Ορισμός επιφανειοδραστικού και Παραδείγματα
Ένα τασιενεργό είναι μια ένωση που μειώνει την επιφανειακή τάση μεταξύ δύο φάσεων, όπως δύο υγρά, ένα υγρό και ένα αέριο, ή ακόμα και ένα υγρό και στερεό. Για παράδειγμα, η προσθήκη απορρυπαντικού μειώνει την επιφανειακή τάση στο λιπαρό νερό, καθιστώντας ευκολότερη την αφαίρεση ρύπων από υφάσματα ή μαγειρικά σκεύη. Ο όρος "επιφανειοδραστικό", που επινοήθηκε γύρω στο 1950, είναι μια συστολή επιφανειοδραστικού παράγοντα.
Πώς λειτουργούν τα επιφανειοδραστικά
Οι περισσότερες επιφανειοδραστικές ουσίες είναι οργανικές ενώσεις που περιέχουν υδρόφιλες ή υδρόφιλες «κεφαλές» και υδρόφοβες ή «ουρές» που φοβούνται το νερό. Με άλλα λόγια, τα μόρια είναι αμφίφιλα. Η υδρόφιλη κεφαλή είναι πολική και μπορεί (ή όχι) να φέρει ηλεκτρικό φορτίο. Η υδρόφοβη ουρά είναι υδρογονάνθρακας, σιλοξάνη ή φθοράνθρακας.
Στη διεπαφή μεταξύ αέρα και νερού, η υδρόφοβη ουρά προσανατολίζεται προς τον αέρα, ενώ το υδρόφοβο τμήμα παραμένει στο νερό. Στο λάδι και το νερό, οι υδρόφοβες ουρές εκτείνονται μέσα στο λάδι, ενώ οι υδρόφιλες κεφαλές βρίσκονται στο νερό. Σε κάθε περίπτωση, το επιφανειοδραστικό διακόπτει τις κανονικές δυνάμεις συνοχής μεταξύ των μορίων του νερού. Οι διαμοριακές δυνάμεις μεταξύ των μορίων του νερού είναι μικρότερες, επομένως μειώνεται η επιφανειακή τάση. Ταυτόχρονα, τα επιφανειοδραστικά σταθεροποιούν τη διεπαφή μεταξύ των δύο φάσεων. Πάνω από μια κρίσιμη συγκέντρωση, τα μόρια τασιενεργού σχηματίζουν μικκύλια που διαχωρίζουν φυσικά τις δύο φάσεις.
Παραδείγματα επιφανειοδραστικών ουσιών
Οι χημικοί ταξινομούν τα επιφανειοδραστικά με βάση το αν είναι ανιονικά (αρνητικό φορτίο), κατιονικά (θετικό φορτίο), μη ιονικά (ουδέτερα) ή αμφιτεριονικά (μπορεί να είναι θετικά ή αρνητικά). Τα επιφανειοδραστικά είναι υπεύθυνα για τις λειτουργίες του σαπουνιού, του υγρού πιάτων, του απορρυπαντικού πλυντηρίου, του σαμπουάν, του μαλακτικού υφασμάτων, των αντιστατικών θεραπειών, των διαβρεκτικών παραγόντων, των αφριστικών παραγόντων και των γαλακτωματοποιητών σε τρόφιμα και καλλυντικά.
| Τύπος επιφανειοδραστικού | Παραδείγματα | Χρήσεις |
|---|---|---|
| ανιονικό | σαπούνι, αλκυλοθειικά, Texapon, Calsoft | υγρό πιάτων, απορρυπαντικό ρούχων, σαμπουάν |
| κατιονικό | άλατα τεταρτοταγούς αμμωνίου | μαλακτικό υφασμάτων, αντιστατικά προϊόντα |
| μη ιοντικό | Triton X-100, Span, Tergitol, αιθοξυλιωμένες αλειφατικές αλκοόλες, επιφανειοδραστικά πολυοξυαιθυλενίου | διαβρεκτικοί παράγοντες, συστατικά τροφίμων |
| Zwitteronic | αμφοοξικά, βεταΐνη | καλλυντικά |
Πνευμονικό επιφανειοδραστικό
Στους πνεύμονες, τα κυψελιδικά κύτταρα τύπου II παράγουν ένα μείγμα ενώσεων που δρουν ως πνευμονικό επιφανειοδραστικό . Το πνευμονικό επιφανειοδραστικό είναι ένα μείγμα φωσφολιπιδίων και πρωτεϊνών που προσροφάται στις κυψελίδες στη διεπιφάνεια μεταξύ υγρού με βάση το νερό και αέρα. Οι υδρόφιλες κεφαλές είναι στραμμένες προς τη βλεννογόνο μεμβράνη, ενώ οι υδρόφοβες ουρές των μορίων προσανατολίζονται προς τον αέρα.
Πνευμονική επιφανειοδραστική σύνθεση
Το πνευμονικό επιφανειοδραστικό είναι ένα μείγμα φωσφολιπιδίων και πρωτεϊνών που προσροφάται στις κυψελίδες στη διεπιφάνεια μεταξύ υγρού με βάση το νερό και αέρα. Οι υδρόφιλες κεφαλές είναι στραμμένες προς τη βλεννογόνο μεμβράνη, ενώ οι υδρόφοβες ουρές των μορίων προσανατολίζονται προς τον αέρα.
- ~40% διπαλμιτοϋλφωσφατιδυλοχολίνη (DPPC)
- ~40% άλλα φωσφολιπίδια (φωσφατιδυλοχολίνη ή PC)
- ~10% επιφανειοδραστικές πρωτεΐνες (SP-A, SP-B, SP-C και SP-D)
- ~10% ουδέτερα λιπίδια (χοληστερόλη)
- Ίχνη άλλων ουσιών
Τα φυλλώδη σώματα που είναι τα οργανίδια στα κυψελιδικά κύτταρα τύπου II που εκκρίνουν πνευμονική επιφανειοδραστική ουσία εμφανίζονται για πρώτη φορά γύρω στις 20 εβδομάδες κύησης. Τα τεχνητά επιφανειοδραστικά που χορηγούνται σε πρόωρα βρέφη αποτελούνται από ένα μείγμα DPPC με άλλες ενώσεις ή είναι εκχύλισμα από πνεύμονα αγελάδας, μοσχαριού ή χοίρου.
Πνευμονικές επιφανειοδραστικές λειτουργίες
Οι υγρές κυψελίδες περικλείουν έναν εναέριο χώρο. Χωρίς επιφανειοδραστικό, η επιφανειακή τάση συμπιέζει το μέγεθος της φυσαλίδας αέρα μέσα σε μια κυψελίδα. Το επιφανειοδραστικό μειώνει την πίεση του αέρα που είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της ισορροπίας μεταξύ της συστολής από την επιφανειακή τάση και της διαστολής από τον αέρα.
Η πνευμονική επιφανειοδραστική ουσία εξυπηρετεί διάφορες λειτουργίες στους πνεύμονες.
- Αυξάνει την ικανότητα του θώρακα και του πνεύμονα να διαστέλλονται. Αυτό ονομάζεται πνευμονική συμμόρφωση.
- Το πνευμονικό επιφανειοδραστικό βοηθά στην πρόληψη της κατάρρευσης των κυψελίδων (ατελεκτασία) μετά την εκπνοή.
- Βοηθά στην επιδιόρθωση των κατεστραμμένων αεραγωγών.
- Ρυθμίζει το φατνιακό μέγεθος. Κατά την εισπνοή, οι κυψελίδες αυξάνονται σε μέγεθος και η επιφανειοδραστική ουσία εξαπλώνεται στην εσωτερική τους επιφάνεια. Αυτό αυξάνει την επιφανειακή τάση και επιβραδύνει τον ρυθμό επέκτασης των κυψελίδων, βοηθώντας όλες τις κυψελίδες να επεκταθούν περίπου με τον ίδιο ρυθμό. Κατά τη διάρκεια της εκπνοής, το επιφανειοδραστικό ελέγχει τον ρυθμό συρρίκνωσης των κυψελιών. Καθώς οι κυψελίδες συρρικνώνονται, η επιφανειοδραστική ουσία γίνεται πιο συμπυκνωμένη και η επιφανειακή τάση μειώνεται πιο εύκολα.
- Το τασιενεργό εμποδίζει τη συσσώρευση υγρών στους πνεύμονες και διατηρεί τους αεραγωγούς στεγνούς.
- Η πνευμονική επιφανειοδραστική ουσία συμβάλλει στην έμφυτη ανοσία. Οι πρωτεΐνες SP-A και SP-D δεσμεύουν τα σάκχαρα στις επιφάνειες των παθογόνων και έτσι καταπίνονται πιο εύκολα από τα φαγοκύτταρα. Το επιφανειοδραστικό ρυθμίζει επίσης τη φλεγμονή των πνευμόνων.
Αναφορές
- Bernhard, W. (Νοέμβριος 2016). «Επιφανειοδραστικό πνεύμονα:Λειτουργία και σύνθεση στο πλαίσιο της ανάπτυξης και της αναπνευστικής φυσιολογίας». Annals of Anatomy . 208:146–150. doi:10.1016/j.aanat.2016.08.003
- Rebello, Sharrel; Asok, Aju K.; Mundayoor, Sathish; Jisha, M. S. (2014). «Επιφανειοδραστικές ουσίες:Τοξικότητα, αποκατάσταση και πράσινες επιφανειοδραστικές ουσίες». Επιστολές περιβαλλοντικής χημείας . 12 (2):275–287. doi:10.1007/s10311-014-0466-2
- Rosen, M.J.; Kunjappu, J.T. (2012). Επιφανειοδραστικές ουσίες και διεπιφανειακά φαινόμενα (4η έκδ.). Hoboken, New Jersey:John Wiley &Sons. ISBN 978-1-118-22902-6.
- Schurch, S.; Lee, Martin; Gehr, Peter (1992). «Πνευμονική επιφανειοδραστική ουσία:Επιφανειακές ιδιότητες και λειτουργία επιφανειοδραστικού κυψελιδικού και αεραγωγού». Καθαρή και Εφαρμοσμένη Χημεία . 64 (11):1745-1750. doi:10.1351/pac199264111745
