Bài viết này tập trung vào cơ chế kháng khuẩn của Chất hoạt động bề mặt Gemini, được cho là có hiệu quả trong việc tiêu diệt vi khuẩn và có thể giúp làm chậm sự lây lan của vi-rút corona mới.
Chất hoạt động bề mặt, là sự rút gọn của các cụm từ Surface, Active và Agent.Chất hoạt động bề mặt là những chất hoạt động trên bề mặt và bề mặt phân cách, có khả năng và hiệu quả rất cao trong việc giảm sức căng bề mặt (ranh giới), tạo thành các tổ hợp có trật tự phân tử trong dung dịch trên một nồng độ nhất định và do đó có nhiều chức năng ứng dụng.Chất hoạt động bề mặt có khả năng phân tán, thấm ướt, khả năng nhũ hóa, chống tĩnh điện tốt, đã trở thành nguyên liệu chủ chốt cho sự phát triển của nhiều lĩnh vực, trong đó có lĩnh vực hóa chất tốt, có đóng góp đáng kể trong việc cải tiến quy trình, giảm tiêu hao năng lượng, tăng hiệu quả sản xuất .Với sự phát triển của xã hội và sự tiến bộ không ngừng của trình độ công nghiệp thế giới, việc sử dụng chất hoạt động bề mặt đã dần lan rộng từ hóa chất sử dụng hàng ngày sang các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc gia, như chất kháng khuẩn, phụ gia thực phẩm, lĩnh vực năng lượng mới, xử lý chất ô nhiễm và dược phẩm sinh học.
Các chất hoạt động bề mặt thông thường là các hợp chất "amphiphilic" bao gồm các nhóm ưa nước phân cực và các nhóm kỵ nước không phân cực, và cấu trúc phân tử của chúng được thể hiện trong Hình 1(a).
Hiện nay, với sự phát triển của quá trình tinh chế và hệ thống hóa trong ngành sản xuất, nhu cầu về các đặc tính bề mặt trong quá trình sản xuất đang dần tăng lên, vì vậy điều quan trọng là phải tìm và phát triển các chất hoạt động bề mặt có đặc tính bề mặt cao hơn và có cấu trúc đặc biệt.Việc phát hiện ra Chất hoạt động bề mặt Gemini thu hẹp khoảng cách này và đáp ứng các yêu cầu của sản xuất công nghiệp.Một chất hoạt động bề mặt Gemini phổ biến là một hợp chất có hai nhóm ưa nước (thường là ion hoặc không ion có đặc tính ưa nước) và hai chuỗi alkyl kỵ nước.
Như thể hiện trong Hình 1(b), trái ngược với các chất hoạt động bề mặt chuỗi đơn thông thường, Chất hoạt động bề mặt Gemini liên kết hai nhóm ưa nước với nhau thông qua một nhóm liên kết (miếng đệm).Tóm lại, cấu trúc của một chất hoạt động bề mặt Gemini có thể được hiểu là được hình thành bằng cách liên kết khéo léo hai nhóm đầu ưa nước của một chất hoạt động bề mặt thông thường với một nhóm liên kết.
Cấu trúc đặc biệt của Chất hoạt động bề mặt Gemini dẫn đến hoạt động bề mặt cao của nó, chủ yếu là do:
(1) hiệu ứng kỵ nước tăng cường của hai chuỗi đuôi kỵ nước của phân tử Chất hoạt động bề mặt Gemini và xu hướng gia tăng của chất hoạt động bề mặt rời khỏi dung dịch nước.
(2) Xu hướng của các nhóm đầu ưa nước tách ra khỏi nhau, đặc biệt là các nhóm đầu ion do lực đẩy tĩnh điện, bị suy yếu đáng kể do ảnh hưởng của miếng đệm;
(3) Cấu trúc đặc biệt của Chất hoạt động bề mặt Gemini ảnh hưởng đến hành vi tổng hợp của chúng trong dung dịch nước, khiến chúng có hình thái tập hợp phức tạp và thay đổi hơn.
Chất hoạt động bề mặt Gemini có hoạt tính bề mặt (ranh giới) cao hơn, nồng độ micelle tới hạn thấp hơn, khả năng thấm ướt, khả năng nhũ hóa và khả năng kháng khuẩn tốt hơn so với chất hoạt động bề mặt thông thường.Do đó, việc phát triển và sử dụng Chất hoạt động bề mặt Gemini có ý nghĩa rất lớn đối với việc phát triển và ứng dụng chất hoạt động bề mặt.
"Cấu trúc lưỡng tính" của chất hoạt động bề mặt thông thường mang lại cho chúng những đặc tính bề mặt độc đáo.Như thể hiện trong Hình 1(c), khi một chất hoạt động bề mặt thông thường được thêm vào nước, nhóm đầu ưa nước có xu hướng hòa tan bên trong dung dịch nước và nhóm kỵ nước ngăn cản sự hòa tan của phân tử chất hoạt động bề mặt trong nước.Dưới tác động kết hợp của hai xu hướng này, các phân tử chất hoạt động bề mặt được làm giàu ở giao diện khí-lỏng và trải qua một sự sắp xếp có trật tự, do đó làm giảm sức căng bề mặt của nước.Không giống như các chất hoạt động bề mặt thông thường, Chất hoạt động bề mặt Gemini là "chất làm mờ" liên kết các chất hoạt động bề mặt thông thường với nhau thông qua các nhóm đệm, có thể làm giảm sức căng bề mặt của nước và sức căng liên vùng giữa dầu/nước hiệu quả hơn.Ngoài ra, Chất hoạt động bề mặt Gemini có nồng độ micelle tới hạn thấp hơn, khả năng hòa tan trong nước, nhũ hóa, tạo bọt, làm ướt và kháng khuẩn tốt hơn.
| Giới thiệu chất hoạt động bề mặt Gemini Năm 1991, Menger và Littau [13] đã điều chế chất hoạt động bề mặt chuỗi bis-alkyl đầu tiên có nhóm liên kết cứng và đặt tên là "chất hoạt động bề mặt Gemini".Trong cùng năm đó, Zana và cộng sự [14] lần đầu tiên chuẩn bị một loạt Chất hoạt động bề mặt Gemini muối amoni bậc bốn và nghiên cứu một cách có hệ thống các tính chất của loạt Chất hoạt động bề mặt Gemini muối amoni bậc bốn này.Năm 1996, các nhà nghiên cứu đã khái quát hóa và thảo luận về hành vi (ranh giới) bề mặt, tính chất tổng hợp, tính lưu biến của dung dịch và hành vi pha của các Chất hoạt động bề mặt Gemini khác nhau khi được kết hợp với các chất hoạt động bề mặt thông thường.Năm 2002, Zana [15] đã nghiên cứu tác động của các nhóm liên kết khác nhau đối với hành vi tổng hợp của Chất hoạt động bề mặt Gemini trong dung dịch nước, một công trình đã thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của chất hoạt động bề mặt và có ý nghĩa to lớn.Sau đó, Qiu và cộng sự [16] đã phát minh ra một phương pháp mới để tổng hợp Chất hoạt động bề mặt Gemini chứa các cấu trúc đặc biệt dựa trên cetyl bromide và 4-amino-3,5-dihydroxymethyl-1,2,4-triazole, phương pháp này đã làm phong phú hơn nữa phương pháp tổng hợp này. Tổng hợp chất hoạt động bề mặt Gemini. |
Nghiên cứu về chất hoạt động bề mặt Gemini ở Trung Quốc bắt đầu muộn;vào năm 1999, Jianxi Zhao từ Đại học Phúc Châu đã thực hiện một đánh giá có hệ thống về nghiên cứu nước ngoài về Chất hoạt động bề mặt Gemini và thu hút sự chú ý của nhiều tổ chức nghiên cứu ở Trung Quốc.Sau đó, nghiên cứu về chất hoạt động bề mặt Gemini ở Trung Quốc bắt đầu nở rộ và đạt được kết quả tốt.Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã cống hiến hết mình cho việc phát triển các Chất hoạt động bề mặt Gemini mới và nghiên cứu các đặc tính hóa lý liên quan của chúng.Đồng thời, các ứng dụng của Chất hoạt động bề mặt Gemini đã dần được phát triển trong các lĩnh vực khử trùng và kháng khuẩn, sản xuất thực phẩm, khử bọt và ức chế bọt, giải phóng thuốc chậm và làm sạch công nghiệp.Dựa trên việc các nhóm ưa nước trong phân tử chất hoạt động bề mặt có tích điện hay không và loại điện tích mà chúng mang, Chất hoạt động bề mặt Gemini có thể được chia thành các loại sau: Chất hoạt động bề mặt Gemini cation, anion, không ion và lưỡng tính.Trong số đó, Chất hoạt động bề mặt Gemini cation thường đề cập đến Chất hoạt động bề mặt Gemini bậc bốn hoặc muối amoni, Chất hoạt động bề mặt Gemini anion chủ yếu đề cập đến Chất hoạt động bề mặt Gemini có nhóm ưa nước là axit sulfonic, phốt phát và axit cacboxylic, trong khi Chất hoạt động bề mặt Gemini không ion chủ yếu là Chất hoạt động bề mặt Gemini polyoxyetylen.
1.1 Chất hoạt động bề mặt cation Gemini
Chất hoạt động bề mặt cation Gemini có thể phân tách các cation trong dung dịch nước, chủ yếu là amoni và muối amoni bậc bốn.Chất hoạt động bề mặt cation Gemini có khả năng phân hủy sinh học tốt, khả năng khử nhiễm mạnh, tính chất hóa học ổn định, độc tính thấp, cấu trúc đơn giản, dễ tổng hợp, dễ tách và tinh chế, đồng thời cũng có đặc tính diệt khuẩn, chống ăn mòn, chống tĩnh điện và mềm mại.
Chất hoạt động bề mặt Gemini dựa trên muối amoni bậc bốn thường được điều chế từ các amin bậc ba bằng phản ứng alkyl hóa.Có hai phương pháp tổng hợp chính như sau: một là tổng hợp bậc bốn các ankan thay thế dibromo và các amin bậc ba alkyl dimethyl đơn chuỗi dài;cách khác là để bậc bốn các ankan chuỗi dài được thế 1-bromo và N,N,N',N'-tetrametyl alkyl diamin với etanol khan làm dung môi và hồi lưu đun nóng.Tuy nhiên, các ankan thay thế dibromo đắt hơn và thường được tổng hợp bằng phương pháp thứ hai, và phương trình phản ứng được thể hiện trong Hình 2.
1.2 Chất hoạt động bề mặt anion Gemini
Chất hoạt động bề mặt anion Gemini có thể phân tách các anion trong dung dịch nước, chủ yếu là sulfonat, muối sunfat, carboxylat và muối photphat thuộc loại Chất hoạt động bề mặt Gemini.Chất hoạt động bề mặt anion có các đặc tính tốt hơn như khử nhiễm, tạo bọt, phân tán, nhũ hóa và làm ướt, được sử dụng rộng rãi làm chất tẩy rửa, chất tạo bọt, chất làm ẩm, chất nhũ hóa và chất phân tán.
1.2.1 Sulfonat
Các chất hoạt động bề mặt sinh học dựa trên sulfonate có ưu điểm là hòa tan trong nước tốt, thấm ướt tốt, chịu nhiệt độ và muối tốt, tẩy rửa tốt và khả năng phân tán mạnh, được sử dụng rộng rãi làm chất tẩy rửa, chất tạo bọt, chất làm ướt, chất nhũ hóa và chất phân tán trong dầu mỏ, công nghiệp dệt may, hóa chất sử dụng hàng ngày do có nguồn nguyên liệu tương đối rộng, quy trình sản xuất đơn giản, chi phí thấp.Li và cộng sự đã tổng hợp một loạt chất hoạt động bề mặt Gemini axit dialkyl disulfonic mới (2Cn-SCT), một chất hoạt động bề mặt baryonic loại sulfonate điển hình, sử dụng trichloramine, aliphatic amin và taurine làm nguyên liệu thô trong phản ứng ba bước.
1.2.2 Muối sunfat
Các chất hoạt động bề mặt kép muối sunfat este có ưu điểm là sức căng bề mặt cực thấp, hoạt tính bề mặt cao, khả năng hòa tan trong nước tốt, nguồn nguyên liệu rộng và tổng hợp tương đối đơn giản.Nó cũng có hiệu suất giặt và khả năng tạo bọt tốt, hiệu suất ổn định trong nước cứng và muối este sunfat là trung tính hoặc hơi kiềm trong dung dịch nước.Như được hiển thị trong Hình 3, Sun Dong và cộng sự đã sử dụng axit lauric và polyetylen glycol làm nguyên liệu chính và thêm các liên kết este sunfat thông qua các phản ứng thay thế, este hóa và cộng, do đó tổng hợp được chất hoạt động bề mặt baryonic loại muối sunfat este-GA12-S-12.
1.2.3 Muối của axit cacboxylic
Chất hoạt động bề mặt Gemini dựa trên carboxylate thường nhẹ, màu xanh lá cây, dễ phân hủy sinh học và có nguồn nguyên liệu tự nhiên phong phú, tính chất thải kim loại cao, khả năng chống nước cứng tốt và khả năng phân tán xà phòng canxi, khả năng tạo bọt và thấm ướt tốt, được sử dụng rộng rãi trong dược phẩm, dệt may, hóa chất tốt và các lĩnh vực khác.Việc đưa các nhóm amit vào chất hoạt động bề mặt sinh học dựa trên carboxylate có thể tăng cường khả năng phân hủy sinh học của các phân tử chất hoạt động bề mặt và cũng làm cho chúng có các đặc tính làm ướt, nhũ hóa, phân tán và khử nhiễm tốt.Mei và cộng sự đã tổng hợp chất hoạt động bề mặt baryonic dựa trên carboxylate CGS-2 có chứa các nhóm amide sử dụng dodecylamine, dibromoethane và anhydrit succinic làm nguyên liệu thô.
1.2.4 Muối photphat
Chất hoạt động bề mặt Gemini loại muối este photphat có cấu trúc tương tự như phospholipid tự nhiên và có xu hướng hình thành các cấu trúc như mixen đảo ngược và túi.Chất hoạt động bề mặt Gemini loại muối este photphat đã được sử dụng rộng rãi làm chất chống tĩnh điện và chất tẩy giặt, trong khi đặc tính nhũ hóa cao và kích ứng tương đối thấp của chúng đã dẫn đến việc sử dụng rộng rãi chúng trong chăm sóc da cá nhân.Một số este phốt phát có thể chống ung thư, chống khối u và kháng khuẩn, và hàng chục loại thuốc đã được phát triển.Các chất hoạt động bề mặt sinh học loại muối photphat este có đặc tính nhũ hóa cao đối với thuốc trừ sâu và có thể được sử dụng không chỉ như chất kháng khuẩn và thuốc trừ sâu mà còn như thuốc diệt cỏ.Zheng và cộng sự đã nghiên cứu quá trình tổng hợp muối photphat este Gemini từ P2O5 và diol oligomeric dựa trên ortho-quat, có tác dụng làm ướt tốt hơn, đặc tính chống tĩnh điện tốt và quy trình tổng hợp tương đối đơn giản với điều kiện phản ứng nhẹ.Công thức phân tử của chất hoạt động bề mặt baryonic muối kali photphat được thể hiện trong Hình 4.
1.3 Chất hoạt động bề mặt Gemini không ion
Chất hoạt động bề mặt Gemini không ion không thể phân ly trong dung dịch nước và tồn tại ở dạng phân tử.Loại chất hoạt động bề mặt baryonic này cho đến nay ít được nghiên cứu và có hai loại, một loại là dẫn xuất của đường và loại kia là rượu ete và phenol ete.Chất hoạt động bề mặt Gemini không ion không tồn tại ở trạng thái ion trong dung dịch nên có tính ổn định cao, không dễ bị tác dụng bởi chất điện ly mạnh, tạo phức tốt với các loại chất hoạt động bề mặt khác, khả năng hòa tan tốt.Do đó, chất hoạt động bề mặt không ion có nhiều đặc tính khác nhau như tẩy rửa tốt, phân tán, nhũ hóa, tạo bọt, thấm ướt, chống tĩnh điện và khử trùng, và có thể được sử dụng rộng rãi trong các khía cạnh khác nhau như thuốc trừ sâu và chất phủ.Như thể hiện trong Hình 5, vào năm 2004, FitzGerald và cộng sự đã tổng hợp Chất hoạt động bề mặt Gemini dựa trên polyoxyetylen (chất hoạt động bề mặt không ion), có cấu trúc được biểu thị là (Cn-2H2n-3CHCH2O(CH2CH2O)mH)2(CH2)6 (hoặc GemnEm).
02 Tính chất hóa lý của Chất hoạt động bề mặt Gemini
2.1 Hoạt động của chất hoạt động bề mặt Gemini
Cách đơn giản và trực tiếp nhất để đánh giá hoạt tính bề mặt của chất hoạt động bề mặt là đo sức căng bề mặt của dung dịch nước của chúng.Về nguyên tắc, chất hoạt động bề mặt làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch bằng cách sắp xếp có định hướng trên mặt phẳng (ranh giới) bề mặt (Hình 1(c)).Nồng độ micelle tới hạn (CMC) của Chất hoạt động bề mặt Gemini nhỏ hơn hai bậc độ lớn và giá trị C20 thấp hơn đáng kể so với các chất hoạt động bề mặt thông thường có cấu trúc tương tự.Phân tử chất hoạt động bề mặt baryonic sở hữu hai nhóm ưa nước giúp nó duy trì khả năng hòa tan trong nước tốt trong khi có các chuỗi dài kỵ nước.Tại giao diện nước/không khí, các chất hoạt động bề mặt thông thường được sắp xếp lỏng lẻo do hiệu ứng lực cản tại vị trí không gian và lực đẩy của các điện tích đồng nhất trong phân tử, do đó làm suy yếu khả năng làm giảm sức căng bề mặt của nước.Ngược lại, các nhóm liên kết của các chất hoạt động bề mặt Gemini được liên kết cộng hóa trị sao cho khoảng cách giữa hai nhóm ưa nước được giữ trong một khoảng nhỏ (nhỏ hơn nhiều so với khoảng cách giữa các nhóm ưa nước của các chất hoạt động bề mặt thông thường), dẫn đến hoạt động của các chất hoạt động bề mặt Gemini tốt hơn ở bề mặt (ranh giới).
2.2 Cơ cấu tổ hợp của Gemini Surfactants
Trong dung dịch nước, khi nồng độ chất hoạt động bề mặt baryonic tăng lên, các phân tử của nó bão hòa bề mặt dung dịch, do đó buộc các phân tử khác di chuyển vào bên trong dung dịch để tạo thành các mixen.Nồng độ tại đó chất hoạt động bề mặt bắt đầu hình thành mixen được gọi là Nồng độ Micelle tới hạn (CMC).Như được hiển thị trong Hình 9, sau khi nồng độ lớn hơn CMC, không giống như các chất hoạt động bề mặt thông thường tập hợp lại để tạo thành các mixen hình cầu, Chất hoạt động bề mặt Gemini tạo ra nhiều hình thái mixen, chẳng hạn như cấu trúc tuyến tính và lớp kép, do đặc điểm cấu trúc của chúng.Sự khác biệt về kích thước, hình dạng và khả năng hydrat hóa của micelle có tác động trực tiếp đến trạng thái pha và tính chất lưu biến của dung dịch, đồng thời dẫn đến những thay đổi về độ nhớt đàn hồi của dung dịch.Các chất hoạt động bề mặt thông thường, chẳng hạn như chất hoạt động bề mặt anion (SDS), thường tạo thành các mixen hình cầu, hầu như không ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch.Tuy nhiên, cấu trúc đặc biệt của Chất hoạt động bề mặt Gemini dẫn đến sự hình thành hình thái mixen phức tạp hơn và tính chất của dung dịch nước của chúng khác biệt đáng kể so với các chất hoạt động bề mặt thông thường.Độ nhớt của dung dịch nước của Chất hoạt động bề mặt Gemini tăng lên khi tăng nồng độ của Chất hoạt động bề mặt Gemini, có thể là do các mixen tuyến tính được hình thành đan xen vào nhau thành một cấu trúc giống như mạng nhện.Tuy nhiên, độ nhớt của dung dịch giảm khi tăng nồng độ chất hoạt động bề mặt, có thể là do sự phá vỡ cấu trúc màng và sự hình thành các cấu trúc micelle khác.
03 Đặc tính kháng khuẩn của Chất hoạt động bề mặt Gemini
Là một loại chất kháng khuẩn hữu cơ, cơ chế kháng khuẩn của chất hoạt động bề mặt baryonic chủ yếu là nó kết hợp với các anion trên bề mặt màng tế bào của vi sinh vật hoặc phản ứng với các nhóm sulfhydryl để phá vỡ quá trình sản xuất protein và màng tế bào của chúng, do đó phá hủy các mô vi khuẩn để ức chế hoặc tiêu diệt vi sinh vật.
3.1 Đặc tính kháng khuẩn của Chất hoạt động bề mặt anion Gemini
Các đặc tính kháng khuẩn của chất hoạt động bề mặt anion kháng khuẩn chủ yếu được xác định bởi bản chất của các gốc kháng khuẩn mà chúng mang.Trong các dung dịch keo như latex tự nhiên và chất phủ, các chuỗi ưa nước liên kết với các chất phân tán hòa tan trong nước và các chuỗi kỵ nước sẽ liên kết với các chất phân tán kỵ nước bằng cách hấp phụ định hướng, do đó biến giao diện hai pha thành một màng giao diện phân tử dày đặc.Các nhóm ức chế vi khuẩn trên lớp bảo vệ dày đặc này sẽ ức chế sự phát triển của vi khuẩn.
Cơ chế ức chế vi khuẩn của chất hoạt động bề mặt anion về cơ bản khác với cơ chế hoạt động bề mặt cation.Sự ức chế vi khuẩn của chất hoạt động bề mặt anion liên quan đến hệ thống dung dịch của chúng và các nhóm ức chế, vì vậy loại chất hoạt động bề mặt này có thể bị hạn chế.Loại chất hoạt động bề mặt này phải có mặt với hàm lượng vừa đủ để chất hoạt động bề mặt có mặt ở mọi ngóc ngách trong hệ thống thì mới tạo ra hiệu quả diệt khuẩn tốt.Đồng thời, loại chất hoạt động bề mặt này thiếu tính cục bộ và hướng đích không những gây lãng phí không cần thiết mà còn tạo ra tính kháng thuốc trong thời gian dài.
Ví dụ, các chất hoạt động bề mặt sinh học dựa trên alkyl sulfonate đã được sử dụng trong y học lâm sàng.Các alkyl sulfonate, chẳng hạn như Busulfan và Treosulfan, chủ yếu điều trị các bệnh tăng sinh tủy, hoạt động để tạo ra liên kết chéo giữa guanine và ureapurine, trong khi sự thay đổi này không thể sửa chữa bằng cách đọc lại tế bào, dẫn đến chết tế bào theo chương trình.
3.2 Đặc tính kháng khuẩn của Chất hoạt động bề mặt cation Gemini
Loại chất hoạt động bề mặt cation Gemini chính được phát triển là chất hoạt động bề mặt Gemini loại muối amoni bậc bốn.Chất hoạt động bề mặt Gemini loại cation amoni bậc bốn có tác dụng diệt khuẩn mạnh vì có hai chuỗi ankan dài kỵ nước trong các phân tử chất hoạt động bề mặt baryonic loại amoni bậc bốn, và các chuỗi kỵ nước tạo thành sự hấp phụ kỵ nước với thành tế bào (peptidoglycan);đồng thời, chúng chứa hai ion nitơ tích điện dương, sẽ thúc đẩy quá trình hấp phụ các phân tử chất hoạt động bề mặt lên bề mặt vi khuẩn tích điện âm, đồng thời thông qua quá trình thẩm thấu và khuếch tán, các chuỗi kỵ nước sẽ xâm nhập sâu vào lớp lipid màng tế bào vi khuẩn, thay đổi cấu trúc tính thấm của màng tế bào, dẫn đến vi khuẩn bị phá vỡ, ngoài ra các nhóm ưa nước ăn sâu vào protein, dẫn đến mất hoạt tính của enzyme và biến tính protein, do tác dụng kết hợp của hai tác dụng này, làm cho thuốc trừ bệnh có một tác dụng diệt khuẩn mạnh.
Tuy nhiên, từ quan điểm môi trường, các chất hoạt động bề mặt này có hoạt tính tán huyết và gây độc tế bào, đồng thời thời gian tiếp xúc lâu hơn với các sinh vật dưới nước và quá trình phân hủy sinh học có thể làm tăng độc tính của chúng.
3.3 Đặc tính kháng khuẩn của Chất hoạt động bề mặt Gemini không ion
Hiện tại có hai loại Chất hoạt động bề mặt Gemini không ion, một loại là dẫn xuất đường và loại kia là rượu ete và phenol ete.
Cơ chế kháng khuẩn của chất hoạt động bề mặt sinh học có nguồn gốc từ đường dựa trên ái lực của các phân tử và chất hoạt động bề mặt có nguồn gốc từ đường có thể liên kết với màng tế bào chứa một lượng lớn phospholipid.Khi nồng độ của chất hoạt động bề mặt dẫn xuất đường đạt đến một mức nhất định, nó sẽ thay đổi tính thấm của màng tế bào, hình thành lỗ chân lông và kênh ion, ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển chất dinh dưỡng và trao đổi khí, gây ra dòng chảy bên ngoài và cuối cùng dẫn đến cái chết của tế bào. vi khuẩn.
Cơ chế kháng khuẩn của các chất kháng khuẩn phenolic và ête cồn là tác động lên thành tế bào hoặc màng tế bào và các enzym, ngăn chặn các chức năng trao đổi chất và phá vỡ các chức năng tái tạo.Ví dụ, thuốc chống vi trùng diphenyl ete và các dẫn xuất của chúng (phenol) được ngâm trong tế bào vi khuẩn hoặc vi rút và hoạt động xuyên qua thành tế bào và màng tế bào, ức chế hoạt động và chức năng của các enzym liên quan đến quá trình tổng hợp axit nucleic và protein, hạn chế quá trình sinh trưởng và sinh sản của vi khuẩn.Nó cũng làm tê liệt các chức năng trao đổi chất và hô hấp của các enzym trong vi khuẩn, sau đó chúng sẽ bị hỏng.
3.4 Đặc tính kháng khuẩn của chất hoạt động bề mặt lưỡng tính Gemini
Chất hoạt động bề mặt Gemini lưỡng tính là một nhóm chất hoạt động bề mặt có cả cation và anion trong cấu trúc phân tử của chúng, có thể ion hóa trong dung dịch nước và thể hiện các tính chất của chất hoạt động bề mặt anion trong một điều kiện môi trường và chất hoạt động bề mặt cation trong điều kiện môi trường khác.Cơ chế ức chế vi khuẩn của chất hoạt động bề mặt lưỡng tính là không rõ ràng, nhưng người ta thường tin rằng sự ức chế có thể tương tự như cơ chế của chất hoạt động bề mặt amoni bậc bốn, trong đó chất hoạt động bề mặt dễ dàng hấp phụ trên bề mặt vi khuẩn tích điện âm và cản trở quá trình trao đổi chất của vi khuẩn.
3.4.1 Đặc tính kháng khuẩn của axit amin Chất hoạt động bề mặt Gemini
Chất hoạt động bề mặt baryonic loại axit amin là một chất hoạt động bề mặt baryonic lưỡng tính cation bao gồm hai axit amin, vì vậy cơ chế kháng khuẩn của nó tương tự như cơ chế kháng khuẩn của chất hoạt động bề mặt baryonic loại muối amoni bậc bốn.Phần tích điện dương của chất hoạt động bề mặt bị thu hút bởi phần tích điện âm của bề mặt vi khuẩn hoặc vi rút do tương tác tĩnh điện, và sau đó các chuỗi kỵ nước liên kết với lớp kép lipid, dẫn đến dòng tế bào tràn ra ngoài và ly giải cho đến khi chết.Nó có những lợi thế đáng kể so với Chất hoạt động bề mặt Gemini dựa trên amoni bậc bốn: khả năng phân hủy sinh học dễ dàng, hoạt tính tán huyết thấp và độc tính thấp, vì vậy nó đang được phát triển cho ứng dụng của nó và lĩnh vực ứng dụng của nó đang được mở rộng.
3.4.2 Đặc tính kháng khuẩn của Chất hoạt động bề mặt Gemini không phải axit amin
Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính Gemini không phải là axit amin có dư lượng phân tử hoạt động bề mặt chứa cả trung tâm điện tích dương và âm không thể ion hóa.Các chất hoạt động bề mặt Gemini không phải là axit amin chính là betaine, imidazoline và oxit amin.Lấy loại betaine làm ví dụ, chất hoạt động bề mặt lưỡng tính loại betaine có cả nhóm anion và cation trong phân tử, không dễ bị ảnh hưởng bởi muối vô cơ và có tác dụng hoạt động bề mặt trong cả dung dịch axit và kiềm, và cơ chế kháng khuẩn của chất hoạt động bề mặt cation Gemini là tiếp theo trong dung dịch axit và chất hoạt động bề mặt Gemini anion trong dung dịch kiềm.Nó cũng có hiệu suất kết hợp tuyệt vời với các loại chất hoạt động bề mặt khác.
04 Kết luận và triển vọng
Chất hoạt động bề mặt Gemini ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong đời sống nhờ cấu tạo đặc biệt, được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực diệt khuẩn kháng khuẩn, sản xuất thực phẩm, khử bọt và ức chế tạo bọt, giải phóng chậm thuốc và tẩy rửa công nghiệp.Với nhu cầu bảo vệ môi trường xanh ngày càng tăng, Chất hoạt động bề mặt Gemini dần được phát triển thành chất hoạt động bề mặt đa chức năng và thân thiện với môi trường.Nghiên cứu về chất hoạt động bề mặt Gemini trong tương lai có thể được thực hiện trên các khía cạnh sau: phát triển chất hoạt động bề mặt Gemini mới với cấu trúc và chức năng đặc biệt, đặc biệt là tăng cường nghiên cứu về kháng khuẩn và kháng vi-rút;pha trộn với các chất hoạt động bề mặt hoặc phụ gia thông thường để tạo thành sản phẩm có tính năng tốt hơn;và sử dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm để tổng hợp Gemini Surfactants thân thiện với môi trường.
Thời gian đăng: 25-03-2022