Cuprins pentru acest articol:
1. Dezvoltarea Aminoacizilor
2. Proprietăţi structurale
3. Compoziția chimică
4.Clasificare
5. Sinteză
6. Proprietăţi fizico-chimice
7. Toxicitate
8. Activitate antimicrobiană
9. Proprietăţi reologice
10. Aplicatii in industria cosmetica
11. Aplicații în cosmetica de zi cu zi
Surfactanți aminoacizi (AAS)sunt o clasă de agenți tensioactivi formați prin combinarea grupărilor hidrofobe cu unul sau mai mulți aminoacizi. În acest caz, aminoacizii pot fi sintetici sau derivați din hidrolizate de proteine sau surse regenerabile similare. Această lucrare acoperă detaliile celor mai multe dintre căile sintetice disponibile pentru AAS și efectul diferitelor căi asupra proprietăților fizico-chimice ale produselor finite, inclusiv solubilitatea, stabilitatea dispersiei, toxicitatea și biodegradabilitatea. Ca o clasă de agenți tensioactivi în creștere, versatilitatea AAS datorită structurii lor variabile oferă un număr mare de oportunități comerciale.
Având în vedere că agenții tensioactivi sunt utilizați pe scară largă în detergenți, emulgatori, inhibitori de coroziune, recuperarea uleiului terțiar și produse farmaceutice, cercetătorii nu au încetat niciodată să acorde atenție agenților tensioactivi.
Agenții tensioactivi sunt cele mai reprezentative produse chimice care sunt consumate zilnic în cantități mari în întreaga lume și au avut un impact negativ asupra mediului acvatic.Studiile au arătat că utilizarea pe scară largă a agenților tensioactivi tradiționali poate avea un impact negativ asupra mediului.
Astăzi, nontoxicitatea, biodegradabilitatea și biocompatibilitatea sunt aproape la fel de importante pentru consumatori precum utilitatea și performanța agenților tensioactivi.
Biosurfactanții sunt agenți tensioactivi sustenabili ecologici care sunt sintetizați în mod natural de microorganisme precum bacterii, ciuperci și drojdii sau secretați extracelular.Prin urmare, biosurfactanții pot fi preparați și prin proiectare moleculară pentru a imita structurile amfifile naturale, cum ar fi fosfolipidele, alchil glicozidele și acil aminoacizii.
Surfactanți aminoacizi (AAS)sunt unul dintre agenții tensioactivi tipici, produși de obicei din materii prime animale sau agricole. În ultimele două decenii, AAS au atras un mare interes din partea oamenilor de știință ca surfactanți noi, nu numai pentru că pot fi sintetizați din resurse regenerabile, ci și pentru că AAS sunt ușor degradabili și au subproduse inofensive, făcându-le mai sigure pentru mediu.
AAS poate fi definit ca o clasă de surfactanți constând din Aminoacizi care conțin grupări de aminoacizi (HO2C-CHR-NH2) sau resturi de aminoacizi (HO2C-CHR-NH-). Cele 2 regiuni funcționale ale aminoacizilor permit derivarea unei game largi de agenți tensioactivi. Se știe că există în natură un total de 20 de aminoacizi proteinogeni standard și sunt responsabili pentru toate reacțiile fiziologice din creșterea și activitățile vieții. Ele diferă între ele numai în funcție de reziduul R (Figura 1, pk a este logaritmul negativ al constantei de disociere a acidului a soluției). Unele sunt nepolare și hidrofobe, altele polare și hidrofile, altele bazice și altele acide.
Deoarece aminoacizii sunt compuși regenerabili, agenții tensioactivi sintetizați din aminoacizi au, de asemenea, un potențial ridicat de a deveni durabili și ecologici. Structura simplă și naturală, toxicitatea scăzută și biodegradabilitatea rapidă le fac adesea superioare agenților tensioactivi convenționali. Folosind materii prime regenerabile (de exemplu, aminoacizi și uleiuri vegetale), AAS poate fi produs pe diferite căi biotehnologice și chimice.
La începutul secolului al XX-lea, s-a descoperit pentru prima dată că aminoacizii sunt utilizați ca substraturi pentru sinteza surfactanților.AAS au fost utilizate în principal ca conservanți în formulările farmaceutice și cosmetice.În plus, s-a descoperit că AAS este activ din punct de vedere biologic împotriva unei varietăți de bacterii, tumori și viruși care cauzează boli. În 1988, disponibilitatea AAS low-cost a generat interes de cercetare în activitatea de suprafață. Astăzi, odată cu dezvoltarea biotehnologiei, unii aminoacizi pot fi sintetizați comercial pe scară largă de drojdie, ceea ce demonstrează indirect că producția de AAS este mai ecologică.
01 Dezvoltarea aminoacizilor
Încă de la începutul secolului al XIX-lea, când au fost descoperiți pentru prima dată aminoacizii naturali, se prevedea că structurile lor vor fi extrem de valoroase - utilizabile ca materii prime pentru prepararea amfifilelor. Primul studiu asupra sintezei AAS a fost raportat de Bondi în 1909.
În acel studiu, N-acilglicina și N-acilalanina au fost introduse ca grupări hidrofile pentru agenți tensioactivi. Lucrările ulterioare au implicat sinteza lipoAminoacizilor (AAS) folosind glicină și alanină, iar Hentrich și colab. a publicat o serie de constatări,inclusiv prima cerere de brevet, privind utilizarea sărurilor de sarcosinat de acil și aspartat de acil ca agenți tensioactivi în produsele de curățare de uz casnic (de exemplu, șampoane, detergenți și paste de dinți).Ulterior, mulți cercetători au investigat sinteza și proprietățile fizico-chimice ale acil aminoacizilor. Până în prezent, a fost publicată o mare parte de literatură despre sinteza, proprietățile, aplicațiile industriale și biodegradabilitatea AAS.
02 Proprietăți structurale
Lanțurile de acizi grași hidrofobi nepolari ale AAS pot varia în structură, lungime și număr de lanț.Diversitatea structurală și activitatea mare de suprafață a AAS explică diversitatea lor largă de compoziție și proprietățile fizico-chimice și biologice. Grupurile principale ale AAS sunt compuse din aminoacizi sau peptide. Diferențele dintre grupele de cap determină adsorbția, agregarea și activitatea biologică a acestor agenți tensioactivi. Grupurile funcționale din grupul principal determină apoi tipul de AAS, inclusiv cationic, anionic, neionic și amfoter. Combinația de aminoacizi hidrofili și porțiuni hidrofobe cu lanț lung formează o structură amfifilă care face ca molecula să fie foarte activă la suprafață. În plus, prezența atomilor de carbon asimetrici în moleculă ajută la formarea moleculelor chirale.
03 Compoziția chimică
Toate peptidele și polipeptidele sunt produsele de polimerizare a acestor aproape 20 de α-aminoacizi α-proteinogeni. Toți cei 20 de α-aminoacizi conțin o grupare funcțională de acid carboxilic (-COOH) și o grupare funcțională amino (-NH2), ambele atașate la același atom de carbon α tetraedric. Aminoacizii diferă unul de celălalt prin diferitele grupări R atașate la carbonul α (cu excepția licinei, unde gruparea R este hidrogen). Grupările R pot diferi ca structură, dimensiune și sarcină (aciditate, alcalinitate). Aceste diferențe determină și solubilitatea aminoacizilor în apă.
Aminoacizii sunt chirali (cu excepția glicinei) și sunt activi optic prin natura lor, deoarece au patru substituenți diferiți legați de carbonul alfa. Aminoacizii au două conformații posibile; sunt imagini în oglindă care nu se suprapun între ele, în ciuda faptului că numărul de L-stereoizomeri este semnificativ mai mare. Grupa R prezentă în unii aminoacizi (fenilalanină, tirozină și triptofan) este arii, ceea ce duce la o absorbție maximă a UV la 280 nm. α-COOH acid și α-NH2 bazic din aminoacizi sunt capabili de ionizare și ambii stereoizomeri, oricare ar fi ei, construiesc echilibrul de ionizare prezentat mai jos.
R-COOH ↔R-COO-＋H＋
R-NH3＋↔R-NH2＋H＋
După cum se arată în echilibrul de ionizare de mai sus, aminoacizii conțin cel puțin două grupări slab acide; cu toate acestea, gruparea carboxil este mult mai acidă în comparație cu gruparea amino protonată. pH 7,4, gruparea carboxil este deprotonată în timp ce gruparea amino este protonată. Aminoacizii cu grupări R neionizabile sunt neutri din punct de vedere electric la acest pH și formează zwitterion.
04 Clasificare
AAS poate fi clasificat în funcție de patru criterii, care sunt descrise pe rând mai jos.
4.1 În funcție de origine
| În funcție de origine, AAS poate fi împărțit în 2 categorii, după cum urmează. ① Categoria naturală Unii compuși naturali care conțin aminoacizi au, de asemenea, capacitatea de a reduce tensiunea de suprafață/interfațală, iar unii chiar depășesc eficacitatea glicolipidelor. Aceste AAS sunt cunoscute și ca lipopeptide. Lipopeptidele sunt compuși cu greutate moleculară mică, produși de obicei de speciile Bacillus.
Astfel de AAS sunt împărțite în continuare în 3 subclase:surfactină, iturină și fengicină.
|
| Familia de peptide active de suprafață cuprinde variante heptapeptidice ale unei varietăți de substanțe,așa cum se arată în Figura 2a, în care un lanț de acid gras p-hidroxi nesaturat C12-C16 este legat de peptidă. Peptida activă la suprafață este o lactonă macrociclică în care inelul este închis prin cataliză între capătul C-terminal al acidului gras β-hidroxi și peptidă. În subclasa iturinei, există șase variante principale, și anume iturina A și C, micosubtilina și bacilomicină D, F și L.În toate cazurile, heptapeptidele sunt legate de lanțurile C14-C17 ale acizilor grași β-amino (lanțurile pot fi diverse). În cazul ecurimicinelor, gruparea amino din poziţia β poate forma o legătură amidă cu capătul C-terminal formând astfel o structură lactamică macrociclică.
Subclasa fengycin conține fengycin A și B, care sunt numite și plipastatină atunci când Tyr9 este configurat cu D.Decapeptida este legată de un lanț de acid gras C14-C18 saturat sau nesaturat. Din punct de vedere structural, plipastatinul este, de asemenea, o lactonă macrociclică, care conține o catenă laterală Tyr la poziția 3 a secvenței peptidice și formând o legătură esterică cu restul C-terminal, formând astfel o structură inelală internă (cum este cazul multor lipopeptide Pseudomonas).
② Categoria sintetică AAS poate fi de asemenea sintetizat prin utilizarea oricăruia dintre aminoacizii acizi, bazici și neutri. Aminoacizii obișnuiți utilizați pentru sinteza AAS sunt acidul glutamic, serina, prolina, acidul aspartic, glicina, arginina, alanina, leucina și hidrolizatele de proteine. Această subclasă de agenți tensioactivi poate fi preparată prin metode chimice, enzimatice și chemoenzimatice; cu toate acestea, pentru producerea de AAS, sinteza chimică este mai fezabilă din punct de vedere economic. Exemplele comune includ acid N-lauroil-L-glutamic și acid N-palmitoil-L-glutamic.
|
4.2 Pe baza substituenților lanțului alifatic
Pe baza substituenților lanțului alifatic, agenții tensioactivi pe bază de aminoacizi pot fi împărțiți în 2 tipuri.
După poziţia substituentului
| ①AAS N-substituit În compușii N-substituiți, o grupare amino este înlocuită cu o grupare lipofilă sau o grupare carboxil, rezultând o pierdere a bazicității. cel mai simplu exemplu de AAS N-substituit sunt N-acil aminoacizi, care sunt în esență surfactanți anionici. AAS n-substituit au o legătură amidă atașată între porțiunile hidrofobe și hidrofile. Legătura amidă are capacitatea de a forma o legătură de hidrogen, ceea ce facilitează degradarea acestui surfactant într-un mediu acid, făcându-l astfel biodegradabil.
②AAS C-substituit În compușii C-substituiți, substituția are loc la gruparea carboxil (prin o legătură amidă sau ester). Compușii C-substituiți tipici (de exemplu esteri sau amide) sunt în esență agenți tensioactivi cationici.
③AAS substituit N- și C În acest tip de surfactant, atât grupările amino cât și carboxil sunt partea hidrofilă. Acest tip este în esență un surfactant amfoter. |
4.3 După numărul de cozi hidrofobe
Pe baza numărului de grupuri de cap și cozi hidrofobe, AAS poate fi împărțit în patru grupuri. AAS cu lanț drept, AAS de tip Gemeni (dimer), AAS de tip glicerolipid și AAS de tip bicefalic amfifil (Bola). surfactanții cu lanț drept sunt agenți tensioactivi constând din aminoacizi cu o singură coadă hidrofobă (Figura 3). AAS de tip Gemeni are două grupe de cap polar de aminoacizi și două cozi hidrofobe per moleculă (Figura 4). În acest tip de structură, cele două AAS cu lanț drept sunt legate între ele printr-un distanțier și, prin urmare, sunt denumite și dimeri. În AAS de tip glicerolipid, pe de altă parte, cele două cozi hidrofobe sunt atașate la același grup de cap de aminoacizi. Acești agenți tensioactivi pot fi considerați analogi ai monogliceridelor, digliceridelor și fosfolipidelor, în timp ce în AAS de tip Bola, două grupe de cap de aminoacizi sunt legate printr-o coadă hidrofobă.
4.4 După tipul grupului de cap
①AAS cationic
Grupul principal al acestui tip de surfactant are o sarcină pozitivă. Cel mai vechi AAS cationic este etil cocoil arginat, care este un carboxilat de pirolidonă. Proprietățile unice și diverse ale acestui agent tensioactiv îl fac util în dezinfectanți, agenți antimicrobieni, agenți antistatici, balsamuri de păr, precum și blând pentru ochi și piele și ușor biodegradabil. Singare și Mhatre au sintetizat AAS cationic pe bază de arginină și le-au evaluat proprietățile fizico-chimice. În acest studiu, ei au susținut randamente mari ale produselor obținute folosind condițiile de reacție Schotten-Baumann. Odată cu creșterea lungimii lanțului alchil și a hidrofobicității, s-a constatat că activitatea de suprafață a agentului activ de suprafață crește și concentrația micelică critică (cmc) scade. Un altul este proteina acil cuaternară, care este folosită în mod obișnuit ca balsam în produsele de îngrijire a părului.
②AAS anionic
În surfactanții anionici, grupul cap polar al agentului tensioactiv are o sarcină negativă. Sarcozina (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-metilglicina), un aminoacid care se găsește în mod obișnuit în aricii de mare și stelele de mare, este înrudit chimic cu glicina (NH 2 -CH 2 -COOH), un aminoacid bazic găsit. în celulele de mamifere. -COOH,) este înrudit chimic cu glicina, care este un aminoacid bazic găsit în celulele mamiferelor. Acidul lauric, acidul tetradecanoic, acidul oleic și halogenurile și esterii acestora sunt utilizate în mod obișnuit pentru a sintetiza surfactanți sarcosinați. Sarcosinații sunt în mod inerent blând și, prin urmare, sunt utilizați în mod obișnuit în apă de gură, șampoane, spume de ras spray, creme de protecție solară, produse de curățare a pielii și alte produse cosmetice.
Alte AAS anionice disponibile comercial includ Amisoft CS-22 și AmiliteGCK-12, care sunt denumiri comerciale pentru N-cocoil-L-glutamat de sodiu și, respectiv, N-cocoil glicinat de potasiu. Amilitul este folosit în mod obișnuit ca agent de spumă, detergent, solubilizator, emulgator și dispersant și are multe aplicații în cosmetice, cum ar fi șampoane, săpunuri de baie, produse de spălat corporale, paste de dinți, produse de curățare faciale, săpunuri de curățare, agenți de curățare a lentilelor de contact și agenți tensioactivi de uz casnic. Amisoft este utilizat ca un produs de curățare delicat pentru piele și păr, în principal în detergenții faciali și corporali, detergenți sintetici bloc, produse de îngrijire corporală, șampoane și alte produse de îngrijire a pielii.
③AAS zwitterionic sau amfoter
Surfactanții amfoteri conțin atât locuri acide, cât și bazice și, prin urmare, își pot schimba încărcătura prin modificarea valorii pH-ului. În mediile alcaline se comportă ca agenți tensioactivi anionici, în timp ce în medii acide se comportă ca agenți tensioactivi cationici și în medii neutre ca surfactanți amfoteri. Lauril lizina (LL) și alcoxi (2-hidroxipropil) arginina sunt singurii agenți tensioactivi amfoteri cunoscuți pe bază de aminoacizi. LL este un produs de condensare al lizinei și acidului lauric. Datorită structurii sale amfotere, LL este insolubilă în aproape toate tipurile de solvenți, cu excepția solvenților foarte alcalini sau acizi. Ca pulbere organică, LL are o aderență excelentă la suprafețele hidrofile și un coeficient scăzut de frecare, oferind acestui surfactant o excelentă capacitate de lubrifiere. LL este utilizat pe scară largă în cremele pentru piele și balsamurile de păr și este, de asemenea, folosit ca lubrifiant.
④AAS nonionic
Agenții tensioactivi neionici sunt caracterizați prin grupuri de cap polar fără încărcături formale. opt noi surfactanți neionici etoxilați au fost preparați de către Al-Sabagh și colab. din α-aminoacizi solubili în ulei. În acest proces, L-fenilalanina (LEP) și L-leucina au fost mai întâi esterificate cu hexadecanol, urmate de amidarea cu acid palmitic pentru a da două amide și doi esteri de α-aminoacizi. Amidele și esterii au suferit apoi reacții de condensare cu oxid de etilenă pentru a prepara trei derivați de fenilalanină cu un număr diferit de unități de polioxietilenă (40, 60 și 100). S-a constatat că aceste AAS neionice au proprietăți bune de detergent și spumare.
05 Sinteză
5.1 Calea sintetică de bază
În AAS, grupările hidrofobe pot fi atașate la situsurile de amină sau acid carboxilic sau prin lanțurile laterale ale aminoacizilor. Pe baza acestui fapt, sunt disponibile patru rute sintetice de bază, așa cum se arată în Figura 5.
Fig.5 Căi fundamentale de sinteză a surfactanților pe bază de aminoacizi
| Calea 1. Ester aminele amfifile sunt produse prin reacții de esterificare, caz în care sinteza surfactantului se realizează de obicei prin refluxarea alcoolilor grași și a aminoacizilor în prezența unui agent de deshidratare și a unui catalizator acid. În unele reacții, acidul sulfuric acționează atât ca catalizator, cât și ca agent de deshidratare.
Calea 2. Aminoacizii activați reacționează cu alchilaminele pentru a forma legături amidice, rezultând sinteza amidoaminelor amfifile.
Calea 3. Acizii amido sunt sintetizați prin reacția grupărilor amine ale aminoacizilor cu acizii amido.
Calea 4. Aminoacizii alchil cu catenă lungă au fost sintetizați prin reacția grupărilor amine cu haloalcanii. |
5.2 Progrese în sinteza și producție
5.2.1 Sinteza surfactanților aminoacizi/peptidici cu catenă unică
Aminoacizii sau peptidele N-acil sau O-acil pot fi sintetizați prin acilarea catalizată de enzime a grupărilor amină sau hidroxil cu acizi grași. Cel mai vechi raport despre sinteza catalizată de lipază fără solvent a amidei de aminoacizi sau a derivaților de ester metilic a folosit Candida antarctica, cu randamente variind de la 25% la 90%, în funcție de aminoacidul țintă. Metil etil cetonă a fost, de asemenea, utilizată ca solvent în unele reacții. Vonderhagen și colab. a descris, de asemenea, reacții de N-acilare catalizate de lipază și protează ale aminoacizilor, hidrolizatelor de proteine și/sau derivaților acestora folosind un amestec de apă și solvenți organici (de exemplu, dimetilformamidă/apă) și metil butilcetonă.
În primele zile, principala problemă cu sinteza AAS catalizată de enzime a fost randamentele scăzute. Potrivit Valivety et al. randamentul derivaților de N-tetradecanoil aminoacizi a fost de numai 2%-10% chiar și după utilizarea diferitelor lipaze și incubarea la 70°C timp de multe zile. Montet şi colab. de asemenea, au întâmpinat probleme legate de randamentul scăzut de aminoacizi în sinteza N-acil lizinei folosind acizi grași și uleiuri vegetale. Potrivit acestora, randamentul maxim al produsului a fost de 19% în condiții fără solvenți și folosind solvenți organici. aceeași problemă a fost întâlnită de Valivety și colab. în sinteza derivaților de ester metilic al N-Cbz-L-lizină sau N-Cbz-lizină.
În acest studiu, ei au susținut că randamentul de 3-O-tetradecanoil-L-serină a fost de 80% atunci când se folosește serină N-protejată ca substrat și Novozyme 435 ca catalizator într-un mediu fără solvenți topit. Nagao și Kito au studiat O-acilarea L-serinei, L-homoserinei, L-treoninei și L-tirozinei (LET) la utilizarea lipazei. Rezultatele reacției (lipaza a fost obținută de Candida cylindracea și Rhizopus delemar în mediu tampon apos) și a raportat că randamentele de acilare a L-homoserinei și L-serină au fost oarecum scăzute, în timp ce nu a avut loc nicio acilare a L-treoninei și LET.
Mulți cercetători au susținut utilizarea de substraturi ieftine și ușor disponibile pentru sinteza de AAS rentabil. Soo și colab. a susținut că prepararea surfactanților pe bază de ulei de palmier funcționează cel mai bine cu lipoenzima imobilizată. Ei au remarcat că randamentul produselor ar fi mai bun în ciuda reacției consumatoare de timp (6 zile). Gerova et al. a investigat sinteza și activitatea de suprafață a N-palmitoil AAS chiral pe bază de metionină, prolină, leucină, treonină, fenilalanină și fenilglicină într-un amestec ciclic/racemic. Pang și Chu au descris sinteza monomerilor pe bază de aminoacizi și monomeri pe bază de acid dicarboxilic în soluție O serie de esteri poliamidici pe bază de aminoacizi funcționali și biodegradabili au fost sintetizați prin reacții de co-condensare în soluție.
Cantaeuzene și Guerreiro au raportat esterificarea grupărilor de acid carboxilic ale Boc-Ala-OH și Boc-Asp-OH cu alcooli și dioli alifatici cu catenă lungă, cu diclormetan ca solvent și agaroză 4B (Sepharose 4B) ca catalizator. În acest studiu, reacția lui Boc-Ala-OH cu alcooli grași de până la 16 atomi de carbon a dat randamente bune (51%), în timp ce pentru Boc-Asp-OH 6 și 12 atomi de carbon au fost mai bune, cu un randament corespunzător de 63% [64]. ]. 99,9%) cu randamente cuprinse între 58% și 76%, care au fost sintetizate prin formarea de legături amidice cu diferite alchilamine cu catenă lungă sau legături esterice cu alcooli grași de către Cbz-Arg-OMe, unde papaina a acționat ca catalizator.
5.2.2 Sinteza surfactanților aminoacizi/peptidici pe bază de gemeni
Surfactanții gemeni pe bază de aminoacizi constau din două molecule AAS cu lanț liniar legate cap la cap între ele printr-un grup distanțier. Există 2 scheme posibile pentru sinteza chimioenzimatică a surfactanților pe bază de aminoacizi de tip gemeni (Figurile 6 și 7). În Figura 6, 2 derivaţi de aminoacizi sunt reacţionaţi cu compusul ca grupare distanţier şi apoi sunt introduse 2 grupări hidrofobe. În Figura 7, cele 2 structuri cu lanț drept sunt legate direct între ele printr-un grup distanțier bifuncțional.
Cea mai timpurie dezvoltare a sintezei catalizate de enzime a lipoaminoacizilor gemeni a fost lansată de Valivety și colab. Yoshimura și colab. a investigat sinteza, adsorbția și agregarea unui surfactant gemeni pe bază de aminoacizi, pe bază de cistină și bromură de n-alchil. Surfactanții sintetizați au fost comparați cu agenții tensioactivi monomeri corespunzători. Faustino şi colab. a descris sinteza AAS monomeric pe baza de uree anionica pe baza de L-cistina, D-cistina, DL-cistina, L-cisteina, L-metionina si L-sulfoalanina si perechile lor de gemeni prin intermediul conductibilitatii, tensiunii superficiale de echilibru si constanta. -caracterizarea fluorescenţei de stare a acestora. S-a demonstrat că valoarea cmc a gemenilor a fost mai mică prin compararea monomerului cu gemeni.
Fig.6 Sinteza AAS gemeni folosind derivați AA și distanțier, urmată de inserarea grupării hidrofobe
Fig.7 Sinteza AAS-urilor gemeni folosind distanțiere bifuncționale și AAS
5.2.3 Sinteza surfactanților aminoacizi/peptidici glicerolipidici
Surfactanții aminoacizi/peptidici glicerolipidici sunt o nouă clasă de aminoacizi lipidici care sunt analogi structurali ai mono- (sau di-) esterilor și fosfolipidelor de glicerol, datorită structurii lor de unul sau două lanțuri grase cu un aminoacid legat de coloana vertebrală a glicerolului. printr-o legătură esterică. Sinteza acestor surfactanți începe cu prepararea esterilor glicerolici ai aminoacizilor la temperaturi ridicate și în prezența unui catalizator acid (de exemplu BF 3). Sinteza catalizată de enzime (folosind hidrolaze, proteaze și lipaze ca catalizatori) este, de asemenea, o opțiune bună (Figura 8).
A fost raportată sinteza catalizată de enzime a conjugatelor de gliceride de arginină dilaurilate folosind papaină. S-a raportat, de asemenea, sinteza esterului de diacilglicerol conjugat din acetilarginină și evaluarea proprietăților lor fizico-chimice.
Fig.8 Sinteza conjugaților de aminoacizi mono și diacilglicerol
distanțier: NH-(CH2)10-NH: compus B1
distanțier: NH-C6H4-NH: compus B2
distanțier: CH2-CH2: compusB3
Fig.9 Sinteza amfifilelor simetrice derivate din Tris(hidroximetil)aminometan
5.2.4 Sinteza surfactanților aminoacizi/peptidici pe bază de bola
Amfifilele de tip bola pe bază de aminoacizi conțin 2 aminoacizi care sunt legați de același lanț hidrofob. Franceschi și colab. a descris sinteza amfifilelor de tip bola cu 2 aminoacizi (D- sau L-alanină sau L-histidină) și 1 lanț alchil de lungimi diferite și a investigat activitatea lor de suprafață. Aceștia discută despre sinteza și agregarea unor noi amfifile de tip bola cu o fracțiune de aminoacizi (folosind fie un β-aminoacid neobișnuit, fie un alcool) și o grupare distanțier C12-C20. Beta-aminoacizii mai puțin obișnuiți utilizați pot fi un aminoacid de zahăr, un aminoacid derivat de azidotimină (AZT), un aminoacid norbornen și un aminoalcool derivat din AZT (Figura 9). sinteza amfifilelor simetrice de tip bola derivate din tris(hidroximetil)aminometan (Tris) (Figura 9).
06 Proprietăți fizico-chimice
Este bine cunoscut faptul că surfactanții pe bază de aminoacizi (AAS) sunt diverși și versatili în natură și au o bună aplicabilitate în multe aplicații, cum ar fi solubilizare bună, proprietăți bune de emulsionare, eficiență ridicată, performanță ridicată la activitate la suprafață și rezistență bună la apa dură (ion de calciu). toleranţă).
Pe baza proprietăților tensioactive ale aminoacizilor (de exemplu, tensiunea superficială, cmc, comportamentul fazei și temperatura Krafft), s-au ajuns la următoarele concluzii în urma unor studii ample - activitatea de suprafață a AAS este superioară celei a omologul său surfactant convențional.
6.1 Concentrația micelelor critice (cmc)
Concentrația micelelor critice este unul dintre parametrii importanți ai agenților tensioactivi și guvernează multe proprietăți active de suprafață, cum ar fi solubilizarea, liza celulară și interacțiunea acesteia cu biofilmele etc. În general, creșterea lungimii lanțului cozii de hidrocarbură (creșterea hidrofobicității) duce la o scădere. în valoarea cmc a soluţiei de surfactant, crescându-i astfel activitatea de suprafaţă. Agenții tensioactivi pe bază de aminoacizi au de obicei valori de cmc mai mici în comparație cu agenții tensioactivi convenționali.
Prin diferite combinații de grupe de cap și cozi hidrofobe (amidă monocationică, amidă bicationică, ester pe bază de amidă bicationică), Infante și colab. a sintetizat trei AAS pe bază de arginină și le-a studiat cmc și γcmc (tensiunea de suprafață la cmc), arătând că valorile cmc și γcmc au scăzut odată cu creșterea lungimii cozii hidrofobe. Într-un alt studiu, Singare și Mhatre au descoperit că cmc al agenților tensioactivi N-α-acilarginină a scăzut odată cu creșterea numărului de atomi de carbon hidrofobi din coadă (Tabelul 1).
Yoshimura și colab. a investigat cmc-ul surfactanților gemeni pe bază de aminoacizi derivați din cisteină și a arătat că cmc a scăzut atunci când lungimea lanțului de carbon din lanțul hidrofob a crescut de la 10 la 12. Creșterea în continuare a lungimii lanțului de carbon la 14 a dus la o creștere a cmc, ceea ce a confirmat că surfactanții gemeni cu lanț lung au o tendință mai mică de agregare.
Faustino şi colab. a raportat formarea de micelii mixte în soluții apoase de surfactanți anionici gemeni pe bază de cistină. Surfactanții gemeni au fost, de asemenea, comparați cu agenții tensioactivi monomeri convenționali corespunzători (C8 Cys). Valorile cmc ale amestecurilor lipide-surfactant au fost raportate a fi mai mici decât cele ale surfactanților puri. surfactanții gemeni și 1,2-diheptanoil-sn-gliceril-3-fosfocolină, o fosfolipidă solubilă în apă, formatoare de miceli, au avut cmc la nivel milimolar.
Shrestha și Aramaki au investigat formarea micelilor viscoelastice asemănătoare viermilor în soluții apoase de surfactanți anionici-nonionici pe bază de aminoacizi, în absența sărurilor de amestec. În acest studiu, sa constatat că N-dodecil glutamatul are o temperatură Krafft mai mare; totuși, atunci când a fost neutralizat cu aminoacidul bazic L-lizină, a generat micelii și soluția a început să se comporte ca un fluid newtonian la 25 °C.
6.2 Solubilitate bună în apă
Solubilitatea bună în apă a AAS se datorează prezenței unor legături CO-NH suplimentare. Acest lucru face ca AAS să fie mai biodegradabil și mai ecologic decât agenții tensioactivi convenționali corespunzători. Solubilitatea în apă a acidului N-acil-L-glutamic este și mai bună datorită celor 2 grupări carboxil ale sale. Solubilitatea în apă a Cn(CA) 2 este, de asemenea, bună deoarece există 2 grupări ionice de arginină într-o moleculă, ceea ce are ca rezultat o adsorbție și difuzie mai eficiente la interfața celulară și chiar o inhibare bacteriană eficientă la concentrații mai mici.
6.3 Temperatura Krafft și punctul Krafft
Temperatura Krafft poate fi înțeleasă ca comportamentul specific de solubilitate al agenților tensioactivi a căror solubilitate crește brusc peste o anumită temperatură. Surfactanții ionici au tendința de a genera hidrați solizi, care pot precipita din apă. La o anumită temperatură (așa-numita temperatură Krafft), se observă de obicei o creștere dramatică și discontinuă a solubilității agenților tensioactivi. Punctul Krafft al unui surfactant ionic este temperatura lui Krafft la cmc.
Această caracteristică de solubilitate este de obicei observată pentru agenții tensioactivi ionici și poate fi explicată după cum urmează: solubilitatea monomerului fără agent tensioactiv este limitată sub temperatura Krafft până la atingerea punctului Krafft, unde solubilitatea sa crește treptat datorită formării micelelor. Pentru a asigura solubilitatea completă, este necesar să se pregătească formulări de surfactant la temperaturi peste punctul Krafft.
Temperatura Krafft a AAS a fost studiată și comparată cu cea a agenților tensioactivi sintetici convenționali. Shrestha și Aramaki au studiat temperatura Krafft a AAS pe bază de arginină și au descoperit că concentrația critică a micelilor a prezentat un comportament de agregare sub formă de pre-micelii peste 2-5. ×10-6 mol-L -1 urmată de formarea normală a micelelor (Ohta și colab. au sintetizat șase tipuri diferite de N-hexadecanoil AAS și au discutat relația dintre temperatura lor Krafft și reziduurile de aminoacizi.
În experimente, s-a constatat că temperatura Krafft a N-hexadecanoil AAS crește odată cu scăderea dimensiunii reziduurilor de aminoacizi (fenilalanina fiind o excepție), în timp ce căldura de solubilitate (absorbție de căldură) crește odată cu scăderea dimensiunii reziduurilor de aminoacizi (cu cu excepţia glicinei şi fenilalaninei). S-a ajuns la concluzia că atât în sistemele de alanină, cât și de fenilalanină, interacțiunea DL este mai puternică decât interacțiunea LL în forma solidă a sării N-hexadecanoil AAS.
Brito et al. a determinat temperatura Krafft a trei serii de noi surfactanți pe bază de aminoacizi utilizând microcalorimetrie cu scanare diferențială și a constatat că schimbarea ionului de trifluoracetat în ion de iodură a dus la o creștere semnificativă a temperaturii Krafft (aproximativ 6 °C), de la 47 °C la 53 °C. C. Prezența legăturilor duble cis și nesaturația prezentă în derivații Ser cu lanț lung au condus la o scădere semnificativă a temperaturii Krafft. S-a raportat că n-Dodecil glutamatul are o temperatură Krafft mai mare. Cu toate acestea, neutralizarea cu aminoacidul bazic L-lizină a dus la formarea de micelii în soluție care s-au comportat ca fluidele newtoniene la 25 °C.
6.4 Tensiunea superficială
Tensiunea superficială a agenților tensioactivi este legată de lungimea lanțului părții hidrofobe. Zhang şi colab. a determinat tensiunea superficială a cocoilglicinatului de sodiu prin metoda plăcii Wilhelmy (25±0,2)°C și a determinat valoarea tensiunii superficiale la cmc ca 33 mN-m-1, cmc ca 0,21 mmol-L-1. Yoshimura și colab. a determinat tensiunea superficială a tensiunii superficiale de suprafață pe bază de aminoacizi de tip 2C n Cys a agenților activi de suprafață pe bază de 2C n Cys. S-a constatat că tensiunea superficială la cmc a scăzut odată cu creșterea lungimii lanțului (până la n = 8), în timp ce tendința a fost inversată pentru agenții tensioactivi cu n = 12 sau lungimi de lanț mai mari.
De asemenea, a fost studiat efectul CaC12 asupra tensiunii superficiale a surfactanților pe bază de aminoacizi dicarboxilați. În aceste studii, CaC12 a fost adăugat la soluții apoase de trei surfactanți de tip aminoacizi dicarboxilați (C12 MalNa 2, C12 AspNa 2 și C12 GluNa 2). Valorile platoului după cmc au fost comparate și s-a constatat că tensiunea superficială a scăzut la concentrații foarte scăzute de CaC12. Acest lucru se datorează efectului ionilor de calciu asupra aranjamentului surfactantului la interfața gaz-apă. tensiunile superficiale ale sărurilor de N-dodecilaminomalonat și N-dodecilaspartat, pe de altă parte, au fost, de asemenea, aproape constante până la o concentrație de 10 mmol-L-1 CaC12. Peste 10 mmol-L-1, tensiunea superficială crește brusc, datorită formării unei precipitații a sării de calciu a surfactantului. Pentru sarea disodica a N-dodecil glutamatului, adăugarea moderată de CaC12 a dus la o scădere semnificativă a tensiunii superficiale, în timp ce creșterea continuă a concentrației de CaC12 nu a mai provocat modificări semnificative.
Pentru a determina cinetica de adsorbție a AAS de tip gemeni la interfața gaz-apă, tensiunea superficială dinamică a fost determinată folosind metoda presiunii maxime cu bule. Rezultatele au arătat că pentru cel mai lung timp de testare, tensiunea superficială dinamică 2C 12 Cys nu s-a schimbat. Scăderea tensiunii superficiale dinamice depinde doar de concentrație, lungimea cozilor hidrofobe și numărul cozilor hidrofobe. Creșterea concentrației de surfactant, scăderea lungimii lanțului, precum și a numărului de lanțuri au dus la o degradare mai rapidă. Rezultatele obținute pentru concentrații mai mari de C n Cys (n = 8 până la 12) s-au dovedit a fi foarte apropiate de γ cmc măsurat prin metoda Wilhelmy.
Într-un alt studiu, tensiunile de suprafață dinamice ale dilauril cistinei de sodiu (SDLC) și didecaminocistinei de sodiu au fost determinate prin metoda plăcii Wilhelmy și, în plus, tensiunile de suprafață de echilibru ale soluțiilor lor apoase au fost determinate prin metoda volumului picăturii. Reacția legăturilor disulfurice a fost investigată în continuare și prin alte metode. Adăugarea de mercaptoetanol la 0,1 mmol-L-1 soluție SDLC a condus la o creștere rapidă a tensiunii superficiale de la 34 mN-m-1 la 53 mN-m-1. Deoarece NaClO poate oxida legăturile disulfurice ale SDLC la grupări de acid sulfonic, nu s-au observat agregate când NaClO (5 mmol-L-1) a fost adăugat la soluția de 0,1 mmol-L-1 SDLC. Microscopia electronică cu transmisie și rezultatele împrăștierii dinamice a luminii au arătat că nu s-au format agregate în soluție. S-a constatat că tensiunea superficială a SDLC crește de la 34 mN-m-1 la 60 mN-m-1 pe o perioadă de 20 min.
6.5 Interacțiuni binare de suprafață
În științele vieții, o serie de grupuri au studiat proprietățile vibraționale ale amestecurilor de AAS cationici (agenți tensioactivi pe bază de diacilglicerol arginină) și fosfolipide la interfața gaz-apă, ajungând în cele din urmă la concluzia că această proprietate neideală determină prevalența interacțiunilor electrostatice.
6.6 Proprietăţi de agregare
Difuzarea dinamică a luminii este utilizată în mod obișnuit pentru a determina proprietățile de agregare ale monomerilor pe bază de aminoacizi și ale agenților tensioactivi gemeni la concentrații peste cmc, producând un diametru hidrodinamic aparent DH (= 2RH). Agregatele formate din C n Cys și 2Cn Cys sunt relativ mari și au o distribuție la scară largă în comparație cu alți agenți tensioactivi. Toți agenții tensioactivi, cu excepția 2C12 Cys, formează de obicei agregate de aproximativ 10 nm. Dimensiunile micelelor surfactanților gemeni sunt semnificativ mai mari decât cele ale omologilor lor monomerici. O creștere a lungimii lanțului de hidrocarburi duce, de asemenea, la o creștere a dimensiunii micelelor. ohta și colab. a descris proprietățile de agregare a trei stereoizomeri diferiți ai N-dodecil-fenil-alanil-fenil-alanin tetrametilamoniu în soluție apoasă și a arătat că diastereoizomerii au aceeași concentrație critică de agregare în soluție apoasă. Iwahashi și colab. investigat prin dicroism circular, RMN și osmometrie a presiunii de vapori. Formarea agregatelor chirale de acid N-dodecanoil-L-glutamic, N-dodecanoil-L-valină și esterii lor metilici în diferiți solvenți (cum ar fi tetrahidrofuran, acetonitril, 1,4). -dioxan și 1,2-dicloretan) cu proprietăți de rotație a fost investigată prin dicroism circular, RMN și osmometrie a presiunii de vapori.
6.7 Adsorbția interfacială
Adsorbția interfacială a agenților tensioactivi pe bază de aminoacizi și compararea acesteia cu omologul său convențional este, de asemenea, una dintre direcțiile cercetării. De exemplu, au fost investigate proprietățile de adsorbție interfacială ale esterilor dodecilici ai aminoacizilor aromatici obținuți din LET și LEP. Rezultatele au arătat că LET și LEP au prezentat zone interfațale mai mici la interfața gaz-lichid și, respectiv, la interfața apă/hexan.
Bordes et al. a investigat comportamentul soluției și adsorbția la interfața gaz-apă a trei surfactanți aminoacizi dicarboxilați, sărurile disodice ale dodecil glutamat, dodecil aspartat și aminomalonat (cu 3, 2 și, respectiv, 1 atomi de carbon între cele două grupări carboxil). Conform acestui raport, cmc-ul surfactanților dicarboxilați a fost de 4-5 ori mai mare decât cel al sării de dodecil glicină monocarboxilată. Acest lucru este atribuit formării de legături de hidrogen între surfactanții dicarboxilați și moleculele învecinate prin grupările amidice din acestea.
6.8 Comportamentul de fază
Se observă faze cubice discontinue izotrope pentru surfactanții la concentrații foarte mari. Moleculele de surfactant cu grupuri de cap foarte mari tind să formeze agregate cu curbură pozitivă mai mică. marques și colab. a studiat comportamentul de fază al sistemelor 12Lys12/12Ser și 8Lys8/16Ser (vezi Figura 10), iar rezultatele au arătat că sistemul 12Lys12/12Ser are o zonă de separare a fazelor între regiunile de soluție micelară și veziculară, în timp ce sistemul 8Lys8/16Ser Sistemul 8Lys8/16Ser prezintă o tranziție continuă (regiune de fază micelară alungită între regiunea de fază micelară mică și regiunea de fază veziculară). Trebuie remarcat faptul că, pentru regiunea veziculoasă a sistemului 12Lys12/12Ser, veziculele coexistă întotdeauna cu miceliile, în timp ce regiunea veziculoasă a sistemului 8Lys8/16Ser are doar vezicule.
Amestecuri catanionice de surfactanți pe bază de lizină și serină: pereche simetrică 12Lys12/12Ser (stânga) și pereche asimetrică 8Lys8/16Ser (dreapta)
6.9 Capacitate de emulsionare
Kouchi și colab. a examinat capacitatea de emulsionare, tensiunea interfacială, dispersibilitatea și vâscozitatea N-[3-dodecil-2-hidroxipropil]-L-argininei, L-glutamatului și a altor AAS. În comparație cu agenții tensioactivi sintetici (omologii lor convenționali neionici și amfoteri), rezultatele au arătat că AAS au o capacitate de emulsionare mai puternică decât agenții tensioactivi convenționali.
Baczko şi colab. a sintetizat noi surfactanți anionici de aminoacizi și a investigat adecvarea acestora ca solvenți pentru spectroscopie RMN orientată chiral. O serie de derivați L-Phe sau L-Ala amfifili pe bază de sulfonat cu diferite cozi hidrofobe (pentil~tetradecil) au fost sintetizați prin reacția aminoacizilor cu anhidrida o-sulfobenzoică. Wu şi colab. săruri de sodiu sintetizate ale N-acil gras AAS șiau investigat capacitatea lor de emulsionare în emulsii ulei-în-apă, iar rezultatele au arătat că acești agenți tensioactivi au funcționat mai bine cu acetat de etil ca fază uleioasă decât cu n-hexan ca fază uleioasă.
6.10 Progrese în sinteza și producție
Rezistența la apă dură poate fi înțeleasă ca abilitatea agenților tensioactivi de a rezista prezenței ionilor precum calciu și magneziu în apa dură, adică capacitatea de a evita precipitarea în săpunurile de calciu. Agenții tensioactivi cu rezistență ridicată la apă dură sunt foarte utili pentru formulările de detergent și produsele de îngrijire personală. Rezistența la apă dură poate fi evaluată prin calcularea modificării solubilității și activității de suprafață a surfactantului în prezența ionilor de calciu.
O altă modalitate de a evalua rezistența la apă dure este de a calcula procentul sau gramele de surfactant necesar pentru ca săpunul de calciu format din 100 g de oleat de sodiu să fie dispersat în apă. În zonele cu apă dură ridicată, concentrațiile mari de ioni de calciu și magneziu și conținutul de minerale pot îngreuna unele aplicații practice. Adesea, ionul de sodiu este utilizat ca contraion al unui surfactant anionic sintetic. Deoarece ionul de calciu divalent este legat de ambele molecule de agent activ de suprafață, acesta face ca surfactantul să precipite mai ușor din soluție, ceea ce face detergenția mai puțin probabilă.
Studiul rezistenței la apă dure a AAS a arătat că rezistența la acid și la apă dură au fost puternic influențate de o grupare carboxil suplimentară, iar rezistența la acid și la apă dură a crescut în continuare odată cu creșterea lungimii grupului distanțier dintre cele două grupe carboxil. . Ordinea rezistenței la acid și la apă dură a fost C12 glicinat < C12 aspartat < C12 glutamat. Comparând legătura amidă dicarboxilată și, respectiv, surfactantul amino dicarboxilat, s-a constatat că domeniul de pH al acestuia din urmă a fost mai larg și activitatea sa de suprafață a crescut cu adăugarea unei cantități adecvate de acid. N-alchil aminoacizii dicarboxilați au prezentat efect de chelare în prezența ionilor de calciu, iar aspartatul C12 a format gel alb. Glutamatul de c12 a prezentat activitate de suprafață ridicată la concentrație mare de Ca2+ și este de așteptat să fie utilizat în desalinizarea apei de mare.
6.11 Dispersabilitate
Dispersibilitatea se referă la capacitatea unui surfactant de a preveni coalescența și sedimentarea surfactantului în soluție.Dispersibilitatea este o proprietate importantă a agenților tensioactivi care îi face potriviti pentru utilizarea în detergenți, cosmetice și produse farmaceutice.Un agent de dispersie trebuie să conţină o legătură ester, eter, amidă sau amino între gruparea hidrofobă şi gruparea hidrofilă terminală (sau printre grupările hidrofobe cu catenă liniară).
În general, agenții tensioactivi anionici, cum ar fi alcanolamidosulfații și agenții tensioactivi amfoteri, cum ar fi amidosulfobetaina, sunt deosebit de eficienți ca agenți de dispersie pentru săpunurile de calciu.
Multe eforturi de cercetare au determinat dispersibilitatea AAS, unde N-lauroil lizina s-a dovedit a fi slab compatibilă cu apa și dificil de utilizat pentru formulările cosmetice.În această serie, aminoacizii bazici N-acil-substituiți au o dispersibilitate superbă și sunt utilizați în industria cosmetică pentru a îmbunătăți formulările.
07 Toxicitate
Surfactanții convenționali, în special surfactanții cationici, sunt foarte toxici pentru organismele acvatice. Toxicitatea lor acută se datorează fenomenului de interacțiune adsorbție-ion a agenților tensioactivi la interfața celulă-apă. Scăderea CMC a agenților tensioactivi duce de obicei la o adsorbție interfacială mai puternică a agenților tensioactivi, ceea ce are ca rezultat, de obicei, o toxicitate acută crescută a acestora. O creștere a lungimii lanțului hidrofob al agenților tensioactivi duce, de asemenea, la o creștere a toxicității acute a surfactanților.Majoritatea AAS sunt scăzute sau netoxice pentru oameni și mediu (în special pentru organismele marine) și sunt potrivite pentru utilizare ca ingrediente alimentare, produse farmaceutice și cosmetice.Mulți cercetători au demonstrat că surfactanții aminoacizi sunt blânzi și non-iritant pentru piele. Surfactanții pe bază de arginină sunt cunoscuți a fi mai puțin toxici decât omologii lor convenționali.
Brito et al. au studiat proprietățile fizico-chimice și toxicologice ale amfifilelor pe bază de aminoacizi și ale acestora [derivați din tirozină (Tyr), hidroxiprolină (Hyp), serină (Ser) și lizină (Lys)] formarea spontană a veziculelor cationice și a oferit date despre toxicitatea lor acută la Daphnia magna (IC 50). Ei au sintetizat vezicule cationice de bromură de dodeciltrimetilamoniu (DTAB)/derivați Lys și/sau amestecuri Ser-/Lys-derivați și le-au testat ecotoxicitatea și potențialul hemolitic, arătând că toate AAS și amestecurile lor care conțin vezicule au fost mai puțin toxice decât surfactantul convențional DTAB. .
Rosa și colab. a investigat legarea (asociarea) ADN-ului la veziculele cationice stabile pe bază de aminoacizi. Spre deosebire de surfactanții cationici convenționali, care adesea par a fi toxici, interacțiunea surfactanților de aminoacizi cationici pare a fi netoxică. AAS cationic se bazează pe arginină, care formează spontan vezicule stabile în combinație cu anumiți agenți tensioactivi anionici. Inhibitorii de coroziune pe bază de aminoacizi sunt, de asemenea, raportați a fi netoxici. Acești agenți tensioactivi sunt ușor de sintetizat cu puritate ridicată (până la 99%), costuri reduse, ușor biodegradabili și complet solubili în medii apoase. Mai multe studii au arătat că surfactanții aminoacizi care conțin sulf sunt superiori în inhibarea coroziunii.
Într-un studiu recent, Perinelli et al. a raportat un profil toxicologic satisfăcător al ramnolipidelor în comparație cu agenții tensioactivi convenționali. Se știe că ramnolipidele acționează ca îmbunătățitori a permeabilității. Ei au raportat, de asemenea, efectul ramnolipidelor asupra permeabilității epiteliale a medicamentelor macromoleculare.
08 Activitate antimicrobiană
Activitatea antimicrobiană a agenților tensioactivi poate fi evaluată prin concentrația minimă inhibitoare. Activitatea antimicrobiană a surfactanților pe bază de arginină a fost studiată în detaliu. Bacteriile Gram-negative s-au dovedit a fi mai rezistente la surfactanții pe bază de arginină decât bacteriile Gram-pozitive. Activitatea antimicrobiană a agenților tensioactivi este de obicei crescută de prezența legăturilor hidroxil, ciclopropan sau nesaturate în lanțurile acil. Castillo și colab. a arătat că lungimea lanțurilor acil și sarcina pozitivă determină valoarea HLB (echilibrul hidrofil-lipofil) a moleculei și acestea au un efect asupra capacității lor de a distruge membranele. Esterul metilic al na-acilargininei este o altă clasă importantă de agenți tensioactivi cationici cu activitate antimicrobiană cu spectru larg și este ușor biodegradabil și are toxicitate scăzută sau deloc. Studii privind interacțiunea agenților tensioactivi pe bază de ester metilic de Nα-acilarginină cu 1,2-dipalmitoil-sn-propiltrioxil-3-fosforilcolină și 1,2-ditetradecanoil-sn-propiltrioxil-3-fosforilcolină, membrane model și cu organisme vii din prezența sau absența barierelor externe au arătat că această clasă de agenți tensioactivi are o bună activitate antimicrobiană. Rezultatele au arătat că surfactanții au o activitate antibacteriană bună.
09 Proprietăţi reologice
Proprietățile reologice ale agenților tensioactivi joacă un rol foarte important în determinarea și prezicerea aplicațiilor acestora în diferite industrii, inclusiv alimentară, farmaceutică, extracția uleiului, îngrijirea personală și produsele de îngrijire la domiciliu. Au fost efectuate multe studii pentru a discuta relația dintre vâscoelasticitatea agenților tensioactivi aminoacizi și cmc.
10 Aplicații în industria cosmetică
AAS sunt utilizate în formularea multor produse de îngrijire personală.N-cocoil glicinatul de potasiu se dovedește a fi blând cu pielea și este folosit în curățarea feței pentru a îndepărta nămolul și machiajul. Acidul n-acil-L-glutamic are două grupări carboxil, ceea ce îl face mai solubil în apă. Printre aceste AAS, AAS pe bază de acizi grași C 12 sunt utilizate pe scară largă în curățarea feței pentru îndepărtarea nămolului și a machiajului. AAS cu un lanț C 18 sunt folosiți ca emulgatori în produsele de îngrijire a pielii, iar sărurile de N-Lauryl alanine sunt cunoscute pentru a crea spume cremoase care nu sunt iritante pentru piele și, prin urmare, pot fi utilizate în formularea produselor de îngrijire a bebelușilor. AAS pe bază de N-Lauryl utilizat în pasta de dinți are o bună detergenție, similară săpunului și o eficacitate puternică de inhibare a enzimelor.
În ultimele decenii, alegerea agenților tensioactivi pentru cosmetice, produse de îngrijire personală și produse farmaceutice s-a concentrat pe toxicitate scăzută, blândețe, blândețe la atingere și siguranță. Consumatorii acestor produse sunt foarte conștienți de potențiala iritație, toxicitate și factori de mediu.
Astăzi, AAS sunt folosite pentru a formula multe șampoane, vopsele de păr și săpunuri de baie datorită numeroaselor avantaje față de omologii lor tradiționali din cosmetice și produse de îngrijire personală.Surfactanții pe bază de proteine au proprietăți dezirabile necesare pentru produsele de îngrijire personală. Unele AAS au capacități de formare a peliculei, în timp ce altele au capacități bune de spumare.
Aminoacizii sunt factori importanți de hidratare care apar în mod natural în stratul cornos. Când celulele epidermice mor, ele devin parte a stratului cornos, iar proteinele intracelulare sunt degradate treptat în aminoacizi. Acești aminoacizi sunt apoi transportați mai departe în stratul cornos, unde absorb grăsimile sau substanțele asemănătoare grăsimii în stratul cornos epidermic, îmbunătățind astfel elasticitatea suprafeței pielii. Aproximativ 50% din factorul natural de hidratare al pielii este compus din aminoacizi și pirolidonă.
Colagenul, un ingredient cosmetic comun, conține și aminoacizi care mențin pielea moale.Problemele pielii, cum ar fi rugozitatea și aspectul mat, se datorează în mare parte lipsei de aminoacizi. Un studiu a arătat că amestecarea unui aminoacid cu un unguent ameliorează arsurile pielii, iar zonele afectate au revenit la starea lor normală fără a deveni cicatrici cheloide.
De asemenea, aminoacizii s-au dovedit a fi foarte utili în îngrijirea cuticulelor deteriorate.Părul uscat, fără formă, poate indica o scădere a concentrației de aminoacizi într-un strat cornos grav deteriorat. Aminoacizii au capacitatea de a pătrunde cuticula în firul de păr și de a absorbi umezeala din piele.Această capacitate a surfactanților pe bază de aminoacizi îi face foarte folositori în șampoane, vopsele de păr, balsam de păr, balsam de păr, iar prezența aminoacizilor face părul puternic.
11 Aplicații în produsele cosmetice de zi cu zi
În prezent, există o cerere din ce în ce mai mare pentru formulări de detergent pe bază de aminoacizi la nivel mondial.Se știe că AAS are o capacitate de curățare mai bună, o capacitate de spumare și proprietăți de înmuiere a țesăturilor, ceea ce le face potrivite pentru detergenți de uz casnic, șampoane, produse de spălat corporale și alte aplicații.Un AAS amfoter derivat din acid aspartic este raportat a fi un detergent extrem de eficient cu proprietăți chelatoare. Sa constatat că utilizarea ingredientelor detergente constând din N-alchil-β-aminoetoxi acizi reduce iritația pielii. O formulă de detergent lichid constând din N-cocoil-β-aminopropionat a fost raportată a fi un detergent eficient pentru petele de ulei de pe suprafețele metalice. Un surfactant acid aminocarboxilic, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa, s-a dovedit, de asemenea, că are o capacitate de detergere mai bună și este utilizat pentru curățarea textilelor, covoarelor, părului, sticlei etc. Acidul 2-hidroxi-3-aminopropionic-N,N- Se știe că derivatul acidului acetoacetic are o bună capacitate de complexare și astfel oferă stabilitate agenților de albire.
Prepararea formulărilor de detergent pe bază de N-(N'-acil-β-alanil)-β-alanină cu lanț lung a fost raportată de Keigo și Tatsuya în brevetul lor pentru o mai bună capacitate și stabilitate de spălare, ruperea ușoară a spumei și o bună înmuiere a țesăturilor. . Kao a dezvoltat o formulă de detergent pe bază de N-Acyl-1 -N-hidroxi-β-alanină și a raportat iritații scăzute ale pielii, rezistență ridicată la apă și putere mare de îndepărtare a petelor.
Compania japoneză Ajinomoto folosește AAS cu conținut scăzut de toxicitate și ușor degradabil pe bază de acid L-glutamic, L-arginină și L-lizină ca ingrediente principale în șampoane, detergenți și cosmetice (Figura 13). A fost, de asemenea, raportată capacitatea aditivilor enzimatici din formulările de detergent de a îndepărta murdăria proteică. N-acil AAS derivat din acid glutamic, alanină, metilglicină, serină și acid aspartic au fost raportate pentru utilizarea lor ca detergenți lichizi excelenți în soluții apoase. Acești agenți tensioactivi nu cresc deloc vâscozitatea, chiar și la temperaturi foarte scăzute, și pot fi transferați cu ușurință din vasul de depozitare al dispozitivului de spumare pentru a obține spume omogene.
Ora postării: iunie-09-2022