Dieser Artikel konzentriert sich auf den antimikrobiellen Mechanismus von Gemini-Tensiden, von denen erwartet wird, dass sie Bakterien wirksam abtöten und dabei helfen können, die Ausbreitung neuer Coronaviren zu verlangsamen.
Tensid, das sich aus den Begriffen „Surface“, „Active“ und „Agent“ zusammensetzt. Tenside sind Substanzen, die auf Oberflächen und Grenzflächen aktiv sind und eine sehr hohe Fähigkeit und Effizienz besitzen, die Oberflächenspannung (Grenzspannung) zu reduzieren, in Lösungen ab einer bestimmten Konzentration molekular geordnete Anordnungen zu bilden und somit eine Reihe von Anwendungsfunktionen zu erfüllen. Tenside verfügen über eine gute Dispergierbarkeit, Benetzbarkeit, Emulgierfähigkeit und antistatische Eigenschaften und sind zu Schlüsselmaterialien für die Entwicklung vieler Bereiche, einschließlich des Bereichs der Feinchemie, geworden und tragen wesentlich zur Verbesserung von Prozessen, zur Reduzierung des Energieverbrauchs und zur Steigerung der Produktionseffizienz bei . Mit der Entwicklung der Gesellschaft und dem kontinuierlichen Fortschritt des weltweiten industriellen Niveaus hat sich die Anwendung von Tensiden allmählich von Chemikalien für den täglichen Gebrauch auf verschiedene Bereiche der Volkswirtschaft ausgeweitet, wie z. B. antibakterielle Wirkstoffe, Lebensmittelzusatzstoffe, neue Energiefelder, Schadstoffbehandlung usw Biopharmazeutika.
Herkömmliche Tenside sind „amphiphile“ Verbindungen, die aus polaren hydrophilen Gruppen und unpolaren hydrophoben Gruppen bestehen. Ihre Molekülstrukturen sind in Abbildung 1(a) dargestellt.
Gegenwärtig steigt mit der Entwicklung der Verfeinerung und Systematisierung in der Fertigungsindustrie die Nachfrage nach Tensideigenschaften im Produktionsprozess allmählich an. Daher ist es wichtig, Tenside mit höheren Oberflächeneigenschaften und speziellen Strukturen zu finden und zu entwickeln. Die Entdeckung von Gemini Surfactants schließt diese Lücken und erfüllt die Anforderungen der industriellen Produktion. Ein übliches Gemini-Tensid ist eine Verbindung mit zwei hydrophilen Gruppen (im Allgemeinen ionisch oder nichtionisch mit hydrophilen Eigenschaften) und zwei hydrophoben Alkylketten.
Wie in Abbildung 1(b) gezeigt, verbinden Gemini-Tenside im Gegensatz zu herkömmlichen einkettigen Tensiden zwei hydrophile Gruppen über eine Verbindungsgruppe (Spacer) miteinander. Kurz gesagt kann die Struktur eines Gemini-Tensids so verstanden werden, dass es durch die geschickte Verbindung zweier hydrophiler Kopfgruppen eines herkömmlichen Tensids mit einer Verbindungsgruppe entsteht.
Die besondere Struktur des Gemini-Tensids führt zu seiner hohen Oberflächenaktivität, die hauptsächlich auf Folgendes zurückzuführen ist:
(1) die verstärkte hydrophobe Wirkung der beiden hydrophoben Schwanzketten des Gemini Surfactant-Moleküls und die erhöhte Tendenz des Tensids, die wässrige Lösung zu verlassen.
(2) Die Tendenz hydrophiler Kopfgruppen, sich voneinander zu trennen, insbesondere ionischer Kopfgruppen aufgrund elektrostatischer Abstoßung, wird durch den Einfluss von Spacern erheblich abgeschwächt;
(3) Die besondere Struktur der Gemini-Tenside beeinflusst ihr Aggregationsverhalten in wässriger Lösung und verleiht ihnen eine komplexere und variablere Aggregationsmorphologie.
Gemini-Tenside haben im Vergleich zu herkömmlichen Tensiden eine höhere Oberflächenaktivität (Grenzaktivität), eine niedrigere kritische Mizellenkonzentration, eine bessere Benetzbarkeit, Emulgierfähigkeit und antibakterielle Wirkung. Daher sind die Entwicklung und Nutzung von Gemini-Tensiden von großer Bedeutung für die Entwicklung und Anwendung von Tensiden.
Die „amphiphile Struktur“ herkömmlicher Tenside verleiht ihnen einzigartige Oberflächeneigenschaften. Wie in Abbildung 1(c) gezeigt, neigt die hydrophile Kopfgruppe dazu, sich in der wässrigen Lösung aufzulösen, wenn ein herkömmliches Tensid zu Wasser gegeben wird, und die hydrophobe Gruppe hemmt die Auflösung des Tensidmoleküls in Wasser. Durch die kombinierte Wirkung dieser beiden Trends werden die Tensidmoleküle an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche angereichert und ordnen sich geordnet an, wodurch die Oberflächenspannung von Wasser verringert wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Tensiden sind Gemini-Tenside „Dimere“, die herkömmliche Tenside durch Abstandsgruppen miteinander verbinden, wodurch die Oberflächenspannung von Wasser und die Grenzflächenspannung Öl/Wasser effektiver reduziert werden können. Darüber hinaus weisen Gemini-Tenside niedrigere kritische Mizellenkonzentrationen sowie eine bessere Wasserlöslichkeit, Emulgierung, Schaumbildung, Benetzung und antibakterielle Eigenschaften auf.
| Einführung von Gemini-Tensiden Im Jahr 1991 stellten Menger und Littau [13] das erste Bis-Alkylketten-Tensid mit einer starren Bindungsgruppe her und nannten es „Gemini-Tensid“. Im selben Jahr stellten Zana et al. [14] erstmals eine Reihe quartärer Ammoniumsalz-Gemini-Tenside her und untersuchten systematisch die Eigenschaften dieser Reihe quartärer Ammoniumsalz-Gemini-Tenside. 1996 verallgemeinerten und diskutierten Forscher das Oberflächenverhalten (Grenzverhalten), die Aggregationseigenschaften, die Lösungsrheologie und das Phasenverhalten verschiedener Gemini-Tenside bei Mischung mit herkömmlichen Tensiden. Im Jahr 2002 untersuchte Zana [15] den Einfluss verschiedener Verknüpfungsgruppen auf das Aggregationsverhalten von Gemini-Tensiden in wässriger Lösung, eine Arbeit, die die Entwicklung von Tensiden erheblich voranbrachte und von großer Bedeutung war. Später erfanden Qiu et al. [16] eine neue Methode zur Synthese von Gemini-Tensiden mit speziellen Strukturen auf Basis von Cetylbromid und 4-Amino-3,5-dihydroxymethyl-1,2,4-triazol, die die Methode weiter bereicherten Gemini Tensidsynthese. |
Die Forschung zu Gemini-Tensiden in China begann spät; 1999 erstellte Jianxi Zhao von der Universität Fuzhou einen systematischen Überblick über die ausländische Forschung zu Gemini-Tensiden und erregte die Aufmerksamkeit vieler Forschungseinrichtungen in China. Danach begann die Forschung zu Gemini-Tensiden in China zu florieren und erzielte fruchtbare Ergebnisse. In den letzten Jahren haben sich Forscher der Entwicklung neuer Gemini-Tenside und der Untersuchung ihrer damit verbundenen physikalisch-chemischen Eigenschaften gewidmet. Gleichzeitig wurden die Anwendungen von Gemini Tensiden schrittweise in den Bereichen Sterilisation und antibakterielle Wirkung, Lebensmittelproduktion, Entschäumung und Schaumhemmung, langsame Wirkstofffreisetzung und industrielle Reinigung entwickelt. Je nachdem, ob die hydrophilen Gruppen in Tensidmolekülen geladen sind oder nicht und welche Art von Ladung sie tragen, können Gemini-Tenside in die folgenden Kategorien eingeteilt werden: kationische, anionische, nichtionische und amphotere Gemini-Tenside. Unter diesen beziehen sich kationische Gemini-Tenside im Allgemeinen auf Gemini-Tenside mit quartärem Ammonium oder Ammoniumsalz, anionische Gemini-Tenside beziehen sich meist auf Gemini-Tenside, deren hydrophile Gruppen Sulfonsäure, Phosphat und Carbonsäure sind, während nichtionische Gemini-Tenside meist Polyoxyethylen-Gemini-Tenside sind.
1.1 Kationische Gemini-Tenside
Kationische Gemini-Tenside können Kationen in wässrigen Lösungen dissoziieren, hauptsächlich Ammonium- und quartäre Ammoniumsalz-Gemini-Tenside. Kationische Gemini-Tenside zeichnen sich durch gute biologische Abbaubarkeit, starke Dekontaminationsfähigkeit, stabile chemische Eigenschaften, geringe Toxizität, einfache Struktur, einfache Synthese, einfache Trennung und Reinigung sowie bakterizide Eigenschaften, Korrosionsschutz, antistatische Eigenschaften und Weichheit aus.
Gemini-Tenside auf Basis quartärer Ammoniumsalze werden im Allgemeinen aus tertiären Aminen durch Alkylierungsreaktionen hergestellt. Es gibt zwei Hauptsynthesemethoden: Die eine besteht darin, dibromsubstituierte Alkane und einzelne langkettige Alkyl-Dimethyl-tertiäre Amine zu quaternisieren; die andere besteht darin, 1-Brom-substituierte langkettige Alkane und N,N,N',N'-Tetramethylalkyldiamine mit wasserfreiem Ethanol als Lösungsmittel und Erhitzen unter Rückfluss zu quaternisieren. Dibrom-substituierte Alkane sind jedoch teurer und werden üblicherweise nach der zweiten Methode synthetisiert. Die Reaktionsgleichung ist in Abbildung 2 dargestellt.
1.2 Anionische Gemini-Tenside
Anionische Gemini-Tenside können Anionen in wässriger Lösung dissoziieren, hauptsächlich Sulfonate, Sulfatsalze, Carboxylate und Phosphatsalze vom Typ Gemini-Tenside. Anionische Tenside haben bessere Eigenschaften wie Dekontamination, Schäumen, Dispergieren, Emulgieren und Benetzen und werden häufig als Detergenzien, Schaummittel, Netzmittel, Emulgatoren und Dispergiermittel verwendet.
1.2.1 Sulfonate
Biotenside auf Sulfonatbasis haben die Vorteile einer guten Wasserlöslichkeit, einer guten Benetzbarkeit, einer guten Temperatur- und Salzbeständigkeit, einer guten Reinigungswirkung und einer starken Dispergierfähigkeit und werden häufig als Detergenzien, Schaumbildner, Netzmittel, Emulgatoren und Dispergiermittel in Erdöl verwendet. Textilindustrie und Alltagschemikalien aufgrund ihrer relativ großen Rohstoffquellen, einfachen Produktionsprozesse und niedrigen Kosten. Li et al. synthetisierten eine Reihe neuer Dialkyldisulfonsäure-Gemini-Tenside (2Cn-SCT), ein typisches baryonisches Tensid vom Sulfonattyp, unter Verwendung von Trichloramin, aliphatischem Amin und Taurin als Rohstoffe in einer dreistufigen Reaktion.
1.2.2 Sulfatsalze
Dublett-Tenside aus Sulfatestersalzen haben die Vorteile einer extrem niedrigen Oberflächenspannung, einer hohen Oberflächenaktivität, einer guten Wasserlöslichkeit, einer breiten Rohstoffquelle und einer relativ einfachen Synthese. Es verfügt außerdem über eine gute Waschleistung und Schaumfähigkeit, eine stabile Leistung in hartem Wasser und Sulfatestersalze sind in wässriger Lösung neutral oder leicht alkalisch. Wie in Abbildung 3 dargestellt, verwendeten Sun Dong et al. Laurinsäure und Polyethylenglykol als Hauptrohstoffe und fügten Sulfatesterbindungen durch Substitutions-, Veresterungs- und Additionsreaktionen hinzu und synthetisierten so das baryonische Tensid vom Typ Sulfatestersalz GA12-S-12.
1.2.3 Carbonsäuresalze
Gemini-Tenside auf Carboxylatbasis sind normalerweise mild, grün, leicht biologisch abbaubar und verfügen über eine reichhaltige Quelle natürlicher Rohstoffe, hohe Metallchelatisierungseigenschaften, eine gute Beständigkeit gegen hartes Wasser und eine gute Calciumseifendispersion sowie gute Schaum- und Benetzungseigenschaften und werden häufig in Pharmazeutika verwendet. Textilien, Feinchemikalien und andere Bereiche. Die Einführung von Amidgruppen in Biotenside auf Carboxylatbasis kann die biologische Abbaubarkeit von Tensidmolekülen verbessern und ihnen auch gute Benetzungs-, Emulgierungs-, Dispersions- und Dekontaminationseigenschaften verleihen. Mei et al. synthetisierten ein baryonisches Tensid CGS-2 auf Carboxylatbasis mit Amidgruppen unter Verwendung von Dodecylamin, Dibromethan und Bernsteinsäureanhydrid als Rohstoffe.
1.2.4 Phosphatsalze
Gemini-Tenside vom Typ Phosphatestersalz haben eine ähnliche Struktur wie natürliche Phospholipide und neigen zur Bildung von Strukturen wie umgekehrten Mizellen und Vesikeln. Gemini-Tenside vom Typ Phosphatestersalz werden häufig als Antistatikmittel und Waschmittel verwendet, während ihre hohen Emulgierungseigenschaften und relativ geringen Reizungen zu ihrer breiten Verwendung in der persönlichen Hautpflege geführt haben. Bestimmte Phosphatester können krebshemmend, antitumoral und antibakteriell wirken, und es wurden Dutzende Medikamente entwickelt. Biotenside vom Typ Phosphatestersalz haben hohe Emulgierungseigenschaften für Pestizide und können nicht nur als antibakterielle Mittel und Insektizide, sondern auch als Herbizide verwendet werden. Zheng et al. untersuchten die Synthese von Phosphatestersalz-Gemini-Tensiden aus P2O5 und oligomeren Diolen auf Ortho-Quat-Basis, die eine bessere Benetzungswirkung, gute antistatische Eigenschaften und einen relativ einfachen Syntheseprozess mit milden Reaktionsbedingungen aufweisen. Die Summenformel des baryonischen Tensids Kaliumphosphatsalz ist in Abbildung 4 dargestellt.
1.3 Nichtionische Gemini-Tenside
Nichtionische Gemini-Tenside können in wässriger Lösung nicht dissoziiert werden und liegen in molekularer Form vor. Diese Art von baryonischem Tensid ist bisher weniger erforscht und es gibt zwei Arten: eine ist ein Zuckerderivat und die andere ist Alkoholether und Phenolether. Nichtionische Gemini-Tenside liegen in Lösung nicht im ionischen Zustand vor, daher weisen sie eine hohe Stabilität auf, werden durch starke Elektrolyte nicht leicht angegriffen, weisen eine gute Komplexierbarkeit mit anderen Arten von Tensiden auf und weisen eine gute Löslichkeit auf. Daher verfügen nichtionische Tenside über verschiedene Eigenschaften wie gute Waschkraft, Dispergierbarkeit, Emulgierung, Schaumbildung, Benetzbarkeit, antistatische Eigenschaften und Sterilisation und können in verschiedenen Aspekten wie Pestiziden und Beschichtungen weit verbreitet eingesetzt werden. Wie in Abbildung 5 dargestellt, synthetisierten FitzGerald et al. im Jahr 2004 Gemini-Tenside (nichtionische Tenside) auf Polyoxyethylenbasis, deren Struktur als (Cn-2H2n-3CHCH2O(CH2CH2O)mH)2(CH2)6 (oder GemnEm) ausgedrückt wurde.
02 Physikochemische Eigenschaften von Gemini-Tensiden
2.1 Aktivität von Gemini-Tensiden
Der einfachste und direkteste Weg, die Oberflächenaktivität von Tensiden zu bewerten, ist die Messung der Oberflächenspannung ihrer wässrigen Lösungen. Grundsätzlich reduzieren Tenside die Oberflächenspannung einer Lösung durch orientierte Anordnung auf der Oberflächenebene (Grenzebene) (Abbildung 1(c)). Die kritische Mizellenkonzentration (CMC) von Gemini Tensiden ist mehr als zwei Größenordnungen kleiner und der C20-Wert ist deutlich niedriger im Vergleich zu herkömmlichen Tensiden mit ähnlicher Struktur. Das baryonische Tensidmolekül besitzt zwei hydrophile Gruppen, die dazu beitragen, dass es eine gute Wasserlöslichkeit aufrechterhält und gleichzeitig lange hydrophobe lange Ketten aufweist. An der Grenzfläche Wasser/Luft sind die herkömmlichen Tenside aufgrund des räumlichen Widerstandseffekts und der Abstoßung homogener Ladungen in den Molekülen locker angeordnet, wodurch ihre Fähigkeit, die Oberflächenspannung von Wasser zu reduzieren, geschwächt wird. Im Gegensatz dazu sind die Verbindungsgruppen der Gemini-Tenside kovalent gebunden, so dass der Abstand zwischen den beiden hydrophilen Gruppen in einem kleinen Bereich gehalten wird (viel kleiner als der Abstand zwischen den hydrophilen Gruppen herkömmlicher Tenside), was zu einer besseren Aktivität der Gemini-Tenside führt die Oberfläche (Grenze).
2.2 Aufbaustruktur von Gemini-Tensiden
Wenn in wässrigen Lösungen die Konzentration des baryonischen Tensids zunimmt, sättigen seine Moleküle die Oberfläche der Lösung, was wiederum andere Moleküle dazu zwingt, in das Innere der Lösung zu wandern und dort Mizellen zu bilden. Die Konzentration, bei der das Tensid beginnt, Mizellen zu bilden, wird als kritische Mizellenkonzentration (CMC) bezeichnet. Wie in Abbildung 9 dargestellt, erzeugen Gemini-Tenside aufgrund ihrer strukturellen Eigenschaften, nachdem die Konzentration größer als CMC ist, im Gegensatz zu herkömmlichen Tensiden, die sich zu kugelförmigen Mizellen zusammenlagern, eine Vielzahl von Mizellenmorphologien, wie z. B. lineare und zweischichtige Strukturen. Die Unterschiede in der Größe, Form und Hydratation der Mizellen haben einen direkten Einfluss auf das Phasenverhalten und die rheologischen Eigenschaften der Lösung und führen auch zu Änderungen der Viskoelastizität der Lösung. Herkömmliche Tenside, beispielsweise anionische Tenside (SDS), bilden meist kugelförmige Mizellen, die nahezu keinen Einfluss auf die Viskosität der Lösung haben. Allerdings führt die besondere Struktur der Gemini-Tenside zur Bildung einer komplexeren Mizellenmorphologie und die Eigenschaften ihrer wässrigen Lösungen unterscheiden sich deutlich von denen herkömmlicher Tenside. Die Viskosität wässriger Lösungen von Gemini-Tensiden steigt mit zunehmender Konzentration von Gemini-Tensiden, wahrscheinlich weil sich die gebildeten linearen Mizellen zu einer netzartigen Struktur verflechten. Allerdings nimmt die Viskosität der Lösung mit zunehmender Tensidkonzentration ab, was wahrscheinlich auf die Störung der Netzstruktur und die Bildung anderer Mizellenstrukturen zurückzuführen ist.
03 Antimikrobielle Eigenschaften von Gemini Tensiden
Als eine Art organisches antimikrobielles Mittel besteht der antimikrobielle Mechanismus von baryonischem Tensid hauptsächlich darin, dass es sich mit Anionen auf der Zellmembranoberfläche von Mikroorganismen verbindet oder mit Sulfhydrylgruppen reagiert, um die Produktion ihrer Proteine und Zellmembranen zu stören und so die Zerstörung mikrobiellen Gewebes zu hemmen oder Mikroorganismen abtöten.
3.1 Antimikrobielle Eigenschaften anionischer Gemini-Tenside
Die antimikrobiellen Eigenschaften antimikrobieller anionischer Tenside werden hauptsächlich durch die Art der antimikrobiellen Einheiten bestimmt, die sie tragen. In kolloidalen Lösungen wie natürlichen Latices und Beschichtungen binden hydrophile Ketten an wasserlösliche Dispergiermittel und hydrophobe Ketten binden sich durch gerichtete Adsorption an hydrophobe Dispersionen, wodurch die Zweiphasengrenzfläche in einen dichten molekularen Grenzflächenfilm umgewandelt wird. Die bakterienhemmenden Gruppen auf dieser dichten Schutzschicht hemmen das Wachstum von Bakterien.
Der Mechanismus der Bakterienhemmung anionischer Tenside unterscheidet sich grundlegend von dem kationischer Tenside. Die bakterielle Hemmung anionischer Tenside hängt mit ihrem Lösungssystem und den Hemmgruppen zusammen, sodass diese Art von Tensid begrenzt sein kann. Diese Art von Tensid muss in ausreichender Menge vorhanden sein, damit das Tensid in jeder Ecke des Systems vorhanden ist, um eine gute mikrobizide Wirkung zu erzielen. Gleichzeitig mangelt es dieser Art von Tensid an Lokalisierung und Zielgerichtetheit, was nicht nur unnötigen Abfall verursacht, sondern auch über einen langen Zeitraum Resistenzen erzeugt.
Beispielsweise werden in der klinischen Medizin Biotenside auf Alkylsulfonatbasis eingesetzt. Alkylsulfonate wie Busulfan und Treosulfan behandeln hauptsächlich myeloproliferative Erkrankungen und bewirken eine Vernetzung zwischen Guanin und Ureapurin. Diese Veränderung kann jedoch nicht durch zelluläres Korrekturlesen repariert werden, was zum apoptotischen Zelltod führt.
3.2 Antimikrobielle Eigenschaften kationischer Gemini-Tenside
Der Haupttyp der entwickelten kationischen Gemini-Tenside sind Gemini-Tenside vom Typ quaternäres Ammoniumsalz. Kationische Gemini-Tenside vom quaternären Ammoniumtyp haben eine starke bakterizide Wirkung, da es in baryonischen Tensidmolekülen vom quartären Ammoniumtyp zwei hydrophobe lange Alkanketten gibt und die hydrophoben Ketten eine hydrophobe Adsorption mit der Zellwand (Peptidoglycan) bilden; Gleichzeitig enthalten sie zwei positiv geladene Stickstoffionen, die die Adsorption von Tensidmolekülen an der Oberfläche negativ geladener Bakterien fördern. Durch Penetration und Diffusion dringen die hydrophoben Ketten tief in die Lipidschicht der Bakterienzellmembran ein und verändern diese Durchlässigkeit der Zellmembran, was zum Aufbrechen des Bakteriums führt, zusätzlich zu hydrophilen Gruppen tief im Protein, was zum Verlust der Enzymaktivität und Proteindenaturierung führt, aufgrund der kombinierten Wirkung dieser beiden Effekte, wodurch das Fungizid eine Wirkung hat starke bakterizide Wirkung.
Aus ökologischer Sicht weisen diese Tenside jedoch eine hämolytische Aktivität und Zytotoxizität auf, und eine längere Kontaktzeit mit Wasserorganismen und ein biologischer Abbau können ihre Toxizität erhöhen.
3.3 Antibakterielle Eigenschaften nichtionischer Gemini-Tenside
Derzeit gibt es zwei Arten nichtionischer Gemini-Tenside: eines ist ein Zuckerderivat und das andere ist Alkoholether und Phenolether.
Der antibakterielle Mechanismus von aus Zucker gewonnenen Biotensiden basiert auf der Affinität der Moleküle, und aus Zucker gewonnene Tenside können sich an Zellmembranen binden, die eine große Anzahl von Phospholipiden enthalten. Wenn die Konzentration der Tenside aus Zuckerderivaten ein bestimmtes Niveau erreicht, verändert sich die Durchlässigkeit der Zellmembran, es bilden sich Poren und Ionenkanäle, was sich auf den Transport von Nährstoffen und den Gasaustausch auswirkt, was zum Ausfluss von Inhalten führt und schließlich zum Tod der Zellmembran führt Bakterium.
Der antibakterielle Mechanismus antimikrobieller Wirkstoffe aus Phenol- und Alkoholethern besteht darin, auf die Zellwand oder Zellmembran und Enzyme einzuwirken, Stoffwechselfunktionen zu blockieren und regenerative Funktionen zu stören. Beispielsweise dringen antimikrobielle Arzneimittel aus Diphenylethern und ihren Derivaten (Phenolen) in bakterielle oder virale Zellen ein und wirken durch die Zellwand und Zellmembran, wodurch sie die Wirkung und Funktion von Enzymen hemmen, die mit der Synthese von Nukleinsäuren und Proteinen verbunden sind, wodurch die Wirkung eingeschränkt wird Wachstum und Vermehrung von Bakterien. Außerdem werden die Stoffwechsel- und Atmungsfunktionen der Enzyme innerhalb der Bakterien gelähmt, die dann versagen.
3.4 Antibakterielle Eigenschaften amphoterer Gemini-Tenside
Amphotere Gemini-Tenside sind eine Klasse von Tensiden, die sowohl Kationen als auch Anionen in ihrer Molekülstruktur enthalten, in wässriger Lösung ionisieren können und in einem Mediumzustand die Eigenschaften von anionischen Tensiden und in einem anderen Mediumzustand die Eigenschaften von kationischen Tensiden aufweisen. Der Mechanismus der bakteriellen Hemmung amphoterer Tenside ist nicht schlüssig, es wird jedoch allgemein angenommen, dass die Hemmung der von quartären Ammoniumtensiden ähnelt, bei denen das Tensid leicht an der negativ geladenen Bakterienoberfläche adsorbiert wird und den bakteriellen Stoffwechsel stört.
3.4.1 Antimikrobielle Eigenschaften von Aminosäure-Gemini-Tensiden
Baryonisches Tensid vom Aminosäuretyp ist ein kationisches amphoteres baryonisches Tensid, das aus zwei Aminosäuren besteht, sodass sein antimikrobieller Mechanismus eher dem des baryonischen Tensids vom Typ quartäres Ammoniumsalz ähnelt. Der positiv geladene Teil des Tensids wird aufgrund der elektrostatischen Wechselwirkung vom negativ geladenen Teil der Bakterien- oder Virusoberfläche angezogen, und anschließend binden die hydrophoben Ketten an die Lipiddoppelschicht, was zum Ausfluss von Zellinhalten und zur Lyse bis zum Tod führt. Es weist erhebliche Vorteile gegenüber Gemini-Tensiden auf Basis von quaternärem Ammonium auf: einfache biologische Abbaubarkeit, geringe hämolytische Aktivität und geringe Toxizität. Daher wird es für seine Anwendung entwickelt und sein Anwendungsbereich erweitert.
3.4.2 Antibakterielle Eigenschaften von Gemini-Tensiden, die nicht vom Aminosäuretyp sind
Die amphoteren Gemini-Tenside vom Nicht-Aminosäure-Typ verfügen über oberflächenaktive Molekülreste, die sowohl nichtionisierbare positive als auch negative Ladungszentren enthalten. Die wichtigsten Nicht-Aminosäuren-Tenside von Gemini sind Betain, Imidazolin und Aminoxid. Am Beispiel des Betain-Typs haben amphotere Tenside vom Betain-Typ sowohl anionische als auch kationische Gruppen in ihren Molekülen, die durch anorganische Salze nicht leicht angegriffen werden und sowohl in sauren als auch alkalischen Lösungen Tensidwirkung haben, und der antimikrobielle Mechanismus kationischer Gemini-Tenside ist dies folgt in sauren Lösungen und das von anionischen Gemini-Tensiden in alkalischen Lösungen. Es weist auch eine ausgezeichnete Compoundierleistung mit anderen Arten von Tensiden auf.
04 Fazit und Ausblick
Gemini-Tenside werden aufgrund ihrer besonderen Struktur immer häufiger im Leben eingesetzt und werden häufig in den Bereichen antibakterielle Sterilisation, Lebensmittelproduktion, Entschäumung und Schaumhemmung, langsame Freisetzung von Arzneimitteln und industrielle Reinigung eingesetzt. Mit der steigenden Nachfrage nach grünem Umweltschutz werden Gemini-Tenside nach und nach zu umweltfreundlichen und multifunktionalen Tensiden weiterentwickelt. Zukünftige Forschung zu Gemini-Tensiden kann in folgenden Aspekten durchgeführt werden: Entwicklung neuer Gemini-Tenside mit besonderen Strukturen und Funktionen, insbesondere Stärkung der Forschung zu antibakteriellen und antiviralen Mitteln; Compoundierung mit üblichen Tensiden oder Additiven zur Bildung von Produkten mit besserer Leistung; und Verwendung billiger und leicht verfügbarer Rohstoffe zur Synthese umweltfreundlicher Gemini-Tenside.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 25. März 2022