Кіріспе
Төртіншілік аммонийлік беттік белсенді зат және антисептикалық агент
Цетримоний бромиді, сондай-ақ CTAB аббревиатурасымен белгілі, конденсацияланған құрылымдық формуласы [(C16H33)N(CH3)3]Br болатын төртіншілік аммонийлік беттік белсенді зат. Ол жергілікті антисептик цетримидтің құрамына кіретін компоненттердің бірі. Цетримоний (гексадецилтриметиламмоний) катионы бактериялар мен саңырауқұлаққа қарсы тиімді антисептикалық агент болып табылады. Бұдан өзге, ол ДНК-ны бөліп алуға арналған кейбір буферлердің негізгі құрауышы болып табылады. Ол алтын нанобөлшектерін (мысалы, шарлар, таяқшалар, бипирамидалар), мезопоралы кремний нанобөлшектерін (мысалы, MCM 41) және шашқа күтім жасау өнімдерін синтездеуде кеңінен қолданылады. Цетримоний хлориді және цетримоний стеараты сияқты туысқан қосылыстар да жергілікті антисептиктер ретінде қолданылады және шампуньдер мен косметика сияқты көптеген тұрмыстық өнімдерде кездесуі мүмкін. CTAB, салыстырмалы түрде жоғары құнына байланысты, көбінесе таңдалған косметикада ғана қолданылады. Көптеген беттік белсенді заттар сияқты, CTAB сулы ерітінділерде мицеллалар құрайды. 303 K (30 °C) температурада 75–120 агрегациялық санымен (анықтау әдісіне байланысты; орташасы ~95) және иондану дәрежесі α = 0,2–0,1 (бөлшектік заряд; концентрацияның төменнен жоғарыға дейінгі диапазоны) мицеллалар құрайды. 303 K (30 °C) температурада CTA+ мицелласына Br− қарсы ионның байланысу тұрақтысы (K°) шамамен 400 M1 құрайды. Бұл мән Br− және CTA+ иондарына селективті электродтардың өлшемдері және кондуктометриялық деректер арқылы, мицелланың көлемі туралы әдебиеттік деректерді (r = ~3 нм) пайдаланып есептеледі және 1 мМ мицелланың критикалық концентрациясына экстраполяцияланады. Дегенмен, K° жалпы беттік белсенді заттың концентрациясына байланысты өзгереді, сондықтан ол мицелла концентрациясы нөлге тең болатын нүктеге экстраполяцияланады.
Биологиялық
Жасуша лизисі – жасуша ішінде негізгі бөлігі орналасқан белгілі бір макромолекулаларды оқшаулаудың тиімді құралы. Жасуша мембраналары гидрофильді және липофильді ұшқыш топтардан тұрады. Сондықтан, осы мембраналарды еріту үшін көбінесе жуғыш заттар қолданылады, себебі олар полярлы және полярсыз емес ұшқыш топтармен өзара әрекеттеседі. CTAB биологиялық қолдану үшін басым таңдау ретінде қалыптасты, өйткені ол оқшаулау кезінде шөгінді ДНК-ның тұтастығын сақтайды. Жасушалар әдетте гликопротеиндер және полисахаридтер сияқты макромолекулалардың жоғары концентрациясына ие, олар экстракция процесінде ДНК-мен бірге шөгіп, алынған ДНК-ның тазалығын төмендетеді. CTAB молекуласының оң заряды осы оқшаулауға кедергі келтіретін молекулаларды денатурациялауға мүмкіндік береді.
Медициналық
CTAB бас және мойын қатерлі ісіктерінде апоптозды күшейтуге қабілетті қатерлі ісікке қарсы агент ретінде қолданылуы мүмкін екені көрсетілді. In vitro жағдайында CTAB гамма-сәулеленумен және цисплатинмен, екі стандартты бас және мойын қатерлі ісігін емдеуге қолданылатын препараттармен бірлесіп әрекеттесті. CTAB бірнеше бас және мойын қатерлі ісігі жасушаларына қарсы қатерлі ісікке қарсы цитотоксикалық әсер көрсетті, ал қалыпты фибробластарға минималды әсер етті – бұл қатерлі ісікке тән метаболизмдік бұзылыстарды пайдаланатын таңдаулылық. In vivo зерттеулерде CTAB FaDu жасушаларының ісік түзетін қабілетін жойды және қалыптасқан ісіктердің өсуін баяулатты. Осылайша, бұл тәсілді қолдану арқылы CTAB бас және мойын қатерлі ісігінің модельдеріне қарсы in vitro және in vivo тиімділігі бар потенциалды апоптозды төртінші аммоний қосылысы ретінде анықталды. CTAB сонымен қатар Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы (ДДҰ) полисахаридтік вакциналарды өңдеудің соңғы кезеңдерінде тазартушы зат ретінде қолдануға ұсынады.
Белсенді электрофорез
Гликопротеиндер SDS PAGE (Лаемли электрофорезі) -де кең, бүдірлі жолақтар түзеді, себебі олардың теріс зарядтарының таралуы кең. CTAB сияқты оң зарядталған детергенттерді қолдану гликопротеиндерге байланысты туындайтын мәселелерді болдырмайды. Белоктарды CTAB гельдерінен батыс блоттарға ("шығыс блот") ұқсас принцип бойынша бөліп алуға болады, ал миелинмен байланысты жоғары гидрофобты белоктарды CTAB 2 DE арқылы талдауға болады.
ДНҚ алу
CTAB ДНК экстракциялық буферлік жүйесінде мембраналық липидтерді жою және жасуша лизисін күшейту үшін маңызды беткі белсенді зат болып табылады. Тканьде полисахаридтердің көп мөлшері болған жағдайда да бөлу сәтті өтеді. Беткі белсенді заттар агрегацияны болдырмауға да көмектеседі (мысалы, DLVO механизмдері арқылы).
Алюминийлі нанобөлшектердің синтезі
Алтын (Au) нанобөлшектері зерттеушілерге олардың ерекше қасиеттерінің арқасында қызығушылық тудырады, себебі оларды катализ, оптика, электроника, сенсорлық жүйелер және медицина сияқты салаларда қолдануға болады. Нанобөлшектердің мөлшері мен пішінін бақылау олардың қасиеттерін реттеу үшін маңызды. CTAB осы нанобөлшектердің тұрақтандырылуына және олардың морфологиясын бақылауға көмектесетін кеңінен қолданылатын реагент болып табылады. CTAB нанобөлшектердің мөлшері мен пішінін әртүрлі пайда болатын кристалл жақтарына таңдап немесе күштірек байланысу арқылы бақылауда рөл атқара алады. Мұндай бақылаудың бір бөлігі алтын нанобөлшектерін синтездеу кезінде CTAB-ның басқа реагенттермен өзара әрекеттесуінен туындайды. Мысалы, сулы ортада алтын нанобөлшектерін синтездеу кезінде хлораур қышқылы (HAuCl4) CTAB-мен реакцияласып, CTA+ AuCl қосындысын құрауы мүмкін. Содан кейін алтын қосындысы аскорбин қышқылымен реакцияласып, тұз қышқылы, аскорбин қышқылының радикалы және CTA AuCl3 түзіледі. Аскорбин қышқылының радикалы мен CTA AuCl3 металл Au0 нанобөлшектерін және басқа да қосалқы өнімдерді жасау үшін спонтанды түрде әрекеттеседі. Балама немесе бір уақытта жүретін реакция – Au(III) орталығының маңында Cl− иондарын Br− иондарымен алмастыру. Аммоний катионымен қосынды жасау және/немесе Au(III) прекурсорының түрленуі нанобөлшектердің қалыптасу реакциясының кинетикасына әсер етеді, демек, нәтижедегі бөлшектердің мөлшеріне, пішініне және (мөлшері мен пішіні) таралуына әсер етеді. Дегенмен, CTA+ AuCl-ді координациялық кешен деп атау дұрыс емес, себебі төртінші аммоний катионы мен AuCl арасындағы электростатикалық өзара әрекеттесу ең жақсы жағдайда иондық жұптың пайда болуына алып келеді. CTA+-да Au(III) металл орталықтарымен координациялық кешен құруға қабілетті донорлық орталықтар жоқ.
Мезопоралық материалдар
CTAB тапсырыс берілген мезопорозды материалдар туралы алғашқы есептің үлгісі ретінде қолданылады. Микропорозды және мезопорозды органикалық емес қатты заттар (кезеңдік диаметрі ≤20 Å және ~20–500 Å) үлкен ішкі бетінің арқасында катализаторлар және сорбция ортасы ретінде кеңінен қолданылады. Типтік микропорозды материалдар – цеолиттер сияқты кристаллдық құрылымды қатты заттар, бірақ ең үлкен поралық өлшемдері 2 нм-ден төмен болады, бұл қолдану мүмкіндіктерін шектейді. Мезопорозды қатты заттардың мысалдарына кремнийлі заттар және модификацияланған қабатты материалдар жатады, бірақ олар көбінесе аморфты немесе паракристаллды болып келеді, сондай-ақ поралары дұрыс емес араласқан және әртүрлі өлшемде таралады. Жақсы мезомасштабты кристалликтілігі бар жоғары реттелген мезопорозды материалдарды дайындау қажеттігі туындайды. Беттік белсенді заттардың қатысуымен алюминосиликатты гельдерді кальцинациялау арқылы мезопорозды қатты заттардың синтезі туралы хабарланды. Материал біркелкі арналардың реттелген массивтеріне ие, олардың өлшемдері (16 Å-дан >100 Å дейін) беттік белсенді затты, қосалқы химиялық заттарды және реакция жағдайларын таңдау арқылы реттелуі мүмкін. Бұл материалдардың қалыптасуы сұйық кристалды «шаблондық» механизм арқылы жүзеге асады, онда силикатты материал реттелген беттік белсенді мицеллалар арасында органикалық емес қабырғаларды құрайды. CTAB ерітіндіде мицеллаларды құрады, ал бұл мицеллалар екі өлшемді алтыбұрышты мезоқұрылымға айналды. Кремнийдің прекурсоры мицеллалар арасында гидролиздене бастады және ақырында кремний диоксидімен аралықты толтырды. Шаблонды кальцинациялау арқылы одан әрі жоюға болады, нәтижесінде тесікті құрылым қалады. Бұл тесіктер мезомасштабты жұмсақ шаблонның құрылымын дәл көшіріп, жоғары реттелген мезопорозды кремнийлі материалдардың пайда болуына әкелді.
Уыттылық
CTAB нанобөлшектер синтезінен косметикаға дейінгі салаларда қолданылған. Адамдарға арналған өнімдерде қолданылуымен қатар, басқа да қолданыс салаларында осы агенттің қауіптілігін білу өте маңызды. Santa Cruz Biotechnology, Inc. компаниясы CTAB үшін толық MSDS (қауіпсіздік туралы мәліметтер кешені) ұсынады және қосымша сұрақтар немесе алаңдаушылықтар туған жағдайда оларға жүгіну керек. Жануарларға жасалған сынақтар көрсеткендей, 150 г-нан аз мөлшерде препаратты жұту денсаулыққа зиян келтіруі немесе CTAB-ның әсерінен өлімге әкелуі мүмкін. Бұл асқазан-ішек жолы мен өңеш бойындағы химиялық күйдіруге алып келуі мүмкін, содан кейін жүрек ауруы мен құсу пайда болуы мүмкін. Уыттылық сонымен қатар су ортасында тіршілік ететін жануарларға, оның ішінде Brachydanio rerio (зебра балығы) және Daphnia magna (су бөртегі) түрлеріне де қатысты сынақтан өткізілді. Зебра балығы 0,3 мг/л концентрацияда 96 сағат бойы, ал су бөртегі 0,03 мг/л концентрацияда 48 сағат бойы CTAB-ның уытты әсерін көрсетті. CTAB және басқа кватернарлы аммоний тұздары косметикада көбінесе 10% дейін концентрацияда қолданылады. Осындай концентрациядағы косметиканы тек шайып тастауға арналған түрлерде, мысалы, шампунь ретінде ғана қолдануға болады. Басқа косметикалық өнімдерді 0,25% немесе одан төмен концентрацияда ғана қолдану қауіпсіз деп есептеледі. Жүкті тышқандардың дене қуысына инъекция жасау нәтижесінде эмбриотоксикалық және тератогендік әсерлер байқалды. 10 мг/кг дозасында тек тератогендік әсерлер, ал 35 мг/кг дозасында екі әсер де анықталды. 50 мг/кг/күн дозасында ауыз арқылы берілгенде де эмбриотоксикалық әсерлер байқалды. Сонымен қатар, инкубацияланған адам терісінің HaCaT кератиноциттерімен сынақтар жүргізілді. Бұл жасушалар тұқымдық әдіспен синтезделген және серфактивтердің көмегімен өсуге ынталандырылған алтын наноқұмыралармен инкубацияланды. Алтын нанобөлшектерінің уытты емес екені көрсетілді, бірақ нанобөлшектерді өсу ортасына енгізгеннен кейін пайда болған жаңа наноқұмыралардың уыттылығы жоғарылайды. Уыттылықтың күрт өсуіне анизотроптық өсуді қамтамасыз ететін өсу ортасында қолданылатын CTAB себепті болады. Тәжірибелер ірі CTAB және синтезделген алтын наноқұмыралардың уыттылығы шамалас екенін көрсетті. Уыттылық сынақтары CTAB-ның 10 мкМ дейін төмен концентрацияда да уытты екенін көрсетті. Адам жасушалары CTAB-ның 1 мкМ-ден төмен концентрацияда уытты емес екенін көрсетті. CTAB қолданылмаған жағдайда, алтын наноқұмыралар тұрақсыз болады, нанобөлшектерге ыдырайды немесе агрегацияға ұшырайды.