Kazalo tega članka:
1. Razvoj aminokislin
2. Strukturne lastnosti
3. Kemična sestava
4. Razvrstitev
5. Sinteza
6. Fizikalno-kemijske lastnosti
7. Toksičnost
8. Protimikrobno delovanje
9. Reološke lastnosti
10. Uporaba v kozmetični industriji
11. Uporaba v vsakodnevni kozmetiki
Aminokislinske površinsko aktivne snovi (AAS)so razred površinsko aktivnih snovi, ki nastanejo s kombinacijo hidrofobnih skupin z eno ali več aminokislinami. V tem primeru so lahko aminokisline sintetične ali pridobljene iz beljakovinskih hidrolizatov ali podobnih obnovljivih virov. Ta članek zajema podrobnosti večine razpoložljivih sintetičnih poti za AAS in učinek različnih poti na fizikalno-kemijske lastnosti končnih produktov, vključno s topnostjo, disperzijsko stabilnostjo, toksičnostjo in biorazgradljivostjo. Ker je razred površinsko aktivnih snovi po vse večjem povpraševanju, vsestranskost AAS zaradi njihove spremenljive strukture ponuja veliko komercialnih priložnosti.
Glede na to, da se površinsko aktivne snovi pogosto uporabljajo v detergentih, emulgatorjih, zaviralcih korozije, terciarnem pridobivanju nafte in farmacevtskih izdelkih, raziskovalci niso prenehali biti pozorni na površinsko aktivne snovi.
Površinsko aktivne snovi so najbolj reprezentativni kemični izdelki, ki se dnevno uživajo v velikih količinah po vsem svetu in imajo negativen vpliv na vodno okolje.Študije so pokazale, da lahko široka uporaba tradicionalnih površinsko aktivnih snovi negativno vpliva na okolje.
Danes so netoksičnost, biorazgradljivost in biokompatibilnost za potrošnike skoraj tako pomembne kot uporabnost in učinkovitost površinsko aktivnih snovi.
Biosurfaktanti so okolju prijazne trajnostne površinsko aktivne snovi, ki jih naravno sintetizirajo mikroorganizmi, kot so bakterije, glive in kvasovke, ali pa se izločajo zunajcelično.Zato je mogoče biosurfaktante pripraviti tudi z molekularno zasnovo, da posnemajo naravne amfifilne strukture, kot so fosfolipidi, alkil glikozidi in acil aminokisline.
Aminokislinske površinsko aktivne snovi (AAS)so ena izmed tipičnih površinsko aktivnih snovi, običajno proizvedena iz živalskih ali kmetijskih surovin. V zadnjih dveh desetletjih so AAS pritegnili veliko zanimanja znanstvenikov kot nove površinsko aktivne snovi, ne le zato, ker jih je mogoče sintetizirati iz obnovljivih virov, ampak tudi zato, ker so AAS zlahka razgradljive in imajo neškodljive stranske produkte, zaradi česar so varnejše za okolju.
AAS je mogoče opredeliti kot razred površinsko aktivnih snovi, sestavljenih iz aminokislin, ki vsebujejo aminokislinske skupine (HO 2 C-CHR-NH 2) ali aminokislinske ostanke (HO 2 C-CHR-NH-). Dve funkcionalni regiji aminokislin omogočata izpeljavo najrazličnejših površinsko aktivnih snovi. Znano je, da v naravi obstaja skupno 20 standardnih proteinogenih aminokislin, ki so odgovorne za vse fiziološke reakcije pri rasti in življenjskih aktivnostih. Med seboj se razlikujejo le po ostanku R (slika 1, pk a je negativni logaritem kislinske disociacijske konstante raztopine). Nekatere so nepolarne in hidrofobne, nekatere so polarne in hidrofilne, nekatere bazične in nekatere kisle.
Ker so aminokisline obnovljive spojine, imajo tudi površinsko aktivne snovi, sintetizirane iz aminokislin, velik potencial, da postanejo trajnostne in okolju prijazne. Zaradi preproste in naravne strukture, nizke toksičnosti in hitre biorazgradljivosti so pogosto boljši od običajnih površinsko aktivnih snovi. Z uporabo obnovljivih surovin (npr. aminokislin in rastlinskih olj) lahko AAS proizvajamo po različnih biotehnoloških in kemičnih poteh.
V začetku 20. stoletja so prvič odkrili, da se aminokisline uporabljajo kot substrati za sintezo površinsko aktivnih snovi.AAS so se v glavnem uporabljali kot konzervansi v farmacevtskih in kozmetičnih formulacijah.Poleg tega je bilo ugotovljeno, da je AAS biološko aktiven proti različnim bakterijam, tumorjem in virusom, ki povzročajo bolezni. Leta 1988 je razpoložljivost poceni AAS vzbudila raziskovalno zanimanje za površinsko aktivnost. Danes, z razvojem biotehnologije, lahko nekatere aminokisline tudi komercialno sintetiziramo v velikem obsegu s kvasovkami, kar posredno dokazuje, da je proizvodnja AAS okolju prijaznejša.
01 Razvoj aminokislin
Že v začetku 19. stoletja, ko so bile prvič odkrite naravno prisotne aminokisline, je bilo predvideno, da bodo njihove strukture izjemno dragocene – uporabne kot surovine za pripravo amfifilov. Prvo študijo o sintezi AAS je leta 1909 objavil Bondi.
V tej študiji sta bila N-acilglicin in N-acilalanin uvedena kot hidrofilni skupini za površinsko aktivne snovi. Poznejše delo je vključevalo sintezo lipoaminokislin (AAS) z uporabo glicina in alanina, Hentrich et al. objavila vrsto ugotovitev,vključno s prvo patentno prijavo za uporabo soli acil sarkozinata in acil aspartata kot površinsko aktivnih snovi v gospodinjskih čistilnih izdelkih (npr. šamponi, detergenti in zobne paste).Pozneje so številni raziskovalci raziskovali sintezo in fizikalno-kemijske lastnosti acil aminokislin. Do danes je bilo objavljenih veliko literature o sintezi, lastnostih, industrijski uporabi in biorazgradljivosti AAS.
02 Strukturne lastnosti
Nepolarne hidrofobne verige maščobnih kislin AAS se lahko razlikujejo po strukturi, dolžini verige in številu.Strukturna raznolikost in visoka površinska aktivnost AAS pojasnjujeta njihovo široko sestavno raznolikost ter fizikalno-kemijske in biološke lastnosti. Glavne skupine AAS so sestavljene iz aminokislin ali peptidov. Razlike v skupinah glave določajo adsorpcijo, agregacijo in biološko aktivnost teh površinsko aktivnih snovi. Funkcionalne skupine v glavni skupini nato določijo vrsto AAS, vključno s kationskimi, anionskimi, neionskimi in amfoternimi. Kombinacija hidrofilnih aminokislin in hidrofobnih dolgoverižnih delov tvori amfifilno strukturo, zaradi katere je molekula zelo površinsko aktivna. Poleg tega prisotnost asimetričnih ogljikovih atomov v molekuli pomaga tvoriti kiralne molekule.
03 Kemijska sestava
Vsi peptidi in polipeptidi so produkti polimerizacije teh skoraj 20 α-proteinogenih α-aminokislin. Vseh 20 α-aminokislin vsebuje funkcionalno skupino karboksilne kisline (-COOH) in amino funkcionalno skupino (-NH 2), obe vezani na isti tetraedrični α-ogljikov atom. Aminokisline se med seboj razlikujejo po različnih skupinah R, vezanih na α-ogljik (razen pri lizinu, kjer je skupina R vodik.) Skupine R se lahko razlikujejo po strukturi, velikosti in naboju (kislost, alkalnost). Te razlike določajo tudi topnost aminokislin v vodi.
Aminokisline so kiralne (razen glicina) in so po naravi optično aktivne, ker imajo štiri različne substituente, povezane z alfa ogljikom. Aminokisline imajo dve možni konformaciji; so neprekrivajoče se zrcalne slike drug drugega, kljub dejstvu, da je število L-stereoizomerov bistveno večje. R-skupina, prisotna v nekaterih aminokislinah (fenilalaninu, tirozinu in triptofanu), je aril, kar vodi do največje UV absorpcije pri 280 nm. Kisli α-COOH in bazični α-NH 2 v aminokislinah sta zmožna ionizacije in oba stereoizomera, ne glede na to, kateri sta, tvorita ionizacijsko ravnovesje, prikazano spodaj.
R-COOH ↔R-COO－＋H＋
R-NH3＋↔R-NH2＋H＋
Kot je prikazano v zgornjem ionizacijskem ravnovesju, aminokisline vsebujejo vsaj dve šibko kisli skupini; vendar je karboksilna skupina veliko bolj kisla v primerjavi s protonirano amino skupino. pH 7,4 je karboksilna skupina deprotonirana, medtem ko je amino skupina protonirana. Aminokisline z neionizirajočimi skupinami R so pri tem pH električno nevtralne in tvorijo zwitterion.
04 Razvrstitev
AAS je mogoče razvrstiti po štirih kriterijih, ki so opisani spodaj.
4.1 Glede na izvor
| Glede na izvor lahko AAS razdelimo v dve kategoriji, kot sledi. ① Naravna kategorija Nekatere naravno prisotne spojine, ki vsebujejo aminokisline, lahko tudi zmanjšajo površinsko/medfazno napetost, nekatere pa celo presegajo učinkovitost glikolipidov. Ti AAS so znani tudi kot lipopeptidi. Lipopeptidi so spojine z nizko molekulsko maso, ki jih običajno proizvajajo vrste Bacillus.
Takšni AAS so nadalje razdeljeni v 3 podrazrede:surfaktin, iturin in fengicin.
|
| Družina površinsko aktivnih peptidov obsega heptapeptidne različice različnih snovi,kot je prikazano na sliki 2a, v kateri je veriga C12-C16 nenasičene β-hidroksi maščobne kisline povezana s peptidom. Površinsko aktiven peptid je makrociklični lakton, v katerem je obroč sklenjen s katalizo med C-koncem β-hidroksi maščobne kisline in peptidom. V podrazredu iturina je šest glavnih različic, in sicer iturin A in C, mikosubtilin in bacilomicin D, F in L.V vseh primerih so heptapeptidi povezani z verigami C14-C17 β-amino maščobnih kislin (verige so lahko različne). V primeru ekurimicinov lahko amino skupina na položaju β tvori amidno vez s C-koncem in tako tvori makrociklično laktamsko strukturo.
Podrazred fengicin vsebuje fengicin A in B, ki ju imenujemo tudi plipastatin, kadar je Tyr9 D-konfiguriran.Dekapeptid je povezan z verigo C14-C18 nasičene ali nenasičene β-hidroksi maščobne kisline. Strukturno je plipastatin tudi makrociklični lakton, ki vsebuje stransko verigo Tyr na položaju 3 peptidnega zaporedja in tvori estrsko vez s C-terminalnim ostankom, s čimer tvori notranjo obročasto strukturo (kot velja za mnoge lipopeptide Pseudomonas).
② Sintetična kategorija AAS je mogoče sintetizirati tudi z uporabo katere koli kisle, bazične in nevtralne aminokisline. Običajne aminokisline, ki se uporabljajo za sintezo AAS, so glutaminska kislina, serin, prolin, asparaginska kislina, glicin, arginin, alanin, levcin in beljakovinski hidrolizati. Ta podrazred površinsko aktivnih snovi je mogoče pripraviti s kemičnimi, encimskimi in kemoencimskimi metodami; vendar je za proizvodnjo AAS ekonomsko bolj izvedljiva kemična sinteza. Pogosti primeri vključujejo N-lauroil-L-glutaminsko kislino in N-palmitoil-L-glutaminsko kislino.
|
4.2 Na podlagi substituentov alifatske verige
Glede na substituente alifatske verige lahko površinsko aktivne snovi na osnovi aminokislin razdelimo na 2 tipa.
Glede na položaj substituenta
| ①N-substituiran AAS V N-substituiranih spojinah je amino skupina nadomeščena z lipofilno skupino ali karboksilno skupino, kar povzroči izgubo bazičnosti. najenostavnejši primer N-substituiranih AAS so N-acil aminokisline, ki so v bistvu anionske površinsko aktivne snovi. n-substituirani AAS imajo amidno vez pritrjeno med hidrofobnim in hidrofilnim delom. Amidna vez ima sposobnost tvorbe vodikove vezi, kar olajša razgradnjo te površinsko aktivne snovi v kislem okolju, zaradi česar je biorazgradljiva.
②C-substituiran AAS V C-substituiranih spojinah pride do substitucije na karboksilni skupini (preko amidne ali estrske vezi). Tipične C-substituirane spojine (npr. estri ali amidi) so v bistvu kationske površinsko aktivne snovi.
③N- in C-substituiran AAS Pri tej vrsti površinsko aktivnih snovi sta tako amino kot karboksilna skupina hidrofilni del. Ta vrsta je v bistvu amfoterna površinsko aktivna snov. |
4.3 Glede na število hidrofobnih repov
Glede na število skupin glave in hidrofobnih repov lahko AAS razdelimo v štiri skupine. Ravnoverižni AAS, AAS tipa Gemini (dimer), AAS tipa glicerolipid in AAS bicefaličnega amfifilnega tipa (Bola). ravnoverižne površinsko aktivne snovi so površinsko aktivne snovi, sestavljene iz aminokislin s samo enim hidrofobnim repom (slika 3). AAS tipa Gemini imajo dve aminokislinski polarni glavni skupini in dva hidrofobna repa na molekulo (slika 4). Pri tej vrsti strukture sta dva ravnoverižna AAS med seboj povezana z distančnikom in ju zato imenujemo tudi dimeri. Pri glicerolipidnem tipu AAS sta po drugi strani dva hidrofobna repa pritrjena na isto glavno skupino aminokislin. Te površinsko aktivne snovi lahko obravnavamo kot analoge monogliceridov, digliceridov in fosfolipidov, medtem ko sta v AAS tipa Bola dve glavni skupini aminokislin povezani s hidrofobnim repom.
4.4 Glede na vrsto skupine glave
①Kationski AAS
Glavna skupina te vrste površinsko aktivne snovi ima pozitiven naboj. Najzgodnejši kationski AAS je etil kokoil arginat, ki je pirolidon karboksilat. Zaradi edinstvenih in raznolikih lastnosti te površinsko aktivne snovi je uporabna v razkužilih, protimikrobnih sredstvih, antistatičnih sredstvih, balzamih za lase, poleg tega pa je nežna do oči in kože ter lahko biološko razgradljiva. Singare in Mhatre sta sintetizirala kationski AAS na osnovi arginina in ovrednotila njihove fizikalno-kemijske lastnosti. V tej študiji so trdili o visokih izkoristkih produktov, pridobljenih z uporabo Schotten-Baumannovih reakcijskih pogojev. Z naraščajočo dolžino alkilne verige in hidrofobnostjo je bilo ugotovljeno, da se površinska aktivnost površinsko aktivne snovi povečuje, kritična koncentracija micela (cmc) pa se zmanjšuje. Drugi je kvaternarni acilni protein, ki se običajno uporablja kot balzam v izdelkih za nego las.
②Anionski AAS
Pri anionskih površinsko aktivnih snoveh ima polarna glavna skupina površinsko aktivne snovi negativen naboj. Sarkozin (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-metilglicin), aminokislina, ki jo običajno najdemo v morskih ježkih in morskih zvezdah, je kemično sorodna glicinu (NH 2 -CH 2 -COOH,), bazični aminokislini, ki jo najdemo v celicah sesalcev. -COOH,) je kemično soroden glicinu, ki je bazična aminokislina, ki jo najdemo v celicah sesalcev. Laurinska kislina, tetradekanojska kislina, oleinska kislina in njihovi halidi in estri se pogosto uporabljajo za sintezo sarkozinatnih površinsko aktivnih snovi. Sarkozinati so sami po sebi blagi in se zato pogosto uporabljajo v ustnih vodicah, šamponih, penah za britje v spreju, kremah za sončenje, čistilih za kožo in drugih kozmetičnih izdelkih.
Drugi komercialno dostopni anionski AAS vključujejo Amisoft CS-22 in AmiliteGCK-12, ki sta trgovski imeni za natrijev N-kokoil-L-glutamat oziroma kalijev N-kokoil glicinat. Amilit se običajno uporablja kot sredstvo za penjenje, detergent, sredstvo za raztapljanje, emulgator in dispergator ter ima številne aplikacije v kozmetiki, kot so šamponi, kopalna mila, sredstva za umivanje telesa, zobne paste, čistila za obraz, čistilna mila, čistila za kontaktne leče in gospodinjske površinsko aktivne snovi. Amisoft se uporablja kot blago čistilo za kožo in lase, predvsem v čistilih za obraz in telo, blok sintetičnih detergentih, izdelkih za nego telesa, šamponih in drugih izdelkih za nego kože.
③zwitterionski ali amfoterni AAS
Amfoterne površinsko aktivne snovi vsebujejo tako kisla kot bazična mesta in lahko zato spremenijo svoj naboj s spremembo pH vrednosti. V alkalnih medijih se obnašajo kot anionske površinsko aktivne snovi, medtem ko se v kislih okoljih obnašajo kot kationske površinsko aktivne snovi in v nevtralnih medijih kot amfoterne površinsko aktivne snovi. Lauril lizin (LL) in alkoksi (2-hidroksipropil) arginin sta edina znana amfoterna površinsko aktivna sredstva na osnovi aminokislin. LL je kondenzacijski produkt lizina in lavrinske kisline. Zaradi svoje amfoterne strukture je LL netopen v skoraj vseh vrstah topil, razen v zelo alkalnih ali kislih topilih. Kot organski prah ima LL odličen oprijem na hidrofilne površine in nizek koeficient trenja, kar daje temu površinsko aktivnemu sredstvu odlično mazalno sposobnost. LL se pogosto uporablja v kremah za kožo in balzamih za lase, uporablja pa se tudi kot lubrikant.
④Neionski AAS
Za neionske površinsko aktivne snovi so značilne polarne glavne skupine brez formalnih nabojev. osem novih etoksiliranih neionskih površinsko aktivnih snovi so pripravili Al-Sabagh et al. iz v olju topnih α-aminokislin. V tem postopku sta L-fenilalanin (LEP) in L-levcin najprej zaestrila s heksadekanolom, čemur je sledila amidacija s palmitinsko kislino, da sta nastala dva amida in dva estra α-aminokislin. Amidi in estri so bili nato podvrženi kondenzacijskim reakcijam z etilen oksidom, da smo pripravili tri derivate fenilalanina z različnim številom polioksietilenskih enot (40, 60 in 100). Ugotovljeno je bilo, da imajo ti neionski AAS dobre lastnosti pranja in penjenja.
05 Sinteza
5.1 Osnovna sintetična pot
V AAS so hidrofobne skupine lahko vezane na aminska ali karboksilna kislinska mesta ali preko stranskih verig aminokislin. Na podlagi tega so na voljo štiri osnovne sintetične poti, kot je prikazano na sliki 5.
Slika 5 Osnovne sintezne poti površinsko aktivnih snovi na osnovi aminokislin
| Pot 1. Amfifilni estri amini nastajajo z reakcijami esterifikacije, v tem primeru se sinteza površinsko aktivne snovi običajno doseže z refluksiranjem maščobnih alkoholov in aminokislin v prisotnosti dehidracijskega sredstva in kislega katalizatorja. V nekaterih reakcijah žveplova kislina deluje kot katalizator in dehidracijsko sredstvo.
2. pot Aktivirane aminokisline reagirajo z alkilamini in tvorijo amidne vezi, kar ima za posledico sintezo amfifilnih amidoaminov.
Pot 3. Aminokisline se sintetizirajo z reakcijo aminskih skupin aminokislin z aminokislinami.
Pot 4. Dolgoverižne alkil aminokisline so bile sintetizirane z reakcijo aminskih skupin s haloalkani. |
5.2 Napredek v sintezi in proizvodnji
5.2.1 Sinteza površinsko aktivnih snovi z enojno verigo aminokislin/peptidov
N-acil ali O-acil aminokisline ali peptide je mogoče sintetizirati z encimsko katalizirano acilacijo aminskih ali hidroksilnih skupin z maščobnimi kislinami. V najzgodnejšem poročilu o sintezi derivatov aminokislinskega amida ali metilnega estra, katalizirani z lipazo brez topil, je bila uporabljena Candida antarctica, z izkoristki v razponu od 25 % do 90 %, odvisno od ciljne aminokisline. Metil etil keton je bil uporabljen tudi kot topilo v nekaterih reakcijah. Vonderhagen et al. opisal tudi z lipazo in proteazo katalizirane N-acilacijske reakcije aminokislin, proteinskih hidrolizatov in/ali njihovih derivatov z uporabo mešanice vode in organskih topil (npr. dimetilformamid/voda) in metil butil ketona.
V zgodnjih dneh so bili glavni problem encimsko katalizirane sinteze AAS nizki izkoristki. Po mnenju Valivety et al. izkoristek derivatov N-tetradekanoil aminokislin je bil samo 2%-10% tudi po uporabi različnih lipaz in večdnevni inkubaciji pri 70°C. Montet et al. naletel tudi na težave v zvezi z nizkim izkoristkom aminokislin pri sintezi N-acil lizina z uporabo maščobnih kislin in rastlinskih olj. Po njihovem mnenju je bil največji izkoristek produkta 19 % v pogojih brez topil in z uporabo organskih topil. na isto težavo so naleteli Valivety et al. pri sintezi derivatov metil estra N-Cbz-L-lizina ali N-Cbz-lizina.
V tej študiji so trdili, da je bil izkoristek 3-O-tetradekanoil-L-serina 80 % pri uporabi N-zaščitenega serina kot substrata in Novozyme 435 kot katalizatorja v staljenem okolju brez topil. Nagao in Kito sta proučevala O-acilacijo L-serina, L-homoserina, L-treonina in L-tirozina (LET) z uporabo lipaze. Rezultati reakcije (lipazo sta pridobili Candida cylindracea in Rhizopus delemar v vodnem puferskem mediju) in poročali, da so bili izkoristki acilacije L-homoserina in L-serina nekoliko nizki, medtem ko ni prišlo do acilacije L-treonina in LET.
Mnogi raziskovalci so podprli uporabo poceni in lahko dostopnih substratov za sintezo stroškovno učinkovitih AAS. Soo et al. trdil, da priprava površinsko aktivnih snovi na osnovi palmovega olja najbolje deluje z imobiliziranim lipoencimom. Opazili so, da bi bil izkoristek produktov boljši kljub dolgotrajni reakciji (6 dni). Gerova idr. raziskovali sintezo in površinsko aktivnost kiralne N-palmitoil AAS na osnovi metionina, prolina, levcina, treonina, fenilalanina in fenilglicina v ciklični/racemni mešanici. Pang in Chu sta opisala sintezo monomerov na osnovi aminokislin in monomerov na osnovi dikarboksilne kisline v raztopini. Serija funkcionalnih in biološko razgradljivih poliamidnih estrov na osnovi aminokislin je bila sintetizirana z reakcijami sokondenzacije v raztopini.
Cantaeuzene in Guerreiro sta poročala o zaestrenju skupin karboksilnih kislin Boc-Ala-OH in Boc-Asp-OH z dolgoverižnimi alifatskimi alkoholi in dioli, z diklorometanom kot topilom in agarozo 4B (Sepharose 4B) kot katalizatorjem. V tej študiji je reakcija Boc-Ala-OH z maščobnimi alkoholi do 16 ogljikovih atomov dala dobre dobitke (51 %), medtem ko je bila za Boc-Asp-OH 6 in 12 ogljikovih atomov boljša, z ustreznim izkoristkom 63 % [64]. ]. 99,9%) z izkoristki v razponu od 58% do 76%, ki so bili sintetizirani s tvorbo amidnih vezi z različnimi dolgoverižnimi alkilamini ali estrskih vezi z maščobnimi alkoholi s Cbz-Arg-OMe, kjer je papain deloval kot katalizator.
5.2.2 Sinteza aminokislinskih/peptidnih površinsko aktivnih snovi na osnovi geminija
Površinsko aktivne snovi gemini na osnovi aminokislin so sestavljene iz dveh ravnoverižnih molekul AAS, ki sta med seboj povezani z distančno skupino. Obstajata 2 možni shemi za kemoencimsko sintezo površinsko aktivnih snovi tipa gemini na osnovi aminokislin (sliki 6 in 7). Na sliki 6 sta 2 derivata aminokislin reagirala s spojino kot distančna skupina in nato sta uvedeni 2 hidrofobni skupini. Na sliki 7 sta 2 ravnoverižni strukturi neposredno povezani skupaj z bifunkcionalno distančno skupino.
Najzgodnejši razvoj encimsko katalizirane sinteze gemini lipoaminokislin so uvedli Valivety et al. Yoshimura et al. raziskali sintezo, adsorpcijo in agregacijo površinsko aktivne snovi gemini na osnovi aminokislin na osnovi cistina in n-alkil bromida. Sintetizirane površinsko aktivne snovi smo primerjali z ustreznimi monomernimi površinsko aktivnimi snovmi. Faustino idr. opisal sintezo monomernih AAS na osnovi anionske sečnine na osnovi L-cistina, D-cistina, DL-cistina, L-cisteina, L-metionina in L-sulfoalanina ter njihovih parov gemini s pomočjo prevodnosti, ravnovesne površinske napetosti in enakomernega - karakterizacija njihovega stanja fluorescence. Pokazalo se je, da je bila vrednost cmc geminija nižja s primerjavo monomera in geminija.
Slika 6 Sinteza gemini AAS z uporabo derivatov AA in distančnika, čemur sledi vstavitev hidrofobne skupine
Slika 7 Sinteza gemini AAS z uporabo bifunkcionalnega distančnika in AAS
5.2.3 Sinteza glicerolipidnih aminokislinskih/peptidnih površinsko aktivnih snovi
Glicerolipidne aminokislinske/peptidne površinsko aktivne snovi so nov razred lipidnih aminokislin, ki so strukturni analogi mono- (ali di-) estrov in fosfolipidov glicerola zaradi svoje strukture ene ali dveh maščobnih verig z eno aminokislino, povezano z glicerolskim ogrodjem. z estrsko vezjo. Sinteza teh površinsko aktivnih snovi se začne s pripravo glicerolnih estrov aminokislin pri povišanih temperaturah in v prisotnosti kislega katalizatorja (npr. BF 3). Dobra možnost je tudi encimsko katalizirana sinteza (z uporabo hidrolaz, proteaz in lipaz kot katalizatorjev) (slika 8).
Poročali so o encimsko katalizirani sintezi konjugatov dilavriliranih arginin gliceridov z uporabo papaina. Poročali so tudi o sintezi konjugatov estrov diacilglicerola iz acetilarginina in oceni njihovih fizikalno-kemijskih lastnosti.
Slika 8 Sinteza konjugatov mono in diacilglicerol aminokislin
distančnik: NH-(CH2)10-NH: spojina B1
distančnik: NH-C6H4-NH: spojina B2
distančnik: CH2-CH2: spojina B3
Sl.9 Sinteza simetričnih amfifilov, pridobljenih iz tris(hidroksimetil)aminometana
5.2.4 Sinteza aminokislinskih/peptidnih površinsko aktivnih snovi na osnovi bola
Amfifili tipa bola na osnovi aminokislin vsebujejo 2 aminokislini, ki sta povezani z isto hidrofobno verigo. Franceschi idr. opisal sintezo amfifilov tipa bola z 2 aminokislinama (D- ali L-alanin ali L-histidin) in 1 alkilno verigo različnih dolžin ter raziskal njihovo površinsko aktivnost. Razpravljajo o sintezi in združevanju novih amfifilov tipa bola z aminokislinsko frakcijo (z uporabo neobičajne β-aminokisline ali alkohola) in distančno skupino C12 -C20. Občasne uporabljene β-aminokisline so lahko sladkorna aminokislina, aminokislina, pridobljena iz azidotimina (AZT), aminokislina norbornena in aminoalkohol, pridobljen iz AZT (slika 9). sinteza simetričnih amfifilov tipa bola, pridobljenih iz tris(hidroksimetil)aminometana (Tris) (slika 9).
06 Fizikalno-kemijske lastnosti
Dobro je znano, da so površinsko aktivne snovi na osnovi aminokislin (AAS) raznolike in vsestranske narave ter se dobro uporabljajo v številnih aplikacijah, kot so dobra solubilizacija, dobre emulgacijske lastnosti, visoka učinkovitost, visoka površinska aktivnost in dobra odpornost na trdo vodo (kalcijev ion). strpnost).
Na podlagi površinsko aktivnih lastnosti aminokislin (npr. površinske napetosti, cmc, faznega obnašanja in Krafftove temperature) so bili po obsežnih študijah doseženi naslednji zaključki - površinska aktivnost AAS je boljša od tiste njegove običajne površinsko aktivne snovi.
6.1 Kritična koncentracija micelov (cmc)
Kritična koncentracija micelov je eden od pomembnih parametrov površinsko aktivnih snovi in ureja številne površinsko aktivne lastnosti, kot so solubilizacija, liza celic in njihova interakcija z biofilmi itd. Na splošno povečanje dolžine verige ogljikovodikovega repa (povečanje hidrofobnosti) povzroči zmanjšanje vrednosti cmc raztopine površinsko aktivne snovi, s čimer se poveča njena površinska aktivnost. Površinsko aktivne snovi na osnovi aminokislin imajo običajno nižje vrednosti cmc v primerjavi s konvencionalnimi površinsko aktivnimi snovmi.
Z različnimi kombinacijami glavnih skupin in hidrofobnih repov (mono-kationski amid, bi-kationski amid, ester na osnovi bi-kationskega amida) sta Infante et al. sintetiziral tri AAS na osnovi arginina in proučil njuna cmc in γcmc (površinska napetost pri cmc), kar je pokazalo, da so se vrednosti cmc in γcmc zmanjšale z naraščajočo dolžino hidrofobnega repa. V drugi študiji sta Singare in Mhatre ugotovila, da se cmc N-α-acilarginin površinsko aktivnih snovi zmanjšuje s povečanjem števila hidrofobnih ogljikovih atomov v repu (tabela 1).
Yoshimura et al. je raziskal cmc gemini površinsko aktivnih snovi, pridobljenih iz cisteina, in pokazal, da se cmc zmanjša, ko se dolžina ogljikove verige v hidrofobni verigi poveča z 10 na 12. Nadaljnje povečanje dolžine ogljikove verige na 14 je povzročilo povečanje cmc, ki je potrdil, da imajo dolgoverižne površinsko aktivne snovi Gemini manjšo nagnjenost k agregaciji.
Faustino idr. poročali o nastanku mešanih micel v vodnih raztopinah anionskih površinsko aktivnih snovi Gemini na osnovi cistina. Površinsko aktivne snovi Gemini smo primerjali tudi z ustreznimi običajnimi monomernimi površinsko aktivnimi snovmi (C 8 Cys). Poročali so, da so vrednosti cmc mešanic lipidov in površinsko aktivnih snovi nižje od vrednosti čistih površinsko aktivnih snovi. površinsko aktivne snovi gemini in 1,2-diheptanoil-sn-gliceril-3-fosfoholin, vodotopen fosfolipid, ki tvori micele, sta imela cmc v milimolarni ravni.
Shrestha in Aramaki sta raziskovala nastanek viskoelastičnih črvastih micel v vodnih raztopinah mešanih anionsko-neionskih površinsko aktivnih snovi na osnovi aminokislin v odsotnosti primesi soli. V tej študiji je bilo ugotovljeno, da ima N-dodecil glutamat višjo Krafftovo temperaturo; ko pa je nevtraliziran z bazično aminokislino L-lizin, je ustvaril micele in raztopina se je začela obnašati kot newtonska tekočina pri 25 °C.
6.2 Dobra topnost v vodi
Dobra topnost AAS v vodi je posledica prisotnosti dodatnih CO-NH vezi. Zaradi tega je AAS biološko razgradljiv in okolju prijaznejši od ustreznih običajnih površinsko aktivnih snovi. Topnost N-acil-L-glutaminske kisline v vodi je še boljša zaradi njenih 2 karboksilnih skupin. Topnost Cn(CA) 2 v vodi je dobra tudi zato, ker sta v 1 molekuli 2 ionski skupini arginina, kar ima za posledico učinkovitejšo adsorpcijo in difuzijo na celični meji ter celo učinkovito inhibicijo bakterij pri nižjih koncentracijah.
6.3 Krafttova temperatura in Kraftova točka
Krafttovo temperaturo lahko razumemo kot specifično obnašanje topnosti površinsko aktivnih snovi, katerih topnost se močno poveča nad določeno temperaturo. Ionske površinsko aktivne snovi so nagnjene k ustvarjanju trdnih hidratov, ki se lahko oborijo iz vode. Pri določeni temperaturi (t. i. Krafftova temperatura) običajno opazimo dramatično in nekontinuirano povečanje topnosti površinsko aktivnih snovi. Krafftova točka ionske površinsko aktivne snovi je njena Krafftova temperatura pri cmc.
Ta značilnost topnosti je običajno vidna pri ionskih površinsko aktivnih snoveh in jo je mogoče razložiti na naslednji način: topnost monomera brez površinsko aktivne snovi je omejena pod Krafftovo temperaturo, dokler ni dosežena Krafftova točka, kjer se njegova topnost postopoma povečuje zaradi tvorbe micelov. Za zagotovitev popolne topnosti je treba formulacije površinsko aktivnih snovi pripraviti pri temperaturah nad Krafftovo točko.
Krafftovo temperaturo AAS so preučevali in primerjali s temperaturo običajnih sintetičnih površinsko aktivnih snovi. Shrestha in Aramaki sta preučevala Krafttovo temperaturo AAS na osnovi arginina in ugotovila, da kritična koncentracija micelov kaže agregacijsko obnašanje v obliki predmicel nad 2-5 ×10-6 mol-L -1, čemur je sledila normalna tvorba micelov (Ohta et al. so sintetizirali šest različnih vrst N-heksadekanoil AAS in razpravljali o razmerju med njihovo Krafftovo temperaturo in aminokislinskimi ostanki.
V poskusih je bilo ugotovljeno, da se Krafftova temperatura N-heksadekanoil AAS povečuje z zmanjševanjem velikosti aminokislinskih ostankov (izjema je fenilalanin), medtem ko se toplota topnosti (vzem toplote) povečuje z zmanjševanjem velikosti aminokislinskih ostankov (z razen glicina in fenilalanina). Ugotovljeno je bilo, da je v obeh sistemih alanina in fenilalanina interakcija DL močnejša od interakcije LL v trdni obliki soli N-heksadekanoil AAS.
Brito et al. določil Krafftovo temperaturo treh serij novih površinsko aktivnih snovi na osnovi aminokislin z uporabo diferencialne skenirajoče mikrokalorimetrije in ugotovil, da je sprememba trifluoroacetatnega iona v jodidni ion povzročila znatno zvišanje Krafftove temperature (približno 6 °C) s 47 °C na 53 °C. C. Prisotnost cis-dvojnih vezi in nenasičenost, ki je prisotna v dolgoverižnih Ser-derivatih, je povzročila znatno znižanje Krafftove temperature. Poročali so, da ima n-dodecil glutamat višjo Krafftovo temperaturo. Vendar pa je nevtralizacija z bazično aminokislino L-lizin povzročila nastanek micelov v raztopini, ki so se pri 25 °C obnašale kot Newtonove tekočine.
6.4 Površinska napetost
Površinska napetost površinsko aktivnih snovi je povezana z dolžino verige hidrofobnega dela. Zhang et al. določil površinsko napetost natrijevega kokoil glicinata z metodo Wilhelmyjeve plošče (25±0,2)°C in določil vrednost površinske napetosti pri cmc kot 33 mN-m -1, cmc kot 0,21 mmol-L -1. Yoshimura et al. določil površinsko napetost površinske napetosti površinsko aktivnih snovi na osnovi 2C n Cys na osnovi aminokislin tipa 2C n Cys. Ugotovljeno je bilo, da se površinska napetost pri cmc zmanjšuje z naraščajočo dolžino verige (do n = 8), medtem ko se trend obrača pri površinsko aktivnih snoveh z n = 12 ali večjo dolžino verige.
Raziskovali so tudi vpliv CaC1 2 na površinsko napetost površinsko aktivnih snovi na osnovi dikarboksiliranih aminokislin. V teh študijah je bil CaC1 2 dodan vodnim raztopinam treh površinsko aktivnih snovi tipa dikarboksiliranih aminokislin (C12 MalNa 2, C12 AspNa 2 in C12 GluNa 2). Primerjali smo vrednosti platoja po cmc in ugotovili, da se površinska napetost zmanjša pri zelo nizkih koncentracijah CaC1 2. To je posledica učinka kalcijevih ionov na razporeditev površinsko aktivne snovi na meji plin-voda. Po drugi strani pa so bile površinske napetosti soli N-dodecilaminomalonata in N-dodecilaspartata skoraj konstantne do koncentracije 10 mmol-L -1 CaC1 2 . Nad 10 mmol-L -1 se površinska napetost močno poveča zaradi nastajanja precipitacije kalcijeve soli površinsko aktivne snovi. Pri dinatrijevi soli N-dodecil glutamata je zmeren dodatek CaC1 2 povzročil znatno zmanjšanje površinske napetosti, medtem ko nadaljnje povečevanje koncentracije CaC1 2 ni več povzročalo bistvenih sprememb.
Za določitev kinetike adsorpcije AAS tipa gemini na meji plin-voda je bila dinamična površinska napetost določena z metodo največjega tlaka mehurčkov. Rezultati so pokazali, da se v najdaljšem času testiranja dinamična površinska napetost 2C 12 Cys ni spremenila. Zmanjšanje dinamične površinske napetosti je odvisno le od koncentracije, dolžine hidrofobnih repov in števila hidrofobnih repov. Povečanje koncentracije površinsko aktivne snovi, zmanjševanje dolžine verige in tudi števila verig je povzročilo hitrejši razpad. Ugotovljeno je bilo, da so rezultati, dobljeni za višje koncentracije C n Cys (n = 8 do 12), zelo blizu γ cmc, izmerjenemu z Wilhelmyjevo metodo.
V drugi študiji so dinamične površinske napetosti natrijevega dilauril cistina (SDLC) in natrijevega didekamino cistina določili z metodo Wilhelmyjeve plošče, poleg tega pa so bile določene ravnotežne površinske napetosti njunih vodnih raztopin z metodo kapljičnega volumna. Reakcijo disulfidnih vezi smo nadalje raziskovali tudi z drugimi metodami. Dodatek merkaptoetanola v raztopino 0,1 mmol-L -1SDLC je povzročil hitro povečanje površinske napetosti s 34 mN-m -1 na 53 mN-m -1. Ker lahko NaClO oksidira disulfidne vezi SDLC v skupine sulfonske kisline, niso opazili nobenih agregatov, ko smo NaClO (5 mmol-L -1) dodali 0,1 mmol-L -1 raztopini SDLC. Transmisijska elektronska mikroskopija in rezultati dinamičnega sipanja svetlobe so pokazali, da v raztopini niso nastali agregati. Ugotovljeno je bilo, da se površinska napetost SDLC poveča s 34 mN-m -1 na 60 mN-m -1 v obdobju 20 minut.
6.5 Binarne površinske interakcije
V znanosti o življenju so številne skupine preučevale vibracijske lastnosti mešanic kationskih AAS (površinsko aktivnih snovi na osnovi diacilglicerol arginina) in fosfolipidov na meji plina in vode ter končno ugotovile, da ta neidealna lastnost povzroča prevlado elektrostatičnih interakcij.
6.6 Lastnosti združevanja
Dinamično sipanje svetlobe se običajno uporablja za določanje agregacijskih lastnosti monomerov na osnovi aminokislin in površinsko aktivnih snovi gemini pri koncentracijah nad cmc, kar daje navidezni hidrodinamični premer DH (= 2R H ). Agregati, ki jih tvorita C n Cys in 2Cn Cys, so sorazmerno veliki in imajo široko porazdelitev v primerjavi z drugimi površinsko aktivnimi snovmi. Vse površinsko aktivne snovi razen 2C 12 Cys običajno tvorijo agregate velikosti približno 10 nm. velikosti micelov površinsko aktivnih snovi gemini so bistveno večje od tistih pri njihovih monomernih dvojnikih. Povečanje dolžine verige ogljikovodikov povzroči tudi povečanje velikosti micelov. ohta idr. opisal lastnosti agregacije treh različnih stereoizomerov N-dodecil-fenil-alanil-fenil-alanin tetrametilamonija v vodni raztopini in pokazal, da imajo diastereoizomeri enako kritično koncentracijo agregacije v vodni raztopini. Iwahashi et al. raziskan s krožnim dikroizmom, NMR in osmometrijo parnega tlaka Tvorba kiralnih agregatov N-dodekanoil-L-glutaminske kisline, N-dodekanoil-L-valina in njihovih metilnih estrov v različnih topilih (kot so tetrahidrofuran, acetonitril, 1,4 -dioksan in 1,2-dikloroetan) z rotacijskimi lastnostmi smo raziskovali s krožnim dikroizmom, NMR in osmometrijo parnega tlaka.
6.7 Medfazna adsorpcija
Ena od smeri raziskovanja je tudi medfazna adsorpcija površinsko aktivnih snovi na osnovi aminokislin in njena primerjava s konvencionalnimi primerki. Na primer, raziskane so bile medfazne adsorpcijske lastnosti dodecil estrov aromatskih aminokislin, pridobljenih iz LET in LEP. Rezultati so pokazali, da sta LET in LEP pokazala nižja medfazna območja na meji plin-tekočina oziroma na meji voda/heksan.
Bordes et al. je raziskoval obnašanje raztopine in adsorpcijo na meji plin-voda treh dikarboksiliranih aminokislinskih površinsko aktivnih snovi, dinatrijevih soli dodecil glutamata, dodecil aspartata in aminomalonata (s 3, 2 oziroma 1 atomom ogljika med obema karboksilnima skupinama). Po tem poročilu je bila cmc dikarboksiliranih površinsko aktivnih snovi 4-5-krat večja kot pri monokarboksilirani dodecil glicinski soli. To pripisujemo tvorbi vodikovih vezi med dikarboksiliranimi površinsko aktivnimi snovmi in sosednjimi molekulami prek amidnih skupin v njih.
6.8 Obnašanje faze
Pri površinsko aktivnih snoveh pri zelo visokih koncentracijah opazimo izotropne diskontinuirane kubične faze. Molekule površinsko aktivnih snovi z zelo velikimi glavami težijo k tvorbi agregatov manjše pozitivne ukrivljenosti. marques et al. je preučeval fazno obnašanje sistemov 12Lys12/12Ser in 8Lys8/16Ser (glej sliko 10), rezultati pa so pokazali, da ima sistem 12Lys12/12Ser cono ločevanja faz med območji micelarne in vezikularne raztopine, medtem ko sistem 8Lys8/16Ser Sistem 8Lys8/16Ser kaže neprekinjen prehod (podaljšano območje micelarne faze med območjem majhne micelarne faze in območjem faze vezikla). Opozoriti je treba, da za regijo veziklov sistema 12Lys12/12Ser vezikli vedno obstajajo skupaj z miceli, medtem ko ima regija veziklov sistema 8Lys8/16Ser samo vezikle.
Katanionske mešanice površinsko aktivnih snovi na osnovi lizina in serina: simetrični par 12Lys12/12Ser (levo) in asimetrični par 8Lys8/16Ser (desno)
6.9 Sposobnost emulgiranja
Kouchi et al. preučili sposobnost emulgiranja, medfazno napetost, disperzibilnost in viskoznost N-[3-dodecil-2-hidroksipropil]-L-arginina, L-glutamata in drugih AAS. V primerjavi s sintetičnimi površinsko aktivnimi snovmi (njihovimi konvencionalnimi neionskimi in amfoternimi dvojniki) so rezultati pokazali, da imajo AAS močnejšo emulgirno sposobnost kot običajne površinsko aktivne snovi.
Baczko et al. sintetiziral nove anionske aminokislinske površinsko aktivne snovi in raziskal njihovo primernost kot kiralno orientirana topila za NMR spektroskopijo. Z reakcijo aminokislin z o-sulfobenzojevim anhidridom smo sintetizirali vrsto amfifilnih L-Phe ali L-Ala derivatov na osnovi sulfonatov z različnimi hidrofobnimi repi (pentil~tetradecil). Wu et al. sintetizirane natrijeve soli N-maščobnega acilnega AAS inraziskali njihovo sposobnost emulgiranja v emulzijah olje v vodi in rezultati so pokazali, da se te površinsko aktivne snovi bolje obnesejo z etil acetatom kot oljno fazo kot z n-heksanom kot oljno fazo.
6.10 Napredek v sintezi in proizvodnji
Odpornost na trdo vodo lahko razumemo kot sposobnost površinsko aktivnih snovi, da se uprejo prisotnosti ionov, kot sta kalcij in magnezij, v trdi vodi, tj. sposobnost preprečevanja padavin v kalcijeva mila. Površinsko aktivne snovi z visoko odpornostjo na trdo vodo so zelo uporabne za formulacije detergentov in izdelkov za osebno nego. Odpornost na trdo vodo je mogoče oceniti z izračunom spremembe topnosti in površinske aktivnosti površinsko aktivne snovi v prisotnosti kalcijevih ionov.
Drug način za oceno odpornosti na trdo vodo je izračun odstotka ali gramov površinsko aktivne snovi, ki je potrebna za kalcijevo milo, oblikovano iz 100 g natrijevega oleata, ki se razprši v vodi. Na območjih z visoko trdo vodo lahko visoke koncentracije kalcijevih in magnezijevih ionov ter vsebnosti mineralov otežijo nekatere praktične uporabe. Pogosto se natrijev ion uporablja kot protiion sintetične anionske površinsko aktivne snovi. Ker je dvovalentni kalcijev ion vezan na obe molekuli površinsko aktivne snovi, povzroči, da se površinsko aktivna snov hitreje obarja iz raztopine, zaradi česar je detergent manj verjeten.
Študija odpornosti AAS na trdo vodo je pokazala, da je na odpornost proti kislini in trdi vodi močno vplivala dodatna karboksilna skupina, odpornost proti kislini in trdi vodi pa se je dodatno povečala s povečanjem dolžine distančne skupine med obema karboksilnima skupinama. . Vrstni red odpornosti proti kislini in trdi vodi je bil C 12 glicinat < C 12 aspartat < C 12 glutamat. S primerjavo dikarboksilirane amidne vezi in dikarboksiliranega amino površinsko aktivnega sredstva je bilo ugotovljeno, da je pH območje slednjega širše in se njegova površinska aktivnost poveča z dodatkom ustrezne količine kisline. Dikarboksilirane N-alkil aminokisline so pokazale kelatni učinek v prisotnosti kalcijevih ionov in C 12 aspartat je tvoril bel gel. c 12 glutamat je pokazal visoko površinsko aktivnost pri visoki koncentraciji Ca 2+ in naj bi se uporabljal pri razsoljevanju morske vode.
6.11 Disperzibilnost
Disperzibilnost se nanaša na sposobnost površinsko aktivne snovi, da prepreči koalescenco in sedimentacijo površinsko aktivne snovi v raztopini.Disperzibilnost je pomembna lastnost površinsko aktivnih snovi, zaradi katere so primerne za uporabo v detergentih, kozmetiki in farmaciji.Dispergirno sredstvo mora vsebovati estrsko, etrsko, amidno ali amino vez med hidrofobno skupino in končno hidrofilno skupino (ali med ravnoverižnimi hidrofobnimi skupinami).
Na splošno so anionske površinsko aktivne snovi, kot so alkanolamido sulfati in amfoterne površinsko aktivne snovi, kot je amidosulfobetain, še posebej učinkovite kot dispergirna sredstva za kalcijeva mila.
Številna raziskovalna prizadevanja so določila disperzibilnost AAS, kjer je bilo ugotovljeno, da je N-lauroil lizin slabo združljiv z vodo in ga je težko uporabiti v kozmetičnih formulacijah.V tej seriji imajo N-acil substituirane bazične aminokisline odlično disperzibilnost in se uporabljajo v kozmetični industriji za izboljšanje formulacij.
07 Strupenost
Konvencionalne površinsko aktivne snovi, zlasti kationske površinsko aktivne snovi, so zelo strupene za vodne organizme. Njihova akutna toksičnost je posledica pojava adsorpcijsko-ionske interakcije površinsko aktivnih snovi na meji celica-voda. Zmanjšanje cmc površinsko aktivnih snovi običajno povzroči močnejšo medfazno adsorpcijo površinsko aktivnih snovi, kar običajno povzroči njihovo povečano akutno toksičnost. Povečanje dolžine hidrofobne verige površinsko aktivnih snovi povzroči tudi povečanje akutne toksičnosti površinsko aktivnih snovi.Večina AAS je nizko ali netoksičnih za ljudi in okolje (zlasti za morske organizme) in so primerni za uporabo kot sestavine hrane, farmacevtskih izdelkov in kozmetike.Mnogi raziskovalci so dokazali, da so aminokislinske površinsko aktivne snovi nežne in ne dražijo kože. Znano je, da so površinsko aktivne snovi na osnovi arginina manj strupene od svojih običajnih analogov.
Brito et al. preučeval fizikalno-kemijske in toksikološke lastnosti amfifilov na osnovi aminokislin in njihove [derivatov iz tirozina (Tyr), hidroksiprolina (Hyp), serina (Ser) in lizina (Lys)] spontane tvorbe kationskih veziklov in podal podatke o njihovi akutni toksičnosti za Daphnia magna (IC 50). Sintetizirali so kationske vezikle dodeciltrimetilamonijevega bromida (DTAB)/Lys-derivatov in/ali Ser-/Lys-derivatov zmesi ter preizkusili njihovo ekotoksičnost in hemolitični potencial, kar je pokazalo, da so vse AAS in njihove mešanice, ki vsebujejo vezikle, manj toksične od običajne površinsko aktivne snovi DTAB .
Rosa idr. raziskovali vezavo (združevanje) DNA na stabilne kationske vezikle na osnovi aminokislin. Za razliko od običajnih kationskih površinsko aktivnih snovi, ki se pogosto zdijo strupene, se zdi, da interakcija kationskih aminokislinskih površinsko aktivnih snovi ni strupena. Kationski AAS temelji na argininu, ki spontano tvori stabilne vezikle v kombinaciji z določenimi anionskimi površinsko aktivnimi snovmi. Poročajo tudi, da zaviralci korozije na osnovi aminokislin niso strupeni. Te površinsko aktivne snovi so enostavno sintetizirane z visoko čistostjo (do 99 %), poceni, zlahka biološko razgradljive in popolnoma topne v vodnem mediju. Več študij je pokazalo, da so aminokislinske površinsko aktivne snovi, ki vsebujejo žveplo, boljše pri zaviranju korozije.
V nedavni študiji so Perinelli et al. poročali o zadovoljivem toksikološkem profilu ramnolipidov v primerjavi z običajnimi površinsko aktivnimi snovmi. Znano je, da ramnolipidi delujejo kot pospeševalci prepustnosti. Poročali so tudi o vplivu ramnolipidov na epitelno prepustnost makromolekularnih zdravil.
08 Protimikrobna aktivnost
Protimikrobno delovanje površinsko aktivnih snovi lahko ocenimo z minimalno inhibitorno koncentracijo. Protimikrobno delovanje površinsko aktivnih snovi na osnovi arginina je bilo podrobno raziskano. Ugotovljeno je bilo, da so gramnegativne bakterije bolj odporne na površinsko aktivne snovi na osnovi arginina kot grampozitivne bakterije. Protimikrobno delovanje površinsko aktivnih snovi se običajno poveča s prisotnostjo hidroksilnih, ciklopropanskih ali nenasičenih vezi znotraj acilnih verig. Castillo et al. je pokazalo, da dolžina acilnih verig in pozitivni naboj določata vrednost HLB (hidrofilno-lipofilno ravnovesje) molekule, ti pa imajo vpliv na njihovo sposobnost, da porušijo membrane. Na-acilarginin metil ester je še en pomemben razred kationskih površinsko aktivnih snovi s širokim spektrom protimikrobnega delovanja in je zlahka biološko razgradljiv ter ima nizko ali nič toksičnosti. Študije o interakciji površinsko aktivnih snovi na osnovi Nα-acilarginin metil estra z 1,2-dipalmitoil-sn-propiltrioksil-3-fosforilholinom in 1,2-ditetradekanoil-sn-propiltrioksil-3-fosforilholinom, modelnimi membranami in z živimi organizmi v prisotnost ali odsotnost zunanjih ovir je pokazala, da ima ta razred površinsko aktivnih snovi dobro protimikrobno delovanje. Rezultati so pokazali, da imajo površinsko aktivne snovi dobro protibakterijsko delovanje.
09 Reološke lastnosti
Reološke lastnosti površinsko aktivnih snovi igrajo zelo pomembno vlogo pri določanju in napovedovanju njihove uporabe v različnih industrijah, vključno s hrano, farmacevtskimi izdelki, pridobivanjem olja, izdelki za osebno nego in nego doma. Izvedenih je bilo veliko študij za razpravo o razmerju med viskoelastičnostjo aminokislinskih površinsko aktivnih snovi in cmc.
10 Uporaba v kozmetični industriji
AAS se uporabljajo v formulaciji številnih izdelkov za osebno nego.Ugotovljeno je bilo, da je kalijev N-kokoil glicinat nežen do kože in se uporablja pri čiščenju obraza za odstranjevanje umazanije in ličil. n-acil-L-glutaminska kislina ima dve karboksilni skupini, zaradi česar je bolj topna v vodi. Med temi AAS se AAS na osnovi C 12 maščobnih kislin pogosto uporabljajo pri čiščenju obraza za odstranjevanje blata in ličil. AAS z verigo C 18 se uporabljajo kot emulgatorji v izdelkih za nego kože, znano pa je, da soli N-lauril alanina ustvarjajo kremaste pene, ki ne dražijo kože in jih je zato mogoče uporabiti v formulaciji izdelkov za nego dojenčkov. AAS na osnovi N-laurila, ki se uporabljajo v zobnih pastah, imajo dobro detergentno sposobnost, podobno milu, in močno zavirajo encime.
V zadnjih nekaj desetletjih je bila izbira površinsko aktivnih snovi za kozmetiko, izdelke za osebno nego in farmacevtske izdelke osredotočena na nizko toksičnost, blagost, nežnost na dotik in varnost. Potrošniki teh izdelkov se močno zavedajo možnega draženja, toksičnosti in okoljskih dejavnikov.
Danes se AAS uporablja za oblikovanje številnih šamponov, barv za lase in kopalnih mil zaradi številnih prednosti pred njihovimi tradicionalnimi primerki v kozmetiki in izdelkih za osebno nego.Površinsko aktivne snovi na osnovi beljakovin imajo zaželene lastnosti, potrebne za izdelke za osebno nego. Nekateri AAS imajo sposobnost tvorjenja filma, medtem ko imajo drugi dobro sposobnost penjenja.
Aminokisline so pomembni naravno prisotni vlažilni dejavniki v stratum corneumu. Ko epidermalne celice odmrejo, postanejo del stratum corneuma in znotrajcelični proteini se postopoma razgradijo v aminokisline. Te aminokisline se nato prenesejo naprej v stratum corneum, kjer absorbirajo maščobo ali maščobam podobne snovi v epidermalni stratum corneum in s tem izboljšajo elastičnost površine kože. Približno 50 % naravnega vlažilnega faktorja v koži je sestavljenega iz aminokislin in pirolidona.
Kolagen, pogosta kozmetična sestavina, vsebuje tudi aminokisline, ki ohranjajo kožo mehko.Težave s kožo, kot sta hrapavost in otopelost, so v veliki meri posledica pomanjkanja aminokislin. Ena študija je pokazala, da mešanje aminokisline z mazilom olajša opekline na koži, prizadeta območja pa se povrnejo v normalno stanje, ne da bi postala keloidna brazgotina.
Aminokisline so se izkazale tudi za zelo koristne pri negi poškodovane obnohtne kožice.Suhi, brezoblični lasje lahko kažejo na zmanjšanje koncentracije aminokislin v močno poškodovani stratum corneum. Aminokisline imajo sposobnost, da prodrejo skozi povrhnjico v lasno steblo in absorbirajo vlago iz kože.Ta sposobnost površinsko aktivnih snovi na osnovi aminokislin jih naredi zelo uporabne v šamponih, barvah za lase, mehčalcih za lase, balzamih za lase, prisotnost aminokislin pa naredi lase močne.
11 Uporaba v vsakodnevni kozmetiki
Trenutno po vsem svetu narašča povpraševanje po formulacijah detergentov na osnovi aminokislin.Znano je, da imajo AAS boljšo sposobnost čiščenja, sposobnost penjenja in lastnosti mehčanja tkanin, zaradi česar so primerni za gospodinjske detergente, šampone, sredstva za pranje telesa in druge namene.Poroča se, da je amfoterni AAS, pridobljen iz asparaginske kisline, zelo učinkovit detergent s kelatnimi lastnostmi. Ugotovljeno je bilo, da uporaba sestavin detergenta, sestavljenih iz N-alkil-β-aminoetoksi kislin, zmanjša draženje kože. Poročali so, da je formulacija tekočega detergenta, sestavljena iz N-kokoil-β-aminopropionata, učinkovit detergent za oljne madeže na kovinskih površinah. Površinsko aktivna snov aminokarboksilne kisline, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa, se je prav tako izkazala za boljšo detergentnost in se uporablja za čiščenje tekstila, preprog, las, stekla itd. 2-hidroksi-3-aminopropionska kislina-N,N- Znano je, da ima derivat acetoocetne kisline dobro sposobnost kompleksiranja in tako daje stabilnost belilnim sredstvom.
Keigo in Tatsuya sta v svojem patentu poročala o pripravi formulacij detergenta na osnovi N-(N'-dolgoverižnega acil-β-alanil)-β-alanina za boljšo pralno sposobnost in stabilnost, enostavno lomljenje pene in dobro mehčanje tkanine. . Kao je razvil formulacijo detergenta na osnovi N-Acil-1 -N-hidroksi-β-alanina in poročal o nizki draženju kože, visoki odpornosti na vodo in visoki moči odstranjevanja madežev.
Japonsko podjetje Ajinomoto kot glavne sestavine v šamponih, detergentih in kozmetiki uporablja nizkotoksične in lahko razgradljive AAS na osnovi L-glutaminske kisline, L-arginina in L-lizina (slika 13). Poročali so tudi o sposobnosti encimskih dodatkov v formulacijah detergentov, da odstranijo beljakovinsko obraščanje. Poročali so o uporabi N-acil AAS, pridobljenega iz glutaminske kisline, alanina, metilglicina, serina in asparaginske kisline, kot odličnih tekočih detergentov v vodnih raztopinah. Te površinsko aktivne snovi sploh ne povečajo viskoznosti, tudi pri zelo nizkih temperaturah, in jih je mogoče zlahka prenesti iz posode za shranjevanje penilne naprave, da dobimo homogene pene.
Čas objave: jun-09-2022