Seit dem Ausbruch von COVID-19 ist das Tragen von Masken und die Desinfektion von Gegenständen von größter Bedeutung. Infolgedessen besteht heute ein größerer Bedarf an wirksamen, wirksamen und einfach anzuwendenden Desinfektionsmitteln. Desinfektionsmittel vom Schaumtyp sind in dieser Hinsicht ein führender Kandidat, da sie nicht tropfen, den desinfizierten Bereich sichtbar halten und weniger wahrscheinlich die Augen des Benutzers erreichen.
Schaumdesinfektionsmittel sind jedoch nicht ohne Probleme. Während der Schaum normalerweise durch die Adsorption eines Tensids an der Luft/Flüssigkeits-Grenzfläche stabilisiert wird, verursacht die Zugabe einer hohen Konzentration von Ethanol, einem Antiseptikum, zu Schäumen in wässrigen Lösungen eine Entschäumung, die aus einer Destabilisierung des Schaums resultiert.
Um die Stabilität von Schaumdesinfektionsmitteln bei hohen Ethanolkonzentrationen zu verbessern, hat eine Gruppe von Forschern der Tokyo University of Science (TUS), Japan, in Zusammenarbeit mit der Life Science Products Division, NOF Corporation, jetzt einen neuen Vorschlag vorgelegt. Diese Studie unter der Leitung von außerordentlichem Professor Kenichi Sakai von der TUS wurde in veröffentlicht Chemie Briefe.
In ihrer Studie fügte das Team einer wässrigen Lösung mit 60 Volumenprozent Ethanol ein anionisches (negativ geladenes) Tensid, langkettige Alkohole und einen anorganischen Elektrolyten hinzu. Sie verwendeten Natriummethylstearoyltaurat (SMT) als Tensid, CnOH (wobei n = 12, 14, 16) als Alkohole und Magnesiumsulfat (MgSO4) als Elektrolyt.
Der anorganische Elektrolyt bot zwei Hauptvorteile: Erstens ermöglichte er eine wirksame Abschirmung der elektrostatischen Abstoßung zwischen der an der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche adsorbierten SMT-Kopfgruppe. Zweitens förderte es Wechselwirkungen zwischen Mg2+-Ionen und den Kopfgruppen. Diese wiederum erleichterten die zusätzliche Adsorption von SMT und CnOH, was die Oberflächenviskosität und Schaumstabilität erhöhte.
„Wir haben an diesem Forschungsprojekt gearbeitet, bevor die Infektion mit dem neuartigen Coronavirus zu einem gesellschaftlichen Problem wurde. Wir glauben, dass die gesellschaftlichen Auswirkungen dieser Forschung nur zunehmen werden, wenn der gesellschaftliche Bedarf an Desinfektionsmitteln und Gesundheitssicherheit steigt“, erklärt Dr. Sakai seine Motivation hinter dem Studium.
Das Team beobachtete, dass in Abwesenheit von MgSO4 beim Schütteln für CnOH (n = 12, 14, 16) ein Schäumen auftrat, wobei die Schaumstabilität mit zunehmendem n zunahm. Zusätzlich führte die Kombination von SMT und CnOH zu einer Verringerung der Oberflächenspannung und einer Erhöhung der Oberflächenviskosität, was die Schaumstabilität erhöhte.
Bei Zugabe von MgSO4 kam es bei kräftigem Schütteln zum Schäumen. Die Schaumstabilität nahm mit zunehmendem Molverhältnis von MgSO4 zu, was die Oberflächenspannung verringerte, während die Oberflächenviskosität zunahm.
Schließlich verwendete das Team eine drucklose kommerzielle Pumpe, um die Schaumbildung der Lösung zu testen. Sie fanden heraus, dass die Mischung aus SMT und C14OH sowohl mit als auch ohne MgSO4 eine angemessene Schaumbildung erzeugte. Ferner trat in beiden Fällen nach 30 Sekunden eine Entschäumung auf, eine geeignete Zeitskala für die Auflösung des Schaums nach dem Auftragen.
„Die COVID-19-Pandemie hat das menschliche Leben und soziale Aktivitäten auf globaler Ebene ernsthaft beeinträchtigt. Infolgedessen wurde die Bedeutung angemessener sanitärer Einrichtungen weltweit anerkannt. Wir glauben, dass die Ergebnisse unserer Forschung zum Ziel der nachhaltigen Entwicklung (SDG3 ) zur Gewährleistung von Gesundheit und Wohlbefinden bei Menschen jeden Alters“, sagt Dr. Sakai.
Kenichi Sakai et al, Verbesserung der Schaumstabilität einer wässrigen Lösung mit hoher Ethanolkonzentration durch gleichzeitige Zugabe von Tensid, langkettigem Alkohol und anorganischem Elektrolyt, Chemie Briefe (2022). DOI: 10.1246/cl.220306