendencia hydrofilných hlavových skupín oddeľovať sa od seba, najmä iónových hlavových skupín v dôsledku elektrostatického odpudzovania, je podstatne oslabená vplyvom spacera;
(3) Špeciálna štruktúra povrchovo aktívnych látok Gemini ovplyvňuje ich agregačné správanie vo vodnom roztoku, čo im dáva komplexnejšiu a variabilnejšiu morfológiu agregácie.
Povrchovo aktívne látky Gemini majú vyššiu povrchovú (hraničnú) aktivitu, nižšiu kritickú koncentráciu miciel, lepšiu zmáčavosť, emulgačné schopnosti a antibakteriálne schopnosti v porovnaní s bežnými povrchovo aktívnymi látkami. Preto má vývoj a využitie povrchovo aktívnych látok Gemini veľký význam pre vývoj a aplikáciu povrchovo aktívnych látok.
„Amfifilná štruktúra“ konvenčných povrchovo aktívnych látok im dáva jedinečné povrchové vlastnosti. Ako je znázornené na obrázku 1(c), keď sa do vody pridá konvenčná povrchovo aktívna látka, hydrofilná hlavová skupina má tendenciu sa rozpúšťať vo vodnom roztoku a hydrofóbna skupina inhibuje rozpúšťanie molekuly povrchovo aktívnej látky vo vode. Pod kombinovaným účinkom týchto dvoch trendov sa molekuly povrchovo aktívnej látky obohacujú na rozhraní plyn-kvapalina a podliehajú usporiadanému usporiadaniu, čím sa znižuje povrchové napätie vody. Na rozdiel od konvenčných povrchovo aktívnych látok sú povrchovo aktívne látky Gemini "diméry", ktoré spájajú konvenčné povrchovo aktívne látky dohromady prostredníctvom dištančných skupín, čo môže efektívnejšie znižovať povrchové napätie vody a medzifázové napätie olej/voda. Okrem toho majú povrchovo aktívne látky Gemini nižšie kritické koncentrácie miciel, lepšiu rozpustnosť vo vode, emulgáciu, penenie, zmáčanie a antibakteriálne vlastnosti.
| Zavedenie povrchovo aktívnych látok Gemini V roku 1991 Menger a Littau [13] pripravili prvú povrchovo aktívnu látku s bis-alkylovým reťazcom s tuhou väzbovou skupinou a nazvali ju „povrchovo aktívna látka Gemini“. V tom istom roku Zana et al [14] po prvýkrát pripravili sériu kvartérnych amónnych solí Gemini Surfactants a systematicky skúmali vlastnosti tejto série kvartérnych amóniových solí Gemini Surfactants. 1996 výskumníci zovšeobecnili a diskutovali o povrchovom (hraničnom) správaní, agregačných vlastnostiach, reológii roztoku a fázovom správaní rôznych povrchovo aktívnych látok Gemini, keď sú zmiešané s konvenčnými povrchovo aktívnymi látkami. V roku 2002 Zana [15] skúmal vplyv rôznych väzbových skupín na agregačné správanie povrchovo aktívnych látok Gemini vo vodnom roztoku, čo je práca, ktorá výrazne pokročila vo vývoji povrchovo aktívnych látok a mala veľký význam. Neskôr Qiu et al [16] vynašli novú metódu syntézy povrchovo aktívnych látok Gemini obsahujúcich špeciálne štruktúry na báze cetylbromidu a 4-amino-3,5-dihydroxymetyl-1,2,4-triazolu, ktoré ďalej obohatili spôsob Syntéza povrchovo aktívnych látok Gemini. |
Výskum povrchovo aktívnych látok Gemini v Číne začal neskoro; v roku 1999 Jianxi Zhao z Fuzhou University systematicky preskúmal zahraničný výskum povrchovo aktívnych látok Gemini a pritiahol pozornosť mnohých výskumných inštitúcií v Číne. Potom začal výskum povrchovo aktívnych látok Gemini v Číne prekvitať a dosiahol plodné výsledky. V posledných rokoch sa výskumníci venovali vývoju nových povrchovo aktívnych látok Gemini a štúdiu ich súvisiacich fyzikálno-chemických vlastností. Súčasne sa postupne rozvíjali aplikácie povrchovo aktívnych látok Gemini v oblastiach sterilizácie a antibakteriálnych látok, výroby potravín, odpeňovania a inhibície peny, pomalého uvoľňovania liečiv a priemyselného čistenia. Na základe toho, či sú hydrofilné skupiny v molekulách povrchovo aktívnych látok nabité alebo nie, a podľa typu náboja, ktorý nesú, možno povrchovo aktívne látky Gemini rozdeliť do nasledujúcich kategórií: katiónové, aniónové, neiónové a amfotérne povrchovo aktívne látky Gemini. Medzi nimi katiónové povrchovo aktívne látky Gemini vo všeobecnosti označujú kvartérne amóniové alebo amónne soli povrchovo aktívne látky Gemini, aniónové povrchovo aktívne látky Gemini väčšinou označujú povrchovo aktívne látky Gemini, ktorých hydrofilné skupiny sú kyselina sulfónová, fosfát a karboxylová kyselina, zatiaľ čo neiónové povrchovo aktívne látky Gemini sú väčšinou polyoxyetylénové povrchovo aktívne látky Gemini.
1.1 Katiónové povrchovo aktívne látky Gemini
Katiónové povrchovo aktívne látky Gemini môžu disociovať katióny vo vodných roztokoch, najmä amóniové a kvartérne amóniové soli povrchovo aktívne látky Gemini. Katiónové povrchovo aktívne látky Gemini majú dobrú biologickú odbúrateľnosť, silnú dekontaminačnú schopnosť, stabilné chemické vlastnosti, nízku toxicitu, jednoduchú štruktúru, jednoduchú syntézu, ľahkú separáciu a čistenie a tiež majú baktericídne vlastnosti, antikorózne, antistatické vlastnosti a mäkkosť.
Surfaktanty Gemini na báze kvartérnych amónnych solí sa vo všeobecnosti pripravujú z terciárnych amínov alkylačnými reakciami. Existujú dve hlavné syntetické metódy, ako je uvedené nižšie: jednou je kvarternizácia dibróm-substituovaných alkánov a jednoduchých alkyldimetyl-terciárnych amínov s dlhým reťazcom; druhým je kvarternizácia 1-brómsubstituovaných alkánov s dlhým reťazcom a N,N,N',N'-tetrametylalkyldiamínov s bezvodým etanolom ako rozpúšťadlom a zahrievaním pod spätným chladičom. Dibróm-substituované alkány sú však drahšie a bežne sa syntetizujú druhou metódou a reakčná rovnica je znázornená na obrázku 2.
1.2 Aniónové povrchovo aktívne látky Gemini
Aniónové povrchovo aktívne látky Gemini môžu disociovať anióny vo vodnom roztoku, najmä sulfonáty, sulfátové soli, karboxyláty a fosfátové soli typu povrchovo aktívnych látok Gemini. Aniónové povrchovo aktívne látky majú lepšie vlastnosti, ako je dekontaminácia, penenie, disperzia, emulgácia a zmáčanie, a sú široko používané ako detergenty, penotvorné činidlá, zmáčadlá, emulgátory a dispergátory.
1.2.1 Sulfonáty
Biosurfaktanty na báze sulfonátu majú výhody dobrej rozpustnosti vo vode, dobrej zmáčavosti, dobrej odolnosti voči teplote a soli, dobrej detergentnej schopnosti a silnej dispergačnej schopnosti a sú široko používané ako detergenty, penotvorné činidlá, zmáčadlá, emulgátory a dispergačné činidlá v rope, textilný priemysel a chemikálie dennej spotreby z dôvodu ich relatívne širokých zdrojov surovín, jednoduchých výrobných procesov a nízkych nákladov. Li et al syntetizovali sériu nových povrchovo aktívnych látok Gemini Surfactants (2Cn-SCT) na báze kyseliny dialkyldisulfónovej (2Cn-SCT), typického baryónového povrchovo aktívneho činidla sulfonátového typu, s použitím trichlóramínu, alifatického amínu a taurínu ako surovín v trojkrokovej reakcii.
1.2.2 Síranové soli
Povrchovo aktívne dubletové soli sulfátových esterov majú výhody ultra nízkeho povrchového napätia, vysokej povrchovej aktivity, dobrej rozpustnosti vo vode, širokého zdroja surovín a relatívne jednoduchej syntézy. Má tiež dobrý umývací výkon a schopnosť penenia, stabilný výkon v tvrdej vode a soli sulfátových esterov sú vo vodnom roztoku neutrálne alebo mierne alkalické. Ako je znázornené na obrázku 3, Sun Dong a kol. použili kyselinu laurovú a polyetylénglykol ako hlavné suroviny a pridali sulfátové esterové väzby prostredníctvom substitučných, esterifikačných a adičných reakcií, čím syntetizovali baryónový surfaktant typu soli sulfátového esteru-GA12-S-12.
1.2.3 Soli karboxylových kyselín
Povrchovo aktívne látky Gemini na báze karboxylátov sú zvyčajne mierne, zelené, ľahko biologicky odbúrateľné a majú bohatý zdroj prírodných surovín, vysoké chelatačné vlastnosti kovov, dobrú odolnosť voči tvrdej vode a disperziu vápenatého mydla, dobré penivé a zmáčacie vlastnosti a sú široko používané vo farmaceutických výrobkoch, textil, jemná chémia a iné oblasti. Zavedenie amidových skupín do biosurfaktantov na báze karboxylátov môže zvýšiť biologickú odbúrateľnosť molekúl povrchovo aktívnych látok a tiež im zabezpečiť dobré zmáčacie, emulgačné, disperzné a dekontaminačné vlastnosti. Mei et al syntetizovali baryónový surfaktant CGS-2 na báze karboxylátov obsahujúci amidové skupiny s použitím dodecylamínu, dibrómetánu a anhydridu kyseliny jantárovej ako surovín.
1.2.4 Fosfátové soli
Povrchovo aktívne látky Gemini typu fosfátových esterových solí majú podobnú štruktúru ako prírodné fosfolipidy a sú náchylné na vytváranie štruktúr, ako sú reverzné micely a vezikuly. Povrchovo aktívne látky Gemini typu fosfátových esterových solí sa široko používajú ako antistatické činidlá a pracie prostriedky, zatiaľ čo ich vysoké emulgačné vlastnosti a relatívne nízke podráždenie viedli k ich širokému použitiu v osobnej starostlivosti o pokožku. Niektoré fosfátové estery môžu byť protirakovinové, protinádorové a antibakteriálne a boli vyvinuté desiatky liekov. Biosurfaktanty typu fosfátových esterových solí majú vysoké emulgačné vlastnosti pre pesticídy a možno ich použiť nielen ako antibakteriálne a insekticídy, ale aj ako herbicídy. Zheng et al študovali syntézu fosfátových esterových solí Gemini Surfactants z P2O5 a oligomérnych diolov na báze orto-quat, ktoré majú lepší zmáčací účinok, dobré antistatické vlastnosti a relatívne jednoduchý proces syntézy s miernymi reakčnými podmienkami. Molekulový vzorec baryónovej povrchovo aktívnej látky fosforečnanu draselného je znázornený na obrázku 4.
1.3 Neiónové povrchovo aktívne látky Gemini
Neiónové povrchovo aktívne látky Gemini sa nedajú disociovať vo vodnom roztoku a existujú v molekulárnej forme. Tento typ baryónovej povrchovo aktívnej látky bol doteraz menej skúmaný a existujú dva typy, jeden je derivát cukru a druhý je alkoholéter a fenoléter. Neiónové povrchovo aktívne látky Gemini v roztoku neexistujú v iónovom stave, takže majú vysokú stabilitu, nie sú ľahko ovplyvnené silnými elektrolytmi, majú dobrú komplexovateľnosť s inými typmi povrchovo aktívnych látok a majú dobrú rozpustnosť. Preto majú neiónové povrchovo aktívne látky rôzne vlastnosti, ako je dobrá detergentnosť, dispergovateľnosť, emulgácia, penivosť, zmáčavosť, antistatické vlastnosti a sterilizácia, a môžu byť široko používané v rôznych aspektoch, ako sú pesticídy a nátery. Ako je znázornené na obrázku 5, v roku 2004 FitzGerald et al syntetizovali povrchovo aktívne látky Gemini na báze polyoxyetylénu (neiónové povrchovo aktívne látky), ktorých štruktúra bola vyjadrená ako (Cn-2H2n-3CHCH2O(CH2CH2O)mH)2(CH2)6 (alebo GemnEm).
02 Fyzikálno-chemické vlastnosti povrchovo aktívnych látok Gemini
2.1 Aktivita povrchovo aktívnych látok Gemini
Najjednoduchším a najpriamejším spôsobom hodnotenia povrchovej aktivity povrchovo aktívnych látok je meranie povrchového napätia ich vodných roztokov. V zásade povrchovo aktívne látky znižujú povrchové napätie roztoku orientovaným usporiadaním na povrchovej (hraničnej) rovine (obrázok 1(c)). Kritická koncentrácia miciel (CMC) Gemini Surfactants je o viac ako dva rády nižšia a hodnota C20 je výrazne nižšia v porovnaní s konvenčnými povrchovo aktívnymi látkami s podobnou štruktúrou. Molekula baryónovej povrchovo aktívnej látky má dve hydrofilné skupiny, ktoré jej pomáhajú udržiavať dobrú rozpustnosť vo vode a zároveň majú dlhé hydrofóbne reťazce. Na rozhraní voda/vzduch sú konvenčné povrchovo aktívne látky voľne usporiadané v dôsledku efektu priestorového odporu a odpudzovania homogénnych nábojov v molekulách, čím sa oslabuje ich schopnosť znižovať povrchové napätie vody. Na rozdiel od toho, spojovacie skupiny povrchovo aktívnych látok Gemini sú kovalentne viazané, takže vzdialenosť medzi dvoma hydrofilnými skupinami je udržiavaná v malom rozsahu (oveľa menšom ako je vzdialenosť medzi hydrofilnými skupinami bežných povrchovo aktívnych látok), čo vedie k lepšej aktivite povrchovo aktívnych látok Gemini pri povrch (hranica).
2.2 Montážna štruktúra povrchovo aktívnych látok Gemini
Vo vodných roztokoch, keď sa koncentrácia baryónovej povrchovo aktívnej látky zvyšuje, jej molekuly nasýtia povrch roztoku, čo následne núti ďalšie molekuly migrovať do vnútra roztoku, aby vytvorili micely. Koncentrácia, pri ktorej povrchovo aktívna látka začína vytvárať micely, sa nazýva kritická micelová koncentrácia (CMC). Ako je znázornené na obrázku 9, potom, čo je koncentrácia vyššia ako CMC, na rozdiel od konvenčných povrchovo aktívnych látok, ktoré agregujú za vzniku sférických miciel, povrchovo aktívne látky Gemini vytvárajú rôzne morfológie micel, ako sú lineárne a dvojvrstvové štruktúry, kvôli ich štruktúrnym charakteristikám. Rozdiely vo veľkosti, tvare a hydratácii miciel majú priamy vplyv na fázové správanie a reologické vlastnosti roztoku a tiež vedú k zmenám vo viskoelasticite roztoku. Bežné povrchovo aktívne látky, ako sú aniónové povrchovo aktívne látky (SDS), zvyčajne tvoria sférické micely, ktoré nemajú takmer žiadny vplyv na viskozitu roztoku. Špeciálna štruktúra povrchovo aktívnych látok Gemini však vedie k tvorbe zložitejšej morfológie micel a vlastnosti ich vodných roztokov sa výrazne líšia od vlastností bežných povrchovo aktívnych látok. Viskozita vodných roztokov povrchovo aktívnych látok Gemini sa zvyšuje so zvyšujúcou sa koncentráciou povrchovo aktívnych látok Gemini, pravdepodobne preto, že vytvorené lineárne micely sa prepletajú do štruktúry podobnej pavučine. Viskozita roztoku však klesá so zvyšujúcou sa koncentráciou povrchovo aktívnej látky, pravdepodobne v dôsledku narušenia štruktúry sieťoviny a tvorby iných micelárnych štruktúr.
03 Antimikrobiálne vlastnosti povrchovo aktívnych látok Gemini
Ako druh organického antimikrobiálneho činidla je antimikrobiálny mechanizmus baryónovej povrchovo aktívnej látky hlavne v tom, že sa kombinuje s aniónmi na povrchu bunkovej membrány mikroorganizmov alebo reaguje so sulfhydrylovými skupinami, aby narušil produkciu ich proteínov a bunkových membrán, čím ničí mikrobiálne tkanivá, aby inhiboval alebo zabíjať mikroorganizmy.
3.1 Antimikrobiálne vlastnosti aniónových povrchovo aktívnych látok Gemini
Antimikrobiálne vlastnosti antimikrobiálnych aniónových povrchovo aktívnych látok sú určené najmä povahou antimikrobiálnych skupín, ktoré nesú. V koloidných roztokoch, ako sú prírodné latexy a nátery, sa hydrofilné reťazce viažu na dispergačné činidlá rozpustné vo vode a hydrofóbne reťazce sa viažu na hydrofóbne disperzie smerovou adsorpciou, čím sa dvojfázové rozhranie premení na hustý molekulárny medzifázový film. Bakteriálne inhibičné skupiny na tejto hustej ochrannej vrstve inhibujú rast baktérií.
Mechanizmus bakteriálnej inhibície aniónových povrchovo aktívnych látok je zásadne odlišný od mechanizmu katiónových povrchovo aktívnych látok. Bakteriálna inhibícia aniónových povrchovo aktívnych látok súvisí s ich roztokovým systémom a inhibičnými skupinami, takže tento typ povrchovo aktívnych látok môže byť obmedzený. Tento typ povrchovo aktívnej látky musí byť prítomný v dostatočných množstvách, aby bola povrchovo aktívna látka prítomná v každom rohu systému, aby sa dosiahol dobrý mikrobicídny účinok. Zároveň tomuto typu povrchovo aktívnej látky chýba lokalizácia a zacielenie, čo spôsobuje nielen zbytočné plytvanie, ale vytvára aj odolnosť počas dlhého časového obdobia.
V klinickej medicíne sa napríklad používajú biosurfaktanty na báze alkylsulfonátu. Alkylsulfonáty, ako je busulfán a treosulfán, liečia hlavne myeloproliferatívne ochorenia, pričom pôsobia tak, že vytvárajú zosieťovanie medzi guanínom a ureapurínom, pričom túto zmenu nemožno opraviť celulárnou korektúrou, čo vedie k apoptotickej bunkovej smrti.
3.2 Antimikrobiálne vlastnosti katiónových povrchovo aktívnych látok Gemini
Hlavným typom vyvinutých katiónových povrchovo aktívnych látok Gemini sú povrchovo aktívne látky Gemini typu kvartérnych amónnych solí. Kvartérne amóniové katiónové povrchovo aktívne látky Gemini majú silný baktericídny účinok, pretože v molekulách baryónových povrchovo aktívnych látok kvartérneho amóniového typu sú dva hydrofóbne dlhé alkánové reťazce a hydrofóbne reťazce tvoria hydrofóbnu adsorpciu s bunkovou stenou (peptidoglykán); zároveň obsahujú dva kladne nabité ióny dusíka, ktoré podporia adsorpciu molekúl surfaktantu na povrch negatívne nabitých baktérií a penetráciou a difúziou hydrofóbne reťazce prenikajú hlboko do lipidovej vrstvy bakteriálnej bunkovej membrány, menia priepustnosť bunkovej membrány, čo vedie k prasknutiu baktérie, okrem hydrofilných skupín hlboko do proteínu, čo vedie k strate aktivity enzýmu a denaturácii proteínu, v dôsledku kombinovaného účinku týchto dvoch účinkov, vďaka čomu má fungicíd silný baktericídny účinok.
Avšak z hľadiska životného prostredia majú tieto povrchovo aktívne látky hemolytickú aktivitu a cytotoxicitu a dlhší čas kontaktu s vodnými organizmami a biodegradácia môže zvýšiť ich toxicitu.
3.3 Antibakteriálne vlastnosti neiónových povrchovo aktívnych látok Gemini
V súčasnosti existujú dva typy neiónových povrchovo aktívnych látok Gemini, jeden je derivát cukru a druhý je alkoholéter a fenoléter.
Antibakteriálny mechanizmus biosurfaktantov odvodených od cukru je založený na afinite molekúl a surfaktanty odvodené od cukru sa môžu viazať na bunkové membrány, ktoré obsahujú veľké množstvo fosfolipidov. Keď koncentrácia povrchovo aktívnych látok na báze cukrových derivátov dosiahne určitú úroveň, zmení sa priepustnosť bunkovej membrány, vytvoria sa póry a iónové kanály, čo ovplyvňuje transport živín a výmenu plynov, čo spôsobí odtok obsahu a nakoniec vedie k smrti bunkovej membrány. baktérie.
Antibakteriálnym mechanizmom fenolových a alkoholových éterových antimikrobiálnych činidiel je pôsobenie na bunkovú stenu alebo bunkovú membránu a enzýmy, blokovanie metabolických funkcií a narušenie regeneračných funkcií. Napríklad antimikrobiálne liečivá difenyléterov a ich deriváty (fenoly) sú ponorené do bakteriálnych alebo vírusových buniek a pôsobia cez bunkovú stenu a bunkovú membránu, inhibujú pôsobenie a funkciu enzýmov súvisiacich so syntézou nukleových kyselín a proteínov, čím obmedzujú rast a rozmnožovanie baktérií. Paralyzuje tiež metabolické a respiračné funkcie enzýmov v baktériách, ktoré potom zlyhávajú.
3.4 Antibakteriálne vlastnosti amfotérnych povrchovo aktívnych látok Gemini
Amfoterné povrchovo aktívne látky Gemini sú triedou povrchovo aktívnych látok, ktoré majú vo svojej molekulárnej štruktúre katióny aj anióny, môžu sa ionizovať vo vodnom roztoku a vykazujú vlastnosti aniónových povrchovo aktívnych látok v jednom prostredí a katiónových povrchovo aktívnych látok v inom prostredí. Mechanizmus bakteriálnej inhibície amfotérnych povrchovo aktívnych látok je nepresvedčivý, ale všeobecne sa predpokladá, že inhibícia môže byť podobná inhibícii kvartérnych amóniových povrchovo aktívnych látok, kde sa povrchovo aktívna látka ľahko adsorbuje na negatívne nabitom bakteriálnom povrchu a interferuje s bakteriálnym metabolizmom.
3.4.1 Antimikrobiálne vlastnosti aminokyselinových povrchovo aktívnych látok Gemini
Baryónová povrchovo aktívna látka typu aminokyselín je katiónová amfotérna baryónová povrchovo aktívna látka zložená z dvoch aminokyselín, takže jej antimikrobiálny mechanizmus je viac podobný mechanizmu baryónovej povrchovo aktívnej látky typu kvartérnej amóniovej soli. Pozitívne nabitá časť povrchovo aktívnej látky je priťahovaná k negatívne nabitej časti bakteriálneho alebo vírusového povrchu v dôsledku elektrostatickej interakcie a následne sa hydrofóbne reťazce viažu na lipidovú dvojvrstvu, čo vedie k odtoku obsahu buniek a lýze až do smrti. Oproti povrchovo aktívnym látkam Gemini na báze kvartérneho amónia má významné výhody: ľahkú biologickú odbúrateľnosť, nízku hemolytickú aktivitu a nízku toxicitu, preto sa vyvíja pre jeho aplikáciu a rozširuje sa oblasť jeho použitia.
3.4.2 Antibakteriálne vlastnosti neaminokyselinových povrchovo aktívnych látok Gemini
Amfotérne Gemini Surfaktanty neaminokyselinového typu majú povrchovo aktívne molekulárne zvyšky obsahujúce neionizovateľné pozitívne aj negatívne nábojové centrá. Hlavné neaminokyselinové povrchovo aktívne látky Gemini sú betaín, imidazolín a aminoxid. Ak vezmeme ako príklad betaínový typ, amfotérne povrchovo aktívne látky betaínového typu majú vo svojich molekulách aniónové aj katiónové skupiny, ktoré nie sú ľahko ovplyvnené anorganickými soľami a majú povrchovo aktívne účinky v kyslých aj alkalických roztokoch, a antimikrobiálny mechanizmus katiónových povrchovo aktívnych látok Gemini je nasleduje v kyslých roztokoch a aniónových povrchovo aktívnych látok Gemini v alkalických roztokoch. Má tiež vynikajúci výkon pri zmiešavaní s inými typmi povrchovo aktívnych látok.
04 Záver a výhľad
Povrchovo aktívne látky Gemini sa čoraz viac používajú v živote kvôli svojej špeciálnej štruktúre a sú široko používané v oblasti antibakteriálnej sterilizácie, výroby potravín, odpeňovania a inhibície peny, pomalého uvoľňovania liečiv a priemyselného čistenia. So zvyšujúcim sa dopytom po ekologickej ochrane životného prostredia sa povrchovo aktívne látky Gemini postupne vyvíjajú na ekologické a multifunkčné povrchovo aktívne látky. Budúci výskum povrchovo aktívnych látok Gemini sa môže uskutočniť v nasledujúcich aspektoch: vývoj nových povrchovo aktívnych látok Gemini so špeciálnymi štruktúrami a funkciami, najmä posilnenie výskumu antibakteriálnych a antivírusových látok; zmiešavanie s bežnými povrchovo aktívnymi látkami alebo aditívami za vzniku produktov s lepším výkonom; a použitie lacných a ľahko dostupných surovín na syntézu povrchovo aktívnych látok Gemini šetrných k životnému prostrediu.
Čas odoslania: 25. marca 2022