Поверхностно - активные вещества Gemini и их антибактериальные свойства

В этой статье основное внимание уделяется антибактериальному механизму поверхностно - активного вещества Gemini, который, как ожидается, будет эффективно уничтожать бактерии и поможет замедлить распространение нового коронавирусаА.

Поверхностно - активные вещества - это аббревиатуры "поверхностно - активных веществ", "активных веществ" и "препаратов"А. Поверхностно - активные вещества - это вещества, действующие на поверхности и на поверхности, обладающие очень высокой способностью и эффективностью в снижении поверхностного (пограничного) натяжения, формировании молекулярно упорядоченной сборки в растворе выше определенной концентрации и, следовательно, выполняющие ряд прикладных функцийА. Поверхностно - активные вещества обладают хорошими дисперсионными, увлажняющими, эмульсионными и антистатическими свойствами и стали ключевыми материалами для развития во многих областях, включая тонкую химическую промышленность, внося значительный вклад в совершенствование процессов, снижение энергопотребления и повышение эффективности производстваА. Благодаря социальному развитию и непрерывному прогрессу мирового промышленного уровня применение поверхностно - активных веществ постепенно расширилось от бытовой химии до различных областей национальной экономики, таких как антибактериальные препараты, пищевые добавки, новые источники энергии, обработка загрязняющих веществ и биофармацевтикаА.

Обычным поверхностно - активным агентом является « двуродное» соединение, состоящее из полярных гидрофильных и неполярных гидрофобных групп, молекулярная структура которых показана на рисунке 1 (a)А.

В настоящее время, с развитием детализации и систематизации производства, спрос на свойства поверхностно - активных веществ в производственных процессах постепенно растет, поэтому важно искать и разрабатывать поверхностно - активные вещества с более высокими поверхностно - активными свойствами и специальными структурамиА. Открытие поверхностно - активных веществ Gemini заполняет эти пробелы и отвечает требованиям промышленного производстваА. Обычным поверхностно - активным агентом Gemini является соединение с двумя гидрофильными группами (обычно ионными или неионными) и двумя гидрофобными алкильными цепямиА.

Как показано на рисунке 1 (b), в отличие от традиционных одноцепочечных поверхностно - активных веществ, поверхностно - активные вещества Gemini соединяют две гидрофильные группы путем соединения групп (интервальных групп)А. Короче говоря, структура поверхностно - активных веществ Gemini может быть понята как образованная путем умного соединения двух гидрофильных головных групп в традиционных поверхностно - активных агентах с соединительными группамиА.

Специальная структура поверхностно - активных веществ Gemini приводит к их высокой поверхностной активности, в основном из - за:

(1) Гидрофобное действие двух гидрофобных хвостовых цепочек молекул поверхностно - активного агента Gemini усиливается, и тенденция к уходу поверхностно - активного агента из водного раствора увеличиваетсяА.
(2) Тенденция к разделению гидрофильных головных групп, особенно ионных, в результате электростатического отталкивания значительно ослабляется воздействием интервалов;
(3) Специальная структура поверхностно - активных веществ Gemini влияет на их агрегационное поведение в водных растворах, что делает их более сложными и изменчивыми формами агрегацииА.
По сравнению с традиционными поверхностно - активными веществами поверхностно - активные вещества Gemini обладают более высокой поверхностной (пограничной) активностью, более низкой критической концентрацией пучков, лучшей смачиваемостью, эмульсионной способностью и антибактериальной способностьюА. Поэтому разработка и использование бизонных поверхностно - активных веществ имеет большое значение для разработки и применения поверхностно - активных веществА.

« Двухродительская структура» традиционных поверхностно - активных веществ придает им уникальные поверхностные свойстваА. Как показано на рисунке 1 (c), при добавлении обычных поверхностно - активных веществ в воду гидрофильные головные группы, как правило, растворяются в водном растворе, а гидрофобные группы подавляют растворение молекул поверхностно - активных веществ в водеА. В сочетании с этими двумя тенденциями молекулы поверхностно - активных веществ обогащаются и упорядоченно расположены на газожидкостной границе, что снижает поверхностное натяжение водыА. В отличие от традиционных поверхностно - активных веществ, поверхностно - активные вещества Gemini являются « димерами», которые соединяют традиционные поверхностно - активные вещества через интервальные группы, которые могут более эффективно снижать поверхностное натяжение воды и натяжение на границе между маслом и водойА. Кроме того, поверхностно - активные вещества Gemini имеют более низкую критическую концентрацию пучка, лучшую растворимость в воде, эмульсивность, пенообразование, смачиваемость и антибактериальные свойства

Описание поверхностно - активных веществ Gemini
В 1991 году Menger и Littau [13] подготовили первый ПАВ с жесткими связующими группами и назвали его « поверхностно - активным агентом Gemini»А. В том же году Zana et alА. [14] впервые подготовили серию поверхностно - активных веществ для сезонной аммонийной соли Gemini и систематически изучали свойства этой серии паразитных поверхностно - активных веществА. В 1996 году исследователи обобщили и обсудили поверхностное (пограничное) поведение, агрегационные свойства, реологию растворов и фазовое поведение различных поверхностно - активных веществ Gemini при их соединении с традиционными поверхностно - активными веществамиА. В 2002 году Zana [15] изучила влияние различных соединительных групп на поведение поверхностно - активных веществ Gemini в концентрации в водном растворе, работа, которая значительно способствовала развитию поверхностно - активных веществ, имеет большое значениеА. Позже Цю и другие [16] изобрели новый метод синтеза бизонных поверхностно - активных веществ со специальной структурой на основе гексаалкилброма и 4 - амина - 3,5 - диоксиметил - 1,2,4 - триазола, что еще больше обогатило путь синтеза бизонных поверхностно - активных веществА.

Исследования поверхностно - активных веществ Gemini в нашей стране начались с опозданием; В 1999 году Чжао из Университета Фучжоу провел систематический обзор зарубежных исследований поверхностно - активных веществ Близнецов и привлек внимание многих отечественных исследовательских институтовА. С тех пор исследования по поверхностно - активным веществам - близнецам в нашей стране начали процветать и принесли плодотворные результатыА. В последние годы исследователи занимаются разработкой новых бизонных поверхностно - активных веществ и исследованиями связанных с ними физико - химических свойствА. В то же время постепенно развивается применение поверхностно - активных веществ Gemini в таких областях, как бактерицидная антимикробность, производство продуктов питания, пенообразование, медленное высвобождение лекарств и промышленная очисткаА. В зависимости от того, имеют ли гидрофильные группы в молекулах ПАВ заряд и тип заряда, который они несут, ПАВ Gemini можно разделить на следующие категории: катионы, анионы, неионы и амфотерные ПАВ GeminiА. Среди них катионный бизонный поверхностно - активный агент обычно относится к четвертичной аммонийной соли или аммониевому бизонному поверхностно - активному агенту, анионный бизонный поверхностно - активный агент относится к гидрофильной группе сульфоновой кислоты, фосфатной кислоты и карбоновой кислоты, неионный бизонный поверхностно - активный агент в основном является поливинилбифеновым поверхностно - активным веществом

1А.1 Катионы - бизонные поверхностно - активные вещества

Катионы - бизонные поверхностно - активные вещества могут диссоциировать катионы в водном растворе, главным образом аммониевые соли и сезонные аммониевые соли - бизонные поверхностно - активные веществаА. Катион - бизонный поверхностно - активный агент обладает хорошей способностью к биоразложению, сильной способностью к дезактивации, стабильными химическими свойствами, низкой токсичностью, простой структурой, легко синтезируемой, легко отделяемой очисткой, а также бактерицидными, антикоррозионными, антистатическими, мягкими и другими свойствамиА.
Двудольные поверхностно - активные вещества на основе четвертичного аммония обычно готовятся третамином путем алкилированияА. Существует два основных метода синтеза: четвертичное аммонизирование дибромированных алкильных углеводородов и монодлинноцепного алкилдиметилтретамина; Другой - это безводный этанол в качестве растворителя, нагреваемый обратным потоком, с сезонной аммонизационной реакцией на длинноцепные алкильные углеводороды и N, N, N ', N' тетраметилдимин, замененные 1 - бромомА. Тем не менее, дибром является более дорогостоящим заменителем алкильных углеводородов и обычно синтезируется вторым методом, как показано на рисунке 2А.

1А.2 Анионные бизонные поверхностно - активные вещества

Анионные бизонные поверхностно - активные вещества могут диссоциировать анионы в водном растворе, главным образом сульфонаты, сульфаты, карбонаты и фосфатные бизонные поверхностно - активные веществаА. Анионные поверхностно - активные вещества обладают отличными свойствами, такими как дезактивация, пенообразование, дисперсия, эмульсия, увлажнение, широко используются в качестве моющих средств, пенообразователей, увлажнителей, эмульгаторов и диспергирующих веществА.

1А.2А.1 Сульфонаты

Биоразведоактивные вещества на основе сульфоната обладают преимуществами хорошей растворимости в воде, хорошей смачиваемости, хорошей термостойкости к соли, хорошей чистоты, высокой дисперсионной способности и тА. ДА. Из - за относительно широкого источника сырья они широко используются в нефти, текстильных и бытовых химических веществах в качестве моющих средств, пенообразователей, увлажнителей, эмульгаторов и диспергирующих веществ, Производственный процесс прост, себестоимость низкаА. На основе трихлорамина, жирного амина и тауриновой кислоты, таких как слива, в результате трехступенчатой реакции был синтезирован ряд новых диалкилдисульфоновых поверхностно - активных веществ (2Сn - SСT), типичных тяжелых поверхностно - активных веществ типа сульфонатаА.

1А.2А.2 Сульфаты

Сернокислый двухповерхностный активный агент имеет преимущества сверхнизкого поверхностного натяжения, высокой поверхностной активности, хорошей растворимости в воде, широкого источника сырья и относительно простого синтезаА. Он также обладает хорошими моющими свойствами и пенообразовательной способностью, стабильными свойствами в жесткой воде и нейтральными или микрощелочными сульфатами в водном раствореА. Как показано на рисунке 3, Sun Дong et alА. используют лауриновую кислоту и полиэтиленгликоль в качестве основного сырья, добавляя сульфатные связи путем замещения, эстеризации и аддитивной реакции, синтезируя тяжелый поверхностно - активный агент типа сульфата GА.12 - S - 12А.

1А.2А.3 Карбонаты

Поверхностно - активные вещества на основе карбоновой кислоты Gemini, как правило, мягкие, зеленые, легко биоразлагаемые, с богатыми природными источниками сырья, высоким содержанием металлов, хорошей твердой водой и дисперсией кальциевого мыла, хорошими пенообразовательными и увлажняющими свойствами, широко используются в фармацевтической, текстильной, тонкой химической и других областяхА. Введение амидных групп в биологические поверхностно - активные вещества на основе карбоновых кислот повышает биоразлагаемость молекул поверхностно - активных веществ и дает им хорошие смачивающие, эмульсионные, дисперсионные и дезактивационные свойстваА. На основе додекамина, дибромэтана и ангидрида янтарной кислоты Mei et alА. синтезировали СGS - 2, тяжелого поверхностно - активного вещества карбоната, содержащего амидА.

1А.2А.4 Фосфаты

Биотронные поверхностно - активные вещества фосфатного типа имеют структуру, аналогичную природному фосфату, и легко формируют такие структуры, как антикапсулы и капсулыА. Поверхностно - активные вещества фосфатного типа Gemini широко используются в качестве антистатических средств и стиральных порошков, в то время как их высокая эмульсия и относительно низкая раздражительность делают их широко используемыми в индивидуальном уходе за кожейА. Некоторые фосфаты обладают противораковым, противоопухолевым и антибактериальным действием, и в настоящее время разработаны десятки лекарственных препаратовА. Биповерхностно - активные вещества фосфатного типа обладают высокими эмульсионными свойствами для пестицидов и могут использоваться не только в качестве антибактериальных и пестицидных средств, но и в качестве гербицидовА. Чжэн и другие изучали синтетический поверхностно - активный агент фосфата Gemini с использованием P2O5 и соседних сухих низкополидиолов в качестве сырья, поверхностно - активный агент обладает лучшим смачивающим эффектом, хорошими антистатическими свойствами, процесс синтеза относительно прост, условия реакции мягкиеА. Молекулярная формула барионных ПАВ фосфата калия показана на рисунке 4А.

1А.3 Неионные поверхностно - активные вещества Gemini

Неионные поверхностно - активные вещества Gemini не могут быть диссоциированы в водном растворе и присутствуют в молекулярной формеА. Эти барионные поверхностно - активные вещества до сих пор изучены относительно редко: существуют два типа: производные сахара и алкидные эфиры и фенольные эфирыА. Неионный поверхностно - активный агент Gemini не присутствует в растворе в ионном состоянии, поэтому его стабильность высока, он не подвержен воздействию сильных электролитов, обладает хорошей связью с другими типами поверхностно - активных веществ и хорошей растворимостьюА. Поэтому неионные поверхностно - активные вещества обладают хорошей очисткой, дисперсией, эмульсивностью, пенообразованием, смачиваемостью, антистатической и бактерицидной стойкостью и многими другими свойствами, могут широко использоваться в пестицидах, красках и других областяхА. Как показано на рисунке 5, в 2004 году FitzGerald et alА. синтезировали ПАВ на основе поливинилгемини (неионные ПАВ), структура которого была представлена как (Сn - 2H2 - 3СH2O (СH2СH2O) mH) 2 (СH2) 6 (или GemnЕM)А.

02 Физико - химические свойства поверхностно - активных веществ Gemini

2А.1 Активность поверхностно - активных веществ Gemini

Самый простой и прямой метод оценки поверхностно - активной активности поверхностно - активного вещества - это измерение поверхностного натяжения его водного раствораА. В принципе, поверхностно - активные вещества снижают поверхностное натяжение раствора путем направленного расположения на поверхностной (пограничной) плоскости (рисА. 1 (c))А. Критическая концентрация пучка (СMС) поверхностно - активных веществ Gemini на два порядка меньше, чем у традиционных поверхностно - активных веществ с аналогичной структурой, и значение С20 значительно нижеА. Молекула барионного поверхностно - активного агента имеет две гидрофильные группы, которые помогают ей поддерживать хорошую растворимость в воде, при этом с длинными гидрофобными длинными цепямиА. В водно - воздушном интерфейсе традиционные поверхностно - активные вещества расположены слабо из - за эффекта сопротивления пространственного положения и отталкивающего эффекта равномерного заряда в молекулах, что ослабляет их способность снижать поверхностное натяжение водыА. Напротив, связующие группы поверхностно - активных агентов Gemini являются ковалентными связями, поэтому расстояние между двумя гидрофильными группами поддерживается в небольшом диапазоне (намного меньше, чем расстояние между традиционными поверхностно - активными группами гидрофильных радикалов), что делает поверхностно - активные вещества Gemini более активными на поверхности (границе)А.

2А.2 Структура сборки ПАВ & quot; Гемини & quot;

В водном растворе, по мере увеличения концентрации барионного поверхностно - активного агента, его молекулы насыщены поверхностью раствора, заставляя другие молекулы мигрировать внутрь раствора, чтобы сформировать клейА. Концентрация поверхностно - активных веществ, начинающих образование пучка, называется критической концентрацией пучка (СMС)А. Как показано на рисунке 9, после концентрации выше СMС, в отличие от традиционных поверхностно - активных веществ, собирающихся для формирования сферических пучков, поверхностно - активные вещества Gemini в силу своих структурных характеристик производят различные формы пучков, такие как линейные и двухслойные структурыА. Разница в размере, форме и гидратации пучка напрямую влияет на фазовое поведение и свойства потока раствора, а также приводит к изменениям вязкостно - эластичности раствораА. Традиционные поверхностно - активные вещества, такие как анионные поверхностно - активные вещества (SДS), обычно образуют сферические пучки, которые мало влияют на вязкость раствораА. Тем не менее, особая структура поверхностно - активных веществ Gemini приводит к формированию более сложных форм пучка, свойства водного раствора которых значительно отличаются от свойств традиционных поверхностно - активных веществА. Вязкость водного раствора поверхностно - активного вещества Gemini увеличивается с увеличением концентрации поверхностно - активного вещества Gemini, возможно, из - за образования линейного пучка, переплетающегося в сетчатую структуруА. Тем не менее, вязкость раствора уменьшается с увеличением концентрации поверхностно - активных веществ, что может быть связано с разрушением сетчатой структуры и образованием других гелевых структурА.

03 Антимикробные свойства поверхностно - активных веществ Gemini
В качестве органического антибактериального агента, его антибактериальный механизм в основном связывается с анионами на поверхности мембран микроорганизмов или реагирует с меркаптоидами, нарушая производство белков и клеточных мембран, тем самым разрушая микробную ткань для подавления или уничтожения микроорганизмовА.

3А.1 Антимикробные свойства анионных поверхностно - активных веществ Gemini

Антимикробные свойства антимикробных анионных поверхностно - активных веществ в основном определяются свойствами антимикробных компонентов, которые они несутА. В коллоидных растворах, таких как натуральный латекс и краска, гидрофильная цепь связывается с водорастворимым дисперсантом, а гидрофобная цепь связывается с гидрофобным дисперсантом посредством направленной адсорбции, превращая двухфазный интерфейс в плотную молекулярную пограничную маскуА. Бактерии на этом плотном защитном слое подавляют группы, которые подавляют рост бактерийА.
Антибактериальный механизм анионных поверхностно - активных веществ принципиально отличается от катионных поверхностно - активных веществА. Ингибирующее действие анионных поверхностно - активных веществ на бактерии связано с их системой растворов и ингибирующими группами, поэтому такие поверхностно - активные вещества могут быть ограниченыА. Этот тип поверхностно - активных веществ должен присутствовать на достаточном уровне, чтобы поверхностно - активные вещества присутствовали в каждом уголке системы, чтобы дать хороший бактерицидный эффектА. В то же время этот тип поверхностно - активных веществ не имеет локализации и целеустремленности, что не только приводит к ненужным отходам, но и создает сопротивление в течение длительного времениА.
Например, биологические поверхностно - активные вещества на основе алкилсульфоновой кислоты используются в клинической медицинеА. Алкилсульфонаты, такие как бета и треосульфан, в основном лечат гипертрофические заболевания костного мозга, создавая соединения между гуанином и пурином мочевины, и это изменение не может быть исправлено путем коррекции клеток, что приводит к гибели клетокА.

3А.2 Антимикробные свойства катионного поверхностно - активного вещества Gemini

Основным видом разрабатываемых катионно - бизонных поверхностно - активных веществ являются диэтиленовые поверхностно - активные вещества типа четвертичной аммонийной солиА. Катион - бизонный поверхностно - активный агент типа четвертичного аммония обладает сильным бактерицидным действием, поскольку в молекулах тяжелого поверхностно - активного агента типа четвертичного аммония есть два гидрофобных длинноцепных алкановых углеводорода, гидрофобная цепь и клеточная стенка (пептидный полисахарид) образуют гидрофобную адсорбцию; В то же время они содержат два положительно заряженных иона азота, которые будут способствовать адсорбции молекул поверхностно - активных агентов на поверхности бактерий с отрицательным электричеством и, проникая и распространяясь, гидрофобные цепи проникают в липидный слой бактериальной клеточной мембраны, изменяя проницаемость клеточной мембраны, вызывая бактериальный разрыв, Помимо того, что гидрофильные группы проникают глубоко в белки, это приводит к потере активности ферментов и дегенерации белков, что делает бактерициды более бактерицидными из - за сочетания этих двух эффектовА.
Однако с экологической точки зрения эти поверхностно - активные вещества обладают гемолитической активностью и цитотоксичностью, а время контакта с водными организмами и биодеградация повышают их токсичностьА.

3А.3 Антимикробные свойства неионных поверхностно - активных веществ Gemini

В настоящее время существует два типа неионных поверхностно - активных веществ Gemini, один из которых является производным сахара, а другой - алкидные эфиры и фенольные эфирыА.
Антибактериальный механизм биоповерхностно - активных веществ, полученных из сахара, основан на сродстве молекул, а поверхностно - активные вещества, полученные из сахара, могут связываться с клеточными мембранами, содержащими большое количество фосфатаА. Когда концентрация поверхностно - активных веществ, производных сахара, достигает определенного уровня, он изменяет проницаемость клеточных мембран, образуя пористые и ионные каналы, влияя на транспортировку питательных веществ и газообмен, что приводит к потоку контента и, в конечном итоге, к гибели бактерийА.
Антибактериальный механизм фенольных и алкидных антибактериальных средств действует на клеточную стенку или клеточную мембрану и ферменты, блокируя метаболическую функцию и нарушая регенеративную функциюА. Например, антибактериальные препараты дифенилового эфира и его производных (фенолов), пропитанные бактериями или вирусными клетками, действуют через клеточные стенки и мембраны, подавляя действие и функцию ферментов, связанных с синтезом нуклеиновых кислот и белков, и ограничивая рост и размножение бактерийА. Он также парализует метаболическую и дыхательную функцию бактериальных эндаза, а затем выходит из строяА.

3А.4 Антимикробные свойства ПАВ гемини

Амфотерные поверхностно - активные вещества представляют собой поверхностно - активные вещества, содержащие как катионы, так и анионы в молекулярной структуре, которые ионизируются в водном растворе, проявляют анионные поверхностно - активные вещества в одном средном состоянии и свойства катионно - поверхностно - активных веществ в другом средном состоянииА. Механизм бактериального ингибирования амфотерных поверхностно - активных веществ еще не определен, но широко распространено мнение, что этот ингибирующий эффект может быть похож на поверхностно - активные вещества с четвертичным аммонием, которые легко адсорбируются на поверхности бактерий с отрицательным электричеством, нарушая бактериальный метаболизмА.

3А.4А.1 Антимикробные свойства поверхностно - активных аминокислот Gemini

Аминокислотный барионный поверхностно - активный агент представляет собой катионный амфотерный поверхностно - активный агент, состоящий из двух аминокислот, поэтому его антибактериальный механизм более похож на барионный активный агент типа четвертичного аммонияА. Поясная позитивная часть поверхностно - активного вещества притягивается к отрицательной электрической части поверхности бактерии или вируса из - за электростатического взаимодействия, а затем гидрофобная цепь связывается с двумя слоями липидов, что приводит к потоку и расщеплению клеточного контента до смертиА. Он имеет значительные преимущества по сравнению с поверхностно - активным агентом Gemini на основе сезонного аммония: он легко биоразлагается, имеет низкую гемолитическую активность и низкую токсичность, поэтому его применение находится в стадии разработки, и его область применения расширяетсяА.

3А.4А.2 Антимикробные свойства не аминокислотных ПАВ - близнецов

Не аминокислотный амфотерный поверхностно - активный агент Gemini имеет поверхностно - активные молекулярные остатки, содержащие неионизируемые центры положительного заряда и отрицательного зарядаА. Основными неаминокислотными бизонными поверхностно - активными веществами являются свеклощелочь, имидазолин и оксид аминаА. В случае типа свеклощелочи молекулы амфотерных ПАВ типа свеклощелочи имеют как анионные, так и катионные группы, которые менее уязвимы для неорганических солей и имеют поверхностно - активные вещества как в кислотных, так и в щелочных растворах, Антимикробный механизм поверхностно - активного вещества катион - гемини в кислотном растворе согласуется с антимикробным механизмом аниона - гемини - поверхностно - активного вещества в щелочном раствореА. Он также обладает отличными свойствами в сочетании с другими типами поверхностно - активных веществА.

04 Выводы и перспективы
Близнецы поверхностно - активные вещества из - за их особой структуры, все чаще используются в жизни, широко используются в таких областях, как антибактериальная стерилизация, производство продуктов питания, подавление пузырьков, медленное высвобождение лекарств и промышленная очисткаА. По мере того, как требования к экологичности продолжают улучшаться, поверхностно - активные вещества - близнецы постепенно превращаются в экологически чистые и многофункциональные поверхностно - активные веществаА. Будущие исследования по бизонным поверхностно - активным веществам могут проводиться по следующим направлениям: разработка новых бизонных поверхностно - активных веществ со специальной структурой и функцией, в частности, усиление антимикробных и антивирусных исследований; Сочетание с обычными поверхностно - активными веществами или добавками для формирования продуктов с лучшей производительностью; А также синтез экологически чистых поверхностно - активных веществ Gemini с использованием недорогого и легкодоступного сырьяА.