Methylene blue sa pagtitina ng tela at papel: Basic Blue 9 sa pagawaan ng pagtitina

Labinlimang taon nang ginagamit ang methylene blue bilang komersiyal na tina bago ito ibinigay sa isang pasyente. Sintetisado ito ni Heinrich Caro sa BASF noong 1876 bilang tina para sa tela, at kapwa inilalarawan ito ng sariling kasaysayan ng BASF at ng American Chemical Society bilang tinang ginawa para sa koton. Nagsimula ang gawain ni Koch sa pagkukulay ng mga medikal na ispesimen noong mga 1880, at mas huli pa ang mga paggamot sa malaria noong 1891. Lahat ng iba pang pinaggamitan ng tambalan—pangkulay ng ispesimen, tagapagpahiwatig, gamot—ay nagsimula sa isang tala sa katalogo ng mga tina.

Ang talang iyon pa rin ang tamang batayan sa pag-unawa sa sangkap sa isang industriyal na kapaligiran. Sa wika ng pagawaan ng pagtitina, hindi ito methylthioninium chloride. Ito ay Basic Blue 9.

Isang tambalan, dalawang sistema ng pagnunumero

Dalawang pagkakakilanlan ang ibinibigay ng Colour Index sa bawat komersiyal na tina. Inilalarawan ng Pangkalahatang Pangalan ang aplikasyon at gamit; inilalarawan naman ng Numero ng Istruktura ang estrukturang kemikal. Ang methylene blue ay may Pangkalahatang Pangalan na C.I. Basic Blue 9 at Numero ng Istruktura na C.I. 52015, kaya kabilang ito sa uring thiazine na sumasaklaw sa mga numerong 52000 hanggang 52999, gaya ng pinatutunayan ng isang kamakailang paglalahad tungkol sa Colour Index na gumagamit ng methylene blue bilang halimbawang ipinaliwanag nang detalyado.

Ang kimika sa likod ng mga numero ay ang kation ng phenothiazine na kapareha ng chloride: ang anyong walang tubig ay may pormulang C16H18ClN3S, humigit-kumulang 319.9 g/mol, at CAS 61-73-4; ang karaniwang komersiyal na trihydrate naman ay humigit-kumulang 373.9 g/mol at may CAS 7220-79-3. Ang komersiyal na asin ay bumubuo ng madilim na berdeng mga kristal na may kinang na tanso at natutunaw upang maging matingkad na asul na solusyon. Ang isang 1 percent na solusyon ng trihydrate ay may pH na 3 hanggang 4.5 ayon sa PubChem at sa isang kamakailang pagsusuri ng mga katangiang molekular. Dapat tingnan ng sinumang bumibili nang bawat drum kung anong numero ng CAS ang nasa etiketa, dahil ang isang kilogram ng trihydrate ay may humigit-kumulang 15 percent na mas kaunting chromophore kaysa sa isang kilogram ng asin na walang tubig. Mahalagang linawin kung ano mismo ang tinitimbang bago gumawa ng anumang kalkulasyon sa pagtitina.

Ang konsepto ng pagkapit: isang kation na naghahanap ng mga anion

Ang mga basic dye ay mga tinang kationiko. Sa solusyon, ang may-kulay na kemikal na anyo ay may positibong karga, kaya pinakamadali itong kumakapit sa mga hiblang may mga lugar na anioniko. Ang iisang katotohanang ito ay nagpapaliwanag sa halos buong padron ng paggamit nito.

Ang hiblang acrylic ang karaniwang halimbawang substrate sa mga aklat. Karaniwan itong may mga grupong carboxylate o sulfonate, at ang atraksyong iyoniko sa pagitan ng mga lugar na iyon at ng kation ng tina ay nagbibigay ng malakas na likas na pagkapit, gaya ng inilalarawan sa mga pag-aaral ng karaniwang kationikong pagtitina ng acrylic at ng kimika ng mga hiblang acrylic. Direktang sumisipsip din ng mga basic dye ang lana at seda sa mga lugar na may negatibong karga at nagkakaroon ng maningning na mga tono. Gayunman, nagbababala ang mga sangguniang pangtela na ang mas matatandang basic dye sa mga hiblang ito ay karaniwang madaling kumupas sa liwanag, isang puntong binubuod sa isang malayang mababasang aklat tungkol sa pagkukulay ng tela.

Ang koton ang mahalagang eksepsiyon. Mahina ang pagkapit ng mga tradisyonal na basic dye sa selulosang hindi ginamot, kaya mismo kinailangan ng tulong ang "tina para sa koton" ni Caro. Sa makasaysayang pamamaraan, nilalagyan ng tannic acid bilang mordant ang koton, na karaniwang pinatitibay gamit ang tartar emetic (antimony potassium tartrate), upang makabuo sa hibla ng hindi natutunaw na kompleks ng tannin at tina. Inilalahad ng isang manwal sa pagtitina ng koton mula sa panahong iyon ang tatlong hakbang—paglalagay ng tannin, pagpapatibay nito, at saka pagtitina—sa Ang Pagtitina ng mga Telang Koton. Kailangan din ng katulad na paglilinaw tungkol sa ordinaryong nylon: pangunahin itong substrate para sa acid dye. Tanging nylon na sadyang binago upang magkaroon ng mga grupong sulfonate, na ibinebenta bilang nylon na maaaring kulayan ng kationikong tina at inilalarawan sa mga pag-aaral tulad ng US6312805B1, ang malakas na sumisipsip ng mga basic dye.

Kaya maikli ang buod tungkol sa mga hibla. Koton na may mordant na tannin dahil sa makasaysayang pamamaraan; lana at seda na direktang nakukulayan ngunit madaling kumupas; acrylic bilang makabagong substrate na likas na angkop sa kimika nito; at ordinaryong nylon na halos hindi angkop.

Maningning, ngunit madaling kumupas

Hindi kailanman ang paglalagay ng kulay ang mahina nitong bahagi. Ang problema ay ang pagpapanatili ng kulay. Sa isang pag-aaral noong 2019 na direktang nagtina ng koton, seda at lana gamit ang methylene blue trihydrate, nasukat ang antas ng tibay ng kulay sa liwanag na 1—ang pinakamababa sa sukatan—sa lahat ng tatlong hibla sa ilalim ng ISO 105-B02. Bumuti lamang ang pagpapanatili ng kulay matapos ang kasunod na pagproseso gamit ang smectite, ayon sa ulat sa RSC Advances. Ganoon din ang sinasabi ng mas matatandang babasahin sa wika ng kanilang panahon: maraming basic dye ang madaling kumupas sa liwanag, gaya ng nakatala sa artikulo tungkol sa pagtitina sa Encyclopaedia Britannica noong 1911.

May ikalawang pag-iingat na kaugnay ng kimika ng paliguan ng tina. Karaniwang ginagamit ang mga basic dye sa neutral hanggang bahagyang maasidong kondisyon, at partikular na nakasasama sa methylene blue ang malakas na alkali: sa 0.1 M na alkali sa tubig, pangunahing nahahati ito sa pamamagitan ng hydrolysis upang maging methylene violet ni Bernthsen, isang produktong matingkad ang kulay at lipopiliko, sa halip na manatiling hindi nagbabago, ayon sa isang pag-aaral tungkol sa epekto ng alkali sa methylene blue. Kaya ang natitirang alkalinong panlinis sa materyal, o ang alkalinong pagproseso pagkatapos ng pagtitina, ay maaaring magbago ng tono dahil sa mga dahilang kemikal na walang kinalaman sa pagkakapirmi ng tina. Hiwalay na paksa ang paulit-ulit na siklo ng redox sa likod ng mga pagbabago ng kulay, ngunit simple ang praktikal na tuntunin: huwag hayaang maging malakas na alkalino ang paliguan ng tina.

Papel, tinta, at mga kopyang carbon

Dokumentado ang pagtitina ng papel bilang kasalukuyang komersiyal na gamit. Inililista ng isang tagapagtustos ng Basic Blue 9 ang papel kasama ng pagkukulay ng seda, abaka, kahoy at kawayan, pati ang paggawa ng tinta at mga pigmentong lake, sa talaan nito ng mga aplikasyon ng produkto. Mas matibay ang dokumentasyon para sa tinta: minsang may nakatalagang pamantayan ang India, ang IS 2230:1962 para sa methylene blue na tina para sa industriya ng tinta. Binawi na ito ngayon, ngunit nakatala sa taunang ulat ng BIS para sa 1962 hanggang 1963 at nakakatalogo bilang binawi.

Nakatala rin ang paggamit sa papel na carbon. Inilalarawan ng isang patent sa US noong 1933 para sa mga patong ng papel na carbon ang mga tintang langis at pagkit na naglalaman ng mga tinang aniline, kabilang ang methylene blue, sa US1925235A. At natuklasan ng isang pag-aaral noong 2024 sa agham ng pamanang pangkultura tungkol sa makasaysayang mga asul na lapis na pangkopya na ang methylene blue ay kabilang sa pinakakaraniwang pangkulay. Kasabay nito, dokumentado ang mismong asal na mahuhulaan ng isang pagawaan ng pagtitina: matinding pagkasensitibo sa liwanag at pagkahilig ng kulay na kumalat kapag nabasa, na inilathala sa npj Heritage Science. Ang lapis na nakagagawa ng maningning na kopya ngunit kumukupas sa sikat ng araw ay may kaparehong kimika ng kotong matingkad na nakukulayan ngunit kumukupas kapag nasa bintana.

Tatlong grado, tatlong hanay ng mga espesipikasyon

Ito ang pinakamahalagang paghahambing, dahil ang iisang pangalan ay sumasaklaw sa mga materyal na ginawa ayon sa mga espesipikasyong hindi mapagpapalit. Ang gradong pangtela, pangkulay ng biyolohikal na ispesimen, at gradong parmasyutiko ay hindi mga baitang sa iisang hagdan ng kadalisayan. Mga sagot ang mga ito sa magkakaibang tanong.

Dalawang kalituhan sa talahanayan ang dapat bigyang-diin. Una, ang isang "100 percent" na tinang pangtela ay hindi 100 percent na purong chromophore; itinatakda ng ISO 105-Z10 ang lakas bilang relatibo sa isang sangguniang tina. Ikalawa, ang sertipikadong pangkulay ng ispesimen na may 82 percent na nilalaman ng tina ay hindi isang produktong parmasyutiko na bumagsak sa pagsusuri; pumasa ito sa ibang pagsusuri. Inilalarawan ang panig na parmasyutiko ng isang ulat sa pagbuo ng proseso na nagpapanatili sa kabuuang mga metal na mas mababa sa 20 ppm, Azure B na mas mababa sa 2 percent, at iba pang karumihan na mas mababa sa 0.5 percent. Inilalarawan ng mga bilang na iyon ang prosesong iyon sa inilathalang pag-aaral sa Proveblue, hindi ang isang unibersal na espesipikasyon para sa tela. At ang dahilan kung bakit may sariling pamantayang sanggunian ang Azure B ay dahil ito ang pangunahing karumihang nagmumula sa demethylation at isa ring metabolite na may sarili nitong aktibidad na parmakolohiko, isang paksang tinatalakay sa pananaliksik tungkol sa Azure B.

Para sa isang pagawaan ng pagtitina, nakabatay sa kaliwang hanay ang mga praktikal na pagsusuri sa bagong dating na materyal: tono kumpara sa pamantayan, relatibong lakas, kakayahang matunaw at materyal na hindi natutunaw, halumigmig, at pagkakapare-pareho ng mga pangkat ng produksiyon. Wala sa listahang iyon ang nagpapatunay na ang laman ng drum ay angkop para sa laboratoryo, lalo na para sa pagkonsumo.

Paano basahin ang talaan ng datos ng Basic Blue 9

Naglilista ang isang karaniwang teknikal na talaan ng datos ng apat na bilang, at bawat isa ay sumasagot sa ibang tanong. Ang lakas, na ipinapahayag bilang porsiyento kumpara sa sangguniang pangkat ng produksiyon ng tagapagtustos, ay nagsasabi sa tagapagtina kung gaano karaming tina ang dapat timbangin upang makamit ang target na lalim ng kulay; ang isang pangkat na may 105 percent na lakas ay nangangailangan ng humigit-kumulang 5 percent na mas mababang timbang kaysa sa pamantayan. Ang nilalaman ng tina, kapag nakasaad, ay ang bahaging kemikal na aktuwal na chromophore, at palagi itong mas mababa kaysa sa ipinahihiwatig ng bilang ng lakas dahil may halumigmig at mga pampalabnaw ang komersiyal na pulbos. Ang materyal na hindi natutunaw sa tubig, na nililimitahan sa mga antas tulad ng 1.5 percent, ay nagpapahiwatig ng posibilidad ng mga batik at pagbara sa pansala sa halip na ng tono. Kinukumpleto ng halumigmig ang larawan, at kaugnay ito ng usapin ng hydrate: ang trihydrate ay may tatlong molekula ng tubig ng pagkikristal, kaya ang isang kilo nito ay may humigit-kumulang anim na ikapito ng chromophore na nasa isang kilo ng asin na walang tubig. Ang timplang isinulat para sa isang hydrate ngunit tinimbang gamit ang isa pa ay magkukulang sa lalim ng kulay nang ganoong bahagi bago pa man ilubog ang materyal sa paliguan ng tina.

Isang paalala tungkol sa tubig na inilalabas

Matindi ang kulay ng methylene blue at madali itong subaybayan sa pamamagitan ng spektropotometriya. Karaniwang sinusubaybayan ng mga pag-aaral sa adsorption ang pagsipsip nito ng nakikitang liwanag sa bandang 663 hanggang 665 nm, gaya sa isang pag-aaral sa biosorption at sa isang pag-aaral sa adsorption gamit ang hydrogel. Dahil sa kadaliang iyon, naging modelo ito ng kationikong tina sa pananaliksik sa maruming tubig: sinusuri ng isang malawak na pagsusuri sa Journal of Hazardous Materials ang pag-aalis nito sa pamamagitan ng adsorption sa murang mga materyal, na sumasaklaw sa tubig na inilalabas mula sa mga industriya ng tela, papel at paglilimbag.

May dalawang panig ang pagiging modelo nito. Hindi pinatutunayan ng dami ng mga papel tungkol sa adsorption na ang methylene blue mismo ay isang pangunahing polutante ng makabagong industriya ng tela; pinatutunayan nitong ang tambalan ay isang maginhawang kinatawan ng mga kationikong tina sa pangkalahatan. Isaisip ang pagkakaibang iyon kapag nagbabasa ng mga pahayag tungkol sa tubig na inilalabas.

Ang pangalan ang babala

Basic Blue 9, C.I. 52015, methylthioninium chloride: tatlong pangalan para sa iisang chromophore, na ibinebenta sa ilalim ng hindi bababa sa tatlong hanay ng mga espesipikasyon. Hindi kailanman hiniling na maging angkop sa paglunok ang materyal na pangtela na ginawa ni Caro para sa koton, at walang sertipikasyong isinulat para sa tono at lakas ang makagagawa rito na maging ganoon. Kapag lumitaw ang kaparehong pangalan sa drum na nasa istante ng laboratoryo, ang espesipikasyon, hindi ang kulay, ang nagsasabi kung ano ang hawak mo.