บทความนี้มุ่งเน้นไปที่กลไกการต้านจุลชีพของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุน ซึ่งคาดว่าจะมีประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียและสามารถช่วยในการชะลอการแพร่กระจายของไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่
สารลดแรงตึงผิวซึ่งเป็นคำย่อของวลี Surface, Active และ Agentสารลดแรงตึงผิวเป็นสารที่ออกฤทธิ์บนพื้นผิวและส่วนต่อประสาน และมีความสามารถและประสิทธิภาพที่สูงมากในการลดแรงตึงผิว (ขอบเขต) ก่อตัวเป็นชุดประกอบที่สั่งระดับโมเลกุลในสารละลายที่สูงกว่าความเข้มข้นที่กำหนด จึงมีฟังก์ชันการใช้งานที่หลากหลายสารลดแรงตึงผิวมีคุณสมบัติในการกระจายตัวได้ดี เปียกน้ำได้ มีความสามารถในการทำให้เป็นอิมัลซิฟิเคชัน และมีคุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ และได้กลายเป็นวัสดุหลักสำหรับการพัฒนาในด้านต่างๆ รวมถึงด้านเคมีละเอียด และมีส่วนสำคัญในการปรับปรุงกระบวนการ ลดการใช้พลังงาน และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต .ด้วยการพัฒนาของสังคมและความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในระดับอุตสาหกรรมของโลก การใช้สารลดแรงตึงผิวจึงค่อย ๆ แพร่กระจายจากสารเคมีที่ใช้ในชีวิตประจำวันไปสู่สาขาต่าง ๆ ของเศรษฐกิจของประเทศ เช่น สารต้านแบคทีเรีย วัตถุเจือปนอาหาร พลังงานใหม่ การบำบัดมลพิษ และ ชีวเภสัชภัณฑ์
สารลดแรงตึงผิวทั่วไปคือสารประกอบ "แอมฟิฟิลิก" ที่ประกอบด้วยหมู่ที่มีขั้วชอบน้ำและหมู่ที่ไม่ชอบน้ำไม่มีขั้ว และโครงสร้างโมเลกุลของพวกมันแสดงไว้ในรูปที่ 1(ก)
ในปัจจุบัน ด้วยการพัฒนาความละเอียดและการจัดระบบในอุตสาหกรรมการผลิต ความต้องการคุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิวในกระบวนการผลิตจึงค่อย ๆ เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องค้นหาและพัฒนาสารลดแรงตึงผิวที่มีคุณสมบัติของพื้นผิวที่สูงขึ้นและมีโครงสร้างพิเศษการค้นพบสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนเชื่อมช่องว่างเหล่านี้และเป็นไปตามข้อกำหนดของการผลิตภาคอุตสาหกรรมสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนทั่วไปคือสารประกอบที่มีหมู่ที่ชอบน้ำสองหมู่ (โดยทั่วไปคือไอออนิกหรือไม่มีไอออนที่มีคุณสมบัติชอบน้ำ) และหมู่อัลคิลที่ไม่ชอบน้ำสองหมู่
ดังแสดงในรูปที่ 1(b) ตรงกันข้ามกับสารลดแรงตึงผิวแบบสายเดี่ยวทั่วไป สารลดแรงตึงผิว Gemini จะเชื่อมโยงกลุ่มที่ชอบน้ำสองกลุ่มเข้าด้วยกันผ่านกลุ่มเชื่อมโยง (สเปเซอร์)กล่าวโดยย่อ โครงสร้างของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนสามารถเข้าใจได้ว่าเกิดขึ้นจากการเชื่อมโยงกลุ่มหัวที่ชอบน้ำสองกลุ่มของสารลดแรงตึงผิวธรรมดาเข้ากับกลุ่มเชื่อมโยงอย่างชาญฉลาด
โครงสร้างพิเศษของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนทำให้เกิดกิจกรรมบนพื้นผิวสูง ซึ่งสาเหตุหลักมาจาก:
(1) ผลกระทบที่ไม่ชอบน้ำที่เพิ่มขึ้นของโซ่หางที่ไม่ชอบน้ำทั้งสองของโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนและแนวโน้มที่เพิ่มขึ้นของสารลดแรงตึงผิวที่จะออกจากสารละลายที่เป็นน้ำ
(2) แนวโน้มของกลุ่มหัวที่ชอบน้ำจะแยกออกจากกัน โดยเฉพาะกลุ่มหัวไอออนิกเนื่องจากแรงผลักของไฟฟ้าสถิต จะลดลงอย่างมากจากอิทธิพลของสเปเซอร์
(3) โครงสร้างพิเศษของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนส่งผลต่อพฤติกรรมการรวมตัวของพวกมันในสารละลายที่เป็นน้ำ ทำให้พวกมันมีสัณฐานวิทยาของการรวมตัวที่ซับซ้อนและแปรผันมากขึ้น
สารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนมีฤทธิ์ที่พื้นผิว (ขอบเขต) สูงกว่า ความเข้มข้นของไมเซลล์วิกฤตต่ำกว่า ความสามารถในการเปียกน้ำได้ดีกว่า ความสามารถในการเป็นอิมัลซิฟิเคชัน และความสามารถในการต้านเชื้อแบคทีเรียดังนั้นการพัฒนาและการใช้สารลดแรงตึงผิว Gemini จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาและการใช้สารลดแรงตึงผิว
"โครงสร้างแอมฟิฟิลิก" ของสารลดแรงตึงผิวทั่วไปทำให้มีคุณสมบัติพื้นผิวที่เป็นเอกลักษณ์ดังแสดงในรูปที่ 1(c) เมื่อเติมสารลดแรงตึงผิวธรรมดาลงในน้ำ กลุ่มหัวที่ชอบน้ำมีแนวโน้มที่จะละลายภายในสารละลายที่เป็นน้ำ และกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำจะยับยั้งการละลายของโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวในน้ำภายใต้ผลรวมของแนวโน้มทั้งสองนี้ โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวจะอุดมไปด้วยส่วนต่อประสานของก๊าซและของเหลว และได้รับการจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบ จึงช่วยลดแรงตึงผิวของน้ำซึ่งแตกต่างจากสารลดแรงตึงผิวทั่วไป สารลดแรงตึงผิว Gemini เป็น "ไดเมอร์" ที่เชื่อมโยงสารลดแรงตึงผิวทั่วไปเข้าด้วยกันผ่านกลุ่มสเปเซอร์ ซึ่งสามารถลดแรงตึงผิวของน้ำและความตึงระหว่างผิวหน้าของน้ำมัน/น้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นนอกจากนี้ สารลดแรงตึงผิวของราศีเมถุนยังมีความเข้มข้นของไมเซลล์ที่สำคัญต่ำกว่า ความสามารถในการละลายน้ำที่ดีขึ้น การรวมตัวเป็นเนื้อเดียวกัน การเกิดฟอง การทำให้เปียก และคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรีย
| บทนำของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุน ในปี พ.ศ. 2534 Menger และ Littau [13] ได้เตรียมสารลดแรงตึงผิวสายโซ่บิส-อัลคิลตัวแรกที่มีกลุ่มเชื่อมโยงแบบแข็ง และตั้งชื่อว่า "สารลดแรงตึงผิวราศีเมถุน"ในปีเดียวกัน Zana et al [14] ได้เตรียมชุดของสารลดแรงตึงผิวเจมิไนเกลือควอเทอร์นารีแอมโมเนียมเป็นครั้งแรก และตรวจสอบคุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิวเจมิไนเกลือควอเทอร์นารีชุดนี้อย่างเป็นระบบในปี พ.ศ. 2539 นักวิจัยได้สรุปและอภิปรายเกี่ยวกับพฤติกรรมพื้นผิว (ขอบเขต) คุณสมบัติการรวมตัว รีโอโลยีของสารละลาย และพฤติกรรมเฟสของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนที่แตกต่างกันเมื่อรวมกับสารลดแรงตึงผิวทั่วไปในปี พ.ศ. 2545 Zana [15] ได้ตรวจสอบผลกระทบของกลุ่มการเชื่อมโยงต่างๆ ต่อพฤติกรรมการรวมตัวของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนในสารละลายที่เป็นน้ำ ซึ่งเป็นงานที่ก้าวหน้าอย่างมากในการพัฒนาสารลดแรงตึงผิวและมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อมา Qiu et al [16] ได้คิดค้นวิธีการใหม่สำหรับการสังเคราะห์สารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนที่มีโครงสร้างพิเศษจาก cetyl bromide และ 4-amino-3,5-dihydroxymethyl-1,2,4-triazole ซึ่งช่วยเสริมคุณค่าทาง การสังเคราะห์สารลดแรงตึงผิวราศีเมถุน |
การวิจัยเกี่ยวกับสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนในจีนเริ่มต้นช้าในปี 1999 Jianxi Zhao จากมหาวิทยาลัยฝูโจวได้ทำการทบทวนงานวิจัยต่างประเทศเกี่ยวกับสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนอย่างเป็นระบบ และได้รับความสนใจจากสถาบันวิจัยหลายแห่งในจีนหลังจากนั้นการวิจัยเกี่ยวกับสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนในจีนก็เริ่มเฟื่องฟูและประสบผลสำเร็จในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิจัยได้ทุ่มเทให้กับการพัฒนาสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนชนิดใหม่ และการศึกษาคุณสมบัติทางเคมีกายภาพที่เกี่ยวข้องกันในเวลาเดียวกัน การใช้งานของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนได้รับการพัฒนาอย่างค่อยเป็นค่อยไปในด้านการฆ่าเชื้อและต้านเชื้อแบคทีเรีย การผลิตอาหาร การยับยั้งการเกิดฟองและการเกิดฟอง ยาที่ปล่อยตัวช้า และการทำความสะอาดในอุตสาหกรรมขึ้นอยู่กับว่ากลุ่มที่ชอบน้ำในโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวมีประจุหรือไม่ และประเภทของประจุที่มีอยู่ สารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้: สารลดแรงตึงผิวชนิดประจุบวก ประจุลบ ประจุลบ และสารลดแรงตึงผิวประเภทแอมโฟเทอริกสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนที่มีประจุบวกโดยทั่วไปหมายถึงแอมโมเนียมสี่ส่วนหรือเกลือแอมโมเนียมของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุน สารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนชนิดประจุลบส่วนใหญ่หมายถึงสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนซึ่งมีกลุ่มที่ชอบน้ำคือกรดซัลโฟนิก ฟอสเฟต และกรดคาร์บอกซิลิก
1.1 สารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนประจุบวก
สารลดแรงตึงผิวชนิดประจุบวกของราศีเมถุนสามารถแยกไอออนบวกออกจากสารละลายที่เป็นน้ำได้ สารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนส่วนใหญ่เป็นแอมโมเนียมและเกลือควอเทอร์นารีแอมโมเนียมสารลดแรงตึงผิวชนิดประจุบวกของราศีเมถุนมีความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพที่ดี ความสามารถในการปนเปื้อนที่รุนแรง คุณสมบัติทางเคมีที่เสถียร ความเป็นพิษต่ำ โครงสร้างที่เรียบง่าย สังเคราะห์ได้ง่าย การแยกและการทำให้บริสุทธิ์ได้ง่าย และยังมีคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อแบคทีเรีย ป้องกันการกัดกร่อน คุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ และความนุ่มนวล
โดยทั่วไป สารลดแรงตึงผิวเจมิไนที่มีเกลือแอมโมเนียมเป็นส่วนประกอบในควอเทอร์นารีจะถูกเตรียมจากเอมีนตติยภูมิโดยปฏิกิริยาอัลคิเลชันมีวิธีการสังเคราะห์หลักสองวิธีดังต่อไปนี้ วิธีหนึ่งคือการทำให้อัลเคนที่ถูกแทนที่ด้วยไดโบรโมและอัลคิลไดเมทิลเอมีนสายยาวเดี่ยว;อีกวิธีหนึ่งคือการควอเทอร์ไนซ์อัลเคนสายยาวที่ถูกแทนที่ด้วย 1-โบรโมและ N,N,N',N'-เตตระเมทิลอัลคิลไดเอมีนด้วยเอทานอลปราศจากน้ำเป็นตัวทำละลายและการไหลย้อนความร้อนอย่างไรก็ตาม แอลเคนที่ถูกแทนที่ด้วยไดโบรโมมีราคาแพงกว่าและมักถูกสังเคราะห์ด้วยวิธีที่สอง และสมการของปฏิกิริยาแสดงไว้ในรูปที่ 2
1.2 สารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนประจุลบ
สารลดแรงตึงผิวเจมิไนชนิดประจุลบสามารถแยกไอออนออกจากสารละลายที่เป็นน้ำ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นซัลโฟเนต เกลือซัลเฟต คาร์บอกซิเลต และเกลือฟอสเฟต ประเภทสารลดแรงตึงผิวเจมิไนสารลดแรงตึงผิวประจุลบมีคุณสมบัติที่ดีกว่า เช่น การปนเปื้อน การเกิดฟอง การกระจายตัว อิมัลซิฟิเคชัน และการทำให้เปียก และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะผงซักฟอก สารเพิ่มฟอง สารทำให้เปียก อิมัลซิไฟเออร์ และสารช่วยกระจายตัว
1.2.1 ซัลโฟเนต
สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่มีซัลโฟเนตเป็นส่วนประกอบหลักมีข้อดีของการละลายน้ำได้ดี เปียกน้ำได้ดี ทนต่ออุณหภูมิและเกลือได้ดี สารชำระล้างที่ดี และความสามารถในการกระจายตัวที่แข็งแกร่ง และพวกมันถูกใช้อย่างกว้างขวางในฐานะสารซักล้าง สารทำฟอง สารทำให้เปียก อิมัลซิไฟเออร์ และสารช่วยกระจายตัวในปิโตรเลียม อุตสาหกรรมสิ่งทอ และเคมีภัณฑ์ที่ใช้ในชีวิตประจำวัน เนื่องจากมีแหล่งวัตถุดิบค่อนข้างกว้าง กระบวนการผลิตที่เรียบง่าย และต้นทุนต่ำLi et al ได้สังเคราะห์ชุดของสารลดแรงตึงผิว Gemini (2Cn-SCT) ซึ่งเป็นสารลดแรงตึงผิวชนิด baryonic ชนิดซัลโฟเนตโดยทั่วไป โดยใช้ไตรคลอรามีน อะลิฟาติกเอมีน และทอรีนเป็นวัตถุดิบในปฏิกิริยาสามขั้นตอน
1.2.2 เกลือซัลเฟต
สารลดแรงตึงผิวแบบดับเบิ้ลซัลเฟตเอสเทอร์มีข้อได้เปรียบของแรงตึงผิวต่ำพิเศษ มีกิจกรรมที่พื้นผิวสูง ละลายน้ำได้ดี แหล่งวัตถุดิบที่กว้างขวาง และการสังเคราะห์ที่ค่อนข้างง่ายนอกจากนี้ยังมีประสิทธิภาพการชะล้างและความสามารถในการเกิดฟองที่ดี ประสิทธิภาพที่เสถียรในน้ำกระด้าง และเกลือซัลเฟตเอสเทอร์เป็นกลางหรือเป็นด่างเล็กน้อยในสารละลายที่เป็นน้ำดังที่แสดงในรูปที่ 3 Sun Dong et al ใช้กรดลอริกและโพลิเอทิลีนไกลคอลเป็นวัตถุดิบหลัก และเพิ่มพันธะซัลเฟตเอสเทอร์ผ่านปฏิกิริยาการแทนที่ เอสเทอริฟิเคชัน และปฏิกิริยาเติม ดังนั้นจึงสังเคราะห์สารลดแรงตึงผิวชนิดแบริโอนิกของเกลือซัลเฟตเอสเทอร์-GA12-S-12
1.2.3 เกลือของกรดคาร์บอกซิลิก
สารลดแรงตึงผิวเจมิไนที่มีส่วนประกอบของคาร์บอกซิเลตมักจะไม่รุนแรง มีสีเขียว ย่อยสลายได้ง่าย และมีแหล่งวัตถุดิบจากธรรมชาติที่อุดมสมบูรณ์ มีคุณสมบัติเป็นคีเลตโลหะสูง ต้านทานน้ำกระด้างได้ดีและกระจายตัวของสบู่แคลเซียม มีคุณสมบัติเป็นฟองและเปียกชื้นได้ดี และใช้กันอย่างแพร่หลายในเภสัชกรรม สิ่งทอ เคมีชั้นดี และสาขาอื่นๆการแนะนำกลุ่มเอไมด์ในสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่มีคาร์บอกซิเลตสามารถเพิ่มความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิว และยังทำให้โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวมีคุณสมบัติในการเปียกน้ำ อิมัลซิฟิเคชัน การกระจายตัว และการปนเปื้อนที่ดีMei et al สังเคราะห์สารลดแรงตึงผิว baryonic ที่มีคาร์บอกซิเลต CGS-2 ที่มีหมู่เอไมด์โดยใช้โดเดซิลามีน ไดโบรโมอีเทน และซัคซินิกแอนไฮไดรด์เป็นวัตถุดิบ
1.2.4 เกลือฟอสเฟต
สารลดแรงตึงผิวประเภทเกลือฟอสเฟตเอสเทอร์เจมิไนมีโครงสร้างคล้ายกับฟอสโฟลิปิดตามธรรมชาติ และมีแนวโน้มที่จะสร้างโครงสร้างเช่นรีเวิร์สไมเซลล์และตุ่มสารลดแรงตึงผิว Gemini ชนิดเกลือฟอสเฟตเอสเทอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะสารป้องกันไฟฟ้าสถิตย์และน้ำยาซักผ้า ในขณะที่คุณสมบัติอิมัลซิฟิเคชันสูงและการระคายเคืองค่อนข้างต่ำได้นำไปสู่การใช้กันอย่างแพร่หลายในการดูแลผิวส่วนตัวฟอสเฟตเอสเทอร์บางชนิดสามารถต้านมะเร็ง ต้านเนื้องอก และต้านแบคทีเรียได้ และมีการพัฒนายาอีกหลายสิบชนิดสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพประเภทเกลือฟอสเฟตเอสเทอร์มีคุณสมบัติเป็นอิมัลซิฟิเคชันสูงสำหรับยาฆ่าแมลง และสามารถใช้ได้ไม่เพียงแต่เป็นสารต้านแบคทีเรียและยาฆ่าแมลง แต่ยังใช้เป็นยากำจัดวัชพืชด้วยZheng et al ได้ศึกษาการสังเคราะห์สารลดแรงตึงผิวของเกลือฟอสเฟตเอสเทอร์ของราศีเมถุนจาก P2O5 และโอลิโกเมอริกไดออลที่มีฐานเป็นออร์โธควอต ซึ่งมีผลการทำให้เปียกน้ำได้ดีกว่า คุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ที่ดี และกระบวนการสังเคราะห์ที่ค่อนข้างง่ายโดยมีสภาวะการเกิดปฏิกิริยาที่ไม่รุนแรงสูตรโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวเกลือโพแทสเซียมฟอสเฟต baryonic แสดงไว้ในรูปที่ 4
1.3 สารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนแบบไม่มีประจุ
สารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนชนิดไม่มีประจุไม่สามารถแยกตัวออกจากสารละลายในน้ำและมีอยู่ในรูปแบบโมเลกุลสารลดแรงตึงผิวชนิดแบริโอนิกชนิดนี้ยังได้รับการศึกษาน้อย และมีอยู่ 2 ประเภท ประเภทหนึ่งเป็นอนุพันธ์ของน้ำตาล และอีกประเภทคืออีเทอร์แอลกอฮอล์และฟีนอลอีเทอร์สารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนชนิดไม่มีประจุไม่มีอยู่ในสถานะไอออนิกในสารละลาย ดังนั้นจึงมีความเสถียรสูง ไม่ถูกกระทบโดยอิเล็กโทรไลต์ที่แรงได้ง่าย มีความซับซ้อนที่ดีกับสารลดแรงตึงผิวประเภทอื่นๆ และมีความสามารถในการละลายได้ดีดังนั้นสารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีประจุจึงมีคุณสมบัติต่างๆ เช่น เป็นสารชำระล้างที่ดี ความสามารถในการกระจายตัว การทำให้เป็นอิมัลซิไฟเออร์ การเกิดฟอง ความสามารถในการเปียกน้ำ คุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ และการฆ่าเชื้อ และสามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น ยาฆ่าแมลงและสารเคลือบผิวดังแสดงในรูปที่ 5 ในปี 2547 FitzGerald และคณะได้สังเคราะห์สารลดแรงตึงผิว Gemini ที่มีส่วนประกอบเป็นโพลีออกซีเอทิลีน (สารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีประจุ) ซึ่งแสดงโครงสร้างเป็น (Cn-2H2n-3CHCH2O(CH2CH2O)mH)2(CH2)6 (หรือ GemnEm)
02 คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุน
2.1 กิจกรรมของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุน
วิธีที่ง่ายและตรงที่สุดในการประเมินกิจกรรมพื้นผิวของสารลดแรงตึงผิวคือการวัดแรงตึงผิวของสารละลายที่เป็นน้ำโดยหลักการแล้ว สารลดแรงตึงผิวจะลดแรงตึงผิวของสารละลายโดยการจัดเรียงตัวบนพื้นผิว (ขอบเขต) ระนาบ (รูปที่ 1(c))ความเข้มข้นของไมเซลล์วิกฤต (CMC) ของสารลดแรงตึงผิว Gemini นั้นมีขนาดเล็กกว่าสองลำดับ และค่า C20 นั้นต่ำกว่าอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับสารลดแรงตึงผิวทั่วไปที่มีโครงสร้างคล้ายกันโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวชนิดแบริโอนิกมีกลุ่มที่ชอบน้ำสองกลุ่มซึ่งช่วยรักษาความสามารถในการละลายน้ำได้ดีในขณะที่มีสายโซ่ยาวที่ไม่ชอบน้ำที่ส่วนต่อประสานระหว่างน้ำ/อากาศ สารลดแรงตึงผิวทั่วไปจะถูกจัดเรียงอย่างหลวมๆ เนื่องจากผลกระทบของความต้านทานต่อตำแหน่งเชิงพื้นที่และการผลักกันของประจุที่เป็นเนื้อเดียวกันในโมเลกุล จึงทำให้ความสามารถในการลดแรงตึงผิวของน้ำลดลงในทางตรงกันข้าม กลุ่มที่เชื่อมโยงกันของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนถูกยึดเหนี่ยวด้วยพันธะโควาเลนต์เพื่อให้ระยะห่างระหว่างกลุ่มที่ชอบน้ำทั้งสองกลุ่มอยู่ในระยะเล็กๆ (น้อยกว่าระยะห่างระหว่างกลุ่มที่ชอบน้ำของสารลดแรงตึงผิวทั่วไป) ส่งผลให้กิจกรรมของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนทำงานได้ดีขึ้นที่ พื้นผิว (ขอบเขต)
2.2 โครงสร้างการประกอบของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุน
ในสารละลายที่เป็นน้ำ เมื่อความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวชนิดแบริโอนิกเพิ่มขึ้น โมเลกุลของมันจะอิ่มตัวที่พื้นผิวของสารละลาย ซึ่งจะบังคับให้โมเลกุลอื่นๆ ย้ายเข้าไปภายในสารละลายเพื่อสร้างไมเซลล์ความเข้มข้นที่สารลดแรงตึงผิวเริ่มก่อตัวเป็นไมเซลล์เรียกว่า Critical Micelle Concentration (CMC)ดังที่แสดงในรูปที่ 9 หลังจากความเข้มข้นมากกว่า CMC ซึ่งแตกต่างจากสารลดแรงตึงผิวทั่วไปที่รวมตัวกันเป็นไมเซลล์ทรงกลม สารลดแรงตึงผิวของราศีเมถุนจะสร้างสัณฐานวิทยาของไมเซลล์ได้หลากหลาย เช่น โครงสร้างแบบเส้นตรงและแบบสองชั้น เนื่องจากลักษณะเฉพาะของโครงสร้างความแตกต่างของขนาดไมเซลล์ รูปร่าง และการให้น้ำมีผลกระทบโดยตรงต่อพฤติกรรมของเฟสและคุณสมบัติการรีโอโลจีของสารละลาย และยังนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความหนืดของสารละลายสารลดแรงตึงผิวทั่วไป เช่น สารลดแรงตึงผิวประจุลบ (SDS) มักจะก่อตัวเป็นไมเซลล์ทรงกลม ซึ่งแทบไม่มีผลต่อความหนืดของสารละลายอย่างไรก็ตาม โครงสร้างพิเศษของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนนำไปสู่การสร้างสัณฐานวิทยาของไมเซลล์ที่ซับซ้อนมากขึ้น และคุณสมบัติของสารละลายที่เป็นน้ำแตกต่างอย่างมากจากสารลดแรงตึงผิวทั่วไปความหนืดของสารละลายที่เป็นน้ำของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนที่เพิ่มขึ้น อาจเป็นเพราะไมเซลล์เชิงเส้นที่ก่อตัวขึ้นพันกันเป็นโครงสร้างคล้ายใยอย่างไรก็ตาม ความหนืดของสารละลายจะลดลงตามความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวที่เพิ่มขึ้น อาจเนื่องมาจากการหยุดชะงักของโครงสร้างรางและการก่อตัวของโครงสร้างไมเซลล์อื่นๆ
03 คุณสมบัติต้านจุลชีพของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุน
ในฐานะที่เป็นสารต้านจุลชีพอินทรีย์ชนิดหนึ่ง กลไกการต้านจุลชีพของสารลดแรงตึงผิวชนิดแบริโอนิกส่วนใหญ่คือการรวมตัวกับประจุลบบนผิวเยื่อหุ้มเซลล์ของจุลินทรีย์หรือทำปฏิกิริยากับกลุ่มซัลไฟดริลเพื่อขัดขวางการผลิตโปรตีนและเยื่อหุ้มเซลล์ของพวกมัน ดังนั้นจึงทำลายเนื้อเยื่อของจุลินทรีย์เพื่อยับยั้ง หรือฆ่าเชื้อจุลินทรีย์
3.1 คุณสมบัติต้านจุลชีพของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนชนิดประจุลบ
คุณสมบัติต้านจุลชีพของสารลดแรงตึงผิวประจุลบต้านจุลชีพจะกำหนดโดยธรรมชาติของมอยอิตีต้านจุลชีพที่พวกมันมีอยู่เป็นหลักในสารละลายคอลลอยด์ เช่น น้ำยางธรรมชาติและสารเคลือบ โซ่ที่ชอบน้ำจะจับกับสารช่วยกระจายตัวที่ละลายน้ำได้ และโซ่ที่ไม่ชอบน้ำจะจับกับสารกระจายตัวที่ไม่ชอบน้ำโดยการดูดซับตามทิศทาง ดังนั้นการเปลี่ยนส่วนต่อประสานสองเฟสให้เป็นฟิล์มประสานระหว่างผิวหน้าโมเลกุลที่หนาแน่นกลุ่มยับยั้งแบคทีเรียบนชั้นป้องกันที่หนาแน่นนี้ยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย
กลไกการยับยั้งแบคทีเรียของสารลดแรงตึงผิวประจุลบนั้นแตกต่างโดยพื้นฐานจากสารลดแรงตึงผิวประจุบวกการยับยั้งแบคทีเรียของสารลดแรงตึงผิวประจุลบนั้นสัมพันธ์กับระบบสารละลายและกลุ่มการยับยั้ง ดังนั้นสารลดแรงตึงผิวประเภทนี้จึงถูกจำกัดสารลดแรงตึงผิวประเภทนี้ต้องมีอยู่ในระดับที่เพียงพอเพื่อให้สารลดแรงตึงผิวมีอยู่ในทุกมุมของระบบเพื่อสร้างผลการฆ่าจุลชีพที่ดีในขณะเดียวกัน สารลดแรงตึงผิวประเภทนี้ขาดการปรับให้เข้ากับท้องถิ่นและการกำหนดเป้าหมาย ซึ่งไม่เพียงแต่ทำให้เกิดขยะโดยไม่จำเป็นเท่านั้น แต่ยังสร้างแรงต้านในระยะเวลานานอีกด้วย
ตัวอย่างเช่น สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่มีส่วนประกอบของอัลคิลซัลโฟเนตถูกนำมาใช้ในการแพทย์ทางคลินิกAlkyl sulfonates เช่น Busulfan และ Treosulfan ส่วนใหญ่รักษาโรค myeloproliferative โดยทำหน้าที่สร้าง cross-linking ระหว่าง guanine และ ureapurine ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงนี้ไม่สามารถซ่อมแซมได้โดยการพิสูจน์อักษรระดับเซลล์ ส่งผลให้เซลล์ตายแบบอะพอพโทซิส
3.2 คุณสมบัติต้านจุลชีพของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนที่มีประจุบวก
สารลดแรงตึงผิวเจมิไนชนิดประจุบวกชนิดหลักที่พัฒนาขึ้นคือสารลดแรงตึงผิวชนิดเกลือแอมโมเนียมสี่ส่วนชนิดเจมิไนสารลดแรงตึงผิวเจมิไนประจุบวกชนิดแอมโมเนียมควอเทอร์นารีมีฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่รุนแรงเนื่องจากมีสายโซ่แอลเคนยาวที่ไม่ชอบน้ำสองสายในโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวชนิดแบเรียโอนิกแอมโมเนียมชนิดควอเทอร์นารี และสายโซ่ที่ไม่ชอบน้ำทำให้เกิดการดูดซับที่ไม่ชอบน้ำกับผนังเซลล์ (peptidoglycan);ในเวลาเดียวกัน พวกมันประกอบด้วยไอออนไนโตรเจนที่มีประจุบวกสองตัว ซึ่งจะส่งเสริมการดูดซับของโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวไปยังพื้นผิวของแบคทีเรียที่มีประจุลบ และผ่านการแทรกซึมและการแพร่กระจาย โซ่ที่ไม่ชอบน้ำจะแทรกซึมลึกเข้าไปในชั้นไขมันของเยื่อหุ้มเซลล์แบคทีเรีย เปลี่ยน การซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์นำไปสู่การแตกของแบคทีเรีย นอกเหนือจากกลุ่มที่ชอบน้ำลึกเข้าไปในโปรตีน นำไปสู่การสูญเสียกิจกรรมของเอนไซม์และการสูญเสียสภาพโปรตีน เนื่องจากผลรวมของผลกระทบทั้งสองนี้ ทำให้สารฆ่าเชื้อรามี ฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่แข็งแกร่ง
อย่างไรก็ตาม จากมุมมองของสิ่งแวดล้อม สารลดแรงตึงผิวเหล่านี้มีฤทธิ์ละลายเม็ดเลือดแดงและความเป็นพิษต่อเซลล์ และเวลาที่สัมผัสกับสิ่งมีชีวิตในน้ำและการย่อยสลายทางชีวภาพที่นานขึ้นสามารถเพิ่มความเป็นพิษของพวกมันได้
3.3 คุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียของสารลดแรงตึงผิว Gemini แบบไม่มีประจุ
ขณะนี้มีสารลดแรงตึงผิวเจมิไนที่ไม่มีไอออนอยู่สองประเภท ประเภทหนึ่งคืออนุพันธ์ของน้ำตาล และอีกประเภทหนึ่งคือแอลกอฮอล์อีเทอร์และฟีนอลอีเทอร์
กลไกต้านแบคทีเรียของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่ได้จากน้ำตาลนั้นขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของโมเลกุล และสารลดแรงตึงผิวที่ได้จากน้ำตาลสามารถจับกับเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งมีฟอสโฟลิปิดจำนวนมากเมื่อความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวที่เป็นอนุพันธ์ของน้ำตาลถึงระดับหนึ่ง มันจะเปลี่ยนความสามารถในการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ เกิดเป็นรูพรุนและช่องไอออน ซึ่งส่งผลต่อการขนส่งสารอาหารและการแลกเปลี่ยนก๊าซ ทำให้เกิดการไหลออกของเนื้อหาและนำไปสู่การตายในที่สุด แบคทีเรีย.
กลไกการต้านแบคทีเรียของสารต้านจุลชีพฟีนอลและแอลกอฮอล์อีเทอร์คือออกฤทธิ์ที่ผนังเซลล์หรือเยื่อหุ้มเซลล์และเอนไซม์ ปิดกั้นการทำงานของเมตาบอลิซึมและรบกวนการทำงานของกระบวนการสร้างใหม่ตัวอย่างเช่น ยาต้านจุลชีพของไดฟีนิลอีเทอร์และอนุพันธ์ (ฟีนอล) จะถูกแช่อยู่ในเซลล์แบคทีเรียหรือไวรัส และออกฤทธิ์ผ่านผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ ยับยั้งการทำงานและการทำงานของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิกและโปรตีน จำกัด การเจริญเติบโตและการแพร่พันธุ์ของแบคทีเรียนอกจากนี้ยังทำให้ระบบเมตาบอลิซึมและระบบทางเดินหายใจของเอนไซม์ภายในแบคทีเรียเป็นอัมพาต ซึ่งจะล้มเหลว
3.4 คุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียของสารลดแรงตึงผิว Gemini amphoteric
สารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนในกลุ่มแอมโฟเทอริกเป็นสารลดแรงตึงผิวประเภทหนึ่งที่มีทั้งไอออนบวกและไอออนในโครงสร้างโมเลกุล สามารถแตกตัวเป็นไอออนในสารละลายที่เป็นน้ำ และแสดงคุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิวประจุลบในสภาวะปานกลางหนึ่งและสารลดแรงตึงผิวประจุบวกในอีกสภาวะหนึ่งกลไกการยับยั้งแบคทีเรียของสารลดแรงตึงผิวแอมโฟเทอริกยังไม่สามารถสรุปได้ แต่โดยทั่วไปเชื่อว่าการยับยั้งอาจคล้ายกับของสารลดแรงตึงผิวแอมโมเนียมสี่ส่วน โดยที่สารลดแรงตึงผิวสามารถดูดซับได้ง่ายบนพื้นผิวของแบคทีเรียที่มีประจุลบและรบกวนเมแทบอลิซึมของแบคทีเรีย
3.4.1 คุณสมบัติต้านจุลชีพของสารลดแรงตึงผิวของกรดอะมิโนเจมิไน
สารลดแรงตึงผิว baryonic ชนิดกรดอะมิโนเป็นสารลดแรงตึงผิว baryonic amphoteric ประจุบวกที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนสองตัว ดังนั้นกลไกการต้านจุลชีพของมันจึงคล้ายกับของสารลดแรงตึงผิว baryonic ชนิดเกลือแอมโมเนียมสี่ส่วนส่วนที่มีประจุบวกของสารลดแรงตึงผิวจะถูกดึงดูดไปยังส่วนที่มีประจุลบของพื้นผิวของแบคทีเรียหรือไวรัสเนื่องจากการทำงานร่วมกันของไฟฟ้าสถิต และต่อมาโซ่ที่ไม่ชอบน้ำจะจับกับชั้นไขมัน ซึ่งนำไปสู่การไหลออกของเนื้อหาในเซลล์และการสลายตัวจนตายมีข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือสารลดแรงตึงผิวเจมิไนที่มีแอมโมเนียมสี่ส่วน ได้แก่ ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพที่ง่าย กิจกรรมการสลายตัวของเม็ดเลือดแดงต่ำ และความเป็นพิษต่ำ ดังนั้นจึงมีการพัฒนาเพื่อการใช้งานและขยายขอบเขตการใช้งาน
3.4.2 คุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียของสารลดแรงตึงผิว Gemini ชนิดที่ไม่ใช่กรดอะมิโน
สารลดแรงตึงผิว Gemini ประเภทแอมโฟเทอริกที่ไม่ใช่กรดอะมิโนมีสารตกค้างระดับโมเลกุลที่ทำงานอยู่บนพื้นผิวซึ่งมีทั้งศูนย์ประจุบวกและลบที่ไม่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้สารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนประเภทที่ไม่ใช่กรดอะมิโนหลัก ได้แก่ เบทาอีน อิมิดาโซลีน และเอมีนออกไซด์ยกตัวอย่างประเภทเบทาอีน สารลดแรงตึงผิวแอมโฟเทอริกชนิดเบทาอีนมีทั้งกลุ่มประจุลบและประจุบวกในโมเลกุล ซึ่งไม่ได้รับผลกระทบจากเกลืออนินทรีย์และมีผลลดแรงตึงผิวทั้งในสารละลายที่เป็นกรดและด่าง และกลไกการต้านจุลชีพของสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนที่เป็นประจุบวกคือ ตามด้วยสารละลายที่เป็นกรดและสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนที่มีประจุลบในสารละลายที่เป็นด่างนอกจากนี้ยังมีประสิทธิภาพการผสมที่ยอดเยี่ยมกับสารลดแรงตึงผิวประเภทอื่นๆ
04 บทสรุปและมุมมอง
สารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนถูกนำมาใช้ในชีวิตมากขึ้นเนื่องจากโครงสร้างพิเศษ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านของการฆ่าเชื้อด้วยแบคทีเรีย การผลิตอาหาร การยับยั้งการเกิดฟองและการเกิดฟอง ยาที่ปล่อยออกมาช้า และการทำความสะอาดในอุตสาหกรรมด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการปกป้องสิ่งแวดล้อมสีเขียว สารลดแรงตึงผิวของราศีเมถุนจึงค่อยๆ พัฒนาเป็นสารลดแรงตึงผิวอเนกประสงค์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมการวิจัยในอนาคตเกี่ยวกับสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนสามารถดำเนินการได้ในประเด็นต่อไปนี้: การพัฒนาสารลดแรงตึงผิวราศีเมถุนใหม่ที่มีโครงสร้างและหน้าที่พิเศษ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเสริมสร้างการวิจัยเกี่ยวกับการต่อต้านแบคทีเรียและไวรัส;ผสมกับสารลดแรงตึงผิวหรือสารเติมแต่งทั่วไปเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพดีขึ้นและใช้วัตถุดิบราคาถูกและหาได้ง่ายในการสังเคราะห์สารลดแรงตึงผิว Gemini ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
เวลาโพสต์: Mar-25-2022