Czym są surfaktanty?

Surfaktanty to środki powierzchniowo czynne należące do szerokiej klasy związków amfifilowych. Oznacza to, że posiadają zdolność do silnego oddziaływania zarówno z cząsteczkami rozpuszczalników polarnych (np. wody), jak i niepolarnych (np. węglowodorów). Cząsteczki surfaktantów są zbudowane z dwóch elementów o przeciwstawnym powinowactwie do wody – hydrofilowej głowy (o dużym powinowactwie do wody) oraz hydrofobowego ogona (o małym powinowactwie do wody), który może być prosty lub rozgałęziony.

Część hydrofobową stanowi najczęściej alifatyczna lub alkiloaromatyczna grupa węglowodorowa zawierająca 10–22 atomów węgla, część hydrofilową — ugrupowanie o charakterze soli (np. –COONa, –SO₃Na, –N(CH₃)₃Cl) lub większa liczba polarnych grup org. (np. –OH, –CH₂–O–) [1].

Surfaktanty – działanie

Charakterystyczną cechą wszystkich substancji powierzchniowo czynnych jest zdolność do adsorbowania się na granicy faz, tj. gromadzenia się rozpuszczalnych w wodzie cząsteczek substancji powierzchniowo czynnych na powierzchni zetknięcia roztworu z fazą gazową (powietrze), ciekłą (np. olej) lub stałą (powierzchnia naczynia, tkaniny itp.). Obniża to napięcie powierzchniowe na granicy faz lub zmienia ładunek powierzchniowy i dzięki temu substancja powierzchniowo czynna wykazuje właściwości emulgujące, myjące i piorące [2, 3].

Surfaktanty występują w rozcieńczonych roztworach w postaci pojedynczych cząsteczek, czyli monomerów. Gdy stężenie tych substancji w roztworze wzrasta, wówczas przy ich określonym stężeniu powstają asocjaty cząsteczek, zwane micelami, przy czym roztwór przechodzi z roztworu rzeczywistego w koloidalny. Stężenie surfaktantu, przy którym wskutek tworzenia się asocjatów gwałtownie ulegają zmianie właściwości fizyczne roztworu, nazywa się krytycznym stężeniem powstawania micel (ang. critical micelle concentration, skrót CMC). W roztworach o stężeniach surfaktantu powyżej CMC micele są formą termodynamicznie trwałą, pozostającą w stanie równowagi z monomerami [4].

Czytaj również: Roztwory wodne 

Właściwości:

• dobra rozpuszczalność w wodzie,
• biodegradowalność,
• duża stabilność piany,
• właściwości biobójcze,
• łagodność dla skóry i oczu [5].

Ze względu na te właściwości tensydy są substancjami szeroko rozpowszechnionymi oraz mają tak wiele przydatnych zastosowań.

Surfaktanty – zastosowanie

Surfaktanty znajdują zastosowanie m.in. w:

• przemyśle tekstylnym,
• mikroelektronice do produkcji półprzewodników,
• do produkcji materiałów mezoporowatych,
• badaniach środowiskowych,
• jako środki antyseptyczne,
• przemyśle kosmetycznym,
• przemyśle farmaceutycznym [4].

Oprócz zastosowań typowo przemysłowych tenzydy są stosowane również w medycynie. Surfaktantowa terapia zastępcza jest dostępna od około 35 lat, rewolucjonizując opiekę oddechową noworodków po jej wprowadzeniu w latach 80. Wraz ze steroidami podawanymi przed porodem, środki powierzchniowo czynne poprawiają przeżycie wcześniaków i są obecnie zalecane rutynowo, jak najwcześniej w przebiegu zespołu niewydolności oddechowej (RDS). Środki powierzchniowo czynne są również stosowane w stanach innych niż RDS, takich jak aspiracja smółki, krwotok płucny i zapalenie płuc, chociaż dowody na ich stosowanie w tych wskazaniach są znacznie słabsze [6].

Przykłady tenzydów

Siarczan dodecylu sodu (SDS) i bromek cetylotrimetyloamoniowy (CTAB) to jedne z najważniejszych powszechnie stosowanych środków powierzchniowo czynnych. W ostatnim dziesięcioleciu surfaktanty te były wykorzystywane:

• jako pomocnicze środki do usuwania zanieczyszczeń chemicznych z wody,
• do przygotowania elektrod komórkowych,
• do modyfikacji wielkości nanocząstek,
• do modulacji aktywności fluorosensorów,
• do aktywacji enzymów,
• jako stabilizatory leków,
• w generowaniu oscylatorów chemicznych,
• w celu wywołania zmian w zachowaniu konformacyjnym cząsteczek DNA [4].

Katarzyna Juchnikowska

Literatura:

1. https://encyklopedia.pwn.pl/haslo/powierzchniowo-czynne-substancje;3961230.html.
2. Yoshimura T., Ichinokawa T., Kaji M., Esami K.: Synthesis and surface-active properties of sulfobetaine-type zwitterionic gemini surfactants. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng.Aspects,2006, 273, 208-212.
3. Qi L., FangY., Wang Z., Ma N., Jiang L., Wang Y.: Synthesis and Physicochemical Investigation of Long Alkylchain Betaine Zwitterionic Surfactant. J. Surfact. Deterg., 2008, 11,55-59.
4. Surfaktanty- ich zastosowanie i tworzenie układów micelarnych, Jakubowska, Wiadomości chemiczne, 2012.
5. Sesja sprawozdawcza doktorantów UEP 2011 organizowana przez wydział towaroznawstwa i radę doktorantów UEP, Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu, Poznań, 2011.
6. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19460896/.