تركز هذه المقالة على آلية مضادات الميكروبات لخواص الجوزاء السطحية ، والتي من المتوقع أن تكون فعالة في قتل البكتيريا ويمكن أن تقدم بعض المساعدة في إبطاء انتشار فيروسات كورونا الجديدة.
الفاعل بالسطح ، وهو تقلص العبارات السطحية والنشطة والعامل.المواد الخافضة للتوتر السطحي هي مواد نشطة على الأسطح والواجهات ولديها قدرة وكفاءة عالية جدًا في تقليل التوتر السطحي (الحدودي) ، وتشكيل مجموعات مرتبة جزيئيًا في حلول أعلى من تركيز معين وبالتالي لها مجموعة من وظائف التطبيق.تمتلك المواد الخافضة للتوتر السطحي قابلية تشتت جيدة ، وقابلية للبلل ، وقدرة على الاستحلاب ، وخصائص مضادة للكهرباء الساكنة ، وأصبحت مواد أساسية لتطوير العديد من المجالات ، بما في ذلك مجال المواد الكيميائية الدقيقة ، ولها مساهمة كبيرة في تحسين العمليات ، وتقليل استهلاك الطاقة ، وزيادة كفاءة الإنتاج .مع تطور المجتمع والتقدم المستمر للمستوى الصناعي العالمي ، انتشر تطبيق المواد الخافضة للتوتر السطحي تدريجياً من المواد الكيميائية ذات الاستخدام اليومي إلى مختلف مجالات الاقتصاد الوطني ، مثل العوامل المضادة للبكتيريا والمضافات الغذائية ومجالات الطاقة الجديدة ومعالجة الملوثات و المستحضرات الصيدلانية الحيوية.
المواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية هي مركبات "برمائية" تتكون من مجموعات قطبية محبة للماء ومجموعات غير قطبية كارهة للماء ، وتراكيبها الجزيئية موضحة في الشكل 1 (أ).
في الوقت الحاضر ، مع تطور التنقية والتنظيم في الصناعة التحويلية ، يتزايد الطلب على خصائص الفاعل بالسطح في عملية الإنتاج تدريجياً ، لذلك من المهم العثور على المواد الخافضة للتوتر السطحي وتطويرها بخصائص سطحية أعلى وبنية خاصة.إن اكتشاف خافضات التوتر السطحي الجوزاء يسد هذه الفجوات ويلبي متطلبات الإنتاج الصناعي.العامل الخافض للتوتر السطحي الجوزاء هو مركب به مجموعتان محبة للماء (بشكل عام أيونية أو غير أيونية ذات خصائص محبة للماء) وسلسلتين ألكيل كارهين للماء.
كما هو مبين في الشكل 1 (ب) ، على عكس المواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية أحادية السلسلة ، تربط المواد الخافضة للتوتر السطحي الجوزاء مجموعتين محبتين للماء معًا من خلال مجموعة ربط (فاصل).باختصار ، يمكن فهم بنية المادة الخافضة للتوتر السطحي الجوزاء على أنها تشكلت بذكاء من خلال الربط الذكي لمجموعتين رئيسيتين محبة للماء من الفاعل بالسطح التقليدي مع مجموعة ربط.
يؤدي الهيكل الخاص لخافض التوتر السطحي الجوزاء إلى نشاط سطحه العالي ، والذي يرجع بشكل أساسي إلى ：
(1) التأثير الكارهة للماء المعزز لسلسلتي الذيل الكاردين للماء لجزيء الجوزاء السطحي والميل المتزايد للخافض للتوتر السطحي لترك المحلول المائي.
(2) تم إضعاف ميل مجموعات الرأس المحبة للماء للانفصال عن بعضها البعض ، خاصة مجموعات الرأس الأيونية بسبب التنافر الكهروستاتيكي ، إلى حد كبير بسبب تأثير المباعد ؛
(3) يؤثر الهيكل الخاص لخافضات التوتر السطحي الجوزاء على سلوك تجميعها في محلول مائي ، مما يمنحها شكلًا أكثر تعقيدًا وتغيرًا للتجميع.
تتمتع المواد الخافضة للتوتر السطحي من الجوزاء بنشاط سطح (حدودي) أعلى ، وتركيز أقل للميليا الحرجة ، وقدرة أفضل على الترطيب ، وقدرة على الاستحلاب ، وقدرة مضادة للبكتيريا مقارنة بالمواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية.لذلك ، فإن تطوير واستخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي من الجوزاء لهما أهمية كبيرة لتطوير وتطبيق المواد الخافضة للتوتر السطحي.
يمنحها "الهيكل البرمائي" للمواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية خصائص سطح فريدة.كما هو مبين في الشكل 1 (ج) ، عند إضافة الفاعل بالسطح التقليدي إلى الماء ، تميل مجموعة الرأس المحبة للماء إلى الذوبان داخل المحلول المائي ، وتمنع المجموعة الكارهة للماء تحلل جزيء الفاعل بالسطح في الماء.تحت التأثير المشترك لهذين الاتجاهين ، يتم إثراء جزيئات الفاعل بالسطح عند السطح البيني بين الغاز والسائل وتخضع لترتيب منظم ، وبالتالي تقليل التوتر السطحي للماء.على عكس المواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية ، فإن المواد الخافضة للتوتر السطحي الجوزاء عبارة عن "ثنائيات" تربط المواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية معًا من خلال مجموعات المباعدة ، والتي يمكن أن تقلل التوتر السطحي للماء والتوتر البيني للزيت / الماء بشكل أكثر فعالية.بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي المواد الخافضة للتوتر السطحي من الجوزاء على تركيزات منخفضة من الميسيل الحرجة ، وقابلية أفضل للذوبان في الماء ، والاستحلاب ، والرغوة ، والترطيب ، وخصائص مضادة للبكتيريا.
| مقدمة من الجوزاء السطحي في عام 1991 ، أعد Menger و Littau [13] أول خافض للتوتر السطحي لسلسلة bis-alkyl مع مجموعة ربط صلبة ، وأطلقوا عليه اسم "Gemini السطحي".في نفس العام ، أعدت زانا وزملاؤها [14] سلسلة من المواد الخافضة للتوتر السطحي من ملح الأمونيوم الرباعي لأول مرة ، وبحثوا بشكل منهجي في خصائص هذه السلسلة الرباعية من ملح الأمونيوم الرباعي الجوزاء السطحي.في عام 1996 ، عمم الباحثون وناقشوا السلوك السطحي (الحدودي) ، وخصائص التجميع ، وريولوجيا المحلول ، وسلوك الطور لمختلف المواد الخافضة للتوتر السطحي من الجوزاء عند مضاعفتها مع المواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية.في عام 2002 ، قامت زانا [15] بالتحقيق في تأثير مجموعات الربط المختلفة على سلوك تجميع المواد الخافضة للتوتر السطحي من الجوزاء في محلول مائي ، وهو عمل أدى بشكل كبير إلى تطوير المواد الخافضة للتوتر السطحي وكان ذا أهمية كبيرة.في وقت لاحق ، اخترع Qiu et al [16] طريقة جديدة لتخليق خافض التوتر السطحي الجوزاء الذي يحتوي على هياكل خاصة تعتمد على بروميد السيتيل و 4-أمينو -3،5-ثنائي هيدروكسي ميثيل-1،2،4-تريازول ، مما زاد من إثراء طريقة تخليق الجوزاء السطحي. |
بدأ البحث عن خافضات التوتر السطحي الجوزاء في الصين في وقت متأخر ؛في عام 1999 ، قام Jianxi Zhao من جامعة Fuzhou بمراجعة منهجية للبحوث الأجنبية حول Gemini Surfactants وجذب انتباه العديد من المؤسسات البحثية في الصين.بعد ذلك ، بدأ البحث عن خافضات التوتر السطحي الجوزاء في الصين في الازدهار وحقق نتائج مثمرة.في السنوات الأخيرة ، كرس الباحثون أنفسهم لتطوير عوامل خافضة للتوتر السطحي من الجوزاء ودراسة الخواص الفيزيائية والكيميائية المرتبطة بها.في الوقت نفسه ، تم تطوير تطبيقات Gemini Surfactants تدريجياً في مجالات التعقيم ومضادات البكتيريا ، وإنتاج الغذاء ، وإزالة الرغوة ، وتثبيط الرغوة ، والإفراز البطيء للأدوية ، والتنظيف الصناعي.بناءً على ما إذا كانت المجموعات المحبة للماء في جزيئات الفاعل بالسطح مشحونة أم لا ونوع الشحنة التي تحملها ، يمكن تقسيم المواد الخافضة للتوتر السطحي الجوزاء إلى الفئات التالية: كاتيوني ، وأنيوني ، وغير أيوني ، وخافض للتوتر السطحي الجوزاء.من بينها ، تشير المواد الخافضة للتوتر السطحي من الجوزاء الموجبة عمومًا إلى الأمونيوم الرباعي أو ملح الأمونيوم خافض التوتر السطحي للجوزاء ، ويشير خافض التوتر السطحي أنيوني الجوزاء في الغالب إلى المواد الخافضة للتوتر السطحي الجوزاء التي تتكون مجموعاتها المحبة للماء من حمض السلفونيك والفوسفات وحمض الكربوكسيل ، في حين أن خافضات التوتر السطحي الجوزاء غير الأيونية هي في الغالب بولي أوكسي إيثيلين الجوزاء السطحي.
1.1 خافضات التوتر السطحي لبرج الجوزاء الموجبة
يمكن أن تقوم المواد الخافضة للتوتر السطحي من الجوزاء الموجبة بفصل الكاتيونات في المحاليل المائية ، وخاصة الأمونيوم وملح الأمونيوم الرباعي ، المواد الخافضة للتوتر السطحي في الجوزاء.تتمتع المواد الخافضة للتوتر السطحي من الجوزاء الكاتيونية بقابلية جيدة للتحلل البيولوجي ، وقدرة قوية على إزالة التلوث ، وخصائص كيميائية مستقرة ، وسمية منخفضة ، وبنية بسيطة ، وتوليف سهل ، وسهولة الفصل والتنقية ، ولها أيضًا خصائص مبيدة للجراثيم ، ومقاومة للتآكل ، وخصائص مضادة للكهرباء الساكنة وليونة.
يتم تحضير المواد الخافضة للتوتر السطحي الجوزاء القائمة على ملح الأمونيوم الرباعي عمومًا من الأمينات الثلاثية عن طريق تفاعلات الألكلة.هناك طريقتان تخليقيتان رئيسيتان على النحو التالي: أحدهما هو تحويل الألكانات المستبدلة بالثنائي البروم رباعي والأمينات أحادية ألكيل ثنائي ميثيل الثلاثية طويلة السلسلة ؛والآخر هو تحويل الألكانات طويلة السلسلة المستبدلة بـ 1-برومو و N ، N ، N '، N-tetramethyl alkyl Diamines مع الإيثانول اللامائي كمذيب ومرتجع للتدفئة.ومع ذلك ، فإن الألكانات المستبدلة بالبرومو أغلى ثمناً ويتم تصنيعها عادةً بالطريقة الثانية ، وتظهر معادلة التفاعل في الشكل 2.
1.2 أنيوني الجوزاء السطحي
يمكن أن تقوم خافضات التوتر السطحي أنيونية الجوزاء بفصل الأنيونات في محلول مائي ، وخاصة السلفونات وأملاح الكبريتات والكربوكسيلات وأملاح الفوسفات من نوع الجوزاء السطحي.تتمتع المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية بخصائص أفضل مثل إزالة التلوث ، والرغوة ، والتشتت ، والاستحلاب ، والترطيب ، وتستخدم على نطاق واسع كمنظفات ، وعوامل رغوة ، وعوامل ترطيب ، ومستحلبات ، ومشتتات.
1.2.1 سلفونات
تتميز المواد الخافضة للتوتر السطحي القائمة على السلفونات بمزايا قابلية جيدة للذوبان في الماء ، وقابلية جيدة للترطيب ، ومقاومة جيدة لدرجة الحرارة والملح ، وتنظيف جيد ، وقدرة تشتيت قوية ، وتستخدم على نطاق واسع كمنظفات ، وعوامل رغوة ، وعوامل ترطيب ، ومستحلبات ، ومشتتات في البترول ، صناعة النسيج والمواد الكيميائية المستخدمة يوميًا بسبب مصادرها الواسعة نسبيًا للمواد الخام وعمليات الإنتاج البسيطة والتكاليف المنخفضة.قام Li et al بتصنيع سلسلة من خافض التوتر السطحي Gemini (2Cn-SCT) من حامض ثنائي ألكيل ديال سلفونيك الجديد ، وهو عامل سطحي باريونيك نموذجي من نوع السلفونات ، باستخدام ثلاثي كلورامين وأمين أليفاتي وتوراين كمواد خام في تفاعل من ثلاث خطوات.
1.2.2 أملاح الكبريتات
تتمتع المواد الخافضة للتوتر السطحي المزدوجة لأملاح إستر الكبريتات بمزايا التوتر السطحي المنخفض للغاية ، والنشاط السطحي العالي ، والذوبان الجيد في الماء ، ومصدر واسع للمواد الخام والتوليف البسيط نسبيًا.كما أن لديها أداء غسيل جيد وقدرة رغوة ، وأداء مستقر في الماء العسر ، وأملاح إستر الكبريتات محايدة أو قلوية قليلاً في محلول مائي.كما هو مبين في الشكل 3 ، استخدم Sun Dong et al حمض اللوريك والبولي إيثيلين جلايكول كمواد خام رئيسية وإضافة روابط إستر الكبريتات من خلال تفاعلات الاستبدال والأسترة والإضافة ، وبالتالي تصنيع مادة الملح الباريوني من نوع ملح إستر الكبريتات- GA12-S-12.
1.2.3 أملاح حمض الكربوكسيل
عادةً ما تكون المواد الخافضة للتوتر السطحي الجوزاء القائمة على الكربوكسيل خفيفة وخضراء وقابلة للتحلل البيولوجي بسهولة ولها مصدر غني للمواد الخام الطبيعية وخصائص مخلبية معدنية عالية ومقاومة جيدة للماء العسر وتشتت صابون الكالسيوم وخصائص رغوة وترطيب جيدة ، وتستخدم على نطاق واسع في المستحضرات الصيدلانية ، المنسوجات والمواد الكيميائية الدقيقة وغيرها من المجالات.يمكن أن يؤدي إدخال مجموعات الأميد في المواد الخافضة للتوتر السطحي القائمة على الكربوكسيل إلى تعزيز قابلية التحلل البيولوجي لجزيئات الفاعل بالسطح وجعلها تتمتع بخصائص ترطيب واستحلاب وتشتت وإزالة تلوث جيدة.قام Mei et al بتركيب مادة CGS-2 ذات الفاعل بالسطح الباريونية القائمة على الكربوكسيل والتي تحتوي على مجموعات أميد باستخدام دوديسيلامين وثاني بروموإيثان وأهيدريد السكسينك كمواد خام.
1.2.4 أملاح الفوسفات
تحتوي المواد الخافضة للتوتر السطحي من نوع الجوزاء من ملح الفوسفات على هيكل مشابه للفوسفوليبيدات الطبيعية وهي عرضة لتشكيل هياكل مثل المذيلات العكسية والحويصلات.تم استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي من نوع ملح الفوسفات إستر على نطاق واسع كعوامل مضادة للكهرباء الساكنة ومنظفات للغسيل ، بينما أدت خصائص الاستحلاب العالية والتهيج المنخفض نسبيًا إلى استخدامها على نطاق واسع في العناية الشخصية بالبشرة.يمكن لبعض استرات الفوسفات أن تكون مضادة للسرطان ومضادة للأورام ومضادة للبكتيريا ، وقد تم تطوير العشرات من الأدوية.تتميز المواد الحيوية الخافضة للتوتر السطحي من نوع ملح إستر الفوسفات بخصائص استحلاب عالية لمبيدات الآفات ويمكن استخدامها ليس فقط كمضادات للبكتيريا ومبيدات حشرية ولكن أيضًا كمبيدات أعشاب.درس Zheng et al تخليق ملح إستر الفوسفات الجوزاء السطحي من P2O5 وديول القلة القلبية القائم على أورثو-كوات ، والتي لها تأثير ترطيب أفضل ، وخصائص جيدة مضادة للكهرباء الساكنة ، وعملية تخليق بسيطة نسبيًا مع ظروف تفاعل خفيفة.تظهر الصيغة الجزيئية لخافض التوتر السطحي باريونيك ملح فوسفات البوتاسيوم في الشكل 4.
1.3 خافضات التوتر السطحي الجوزاء غير الأيونية
لا يمكن فصل المواد الخافضة للتوتر السطحي الجوزاء غير الأيونية في محلول مائي وتوجد في شكل جزيئي.لم يتم دراسة هذا النوع من الفاعل بالسطح الباريوني حتى الآن ، وهناك نوعان ، أحدهما مشتق من السكر والآخر هو الأثير الكحولي والفينول الأثير.لا توجد مواد خافضة للتوتر السطحي الجوزاء غير الأيونية في الحالة الأيونية في المحلول ، لذا فهي تتمتع بثبات عالٍ ، ولا تتأثر بسهولة بالكهارل القوية ، ولديها قابلية جيدة للتعقيد مع الأنواع الأخرى من المواد الخافضة للتوتر السطحي ، ولديها قابلية ذوبان جيدة.لذلك ، فإن المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية لها خصائص مختلفة مثل التنظيف الجيد ، والتشتت ، والاستحلاب ، والرغوة ، وقابلية البلل ، والممتلكات المقاومة للكهرباء الساكنة ، والتعقيم ، ويمكن استخدامها على نطاق واسع في جوانب مختلفة مثل المبيدات الحشرية والطلاء.كما هو مبين في الشكل 5 ، في عام 2004 ، قام FitzGerald et al بتجميع المواد الخافضة للتوتر السطحي على أساس البولي أوكسي إيثيلين (المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية) ، والتي تم التعبير عن هيكلها كـ (Cn-2H2n-3CHCH2O (CH2CH2O) mH) 2 (CH2) 6 (أو GemnEm).
02 الخصائص الفيزيائية والكيميائية لخواص الجوزاء السطحية
2.1 نشاط الجوزاء السطحي
إن أبسط الطرق وأكثرها مباشرة لتقييم النشاط السطحي للمواد الخافضة للتوتر السطحي هي قياس التوتر السطحي لمحاليلها المائية.من حيث المبدأ ، تقلل المواد الخافضة للتوتر السطحي من التوتر السطحي للمحلول عن طريق الترتيب الموجه على السطح (الحدودي) المستوى (الشكل 1 (ج)).تركيز الميسيل الحرج (CMC) لخافضات التوتر السطحي الجوزاء أصغر بأكثر من درجتين من حيث الحجم وقيمة C20 أقل بكثير مقارنة بالمواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية ذات الهياكل المماثلة.يمتلك جزيء الفاعل بالسطح الباريوني مجموعتين محبتين للماء تساعدان في الحفاظ على قابلية جيدة للذوبان في الماء مع وجود سلاسل طويلة كارهة للماء.في واجهة الماء / الهواء ، يتم ترتيب المواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية بشكل فضفاض بسبب تأثير مقاومة الموقع المكاني وتنافر الشحنات المتجانسة في الجزيئات ، مما يضعف قدرتها على تقليل التوتر السطحي للماء.على النقيض من ذلك ، فإن مجموعات الربط من المواد الخافضة للتوتر السطحي من الجوزاء مرتبطة تساهميًا بحيث يتم الاحتفاظ بالمسافة بين المجموعتين المحبة للماء ضمن نطاق صغير (أصغر بكثير من المسافة بين المجموعات المحبة للماء من المواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية) ، مما يؤدي إلى نشاط أفضل لخافض التوتر السطحي الجوزاء في السطح (الحدود).
2.2 هيكل تجميع خافضات التوتر السطحي الجوزاء
في المحاليل المائية ، مع زيادة تركيز الفاعل بالسطح الباريوني ، تشبع جزيئاته سطح المحلول ، والذي بدوره يجبر الجزيئات الأخرى على الهجرة إلى داخل المحلول لتشكيل المذيلات.التركيز الذي يبدأ عنده الفاعل بالسطح في تكوين المذيلات يسمى Critical Micelle Concentration (CMC).كما هو مبين في الشكل 9 ، بعد أن يكون التركيز أكبر من CMC ، على عكس المواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية التي تتجمع لتشكيل مذيلات كروية ، فإن Gemini Surfactants تنتج مجموعة متنوعة من أشكال micelle ، مثل الهياكل الخطية وثنائية الطبقة ، بسبب خصائصها الهيكلية.الاختلافات في الحجم والشكل والترطيب لها تأثير مباشر على سلوك الطور والخصائص الانسيابية للمحلول ، وتؤدي أيضًا إلى تغييرات في لزوجة المحلول.عادةً ما تشكل المواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية ، مثل المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية (SDS) ، مذيلات كروية ليس لها أي تأثير تقريبًا على لزوجة المحلول.ومع ذلك ، فإن التركيب الخاص لمواد خافض التوتر السطحي الجوزاء يؤدي إلى تكوين مورفولوجيا أكثر تعقيدًا من الميسيل وتختلف خصائص محاليلها المائية بشكل كبير عن تلك الخاصة بالمواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية.تزداد لزوجة المحاليل المائية لعوامل التوتر السطحي الجوزاء مع زيادة تركيز المواد الخافضة للتوتر السطحي في الجوزاء ، ربما لأن المذيلات الخطية المتكونة تتشابك في بنية شبيهة بالويب.ومع ذلك ، فإن لزوجة المحلول تتناقص مع زيادة تركيز الفاعل بالسطح ، وربما يرجع ذلك إلى تعطيل بنية الشبكة وتشكيل هياكل أخرى للميلي.
03 خصائص مضادات الميكروبات لخافضات التوتر السطحي الجوزاء
كنوع من العوامل العضوية المضادة للميكروبات ، فإن آلية مضادات الميكروبات لخافض التوتر السطحي الباريوني تتمثل أساسًا في أنه يتحد مع الأنيونات على سطح غشاء الخلية للكائنات الحية الدقيقة أو يتفاعل مع مجموعات السلفهيدريل لتعطيل إنتاج البروتينات وأغشية الخلايا ، وبالتالي تدمير الأنسجة الميكروبية لتثبيطها. أو قتل الكائنات الحية الدقيقة.
3.1 الخصائص المضادة للميكروبات من أنيوني الجوزاء السطحي
يتم تحديد الخصائص المضادة للميكروبات للمواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية المضادة للميكروبات بشكل أساسي من خلال طبيعة الشقوق المضادة للميكروبات التي تحملها.في المحاليل الغروية مثل اللاتكس الطبيعي والطلاء ، ترتبط السلاسل المحبة للماء بالمشتتات القابلة للذوبان في الماء ، وسوف ترتبط السلاسل الكارهة للماء بالتشتت المسعور عن طريق الامتصاص الاتجاهي ، وبالتالي تحويل الواجهة ثنائية الطور إلى طبقة جزيئية كثيفة.المجموعات المثبطة للبكتيريا على هذه الطبقة الواقية الكثيفة تمنع نمو البكتيريا.
تختلف آلية التثبيط البكتيري للمواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية اختلافًا جوهريًا عن آلية الفاعلية السطحية الموجبة.يرتبط التثبيط البكتيري للمواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيوني بنظام المحلول ومجموعات التثبيط ، لذلك يمكن الحد من هذا النوع من الفاعل بالسطح.يجب أن يكون هذا النوع من الفاعل بالسطح موجودًا بمستويات كافية بحيث يكون الفاعل بالسطح موجودًا في كل ركن من أركان النظام لإنتاج تأثير جيد للميكروبات.في الوقت نفسه ، يفتقر هذا النوع من الفاعل بالسطح إلى التوطين والاستهداف ، الأمر الذي لا يتسبب فقط في إهدار غير ضروري ، ولكنه يخلق أيضًا مقاومة على مدى فترة طويلة من الزمن.
على سبيل المثال ، تم استخدام مواد خافضة للتوتر السطحي أساسها سلفونات الألكيل في الطب السريري.تعالج سلفونات الألكيل ، مثل بوسولفان وتريوسولفان ، بشكل أساسي أمراض التكاثر النقوي ، وتعمل على إنتاج ترابط متبادل بين الجوانين واليوريبورين ، بينما لا يمكن إصلاح هذا التغيير عن طريق التدقيق الخلوي ، مما يؤدي إلى موت الخلايا المبرمج.
3.2 الخصائص المضادة للميكروبات لخافضات التوتر السطحي الجوزاء الموجبة
النوع الرئيسي من المواد الخافضة للتوتر السطحي الجوزاء الموجبة التي تم تطويرها هو خافض التوتر السطحي للجوزاء من نوع ملح الأمونيوم الرباعي.تتميز المواد الخافضة للتوتر السطحي الجوزاء الموجبة من نوع الأمونيوم الرباعي بتأثير قوي للجراثيم نظرًا لوجود سلسلتين طويلتين من الألكان الكاردين للماء في جزيئات الفاعل بالسطح الباريونية من نوع الأمونيوم الرباعي ، وتشكل السلاسل الكارهة للماء امتصاصًا كارهًا للماء مع جدار الخلية (ببتيدوغليكان) ؛في الوقت نفسه ، تحتوي على اثنين من أيونات النيتروجين موجبة الشحنة ، والتي ستعزز امتصاص جزيئات الفاعل بالسطح إلى سطح البكتيريا سالبة الشحنة ، ومن خلال الاختراق والانتشار ، تخترق السلاسل الكارهة للماء بعمق في طبقة الدهون في غشاء الخلية البكتيرية ، وتغيير نفاذية غشاء الخلية ، مما يؤدي إلى تمزق البكتيريا ، بالإضافة إلى المجموعات المحبة للماء في عمق البروتين ، مما يؤدي إلى فقدان نشاط الإنزيم وتمسخ البروتين ، بسبب التأثير المشترك لهذين التأثيرين ، مما يجعل مبيد الفطريات له تأثير تأثير قوي للجراثيم.
ومع ذلك ، من وجهة نظر بيئية ، فإن هذه المواد الخافضة للتوتر السطحي لها نشاط انحلالي وسمية خلوية ، ويمكن أن يزيد وقت التلامس الأطول مع الكائنات المائية والتحلل البيولوجي من سميتها.
3.3 الخصائص المضادة للبكتيريا لخواص الجوزاء السطحي غير الأيونية
يوجد حاليًا نوعان من خافضات التوتر السطحي الجوزاء غير الأيونية ، أحدهما مشتق من السكر والآخر هو الأثير الكحولي وإيثر الفينول.
تعتمد الآلية المضادة للبكتيريا للمواد الحيوية المشتقة من السكر على تقارب الجزيئات ، ويمكن أن ترتبط المواد الخافضة للتوتر السطحي المشتقة من السكر بأغشية الخلايا ، التي تحتوي على عدد كبير من الفوسفوليبيد.عندما يصل تركيز المواد الخافضة للتوتر السطحي لمشتقات السكر إلى مستوى معين ، فإنه يغير نفاذية غشاء الخلية ، ويشكل المسام والقنوات الأيونية ، مما يؤثر على نقل المغذيات وتبادل الغازات ، مما يتسبب في تدفق المحتويات ويؤدي في النهاية إلى موت الغشاء الخلوي. بكتيريا.
الآلية المضادة للبكتيريا للعوامل المضادة للميكروبات الفينولية والكحولية هي العمل على جدار الخلية أو غشاء الخلية والإنزيمات ، مما يعيق وظائف التمثيل الغذائي ويعطل وظائف التجديد.على سبيل المثال ، الأدوية المضادة للميكروبات لإيثرات ثنائي الفينيل ومشتقاتها (الفينولات) مغمورة في الخلايا البكتيرية أو الفيروسية وتعمل من خلال جدار الخلية وغشاء الخلية ، مما يثبط عمل ووظيفة الإنزيمات المتعلقة بتخليق الأحماض النووية والبروتينات ، مما يحد من نمو وتكاثر البكتيريا.كما أنه يشل وظائف التمثيل الغذائي والجهاز التنفسي للأنزيمات داخل البكتيريا ، والتي تفشل بعد ذلك.
3.4 الخصائص المضادة للبكتيريا لخافضات التوتر السطحي الجوزاء مذبذبة
إن المواد الخافضة للتوتر السطحي Amphoteric Gemini هي فئة من المواد الخافضة للتوتر السطحي التي تحتوي على كل من الكاتيونات والأنيونات في بنيتها الجزيئية ، ويمكن أن تتأين في محلول مائي ، وتعرض خصائص خافضات التوتر السطحي الأنيونية في حالة متوسطة واحدة والمواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية في حالة متوسطة أخرى.إن آلية التثبيط البكتيري للمواد الخافضة للتوتر السطحي غير حاسمة ، ولكن يُعتقد عمومًا أن التثبيط قد يكون مشابهًا لمواد الفاعل بالسطح الأمونيوم الرباعية ، حيث يتم امتصاص المادة الخافضة للتوتر السطحي بسهولة على السطح البكتيري سالب الشحنة ويتداخل مع التمثيل الغذائي البكتيري.
3.4.1 الخصائص المضادة للميكروبات من الأحماض الأمينية الجوزاء السطحي
الفاعل بالسطح الباريوني من نوع الأحماض الأمينية هو عامل خافض للتوتر السطحي باريونيك مذبذب كاتيوني يتكون من اثنين من الأحماض الأمينية ، لذلك فإن آليته المضادة للميكروبات تشبه إلى حد كبير آلية الفاعل بالسطح الباريوني من نوع ملح الأمونيوم الرباعي.ينجذب الجزء المشحون موجبًا من المادة الخافضة للتوتر السطحي إلى الجزء المشحون سالبًا من السطح البكتيري أو الفيروسي بسبب التفاعل الكهروستاتيكي ، وبالتالي ترتبط السلاسل الكارهة للماء بطبقة الدهون الثنائية ، مما يؤدي إلى تدفق محتويات الخلية وتحللها حتى الموت.يتمتع بمزايا كبيرة مقارنة بخواص الجوزاء السطحية القائمة على الأمونيوم الرباعي: سهولة التحلل البيولوجي ، وانخفاض النشاط الانحلالي ، والسمية المنخفضة ، لذلك يتم تطويره لتطبيقه ويتم توسيع مجال تطبيقه.
3.4.2 الخصائص المضادة للبكتيريا لمواد خافض التوتر السطحي من نوع الجوزاء غير الأحماض الأمينية
تحتوي المواد الخافضة للتوتر السطحي من نوع الجوزاء غير الأمينية من نوع الأحماض الأمينية على بقايا جزيئية نشطة سطحية تحتوي على مراكز شحنة موجبة وسالبة غير مؤينة.العوامل الرئيسية غير الخافضة للتوتر السطحي من نوع الجوزاء من الأحماض الأمينية هي البيتين ، الإيميدازولين ، وأكسيد الأمين.إذا أخذنا نوع البيتين كمثال ، فإن المواد الخافضة للتوتر السطحي من نوع البيتين لها مجموعات أنيونية وكاتيونية في جزيئاتها ، والتي لا تتأثر بسهولة بالأملاح غير العضوية ولها تأثيرات الفاعل بالسطح في كل من المحاليل الحمضية والقلوية ، وآلية مضادات الميكروبات لخواص الجوزاء الموجبة هي تليها المحاليل الحمضية ومحلول خافض التوتر السطحي أنيوني الجوزاء في المحاليل القلوية.كما أن لديها أداء تركيب ممتاز مع أنواع أخرى من المواد الخافضة للتوتر السطحي.
04 الخلاصة والتوقعات
تستخدم مواد الجوزاء السطحية بشكل متزايد في الحياة بسبب بنيتها الخاصة ، وتستخدم على نطاق واسع في مجالات التعقيم المضاد للبكتيريا ، وإنتاج الغذاء ، وإزالة الرغوة ، وتثبيط الرغوة ، والإفراز البطيء للأدوية ، والتنظيف الصناعي.مع تزايد الطلب على حماية البيئة الخضراء ، يتم تطوير المواد الخافضة للتوتر السطحي من الجوزاء تدريجياً إلى مواد خافضة للتوتر السطحي صديقة للبيئة ومتعددة الوظائف.يمكن إجراء الأبحاث المستقبلية حول المواد الخافضة للتوتر السطحي في الجوزاء في الجوانب التالية: تطوير خافضات سطحية جديدة من الجوزاء ذات هياكل ووظائف خاصة ، وخاصة تقوية البحث عن مضادات الجراثيم والفيروسات ؛المركب مع المواد الخافضة للتوتر السطحي أو المواد المضافة لتشكيل منتجات ذات أداء أفضل ؛واستخدام مواد خام رخيصة الثمن ومتاحة بسهولة لتركيب مواد خافضة للتوتر السطحي من الجوزاء صديقة للبيئة.
الوقت ما بعد: مارس-25-2022