Genciánová violeť

Genciánová violeť alebo kryštálová violeť, tiež známa ako metylová violeť 10B alebo hexametylpararosanilínchlorid, je triarylmetánové farbivo používané ako histologické farbivo a v Gramovej metóde klasifikácie baktérií. Genciánová violeť má antibakteriálne, protiplesňové a anthelmintické (vermicídne) vlastnosti a v minulosti bola dôležitá ako lokálne antiseptikum. Medicínske využitie farbiva bolo do značnej miery nahradené modernejšími liekmi, hoci je stále uvedené na zozname Svetovej zdravotníckej organizácie.
Názov "genciánová violeť" sa pôvodne používal pre zmes metylpararosanilínových farbív (metyfialovej). Názov sa vzťahuje na jeho farbu, ktorá je podobná farbe okvetných lístkov niektorých kvetov horca, no nevyrába sa z horcov ani z fialiek.
Výroba.
Na prípravu genciánovej violeti je možné použiť množstvo možných spôsobov. Pôvodný postup vyvinutý nemeckými chemikmi Kernom a Carom zahŕňal reakciu dimetylanilínu s fosgénom za vzniku 4,4'-bis(dimetylamino)benzofenónu (Michlerov ketón) ako medziproduktu. Ten potom reagoval s ďalším dimetylanilínom v prítomnosti oxychloridu fosforečného a kyseliny chlorovodíkovej.
Farbivo možno pripraviť aj kondenzáciou formaldehydu a dimetylanilínu za vzniku leukofarbiva:
Následne sa táto bezfarebná zlúčenina sa oxiduje na farebnú katiónovú formu (ďalej kyslíkom, alebo typickým oxidačným činidlom akým je oxid manganičitý, MnO2):
Farba farbiva.
 Pevná genciánová violeťGenciánová violeť vo vodnom roztokuPo rozpustení vo vode má farbivo modrofialovú farbu s maximom absorbancie 590 nm a extinkčný koeficient 87 000 M−1 cm−1. Farba farbiva závisí od kyslosti roztoku. Pri pH +1,0 je farbivo zelené s absorpčným maximom 420 nm a 620 nm, zatiaľ čo v silne kyslom roztoku (pH -1,0) je farbivo žlté s maximom absorpcie pri 420 nm.
Rôzne farby sú výsledkom rôznych stavov nabitia molekuly farbiva. V žltej forme nesú všetky tri atómy dusíka kladný náboj, z ktorých dva sú protónované, zatiaľ čo zelená farba zodpovedá forme farbiva s dvoma kladne nabitými atómami dusíka. Pri neutrálnom pH sa obidva nadbytočné protóny v roztoku stratia a zostane len jeden z atómov dusíka kladne nabitý. Disociačná konštanta p"K"a pre stratu dvoch protónov je približne 1,15 a 1,8.
V alkalických roztokoch nukleofilné hydroxylové ióny atakujú elektrofilný centrálny uhlík za vzniku bezfarebnej trifenylmetanolovej alebo karbinolovej formy farbiva. Vzniká aj vo veľmi kyslých podmienkach, keď kladné náboje na atómoch dusíka vedú k zvýšeniu elektrofilného charakteru centrálneho uhlíka, čo umožňuje nukleofilný útok molekúl vody. Tento efekt spôsobuje mierne vyblednutie žltej farby.
Aplikácie.
Nemedicínske.
Genciánová violeť sa používa ako farbivo na textil a papier a je súčasťou tmavomodrých a čiernych atramentov pre tlač, guľôčkové perá a atramentové tlačiarne. Niekedy sa používa na farbenie rôznych produktov, ako sú hnojivá, nemrznúca zmes, čistiace prostriedky a koža.
Farbivo sa používa ako histologické farbivo, najmä pri Gramovom farbení na klasifikáciu baktérií.
Pri vykonávaní DNA gélovej elektroforézy možno genciánovú violeť použiť ako netoxické DNA farbivo ako alternatívu k fluorescenčným interkalačným farbivám, ako je etídiumbromid. Ak sa použije týmto spôsobom, môže byť buď začlenená do agarózového gélu alebo aplikovaná po ukončení procesu elektroforézy. Používa sa v koncentrácii 0,001 % a nechá sa farbiť gél po elektroforéze počas 30 minút, dokáže detegovať už 16 ng DNA. Použitím kontrastného farbenia metylovou oranžou a zložitejšou metódou farbenia možno citlivosť ďalej zlepšiť na 8 ng DNA. Keď sa genciánová violeť použije ako alternatíva k fluorescenčným markerom na zvýraznenie škvŕn, nie je potrebné použiť ultrafialové svetlo. Vďaka tomu je genciánová violeť populárna ako prostriedok na zabránenie deštrukcii DNA vyvolanej UV pri vykonávaní klonovania DNA "in vitro".
V biomedicínskom výskume možno použiť genciánovú violeť na farbenie jadier adherentných buniek. V tejto aplikácii genciánová violeť funguje ako interkalačné farbivo a umožňuje kvantifikáciu DNA, ktorá je úmerná počtu buniek.
V súdnom lekárstve sa genciánová violeť používala na odber odtlačkov prstov. Genciánová violeť sa tiež používa ako tkanivové farbivo pri príprave rezov pre svetelnú mikroskopiu. V laboratóriu sa roztoky obsahujúce genciánovú violeť a formalín často používajú na súčasnú fixáciu a farbenie buniek pestovaných v tkanivovej kultúre, aby sa zachovali a boli ľahko viditeľné, pretože väčšina buniek je bezfarebná. Niekedy sa tiež používa ako lacný spôsob umiestnenia identifikačných označení na laboratórne myši; keďže mnohé kmene laboratórnych myší sú albíni, fialová farba zostáva na ich srsti niekoľko týždňov.
V telovom piercingu sa genciánová violeť bežne používa na označenie miesta pre umiestnenie piercingu, vrátane povrchového piercingu.
Značkovacia modrá, ktorá sa používa na označovanie kusov pri obrábaní kovov, sa skladá z metylalkoholu, šelaku a genciánovej violeti.
Lekárstvo.
Genciánová violeť má antibakteriálne, antifungálne, antihelmintické, antitrypanozomálne, antiangiogénne a protinádorové vlastnosti. Pre tieto vlastnosti sa používa v medicíne, najmä v zubnom lekárstve, a je tiež známa ako „pyoktanín“. Bežne sa používa na:
V prostredí s obmedzenými zdrojmi sa genciánová violeť používa na liečbu popálenín, zápalu pupočnej šnúry (omfalitída) v novorodeneckom období, orálnej kandidózy u pacientov infikovaných HIV a vredov v ústach u detí, s osýpkami.
Veterinárne.
Pre svoju antimikrobiálnu aktivitu sa genciánová violeť, používa na liečbu krupičky u rýb. Zvyčajne je však nezákonné používať ju u rybách určených pre ľudskú spotrebu.
Biologický výskum.
Genciánová violeť môže byť použitá ako alternatíva k brilantovej modrej coomassie (CBB) pri farbení proteínov separovaných pomocou SDS-PAGE, pričom údajne vykazuje 5x lepšiu citlivosť v porovnaní s CBB.
História.
Syntéza.
Genciánová violeť je jednou zo zložiek metylfialovej, farbiva, ktoré prvýkrát syntetizoval Charles Lauth v roku 1861. Od roku 1866 vyrábala metylfialovú firma Poirrier et Chappat so sídlom v Saint-Denis a predávala ju pod názvom "Violet de Paris". Bola to zmes tetra-, penta- a hexametylovaných pararozanilínov.
Samotná genciánová violeť bola prvýkrát syntetizovaná v roku 1883 Alfredom Kernom (1850 – 1893) pracujúcom v Bazileji vo firme Bindschedler and Busch. Na optimalizáciu zložitej syntézy, pri ktorej sa využíval vysoko toxický fosgén, nadviazal Kern spoluprácu s nemeckým chemikom Heinrichom Carom zo spoločnosti BASF. Kern tiež zistil, že ak by začal s dietylanilínom namiesto dimetylanilínu, mohol by syntetizovať blízko príbuzné fialové farbivo teraz známe ako CI 42600 alebo CI Základná fialová 4.
Genciánová violeť.
Predpokladá sa, že názov „genciánová violeť“ (alebo v nemčine "Gentianaviolett") zaviedol nemecký lekárnik Georg Grübler, ktorý v roku 1880 založil v Lipsku spoločnosť špecializujúcu sa na predaj farbiacich činidiel pre histológiu. Farbivo genciánovú violeť, ktoré predával Grübler, pravdepodobne obsahovalo zmes metylovaných pararozanilínových farbív. Farba sa ukázala ako populárna a v roku 1884 ju použil Hans Christian Gram na farbenie baktérií. Zmes anilínu a genciánovej violete sa pripísuje Paulovi Ehrlichovi. Grüblerova genciánová violeť bola pravdepodobne veľmi podobná, ak nie identická, s Lauthovou metylfialovou, ktorú ako histologické farbivo použil Victor André Cornil v roku 1875.
Aj keď sa pre histologické farbenie naďalej používal názov genciánová violeť, vo farbiarskom a textilnom priemysle sa tento názov nepoužíval. Zloženie farbiva nebolo definované a rôzni dodávatelia používali rôzne zmesi. V roku 1922 Biological Stain Commission vymenovala komisiu, aby preskúmala vhodnosť rôznych komerčných produktov. Harold Conn, ktorý predsedal komisii pre genciánovú violeť, ju vo svojej knihe "Biologické farbivá," opisuje ako „zle definovanú zmes fialových rozanilínov “.
Za objavenie antiseptických vlastností genciánovej violete sa pripisuje nemeckému oftalmológovi Jakobovi Stillingovi. V roku 1890 vydal monografiu o baktericídnych účinkoch roztoku, ktorý nazval „pyoktanín“, čo bola pravdepodobne zmes anilínových farbív podobných genciánovej violeti. Založil spoluprácu s E. Merck &amp; Co. na predaj "Pyoktanin caeruleum" ako antiseptikum.
V roku 1902 Drigalski a Conradi zistili, že hoci gencianová violeť inhibuje rast mnohých baktérií, má malý vplyv na "Bacillus coli" ("Escherichia coli") a "Bacillus typhi" ("Salmonella typhi"), ktoré sú obe gramnegatívne baktérie. Oveľa podrobnejšiu štúdiu účinkov Grüblerovej genciánovej violeti na rôzne kmene baktérií publikoval John Churchman v roku 1912. Zistil, že väčšina Gram-pozitívnych baktérií (skazených) bola citlivá na farbivo, zatiaľ čo väčšina Gram-negatívnych baktérií (nezafarbených) nie, a pozoroval, že farbivo má tendenciu pôsobiť skôr ako bakteriostatické činidlo než ako baktericíd.
Opatrenia.
Jedna štúdia na myšiach preukázala karcinogénny potenciál závislý od dávky na niekoľkých rôznych miestach orgánov. Úrad pre potraviny a liečivá v USA (FDA) zistil, že genciánová violeť sa podľa primeraných vedeckých údajov nepreukázala ako bezpečná na použitie v krmive pre zvieratá. Používanie genciánovej violete v krmive pre zvieratá spôsobuje falšovanie krmiva a je porušením federálneho zákona o potravinách, liečivách a kozmetike v USA. 28. júna 2007 vydala FDA „upozornenie na dovoz“ morských plodov z Číny, ktoré sa pestovali na farmách, pretože vo výrobkoch sa neustále nachádzali neschválené antimikrobiálne látky vrátane genciánovej violete. Správa FDA uvádza:
„Rovnako ako MG (malachitová zeleň), CV (genciánová violeť) sa ľahko absorbuje do tkaniva rýb pri vystavení vode a je metabolicky redukovaný rybami na leukoskupinu, leukokryštálovú fialovú (LCV). Niekoľko štúdií Národného toxikologického programu uvádza karcinogénne a mutagénne účinky genciánovej violeti u hlodavcov. Leuko forma indukuje obličkové, pečeňové a pľúcne nádory u myší."
Organizácia Health Canada nedávno zistila, že zdravotnícke pomôcky, ktoré používajú genciánovú violeť, sú bezpečné na použitie, ale odporučili prestať používať všetky liekové produkty, ktoré obsahujú genciánovú violeť, a to aj na zvieratách, čo spôsobilo, že kanadské inžinierske školy prehodnotili používanie tohto farbiva počas orientácie.
V populárnej kultúre.
V "Hlave 22" sú medici vyobrazení, ako používajú genciánovú violeť na chodidlá a ďasná ako všeliek.
V románe "Piknik na Hanging Rock" sirota Sara spomína, ako ju kedysi potrestala predstavená sirotinca, „natrela mi hlavu genciánovou violeťou“.
Študenti inžinierstva v Kanade používajú genciánovú violeť na farbenie kože a búnd, čo je tradícia, ktorá sa začala na počesť námorných inžinierov, ktorých fialové pásky na rukávoch nechali kožu zafarbenú po nespočetných dňoch strávených v kotolniach. Ďalším príbehom je, že fialová bola farba inžinierov "Titanicu", ktorí zostali vzadu aby oddialili potopenie lode.