Dit artikel richt zich op het antimicrobiële mechanisme van Gemini Surfactants, waarvan wordt verwacht dat ze effectief zijn in het doden van bacteriën en enige hulp kunnen bieden bij het vertragen van de verspreiding van nieuwe coronavirussen.
Surfactant, een samentrekking van de uitdrukkingen Surface, Active en Agent. Oppervlakteactieve stoffen zijn stoffen die actief zijn op oppervlakken en grensvlakken en een zeer hoog vermogen en efficiëntie hebben bij het verminderen van oppervlakte(grens)spanning, waarbij ze moleculair geordende assemblages vormen in oplossingen boven een bepaalde concentratie en dus een scala aan toepassingsfuncties hebben. Oppervlakteactieve stoffen bezitten een goede dispergeerbaarheid, bevochtigbaarheid, emulgerend vermogen en antistatische eigenschappen, en zijn sleutelmaterialen geworden voor de ontwikkeling van veel gebieden, waaronder het gebied van fijne chemicaliën, en leveren een belangrijke bijdrage aan het verbeteren van processen, het verminderen van het energieverbruik en het verhogen van de productie-efficiëntie. . Met de ontwikkeling van de samenleving en de voortdurende vooruitgang op het industriële niveau van de wereld heeft de toepassing van oppervlakteactieve stoffen zich geleidelijk verspreid van chemicaliën voor dagelijks gebruik naar verschillende gebieden van de nationale economie, zoals antibacteriële middelen, voedseladditieven, nieuwe energievelden, de behandeling van verontreinigende stoffen en biofarmaceutica.
Conventionele oppervlakteactieve stoffen zijn "amfifiele" verbindingen bestaande uit polaire hydrofiele groepen en niet-polaire hydrofobe groepen, en hun moleculaire structuren worden getoond in Figuur 1(a).
Momenteel, met de ontwikkeling van verfijning en systematisering in de productie-industrie, neemt de vraag naar oppervlakteactieve eigenschappen in het productieproces geleidelijk toe, dus het is belangrijk om oppervlakteactieve stoffen met hogere oppervlakte-eigenschappen en met speciale structuren te vinden en te ontwikkelen. De ontdekking van Gemini Surfactants overbrugt deze hiaten en voldoet aan de eisen van de industriële productie. Een veel voorkomende Gemini-oppervlakteactieve stof is een verbinding met twee hydrofiele groepen (meestal ionisch of niet-ionisch met hydrofiele eigenschappen) en twee hydrofobe alkylketens.
Zoals weergegeven in figuur 1(b), verbinden Gemini Surfactants, in tegenstelling tot conventionele oppervlakteactieve stoffen met een enkele keten, twee hydrofiele groepen met elkaar via een verbindingsgroep (spacer). Kortom, de structuur van een Gemini-oppervlakteactieve stof kan worden begrepen als gevormd door het slim verbinden van twee hydrofiele kopgroepen van een conventionele oppervlakteactieve stof samen met een koppelingsgroep.
De speciale structuur van de Gemini Surfactant leidt tot zijn hoge oppervlakteactiviteit, die voornamelijk te danken is aan:
(1) het versterkte hydrofobe effect van de twee hydrofobe staartketens van het Gemini Surfactant-molecuul en de verhoogde neiging van de oppervlakteactieve stof om de waterige oplossing te verlaten.
(2) De neiging van hydrofiele kopgroepen om van elkaar te scheiden, vooral ionische kopgroepen als gevolg van elektrostatische afstoting, wordt aanzienlijk verzwakt door de invloed van spacer;
(3) De speciale structuur van Gemini Surfactants beïnvloedt hun aggregatiegedrag in waterige oplossingen, waardoor ze een complexere en variabelere aggregatiemorfologie krijgen.
Gemini-oppervlakteactieve stoffen hebben een hogere oppervlakteactiviteit (grensactiviteit), een lagere kritische micelconcentratie, betere bevochtigbaarheid, emulgerend vermogen en antibacterieel vermogen vergeleken met conventionele oppervlakteactieve stoffen. Daarom zijn de ontwikkeling en het gebruik van Gemini Surfactants van groot belang voor de ontwikkeling en toepassing van surfactanten.
De "amfifiele structuur" van conventionele oppervlakteactieve stoffen geeft ze unieke oppervlakte-eigenschappen. Zoals weergegeven in figuur 1(c) heeft, wanneer een conventionele oppervlakteactieve stof aan water wordt toegevoegd, de hydrofiele kopgroep de neiging op te lossen in de waterige oplossing, en remt de hydrofobe groep het oplossen van het oppervlakteactieve molecuul in water. Onder het gecombineerde effect van deze twee trends worden de oppervlakteactieve moleculen verrijkt aan het gas-vloeistofgrensvlak en ondergaan ze een ordelijke rangschikking, waardoor de oppervlaktespanning van water wordt verminderd. In tegenstelling tot conventionele oppervlakteactieve stoffen zijn Gemini Surfactants "dimeren" die conventionele oppervlakteactieve stoffen met elkaar verbinden via afstandsgroepen, waardoor de oppervlaktespanning van water en de grensvlakspanning tussen olie en water effectiever kan worden verminderd. Bovendien hebben Gemini Surfactants lagere kritische micelconcentraties, betere wateroplosbaarheid, emulgering, schuimvorming, bevochtiging en antibacteriële eigenschappen.
| Introductie van Gemini-oppervlakteactieve stoffen In 1991 bereidden Menger en Littau [13] de eerste oppervlakteactieve stof met een bis-alkylketen met een starre bindingsgroep, en noemden deze "Gemini-oppervlakteactieve stof". In hetzelfde jaar bereidden Zana et al [14] voor het eerst een reeks quaternaire ammoniumzouten Gemini Surfactants voor en onderzochten systematisch de eigenschappen van deze reeks quaternaire ammoniumzouten Gemini Surfactants. In 1996 generaliseerden en bespraken onderzoekers het oppervlakte- (grens)gedrag, de aggregatie-eigenschappen, de oplossingsreologie en het fasegedrag van verschillende Gemini-oppervlakteactieve stoffen wanneer ze werden gemengd met conventionele oppervlakteactieve stoffen. In 2002 onderzocht Zana [15] het effect van verschillende koppelingsgroepen op het aggregatiegedrag van Gemini Surfactants in waterige oplossing, een werk dat de ontwikkeling van oppervlakteactieve stoffen enorm bevorderde en van groot belang was. Later bedachten Qiu et al [16] een nieuwe methode voor de synthese van Gemini Surfactants die speciale structuren bevatten op basis van cetylbromide en 4-amino-3,5-dihydroxymethyl-1,2,4-triazool, wat de manier van werken verder verrijkte. Gemini Oppervlakteactieve synthese. |
Het onderzoek naar Gemini-oppervlakteactieve stoffen in China begon laat; in 1999 maakte Jianxi Zhao van de Fuzhou Universiteit een systematische review van buitenlands onderzoek naar Gemini Surfactants en trok de aandacht van veel onderzoeksinstellingen in China. Daarna begon het onderzoek naar Gemini Surfactants in China te bloeien en leverde het vruchtbare resultaten op. De afgelopen jaren hebben onderzoekers zich toegelegd op de ontwikkeling van nieuwe Gemini-surfactanten en de studie van hun gerelateerde fysisch-chemische eigenschappen. Tegelijkertijd zijn de toepassingen van Gemini Surfactants geleidelijk ontwikkeld op het gebied van sterilisatie en antibacteriële middelen, voedselproductie, ontschuiming en schuimremming, langzame afgifte van medicijnen en industriële reiniging. Gebaseerd op het feit of de hydrofiele groepen in surfactantmoleculen al dan niet geladen zijn en het type lading dat ze dragen, kunnen Gemini Surfactants worden onderverdeeld in de volgende categorieën: kationische, anionische, niet-ionische en amfotere Gemini Surfactants. Onder hen verwijzen kationische Gemini-surfactanten in het algemeen naar quaternaire ammonium- of ammoniumzouten Gemini-surfactanten, anionische Gemini-surfactanten verwijzen meestal naar Gemini-surfactanten waarvan de hydrofiele groepen sulfonzuur, fosfaat en carbonzuur zijn, terwijl niet-ionische Gemini-surfactanten meestal polyoxyethyleen Gemini-surfactanten zijn.
1.1 Kationische Gemini-oppervlakteactieve stoffen
Kationische Gemini-surfactanten kunnen kationen dissociëren in waterige oplossingen, voornamelijk ammonium- en quaternaire ammoniumzouten Gemini-surfactanten. Kationische Gemini-oppervlakteactieve stoffen hebben een goede biologische afbreekbaarheid, een sterk ontsmettingsvermogen, stabiele chemische eigenschappen, lage toxiciteit, eenvoudige structuur, gemakkelijke synthese, gemakkelijke scheiding en zuivering, en hebben ook bacteriedodende eigenschappen, corrosiewerende, antistatische eigenschappen en zachtheid.
Op quaternair ammoniumzout gebaseerde Gemini-oppervlakteactieve stoffen worden over het algemeen bereid uit tertiaire aminen door alkyleringsreacties. Er zijn twee belangrijke synthetische methoden: de ene is het quaterniseren van dibroom-gesubstitueerde alkanen en tertiaire alkyldimethyl-tertiaire aminen met een lange keten; de andere is het quaterniseren van 1-broom-gesubstitueerde alkanen met lange keten en N,N,N',N'-tetramethylalkyldiaminen met watervrij ethanol als oplosmiddel en verwarmen onder terugvloeiing. Dibroom-gesubstitueerde alkanen zijn echter duurder en worden gewoonlijk gesynthetiseerd volgens de tweede methode, en de reactievergelijking wordt getoond in Figuur 2.
1.2 Anionische Gemini-oppervlakteactieve stoffen
Anionische Gemini-oppervlakteactieve stoffen kunnen anionen in waterige oplossing dissociëren, voornamelijk sulfonaten, sulfaatzouten, carboxylaten en fosfaatzouten van het type Gemini-oppervlakteactieve stoffen. Anionische oppervlakteactieve stoffen hebben betere eigenschappen, zoals ontsmetting, schuimvorming, dispersie, emulgering en bevochtiging, en worden veel gebruikt als wasmiddelen, schuimmiddelen, bevochtigingsmiddelen, emulgatoren en dispergeermiddelen.
1.2.1 Sulfonaten
Op sulfonaten gebaseerde biosurfactanten hebben de voordelen van een goede oplosbaarheid in water, goede bevochtigbaarheid, goede temperatuur- en zoutbestendigheid, goede waskracht en sterk dispergerend vermogen, en worden veel gebruikt als detergentia, schuimmiddelen, bevochtigingsmiddelen, emulgatoren en dispergeermiddelen in aardolie. textielindustrie en chemicaliën voor dagelijks gebruik vanwege hun relatief ruime bronnen van grondstoffen, eenvoudige productieprocessen en lage kosten. Li et al. synthetiseerden een reeks nieuwe dialkyldisulfonzuur Gemini Surfactants (2Cn-SCT), een typische baryonische oppervlakteactieve stof van het sulfonaattype, met behulp van trichlooramine, alifatisch amine en taurine als grondstoffen in een driestapsreactie.
1.2.2 Sulfaatzouten
Sulfaatesterzouten doubletoppervlakteactieve stoffen hebben de voordelen van een ultralage oppervlaktespanning, hoge oppervlakteactiviteit, goede wateroplosbaarheid, ruime bron van grondstoffen en relatief eenvoudige synthese. Het heeft ook goede wasprestaties en schuimvermogen, stabiele prestaties in hard water en sulfaatesterzouten zijn neutraal of licht alkalisch in waterige oplossing. Zoals weergegeven in figuur 3 gebruikten Sun Dong et al. laurinezuur en polyethyleenglycol als de belangrijkste grondstoffen en voegden sulfaatesterbindingen toe via substitutie-, veresterings- en additiereacties, waardoor de baryonische oppervlakteactieve stof GA12-S-12 van het sulfaatesterzout werd gesynthetiseerd.
1.2.3 Carbonzuurzouten
Op carboxylaat gebaseerde Gemini-oppervlakteactieve stoffen zijn meestal mild, groen, gemakkelijk biologisch afbreekbaar en hebben een rijke bron van natuurlijke grondstoffen, hoge metaalchelerende eigenschappen, goede hardwaterbestendigheid en calciumzeepdispersie, goede schuim- en bevochtigingseigenschappen, en worden veel gebruikt in de farmaceutische industrie, textiel, fijne chemicaliën en andere gebieden. De introductie van amidegroepen in op carboxylaten gebaseerde biosurfactanten kan de biologische afbreekbaarheid van oppervlakteactieve moleculen verbeteren en ervoor zorgen dat ze goede bevochtigings-, emulgerings-, dispersie- en decontaminatie-eigenschappen hebben. Mei et al. synthetiseerden een op carboxylaat gebaseerde baryonische oppervlakteactieve stof CGS-2 die amidegroepen bevat met behulp van dodecylamine, dibroomethaan en barnsteenzuuranhydride als grondstoffen.
1.2.4 Fosfaatzouten
Fosfaatesterzouttype Gemini Oppervlakteactieve stoffen hebben een vergelijkbare structuur als natuurlijke fosfolipiden en zijn gevoelig voor de vorming van structuren zoals omgekeerde micellen en blaasjes. Fosfaatesterzout type Gemini Oppervlakteactieve stoffen zijn op grote schaal gebruikt als antistatische middelen en wasmiddelen, terwijl hun hoge emulgerende eigenschappen en relatief lage irritatie hebben geleid tot hun brede toepassing in de persoonlijke huidverzorging. Bepaalde fosfaatesters kunnen kankerbestrijdend, antitumoraal en antibacterieel zijn, en er zijn tientallen medicijnen ontwikkeld. Biosurfactanten van het fosfaatesterzouttype hebben hoge emulgerende eigenschappen voor pesticiden en kunnen niet alleen worden gebruikt als antibacteriële middelen en insecticiden, maar ook als herbiciden. Zheng et al. bestudeerden de synthese van fosfaatesterzout Gemini Surfactants uit P2O5 en op ortho-quat gebaseerde oligomere diolen, die een beter bevochtigend effect, goede antistatische eigenschappen en een relatief eenvoudig syntheseproces met milde reactieomstandigheden hebben. De molecuulformule van de baryonische oppervlakteactieve stof van het kaliumfosfaatzout wordt weergegeven in Figuur 4.
1.3 Niet-ionische Gemini-oppervlakteactieve stoffen
Niet-ionische Gemini-oppervlakteactieve stoffen kunnen niet worden gedissocieerd in een waterige oplossing en bestaan in moleculaire vorm. Dit type baryonische oppervlakteactieve stof is tot nu toe minder onderzocht en er zijn twee typen: de ene is een suikerderivaat en de andere is alcoholether en fenolether. Niet-ionische Gemini-oppervlakteactieve stoffen bestaan niet in de ionische toestand in oplossing, dus ze hebben een hoge stabiliteit, worden niet gemakkelijk beïnvloed door sterke elektrolyten, hebben een goede complexeerbaarheid met andere soorten oppervlakteactieve stoffen en zijn goed oplosbaar. Daarom hebben niet-ionische oppervlakteactieve stoffen verschillende eigenschappen, zoals goede waskracht, dispergeerbaarheid, emulgering, schuimvorming, bevochtigbaarheid, antistatische eigenschappen en sterilisatie, en kunnen ze op grote schaal worden gebruikt in verschillende aspecten, zoals pesticiden en coatings. Zoals weergegeven in Figuur 5 synthetiseerden FitzGerald et al. in 2004 op polyoxyethyleen gebaseerde Gemini Surfactants (niet-ionische oppervlakteactieve stoffen), waarvan de structuur werd uitgedrukt als (Cn-2H2n-3CHCH2O(CH2CH2O)mH)2(CH2)6 (of GemnEm).
02 Fysisch-chemische eigenschappen van Gemini-oppervlakteactieve stoffen
2.1 Activiteit van Gemini-oppervlakteactieve stoffen
De eenvoudigste en meest directe manier om de oppervlakteactiviteit van oppervlakteactieve stoffen te evalueren, is door de oppervlaktespanning van hun waterige oplossingen te meten. In principe verminderen oppervlakteactieve stoffen de oppervlaktespanning van een oplossing door een georiënteerde opstelling op het oppervlakte- (grens)vlak (Figuur 1 (c)). De kritische micelconcentratie (CMC) van Gemini Surfactants is ruim twee ordes van grootte kleiner en de C20-waarde is aanzienlijk lager vergeleken met conventionele surfactanten met vergelijkbare structuren. Het baryonische oppervlakteactieve molecuul bezit twee hydrofiele groepen die ervoor zorgen dat het een goede wateroplosbaarheid behoudt, terwijl het lange hydrofobe lange ketens heeft. Op het grensvlak water/lucht zijn de conventionele oppervlakteactieve stoffen losjes gerangschikt vanwege het ruimtelijke weerstandseffect op de locatie en de afstoting van homogene ladingen in de moleculen, waardoor hun vermogen om de oppervlaktespanning van water te verminderen wordt verzwakt. Daarentegen zijn de verbindende groepen van Gemini Surfactants covalent gebonden, zodat de afstand tussen de twee hydrofiele groepen binnen een klein bereik wordt gehouden (veel kleiner dan de afstand tussen de hydrofiele groepen van conventionele oppervlakteactieve stoffen), wat resulteert in een betere activiteit van Gemini Surfactants bij het oppervlak (grens).
2.2 Assemblagestructuur van Gemini-oppervlakteactieve stoffen
In waterige oplossingen verzadigen de moleculen van de baryonische oppervlakteactieve stof het oppervlak van de oplossing, wat op zijn beurt andere moleculen dwingt naar het binnenste van de oplossing te migreren om micellen te vormen. De concentratie waarbij de oppervlakteactieve stof micellen begint te vormen, wordt Critical Micelle Concentration (CMC) genoemd. Zoals weergegeven in Figuur 9 produceren Gemini Surfactants, nadat de concentratie groter is dan die van CMC, in tegenstelling tot conventionele oppervlakteactieve stoffen die aggregeren om bolvormige micellen te vormen, een verscheidenheid aan micelmorfologieën, zoals lineaire en dubbellaagse structuren, vanwege hun structurele kenmerken. De verschillen in micelgrootte, vorm en hydratatie hebben een directe invloed op het fasegedrag en de reologische eigenschappen van de oplossing, en leiden ook tot veranderingen in de visco-elasticiteit van de oplossing. Conventionele oppervlakteactieve stoffen, zoals anionische oppervlakteactieve stoffen (SDS), vormen gewoonlijk bolvormige micellen, die vrijwel geen effect hebben op de viscositeit van de oplossing. De speciale structuur van Gemini Surfactants leidt echter tot de vorming van een complexere micelmorfologie en de eigenschappen van hun waterige oplossingen verschillen aanzienlijk van die van conventionele oppervlakteactieve stoffen. De viscositeit van waterige oplossingen van Gemini Surfactants neemt toe met toenemende concentratie van Gemini Surfactants, waarschijnlijk omdat de gevormde lineaire micellen met elkaar verweven zijn tot een webachtige structuur. De viscositeit van de oplossing neemt echter af met toenemende concentratie oppervlakteactieve stof, waarschijnlijk als gevolg van de verstoring van de webstructuur en de vorming van andere micelstructuren.
03 Antimicrobiële eigenschappen van Gemini-oppervlakteactieve stoffen
Als een soort organisch antimicrobieel middel is het antimicrobiële mechanisme van baryonische oppervlakteactieve stof voornamelijk dat het zich combineert met anionen op het celmembraanoppervlak van micro-organismen of reageert met sulfhydrylgroepen om de productie van hun eiwitten en celmembranen te verstoren, waardoor microbiële weefsels worden vernietigd om te remmen of micro-organismen doden.
3.1 Antimicrobiële eigenschappen van anionische Gemini-oppervlakteactieve stoffen
De antimicrobiële eigenschappen van antimicrobiële anionische oppervlakteactieve stoffen worden voornamelijk bepaald door de aard van de antimicrobiële delen die ze dragen. In colloïdale oplossingen zoals natuurlijke latexen en coatings binden hydrofiele ketens zich aan in water oplosbare dispergeermiddelen, en hydrofobe ketens zullen zich binden aan hydrofobe dispersies door gerichte adsorptie, waardoor het tweefasige grensvlak wordt getransformeerd in een dichte moleculaire grensvlakfilm. De bacteriële remmende groepen op deze dichte beschermende laag remmen de groei van bacteriën.
Het mechanisme van bacteriële remming van anionische oppervlakteactieve stoffen verschilt fundamenteel van dat van kationische oppervlakteactieve stoffen. De bacteriële remming van anionische oppervlakteactieve stoffen houdt verband met hun oplossingssysteem en de remmingsgroepen, dus dit type oppervlakteactieve stof kan beperkt zijn. Dit type oppervlakteactieve stof moet in voldoende hoeveelheden aanwezig zijn, zodat de oppervlakteactieve stof in elke hoek van het systeem aanwezig is om een goed microbicide effect te produceren. Tegelijkertijd ontbeert dit type oppervlakteactieve stof lokalisatie en doelgerichtheid, wat niet alleen onnodige verspilling veroorzaakt, maar ook gedurende een lange periode weerstand creëert.
In de klinische geneeskunde zijn bijvoorbeeld op alkylsulfonaat gebaseerde biosurfactanten gebruikt. Alkylsulfonaten, zoals Busulfan en Treosulfan, behandelen voornamelijk myeloproliferatieve ziekten en zorgen voor verknoping tussen guanine en ureumpurine, terwijl deze verandering niet kan worden gerepareerd door cellulair proeflezen, wat resulteert in apoptotische celdood.
3.2 Antimicrobiële eigenschappen van kationische Gemini-oppervlakteactieve stoffen
Het belangrijkste type kationische Gemini-oppervlakteactieve stoffen dat is ontwikkeld, zijn Gemini-oppervlakteactieve stoffen van het quaternaire ammoniumzouttype. Kationische Gemini-oppervlakteactieve stoffen van het quaternaire ammoniumtype hebben een sterk bacteriedodend effect omdat er twee hydrofobe lange alkaanketens zijn in baryonische oppervlakteactieve moleculen van het quaternaire ammoniumtype, en de hydrofobe ketens vormen hydrofobe adsorptie met de celwand (peptidoglycaan); tegelijkertijd bevatten ze twee positief geladen stikstofionen, die de adsorptie van oppervlakteactieve moleculen aan het oppervlak van negatief geladen bacteriën zullen bevorderen, en door penetratie en diffusie dringen de hydrofobe ketens diep door in de lipidenlaag van het bacteriële celmembraan, veranderen de permeabiliteit van het celmembraan, wat leidt tot het scheuren van de bacterie, naast hydrofiele groepen diep in het eiwit, wat leidt tot het verlies van enzymactiviteit en eiwitdenaturatie, als gevolg van het gecombineerde effect van deze twee effecten, waardoor het fungicide een sterke bacteriedodende werking.
Vanuit milieuoogpunt hebben deze oppervlakteactieve stoffen echter hemolytische activiteit en cytotoxiciteit, en een langere contacttijd met in het water levende organismen en biologische afbraak kunnen hun toxiciteit vergroten.
3.3 Antibacteriële eigenschappen van niet-ionische Gemini-oppervlakteactieve stoffen
Er zijn momenteel twee soorten niet-ionische Gemini-oppervlakteactieve stoffen: de ene is een suikerderivaat en de andere is alcoholether en fenolether.
Het antibacteriële mechanisme van van suiker afgeleide biosurfactanten is gebaseerd op de affiniteit van de moleculen, en van suiker afgeleide oppervlakteactieve stoffen kunnen binden aan celmembranen, die een groot aantal fosfolipiden bevatten. Wanneer de concentratie van oppervlakteactieve stoffen uit suikerderivaten een bepaald niveau bereikt, verandert dit de permeabiliteit van het celmembraan, waardoor poriën en ionenkanalen worden gevormd, wat het transport van voedingsstoffen en de gasuitwisseling beïnvloedt, waardoor de inhoud uitstroomt en uiteindelijk leidt tot de dood van de cel. bacterie.
Het antibacteriële mechanisme van antimicrobiële middelen op basis van fenolische en alcoholische ethers is om in te werken op de celwand of het celmembraan en op enzymen, waardoor metabolische functies worden geblokkeerd en regeneratieve functies worden verstoord. Antimicrobiële geneesmiddelen van difenylethers en hun derivaten (fenolen) worden bijvoorbeeld ondergedompeld in bacteriële of virale cellen en werken door de celwand en het celmembraan heen, waardoor de werking en functie wordt geremd van enzymen die verband houden met de synthese van nucleïnezuren en eiwitten, waardoor de groei en reproductie van bacteriën. Het verlamt ook de metabolische en ademhalingsfuncties van de enzymen in de bacteriën, die vervolgens falen.
3.4 Antibacteriële eigenschappen van amfotere Gemini-oppervlakteactieve stoffen
Amfotere Gemini-oppervlakteactieve stoffen zijn een klasse oppervlakteactieve stoffen die zowel kationen als anionen in hun moleculaire structuur hebben, kunnen ioniseren in een waterige oplossing en de eigenschappen vertonen van anionische oppervlakteactieve stoffen in de ene mediumconditie en kationische oppervlakteactieve stoffen in een andere mediumconditie. Het mechanisme van bacteriële remming van amfotere oppervlakteactieve stoffen is niet doorslaggevend, maar algemeen wordt aangenomen dat de remming vergelijkbaar kan zijn met die van quaternaire ammoniumoppervlakteactieve stoffen, waarbij de oppervlakteactieve stof gemakkelijk wordt geadsorbeerd op het negatief geladen bacteriële oppervlak en het bacteriële metabolisme verstoort.
3.4.1 Antimicrobiële eigenschappen van aminozuur Gemini Oppervlakteactieve stoffen
Baryonische oppervlakteactieve stof van het aminozuurtype is een kationische amfotere baryonische oppervlakteactieve stof die uit twee aminozuren bestaat, dus het antimicrobiële mechanisme ervan lijkt meer op dat van de baryonische oppervlakteactieve stof van het quaternaire ammoniumzout. Het positief geladen deel van de oppervlakteactieve stof wordt aangetrokken door het negatief geladen deel van het bacteriële of virale oppervlak als gevolg van elektrostatische interactie, en vervolgens binden de hydrofobe ketens zich aan de lipidedubbellaag, wat leidt tot uitstroom van celinhoud en lyse tot de dood. Het heeft aanzienlijke voordelen ten opzichte van op quaternaire ammonium gebaseerde Gemini Surfactants: gemakkelijke biologische afbreekbaarheid, lage hemolytische activiteit en lage toxiciteit. Daarom wordt het ontwikkeld voor zijn toepassing en wordt het toepassingsgebied ervan uitgebreid.
3.4.2 Antibacteriële eigenschappen van Gemini-oppervlakteactieve stoffen van het niet-aminozuurtype
De amfotere Gemini-oppervlakteactieve stoffen van het niet-aminozuurtype hebben oppervlakteactieve moleculaire residuen die zowel niet-ioniseerbare positieve als negatieve ladingscentra bevatten. De belangrijkste niet-aminozuurtype Gemini-oppervlakteactieve stoffen zijn betaïne, imidazoline en amineoxide. Als we het betaïne-type als voorbeeld nemen, hebben amfotere oppervlakteactieve stoffen van het betaïne-type zowel anionische als kationische groepen in hun moleculen, die niet gemakkelijk worden beïnvloed door anorganische zouten en oppervlakteactieve effecten hebben in zowel zure als alkalische oplossingen. Het antimicrobiële mechanisme van kationische Gemini-oppervlakteactieve stoffen is gevolgd in zure oplossingen en die van anionische Gemini Surfactants in alkalische oplossingen. Het heeft ook uitstekende mengprestaties met andere soorten oppervlakteactieve stoffen.
04 Conclusie en vooruitzichten
Gemini-oppervlakteactieve stoffen worden steeds vaker in het leven gebruikt vanwege hun speciale structuur, en ze worden veel gebruikt op het gebied van antibacteriële sterilisatie, voedselproductie, ontschuiming en schuimremming, langzame afgifte van medicijnen en industriële reiniging. Met de toenemende vraag naar groene milieubescherming worden Gemini Surfactants geleidelijk ontwikkeld tot milieuvriendelijke en multifunctionele oppervlakteactieve stoffen. Toekomstig onderzoek naar Gemini Surfactants kan op de volgende aspecten worden uitgevoerd: het ontwikkelen van nieuwe Gemini Surfactants met speciale structuren en functies, waarbij vooral het onderzoek naar antibacteriële en antivirale middelen wordt versterkt; compounderen met gebruikelijke oppervlakteactieve stoffen of additieven om producten met betere prestaties te vormen; en het gebruik van goedkope en gemakkelijk verkrijgbare grondstoffen om milieuvriendelijke Gemini-oppervlakteactieve stoffen te synthetiseren.
Posttijd: 25 maart 2022