สารลดแรงตึงผิว Gemini และคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรีย

บทความนี้มุ่งเน้นไปที่กลไกต้านจุลชีพของ Gemini Surfactants ซึ่งคาดว่าจะมีประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียและช่วยชะลอการแพร่กระจายของไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่

สารลดแรงตึงผิวเป็นตัวย่อสำหรับ "สารลดแรงตึงผิว", "สารลดแรงตึงผิว" และ "การเตรียมการ" สารลดแรงตึงผิวเป็นสารที่ใช้งานบนพื้นผิวและอินเทอร์เฟซที่มีความสามารถและประสิทธิภาพสูงมากในการลดความตึงผิว (ชายแดน) การก่อตัวของโมเลกุลประกอบในสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงกว่าระดับหนึ่งและดังนั้นจึงมีฟังก์ชั่นการใช้งานที่หลากหลาย ด้วยการกระจายตัวที่ดี, เปียก, อิมัลชันและคุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิตย์สารลดแรงตึงผิวได้กลายเป็นวัสดุที่สำคัญในการพัฒนาในหลายสาขารวมถึงสาขาเคมีที่ดีและมีส่วนสำคัญในการปรับปรุงกระบวนการลดการใช้พลังงานและปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต ด้วยการพัฒนาของสังคมและความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในระดับอุตสาหกรรมของโลกการประยุกต์ใช้สารลดแรงตึงผิวได้ค่อยๆขยายจากสารเคมีในชีวิตประจำวันไปยังสาขาต่างๆของเศรษฐกิจของประเทศเช่นสารต้านจุลชีพสารเติมแต่งอาหารสาขาพลังงานใหม่การบำบัดมลพิษและเภสัชกรรมชีวภาพ

สารลดแรงตึงผิวทั่วไปเป็นสารประกอบ "amphophilic" ซึ่งประกอบด้วยกลุ่ม hydrophilic ขั้วโลกและกลุ่ม hydrophobic ที่ไม่ใช่ขั้วซึ่งมีโครงสร้างโมเลกุลดังแสดงในรูปที่ 1 (a)

ในปัจจุบันด้วยการพัฒนาการกลั่นและการจัดระบบของอุตสาหกรรมการผลิตความต้องการคุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิวในกระบวนการผลิตจึงเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญในการค้นหาและพัฒนาสารลดแรงตึงผิวที่มีคุณสมบัติพื้นผิวที่สูงขึ้นและโครงสร้างพิเศษ การค้นพบสารลดแรงตึงผิวเจมินิเติมเต็มช่องว่างเหล่านี้และตอบสนองความต้องการของการผลิตในภาคอุตสาหกรรม สารลดแรงตึงผิว Gemini ทั่วไปเป็นสารประกอบที่มีสองกลุ่ม hydrophilic (โดยทั่วไปคือไอออนหรือไม่ไอออนที่มีคุณสมบัติ hydrophilic) และโซ่อัลคิล hydrophobic สองสาย

ดังที่แสดงในรูปที่ 1 (b) ซึ่งแตกต่างจากสารลดแรงตึงผิวแบบเดี่ยวแบบดั้งเดิมสารลดแรงตึงผิวเจมินิจะเชื่อมต่อกลุ่ม hydrophilic สองกลุ่มเข้าด้วยกันโดยการเชื่อมต่อกลุ่ม (ฐานช่วงเวลา) ในระยะสั้นโครงสร้างของสารลดแรงตึงผิวเจมินิสามารถเข้าใจได้ว่าเกิดขึ้นจากการรวมกลุ่มหัวไฮโดรฟิลิกสองกลุ่มในสารลดแรงตึงผิวแบบดั้งเดิมเข้ากับกลุ่มเชื่อมต่อ

โครงสร้างพิเศษของ Gemini Surfactants ส่งผลให้เกิดกิจกรรมผิวสูงซึ่งส่วนใหญ่เกิดจาก:

(1) ผลกระทบที่ไม่ชอบน้ำของห่วงโซ่หางที่ไม่ชอบน้ำทั้งสองของโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวเจมินิจะเพิ่มขึ้นและแนวโน้มของสารลดแรงตึงผิวจะออกจากสารละลายน้ำเพิ่มขึ้น
(2) แนวโน้มของกลุ่มหัว hydrophilic โดยเฉพาะอย่างยิ่งกลุ่มหัวไอออนิกที่แยกออกจากกันเนื่องจากการขับไล่ไฟฟ้าสถิตลดลงอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากผลกระทบของช่องว่าง
(3) โครงสร้างพิเศษของสารลดแรงตึงผิวของราศีมีผลต่อพฤติกรรมการรวมตัวในสารละลายน้ำทำให้มีรูปแบบการรวมตัวที่ซับซ้อนและเปลี่ยนแปลงได้มากขึ้น
เมื่อเทียบกับสารลดแรงตึงผิวแบบดั้งเดิมสารลดแรงตึงผิวของราศีมีกิจกรรมพื้นผิว (ขอบเขต) ที่สูงขึ้นความเข้มข้นของ micellar ที่สำคัญต่ำกว่าความสามารถในการเปียกที่ดีขึ้นความสามารถในการทำให้เป็นอิมัลชันและความสามารถในการต้านเชื้อแบคทีเรีย ดังนั้นการพัฒนาและการใช้สารลดแรงตึงผิวเมถุนจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาและการประยุกต์ใช้สารลดแรงตึงผิว

"โครงสร้าง amphophilic" ของสารลดแรงตึงผิวแบบดั้งเดิมมีคุณสมบัติพื้นผิวที่เป็นเอกลักษณ์ ดังที่แสดงในรูปที่ 1 (c) เมื่อเพิ่มสารลดแรงตึงผิวทั่วไปลงในน้ำกลุ่มหัว hydrophilic มีแนวโน้มที่จะละลายในสารละลายน้ำและกลุ่ม hydrophobic จะยับยั้งการละลายของโมเลกุลลดแรงตึงผิวในน้ำ ด้วยการทำงานร่วมกันของทั้งสองแนวโน้มโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวจะรวบรวมและจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบในส่วนติดต่อของก๊าซและของเหลวซึ่งจะช่วยลดความตึงผิวของน้ำ ซึ่งแตกต่างจากสารลดแรงตึงผิวแบบดั้งเดิมสารลดแรงตึงผิวเจมินิเป็น "dimer" ที่เชื่อมต่อสารลดแรงตึงผิวแบบดั้งเดิมเข้าด้วยกันผ่านกลุ่มเว้นระยะห่างซึ่งสามารถลดแรงตึงผิวของน้ำและความตึงเครียดของน้ำมัน / น้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น นอกจากนี้ Gemini Surfactant ยังมีความเข้มข้นของ micellar ที่สำคัญต่ำความสามารถในการละลายน้ำได้ดีขึ้นความสามารถในการทำให้เป็นอิมัลชันความสามารถในการเกิดฟองความชุ่มชื้นและคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรีย

บทนำของ Gemini Surfactant
ในปี 1991 Menger และ Littau [13] ได้เตรียมสารลดแรงตึงผิวแบบ bialkyl chain ตัวแรกที่มีกลุ่มเชื่อมต่อแบบแข็งและตั้งชื่อว่า "Gemini surfactants" ในปีเดียวกัน Zana et al。 [14] ได้จัดทำชุดลดแรงตึงผิว Gemini ของเกลือแอมโมเนียมสี่ชั้นขึ้นเป็นครั้งแรกและมีการศึกษาคุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิว Gemini ของเกลือแอมโมเนียมสี่ชั้นนี้อย่างเป็นระบบ ในปี 1996 นักวิจัยได้สรุปและหารือเกี่ยวกับพฤติกรรมพื้นผิว (ขอบเขต) ลักษณะการรวมตัวกันรีโอโลยีของสารละลายและพฤติกรรมเฟสเมื่อสารลดแรงตึงผิวเจมินิต่างๆผสมกับสารลดแรงตึงผิวแบบดั้งเดิม ในปี 2002 Zana [15] ได้ศึกษาผลกระทบของกลุ่มเชื่อมต่อที่แตกต่างกันต่อพฤติกรรมการรวมตัวของสารลดแรงตึงผิวเจมินิในสารละลายน้ำซึ่งเป็นงานที่ส่งเสริมการพัฒนาสารลดแรงตึงผิวอย่างมากและมีความสำคัญ ต่อมา Qiu et al。 [16] ได้คิดค้นวิธีการใหม่ในการสังเคราะห์สารลดแรงตึงผิวคู่ที่มีโครงสร้างพิเศษบนพื้นฐานของ cetyl bromide และ 4-amino-3,5-dihydroxymethyl-1,2,4-triazole ช่วยเพิ่มเส้นทางการสังเคราะห์สารลดแรงตึงผิวคู่

สารลดแรงตึงผิวของราศีเริ่มต้นช้าในประเทศของเรา ในปี 1999 Zhao จากมหาวิทยาลัยฝูโจวได้ทบทวนการศึกษาในต่างประเทศเกี่ยวกับสารลดแรงตึงผิวของดาวเมถุนอย่างเป็นระบบและได้รับความสนใจจากสถาบันวิจัยหลายแห่งในประเทศ ตั้งแต่นั้นมาการวิจัยของประเทศของเราเกี่ยวกับสารลดแรงตึงผิวเมถุนเริ่มเฟื่องฟูและประสบผลลัพธ์มากมาย ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานักวิจัยได้ทุ่มเทให้กับการพัฒนาสารลดแรงตึงผิวเมถุนชนิดใหม่และการวิจัยคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่เกี่ยวข้อง ในขณะเดียวกันการใช้สารลดแรงตึงผิวเจมินิในสาขาฆ่าเชื้อแบคทีเรียการผลิตอาหาร defoaming และยับยั้งการเกิดฟองสบู่การปล่อยยาช้าและการทำความสะอาดอุตสาหกรรมก็ค่อยๆพัฒนา ขึ้นอยู่กับว่ากลุ่ม hydrophilic ในโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวมีค่าใช้จ่ายและประเภทของประจุที่ดำเนินการสารลดแรงตึงผิวเจมินิสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้: cationic, anionic, nonionic และ amphoteric สารลดแรงตึงผิวเจมินิ สารลดแรงตึงผิวชนิด Cationic Twin โดยทั่วไปหมายถึงเกลือแอมโมเนียมสี่ชั้นหรือเกลือแอมโมเนียมชนิด Twin Surfactant สารลดแรงตึงผิวชนิด A。nionic Twin เป็นกลุ่ม Hydrophilic ของกรดซัลโฟนิกกรดฟอสฟอริกและกรดคาร์บอกซิลิก สารลดแรงตึงผิวชนิด Nonionic Twin เป็นส่วนใหญ่ Polyoxyethylene Twin Surfactant

1。1 สารลดแรงตึงผิว Cationic Twin

Cationic Twin Surfactant สามารถแยก cationic ในสารละลายน้ำส่วนใหญ่เป็นเกลือแอมโมเนียมและเกลือแอมโมเนียมสี่ชั้น Twin Surfactant สารลดแรงตึงผิว Cationic Twin มีคุณสมบัติในการย่อยสลายทางชีวภาพที่ดีความสามารถในการขจัดคราบที่แข็งแกร่งคุณสมบัติทางเคมีที่มีเสถียรภาพความเป็นพิษต่ำโครงสร้างที่เรียบง่ายการสังเคราะห์ง่ายแยกและทำความบริสุทธิ์ได้ง่าย นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติฆ่าเชื้อแบคทีเรียป้องกันการกัดกร่อนป้องกันไฟฟ้าสถิตย์อ่อนนุ่ม ฯลฯ
สารลดแรงตึงผิว Quaternary A。mmonium Twin มักเตรียมโดย tert-amine ผ่านปฏิกิริยา alkylation มีสองวิธีการสังเคราะห์หลัก: หนึ่งคือ quaternalization ของ dibromoalkanes และ alkyldimethyltert-amine ห่วงโซ่ยาวเดี่ยว อีกประเภทหนึ่งคือการทำปฏิกิริยาแอมโมเนียมสี่ชั้นกับอัลคีนโซ่ยาวและ N, N, N', N'-tetramethyl alkyl diamine ซึ่งถูกแทนที่ด้วย 1-bromide โดยใช้เอทานอลไฮดรัสเป็นตัวทำละลายความร้อนไหลย้อน อย่างไรก็ตาม dibromide แทนอัลเคนมีราคาแพงกว่าและมักจะสังเคราะห์โดยวิธีที่สองและสมการของปฏิกิริยาจะแสดงในรูปที่ 2

1。2 สารลดแรงตึงผิว A。nionic Twin

สารลดแรงตึงผิวแบบ anionic สามารถแยก anionic ในสารละลายน้ำส่วนใหญ่เป็น sulfonate, sulfate, carboxylate และ phosphate type dumini surfactant สารลดแรงตึงผิว anionic มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมเช่นการขจัดคราบฟองการกระจายตัวของอิมัลชันเปียกและอื่น ๆ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในผงซักฟอกตัวแทนฟองตัวแทนเปียกตัวแทนอิมัลชันและตัวแทนการกระจายตัว

1。2。1 ซัลเฟต

สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่ใช้กรดซัลโฟนิกมีข้อดีของความสามารถในการละลายน้ำได้ดีความสามารถในการเปียกที่ดีทนต่ออุณหภูมิและเกลือได้ดีความสามารถในการทำความสะอาดที่ดีและความสามารถในการกระจายตัวที่แข็งแกร่ง เนื่องจากแหล่งวัตถุดิบค่อนข้างกว้างมันถูกใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นผงซักฟอก, ตัวแทนฟอง, ตัวแทนเปียก, ตัวแทนอิมัลชันและตัวแทนการกระจายตัวในปิโตรเลียม, สิ่งทอ, สารเคมีรายวัน, กระบวนการผลิตที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ Li ฯลฯ ใช้ trichloramine, fatty amine และ taurine เป็นวัตถุดิบหลังจากปฏิกิริยาสามขั้นตอนได้สังเคราะห์สารลดแรงตึงผิว dialkyl disulfonic acid bisulfonic (2Cn-SCT) ซึ่งเป็นกรดซัลโฟนิกชนิดสารลดแรงตึงผิวโมเลกุลทั่วไป

1。2。2 ซัลเฟต

สารลดแรงตึงผิว Bisulfate มีข้อดีของแรงตึงผิวต่ำพิเศษกิจกรรมผิวสูงละลายน้ำได้ดีแหล่งวัตถุดิบกว้างการสังเคราะห์ค่อนข้างง่าย นอกจากนี้ยังมีประสิทธิภาพการซักที่ดีและความสามารถในการเกิดฟองมีเสถียรภาพในน้ำแข็งซัลเฟตมีความเป็นกลางหรือเป็นด่างเล็กน้อยในสารละลายน้ำ ดังที่แสดงในรูปที่ 3 Sundong et al。 ใช้กรดลอริลและ polyethylene glycol เป็นวัตถุดิบหลักและเพิ่มพันธะซัลเฟตโดยการเปลี่ยน esterification และการเพิ่มประสิทธิภาพการทำปฏิกิริยาการสังเคราะห์สารลดแรงตึงผิวชนิด hydrate sulfate GA。12-S-12

1。2。3 คาร์บอกซิเลต

สารลดแรงตึงผิว Gemini Carboxylate มักอ่อนสีเขียวย่อยสลายได้ง่ายมีแหล่งวัตถุดิบธรรมชาติที่อุดมไปด้วยคุณสมบัติในการทำ chelating โลหะสูงน้ำที่ดีและการกระจายตัวของสบู่แคลเซียมฟองดีและคุณสมบัติเปียกใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเภสัชกรรมสิ่งทอเคมีภัณฑ์ที่ดี ฯลฯ การแนะนำของกลุ่มอะไมด์ใน carboxylate biosurfactants สามารถปรับปรุงการย่อยสลายทางชีวภาพของโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวเพื่อให้มีคุณสมบัติที่ดีในการเปียกการทำให้เป็นอิมัลชันการกระจายตัวและการขจัดคราบ Mei et al。 สังเคราะห์สารลดแรงตึงผิว carboxylate hydrate carboxylate ที่มีกลุ่ม amide CGS-2 โดยใช้ dodecamine, dibromethane และ succinic anhydride เป็นวัตถุดิบ

1。2。4 ฟอสเฟต

สารลดแรงตึงผิวคู่ชนิด phosphate ester มีโครงสร้างที่คล้ายกับ phospholipids ธรรมชาติและง่ายต่อการสร้างโครงสร้างเช่น anti-micellar และ cystic สารลดแรงตึงผิวเจมินิชนิด phosphate ester ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารป้องกันไฟฟ้าสถิตย์และผงซักฟอกในขณะที่คุณสมบัติการทำให้เป็นอิมัลชันสูงและการระคายเคืองค่อนข้างต่ำทำให้สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในการดูแลผิวส่วนบุคคล ฟอสเฟตเอสเทอร์บางชนิดมีฤทธิ์ต้านมะเร็งต้านมะเร็งและต้านเชื้อแบคทีเรียและมีการพัฒนายาหลายสิบชนิดในปัจจุบัน สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพชนิด phosphate ester มีคุณสมบัติในการทำให้เป็นอิมัลชันสูงสำหรับสารกำจัดศัตรูพืชไม่เพียง แต่สามารถใช้เป็นสารต้านจุลชีพและยาฆ่าแมลง แต่ยังใช้เป็นสารกำจัดวัชพืช เจิ้งและคนอื่น ๆ ได้ศึกษาการสังเคราะห์สารลดแรงตึงผิว phosphate gemini ด้วย P2O5 และ oligopolyglycol phyto-based เป็นวัตถุดิบ สารลดแรงตึงผิวนี้มีผลเปียกที่ดีกว่าคุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ดี กระบวนการสังเคราะห์ค่อนข้างง่ายและสภาวะปฏิกิริยาไม่รุนแรง สูตรโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวของเกลือโพแทสเซียมฟอสเฟตแสดงในรูปที่ 4

1。3 สารลดแรงตึงผิว Nonionic Gemini

สารลดแรงตึงผิวแบบ Nonionic Gemini ไม่สามารถแยกออกได้ในสารละลายในน้ำและมีรูปแบบโมเลกุล สารลดแรงตึงผิวแบบ Heavy Tronic นี้ได้รับการศึกษาน้อยลงจนถึงปัจจุบันมีสองประเภทคืออนุพันธ์ของน้ำตาลและอีกประเภทคือแอลกอฮอล์อีเทอร์และฟีนอลอีเทอร์ สารลดแรงตึงผิวแบบ nonionic Gemini ไม่ได้อยู่ในสถานะไอออนิกในสารละลายดังนั้นจึงมีความเสถียรสูงและไม่ไวต่ออิเล็กโทรไลต์ที่แข็งแกร่งมีความสามารถในการผสมผสานที่ดีกับสารลดแรงตึงผิวชนิดอื่น ๆ และมีความสามารถในการละลายได้ดี ดังนั้น surfactants nonionic มีคุณสมบัติหลายอย่างเช่นการทำความสะอาดที่ดีการกระจายตัวการทำให้เป็นอิมัลชันฟองเปียกป้องกันไฟฟ้าสถิตย์และเชื้อรา ฯลฯ สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในสารกำจัดศัตรูพืชการเคลือบและสาขาอื่น ๆ ดังที่แสดงในรูปที่ 5 ในปี 2004 FitzGerald et al。 ได้สังเคราะห์สารลดแรงตึงผิว Polyoxygen Vinyl Gemini (สารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่ไอออนิก) โดยมีโครงสร้างเป็น (Cn-2H2-3CH2O (CH2O) mH) 2 (CH2) 6 (หรือ GemnEm)

02 คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของ Gemini Surfactant

2。1 กิจกรรมของ Gemini Surfactant

วิธีที่ง่ายและตรงไปตรงมาที่สุดในการประเมินกิจกรรมผิวของสารลดแรงตึงผิวคือการวัดแรงตึงผิวของสารละลายน้ำ ในหลักการสารลดแรงตึงผิวลดแรงตึงผิวของสารละลายโดยการจัดแนวบนพื้นผิว (ขอบเขต) ระนาบ (รูปที่ 1 (c)) ความเข้มข้นของ micellar ที่สำคัญ (CMC) ของ Gemini Surfactants มีขนาดเล็กกว่าสองขนาดเมื่อเทียบกับสารลดแรงตึงผิวแบบดั้งเดิมที่มีโครงสร้างคล้ายกันและค่า C20 ต่ำกว่ามาก โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิว Heavy Tron มีกลุ่ม hydrophilic สองกลุ่มซึ่งช่วยให้สามารถละลายน้ำได้ดีในขณะที่มีโซ่ยาวที่ไม่ชอบน้ำ ในอินเตอร์เฟซน้ำ / อากาศสารลดแรงตึงผิวแบบดั้งเดิมถูกจัดเรียงอย่างหลวมเนื่องจากผลต่อต้านทานตำแหน่งเชิงพื้นที่และการปฏิเสธของประจุไฟฟ้าสม่ำเสมอในโมเลกุลซึ่งจะช่วยลดความสามารถในการลดแรงตึงผิวของน้ำ ในทางตรงกันข้ามกลุ่มเชื่อมต่อของ สารลดแรงตึงผิว Gemini มีพันธะโควาเลนต์ดังนั้นระยะห่างระหว่างกลุ่ม hydrophilic สองกลุ่มจะถูกเก็บไว้ในช่วงเล็ก ๆ (น้อยกว่าระยะห่างระหว่างกลุ่ม hydrophilic ของสารลดแรงตึงผิวแบบดั้งเดิม) เพื่อให้ สารลดแรงตึงผิว Gemini มีกิจกรรมที่ดีขึ้นบนพื้นผิว (ชายแดน)

2。2 โครงสร้างการประกอบสารลดแรงตึงผิว Gemini

ในสารละลายน้ำเมื่อเพิ่มความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวโมเลกุลของมันจะอิ่มตัวบนพื้นผิวของสารละลายซึ่งบังคับให้โมเลกุลอื่น ๆ ย้ายเข้าไปภายในสารละลายเพื่อสร้าง micellar ความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวที่เริ่มสร้าง micellar เรียกว่าความเข้มข้นของ micellar critical (CMC) ดังที่แสดงในรูปที่ 9 หลังจากความเข้มข้นมากกว่า CMC ซึ่งแตกต่างจากสารลดแรงตึงผิวแบบดั้งเดิมที่รวมตัวกันเพื่อสร้าง micellar ทรงกลมสารลดแรงตึงผิวเจมินิจะผลิตรูปแบบต่างๆของ micellar เช่นโครงสร้างเชิงเส้นและคู่เนื่องจากลักษณะโครงสร้างของมัน ความแตกต่างของขนาดรูปร่างและความชุ่มชื้นของ micellar ส่งผลโดยตรงต่อพฤติกรรมเฟสและคุณสมบัติทางจลนศาสตร์ของสารละลายและยังทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใน viscoelasticity ของสารละลาย สารลดแรงตึงผิวแบบดั้งเดิมเช่น surfactants anionic (SDS) มักก่อตัวเป็น micellar ทรงกลมและมีผลต่อความหนืดของสารละลายเพียงเล็กน้อย อย่างไรก็ตามโครงสร้างพิเศษของสารลดแรงตึงผิวของราศีนำไปสู่การก่อตัวของรูปแบบ micellar ที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งแตกต่างจากสารลดแรงตึงผิวแบบดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญในคุณสมบัติของสารละลายน้ำ ความหนืดของสารละลายลดแรงตึงผิวของราศีเพิ่มขึ้นด้วยความเข้มข้นของสารออกฤทธิ์บนพื้นผิวที่เพิ่มขึ้นซึ่งอาจเป็นเพราะ micellar เชิงเส้นที่เกิดขึ้นเป็นพันกับโครงสร้างตาข่าย อย่างไรก็ตามความหนืดของสารละลายลดลงเมื่อเพิ่มความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวซึ่งอาจเกิดจากการทำลายตาข่ายและการก่อตัวของโครงสร้าง micellar อื่น ๆ

03 คุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียของ Gemini Surfactant
สารลดแรงตึงผิว Heavy Tron เป็นสารต้านจุลชีพอินทรีย์กลไกการยับยั้งเชื้อแบคทีเรียส่วนใหญ่ผูกกับ anionic บนพื้นผิวของเยื่อหุ้มเซลล์ของจุลินทรีย์หรือทำปฏิกิริยากับกลุ่ม thiophyll ทำลายการผลิตโปรตีนและเยื่อหุ้มเซลล์ของมันและทำลายเนื้อเยื่อจุลินทรีย์เพื่อยับยั้งหรือฆ่าจุลินทรีย์

3。1 คุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียของสารลดแรงตึงผิว A。nionic Gemini

คุณสมบัติต้านจุลชีพของสารลดแรงตึงผิว anionic anti-microbial จะถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของส่วนต้านจุลชีพที่ดำเนินการ ในสารละลายคอลลอยด์เช่นน้ำยางธรรมชาติและสารเคลือบโซ่ hydrophilic จะรวมกับสารกระจายตัวที่ละลายน้ำได้และโซ่ hydrophobic จะรวมกับสารกระจายตัวที่ไม่ชอบน้ำผ่านการดูดซับในทิศทางเพื่อให้อินเตอร์เฟซสองเฟสถูกแปลงเป็นหน้ากากขอบเขตโมเลกุลที่หนาแน่น แบคทีเรียในชั้นป้องกันที่หนาแน่นนี้ยับยั้งกลุ่มยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย
กลไก bacteriostatic ของ surfactants anionic นั้นแตกต่างจาก surfactants cationic การยับยั้งสารลดแรงตึงผิว anionic ต่อแบคทีเรียเกี่ยวข้องกับระบบสารละลายและกลุ่มการยับยั้งดังนั้นสารลดแรงตึงผิวดังกล่าวอาจถูก จำกัด สารลดแรงตึงผิวชนิดนี้ต้องอยู่ในระดับที่เพียงพอเพื่อให้สารลดแรงตึงผิวมีอยู่ในทุกมุมของระบบเพื่อให้ได้ผลดีในการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ ในเวลาเดียวกันสารลดแรงตึงผิวชนิดนี้ขาดการวางตำแหน่งและการกำหนดเป้าหมายซึ่งไม่เพียง แต่ทำให้เกิดของเสียที่ไม่จำเป็น แต่ยังสร้างแรงต้านเป็นเวลานาน
ตัวอย่างเช่น A。lkyl Sulfonate สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพได้ถูกนำมาใช้ในการแพทย์ทางคลินิก A。lkylsulfonate เช่น leukoan และ treosulfan ส่วนใหญ่รักษาโรคไขกระดูก hyperplasia บทบาทคือการสร้างการเชื่อมโยงระหว่าง guanine และ ureapurine และการเปลี่ยนแปลงนี้ไม่สามารถซ่อมแซมได้ด้วยการพิสูจน์อักษรของเซลล์ซึ่งนำไปสู่การตายของเซลล์

3。2 คุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียของสารลดแรงตึงผิว Cationic Gemini

ประเภทหลักของสารลดแรงตึงผิว Cationic Twin ที่พัฒนาขึ้นเป็นเกลือแอมโมเนียมสี่ชั้นชนิด Twin Surfactant แอมโมเนียมสี่ชั้นชนิด Cationic Twin Surfactant มีฤทธิ์ฆ่าเชื้อราที่แข็งแกร่งเนื่องจากมีอัลเคนโซ่ยาวที่ไม่ชอบน้ำในโมเลกุลของแอมโมเนียมสี่ชั้นชนิด Cationic Twin Surfactant และโซ่ที่ไม่ชอบน้ำกับผนังเซลล์ (Peptoglycans) ในรูปแบบการดูดซับที่ไม่ชอบน้ำ ในเวลาเดียวกันพวกเขามีสองไอออนไนโตรเจนที่มีประจุบวกซึ่งจะส่งเสริมการดูดซับโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวไปยังพื้นผิวของแบคทีเรียที่มีประจุเชิงลบและผ่านการแทรกซึมและการแพร่กระจายของห่วงโซ่ไม่ชอบน้ำเจาะลึกเข้าไปในชั้นไขมันเยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรียเปลี่ยนการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้เกิดการแตกร้าวของแบคทีเรีย นอกจากกลุ่ม hydrophilic เจาะลึกเข้าไปในโปรตีนทำให้เกิดการสูญเสียกิจกรรมของเอนไซม์และการเสื่อมสภาพของโปรตีนเนื่องจากการกระทำที่ครอบคลุมของทั้งสองนี้ทำให้สารฆ่าเชื้อรามีฤทธิ์ฆ่าเชื้อราที่แข็งแกร่ง
อย่างไรก็ตามจากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อมสารลดแรงตึงผิวเหล่านี้มีกิจกรรม hemolytic และ cytotoxic และเวลาในการติดต่อกับสิ่งมีชีวิตในน้ำและการย่อยสลายทางชีวภาพจะเพิ่มความเป็นพิษ

3。3 คุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียของ Nonionic Gemini Surfactant

ปัจจุบันมีสารลดแรงตึงผิว nonionic gemini สองประเภทคืออนุพันธ์ของน้ำตาลและอีกประเภทคือแอลกอฮอล์อีเทอร์และฟีนอลอีเทอร์
กลไกต้านจุลชีพของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่ได้จากน้ำตาลขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของโมเลกุลและสารลดแรงตึงผิวที่ได้จากน้ำตาลสามารถจับกับเยื่อหุ้มเซลล์ที่มี phospholipids จำนวนมาก เมื่อความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวที่เป็นอนุพันธ์ของน้ำตาลถึงระดับหนึ่งมันจะเปลี่ยนการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์สร้างรูขุมขนและช่องไอออนซึ่งมีผลต่อการขนส่งสารอาหารและการแลกเปลี่ยนก๊าซทำให้เกิดการไหลของเนื้อหาและในที่สุดก็ตายแบคทีเรีย
กลไกต้านเชื้อแบคทีเรียของฟีนอลและแอลกอฮอล์อีเทอร์ทำหน้าที่เกี่ยวกับผนังเซลล์หรือเยื่อหุ้มเซลล์และเอนไซม์ปิดกั้นการทำงานของการเผาผลาญและทำลายฟังก์ชั่นการฟื้นฟู ตัวอย่างเช่นยาต้านจุลชีพของ diphenyl ether และอนุพันธ์ (ฟีนอล) แช่อยู่ในเซลล์แบคทีเรียหรือไวรัสทำหน้าที่ผ่านผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ยับยั้งการกระทำและการทำงานของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิกและโปรตีน จำกัด การเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ของแบคทีเรีย ยังทำให้การเผาผลาญและการทำงานของระบบทางเดินหายใจของเอนไซม์เอนโดแบคทีเรียเป็นอัมพาต แล้วก็ไม่ทำงาน

3。4 คุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียของ A。mphoteric Gemini Surfactant

A。mphoteric Duplex Surfactant เป็นสารลดแรงตึงผิวที่มีทั้ง cationic และ anionic ในโครงสร้างโมเลกุลซึ่งสามารถทำให้เกิดไอออนไนซ์ในสารละลายน้ำได้ สารลดแรงตึงผิวแบบ anionic ในสภาวะปานกลางหนึ่งและในสภาวะปานกลางอื่น ๆ คุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิวแบบ cationic กลไกการยับยั้งแบคทีเรียของ A。mphoteric Surfactant ยังไม่แน่นอน แต่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าผลยับยั้งนี้อาจคล้ายกับสารลดแรงตึงผิวแอมโมเนียมสี่ชั้นซึ่งสามารถดูดซับบนพื้นผิวของแบคทีเรียที่มีกระแสไฟฟ้าเชิงลบและรบกวนการเผาผลาญของแบคทีเรีย

3。4。1 คุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียของ Gemini A。mino A。cid Surfactant

สารลดแรงตึงผิวชนิดโมเลกุลของกรดอะมิโนเป็นสารลดแรงตึงผิวชนิดโมเลกุล amphoteric ซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโนสองชนิดดังนั้นกลไกต้านเชื้อแบคทีเรียจึงมีความคล้ายคลึงกับสารลดแรงตึงผิวชนิดเกลือแอมโมเนียมสี่ชั้น ส่วนที่มีประจุบวกของสารลดแรงตึงผิวถูกดึงดูดไปยังส่วนที่มีประจุลบบนพื้นผิวของแบคทีเรียหรือไวรัสเนื่องจากการปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิตและต่อมาโซ่ไม่ชอบน้ำจะถูกจับกับไขมันสองชั้นส่งผลให้เนื้อหาของเซลล์ไหลออกและสลายตัวจนตาย เมื่อเทียบกับสารลดแรงตึงผิว Quaternary Gemini มีข้อได้เปรียบที่สำคัญ: ย่อยสลายได้ง่ายกิจกรรม hemolytic ต่ำความเป็นพิษต่ำดังนั้นการใช้งานจึงอยู่ระหว่างการพัฒนาและเขตการใช้งานกำลังขยายตัว

3。4。2 คุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียของสารลดแรงตึงผิวคู่ที่ไม่ใช่กรดอะมิโน

สารลดแรงตึงผิว A。mphoteric Gemini ที่ไม่ใช่กรดอะมิโนมีสารตกค้างของโมเลกุลที่ใช้งานอยู่ซึ่งมีศูนย์ประจุบวกและลบที่ไม่สามารถทำให้เกิดไอออนได้ สารลดแรงตึงผิวหลักที่ไม่ใช่กรดอะมิโนคือ betaine, imidazoline และ amine oxide ใช้ประเภท betaine เป็นตัวอย่างโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิว amphoteric ชนิด betaine มีกลุ่ม anionic และ cationic ในเวลาเดียวกันซึ่งไม่ได้รับผลกระทบจากเกลืออนินทรีย์และมีฤทธิ์ลดแรงตึงผิวในสารละลายที่เป็นกรดและด่าง กลไกต้านจุลชีพของสารลดแรงตึงผิวอัญมณีไอออนบวกในสารละลายที่เป็นกรดและกลไกต้านจุลชีพของสารลดแรงตึงผิวอัญมณีไอออนิกในสารละลายด่างมีความสอดคล้องกัน นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติการจับคู่ที่ยอดเยี่ยมกับสารลดแรงตึงผิวชนิดอื่น ๆ

04 บทสรุปและแนวโน้ม
สารลดแรงตึงผิวเมถุนเนื่องจากโครงสร้างพิเศษมีการใช้งานมากขึ้นเรื่อย ๆ ในชีวิตมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียการผลิตอาหาร defoaming และ suppressive foaming การปล่อยยาช้าและการทำความสะอาดอุตสาหกรรม ด้วยการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของความต้องการการปกป้องสิ่งแวดล้อมสีเขียวสารลดแรงตึงผิวเมถุนได้ค่อยๆพัฒนาเป็นสารลดแรงตึงผิวที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและหลากหลาย การวิจัยในอนาคตเกี่ยวกับสารลดแรงตึงผิวเมถุนสามารถดำเนินการได้จากหลายด้าน: การพัฒนาสารที่ใช้งานผิวเมถุนใหม่ที่มีโครงสร้างและหน้าที่พิเศษโดยเฉพาะอย่างยิ่งการวิจัยเพื่อเสริมสร้างการต่อต้านเชื้อแบคทีเรียและไวรัส ผสมกับสารลดแรงตึงผิวทั่วไปหรือสารเติมแต่งเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพที่ดีขึ้น เช่นเดียวกับการสังเคราะห์สารลดแรงตึงผิวเจมินิที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมโดยใช้วัตถุดิบที่มีราคาถูกและหาได้ง่าย