Այս հոդվածը կենտրոնանում է Gemini Surfactants-ի հակամանրէային մեխանիզմի վրա, որը ակնկալվում է, որ արդյունավետ կլինի բակտերիաների սպանության համար և կարող է որոշակի օգնություն տրամադրել նոր կորոնավիրուսների տարածումը դանդաղեցնելու համար:
Surfactant, որը հանդիսանում է Surface, Active և Agent արտահայտությունների կծկում: Մակերեւութային ակտիվ նյութերը նյութեր են, որոնք ակտիվ են մակերևույթների և միջերեսների վրա և ունեն մակերևութային (սահմանային) լարվածությունը նվազեցնելու շատ բարձր կարողություն և արդյունավետություն՝ որոշակի կոնցենտրացիայից բարձր լուծույթներում ձևավորելով մոլեկուլային կարգավորված հավաքույթներ և այդպիսով ունենալով մի շարք կիրառական գործառույթներ: Մակերեւութային ակտիվ նյութերն օժտված են լավ ցրման, թրջման, էմուլգացման և հակաստատիկ հատկություններով և դարձել են առանցքային նյութեր բազմաթիվ ոլորտների զարգացման համար, ներառյալ նուրբ քիմիական նյութերի բնագավառը, և նշանակալի ներդրում ունեն գործընթացների բարելավման, էներգիայի սպառման նվազեցման և արտադրության արդյունավետության բարձրացման գործում: . Հասարակության զարգացման և համաշխարհային արդյունաբերական մակարդակի շարունակական առաջընթացի հետ մեկտեղ, մակերեսային ակտիվ նյութերի կիրառումը ամենօրյա օգտագործման քիմիական նյութերից աստիճանաբար տարածվեց ազգային տնտեսության տարբեր ոլորտներում, ինչպիսիք են հակաբակտերիալ միջոցները, սննդային հավելումները, նոր էներգիայի ոլորտները, աղտոտիչների մաքրումը և այլն: կենսադեղամիջոցներ.
Պայմանական մակերևութային ակտիվ նյութերը «ամֆիֆիլ» միացություններ են, որոնք բաղկացած են բևեռային հիդրոֆիլ խմբերից և ոչ բևեռային հիդրոֆոբ խմբերից, և դրանց մոլեկուլային կառուցվածքները ներկայացված են Նկար 1(ա)-ում:
Ներկայումս, մշակման և համակարգման զարգացումով արտադրական արդյունաբերությունում, աստիճանաբար մեծանում է մակերևութային ակտիվ նյութերի պահանջարկը արտադրական գործընթացում, ուստի կարևոր է գտնել և զարգացնել ավելի բարձր մակերեսային հատկություններով և հատուկ կառուցվածքներով մակերևութային ակտիվ նյութեր: Gemini Surfactants-ի հայտնաբերումը կամրջում է այդ բացերը և բավարարում արդյունաբերական արտադրության պահանջները: Երկվորյակների ընդհանուր մակերեսային ակտիվ նյութը միացություն է երկու հիդրոֆիլ խմբերով (ընդհանուր առմամբ իոնային կամ ոչ իոնային՝ հիդրոֆիլ հատկություններով) և երկու հիդրոֆոբ ալկիլ շղթաներով։
Ինչպես ցույց է տրված Նկար 1(բ)-ում, ի տարբերություն սովորական մեկ շղթայական մակերևութաակտիվ նյութերի, Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերը կապում են երկու հիդրոֆիլ խմբերը կապող խմբի (spacer) միջոցով: Մի խոսքով, Երկվորյակի մակերևութային ակտիվ նյութի կառուցվածքը կարելի է հասկանալ այնպես, ինչպես ձևավորվել է սովորական մակերևութային ակտիվ նյութի երկու հիդրոֆիլ գլուխ խմբերի խելամտորեն կապակցման միջոցով:
Gemini Surfactant-ի հատուկ կառուցվածքը հանգեցնում է նրա բարձր մակերևութային ակտիվության, ինչը հիմնականում պայմանավորված է.
(1) Gemini Surfactant մոլեկուլի երկու հիդրոֆոբ պոչի շղթաների ուժեղացված հիդրոֆոբ ազդեցությունը և մակերեսային ակտիվ նյութի ջրային լուծույթը թողնելու աճող միտումը:
(2) Հիդրոֆիլ գլխի խմբերի միմյանցից բաժանվելու միտումը, հատկապես էլեկտրաստատիկ վանման պատճառով իոնային գլխի խմբերը, էապես թուլանում է spacer-ի ազդեցությամբ.
(3) Gemini Surfactants-ի հատուկ կառուցվածքը ազդում է ջրային լուծույթում դրանց ագրեգացման վարքագծի վրա՝ տալով նրանց ավելի բարդ և փոփոխական ագրեգացիայի մորֆոլոգիա:
Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերը ունեն ավելի բարձր մակերևութային (սահմանային) ակտիվություն, ավելի ցածր կրիտիկական միցելի կոնցենտրացիան, ավելի լավ թրջողություն, էմուլսացման և հակաբակտերիալ ունակություն՝ համեմատած սովորական մակերևութաակտիվ նյութերի հետ: Հետևաբար, Gemini Surfactants-ի մշակումն ու օգտագործումը մեծ նշանակություն ունեն մակերևութաակտիվ նյութերի մշակման և կիրառման համար:
Սովորական մակերեւութային ակտիվ նյութերի «ամֆիֆիլ կառուցվածքը» նրանց տալիս է մակերեսային յուրահատուկ հատկություններ: Ինչպես ցույց է տրված Նկար 1(գ)-ում, երբ սովորական մակերևութային ակտիվ նյութ ավելացվում է ջրին, հիդրոֆիլ գլխի խումբը ձգտում է լուծվել ջրային լուծույթի ներսում, իսկ հիդրոֆոբ խումբը արգելակում է մակերեսային ակտիվ նյութի մոլեկուլի տարրալուծումը ջրի մեջ: Այս երկու միտումների համակցված ազդեցության ներքո մակերևութային ակտիվ նյութի մոլեկուլները հարստացվում են գազ-հեղուկ միջերեսում և ենթարկվում կանոնավոր դասավորվածության՝ դրանով իսկ նվազեցնելով ջրի մակերևութային լարվածությունը: Ի տարբերություն սովորական մակերևութաակտիվ նյութերի, Gemini Surfactants-ը «դիմերներ» են, որոնք կապում են սովորական մակերևութաակտիվ նյութերը միմյանց միջև spacer խմբերի միջոցով, որոնք կարող են ավելի արդյունավետ նվազեցնել ջրի մակերևութային լարվածությունը և նավթ/ջուր միջերեսային լարվածությունը: Բացի այդ, Gemini Surfactants-ն ունեն ավելի ցածր կրիտիկական միցելի կոնցենտրացիաներ, ավելի լավ ջրի լուծելիություն, էմուլսացում, փրփրող, խոնավացնող և հակաբակտերիալ հատկություններ:
| Gemini Մակերեւութային ակտիվ նյութերի ներդրում 1991 թվականին Մենգերը և Լիտաուն [13] պատրաստեցին առաջին բիս-ալկիլ շղթայական մակերևութային ակտիվ նյութը կոշտ կապող խմբով և այն անվանեցին «Gemini surfactant»: Նույն թվականին Zana-ն և այլոք [14] առաջին անգամ պատրաստեցին չորրորդական ամոնիումային աղի Gemini Surfactants-ի մի շարք և համակարգված կերպով ուսումնասիրեցին այս շարքի չորրորդական ամոնիումային աղի Gemini Surfactants-ի հատկությունները: 1996թ.-ին հետազոտողները ընդհանրացրել և քննարկել են մակերևութային (սահմանային) վարքագիծը, ագրեգացման հատկությունները, լուծույթի ռեոլոգիան և տարբեր Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերի փուլային վարքագիծը, երբ դրանք միացվում են սովորական մակերևութաակտիվ նյութերի հետ: 2002 թվականին Զանան [15] ուսումնասիրեց տարբեր կապող խմբերի ազդեցությունը ջրային լուծույթում Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերի ագրեգացման վարքի վրա, մի աշխատանք, որը մեծապես նպաստեց մակերևութային ակտիվ նյութերի զարգացմանը և մեծ նշանակություն ունեցավ: Ավելի ուշ Qiu et al [16] հայտնագործել է նոր մեթոդ Gemini Surfactants-ի սինթեզի համար, որը պարունակում է հատուկ կառուցվածքներ, որոնք հիմնված են ցետիլբրոմիդի և 4-ամինո-3,5-դիհիդրօքսիմեթիլ-1,2,4-տրիազոլի վրա, որն էլ ավելի է հարստացրել ճանապարհը: Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութի սինթեզ. |
Չինաստանում Gemini Surfactants-ի վերաբերյալ հետազոտությունները սկսվել են ուշ. 1999թ.-ին Ֆուչժոուի համալսարանից Ջիանսի Չժաոն համակարգված վերանայեց Երկվորյակ մակերեսային ակտիվ նյութերի վերաբերյալ արտասահմանյան հետազոտությունները և գրավեց Չինաստանի բազմաթիվ հետազոտական հաստատությունների ուշադրությունը: Դրանից հետո Չինաստանում Gemini Surfactants-ի վերաբերյալ հետազոտությունները սկսեցին ծաղկել և բեղմնավոր արդյունքների հասան: Վերջին տարիներին հետազոտողները նվիրվել են նոր Gemini Surfactants-ի մշակմանը և դրանց հարակից ֆիզիկաքիմիական հատկությունների ուսումնասիրությանը: Միևնույն ժամանակ, Gemini Surfactants-ի կիրառությունները աստիճանաբար մշակվել են մանրէազերծման և հակաբակտերիալ, սննդի արտադրության, փրփրազերծման և փրփուրի արգելման, դեղամիջոցի դանդաղ արձակման և արդյունաբերական մաքրման ոլորտներում: Կախված այն հանգամանքից, թե արդյոք մակերևութային ակտիվ նյութերի մոլեկուլներում հիդրոֆիլ խմբերը լիցքավորված են, թե ոչ, և դրանց կրող լիցքի տեսակը, Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվները կարելի է բաժանել հետևյալ կատեգորիաների՝ կատիոնային, անիոնային, ոչ իոնային և ամֆոտերային Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվներ: Դրանցից կատիոնային Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերը սովորաբար վերաբերում են չորրորդական ամոնիումի կամ ամոնիումի աղի Երկվորյակների մակերեսին, անիոնային Երկվորյակների մակերեսային ակտիվները հիմնականում վերաբերում են Երկվորյակների մակերեսային ակտիվներին, որոնց հիդրոֆիլ խմբերն են սուլֆոնաթթուն, ֆոսֆատը և կարբոքսիլաթթունը, մինչդեռ ոչ իոնային Երկվորյակների մակերեսային ակտիվները հիմնականում Երկվորյակային պոլիօքսիակտանտներ են:
1.1 Կատիոնային Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութեր
Կատիոնային Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերը կարող են տարանջատել կատիոնները ջրային լուծույթներում, հիմնականում՝ ամոնիումի և չորրորդական ամոնիումային աղի Երկվորյակների մակերեսային ակտիվ նյութերում: Կատիոնային Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերը ունեն լավ կենսաքայքայման, ուժեղ ախտահանման ունակություն, կայուն քիմիական հատկություններ, ցածր թունավորություն, պարզ կառուցվածք, հեշտ սինթեզ, հեշտ տարանջատում և մաքրում, ինչպես նաև ունեն մանրէասպան հատկություններ, հակակոռուպցիոն, հակաստատիկ հատկություններ և փափկություն:
Չորրորդական ամոնիումային աղի վրա հիմնված Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերը սովորաբար պատրաստվում են երրորդային ամիններից՝ ալկիլացման ռեակցիաներով: Գոյություն ունեն հետևյալ սինթետիկ երկու հիմնական մեթոդ. մեկը երկբրոմ փոխարինված ալկանների և մեկ երկարաշղթայի ալկիլդիմեթիլ երրորդական ամինների քառատիզացումն է. Մյուսը 1-բրոմ փոխարինված երկար շղթայական ալկանների և N,N,N',N'-տետրամեթիլ ալկիլ դիամինների չորրորդականացումն է անջուր էթանոլով որպես լուծիչ և տաքացնող ռեֆլյուքս: Այնուամենայնիվ, երկբրոմ փոխարինված ալկաններն ավելի թանկ են և սովորաբար սինթեզվում են երկրորդ մեթոդով, և ռեակցիայի հավասարումը ներկայացված է Նկար 2-ում:
1.2 Անիոնային Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութեր
Անիոնային Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերը կարող են ջրային լուծույթում տարանջատել անիոնները, հիմնականում սուլֆոնատները, սուլֆատային աղերը, կարբոքսիլատները և ֆոսֆատային աղերը, տիպի Gemini Surfactants: Անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերն ունեն ավելի լավ հատկություններ, ինչպիսիք են ախտահանումը, փրփրումը, ցրումը, էմուլգացումը և թրջումը, և լայնորեն օգտագործվում են որպես լվացող միջոցներ, փրփրացնող նյութեր, խոնավացնող նյութեր, էմուլգատորներ և ցրիչներ:
1.2.1 Սուլֆոնատներ
Սուլֆոնատների վրա հիմնված բիոսուրֆակտանտներն ունեն լավ ջրի լուծելիության, լավ թրջվելու, ջերմաստիճանի և աղի լավ դիմադրության, լավ մաքրման և ուժեղ ցրման կարողության առավելությունները, և դրանք լայնորեն օգտագործվում են որպես լվացող միջոցներ, փրփրող նյութեր, խոնավացնող նյութեր, էմուլգատորներ և ցրիչներ նավթում: տեքստիլ արդյունաբերությունը և ամենօրյա օգտագործման քիմիական նյութերը՝ հումքի համեմատաբար լայն աղբյուրների, պարզ արտադրական գործընթացների և ցածր գնի պատճառով։ Լին և ուրիշները սինթեզեցին նոր դիալկիլդիսուլֆոնիկ թթու Gemini Surfactants (2Cn-SCT), տիպիկ սուլֆոնատ տեսակի բարիոնային մակերևութային ակտիվ նյութ, օգտագործելով տրիքլորամինը, ալիֆատիկ ամինը և տաուրինը որպես հումք եռաստիճան ռեակցիայի ժամանակ:
1.2.2 Սուլֆատային աղեր
Սուլֆատային էսթեր աղերի կրկնակի մակերևութային ակտիվ նյութերն ունեն չափազանց ցածր մակերևութային լարվածության, բարձր մակերևութային ակտիվության, ջրի լավ լուծելիության, հումքի լայն աղբյուրի և համեմատաբար պարզ սինթեզի առավելությունները: Այն նաև ունի լավ լվացման և փրփրելու ունակություն, կայուն գործունակություն կոշտ ջրի մեջ, իսկ սուլֆատ էսթերային աղերը չեզոք են կամ թեթևակի ալկալային ջրային լուծույթում: Ինչպես ցույց է տրված Գծապատկեր 3-ում, Սուն Դոնգը և ուրիշները օգտագործել են լաուրինաթթու և պոլիէթիլեն գլիկոլ՝ որպես հիմնական հումք և ավելացրել են սուլֆատ էսթերային կապեր՝ փոխարինման, էսթերֆիկացման և ավելացման ռեակցիաների միջոցով՝ այդպիսով սինթեզելով սուլֆատ էսթեր աղի բարիոնային մակերևութային ակտիվ նյութ-GA12-S-12:
1.2.3 Կարբոքսիլաթթվի աղեր
Կարբոքսիլատի վրա հիմնված Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվները սովորաբար մեղմ են, կանաչ, հեշտությամբ կենսաքայքայվող և ունեն բնական հումքի հարուստ աղբյուր, բարձր մետաղական քելացնող հատկություններ, լավ կոշտ ջրի դիմացկունություն և կալցիումի օճառի ցրում, լավ փրփրող և թրջող հատկություններ և լայնորեն օգտագործվում են դեղագործության մեջ: տեքստիլ, նուրբ քիմիկատներ և այլ ոլորտներ։ Ամիդային խմբերի ներմուծումը կարբոքսիլատի վրա հիմնված բիոսուրֆակտանտներում կարող է ուժեղացնել մակերեւութային ակտիվ նյութերի մոլեկուլների կենսաքայքայելիությունը, ինչպես նաև նրանց լավ թրջող, էմուլսացման, ցրման և վնասազերծման հատկություններ ունենալ: Mei et al-ը սինթեզել է կարբոքսիլատի վրա հիմնված բարիոնային մակերևութային ակտիվ նյութ CGS-2, որը պարունակում է ամիդային խմբեր՝ օգտագործելով դոդեցիլամին, դիբրոմեթան և սուկցինային անհիդրիդ որպես հումք:
1.2.4 Ֆոսֆատ աղեր
Երկվորյակների տիպի ֆոսֆատ էսթեր աղի Մակերեւութային ակտիվ նյութերը նման են բնական ֆոսֆոլիպիդների կառուցվածքին և հակված են ձևավորելու այնպիսի կառուցվածքներ, ինչպիսիք են հակադարձ միցելներն ու վեզիկուլները: Ֆոսֆատ էսթեր աղի տիպի Gemini Surfactants-ը լայնորեն օգտագործվում է որպես հակաստատիկ և լվացքի միջոցներ, մինչդեռ նրանց բարձր էմուլգացնող հատկությունները և համեմատաբար ցածր գրգռումը հանգեցրել են դրանց լայն կիրառմանը անձնական մաշկի խնամքի մեջ: Որոշ ֆոսֆատ էսթերներ կարող են լինել հակաքաղցկեղային, հակաուռուցքային և հակաբակտերիալ, և մշակվել են տասնյակ դեղամիջոցներ: Ֆոսֆատ էսթեր աղ տեսակի կենսասուրֆակտանտներն ունեն թունաքիմիկատների բարձր էմուլգացիոն հատկություն և կարող են օգտագործվել ոչ միայն որպես հակաբակտերիալ և միջատասպան, այլև որպես թունաքիմիկատներ: Չժենգը և այլոք ուսումնասիրել են ֆոսֆատ էսթեր աղի Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերի սինթեզը P2O5-ից և օրթո-քվատ հիմքով օլիգոմերային դիոլներից, որոնք ունեն ավելի լավ խոնավեցնող ազդեցություն, լավ հակաստատիկ հատկություններ և համեմատաբար պարզ սինթեզի գործընթաց՝ մեղմ ռեակցիայի պայմաններում: Կալիումի ֆոսֆատ աղի բարիոնային մակերեւութային ակտիվ նյութի մոլեկուլային բանաձեւը ներկայացված է Նկար 4-ում:
1.3 Երկվորյակների ոչ իոնային մակերեսային ակտիվ նյութեր
Ոչ իոնային Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերը չեն կարող տարանջատվել ջրային լուծույթում և գոյություն ունեն մոլեկուլային տեսքով: Այս տեսակի բարիոնային մակերևութային ակտիվ նյութը մինչ այժմ ավելի քիչ է ուսումնասիրվել, և կա երկու տեսակ՝ մեկը շաքարի ածանցյալ է, իսկ մյուսը՝ սպիրտային եթեր և ֆենոլի էթեր։ Ոչ իոնային Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերը լուծույթում գոյություն չունեն իոնային վիճակում, ուստի նրանք ունեն բարձր կայունություն, հեշտությամբ չեն ենթարկվում ուժեղ էլեկտրոլիտների ազդեցությանը, լավ բարդություն ունեն այլ տեսակի մակերևութային ակտիվ նյութերի հետ և ունեն լավ լուծելիություն: Հետևաբար, ոչ իոնային մակերևութաակտիվ նյութերն ունեն տարբեր հատկություններ, ինչպիսիք են լավ մաքրողությունը, ցրվածությունը, էմուլսացումը, փրփուրը, թրջելը, հակաստատիկ հատկությունը և մանրէազերծումը, և կարող են լայնորեն օգտագործվել տարբեր ասպեկտներում, ինչպիսիք են թունաքիմիկատները և ծածկույթները: Ինչպես ցույց է տրված Նկար 5-ում, 2004 թվականին FitzGerald-ը և այլոք սինթեզեցին պոլիօքսիէթիլենային հիմքով Gemini Surfactants (ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութեր), որոնց կառուցվածքը արտահայտվեց որպես (Cn-2H2n-3CHCH2O(CH2CH2O)mH)2(CH2)6 (կամ GemnEm):
02 Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերի ֆիզիկաքիմիական հատկությունները
2.1 Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերի ակտիվությունը
Մակերեւութային ակտիվ նյութերի մակերևութային ակտիվությունը գնահատելու ամենապարզ և անմիջական եղանակը դրանց ջրային լուծույթների մակերևութային լարվածության չափումն է։ Սկզբունքորեն, մակերեսային ակտիվ նյութերը նվազեցնում են լուծույթի մակերևութային լարվածությունը մակերեսի (սահմանային) հարթության վրա կողմնորոշված դասավորությամբ (Նկար 1(գ)): Gemini Surfactants-ի կրիտիկական միցելի կոնցենտրացիան (CMC) ավելի քան երկու կարգով փոքր է, և C20 արժեքը զգալիորեն ցածր է, համեմատած նմանատիպ կառուցվածք ունեցող սովորական մակերևութաակտիվ նյութերի հետ: Բարիոնային մակերեւութային ակտիվ նյութի մոլեկուլն ունի երկու հիդրոֆիլ խմբեր, որոնք օգնում են նրան պահպանել լավ լուծելիությունը ջրի մեջ՝ միաժամանակ ունենալով երկար հիդրոֆոբ երկար շղթաներ: Ջուր/օդ միջերեսում սովորական մակերևութաակտիվները թույլ են դասավորված՝ տարածական տեղակայման դիմադրության էֆեկտի և մոլեկուլների միատարր լիցքերի վանման պատճառով, այդպիսով թուլացնելով ջրի մակերևութային լարվածությունը նվազեցնելու նրանց կարողությունը: Ի հակադրություն, Gemini Surfactants-ի կապող խմբերը կովալենտորեն կապված են այնպես, որ երկու հիդրոֆիլ խմբերի միջև հեռավորությունը պահպանվում է փոքր տիրույթում (շատ ավելի փոքր է, քան սովորական մակերևութային ակտիվ նյութերի հիդրոֆիլ խմբերի միջև), ինչը հանգեցնում է Երկվորյակների մակերեսային ակտիվ նյութերի ավելի լավ ակտիվության: մակերեսը (սահմանը):
2.2 Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերի հավաքման կառուցվածքը
Ջրային լուծույթներում, քանի որ բարիոնային մակերեւութային ակտիվ նյութի կոնցենտրացիան մեծանում է, նրա մոլեկուլները հագեցնում են լուծույթի մակերեսը, որն իր հերթին ստիպում է մյուս մոլեկուլներին գաղթել լուծույթի ինտերիեր՝ միցելներ ձևավորելու համար։ Այն կոնցենտրացիան, որով մակերեւութային ակտիվ նյութը սկսում է միցելներ ձևավորել, կոչվում է Կրիտիկական միցելի համակենտրոնացում (CMC): Ինչպես ցույց է տրված Նկար 9-ում, այն բանից հետո, երբ կոնցենտրացիան CMC-ից ավելի է, ի տարբերություն սովորական մակերևութաակտիվ նյութերի, որոնք ագրեգացվում են գնդաձև միցելներ ձևավորելու համար, Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվները արտադրում են միցելի մի շարք մորֆոլոգիաներ, ինչպիսիք են գծային և երկշերտ կառուցվածքները, իրենց կառուցվածքային բնութագրերի պատճառով: Միցելի չափի, ձևի և խոնավացման տարբերություններն ուղղակիորեն ազդում են լուծույթի փուլային վարքի և ռեոլոգիական հատկությունների վրա, ինչպես նաև հանգեցնում են լուծույթի մածուցիկության փոփոխության: Սովորական մակերևութաակտիվ նյութերը, ինչպիսիք են անիոնային մակերևութաակտիվները (SDS), սովորաբար կազմում են գնդաձև միցելներ, որոնք գրեթե չեն ազդում լուծույթի մածուցիկության վրա։ Այնուամենայնիվ, Gemini Surfactants-ի հատուկ կառուցվածքը հանգեցնում է ավելի բարդ միցելային մորֆոլոգիայի ձևավորմանը, և դրանց ջրային լուծույթների հատկությունները զգալիորեն տարբերվում են սովորական մակերևութային ակտիվ նյութերի հատկություններից: Gemini Surfactants-ի ջրային լուծույթների մածուցիկությունը մեծանում է Gemini Surfactants-ի կոնցենտրացիայի աճով, հավանաբար այն պատճառով, որ ձևավորված գծային միցելները միահյուսվում են ցանցանման կառուցվածքի: Այնուամենայնիվ, լուծույթի մածուցիկությունը նվազում է մակերևութային ակտիվ նյութի կոնցենտրացիայի աճով, հավանաբար ցանցի կառուցվածքի խախտման և այլ միցելային կառուցվածքների ձևավորման պատճառով:
03 Gemini Surfactants-ի հակամանրէային հատկությունները
Որպես օրգանական հակամանրէային նյութ, բարիոնային մակերևութային ակտիվ նյութի հակամանրէային մեխանիզմը հիմնականում կայանում է նրանում, որ այն միանում է միկրոօրգանիզմների բջջաթաղանթի մակերևույթի անիոններին կամ արձագանքում է սուլֆհիդրիլ խմբերի հետ՝ խաթարելով նրանց սպիտակուցների և բջջային մեմբրանների արտադրությունը՝ այդպիսով ոչնչացնելով մանրէաբանական հյուսվածքները՝ արգելակելու համար: կամ սպանել միկրոօրգանիզմներին:
3.1 Անիոնային Gemini Մակերեւութային ակտիվ նյութերի հակամանրէային հատկությունները
Հակամանրէային անիոնային մակերեւութային ակտիվ նյութերի հակամանրէային հատկությունները հիմնականում որոշվում են դրանց կրող հակամանրէային մասերի բնույթով: Կոլոիդային լուծույթներում, ինչպիսիք են բնական լատեքսները և ծածկույթները, հիդրոֆիլ շղթաները կապվում են ջրում լուծվող դիսպերսանտների հետ, իսկ հիդրոֆոբ շղթաները կկապվեն հիդրոֆոբ ցրման հետ՝ ուղղորդված կլանման միջոցով՝ այդպիսով փոխակերպելով երկփուլ միջերեսը խիտ մոլեկուլային միջերեսային թաղանթի։ Այս խիտ պաշտպանիչ շերտի վրա գտնվող բակտերիաների արգելակող խմբերը արգելակում են բակտերիաների աճը:
Անիոնային մակերեւութային ակտիվ նյութերի բակտերիալ արգելակման մեխանիզմը սկզբունքորեն տարբերվում է կատիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերից: Անիոնային մակերեւութային ակտիվ նյութերի բակտերիալ արգելակումը կապված է դրանց լուծույթի համակարգի և արգելակման խմբերի հետ, ուստի այս տեսակի մակերևութային ակտիվ նյութերը կարող են սահմանափակվել: Մակերեւութային ակտիվ նյութի այս տեսակը պետք է առկա լինի բավարար մակարդակներում, որպեսզի մակերևութային ակտիվ նյութը առկա լինի համակարգի յուրաքանչյուր անկյունում՝ լավ միկրոբիցիդային ազդեցություն ստեղծելու համար: Միևնույն ժամանակ, այս տեսակի մակերեւութային ակտիվ նյութը չունի տեղայնացում և թիրախավորում, ինչը ոչ միայն անհարկի թափոններ է առաջացնում, այլև երկար ժամանակ դիմադրություն է ստեղծում:
Որպես օրինակ, կլինիկական բժշկության մեջ օգտագործվել են ալկիլ սուլֆոնատի վրա հիմնված բիոսուրֆակտանտներ: Ալկիլ սուլֆոնատները, ինչպիսիք են Բուսուլֆանը և Տրեոսուլֆանը, հիմնականում բուժում են միելոպրոլիֆերատիվ հիվանդությունները, որոնք գործում են գուանինի և ուրեապուրինի միջև խաչաձև կապ ստեղծելով, մինչդեռ այս փոփոխությունը չի կարող վերականգնվել բջջային սրբագրման միջոցով, ինչը հանգեցնում է ապոպտոտիկ բջիջների մահվան:
3.2 Կատիոնային Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերի հակամանրէային հատկությունները
Մշակված կատիոնային Gemini Surfactants-ի հիմնական տեսակը չորրորդական ամոնիումային աղի տիպի Gemini Surfactants-ն է: Չորրորդական ամոնիումային տիպի կատիոնային Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվները ունեն ուժեղ մանրէասպան ազդեցություն, քանի որ չորրորդական ամոնիումային տիպի բարիոնային մակերեւութային ակտիվ նյութի մոլեկուլներում կան երկու հիդրոֆոբ երկար ալկանային շղթաներ, և հիդրոֆոբ շղթաները բջջի պատի հետ կազմում են հիդրոֆոբ ադսորբցիա (պեպտիդոգլիկան); Միևնույն ժամանակ, դրանք պարունակում են երկու դրական լիցքավորված ազոտի իոններ, որոնք կնպաստեն մակերևութային ակտիվ նյութի մոլեկուլների կլանմանը բացասական լիցքավորված բակտերիաների մակերեսին, և ներթափանցման և դիֆուզիայի միջոցով հիդրոֆոբ շղթաները խորը ներթափանցում են բակտերիաների բջջի մեմբրանի լիպիդային շերտը և փոխում են Բջջային թաղանթի թափանցելիությունը, որը հանգեցնում է բակտերիաների խզմանը, բացի հիդրոֆիլ խմբերից, որոնք խորանում են սպիտակուցի մեջ, ինչը հանգեցնում է ֆերմենտների ակտիվության կորստի և սպիտակուցի դենատուրացիայի՝ այս երկու էֆեկտների համակցված ազդեցության պատճառով, ֆունգիցիդը դարձնում է ուժեղ բակտերիալ ազդեցություն:
Այնուամենայնիվ, շրջակա միջավայրի տեսանկյունից այս մակերևութային ակտիվ նյութերն ունեն հեմոլիտիկ ակտիվություն և ցիտոտոքսիկություն, և ջրային օրգանիզմների հետ շփման ավելի երկար ժամանակը և կենսաքայքայումը կարող են մեծացնել դրանց թունավորությունը:
3.3 Ոչ իոնային Gemini Surfactants-ի հակաբակտերիալ հատկությունները
Ներկայումս գոյություն ունեն երկու տեսակի ոչ իոնային Երկվորյակների Մակերեւութային ակտիվ նյութեր, մեկը շաքարի ածանցյալ է, իսկ մյուսը` ալկոհոլի եթեր և ֆենոլի էթեր:
Շաքարից ստացված կենսասուրֆակտանտների հակաբակտերիալ մեխանիզմը հիմնված է մոլեկուլների մերձեցման վրա, իսկ շաքարից ստացված մակերևութային ակտիվները կարող են կապվել բջջային թաղանթների հետ, որոնք պարունակում են մեծ քանակությամբ ֆոսֆոլիպիդներ: Երբ շաքարի ածանցյալ մակերևութային ակտիվ նյութերի կոնցենտրացիան հասնում է որոշակի մակարդակի, այն փոխում է բջջային մեմբրանի թափանցելիությունը՝ ձևավորելով ծակոտիներ և իոնային ալիքներ, ինչը ազդում է սննդանյութերի տեղափոխման և գազի փոխանակման վրա՝ առաջացնելով պարունակության արտահոսք և ի վերջո հանգեցնելով մահացու: մանրէ.
Ֆենոլային և ալկոհոլային եթերների հակամանրէային նյութերի հակաբակտերիալ մեխանիզմն այն է, որ ազդեն բջջային պատի կամ բջջային թաղանթի և ֆերմենտների վրա՝ արգելափակելով նյութափոխանակության գործառույթները և խաթարելով վերականգնողական ֆունկցիաները: Օրինակ, դիֆենիլ եթերների և դրանց ածանցյալների (ֆենոլների) հակամանրէային դեղամիջոցները ընկղմվում են բակտերիաների կամ վիրուսային բջիջների մեջ և գործում են բջջային պատի և բջջային թաղանթի միջոցով՝ արգելակելով նուկլեինաթթուների և սպիտակուցների սինթեզին առնչվող ֆերմենտների գործողությունն ու գործառույթը՝ սահմանափակելով բակտերիաների աճը և վերարտադրությունը. Այն նաև կաթվածահար է անում բակտերիաների ներսում գտնվող ֆերմենտների նյութափոխանակության և շնչառական գործառույթները, որոնք հետո ձախողվում են:
3.4 Ամֆոտերային Gemini Surfactants-ի հակաբակտերիալ հատկությունները
Ամֆոտերային Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերը մակերևութային ակտիվ նյութերի դաս են, որոնք ունեն և՛ կատիոններ, և՛ անիոններ իրենց մոլեկուլային կառուցվածքում, կարող են իոնանալ ջրային լուծույթում և դրսևորել անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի հատկությունները մեկ միջին վիճակում, իսկ կատիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը մեկ այլ միջավայրում: Ամֆոտերային մակերևութային ակտիվ նյութերի բակտերիալ արգելակման մեխանիզմը վերջնական չէ, բայց ընդհանուր առմամբ ենթադրվում է, որ արգելակումը կարող է նման լինել չորրորդական ամոնիումային մակերևութային ակտիվ նյութերի հետ, որտեղ մակերևութային ակտիվ նյութը հեշտությամբ կլանվում է բացասական լիցքավորված բակտերիաների մակերեսի վրա և խանգարում բակտերիաների նյութափոխանակությանը:
3.4.1 Ամինաթթուների Gemini Surfactants-ի հակամանրէային հատկությունները
Ամինաթթվի տիպի բարիոնային մակերեսային ակտիվ նյութը կատիոնային ամֆոտերային բարիոնային մակերևութային ակտիվ նյութ է, որը կազմված է երկու ամինաթթուներից, ուստի դրա հակամանրէային մեխանիզմն ավելի նման է չորրորդական ամոնիումային աղի բարիոնային մակերևութային ակտիվ նյութի մեխանիզմին: Մակերեւութային ակտիվ նյութի դրական լիցքավորված մասը ձգվում է դեպի բակտերիալ կամ վիրուսային մակերևույթի բացասական լիցքավորված մասը էլեկտրաստատիկ փոխազդեցության պատճառով, և հետագայում հիդրոֆոբ շղթաները կապվում են լիպիդային երկշերտին, ինչը հանգեցնում է բջիջների պարունակության արտահոսքի և լուծարման մինչև մահ: Այն ունի զգալի առավելություններ չորրորդական ամոնիումի վրա հիմնված Gemini Surfactants-ի նկատմամբ՝ հեշտ կենսաքայքայվածություն, ցածր հեմոլիտիկ ակտիվություն և ցածր թունավորություն, ուստի այն մշակվում է իր կիրառման համար և ընդլայնվում է դրա կիրառման ոլորտը:
3.4.2 Ոչ ամինաթթուների տիպի Gemini Surfactants-ի հակաբակտերիալ հատկությունները
Ոչ ամինաթթուների տիպի ամֆոտերային Gemini Surfactants-ն ունեն մակերեսային ակտիվ մոլեկուլային մնացորդներ, որոնք պարունակում են ինչպես ոչ իոնացնող դրական, այնպես էլ բացասական լիցքի կենտրոններ: Հիմնական ոչ ամինաթթուների տիպի Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերն են բետաինը, իմիդազոլինը և ամինօքսիդը: Օրինակ՝ բետաինի տիպի ամֆոտերային մակերևութային ակտիվ նյութերն իրենց մոլեկուլներում ունեն և՛ անիոնային, և՛ կատիոնային խմբեր, որոնք հեշտությամբ չեն ենթարկվում անօրգանական աղերի ազդեցությանը և ունեն մակերեսային ազդեցություն ինչպես թթվային, այնպես էլ ալկալային լուծույթներում, և կատիոնային Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերի հակամանրէային մեխանիզմը հետևյալն է. հաջորդում են թթվային լուծույթները և անիոնային Երկվորյակների Մակերեւութային ակտիվ նյութերը ալկալային լուծույթներում: Այն նաև օժտված է այլ տեսակի մակերևութային ակտիվ նյութերի հետ բաղադրությամբ:
04 Եզրակացություն և հեռանկար
Երկվորյակ Մակերեւութային ակտիվ նյութերն ավելի ու ավելի են օգտագործվում կյանքում՝ իրենց հատուկ կառուցվածքի պատճառով, և դրանք լայնորեն օգտագործվում են հակաբակտերիալ մանրէազերծման, սննդի արտադրության, փրփրազերծման և փրփուրի արգելման, թմրամիջոցների դանդաղ արձակման և արդյունաբերական մաքրման ոլորտներում: Կանաչ շրջակա միջավայրի պաշտպանության աճող պահանջարկի հետ միասին, Gemini Surfactants-ն աստիճանաբար վերածվում է էկոլոգիապես մաքուր և բազմաֆունկցիոնալ մակերևութաակտիվների: Gemini Surfactants-ի վերաբերյալ ապագա հետազոտությունները կարող են իրականացվել հետևյալ ասպեկտներով. համակցում սովորական մակերևութային ակտիվ նյութերի կամ հավելումների հետ՝ ավելի լավ արդյունավետությամբ արտադրանք ձևավորելու համար. և օգտագործելով էժան և հեշտ հասանելի հումք՝ էկոլոգիապես մաքուր Gemini Surfactants-ի սինթեզման համար:
Հրապարակման ժամանակը՝ Մար-25-2022