本研究介绍了一种新型的两性双环啶衍生物系列——1-烷基-1,3-二氮杂 adamantane-1-azonia 溴化物（CₙAD，其中 n = 10, 12, 14, 16, 18）。这些化合物通过化学合成方法制备，并通过X射线衍射、¹³C核磁共振和¹H核磁共振光谱对其结构进行了表征。研究还通过电导率测量法确定了CₙAD的Krafft点，这一参数对于表面活性剂在不同温度下的行为具有重要意义。实验结果表明，在同一系列中，随着碳链长度从癸基增加到十四烷基，临界胶束浓度（cmc）呈现线性下降趋势，从7.9 mM降至2.7 mM，且相关系数高达0.98，显示出良好的规律性。
此外，研究利用分光光度法确认了这些两性表面活性剂的聚集阈值，并评估了它们对模型染料橙色OT（OOT）的增溶能力。结果显示，CₙAD对OOT的增溶能力范围为0.03至0.04 mol OOT/mol CₙAD，这一特性可能在药物输送和生物应用中具有潜在价值。通过浊度法和电泳光散射技术进一步验证了CₙAD能够整合到1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷胆碱（DPPC）构成的脂质双分子层中，这一行为对于理解其抗菌机制至关重要。
研究还发现，长链的CₙAD衍生物在抗菌活性方面显著优于传统抗菌药物氯霉素和诺氟沙星。这些化合物不仅能够影响细菌的细胞壁和膜结构，还能改变其膜电位，从而破坏细胞功能。通过血毒性和抗菌活性测试，研究进一步揭示了C₁₄AD在抗菌活性方面表现出最高的选择性，这一特性使其在抗菌药物开发中具有独特优势。C₁₄AD的高效性和选择性可能与其分子结构中碳链的长度和电荷分布有关。
表面活性剂在超分子化学中占据重要地位，其在溶液中达到一定浓度后会形成聚集体，这一过程受到表面活性剂的化学结构、浓度以及溶液中添加剂的影响。表面活性剂的头部基团性质决定了其在实际应用中的表现。阴离子、两性离子和非离子表面活性剂广泛用于日化产品和化妆品中，而阳离子表面活性剂则因其能够与带负电的表面和生物多阴离子相互作用，在消毒剂、缓蚀剂、抗静电剂、佐剂以及非病毒载体等领域具有独特的应用价值。
然而，微生物对抗菌剂的耐受性是影响抗菌效果的重要因素，这使得开发新型高效抗菌表面活性剂成为当前研究的重点。阳离子表面活性剂通过与细胞膜的相互作用，最终导致膜破裂和细胞死亡。传统的抗菌表面活性剂如季铵盐类化合物（如烷基二甲基苄基氯、烷基二甲基乙基苄基氯和二癸基二甲基氯）已被广泛应用于抗菌配方中，对细菌和真菌具有广泛的抗菌效果。研究表明，在同一系列中，阳离子表面活性剂的抗菌活性随着碳链长度的增加而呈现出先上升后下降的趋势，其中偶数碳链的化合物通常表现出更强的抗菌能力。这一趋势可能与细胞膜中磷脂的碳链长度有关，因为细胞膜中的磷脂通常含有12碳链，这使得偶数碳链的表面活性剂更容易与细胞膜结合。
在抗菌表面活性剂的开发中，除了碳链长度的影响，分子结构中正电荷的位置和密度也起着重要作用。例如，含有赖氨酸片段的阳离子表面活性剂，其正电荷位于季铵化氨基上时，对革兰氏阳性菌和真菌（如白色念珠菌）表现出较高的抗菌活性，而这些分子的电荷密度则不受pH值的影响。这表明，正电荷的定位对于抗菌效果具有关键作用。
在表面活性剂的头部基团设计方面，环状结构的引入被认为可以增强两性表面活性剂的性能。环状结构中的正电荷可能通过氢键和π-π堆积效应提高表面活性剂的稳定性与活性。例如，在一些研究中，环状咪唑𬭩和吡啶𬭩离子液体的抗菌性能被比较，结果显示，1-烷基吡啶𬭩溴化物的最小抑菌浓度（MIC）比1-烷基-3-甲基咪唑𬭩溴化物低一半。这一发现表明，碳链长度和头部基团的结构对表面活性剂的抗菌性能具有显著影响。
在两性表面活性剂的研究中，1,4-二氮杂 bicyclo[2.2.2]octane（DABCO-n）衍生物是较为常见的研究对象。这些化合物不仅具有较低的毒性，而且在形成金属络合物时能够增强其溶剂化能力和抗菌活性。这使得DABCO-n类化合物在生物应用中具有广阔的前景。然而，目前关于双环啶及其类似物的两性表面活性剂合成和应用的研究仍较为有限。双环啶因其能够形成稳定的金属络合物并表现出抗病毒活性而受到关注，而1,3-二氮杂 adamantane在形成超分子金属络合物时也表现出优异的性能。
在本研究中，首次合成并报道了双环啶的两性表面活性剂系列CₙAD。这些化合物的合成过程基于对5,7-二甲基-1,3-二氮杂 adamantane的烷基化反应，通过与烷基溴化物的反应得到目标产物。实验还通过张力法和分光光度法对这些化合物在水溶液中的自组装行为进行了系统研究，确定了它们的cmc、水动力学直径以及对橙色OT的增溶能力。这些参数对于评估表面活性剂的性能至关重要。
此外，研究还通过抗菌实验评估了CₙAD对多种微生物的抗菌活性，包括耐甲氧西.lin的金黄色葡萄球菌（MRSA-1和MRSA-2）。通过进一步分析其作用机制，研究发现这些化合物能够破坏细菌的细胞壁和膜结构，并改变其膜电位，从而影响细菌的生理功能。这些发现不仅有助于理解表面活性剂的抗菌机制，还为开发新型抗菌药物提供了理论依据。
在研究过程中，通过浊度法和电泳光散射技术进一步验证了CₙAD能够整合到DPPC构成的脂质双分子层中，这一行为可能与表面活性剂的分子结构和电荷分布有关。通过使用这些表面活性剂修饰脂质体，研究不仅加深了对抗菌机制的理解，还成功制备了新型阳离子表面活性剂修饰的脂粒。这一成果为表面活性剂在生物医学中的应用提供了新的思路。
在实验材料方面，研究使用了多种化学试剂和染料，包括橙色OT（OOT，75%）、荧光染料碘化丙啶（PI，≥94%）和DPPC（>99%），这些材料均购自Sigma-Aldrich（美国）。此外，还使用了结晶紫（CV，98%）和3′,3′-二丙基硫代二羰氰ine（DiSC₃(5)，98%）等染料，这些材料购自BLDpharm（中国）。氯霉素（≥99%）、诺氟沙星（98%）和酮康唑（98%）则被用作对照药物，这些材料分别购自Servicebio（中国）、Sigma-Aldrich（美国）和Fisher Bioreagents（美国）。
在合成方法方面，所有目标化合物均采用相同的合成路径，即通过烷基化反应将5,7-二甲基-1,3-二氮杂 adamantane与烷基溴化物反应得到。实验结果显示，四个化合物通过X射线衍射法进行了结构表征，其中C₁₀AD的单胞包含两个独立的分子，一个具有线性C₁₀链，另一个则在尾部带有旋转的乙基片段。其余化合物则以单水合物形式结晶，具有相同的堆积模式。这一结果表明，不同碳链长度的CₙAD衍生物在结构上存在一定的差异，但整体上具有相似的自组装行为。
研究的结论表明，CₙAD系列的两性双环啶衍生物在物理化学和生物学特性方面表现出色，使其在纳米容器、抗菌剂和脂粒修饰等方面具有广阔的应用前景。碳链长度对Krafft温度的影响尤为显著，其中十八烷基（n = 18）的CₙAD表现出最高的Krafft温度，达到64°C。张力法进一步确认了这些化合物在水溶液中的自组装行为，显示出cmc随着碳链长度的增加而线性下降的趋势。
总体而言，本研究不仅成功合成了新型的两性双环啶衍生物，还通过多种实验方法对其物理化学性质和抗菌活性进行了系统评估。这些化合物在抗菌性能、自组装行为以及与脂质双分子层的整合能力方面均表现出优异的特性，为抗菌药物和生物材料的开发提供了新的思路和方向。研究的成果不仅有助于理解表面活性剂在生物系统中的作用机制，还为未来在药物输送、抗菌治疗和生物医学应用中的研究奠定了基础。
