Оваа статија се фокусира на антимикробниот механизам на сурфактанти на Близнаци, за кои се очекува да бидат ефективни во убиството на бактериите и може да обезбеди одредена помош за забавување на ширењето на нови коронавируси.
Сурфактант, што е контракција на површината на фразите, активен и агент. Сурфактантите се супстанции кои се активни на површини и интерфејси и имаат многу висока способност и ефикасност во намалувањето на напнатоста на површината (границата), формирајќи молекуларно нарачани склопови во раствори над одредена концентрација и со тоа имаат голем број на функции на примена. Сурфактантите поседуваат добра дисперзија, влажност, способност за емулгирање и антистатички својства и станаа клучни материјали за развој на многу полиња, вклучително и полето на фини хемикалии и имаат значителен придонес во подобрувањето на процесите, намалувањето на потрошувачката на енергија и зголемувањето на ефикасноста на производството. Со развојот на општеството и континуиран напредок на светското индустриско ниво, примената на сурфактанти постепено се шири од хемикалии за секојдневна употреба на различни полиња на националната економија, како што се антибактериски агенси, адитиви за храна, нови енергетски полиња, третман на загадувачи и биофармацевтски производи.
Конвенционалните сурфактанти се „амфифилни“ соединенија кои се состојат од поларни хидрофилни групи и неполарни хидрофобни групи, а нивните молекуларни структури се прикажани на Слика 1 (а).
Во моментов, со развој на рафинирање и систематизација во производната индустрија, побарувачката за сурфактантни својства во процесот на производство постепено се зголемува, па затоа е важно да се пронајдат и развиваат сурфактанти со повисоки својства на површината и со посебни структури. Откривањето на сурфактанти на Близнаци ги премостува овие празнини и ги исполнува барањата на индустриското производство. Заеднички сурфактант на Близнаци е соединение со две хидрофилни групи (генерално јонски или нејонски со хидрофилни својства) и два хидрофобни алкилни ланци.
Како што е прикажано на Слика 1 (б), за разлика од конвенционалните сурфактанти со еден ланец, сурфактанти на Близнаци поврзуваат две хидрофилни групи заедно преку група за поврзување (SPACER). Накратко, структурата на сурфактант на Близнаци може да се разбере како што е формирана со умно врзување на две хидрофилни главни групи на конвенционален сурфактант заедно со група за поврзување.
Специјалната структура на сурфактантот Близнаци доведува до неговата висока површина, што главно се должи на ：
(1) Подобрениот хидрофобен ефект на двата хидрофобни ланци на опашката на молекулот на сурфактантите на Близнаци и зголемената тенденција на сурфактантот да го остави водниот раствор.
(2) тенденцијата на хидрофилни главни групи да се одвојат едни од други, особено јонските групи на главата како резултат на електростатско одбивање, е значително ослабена од влијанието на растојанието;
(3) Специјалната структура на сурфактанти на Близнаци влијае на нивното однесување на агрегацијата во воден раствор, давајќи им посложена и променлива морфологија на агрегацијата.
Сурфактанти на Близнаци имаат поголема активност на површината (гранична), пониска критична концентрација на микели, подобра мокрење, способност за емулгирање и антибактериска способност во споредба со конвенционалните сурфактанти. Затоа, развојот и користењето на сурфактанти на Близнаци се од големо значење за развој и примена на сурфактанти.
„Амфифилната структура“ на конвенционалните сурфактанти им дава уникатни својства на површината. Како што е прикажано на Слика 1 (в), кога се додава конвенционален сурфактант во вода, хидрофилната главна група има тенденција да се раствори во водниот раствор, а хидрофобната група го спречува растворањето на молекулот на сурфактантот во вода. Под комбинираниот ефект на овие два тренда, молекулите на сурфактант се збогатени на интерфејсот со гас-течен и се подложени на уреден аранжман, со што се намалува површинската напнатост на водата. За разлика од конвенционалните сурфактанти, сурфактантите на Близнаци се „димери“ кои ги поврзуваат конвенционалните сурфактанти заедно преку групите на растојанија, што може поефикасно да ја намали површинската напнатост на водата и маслото/водата за напнатоста на маслото/водата. Покрај тоа, сурфактанти на Близнаци имаат пониски критични концентрации на микели, подобра растворливост на вода, емулгирање, пенење, мокрење и антибактериски својства.
| Воведување на сурфактанти на Близнаци Во 1991 г. Во истата година, Зана и сор [14] подготвиле серија на кватернерни амониум сол Близнаци сурфактанти за прв пат и систематски ги испитале својствата на оваа серија на кватернерни амониум сол Близнаци сурфактанти. 1996 година, истражувачите генерализирале и дискутирале за однесувањето на површината (граничните), својствата на агрегацијата, реологијата на решението и фазното однесување на различни сурфактанти на Близнаци кога се сложени со конвенционални сурфактанти. Во 2002 г. Подоцна, Qiu et al [16] измислиле нов метод за синтеза на сурфактанти на Близнаци кои содржат специјални структури засновани на цетил бромид и 4-амино-3,5-дихидроксиметил-1,2,4-триазол, што дополнително го збогатиле патот на синтезата на гемини за сурфактант. |
Истражувањата за сурфактанти на Близнаци во Кина започнаа доцна; Во 1999 г. После тоа, истражувањето за сурфактанти на Близнаци во Кина започна да цвета и постигна плодни резултати. Во последниве години, истражувачите се посветија на развојот на нови сурфактанти на Близнаци и проучување на нивните поврзани физичкохемиски својства. Во исто време, апликациите на сурфактанти на Близнаци постепено се развиваат во областа на стерилизација и антибактериски, производство на храна, инхибиција на декоамирање и пена, ослободување на бавно лекови и индустриско чистење. Врз основа на тоа дали хидрофилните групи во молекулите на сурфактант се наполнети или не и видот на полнењето што го носат, сурфактантите на Близнаци можат да се поделат во следниве категории: катјонски, анјонски, нејонски и амфотерични гемиски сурфактанти. Меѓу нив, сурфактантите на катјонски Близнаци генерално се однесуваат на кватернерни амониум или амониум сол Близнаци сурфактанти, анјонски гемиски сурфактанти претежно се однесуваат на сурфактанти на Близнаци чии хидрофилни групи се сулфонични киселини, фосфат и карбоксилни киселини, додека сурфактите на гемини се многу сурфакнти.
1.1 Сурфактанти на катјонски Близнаци
Сурфактанти на катјонски гемии можат да ги разделат катјоните во водни раствори, главно амониум и кватернерни амониум сол Близнаци сурфактанти. Сурфактантите на катјонските гемиња имаат добра биоразградливост, силна способност за деконтаминација, стабилни хемиски својства, ниска токсичност, едноставна структура, лесна синтеза, лесно раздвојување и прочистување, а исто така имаат и бактерицидни својства, антикорозија, антистатични својства и мекост.
Кватернерните амониум сол-базирани гемини сурфактанти генерално се подготвуваат од терцијарни амини со реакции на алкилација. Постојат два главни синтетички методи на следниов начин: Еден е да се кватернизираат алкани супституирани со дибромо и единечен долг ланец алкил диметил терциерни амини; Другата е да се кватернизираат 1-бромо-супституирани алкани со долг ланец и N, N, N ', N'-тетраметил алкил дијамини со безводен етанол како рефлукс на растворувач и греење. Сепак, алканите супституирани со дибромо се поскапи и најчесто се синтетизираат со вториот метод, а равенката на реакцијата е прикажана на Слика 2.
1.2 Анионски Близнаци сурфактанти
Сурфактанти на анјонски гемини можат да ги разделат анјони во воден раствор, главно сулфонати, соли на сулфат, карбоксилати и фосфатни соли од типот Близнаци. Анионските сурфактанти имаат подобри својства како што се деконтаминација, пенење, дисперзија, емулгирање и мокрење и широко се користат како детергенти, агенси за пенење, агенси за мокрење, емулгатори и дисперзии.
1.2.1 Сулфонати
Биосурфактантите базирани на сулфонат имаат предности на добра растворливост во вода, добра мокрење, добра температура и отпорност на сол, добра детергент и силна способност за распрснување, и тие се користат широко користени како детергенти, агенси за печење, агенси за мокрење, емулгатори и емулгатори и емулгатори и дисперзии во нафта, текстилна индустрија и дневни трошоци за производство на производи, затоа што се ниски извори на производи за производство на производи, како што се широки извори на производство на производи, со ниски извори на производство на производи, со ниски извори на производство на производи, со ниски извори на храна, за да се појават средства за производство на производи, а импулгирање, емулгатори и дисперзии во нафта, текстилна индустрија и дневни трошоци. Li et al синтетизираше серија на нови диалкил дисулфонични киселински гемиски сурфактанти (2CN-SCT), типичен сулфонат-тип барионски сурфактант, со употреба на трихлорамин, алифатичен амин и таурин како суровини во тристепена реакција.
1.2.2 Соли на сулфат
Сулфат естерските соли Дублети Сурфактанти имаат предности на ултра-ниска напнатост на површината, висока активност на површината, добра растворливост на вода, широк извор на суровини и релативно едноставна синтеза. Исто така, има добри перформанси за перење и способност за пенење, стабилни перформанси во тврда вода, а солите на сулфат естер се неутрални или малку алкални во воден раствор. Како што е прикажано на Слика 3, Sun Dong et al користеле лауринска киселина и полиетилен гликол како главни суровини и додадени врски на сулфат естер преку реакции на замена, естерификација и додавање, со што се синтетизираат сулфат естер тип на сол барионски сурфактант-GA12-S-12.
1.2.3 Соли на карбоксилна киселина
Сурфактантите засновани на карбоксилат Близнаци обично се благи, зелени, лесно биоразградливи и имаат богат извор на природни суровини, високи својства за метални хелатирање, добра отпорност на тврда вода и дисперзија на калциум сапун, добра печење и својства за мокрење и широко се користат во фармацевтски производи, текстил, фини хемикалии и други полиња. Воведувањето на амидни групи во биосурфактанти базирани на карбоксилат може да ја подобри биоразградливоста на молекулите на сурфактант и исто така да ги натера да имаат добро мокрење, емулгирање, дисперзија и деконтаминација. Mei et al синтетизираше карбоксилат барионски сурфактант CGS-2 кој содржи амидни групи со употреба на додециламин, дибромоетан и сукциничен анхидрид како суровини.
1.2.4 Соли на фосфат
Сурфактантите од типот на сол од фосфат естер имаат слична структура со природните фосфолипиди и се склони кон формирање структури како што се обратни мицели и везикули. Сурфактантите од типот на сол од фосфат естер се широко користени како антистатички агенси и детергенти за перење, додека нивните високи својства на емулгирање и релативно ниска иритација доведоа до нивно широка употреба во лична нега на кожата. Одредени естери на фосфат можат да бидат антиканцерогени, антитуморни и антибактериски, а развиени се десетици лекови. Биосурфактантите од типот на фосфат естер имаат високи својства на емулгирање за пестициди и можат да се користат не само како антибактериски и инсектициди, туку и како хербициди. Hengенг и др ја проучувале синтезата на фосфат естер сол Близнаци сурфактанти од P2O5 и олигомерни диоли со седиште во орто-кват, кои имаат подобар ефект на мокрење, добри антистатички својства и релативно едноставен процес на синтеза со благи услови на реакција. Молекуларната формула на калиум фосфат сол барионски сурфактант е прикажана на Слика 4.
1.3 Нејонски сурфактанти на Близнаци
Нејонските гемиски сурфактанти не можат да се разделат во воден раствор и да постојат во молекуларна форма. Овој вид барионски сурфактант е помалку проучен досега, а има два вида, едниот е дериват на шеќер, а другиот е етер на алкохол и фенол. Нејонските гемиски сурфактанти не постојат во јонската состојба во растворот, така што тие имаат висока стабилност, не се лесно погодени од силни електролити, имаат добра сложеност со други видови на сурфактанти и имаат добра растворливост. Затоа, нејонските сурфактанти имаат различни својства, како што се добра детергентност, дисперзивност, емулгирање, пенење, влажност, антистатичко својство и стерилизација и можат да бидат широко користени во различни аспекти, како што се пестициди и премази. Како што е прикажано на Слика 5, во 2004 година, Fitzgerald et al синтетизираат полиоксиетилен базирани на гемиски сурфактанти (нејонски сурфактанти), чија структура беше изразена како (CN-2H2N-3CHCH2O (CH2CH2O) MH) 2 (CH2) 6 (или Gemnem).
02 физичкохемиски својства на сурфактанти на Близнаци
2.1 Активност на сурфактанти на Близнаци
Наједноставниот и најдиректниот начин за проценка на површинската активност на сурфактанти е да се измери напнатоста на површината на нивните водни раствори. Во принцип, сурфактантите ја намалуваат површинската напнатост на растворот со ориентиран аранжман на рамнината на површината (границата) (Слика 1 (в)). Критичката концентрација на микели (CMC) на сурфактанти на Близнаци е помала од две редови со големина помала и вредноста C20 е значително пониска во споредба со конвенционалните сурфактанти со слични структури. Барионскиот сурфактант молекул поседува две хидрофилни групи кои му помагаат да одржува добра растворливост на вода, додека има долги хидрофобни долги ланци. На интерфејсот за вода/воздух, конвенционалните сурфактанти се лабаво распоредени како резултат на ефектот на отпорност на просторното место и одбивањето на хомогени полнежи во молекулите, со што се слабее нивната способност да ја намалат површинската напнатост на водата. Спротивно на тоа, групите за поврзување на сурфактанти на Близнаци се ковалентно врзани, така што растојанието помеѓу двете хидрофилни групи се чува во мал опсег (многу помало од растојанието помеѓу хидрофилните групи на конвенционални сурфактанти), што резултира во подобра активност на гемини сурфактанти на површината (граница).
2.2 Структура на склопување на сурфактанти на Близнаци
Во водните раствори, како што се зголемува концентрацијата на барионскиот сурфактант, неговите молекули ја заситуваат површината на растворот, што пак ги принудува другите молекули да мигрираат во внатрешноста на растворот за да формираат мицели. Концентрацијата на која сурфактантот започнува да формира мицели се нарекува критична концентрација на микели (CMC). Како што е прикажано на Слика 9, по концентрацијата е поголема од CMC, за разлика од конвенционалните сурфактанти кои се собираат за да формираат сферични мицели, сурфактанти на Близнаци произведуваат најразлични морфологии на микели, како што се линеарни и двослојни структури, заради нивните структурни карактеристики. Разликите во големината на микелите, формата и хидратацијата имаат директно влијание врз фазното однесување и реолошките својства на растворот, а исто така доведуваат до промени во вискоеластичноста на растворот. Конвенционалните сурфактанти, како што се анјонските сурфактанти (SDS), обично формираат сферични мицели, кои немаат скоро никаков ефект врз вискозноста на растворот. Сепак, специјалната структура на сурфактанти на Близнаци доведува до формирање на посложена морфологија на микели и својствата на нивните водни решенија значително се разликуваат од оние на конвенционалните сурфактанти. Вискозноста на водните раствори на сурфактанти на Близнаци се зголемува со зголемена концентрација на сурфактанти на Близнаци, веројатно затоа што формираните линеарни мицели се преплетуваат во структура слична на веб. Сепак, вискозноста на растворот се намалува со зголемена концентрација на сурфактант, веројатно заради нарушување на веб -структурата и формирање на други структури на микели.
03 Антимикробни својства на сурфактанти на Близнаци
Како еден вид органски антимикробно средство, антимикробниот механизам на барионски сурфактант е главно што се комбинира со анјони на површината на клеточната мембрана на микроорганизми или реагира со сулфидрил групи за да се наруши производството на нивните протеини и клеточни мембрани, со што се уништуваат микробните ткива за да се инхибираат или да се убијат микроорганизми.
3.1 Антимикробни својства на анјонски гемиски сурфактанти
Антимикробните својства на антимикробните анјонски сурфактанти главно се одредуваат според природата на антимикробните делови што ги носат. Во колоидни раствори како што се природни латекси и премази, хидрофилните ланци се врзуваат за растворливи во вода дисперзии, а хидрофобните ланци ќе се врзуваат за хидрофобни дисперзии со насочена адсорпција, со што се претвора двофазниот интерфејс во густ молекуларен интерфацијален филм. Бактериските инхибиторни групи на овој густ заштитен слој го инхибираат растот на бактериите.
Механизмот на бактериска инхибиција на анјонски сурфактанти е фундаментално различен од оној на катјонските сурфактанти. Бактериската инхибиција на анјонски сурфактанти е поврзана со нивниот систем на раствор и групите за инхибиција, така што овој вид сурфактант може да биде ограничен. Овој вид сурфактант мора да биде присутен на доволно ниво, така што сурфактантот е присутен во секој агол на системот за да се добие добар микробициден ефект. Во исто време, овој вид сурфактант нема локализација и таргетирање, што не само што предизвикува непотребен отпад, туку создава и отпор во текот на долг временски период.
Како пример, биосурфактанти базирани на алкил сулфонат се користат во клиничката медицина. Алкил сулфонати, како што се Бусулфан и Треосулфан, главно третираат миелопролиферативни заболувања, дејствувајќи за да се создаде вкрстено поврзување помеѓу гванин и уреапарин, додека оваа промена не може да се санира со клеточно докажување, што резултира во смрт на апоптотични клетки.
3.2 Антимикробни својства на катјонски гемиски сурфактанти
Главниот вид на катјонски гемиски сурфактанти развиени се кватернерни амониум сол од типот Близнаци сурфактанти. Кватернерниот амониум тип на катјонски гемиски сурфактанти имаат силен бактерициден ефект затоа што постојат два хидрофобни долги алкански ланци во кватернерниот амониум тип барионски сурфактант молекули, а хидрофобните ланци формираат хидрофобна адсорпција со клеточен wallид (пептидогличан); at the same time, they contain two positively charged nitrogen ions, which will promote the adsorption of surfactant molecules to the surface of negatively charged bacteria, and through penetration and diffusion, the hydrophobic chains penetrate deeply into the Bacterial cell membrane lipid layer, change the permeability of the cell membrane, leading to the rupture of the bacterium, in addition to Хидрофилните групи длабоко во протеинот, што доведува до губење на ензимската активност и денатурацијата на протеините, како резултат на комбинираниот ефект на овие два ефекти, со што фунгицидот има силен бактерициден ефект.
Како и да е, од гледна точка на животната средина, овие сурфактанти имаат хемолитичка активност и цитотоксичност, а подолгото време на контакт со водни организми и биоразградување може да ја зголеми нивната токсичност.
3.3 Антибактериски својства на нејонски сурфактанти на Близнаци
Во моментов има два вида на нејонски сурфактанти на Близнаци, едниот е дериват на шеќер, а другиот е етер на алкохол и фенол.
Антибактерискиот механизам на биосурфактанти добиени од шеќер се заснова на афинитет на молекулите, а сурфактантите добиени од шеќер можат да се врзуваат за клеточните мембрани, кои содржат голем број фосфолипиди. Кога концентрацијата на сурфактанти на деривати на шеќер достигнува одредено ниво, ја менува пропустливоста на клеточната мембрана, формирајќи пори и јонски канали, што влијае на транспортот на хранливи материи и размена на гасови, предизвикувајќи одлив на содржина и на крајот доведува до смрт на бактеријата.
Антибактерискиот механизам на фенолни и алкохолни етерни антимикробни агенси е да дејствува на клеточниот wallид или клеточните мембрани и ензимите, блокирајќи ги метаболичките функции и нарушување на регенеративните функции. На пример, антимикробните лекови на дифенил етери и нивните деривати (феноли) се потопени во бактериски или вирусни клетки и дејствуваат преку клеточниот wallид и клеточната мембрана, инхибиција на дејството и функцијата на ензимите поврзани со синтезата на нуклеинските киселини и протеините, ограничувајќи го растот и репродукцијата на бактериите. Исто така, ги парализира метаболичките и респираторните функции на ензимите во бактериите, кои потоа не успеваат.
3.4 Антибактериски својства на амфотерични гемиски сурфактанти
Сурфактантите на амфотерични гемини се класа на сурфактанти кои имаат и катјони и анјони во нивната молекуларна структура, можат да јонизираат во воден раствор и да ги покажат својствата на анјонските сурфактанти во една средна состојба и катјонски сурфактанти во друга средна состојба. Механизмот на бактериска инхибиција на амфотерични сурфактанти е неконклузивен, но генерално се верува дека инхибицијата може да биде слична на оној на кватернерните сурфактанти на амониум, каде што сурфактантот лесно се adsorbed на негативно наелектризираната бактериска површина и се меша во метаболизмот на бактерии.
3.4.1 Антимикробни својства на аминокиселинските гемиски сурфактанти
Аминокиселинскиот тип барионски сурфактант е катјонски амфотеричен барионски сурфактант составен од две аминокиселини, така што неговиот антимикробно механизам е повеќе сличен на оној на кватернерниот амониум сол од типот барионски сурфактант. Позитивно наполнетиот дел од сурфактантот се привлекува кон негативно наполнетиот дел од бактериската или вирусната површина како резултат на електростатска интеракција, а последователно хидрофобните ланци се врзуваат за липидниот двослој, што доведува до ефлукс на содржината на клетките и лизата до смртта. Има значителни предности во однос на кватернерните амониум-базирани гемиски сурфактанти: лесна биоразградливост, ниска хемолитичка активност и мала токсичност, така што се развива за неговата примена и се проширува неговото поле на примена.
3.4.2 Антибактериски својства на сурфактанти од не-аминокиселини од типот Близнаци
Амфоричните гемиски сурфактанти од типот на аминокиселини имаат површински активни молекуларни остатоци кои содржат и не-јонизирачки позитивни и негативни центри за полнење. Главните сурфактанти од типот на аминокиселини од типот на типот се бетаин, имидазолин и амин оксид. Taking betaine type as an example, betaine-type amphoteric surfactants have both anionic and cationic groups in their molecules, which are not easily affected by inorganic salts and have surfactant effects in both acidic and alkaline solutions, and the antimicrobial mechanism of cationic Gemini Surfactants is followed in acidic solutions and that of anionic Gemini Surfactants in Алкални решенија. Исто така, има одлични комбинирани перформанси со други видови на сурфактанти.
04 Заклучок и изглед
Сурфактанти на Близнаци се повеќе се користат во животот заради нивната посебна структура и тие се користат широко во областа на антибактериска стерилизација, производство на храна, декоамирање и инхибиција на пена, ослободување на лекови и индустриско чистење. Со зголемената побарувачка за заштита од зелена околина, сурфактантите од Близнаци постепено се развиваат во еколошки и мултифункционални сурфактанти. Идните истражувања за сурфактанти на Близнаци можат да се спроведат во следниве аспекти: развој на нови сурфактанти на Близнаци со специјални структури и функции, особено зајакнување на истражувањето за антибактериски и антивирусни; комбинирање со вообичаени сурфактанти или адитиви за формирање на производи со подобри перформанси; и користење на ефтини и лесно достапни суровини за синтетизирање на еколошки сурфактанти на Близнаци.
Време на објавување: Мар-25-2022