Гэты артыкул прысвечаны антымікробнаму механізму павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini, якія, як чакаецца, будуць эфектыўнымі ў знішчэнні бактэрый і могуць аказаць пэўную дапамогу ў запаволенні распаўсюджвання новых каранавірусаў.
Павярхоўна-актыўнае рэчыва, якое з'яўляецца скарачэннем фраз Surface, Active і Agent. Павярхоўна-актыўныя рэчывы - гэта рэчывы, якія дзейнічаюць на паверхнях і межах падзелу і валодаюць вельмі высокай здольнасцю і эфектыўнасцю зніжаць павярхоўнае (гранічнае) нацяжэнне, утвараючы малекулярна ўпарадкаваныя комплексы ў растворах вышэй пэўнай канцэнтрацыі і, такім чынам, выконваючы шэраг функцый прымянення. Павярхоўна-актыўныя рэчывы валодаюць добрай диспергируемостью, змочвальнасцю, здольнасцю да эмульгирования і антыстатычнымі ўласцівасцямі, і сталі ключавымі матэрыяламі для развіцця многіх галін, у тым ліку вобласці тонкай хіміі, і ўносяць значны ўклад у паляпшэнне працэсаў, зніжэнне спажывання энергіі і павышэнне эфектыўнасці вытворчасці. . З развіццём грамадства і бесперапынным прагрэсам сусветнага прамысловага ўзроўню прымяненне павярхоўна-актыўных рэчываў паступова распаўсюдзілася ад штодзённых хімічных рэчываў да розных галін нацыянальнай эканомікі, такіх як антыбактэрыйныя сродкі, харчовыя дабаўкі, новыя сферы энергіі, ачыстка забруджвальных рэчываў і біяфармацэўтыка.
Звычайныя павярхоўна-актыўныя рэчывы - гэта "амфіфільныя" злучэнні, якія складаюцца з палярных гідрафільных груп і непалярных гідрафобных груп, і іх малекулярныя структуры паказаны на малюнку 1(a).
У цяперашні час з развіццём удасканалення і сістэматызацыі ў апрацоўчай прамысловасці попыт на ўласцівасці павярхоўна-актыўных рэчываў у працэсе вытворчасці паступова расце, таму важна знайсці і распрацаваць павярхоўна-актыўныя рэчывы з больш высокімі ўласцівасцямі паверхні і са спецыяльнымі структурамі. Адкрыццё павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini ліквідуе гэтыя прабелы і адпавядае патрабаванням прамысловай вытворчасці. Звычайнае павярхоўна-актыўнае рэчыва Gemini - гэта злучэнне з дзвюма гідрафільнымі групамі (як правіла, іённымі або неіённымі з гідрафільнымі ўласцівасцямі) і двума гідрафобнымі алкільнымі ланцугамі.
Як паказана на малюнку 1 (b), у адрозненне ад звычайных адналанцуговых павярхоўна-актыўных рэчываў, павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini звязваюць дзве гідрафільныя групы разам праз сувязную групу (спейсер). Карацей кажучы, структура павярхоўна-актыўнага рэчыва Gemini можа быць зразумета як утвораная шляхам разумнага злучэння дзвюх гідрафільных галаўных груп звычайнага павярхоўна-актыўнага рэчыва разам з групай сувязі.
Асаблівая структура сурфактанта Gemini абумоўлівае яго высокую павярхоўную актыўнасць, што ў асноўным звязана з:
(1) узмоцнены гідрафобны эфект двух гідрафобных хваставых ланцугоў малекулы павярхоўна-актыўнага рэчыва Gemini і падвышаная схільнасць павярхоўна-актыўнага рэчыва пакідаць водны раствор.
(2) Тэндэнцыя гідрафільных галаўных груп аддзяляцца адна ад адной, асабліва іённых галаўных груп з-за электрастатычнага адштурхвання, істотна аслаблена ўплывам спейсера;
(3) Асаблівая структура павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini ўплывае на іх агрэгацыйныя паводзіны ў водным растворы, надаючы ім больш складаную і зменлівую марфалогію агрэгацыі.
Павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini маюць больш высокую павярхоўную (памежную) актыўнасць, больш нізкую крытычную канцэнтрацыю міцэлы, лепшую змочвальнасць, здольнасць да эмульгирования і антыбактэрыйную здольнасць у параўнанні са звычайнымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі. Такім чынам, распрацоўка і выкарыстанне павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini мае вялікае значэнне для распрацоўкі і прымянення павярхоўна-актыўных рэчываў.
«Амфифильная структура» звычайных павярхоўна-актыўных рэчываў надае ім унікальныя ўласцівасці паверхні. Як паказана на малюнку 1(c), калі звычайнае павярхоўна-актыўнае рэчыва дадаецца ў ваду, гідрафільная галаўная група імкнецца растварыцца ў водным растворы, а гідрафобная група перашкаджае растварэнню малекулы павярхоўна-актыўнага рэчыва ў вадзе. Пад сумесным дзеяннем гэтых дзвюх тэндэнцый малекулы павярхоўна-актыўнага рэчыва ўзбагачаюцца на мяжы газ-вадкасць і падвяргаюцца ўпарадкаванаму размяшчэнню, тым самым зніжаючы павярхоўнае нацяжэнне вады. У адрозненне ад звычайных павярхоўна-актыўных рэчываў, павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini - гэта "дымеры", якія злучаюць звычайныя павярхоўна-актыўныя рэчывы разам праз спейсерныя групы, якія могуць больш эфектыўна зніжаць павярхоўнае нацяжэнне вады і межфазное нацяжэнне алей/вада. Акрамя таго, павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini валодаюць больш нізкай крытычнай канцэнтрацыяй міцэлы, лепшай растваральнасцю ў вадзе, эмульгацыяй, успеньваннем, змочваннем і антыбактэрыйнымі ўласцівасцямі.
| Увядзенне павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini У 1991 годзе Менгер і Літау [13] падрыхтавалі першае павярхоўна-актыўнае рэчыва з біс-алкільнай ланцугом з жорсткай групай сувязі і назвалі яго «павярхоўна-актыўным рэчывам Gemini». У тым жа годзе Zana et al [14] упершыню падрыхтавалі серыю павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini з чацвярцічнай амоніевай солі і сістэматычна даследавалі ўласцівасці гэтай серыі павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini з чацвярцічнай амоніевай солі. У 1996 г. даследчыкі абагульнілі і абмеркавалі паводзіны паверхні (граніцы), агрэгацыйныя ўласцівасці, рэалогію раствора і фазавыя паводзіны розных павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini пры злучэнні са звычайнымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі. У 2002 годзе Zana [15] даследаваў уплыў розных груп сувязяў на агрэгацыйныя паводзіны павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini у водным растворы, праца, якая значна прасунула развіццё павярхоўна-актыўных рэчываў і мела вялікае значэнне. Пазней Qiu et al [16] вынайшлі новы метад сінтэзу павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini, якія змяшчаюць спецыяльныя структуры на аснове браміду цэтылу і 4-аміна-3,5-дыгідраксіметыл-1,2,4-трыазолу, які яшчэ больш узбагаціў спосаб Gemini Сінтэз сурфактанта. |
Даследаванні ПАВ Gemini у Кітаі пачаліся са спазненнем; у 1999 годзе Цзяньсі Чжао з Універсітэта Фучжоу зрабіў сістэматычны агляд замежных даследаванняў па павярхоўна-актыўных рэчывах Gemini і прыцягнуў увагу многіх навукова-даследчых устаноў у Кітаі. Пасля гэтага даследаванні ПАВ Gemini ў Кітаі пачалі квітнець і дасягнулі плённых вынікаў. У апошнія гады даследчыкі прысвяцілі сябе распрацоўцы новых павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini і вывучэнню звязаных з імі фізіка-хімічных уласцівасцяў. У той жа час прымяненне павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini паступова пашыраецца ў галіне стэрылізацыі і антыбактэрыйных сродкаў, вытворчасці прадуктаў харчавання, пеноудаления і інгібіравання пены, павольнага вызвалення лекаў і прамысловай ачысткі. У залежнасці ад таго, зараджаныя ці не гідрафільныя групы ў малекулах павярхоўна-актыўных рэчываў і тыпу зарада, які яны нясуць, павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini можна падзяліць на наступныя катэгорыі: катыённыя, аніённыя, неіённыя і амфатэрныя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini. Сярод іх катыённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini звычайна адносяцца да павярхоўна-актыўных рэчываў з чацвярцічнага амонія або солі амонія, аніённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini у асноўным адносяцца да павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini, гідрафільнымі групамі якіх з'яўляюцца сульфоновая кіслата, фасфат і карбанавая кіслата, у той час як неіённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini - гэта ў асноўным поліаксіэтыленавыя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini.
1.1 Катыённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini
Катыённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini могуць раз'ядноўваць катыёны ў водных растворах, у асноўным амоній і солі чацвярцічнага амонія. Катыённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini маюць добрую біяраскладальнасць, моцную здольнасць да дэзактывацыі, стабільныя хімічныя ўласцівасці, нізкую таксічнасць, простую структуру, лёгкі сінтэз, лёгкае аддзяленне і ачыстку, а таксама валодаюць бактэрыцыднымі, антыкаразійнымі, антыстатычнымі ўласцівасцямі і мяккасцю.
Павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini на аснове солі чацвярцічнага амонія звычайна атрымліваюць з трацічных амінаў шляхам рэакцый алкілавання. Існуюць два асноўных метаду сінтэзу: адзін заключаецца ў кватэрнізацыі дыбромзамешчаных алканаў і адзінкавых доўгаланцуговых алкілдыметылавых троесных амінаў; другі заключаецца ў кватернизации 1-бромзамешчаных доўгаланцуговых алканаў і N,N,N',N'-тэтраметыл-алкілдыямінаў бязводным этанолам у якасці растваральніка і награваннем з зваротным халадзільнікам. Аднак дыбромзамешчаныя алканы больш дарагія і звычайна сінтэзуюцца другім метадам, а ўраўненне рэакцыі паказана на малюнку 2.
1.2 Аніённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini
Аніённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini могуць дысацыяваць аніёны ў водным растворы, у асноўным сульфанаты, сульфатныя солі, карбаксілаты і фасфатныя солі тыпу павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini. Аніённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы валодаюць лепшымі ўласцівасцямі, такімі як абеззаражанне, успеньванне, дысперсія, эмульгацыя і змочванне, і шырока выкарыстоўваюцца ў якасці мыйных сродкаў, пенаўтваральнікаў, змочвальнікаў, эмульгатараў і дыспергатараў.
1.2.1 Сульфанаты
Біяпавярхоўна-актыўныя рэчывы на аснове сульфанатаў валодаюць такімі перавагамі, як добрая растваральнасць у вадзе, добрая змочвальнасць, добрая ўстойлівасць да тэмператур і соляў, добрая мыйная здольнасць і моцная дыспергуючая здольнасць, і яны шырока выкарыстоўваюцца ў якасці мыйных сродкаў, пенаўтваральнікаў, змочвальнікаў, эмульгатараў і дыспергатараў у нафце, тэкстыльнай прамысловасці і штодзённых хімікатаў з-за іх адносна шырокіх крыніц сыравіны, простых вытворчых працэсаў і нізкіх выдаткаў. Лі і іншыя сінтэзавалі серыю новых павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini диалкилдисульфоновой кіслаты (2Cn-SCT), тыповага барыённага павярхоўна-актыўнага рэчыва сульфанатнага тыпу, выкарыстоўваючы трыхларамін, аліфатычны амін і таурын у якасці сыравіны ў трохступеньчатай рэакцыі.
1.2.2 Сульфатныя солі
Дублетныя павярхоўна-актыўныя рэчывы з сульфатнымі эфірнымі солямі маюць такія перавагі, як звышнізкае павярхоўнае нацяжэнне, высокая павярхоўная актыўнасць, добрая растваральнасць у вадзе, шырокая крыніца сыравіны і адносна просты сінтэз. Ён таксама мае добрую мыйную здольнасць і ўспеньванне, стабільную працу ў цвёрдай вадзе, а солі сульфатных эфіраў нейтральныя або слабашчолачныя ў водным растворы. Як паказана на малюнку 3, Sun Dong і інш. выкарысталі лаўрынавую кіслату і поліэтыленгліколь у якасці асноўнай сыравіны і дадалі сульфатныя эфірныя сувязі праз рэакцыі замяшчэння, этэрыфікацыі і далучэння, такім чынам сінтэзуючы барыённае павярхоўна-актыўнае рэчыва тыпу сульфатнага эфіру.
1.2.3 Солі карбонавых кіслот
Павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini на аснове карбаксілатаў звычайна мяккія, зялёныя, лёгка біяраскладальныя і маюць багатую крыніцу прыроднай сыравіны, высокія хелаціруючыя ўласцівасці металаў, добрую ўстойлівасць да жорсткай вады і дысперсіі кальцыевага мыла, добрыя ўспеньвальныя і змочвальныя ўласцівасці і шырока выкарыстоўваюцца ў фармацэўтыцы, тэкстыльнай прамысловасці, тонкай хіміі і іншых галінах. Увядзенне амідных груп у біяпавярхоўна-актыўныя рэчывы на аснове карбаксілатаў можа павысіць здольнасць да біяраскладання малекул павярхоўна-актыўных рэчываў, а таксама зрабіць іх добрымі ўласцівасцямі змочвання, эмульгирования, дысперсіі і дэзактывацыі. Мэй і іншыя сінтэзавалі барыённае павярхоўна-актыўнае рэчыва CGS-2 на аснове карбаксілатаў, якое змяшчае амідныя групы, выкарыстоўваючы ў якасці сыравіны дадэцыламін, дыбромэтан і бурштынавы ангідрыд.
1.2.4 Фасфатныя солі
Павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini тыпу солі фасфатнага эфіру маюць падобную структуру да натуральных фасфаліпідаў і схільныя ўтвараць такія структуры, як зваротныя міцэлы і везікулы. Павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini тыпу солі фасфатнага эфіру шырока выкарыстоўваюцца ў якасці антыстатыкаў і сродкаў для мыцця бялізны, у той час як іх высокія эмульгирующие ўласцівасці і адносна слабае раздражненне прывялі да іх шырокага выкарыстання ў асабістым доглядзе за скурай. Некаторыя фасфатныя эфіры могуць быць супрацьракавым, супрацьпухлінным і антыбактэрыйным, і былі распрацаваны дзесяткі лекаў. Фасфатныя эфірныя солі тыпу біяпавярхоўна-актыўных рэчываў валодаюць высокімі ўласцівасцямі эмульгирования для пестыцыдаў і могуць выкарыстоўвацца не толькі ў якасці антыбактэрыйных і інсектыцыдаў, але і ў якасці гербіцыдаў. Чжэн і іншыя вывучалі сінтэз павярхоўна-актыўных рэчываў з фасфатнага эфіру Gemini Surfactants з P2O5 і алігамерных дыёлаў на аснове орта-кватаў, якія валодаюць лепшым эфектам змочвання, добрымі антыстатычнымі ўласцівасцямі і адносна простым працэсам сінтэзу з мяккімі ўмовамі рэакцыі. Малекулярная формула барыённага павярхоўна-актыўнага рэчыва фасфат калію паказана на малюнку 4.
1.3 Неіённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini
Неіённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini не могуць быць дысацыяваныя ў водным растворы і існуюць у малекулярнай форме. Гэты тып барыённага павярхоўна-актыўнага рэчыва да гэтага часу менш вывучаны, і існуе два тыпы: адзін з'яўляецца вытворным цукру, а другі - гэта спіртавы эфір і фенол-эфір. Неіённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini не існуюць у іённым стане ў растворы, таму яны валодаюць высокай стабільнасцю, не лёгка паддаюцца ўздзеянню моцных электралітаў, маюць добрую комплекснасць з іншымі тыпамі павярхоўна-актыўных рэчываў і валодаюць добрай растваральнасцю. Такім чынам, неіённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы валодаюць рознымі ўласцівасцямі, такімі як добрая мыйная здольнасць, диспергируемость, эмульгирование, пенообразование, змочвальнасць, антыстатычнасць і стэрылізацыя, і могуць шырока выкарыстоўвацца ў розных аспектах, такіх як пестыцыды і пакрыцця. Як паказана на малюнку 5, у 2004 годзе Фіцджэральд і інш сінтэзавалі павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini (неіённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы) на аснове полиоксиэтилена, структура якіх была выяўлена як (Cn-2H2n-3CHCH2O(CH2CH2O)mH)2(CH2)6 (або GemnEm).
02 Фізіка-хімічныя ўласцівасці ПАВ Gemini
2.1 Актыўнасць павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini
Найбольш простым і непасрэдным спосабам ацэнкі павярхоўнай актыўнасці ПАВ з'яўляецца вымярэнне павярхоўнага нацяжэння іх водных раствораў. У прынцыпе, павярхоўна-актыўныя рэчывы памяншаюць павярхоўнае нацяжэнне раствора шляхам арыентаванага размяшчэння на паверхні (гранічнай) плоскасці (малюнак 1 (с)). Крытычная канцэнтрацыя міцэлы (CMC) павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini больш чым на два парадку меншая, а значэнне C20 значна ніжэйшае ў параўнанні са звычайнымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі з падобнай структурай. Малекула барыённага павярхоўна-актыўнага рэчыва мае дзве гідрафільныя групы, якія дапамагаюць ёй падтрымліваць добрую растваральнасць у вадзе, адначасова маючы доўгія гідрафобныя доўгія ланцугі. На мяжы вада/паветра звычайныя павярхоўна-актыўныя рэчывы размяшчаюцца няшчыльна з-за эфекту прасторавага супраціву і адштурхвання аднародных зарадаў у малекулах, такім чынам аслабляючы іх здольнасць зніжаць павярхоўнае нацяжэнне вады. Наадварот, злучальныя групы павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini звязаны кавалентнай сувяззю, так што адлегласць паміж дзвюма гідрафільнымі групамі захоўваецца ў невялікім дыяпазоне (значна меншым, чым адлегласць паміж гідрафільнымі групамі звычайных павярхоўна-актыўных рэчываў), што прыводзіць да лепшай актыўнасці павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini пры паверхні (мяжы).
2.2 Структура зборкі павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini
У водных растворах па меры павелічэння канцэнтрацыі барыённага павярхоўна-актыўнага рэчыва яго малекулы насычаюць паверхню раствора, што, у сваю чаргу, прымушае іншыя малекулы міграваць унутр раствора з адукацыяй міцэл. Канцэнтрацыя, пры якой павярхоўна-актыўнае рэчыва пачынае ўтвараць міцэлы, называецца крытычнай канцэнтрацыяй міцэлаў (CMC). Як паказана на малюнку 9, калі канцэнтрацыя перавышае КМЦ, у адрозненне ад звычайных павярхоўна-актыўных рэчываў, якія агрэгуюцца з адукацыяй сферычных міцэл, павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini ствараюць розныя марфалогіі міцэл, такія як лінейныя і двухслаёвыя структуры, дзякуючы сваім структурным характарыстыкам. Адрозненні ў памеры міцэл, форме і гідратацыі аказваюць непасрэдны ўплыў на фазавыя паводзіны і рэалагічныя ўласцівасці раствора, а таксама прыводзяць да змены вязкапругкасці раствора. Звычайныя павярхоўна-актыўныя рэчывы, такія як аніённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы (SDS), звычайна ўтвараюць сферычныя міцэлы, якія практычна не ўплываюць на глейкасць раствора. Аднак асаблівая структура ПАВ Gemini прыводзіць да адукацыі больш складанай марфалогіі міцэлы і ўласцівасці іх водных раствораў значна адрозніваюцца ад уласцівасцяў звычайных ПАВ. Глейкасць водных раствораў павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini павялічваецца з павелічэннем канцэнтрацыі павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini, верагодна, таму, што ўтварыліся лінейныя міцэлы пераплятаюцца ў павуцінневую структуру. Аднак глейкасць раствора памяншаецца з павелічэннем канцэнтрацыі павярхоўна-актыўнага рэчыва, верагодна, з-за парушэння структуры павуціння і адукацыі іншых міцэлярных структур.
03 Антымікробныя ўласцівасці павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini
З'яўляючыся своеасаблівым арганічным антымікробным сродкам, антымікробны механізм барыённага павярхоўна-актыўнага рэчыва ў асноўным заключаецца ў тым, што ён злучаецца з аніёнамі на паверхні клеткавай мембраны мікраарганізмаў або ўступае ў рэакцыю з сульфгідрыльнымі групамі, каб парушыць выпрацоўку іх бялкоў і клеткавых мембран, разбураючы такім чынам мікробныя тканіны для інгібіравання або забіць мікраарганізмы.
3.1 Антымікробныя ўласцівасці аніённых павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini
Антымікробныя ўласцівасці антымікробных аніённых павярхоўна-актыўных рэчываў у асноўным вызначаюцца прыродай антымікробных частак, якія яны нясуць. У калоідных растворах, такіх як натуральныя латексы і пакрыцця, гідрафільныя ланцугі звязваюцца з водарастваральнымі дысперсантамі, а гідрафобныя ланцугі звязваюцца з гідрафобнымі дысперсіямі шляхам накіраванай адсорбцыі, пераўтвараючы такім чынам двухфазную паверхню падзелу ў шчыльную малекулярную межфазную плёнку. Інгібіруючыя групы бактэрый на гэтым шчыльным ахоўным пласце стрымліваюць рост бактэрый.
Механізм бактэрыяльнага інгібіравання аніённымі ПАВ прынцыпова адрозніваецца ад катыённых ПАВ. Інгібіраванне бактэрый аніённымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі звязана з сістэмай іх раствора і групамі інгібіравання, таму гэты тып павярхоўна-актыўных рэчываў можна абмежаваць. Гэты тып павярхоўна-актыўнага рэчыва павінен прысутнічаць у дастатковай колькасці, каб павярхоўна-актыўнае рэчыва прысутнічала ва ўсіх кутках сістэмы для атрымання добрага мікрабіцыднага эфекту. У той жа час гэты тып ПАВ не мае лакалізацыі і накіраванасці, што не толькі выклікае непатрэбныя марнаванні, але і стварае супраціў на працягу доўгага перыяду часу.
У якасці прыкладу біясурфактанты на аснове алкилсульфонатов выкарыстоўваліся ў клінічнай медыцыне. Алкілсульфанаты, такія як бусульфан і трэасульфан, у асноўным лечаць міелапраліфератыўныя захворванні, ствараючы крыжаваныя сувязі паміж гуанінам і урэапурынам, у той час як гэта змяненне не можа быць выпраўлена клетачнай карэктурай, што прыводзіць да апоптотической гібелі клетак.
3.2 Антымікробныя ўласцівасці катыённых павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini
Асноўным тыпам распрацаваных катыённых павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini з'яўляюцца павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini тыпу чацвярцічнай солі амонія. Катыённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini чацвярцічнага амонійнага тыпу валодаюць моцным бактэрыцыдным дзеяннем, таму што ў малекулах барыённага павярхоўна-актыўнага рэчыва чацвярцічнага амонійнага тыпу ёсць дзве гідрафобныя доўгія ланцугі алканаў, а гідрафобныя ланцугі ўтвараюць гідрафобную адсорбцыю клеткавай сценкай (пептыдаглікан); у той жа час яны ўтрымліваюць два станоўча зараджаных іёна азоту, якія будуць спрыяць адсорбцыі малекул павярхоўна-актыўнага рэчыва на паверхні адмоўна зараджаных бактэрый, і праз пранікненне і дыфузію гідрафобныя ланцугі пранікаюць глыбока ў ліпідны пласт мембраны бактэрыяльнай клеткі, змяняючы пранікальнасць клеткавай мембраны, што прыводзіць да разрыву бактэрыі, у дадатак да гідрафільных груп углыб бялку, што прыводзіць да страты актыўнасці фермента і дэнатурацыі бялку, з-за сумеснага эфекту гэтых двух эфектаў, што робіць фунгіцыд мае моцны бактэрыцыдны эфект.
Аднак з экалагічнага пункту гледжання гэтыя павярхоўна-актыўныя рэчывы валодаюць гемалітычнай актыўнасцю і цытатаксічнасцю, і большы час кантакту з воднымі арганізмамі і біяраскладанне могуць павялічыць іх таксічнасць.
3.3 Антыбактэрыйныя ўласцівасці неіённых павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini
У цяперашні час існуе два тыпу неіённых павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini: адзін з'яўляецца вытворным цукру, а другі - гэта эфір спірту і эфір фенолу.
Антыбактэрыяльны механізм біясурфактантаў, атрыманых з цукру, заснаваны на сродстве малекул, і павярхоўна-актыўныя рэчывы, атрыманыя з цукру, могуць звязвацца з клеткавымі мембранамі, якія ўтрымліваюць вялікую колькасць фасфаліпідаў. Калі канцэнтрацыя павярхоўна-актыўных рэчываў цукровых вытворных дасягае пэўнага ўзроўню, змяняецца пранікальнасць клеткавай мембраны, утвараюцца пары і іённыя каналы, што ўплывае на транспарт пажыўных рэчываў і газаабмен, выклікаючы адток змесціва і ў канчатковым выніку прыводзіць да гібелі клеткі. бактэрыя.
Антыбактэрыяльны механізм фенольных і спіртавых эфіраў антымікробных агентаў заключаецца ва ўздзеянні на клеткавую сценку або клеткавую мембрану і ферменты, блакуючы метабалічныя функцыі і парушаючы рэгенератыўныя функцыі. Напрыклад, антымікробныя прэпараты дыфенілавых эфіраў і іх вытворных (фенолаў) апускаюцца ў бактэрыяльныя або вірусныя клеткі і дзейнічаюць праз клеткавую сценку і клеткавую мембрану, інгібіруючы дзеянне і функцыю ферментаў, звязаных з сінтэзам нуклеінавых кіслот і бялкоў, абмяжоўваючы рост і размнажэнне бактэрый. Гэта таксама паралізуе метабалічныя і дыхальныя функцыі ферментаў у бактэрыях, якія затым выходзяць з ладу.
3.4 Антыбактэрыйныя ўласцівасці амфатэрных павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini
Амфатэрныя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini - гэта клас павярхоўна-актыўных рэчываў, якія маюць як катыёны, так і аніёны ў сваёй малекулярнай структуры, могуць іанізаваць у водным растворы і праяўляць уласцівасці аніённых павярхоўна-актыўных рэчываў у адным стане асяроддзя і катыёнаў павярхоўна-актыўнага рэчыва ў іншым стане асяроддзя. Механізм інгібіравання бактэрый амфатэрнымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі недаказальны, але звычайна лічыцца, што інгібіраванне можа быць падобным да інгібіравання чацвярцічных амоніевых павярхоўна-актыўных рэчываў, дзе павярхоўна-актыўнае рэчыва лёгка адсарбуецца на адмоўна зараджанай паверхні бактэрый і перашкаджае метабалізму бактэрый.
3.4.1 Антымікробныя ўласцівасці амінакіслот Gemini Surfactants
Барыённае павярхоўна-актыўнае рэчыва амінакіслотнага тыпу - гэта катыённае амфатэрнае барыённае павярхоўна-актыўнае рэчыва, якое складаецца з дзвюх амінакіслот, таму яго антымікробны механізм больш падобны на механізм барыённага павярхоўна-актыўнага рэчыва тыпу чацвярцічнай солі амонія. Станоўча зараджаная частка павярхоўна-актыўнага рэчыва прыцягваецца да адмоўна зараджанай часткі бактэрыяльнай або віруснай паверхні з-за электрастатычнага ўзаемадзеяння, і пасля гідрафобныя ланцугі звязваюцца з ліпідным біслоем, што прыводзіць да выцякання змесціва клеткі і лізісу да смерці. Ён мае значныя перавагі ў параўнанні з павярхоўна-актыўнымі рэчывамі Gemini на аснове чацвярцічнага амонія: лёгкая біяраскладальнасць, нізкая гемалітычная актыўнасць і нізкая таксічнасць, таму распрацоўваецца для яго прымянення і пашыраецца сфера прымянення.
3.4.2 Антыбактэрыйныя ўласцівасці павярхоўна-актыўных рэчываў тыпу Gemini без амінакіслот
Амфатэрныя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini, якія не ўваходзяць у склад амінакіслот, маюць павярхоўна-актыўныя малекулярныя рэшткі, якія змяшчаюць як неіянізуемыя цэнтры станоўчага, так і адмоўнага зарада. Асноўнымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі тыпу Gemini без амінакіслот з'яўляюцца бэтаін, імідазолін і аксід аміну. Прымаючы ў якасці прыкладу тып бэтаіну, амфатэрныя павярхоўна-актыўныя рэчывы бэтаінавага тыпу маюць як аніённыя, так і катыённыя групы ў сваіх малекулах, на якія не так лёгка ўплываюць неарганічныя солі і аказваюць павярхоўна-актыўны эфект як у кіслых, так і ў шчолачных растворах, а антымікробны механізм катыённых павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini такі: затым у кіслых растворах і аніённых павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini у шчолачных растворах. Ён таксама мае выдатныя характарыстыкі злучэння з іншымі тыпамі павярхоўна-актыўных рэчываў.
04 Выснова і перспектыва
Павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini усё часцей выкарыстоўваюцца ў жыцці з-за іх асаблівай структуры, і яны шырока выкарыстоўваюцца ў галіне антыбактэрыйнай стэрылізацыі, вытворчасці прадуктаў харчавання, пеноудаления і інгібіравання пены, павольнага вызвалення лекаў і прамысловай ачысткі. З ростам попыту на ахову зялёнага навакольнага асяроддзя павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini паступова ператвараюцца ў экалагічна чыстыя і шматфункцыянальныя павярхоўна-актыўныя рэчывы. Будучыя даследаванні павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini могуць праводзіцца ў наступных аспектах: распрацоўка новых павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini са спецыяльнай структурай і функцыямі, асабліва ўзмацненне даследаванняў у галіне антыбактэрыйных і супрацьвірусных сродкаў; злучэнне са звычайнымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі або дадаткамі для атрымання прадуктаў з лепшымі характарыстыкамі; і выкарыстанне таннай і лёгкадаступнай сыравіны для сінтэзу экалагічна чыстых павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini.
Час публікацыі: 25 сакавіка 2022 г