Википедија

Тензиди

supstanca koja smanjuje napon između tečnosti i drugih materijala
(преусмерено са Surfaktant)

Тензиди или сурфактанти су супстанце које снижавају површински напон воде у односу на ваздух или у односу на граничну површину са другим супстанцама.[1] Реч сурфактант потиче од енглеског назива за површински активне супстанце - сурфаце ацтинг агент. Сурфактанти се примењују као средства за чишћење, а такође и у текстилној индустрији као средства за квашење, емулгацију и омекшавање.

Шематски дијаграм мицеле уља у воденој суспензији, као што се може појавити у емулзији уља у води. У овом примеру, репови молекула сурфактанта растворљиви у уљу уроњени су у уље (плаво), док крајеви растворљиви у води остају у контакту са воденом фазом (црвено).
Формирање мицеле

Структура и деловање сурфактаната

уреди

Површински активне супстанце се у раствору распоређују тако да је њихова концентрација на граничној површини већа од концентрације у унутрашњости раствора.[2] То омогућава њихова структура која се састоји од хидрофобног и хидрофилног дела молекула. Хидрофобни део је алифатски угљоводонични ланац (раван или разгранат). Хидрофилни део молекула има афинитет према води, а то може бити хидрофилна група нпр. карбоксилна, сулфатна, сулфонска, ортофосфорна, амино група, сулфонамидна, итд. При повећаној концентрацији сурфактанта долази до формирања субмикроскопских честица (мицеле) у унутрашњости раствора. Мицеле су изграђене од неколико стотина молекула чији су хидрофилни делови окренути према води, а хидрофобни ланци према унутрашњости. Ова појава омогућава солубиизацију две течности које се не мешају, тј. привидно повећање растворљивости. Нпр. емулзија воде и уља се може стабилизовати у присуству површински активне супстанце.

Светска производња сурфактаната процењује се на 15 милиона тона годишње, од чега око половине чине сапуни. Остали сурфактанти произведени у посебно великом обиму су линеарни алкилбензенски сулфонати (1,7 милиона тона/год), лигнински сулфонати (600.000 тона/год), етоксилати масних алкохола (700.000 тона/год) и алкилфенолни етоксилати (500.000 тона/год).[3]

У биологији

уреди
 
Фосфатидилхолин, који се налази у лецитину, је продоран биолошки сурфактант. Приказано црвено – група холина и фосфата; црно – глицерол; зелено - мононезасићена масна киселина; плава – засићена масна киселина.

Људско тело производи различите сурфактанте. Плућни сурфактант се производи у плућима како би се олакшало дисање повећањем укупног плућног капацитета и плућне усаглашености. Код респираторног дистресног синдрома или РДС, терапија замене сурфактаната помаже пацијентима да имају нормално дисање коришћењем фармацеутских облика сурфактаната. Један пример фармацеутских плућних сурфактаната је Сурванта (берактант) или његов генерички облик Бераксурф који производе Абви и Текзима. Жучне соли, сурфактант произведен у јетри, играју важну улогу у варењу.[4]

Безбедносни и еколошки ризици

уреди

Већина ањонских и нејонских сурфактаната су нетоксични, имају ЛД50 упоредив са кухињском соли. Токсичност кватернарних амонијум једињења, која су антибактеријска и антифунгална, варира. Диалкилдиметиламонијум хлориди (ДДАЦ, ДСДМАЦ) који се користе као омекшивачи имају низак ЛД50 (5 g/kg) и у суштини су нетоксични, док дезинфекционо средство алкилбензилдиметиламонијум хлорид има ЛД50 од 0,35 г/кг. Продужена изложеност сурфактантима може иритирати и оштетити кожу јер тензиди ометају липидну мембрану која штити кожу и друге ћелије. Иритација коже генерално се повећава у низу нејонских, амфотерних, ањонских, катјонских сурфактаната.[3]

Сурфактанти се рутински депонују на бројне начине на копну и у воденим системима, било као део предвиђеног процеса или као индустријски и кућни отпад.[5][6][7]

Ањонски сурфактанти се могу наћи у земљишту као резултат примене канализационог муља, наводњавања отпадним водама и процеса ремедијације. Релативно високе концентрације сурфактаната заједно са мултиметалима могу представљати ризик за животну средину. При ниским концентрацијама, мало је вероватно да ће примена сурфактанта имати значајан утицај на покретљивост метала у траговима.[8][9]

У случају изливања нафте Дипвотер Хорајзон, енормне количине корексита прскане су директно на океан на месту цурења и на површини морске воде. Очигледна теорија је била да сурфактанти изолују капљице уља, што олакшава микробима који конзумирају нафту да сваре уље. Активни састојак у корекиту је диоктил натријум сулфосукцинат (ДОСС), сорбитан моноолеат (Спан 80) и полиоксиетиленовани сорбитан моноолеат (Твин-80).[10][11]

Биодеградација

уреди

Због количине сурфактаната који се испуштају у животну средину, њихова биоразградња је од великог интереса. Стратегије за побољшање деградације укључују третман озоном и биоразградњу.[12][13] Два главна сурфактанта, линеарни алкилбензен сулфонати (ЛАС) и алкил фенол етоксилати (АПЕ) разлажу се у аеробним условима који се налазе у постројењима за пречишћавање отпадних вода и у земљишту до нонилфенола, за који се сматра да је ендокрини дисруптор.[14][15] Интересовање за биоразградиве сурфактанте довело је до великог интересовања за „биосурфактанте“ попут оних добијених од аминокиселина.[16]

Велику пажњу привлачи небиоразградљивост флуоросурфактанта, нпр. перфлуорооктаноинска киселина (ПФОА).[17]

Апликације

уреди

Годишња глобална производња сурфактаната износила је 13 милиона тона у 2008.[18] У 2014, светско тржиште сурфактаната достигло је обим од више од 33 милијарде америчких долара. Истраживачи тржишта очекују да ће се годишњи приходи повећати за 2,5% годишње на око 40,4 милијарде долара до 2022. Комерцијално најзначајнији тип сурфактаната је тренутно ањонски сурфактант ЛАС, који се широко користи у средствима за чишћење и детерџентима.[19]

Сурфактанти играју важну улогу као средства за чишћење, влажење, дисперговање, емулговање, пењење и спречавање пене у многим практичним применама и производима, укључујући детерџенте, омекшиваче, моторна уља, емулзије, сапуне, боје, лепкове, мастила, средства против замагљивања, воскове за скије, восак за сноуборд, уклањање мастила са рециклираног папира, у флотацији, прању и ензимским процесима и лаксативима. Такође агрохемијске формулације као што су поједини хербициди, инсектициди, биоциди (средства за дезинфекцију) и спермициди (ноноксинол-9).[20] Производи за личну негу као што су козметика, шампони, гел за туширање, балзами за косу и пасте за зубе. Сурфактанти се користе у гашењу пожара и цевоводима (течна средства за смањење отпора). За мобилизацију нафте у нафтним бушотинама користе се алкални сурфактантни полимери.

Сурфактанти делују тако да изазову измештање ваздуха из матрице памучних јастучића и завоја, тако да се лековити раствори могу апсорбовати при примени на различитим деловима тела. Они такође делују на избацивање прљавштине и остатака употребом детерџената при испирању рана[21] и примени лековитих лосиона и спрејева на површину коже и слузокоже.[22]

Детерџенти у биохемији и биотехнологији

уреди

У раствору, детерџенти помажу у растворљивости различитих хемијских врста тако што растављају агрегате и развијају протеине. Популарни сурфактанти у биохемијској лабораторији су натријум лаурил сулфат (СДС) и цетил триметиламонијум бромид (ЦТАБ). Детерџенти су кључни реагенси за екстракцију протеина лизом ћелија и ткива: они дезорганизују липидни двослој мембране (СДС, Тритон X-100, X-114, CHAPS, DOC, и NP-40) и растварају протеине. Блажи детерџенти као што су октил тиоглукозид, октил глукозид или додецил малтозид се користе за солубилизацију мембранских протеина као што су ензими и рецептори без њиховог денатурисања. Нерастворени материјал се сакупља центрифугирањем или на други начин. За електрофорезу, на пример, протеини се класично третирају са СДС-ом да би се денатурисале природне терцијарне и кватернарне структуре, омогућавајући раздвајање протеина према њиховој молекулској тежини.

Детерџенти су такође коришћени за децелуларизацију органа. Овај процес одржава матрицу протеина која чува структуру органа и често микроваскуларну мрежу. Процес је успешно коришћен за припрему органа као што су јетра и срце за трансплантацију код пацова.[23] Плућне сурфактанте такође природно луче ћелије типа II plućnih alveola kod sisara.

Priprema kvantne tačke

уреди

Surfaktanti se koriste sa kvantnim tačkama da bi se manipulisalo rastom,[24] sastavljanjem i električnim svojstvima kvantnih tačaka, pored posredovanja reakcija na njihovim površinama. Istraživanja su u toku o tome kako se surfaktanti raspoređuju na površini kvantnih tačaka.[25]

Surfaktanti u mikrofluidici na bazi kapljica

уреди

Surfaktanti igraju važnu ulogu u mikrofluidici zasnovanoj na kapljicama u stabilizaciji kapljica, i sprečavanju fuzije kapljica tokom inkubacije.[26]

Reference

уреди
  1. ^ Rosen MJ & Kunjappu JT (2012). Surfactants and Interfacial Phenomena (4th изд.). Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons. стр. 1. ISBN 978-1-118-22902-6. Архивирано из оригинала 8. 1. 2017. г. 
  2. ^ „Bubbles, Bubbles, Everywhere, But Not a Drop to Drink”. The Lipid Chronicles. 2011-11-11. Архивирано из оригинала 26. 4. 2012. г. Приступљено 1. 8. 2012. 
  3. ^ а б Kurt Kosswig "Surfactants" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2005, Weinheim. . doi:10.1002/14356007.a25_747.  Недостаје или је празан параметар |title= (помоћ)
  4. ^ Maldonado-Valderrama, Julia; Wilde, Pete; MacIerzanka, Adam; MacKie, Alan (2011). „The role of bile salts in digestion”. Advances in Colloid and Interface Science. 165 (1): 36—46. PMID 21236400. doi:10.1016/j.cis.2010.12.002. 
  5. ^ Metcalfe TL, Dillon PJ, Metcalfe CD (април 2008). „Detecting the transport of toxic pesticides from golf courses into watersheds in the Precambrian Shield region of Ontario, Canada”. Environ. Toxicol. Chem. 27 (4): 811—8. PMID 18333674. doi:10.1897/07-216.1. 
  6. ^ „Simultaneous analysis of cationic, anionic and neutral surfactants from different matrices using LC/MS/MS | SHIMADZU (Shimadzu Corporation)”. www.shimadzu.com (на језику: енглески). Архивирано из оригинала 14. 11. 2021. г. Приступљено 2021-11-14. 
  7. ^ Murphy MG, Al-Khalidi M, Crocker JF, Lee SH, O'Regan P, Acott PD (април 2005). „Two formulations of the industrial surfactant, Toximul, differentially reduce mouse weight gain and hepatic glycogen in vivo during early development: effects of exposure to Influenza B Virus”. Chemosphere. 59 (2): 235—46. Bibcode:2005Chmsp..59..235M. PMID 15722095. doi:10.1016/j.chemosphere.2004.11.084. 
  8. ^ Hernández-Soriano Mdel C, Degryse F, Smolders E (март 2011). „Mechanisms of enhanced mobilisation of trace metals by anionic surfactants in soil”. Environ. Pollut. 159 (3): 809—16. PMID 21163562. doi:10.1016/j.envpol.2010.11.009. 
  9. ^ Hernández-Soriano Mdel C, Peña A, Dolores Mingorance M (2010). „Release of metals from metal-amended soil treated with a sulfosuccinamate surfactant: effects of surfactant concentration, soil/solution ratio, and pH”. J. Environ. Qual. 39 (4): 1298—305. PMID 20830918. doi:10.2134/jeq2009.0242. 
  10. ^ „European Maritime Safety Agency. Manual on the Applicability of Oil Dispersants; Version 2; 2009.”. Архивирано из оригинала 5. 7. 2011. г. Приступљено 2017-05-19. 
  11. ^ Committee on Effectiveness of Oil Spill Dispersants (National Research Council Marine Board) (1989). „Using Oil Spill Dispersants on the Sea”. National Academies Press. Приступљено 31. 10. 2015. 
  12. ^ Rebello, Sharrel; Asok, Aju K.; Mundayoor, Sathish; Jisha, M. S. (2014). „Surfactants: Toxicity, remediation and green surfactants”. Environmental Chemistry Letters. 12 (2): 275—287. doi:10.1007/s10311-014-0466-2. 
  13. ^ Ying, Guang-Guo (2006). „Fate, behavior and effects of surfactants and their degradation products in the environment”. Environment International. 32 (3): 417—431. PMID 16125241. doi:10.1016/j.envint.2005.07.004. 
  14. ^ Mergel, Maria. "Nonylphenol and Nonylphenol Ethoxylates." Toxipedia.org. N.p., 1 Nov. 2011. Web. 27 Apr. 2014.
  15. ^ Scott MJ, Jones MN (новембар 2000). „The biodegradation of surfactants in the environment”. Biochim. Biophys. Acta. 1508 (1–2): 235—51. PMID 11090828. doi:10.1016/S0304-4157(00)00013-7  . 
  16. ^ Reznik GO, Vishwanath P, Pynn MA, Sitnik JM, Todd JJ, Wu J, et al. (мај 2010). „Use of sustainable chemistry to produce an acyl amino acid surfactant”. Appl. Microbiol. Biotechnol. 86 (5): 1387—97. PMID 20094712. doi:10.1007/s00253-009-2431-8. 
  17. ^ USEPA: "2010/15 PFOA Stewardship Program" Архивирано 27 октобар 2008 на сајту Wayback Machine Accessed October 26, 2008.
  18. ^ „Market Report: World Surfactant Market”. Acmite Market Intelligence. Архивирано из оригинала 13. 9. 2010. г. 
  19. ^ Market Study on Surfactants (2nd edition, April 2015), by Ceresana Research Архивирано 20 март 2012 на сајту Wayback Machine
  20. ^ Париа, Сантану (2008). „Сурфацтант-енханцед ремедиатион оф органиц цонтаминатед соил анд wатер”. Адванцес ин Цоллоид анд Интерфаце Сциенце. 138 (1): 24—58. ПМИД 18154747. дои:10.1016/ј.цис.2007.11.001. 
  21. ^ Перцивал, С.; Маyер, D.; Малоне, M.; Сwансон, Т; Гибсон, D.; Сцхултз, Г. (2017-11-02). „Сурфацтантс анд тхеир роле ин wоунд цлеансинг анд биофилм манагемент”. Јоурнал оф Wоунд Царе. 26 (11): 680—690. ИССН 0969-0700. ПМИД 29131752. дои:10.12968/јоwц.2017.26.11.680. 
  22. ^ Мц Цаллион, О. Н. M.; Таyлор, К. M. Г.; Тхомас, M.; Таyлор, А. Ј. (1996-03-08). „Тхе инфлуенце оф сурфаце тенсион он аеросолс продуцед бy медицал небулисерс”. Интернатионал Јоурнал оф Пхармацеутицс. 129 (1): 123—136. ИССН 0378-5173. дои:10.1016/0378-5173(95)04279-2. 
  23. ^ Wеин, Харрисон (28. 6. 2010). „Прогресс Тоwард ан Артифициал Ливер Трансплант – НИХ Ресеарцх Маттерс”. Натионал Институтес оф Хеалтх (НИХ). Архивирано из оригинала 5. 8. 2012. г. 
  24. ^ Мурраy, C. Б.; Каган, C. Р.; Баwенди, M. Г. (2000). „Сyнтхесис анд Цхарацтеризатион оф Монодисперсе Наноцрyсталс анд Цлосе-Пацкед Наноцрyстал Ассемблиес”. Аннуал Ревиеw оф Материалс Ресеарцх. 30 (1): 545—610. Бибцоде:2000АнРМС..30..545М. дои:10.1146/аннурев.матсци.30.1.545. 
  25. ^ Зхеребетскyy D, Сцхееле M, Зханг Y, Бронстеин Н, Тхомпсон C, Бритт D, Салмерон M, Аливисатос П, Wанг ЛW (јун 2014). „Хyдроxyлатион оф тхе сурфаце оф ПбС наноцрyсталс пассиватед wитх олеиц ацид”. Сциенце. 344 (6190): 1380—4. Бибцоде:2014Сци...344.1380З. ПМИД 24876347. дои:10.1126/сциенце.1252727. 
  26. ^ Барет, Јеан-Цхристопхе (2012-01-10). „Сурфацтантс ин дроплет-басед мицрофлуидицс”. Лаб он а Цхип (на језику: енглески). 12 (3): 422—433. ИССН 1473-0189. дои:10.1039/Ц1ЛЦ20582Ј. 

Спољашње везе

уреди
  •   Медији везани за чланак Тензиди на Викимедијиној остави
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Tenzidi&oldid=28455271”