W tym artykule skupiono się na antybakteryjnym mechanizmie środków powierzchniowo czynnych Gemini, które, jak się oczekuje, będą skuteczne w zabijaniu bakterii i mogą w pewnym stopniu pomóc w spowolnieniu rozprzestrzeniania się nowych koronawirusów.
Środek powierzchniowo czynny, będący skrótem wyrażeń Powierzchnia, Aktywny i Środek. Surfaktanty to substancje aktywne na powierzchniach i międzyfazach, posiadające bardzo dużą zdolność i skuteczność w zmniejszaniu napięcia powierzchniowego (granicznego), tworząc w roztworach uporządkowane molekularnie połączenia, a zatem posiadające szereg funkcji aplikacyjnych. Środki powierzchniowo czynne charakteryzują się dobrą dyspergowalnością, zwilżalnością, zdolnością emulgowania i właściwościami antystatycznymi i stały się kluczowymi materiałami dla rozwoju wielu dziedzin, w tym dziedziny chemikaliów wysokowartościowych, i w znaczący sposób przyczyniają się do ulepszania procesów, zmniejszania zużycia energii i zwiększania wydajności produkcji . Wraz z rozwojem społeczeństwa i ciągłym postępem światowego poziomu przemysłu, zastosowanie środków powierzchniowo czynnych stopniowo rozprzestrzeniło się z chemikaliów codziennego użytku na różne dziedziny gospodarki narodowej, takie jak środki antybakteryjne, dodatki do żywności, nowe dziedziny energii, oczyszczanie zanieczyszczeń i biofarmaceutyki.
Konwencjonalne środki powierzchniowo czynne to związki „amfifilowe” składające się z polarnych grup hydrofilowych i niepolarnych grup hydrofobowych, a ich strukturę molekularną pokazano na rysunku 1 (a).
Obecnie, wraz z rozwojem udoskonalenia i usystematyzowania przemysłu wytwórczego, stopniowo wzrasta zapotrzebowanie na właściwości surfaktantów w procesie produkcyjnym, dlatego istotne jest poszukiwanie i opracowywanie surfaktantów o wyższych właściwościach powierzchniowych i specjalnej strukturze. Odkrycie Gemini Surfactants wypełnia te luki i spełnia wymagania produkcji przemysłowej. Powszechnym środkiem powierzchniowo czynnym Gemini jest związek z dwiema grupami hydrofilowymi (zazwyczaj jonowymi lub niejonowymi o właściwościach hydrofilowych) i dwoma hydrofobowymi łańcuchami alkilowymi.
Jak pokazano na rysunku 1(b), w przeciwieństwie do konwencjonalnych jednołańcuchowych środków powierzchniowo czynnych, środki powierzchniowo czynne Gemini łączą ze sobą dwie grupy hydrofilowe poprzez grupę łączącą (przełącznik). W skrócie, strukturę środka powierzchniowo czynnego Gemini można rozumieć jako utworzoną przez sprytne połączenie dwóch hydrofilowych grup głównych konwencjonalnego środka powierzchniowo czynnego razem z grupą łączącą.
Specjalna struktura środka powierzchniowo czynnego Gemini powoduje jego wysoką aktywność powierzchniową, co wynika głównie z:
(1) zwiększone działanie hydrofobowe dwóch hydrofobowych łańcuchów końcowych cząsteczki środka powierzchniowo czynnego Gemini i zwiększona tendencja środka powierzchniowo czynnego do opuszczania roztworu wodnego.
(2) Tendencja hydrofilowych grup czołowych do oddzielania się od siebie, zwłaszcza jonowych grup czołowych, w wyniku odpychania elektrostatycznego, jest znacznie osłabiona przez wpływ elementu dystansującego;
(3) Specjalna struktura środków powierzchniowo czynnych Gemini wpływa na ich zachowanie podczas agregacji w roztworze wodnym, nadając im bardziej złożoną i zmienną morfologię agregacji.
Środki powierzchniowo czynne Gemini mają wyższą aktywność powierzchniową (graniczną), niższe krytyczne stężenie miceli, lepszą zwilżalność, zdolność emulgowania i działanie antybakteryjne w porównaniu z konwencjonalnymi środkami powierzchniowo czynnymi. Dlatego rozwój i wykorzystanie środków powierzchniowo czynnych Gemini ma ogromne znaczenie dla rozwoju i zastosowania środków powierzchniowo czynnych.
„Struktura amfifilowa” konwencjonalnych środków powierzchniowo czynnych nadaje im wyjątkowe właściwości powierzchniowe. Jak pokazano na rysunku 1 (c), gdy do wody dodaje się konwencjonalny środek powierzchniowo czynny, hydrofilowa grupa czołowa ma tendencję do rozpuszczania się w roztworze wodnym, a grupa hydrofobowa hamuje rozpuszczanie cząsteczki środka powierzchniowo czynnego w wodzie. Pod wpływem łącznego działania tych dwóch trendów cząsteczki środka powierzchniowo czynnego ulegają wzbogaceniu na granicy faz gaz-ciecz i ulegają uporządkowanemu ułożeniu, zmniejszając w ten sposób napięcie powierzchniowe wody. W przeciwieństwie do konwencjonalnych środków powierzchniowo czynnych, środki powierzchniowo czynne Gemini są „dimerami”, które łączą konwencjonalne środki powierzchniowo czynne poprzez grupy dystansujące, co może skuteczniej zmniejszać napięcie powierzchniowe wody i napięcie międzyfazowe olej/woda. Ponadto środki powierzchniowo czynne Gemini charakteryzują się niższymi krytycznymi stężeniami miceli, lepszą rozpuszczalnością w wodzie, emulgacją, pienieniem, zwilżaniem i właściwościami antybakteryjnymi.
| Wprowadzenie środków powierzchniowo czynnych Gemini W 1991 roku Menger i Littau [13] opracowali pierwszy środek powierzchniowo czynny o łańcuchu bis-alkilowym ze sztywną grupą łączącą i nazwali go „surfaktantem Gemini”. W tym samym roku Zana i wsp. [14] po raz pierwszy opracowali serię czwartorzędowych soli amoniowych Gemini Surfactants i systematycznie badali właściwości tej serii czwartorzędowych soli amoniowych Gemini Surfactants. 1996, badacze uogólnili i omówili zachowanie powierzchni (graniczne), właściwości agregacyjne, reologię roztworu i zachowanie fazowe różnych środków powierzchniowo czynnych Gemini w połączeniu z konwencjonalnymi środkami powierzchniowo czynnymi. W 2002 roku Zana [15] zbadała wpływ różnych grup łączących na zachowanie agregacyjne środków powierzchniowo czynnych Gemini w roztworze wodnym, co znacznie przyspieszyło rozwój środków powierzchniowo czynnych i miało ogromne znaczenie. Później Qiu i wsp. [16] opracowali nową metodę syntezy środków powierzchniowo czynnych Gemini zawierających specjalne struktury na bazie bromku cetylu i 4-amino-3,5-dihydroksymetylo-1,2,4-triazolu, co dodatkowo wzbogaciło sposób Synteza środka powierzchniowo czynnego Gemini. |
Badania nad środkami powierzchniowo czynnymi Gemini w Chinach rozpoczęły się późno; w 1999 r. Jianxi Zhao z Uniwersytetu Fuzhou dokonał systematycznego przeglądu zagranicznych badań nad środkami powierzchniowo czynnymi Gemini i przyciągnął uwagę wielu instytucji badawczych w Chinach. Następnie badania nad środkami powierzchniowo czynnymi Gemini w Chinach zaczęły się rozwijać i przyniosły owocne wyniki. W ostatnich latach badacze poświęcili się opracowywaniu nowych środków powierzchniowo czynnych Gemini i badaniu powiązanych z nimi właściwości fizykochemicznych. Jednocześnie stopniowo rozwijano zastosowania środków powierzchniowo czynnych Gemini w obszarach sterylizacji i środków przeciwbakteryjnych, produkcji żywności, usuwania piany i hamowania piany, powolnego uwalniania leków i czyszczenia przemysłowego. W zależności od tego, czy grupy hydrofilowe w cząsteczkach surfaktantów są naładowane czy nie oraz od rodzaju ładunku, jaki niosą, środki powierzchniowo czynne Gemini można podzielić na następujące kategorie: kationowe, anionowe, niejonowe i amfoteryczne środki powierzchniowo czynne Gemini. Wśród nich kationowe środki powierzchniowo czynne Gemini ogólnie odnoszą się do czwartorzędowych środków powierzchniowo czynnych amoniowych lub soli amonowych Gemini, anionowe środki powierzchniowo czynne Gemini odnoszą się głównie do środków powierzchniowo czynnych Gemini, których grupami hydrofilowymi są kwas sulfonowy, fosforan i kwas karboksylowy, podczas gdy niejonowe środki powierzchniowo czynne Gemini to głównie polioksyetylenowe środki powierzchniowo czynne Gemini.
1.1 Kationowe środki powierzchniowo czynne Gemini
Kationowe środki powierzchniowo czynne Gemini mogą dysocjować kationy w roztworach wodnych, głównie amonowe i czwartorzędowe sole amoniowe. Kationowe środki powierzchniowo czynne Gemini charakteryzują się dobrą biodegradowalnością, silną zdolnością odkażania, stabilnymi właściwościami chemicznymi, niską toksycznością, prostą strukturą, łatwą syntezą, łatwą separacją i oczyszczaniem, a także mają właściwości bakteriobójcze, antykorozyjne, antystatyczne i miękkość.
Środki powierzchniowo czynne Gemini na bazie czwartorzędowych soli amoniowych zazwyczaj wytwarza się z amin trzeciorzędowych w reakcjach alkilowania. Istnieją dwie główne metody syntezy, jak następuje: jedna polega na czwartorzędowaniu dibromo-podstawionych alkanów i pojedynczych długołańcuchowych alkilodimetylo-aminy trzeciorzędowe; drugim jest czwartorzędowanie 1-bromo-podstawionych długołańcuchowych alkanów i N,N,N',N'-tetrametyloalkilodiaminy za pomocą bezwodnego etanolu jako rozpuszczalnika i ogrzewanie pod chłodnicą zwrotną. Jednakże dibromo-podstawione alkany są droższe i powszechnie syntetyzowane są drugą metodą, a równanie reakcji pokazano na rysunku 2.
1.2 Anionowe środki powierzchniowo czynne Gemini
Anionowe środki powierzchniowo czynne Gemini mogą dysocjować aniony w roztworach wodnych, głównie sulfoniany, sole siarczanowe, karboksylany i sole fosforanowe typu Gemini Surfactants. Anionowe środki powierzchniowo czynne mają lepsze właściwości, takie jak odkażanie, pienienie, dyspergowanie, emulgowanie i zwilżanie i są szeroko stosowane jako detergenty, środki spieniające, środki zwilżające, emulgatory i dyspergatory.
1.2.1 Sulfoniany
Biosurfaktanty na bazie sulfonianów mają zalety dobrej rozpuszczalności w wodzie, dobrej zwilżalności, dobrej odporności na temperaturę i sól, dobrej zdolności piorącej i silnej zdolności dyspergującej i są szeroko stosowane jako detergenty, środki spieniające, środki zwilżające, emulgatory i dyspergatory w ropie naftowej, przemysł tekstylny i chemikalia codziennego użytku ze względu na stosunkowo szerokie źródła surowców, proste procesy produkcyjne i niskie koszty. Li i wsp. zsyntetyzowali serię nowych środków powierzchniowo czynnych Gemini (2Cn-SCT) na bazie kwasu dialkilodisulfonowego, typowego barionowego środka powierzchniowo czynnego typu sulfonianu, stosując trichloraminę, aminę alifatyczną i taurynę jako surowce w trzyetapowej reakcji.
1.2.2 Sole siarczanowe
Dubletowe środki powierzchniowo czynne w postaci estrów siarczanowych mają zalety ultraniskiego napięcia powierzchniowego, wysokiej aktywności powierzchniowej, dobrej rozpuszczalności w wodzie, szerokiego źródła surowców i stosunkowo prostej syntezy. Ma również dobre właściwości myjące i zdolność pienienia, stabilne działanie w twardej wodzie, a sole estrów siarczanowych są obojętne lub lekko zasadowe w roztworze wodnym. Jak pokazano na rysunku 3, Sun Dong i wsp. wykorzystali kwas laurynowy i glikol polietylenowy jako główne surowce oraz dodali wiązania estrowe siarczanowe poprzez reakcje podstawienia, estryfikacji i addycji, syntetyzując w ten sposób barionowy środek powierzchniowo czynny typu soli estrów siarczanowych – GA12-S-12.
1.2.3 Sole kwasów karboksylowych
Środki powierzchniowo czynne Gemini na bazie karboksylanów są zwykle łagodne, zielone, łatwo biodegradowalne i mają bogate źródło naturalnych surowców, wysokie właściwości chelatujące metale, dobrą odporność na twardą wodę i dyspersję mydła wapniowego, dobre właściwości pieniące i zwilżające i są szeroko stosowane w farmaceutyce, tekstylia, chemikalia i inne dziedziny. Wprowadzenie grup amidowych do biosurfaktantów na bazie karboksylanów może zwiększyć biodegradowalność cząsteczek surfaktantów, a także sprawić, że będą one miały dobre właściwości zwilżające, emulgujące, dyspergujące i odkażające. Mei i wsp. zsyntetyzowali barionowy środek powierzchniowo czynny CGS-2 na bazie karboksylanów zawierający grupy amidowe, stosując jako surowce dodecyloaminę, dibromoetan i bezwodnik bursztynowy.
1.2.4 Sole fosforanowe
Sole fosforanowe typu Gemini Środki powierzchniowo czynne mają podobną strukturę do naturalnych fosfolipidów i są podatne na tworzenie struktur takich jak odwrócone micele i pęcherzyki. Sole estrów fosforanowych typu Gemini Środki powierzchniowo czynne są szeroko stosowane jako środki antystatyczne i detergenty do prania, a ich wysokie właściwości emulgujące i stosunkowo niski poziom podrażnienia doprowadziły do ich szerokiego zastosowania w osobistej pielęgnacji skóry. Niektóre estry fosforanowe mogą działać przeciwnowotworowo, przeciwnowotworowo i przeciwbakteryjnie, dlatego opracowano dziesiątki leków. Biosurfaktanty typu soli estrów fosforanowych mają wysokie właściwości emulgujące pestycydy i mogą być stosowane nie tylko jako środki przeciwbakteryjne i owadobójcze, ale także jako herbicydy. Zheng i wsp. badali syntezę soli estrów fosforanowych Gemini Surfaktanty z P2O5 i oligomerycznych dioli na bazie orto-kwatu, które mają lepsze działanie zwilżające, dobre właściwości antystatyczne i stosunkowo prosty proces syntezy w łagodnych warunkach reakcji. Wzór cząsteczkowy barionowego środka powierzchniowo czynnego, soli fosforanu potasu, pokazano na rysunku 4.
1.3 Niejonowe środki powierzchniowo czynne Gemini
Niejonowe środki powierzchniowo czynne Gemini nie ulegają dysocjacji w roztworze wodnym i występują w postaci molekularnej. Ten rodzaj barionowego środka powierzchniowo czynnego był dotychczas mniej zbadany i istnieją dwa typy, jeden jest pochodną cukru, a drugi to eter alkoholowy i eter fenolowy. Niejonowe środki powierzchniowo czynne Gemini nie występują w roztworze w stanie jonowym, dlatego mają wysoką stabilność, niełatwo na nie wpływają silne elektrolity, mają dobrą zdolność kompleksowania z innymi rodzajami środków powierzchniowo czynnych i dobrą rozpuszczalność. Dlatego niejonowe środki powierzchniowo czynne mają różne właściwości, takie jak dobra zdolność piorąca, dyspergowalność, emulgowanie, pienienie, zwilżalność, właściwości antystatyczne i sterylizacja, i mogą być szeroko stosowane w różnych aspektach, takich jak pestycydy i powłoki. Jak pokazano na rysunku 5, w 2004 roku FitzGerald i wsp. zsyntetyzowali środki powierzchniowo czynne Gemini na bazie polioksyetylenu (niejonowe środki powierzchniowo czynne), których strukturę wyrażono jako (Cn-2H2n-3CHCH2O(CH2CH2O)mH)2(CH2)6 (lub GemnEm).
02 Właściwości fizykochemiczne środków powierzchniowo czynnych Gemini
2.1 Aktywność środków powierzchniowo czynnych Gemini
Najprostszym i najbardziej bezpośrednim sposobem oceny aktywności powierzchniowej środków powierzchniowo czynnych jest pomiar napięcia powierzchniowego ich roztworów wodnych. Zasadniczo środki powierzchniowo czynne zmniejszają napięcie powierzchniowe roztworu poprzez zorientowane rozmieszczenie na płaszczyźnie powierzchni (granicznej) (rysunek 1 (c)). Krytyczne stężenie miceli (CMC) środków powierzchniowo czynnych Gemini jest o ponad dwa rzędy wielkości mniejsze, a wartość C20 jest znacznie niższa w porównaniu do konwencjonalnych środków powierzchniowo czynnych o podobnej strukturze. Cząsteczka barionowego środka powierzchniowo czynnego posiada dwie grupy hydrofilowe, które pomagają jej utrzymać dobrą rozpuszczalność w wodzie, mając jednocześnie długie hydrofobowe długie łańcuchy. Na styku woda/powietrze konwencjonalne środki powierzchniowo czynne są luźno ułożone ze względu na efekt przestrzennego oporu miejscowego i odpychanie jednorodnych ładunków w cząsteczkach, osłabiając w ten sposób ich zdolność do zmniejszania napięcia powierzchniowego wody. Natomiast grupy łączące środków powierzchniowo czynnych Gemini są związane kowalencyjnie, dzięki czemu odległość pomiędzy dwiema grupami hydrofilowymi utrzymuje się w niewielkim zakresie (znacznie mniejszym niż odległość pomiędzy grupami hydrofilowymi konwencjonalnych środków powierzchniowo czynnych), co skutkuje lepszą aktywnością środków powierzchniowo czynnych Gemini przy powierzchnia (granica).
2.2 Struktura montażu środków powierzchniowo czynnych Gemini
W roztworach wodnych wraz ze wzrostem stężenia barionowego środka powierzchniowo czynnego jego cząsteczki nasycają powierzchnię roztworu, co z kolei zmusza inne cząsteczki do migracji do wnętrza roztworu, tworząc micele. Stężenie, przy którym środek powierzchniowo czynny zaczyna tworzyć micele, nazywa się krytycznym stężeniem miceli (CMC). Jak pokazano na rysunku 9, gdy stężenie jest większe niż CMC, w przeciwieństwie do konwencjonalnych środków powierzchniowo czynnych, które agregują, tworząc kuliste micele, środki powierzchniowo czynne Gemini tworzą różne morfologie miceli, takie jak struktury liniowe i dwuwarstwowe, ze względu na ich właściwości strukturalne. Różnice w wielkości, kształcie i uwodnieniu miceli mają bezpośredni wpływ na zachowanie fazowe i właściwości reologiczne roztworu, a także prowadzą do zmian lepkosprężystości roztworu. Konwencjonalne środki powierzchniowo czynne, takie jak anionowe środki powierzchniowo czynne (SDS), zwykle tworzą kuliste micele, które prawie nie mają wpływu na lepkość roztworu. Jednak szczególna budowa Gemini Surfactants prowadzi do powstania bardziej złożonej morfologii miceli, a właściwości ich wodnych roztworów znacznie różnią się od właściwości konwencjonalnych surfaktantów. Lepkość wodnych roztworów środków powierzchniowo czynnych Gemini wzrasta wraz ze wzrostem stężenia środków powierzchniowo czynnych Gemini, prawdopodobnie dlatego, że utworzone liniowe micele splatają się w strukturę przypominającą sieć. Jednakże lepkość roztworu maleje wraz ze wzrostem stężenia środka powierzchniowo czynnego, prawdopodobnie na skutek rozerwania struktury sieci i tworzenia się innych struktur miceli.
03 Właściwości przeciwdrobnoustrojowe środków powierzchniowo czynnych Gemini
Jako rodzaj organicznego środka przeciwdrobnoustrojowego, mechanizm przeciwdrobnoustrojowy barionowego środka powierzchniowo czynnego polega głównie na tym, że łączy się on z anionami na powierzchni błony komórkowej mikroorganizmów lub reaguje z grupami sulfhydrylowymi, zakłócając produkcję ich białek i błon komórkowych, niszcząc w ten sposób tkanki drobnoustrojów w celu zahamowania lub zabić mikroorganizmy.
3.1 Właściwości przeciwdrobnoustrojowe anionowych środków powierzchniowo czynnych Gemini
Właściwości przeciwdrobnoustrojowe przeciwdrobnoustrojowych anionowych środków powierzchniowo czynnych zależą głównie od charakteru cząsteczek przeciwdrobnoustrojowych, które zawierają. W roztworach koloidalnych, takich jak naturalne lateksy i powłoki, łańcuchy hydrofilowe wiążą się z rozpuszczalnymi w wodzie dyspergatorami, a łańcuchy hydrofobowe będą wiązać się z dyspersjami hydrofobowymi poprzez adsorpcję kierunkową, przekształcając w ten sposób dwufazową granicę faz w gęstą molekularną warstwę międzyfazową. Bakteryjne grupy hamujące w tej gęstej warstwie ochronnej hamują rozwój bakterii.
Mechanizm bakteryjnego hamowania anionowych środków powierzchniowo czynnych zasadniczo różni się od mechanizmu kationowych środków powierzchniowo czynnych. Bakteryjne hamowanie anionowych środków powierzchniowo czynnych jest związane z ich układem roztworów i grupami hamującymi, zatem ten typ środka powierzchniowo czynnego można ograniczyć. Ten rodzaj środka powierzchniowo czynnego musi być obecny w wystarczającej ilości, aby środek powierzchniowo czynny był obecny w każdym zakątku układu i zapewniał dobre działanie bakteriobójcze. Jednocześnie temu rodzajowi środka powierzchniowo czynnego brakuje lokalizacji i ukierunkowania, co nie tylko powoduje niepotrzebne straty, ale także tworzy opór przez długi okres czasu.
Przykładowo w medycynie klinicznej zastosowano biosurfaktanty na bazie sulfonianów alkilu. Alkilosulfoniany, takie jak busulfan i treosulfan, leczą głównie choroby mieloproliferacyjne, działając w celu wytworzenia sieciowania między guaniną i ureapuryną, podczas gdy zmiany tej nie można naprawić poprzez korektę komórkową, co powoduje apoptotyczną śmierć komórki.
3.2 Właściwości antybakteryjne kationowych środków powierzchniowo czynnych Gemini
Głównym rodzajem opracowanych kationowych środków powierzchniowo czynnych Gemini są środki powierzchniowo czynne typu czwartorzędowej soli amoniowej. Czwartorzędowe kationowe środki powierzchniowo czynne Gemini mają silne działanie bakteriobójcze, ponieważ w cząsteczkach barionowego środka powierzchniowo czynnego czwartorzędowego typu amoniowego znajdują się dwa długie hydrofobowe łańcuchy alkanów, a łańcuchy hydrofobowe tworzą hydrofobową adsorpcję ze ścianą komórkową (peptydoglikan); jednocześnie zawierają dwa dodatnio naładowane jony azotu, które będą sprzyjać adsorpcji cząsteczek środka powierzchniowo czynnego na powierzchni ujemnie naładowanych bakterii, a poprzez penetrację i dyfuzję łańcuchy hydrofobowe wnikają głęboko w warstwę lipidową błony komórkowej bakterii, zmieniają przepuszczalność błony komórkowej, co prowadzi do rozerwania bakterii, oprócz grup hydrofilowych w głąb białka, co prowadzi do utraty aktywności enzymatycznej i denaturacji białka, w wyniku łącznego działania tych dwóch efektów, dzięki czemu środek grzybobójczy ma działanie silne działanie bakteriobójcze.
Jednak z ekologicznego punktu widzenia te środki powierzchniowo czynne mają działanie hemolityczne i cytotoksyczność, a dłuższy czas kontaktu z organizmami wodnymi i biodegradacja mogą zwiększać ich toksyczność.
3.3 Właściwości antybakteryjne niejonowych środków powierzchniowo czynnych Gemini
Obecnie istnieją dwa rodzaje niejonowych środków powierzchniowo czynnych Gemini, jeden jest pochodną cukru, a drugi to eter alkoholowy i eter fenolowy.
Mechanizm antybakteryjny biosurfaktantów pochodzących z cukru opiera się na powinowactwie cząsteczek, a surfaktanty pochodzące z cukru mogą wiązać się z błonami komórkowymi, które zawierają dużą liczbę fosfolipidów. Gdy stężenie surfaktantów pochodnych cukru osiągnie określony poziom, zmienia przepuszczalność błony komórkowej, tworząc pory i kanały jonowe, co wpływa na transport składników odżywczych i wymianę gazową, powodując wypływ zawartości i ostatecznie prowadząc do śmierci komórki. bakteria.
Mechanizm antybakteryjny środków przeciwdrobnoustrojowych na bazie eterów fenolowych i alkoholowych polega na działaniu na ścianę komórkową lub błonę komórkową oraz enzymy, blokując funkcje metaboliczne i zaburzając funkcje regeneracyjne. Na przykład leki przeciwdrobnoustrojowe eterów difenylowych i ich pochodnych (fenoli) zanurzane są w komórkach bakteryjnych lub wirusowych i działają przez ścianę komórkową i błonę komórkową, hamując działanie i funkcję enzymów związanych z syntezą kwasów nukleinowych i białek, ograniczając wzrost i rozmnażanie się bakterii. Paraliżuje także funkcje metaboliczne i oddechowe enzymów bakterii, które następnie zawodzą.
3.4 Właściwości antybakteryjne amfoterycznych środków powierzchniowo czynnych Gemini
Amfoteryczne środki powierzchniowo czynne Gemini to klasa środków powierzchniowo czynnych, które w swojej strukturze molekularnej zawierają zarówno kationy, jak i aniony, mogą jonizować w roztworze wodnym i wykazują właściwości anionowych środków powierzchniowo czynnych w jednym środowisku i kationowych środków powierzchniowo czynnych w innym środowisku. Mechanizm bakteryjnego hamowania amfoterycznych środków powierzchniowo czynnych nie jest jednoznaczny, ale ogólnie uważa się, że hamowanie może być podobne do hamowania czwartorzędowych amoniowych środków powierzchniowo czynnych, gdzie środek powierzchniowo czynny jest łatwo adsorbowany na ujemnie naładowanej powierzchni bakterii i zakłóca metabolizm bakterii.
3.4.1 Właściwości przeciwdrobnoustrojowe aminokwasowych środków powierzchniowo czynnych Gemini
Barionowy środek powierzchniowo czynny typu aminokwasów jest kationowym amfoterycznym środkiem powierzchniowo czynnym barionowym składającym się z dwóch aminokwasów, zatem jego mechanizm przeciwdrobnoustrojowy jest bardziej podobny do mechanizmu barionowego środka powierzchniowo czynnego typu czwartorzędowej soli amoniowej. Dodatnio naładowana część środka powierzchniowo czynnego jest przyciągana do ujemnie naładowanej części powierzchni bakterii lub wirusa w wyniku oddziaływania elektrostatycznego, a następnie łańcuchy hydrofobowe wiążą się z dwuwarstwą lipidową, co prowadzi do wypływu zawartości komórek i lizy aż do śmierci. Ma znaczące zalety w porównaniu z czwartorzędowymi środkami powierzchniowo czynnymi Gemini na bazie amoniowej: łatwą biodegradowalność, niską aktywność hemolityczną i niską toksyczność, dlatego jest opracowywany pod kątem jego zastosowania, a jego zakres zastosowań jest poszerzany.
3.4.2 Właściwości antybakteryjne nieaminokwasowych środków powierzchniowo czynnych Gemini
Amfoteryczne środki powierzchniowo czynne Gemini niebędące aminokwasami mają powierzchniowo czynne reszty molekularne zawierające zarówno niejonizowane centra ładunku dodatniego, jak i ujemnego. Głównymi nieaminokwasowymi środkami powierzchniowo czynnymi Gemini są betaina, imidazolina i tlenek aminy. Biorąc na przykład rodzaj betainy, amfoteryczne środki powierzchniowo czynne typu betainy mają w swoich cząsteczkach zarówno grupy anionowe, jak i kationowe, na które niełatwo wpływają sole nieorganiczne i które działają jako środek powierzchniowo czynny zarówno w roztworach kwaśnych, jak i zasadowych, a mechanizm przeciwdrobnoustrojowy kationowych środków powierzchniowo czynnych Gemini jest następnie w roztworach kwaśnych i anionowych środków powierzchniowo czynnych Gemini w roztworach zasadowych. Ma również doskonałe właściwości łączenia z innymi rodzajami środków powierzchniowo czynnych.
04 Wnioski i perspektywy
Środki powierzchniowo czynne Gemini są coraz częściej stosowane w życiu ze względu na ich specjalną strukturę i są szeroko stosowane w dziedzinie sterylizacji antybakteryjnej, produkcji żywności, usuwania piany i hamowania pienienia, powolnego uwalniania leków i czyszczenia przemysłowego. Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na ekologiczną ochronę środowiska, Gemini Surfactants są stopniowo przekształcane w przyjazne dla środowiska i wielofunkcyjne środki powierzchniowo czynne. Przyszłe badania nad środkami powierzchniowo czynnymi Gemini można prowadzić w następujących aspektach: opracowanie nowych środków powierzchniowo czynnych Gemini o specjalnych strukturach i funkcjach, w szczególności wzmocnienie badań nad środkami przeciwbakteryjnymi i przeciwwirusowymi; łączenie ze zwykłymi środkami powierzchniowo czynnymi lub dodatkami w celu wytworzenia produktów o lepszych właściwościach; oraz wykorzystanie tanich i łatwo dostępnych surowców do syntezy przyjaznych dla środowiska środków powierzchniowo czynnych Gemini.
Czas publikacji: 25 marca 2022 r