Πίνακας περιεχομένων για αυτό το άρθρο:
1. Ανάπτυξη αμινοξέων
2. Δομικές ιδιότητες
3. Χημική σύνθεση
4.Ταξινόμηση
5. Σύνθεση
6. Φυσικοχημικές ιδιότητες
7. Τοξικότητα
8. Αντιμικροβιακή δράση
9. Ρεολογικές ιδιότητες
10. Εφαρμογές στη βιομηχανία καλλυντικών
11. Εφαρμογές σε καθημερινά καλλυντικά
Τασιενεργά αμινοξέων (AAS)είναι μια κατηγορία επιφανειοδραστικών ουσιών που σχηματίζεται με συνδυασμό υδρόφοβων ομάδων με ένα ή περισσότερα αμινοξέα. Στην περίπτωση αυτή, τα Αμινοξέα μπορεί να είναι συνθετικά ή να προέρχονται από προϊόντα υδρόλυσης πρωτεϊνών ή παρόμοιες ανανεώσιμες πηγές. Αυτό το έγγραφο καλύπτει τις λεπτομέρειες των περισσότερων από τις διαθέσιμες συνθετικές οδούς για το AAS και την επίδραση διαφορετικών οδών στις φυσικοχημικές ιδιότητες των τελικών προϊόντων, συμπεριλαμβανομένης της διαλυτότητας, της σταθερότητας της διασποράς, της τοξικότητας και της βιοαποδομησιμότητας. Ως κατηγορία επιφανειοδραστικών με αυξανόμενη ζήτηση, η ευελιξία των AAS λόγω της μεταβλητής δομής τους προσφέρει μεγάλο αριθμό εμπορικών ευκαιριών.
Δεδομένου ότι τα επιφανειοδραστικά χρησιμοποιούνται ευρέως σε απορρυπαντικά, γαλακτωματοποιητές, αναστολείς διάβρωσης, τριτογενή ανάκτηση λαδιών και φαρμακευτικά προϊόντα, οι ερευνητές δεν έπαψαν ποτέ να δίνουν προσοχή στα επιφανειοδραστικά.
Οι επιφανειοδραστικές ουσίες είναι τα πιο αντιπροσωπευτικά χημικά προϊόντα που καταναλώνονται σε μεγάλες ποσότητες σε καθημερινή βάση σε όλο τον κόσμο και έχουν αρνητικές επιπτώσεις στο υδάτινο περιβάλλον.Μελέτες έχουν δείξει ότι η ευρεία χρήση παραδοσιακών τασιενεργών μπορεί να έχει αρνητικό αντίκτυπο στο περιβάλλον.
Σήμερα, η μη τοξικότητα, η βιοαποδομησιμότητα και η βιοσυμβατότητα είναι σχεδόν εξίσου σημαντικές για τους καταναλωτές με τη χρησιμότητα και την απόδοση των επιφανειοδραστικών ουσιών.
Τα βιοεπιφανειοδραστικά είναι φιλικά προς το περιβάλλον βιώσιμα τασιενεργά που συντίθενται φυσικά από μικροοργανισμούς όπως βακτήρια, μύκητες και ζυμομύκητες ή εκκρίνονται εξωκυτταρικά.Ως εκ τούτου, τα βιοεπιφανειοδραστικά μπορούν επίσης να παρασκευαστούν με μοριακό σχεδιασμό για να μιμηθούν φυσικές αμφιφιλικές δομές, όπως φωσφολιπίδια, αλκυλογλυκοσίδες και ακυλ αμινοξέα.
Τασιενεργά αμινοξέα (AAS)είναι ένα από τα τυπικά επιφανειοδραστικά, που παράγονται συνήθως από ζωικές ή γεωργικές πρώτες ύλες. Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, τα AAS έχουν προσελκύσει μεγάλο ενδιαφέρον από τους επιστήμονες ως νέα επιφανειοδραστικά, όχι μόνο επειδή μπορούν να συντεθούν από ανανεώσιμες πηγές, αλλά και επειδή τα AAS είναι εύκολα αποικοδομήσιμα και έχουν αβλαβή υποπροϊόντα, καθιστώντας τα ασφαλέστερα για την περιβάλλο.
Το AAS μπορεί να οριστεί ως μια κατηγορία επιφανειοδραστικών ουσιών που αποτελείται από αμινοξέα που περιέχουν ομάδες αμινοξέων (HO 2 C-CHR-NH 2) ή υπολείμματα αμινοξέων (HO 2 C-CHR-NH-). Οι 2 λειτουργικές περιοχές των αμινοξέων επιτρέπουν την παραγωγή μιας μεγάλης ποικιλίας επιφανειοδραστικών ουσιών. Συνολικά 20 τυπικά πρωτεϊνογόνα αμινοξέα είναι γνωστό ότι υπάρχουν στη φύση και είναι υπεύθυνα για όλες τις φυσιολογικές αντιδράσεις στην ανάπτυξη και τη ζωή. Διαφέρουν μεταξύ τους μόνο σύμφωνα με το υπόλειμμα R (Σχήμα 1, pk a είναι ο αρνητικός λογάριθμος της σταθεράς διάστασης οξέος του διαλύματος). Μερικά είναι μη πολικά και υδρόφοβα, άλλα είναι πολικά και υδρόφιλα, άλλα είναι βασικά και άλλα είναι όξινα.
Επειδή τα αμινοξέα είναι ανανεώσιμες ενώσεις, τα επιφανειοδραστικά που συντίθενται από αμινοξέα έχουν επίσης μεγάλη δυνατότητα να γίνουν βιώσιμα και φιλικά προς το περιβάλλον. Η απλή και φυσική δομή, η χαμηλή τοξικότητα και η ταχεία βιοδιασπασιμότητα τα καθιστούν συχνά ανώτερα από τα συμβατικά επιφανειοδραστικά. Χρησιμοποιώντας ανανεώσιμες πρώτες ύλες (π.χ. αμινοξέα και φυτικά έλαια), το AAS μπορεί να παραχθεί με διαφορετικές βιοτεχνολογικές και χημικές οδούς.
Στις αρχές του 20ου αιώνα, τα αμινοξέα ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά ότι χρησιμοποιούνται ως υποστρώματα για τη σύνθεση επιφανειοδραστικών ουσιών.Τα AAS χρησιμοποιήθηκαν κυρίως ως συντηρητικά σε φαρμακευτικές και καλλυντικές συνθέσεις.Επιπλέον, βρέθηκε ότι τα AAS είναι βιολογικά ενεργά έναντι μιας ποικιλίας βακτηρίων, όγκων και ιών που προκαλούν ασθένειες. Το 1988, η διαθεσιμότητα χαμηλού κόστους AAS προκάλεσε ερευνητικό ενδιαφέρον για την επιφανειακή δραστηριότητα. Σήμερα, με την ανάπτυξη της βιοτεχνολογίας, ορισμένα Αμινοξέα μπορούν επίσης να συντεθούν εμπορικά σε μεγάλη κλίμακα από μαγιά, γεγονός που αποδεικνύει έμμεσα ότι η παραγωγή AAS είναι πιο φιλική προς το περιβάλλον.
01 Ανάπτυξη αμινοξέων
Ήδη από τις αρχές του 19ου αιώνα, όταν ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά τα φυσικά αμινοξέα, οι δομές τους προβλεπόταν ότι ήταν εξαιρετικά πολύτιμες - χρησιμοποιήσιμες ως πρώτες ύλες για την παρασκευή αμφίφιλων. Η πρώτη μελέτη για τη σύνθεση του AAS αναφέρθηκε από τον Bondi το 1909.
Σε αυτή τη μελέτη, η Ν-ακυλογλυκίνη και η Ν-ακυλαλανίνη εισήχθησαν ως υδρόφιλες ομάδες για τασιενεργά. Η επακόλουθη εργασία περιελάμβανε τη σύνθεση λιποΑμινοοξέων (AAS) χρησιμοποιώντας γλυκίνη και αλανίνη, και οι Hentrich et al. δημοσίευσε μια σειρά ευρημάτων,συμπεριλαμβανομένης της πρώτης αίτησης διπλώματος ευρεσιτεχνίας, σχετικά με τη χρήση ακυλοσαρκοσινικού και ακυλοασπαρτικού αλάτων ως επιφανειοδραστικών σε προϊόντα οικιακού καθαρισμού (π.χ. σαμπουάν, απορρυπαντικά και οδοντόκρεμες).Στη συνέχεια, πολλοί ερευνητές ερεύνησαν τη σύνθεση και τις φυσικοχημικές ιδιότητες των ακυλο αμινοξέων. Μέχρι σήμερα, έχει δημοσιευθεί μεγάλος όγκος βιβλιογραφίας σχετικά με τη σύνθεση, τις ιδιότητες, τις βιομηχανικές εφαρμογές και τη βιοδιασπασιμότητα του AAS.
02 Δομικές Ιδιότητες
Οι μη πολικές αλυσίδες υδρόφοβων λιπαρών οξέων του AAS μπορεί να διαφέρουν ως προς τη δομή, το μήκος της αλυσίδας και τον αριθμό.Η δομική ποικιλομορφία και η υψηλή επιφανειακή δραστηριότητα των AAS εξηγούν την ευρεία ποικιλομορφία σύνθεσης και τις φυσικοχημικές και βιολογικές τους ιδιότητες. Οι κεφαλικές ομάδες του AAS αποτελούνται από Αμινοξέα ή πεπτίδια. Οι διαφορές στις ομάδες κεφαλών καθορίζουν την προσρόφηση, τη συσσωμάτωση και τη βιολογική δραστηριότητα αυτών των τασιενεργών. Οι λειτουργικές ομάδες στην ομάδα κεφαλής στη συνέχεια καθορίζουν τον τύπο του AAS, συμπεριλαμβανομένων των κατιονικών, ανιονικών, μη ιοντικών και επαμφοτεριζόμενων. Ο συνδυασμός υδρόφιλων αμινοξέων και υδρόφοβων τμημάτων μακράς αλυσίδας σχηματίζουν μια αμφιφιλική δομή που καθιστά το μόριο εξαιρετικά επιφανειακά ενεργό. Επιπλέον, η παρουσία ασύμμετρων ατόμων άνθρακα στο μόριο βοηθά στο σχηματισμό χειρόμορφων μορίων.
03 Χημική Σύνθεση
Όλα τα Πεπτίδια και τα Πολυπεπτίδια είναι τα προϊόντα Πολυμερισμού αυτών των σχεδόν 20 α-πρωτεϊνογόνων α-αμινοξέων. Και τα 20 α-αμινοξέα περιέχουν μια λειτουργική ομάδα καρβοξυλικού οξέος (-COOH) και μια αμινολειτουργική ομάδα (-NH 2), και τα δύο συνδεδεμένα με το ίδιο τετραεδρικό άτομο α-άνθρακα. Τα αμινοξέα διαφέρουν μεταξύ τους λόγω των διαφορετικών ομάδων R που συνδέονται με τον α-άνθρακα (εκτός από τη λυκίνη, όπου η ομάδα R είναι υδρογόνο.) Οι ομάδες R μπορεί να διαφέρουν ως προς τη δομή, το μέγεθος και το φορτίο (οξύτητα, αλκαλικότητα). Αυτές οι διαφορές καθορίζουν επίσης τη διαλυτότητα των αμινοξέων στο νερό.
Τα αμινοξέα είναι χειρόμορφα (εκτός από τη γλυκίνη) και είναι οπτικά ενεργά από τη φύση τους επειδή έχουν τέσσερις διαφορετικούς υποκαταστάτες που συνδέονται με τον άλφα άνθρακα. Τα αμινοξέα έχουν δύο πιθανές διαμορφώσεις. είναι μη επικαλυπτόμενες κατοπτρικές εικόνες μεταξύ τους, παρά το γεγονός ότι ο αριθμός των L-στερεοϊσομερών είναι σημαντικά υψηλότερος. Η ομάδα R που υπάρχει σε ορισμένα αμινοξέα (φαινυλαλανίνη, τυροσίνη και τρυπτοφάνη) είναι το αρύλιο, που οδηγεί σε μέγιστη απορρόφηση UV στα 280 nm. Το όξινο α-COOH και το βασικό α-ΝΗ 2 στα αμινοξέα είναι ικανά για ιονισμό, και αμφότερα τα στερεοϊσομερή, όποιο κι αν είναι, κατασκευάζουν την ισορροπία ιοντισμού που φαίνεται παρακάτω.
R-COOH ↔R-COO-＋Η＋
R-NH3＋↔R-NH2＋Η＋
Όπως φαίνεται στην παραπάνω ισορροπία ιονισμού, τα αμινοξέα περιέχουν τουλάχιστον δύο ασθενώς όξινες ομάδες. Ωστόσο, η καρβοξυλική ομάδα είναι πολύ πιο όξινη σε σύγκριση με την πρωτονιωμένη αμινομάδα. ρΗ 7,4, η καρβοξυλική ομάδα αποπρωτονιώνεται ενώ η αμινομάδα πρωτονιώνεται. Τα αμινοξέα με μη ιονιζόμενες ομάδες R είναι ηλεκτρικά ουδέτερα σε αυτό το pH και σχηματίζουν αμφιτεριόντα.
04 Ταξινόμηση
Το AAS μπορεί να ταξινομηθεί σύμφωνα με τέσσερα κριτήρια, τα οποία περιγράφονται παρακάτω με τη σειρά τους.
4.1 Σύμφωνα με την προέλευση
| Σύμφωνα με την προέλευση, το AAS μπορεί να χωριστεί σε 2 κατηγορίες ως εξής. ① Φυσική Κατηγορία Ορισμένες φυσικές ενώσεις που περιέχουν αμινοξέα έχουν επίσης την ικανότητα να μειώνουν την επιφανειακή/διεπιφανειακή τάση, και μερικές μάλιστα υπερβαίνουν την αποτελεσματικότητα των γλυκολιπιδίων. Αυτά τα AAS είναι επίσης γνωστά ως λιποπεπτίδια. Τα λιποπεπτίδια είναι ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους, που παράγονται συνήθως από είδη Bacillus.
Αυτά τα AAS χωρίζονται περαιτέρω σε 3 υποκατηγορίες:σουρφακτίνη, ιτουρίνη και φενγκυκίνη.
|
| Η οικογένεια των επιφανειοδραστικών πεπτιδίων περιλαμβάνει παραλλαγές επταπεπτιδίων μιας ποικιλίας ουσιών,όπως φαίνεται στο Σχήμα 2α, στο οποίο μια αλυσίδα C12-C16 ακόρεστου β-υδροξυ λιπαρού οξέος συνδέεται με το πεπτίδιο. Το επιφανειακά ενεργό πεπτίδιο είναι μια μακροκυκλική λακτόνη στην οποία ο δακτύλιος κλείνει με κατάλυση μεταξύ του C-άκρου του β-υδροξυ λιπαρού οξέος και του πεπτιδίου. Στην υποκατηγορία της ιτουρίνης, υπάρχουν έξι κύριες παραλλαγές, δηλαδή η ιτουρίνη A και C, η μυκοσουμπτιλίνη και η βακιλλομυκίνη D, F και L.Σε όλες τις περιπτώσεις, τα επταπεπτίδια συνδέονται με τις αλυσίδες C14-C17 των β-αμινο λιπαρών οξέων (οι αλυσίδες μπορεί να είναι διαφορετικές). Στην περίπτωση των εκουριμυκινών, η αμινομάδα στη θέση β μπορεί να σχηματίσει έναν αμιδικό δεσμό με το Ο-άκρο σχηματίζοντας έτσι μια μακροκυκλική δομή λακτάμης.
Η υποκατηγορία φενγκυκίνη περιέχει φενγκυκίνη Α και Β, οι οποίες ονομάζονται επίσης πλιπαστατίνη όταν το Tyr9 έχει διαμόρφωση D.Το δεκαπεπτίδιο συνδέεται με μια C14-C18 κορεσμένη ή ακόρεστη αλυσίδα β-υδροξυ λιπαρών οξέων. Δομικά, η πλιπαστατίνη είναι επίσης μια μακροκυκλική λακτόνη, που περιέχει μια πλευρική αλυσίδα Tyr στη θέση 3 της πεπτιδικής αλληλουχίας και σχηματίζει έναν εστερικό δεσμό με το C-τερματικό υπόλειμμα, σχηματίζοντας έτσι μια δομή εσωτερικού δακτυλίου (όπως συμβαίνει για πολλά λιποπεπτίδια Pseudomonas).
② Συνθετική Κατηγορία Το AAS μπορεί επίσης να συντεθεί χρησιμοποιώντας οποιοδήποτε από τα όξινα, βασικά και ουδέτερα αμινοξέα. Τα κοινά αμινοξέα που χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση του AAS είναι το γλουταμικό οξύ, η σερίνη, η προλίνη, το ασπαρτικό οξύ, η γλυκίνη, η αργινίνη, η αλανίνη, η λευκίνη και τα υδρολύματα πρωτεΐνης. Αυτή η υποκατηγορία επιφανειοδραστικών μπορεί να παρασκευαστεί με χημικές, ενζυμικές και χημειοενζυματικές μεθόδους. Ωστόσο, για την παραγωγή AAS, η χημική σύνθεση είναι πιο οικονομικά εφικτή. Κοινά παραδείγματα περιλαμβάνουν Ν-λαυροϋλ-L-γλουταμικό οξύ και Ν-παλμιτοϋλ-L-γλουταμικό οξύ.
|
4.2 Με βάση τους υποκαταστάτες αλειφατικής αλυσίδας
Με βάση τους υποκαταστάτες της αλειφατικής αλυσίδας, τα επιφανειοδραστικά με βάση τα αμινοξέα μπορούν να χωριστούν σε 2 τύπους.
Σύμφωνα με τη θέση του υποκαταστάτη
| ① N-υποκατεστημένο AAS Στις Ν-υποκατεστημένες ενώσεις, μια αμινομάδα αντικαθίσταται από μια λιπόφιλη ομάδα ή μια καρβοξυλική ομάδα, με αποτέλεσμα την απώλεια της βασικότητας. Το απλούστερο παράδειγμα Ν-υποκατεστημένου AAS είναι τα Ν-ακυλ αμινοξέα, τα οποία είναι ουσιαστικά ανιονικά τασιενεργά. Τα n-υποκατεστημένα AAS έχουν έναν αμιδικό δεσμό συνδεδεμένο μεταξύ του υδρόφοβου και του υδρόφιλου τμήματος. Ο αμιδικός δεσμός έχει την ικανότητα να σχηματίζει δεσμό υδρογόνου, ο οποίος διευκολύνει την αποικοδόμηση αυτού του τασιενεργού σε όξινο περιβάλλον, καθιστώντας το έτσι βιοαποικοδομήσιμο.
②C-υποκατεστημένο AAS Σε C-υποκατεστημένες ενώσεις, η υποκατάσταση συμβαίνει στην καρβοξυλομάδα (μέσω ενός δεσμού αμιδίου ή εστέρα). Οι τυπικές C-υποκατεστημένες ενώσεις (π.χ. εστέρες ή αμίδια) είναι ουσιαστικά κατιονικά τασιενεργά.
③ N- και C-υποκατεστημένο AAS Σε αυτόν τον τύπο επιφανειοδραστικού, τόσο η αμινο όσο και η καρβοξυλική ομάδα είναι το υδρόφιλο μέρος. Αυτός ο τύπος είναι ουσιαστικά ένα επαμφοτερίζον επιφανειοδραστικό. |
4.3 Σύμφωνα με τον αριθμό των υδρόφοβων ουρών
Με βάση τον αριθμό των ομάδων κεφαλιού και των υδρόφοβων ουρών, το AAS μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις ομάδες. AAS ευθείας αλυσίδας, AAS τύπου Gemini (διμερές), AAS τύπου Glycerolipid και AAS τύπου δικεφάλου αμφίφιλου (Bola). Τα επιφανειοδραστικά ευθείας αλυσίδας είναι τασιενεργά που αποτελούνται από αμινοξέα με μία μόνο υδρόφοβη ουρά (Εικόνα 3). Ο τύπος AAS των Διδύμων έχει δύο ομάδες πολικής κεφαλής αμινοξέων και δύο υδρόφοβες ουρές ανά μόριο (Εικόνα 4). Σε αυτόν τον τύπο δομής, τα δύο AAS ευθείας αλυσίδας συνδέονται μεταξύ τους με έναν διαχωριστή και επομένως ονομάζονται επίσης διμερή. Στο Glycerolipid τύπου AAS, από την άλλη πλευρά, οι δύο υδρόφοβες ουρές συνδέονται με την ίδια ομάδα κεφαλής αμινοξέων. Αυτά τα επιφανειοδραστικά μπορούν να θεωρηθούν ως ανάλογα μονογλυκεριδίων, διγλυκεριδίων και φωσφολιπιδίων, ενώ στο AAS τύπου Bola, δύο ομάδες κεφαλής αμινοξέων συνδέονται με μια υδρόφοβη ουρά.
4.4 Ανάλογα με τον τύπο της ομάδας κεφαλών
① Κατιονικό AAS
Η ομάδα κεφαλής αυτού του τύπου επιφανειοδραστικού έχει θετικό φορτίο. Το πιο πρώιμο κατιονικό AAS είναι ο αργινικός κοκοϋλικός αιθυλεστέρας, ο οποίος είναι μια καρβοξυλική πυρρολιδόνη. Οι μοναδικές και ποικίλες ιδιότητες αυτού του επιφανειοδραστικού το καθιστούν χρήσιμο σε απολυμαντικά, αντιμικροβιακούς παράγοντες, αντιστατικούς παράγοντες, μαλακτικά μαλλιών, καθώς και να είναι απαλό για τα μάτια και το δέρμα και εύκολα βιοδιασπώμενο. Οι Singare και Mhatre συνέθεσαν κατιονικό AAS με βάση την αργινίνη και αξιολόγησαν τις φυσικοχημικές τους ιδιότητες. Σε αυτή τη μελέτη, ισχυρίστηκαν υψηλές αποδόσεις των προϊόντων που ελήφθησαν χρησιμοποιώντας συνθήκες αντίδρασης Schotten-Baumann. Με την αύξηση του μήκους της αλκυλικής αλυσίδας και της υδροφοβικότητας, η επιφανειακή δραστηριότητα του τασιενεργού βρέθηκε να αυξάνεται και η Κρίσιμη συγκέντρωση μικκυλίου (cmc) να μειώνεται. Μια άλλη είναι η πρωτεΐνη τεταρτοταγούς ακυλίου, η οποία χρησιμοποιείται συνήθως ως μαλακτικό σε προϊόντα περιποίησης μαλλιών.
②Ανιονικό AAS
Στα ανιονικά τασιενεργά, η ομάδα πολικής κεφαλής του επιφανειοδραστικού έχει αρνητικό φορτίο. Η σαρκοσίνη (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-methylglycine), ένα αμινοξύ που βρίσκεται συνήθως στους αχινούς και στα αστέρια της θάλασσας, σχετίζεται χημικά με τη γλυκίνη (NH 2 -CH 2 -COOH,), ένα βασικό αμινοξύ που βρίσκεται σε κύτταρα θηλαστικών. -COOH,) σχετίζεται χημικά με τη γλυκίνη, η οποία είναι ένα βασικό αμινοξύ που βρίσκεται στα κύτταρα των θηλαστικών. Το λαυρικό οξύ, το τετραδεκανοϊκό οξύ, το ελαϊκό οξύ και τα αλογονίδια και οι εστέρες τους χρησιμοποιούνται συνήθως για τη σύνθεση επιφανειοδραστικών σαρκοσινικών. Τα σαρκοσινικά είναι εγγενώς ήπια και επομένως χρησιμοποιούνται συνήθως σε στοματικά διαλύματα, σαμπουάν, αφρούς ξυρίσματος με σπρέι, αντηλιακά, καθαριστικά δέρματος και άλλα καλλυντικά προϊόντα.
Άλλα εμπορικά διαθέσιμα ανιονικά AAS περιλαμβάνουν τα Amisoft CS-22 και AmiliteGCK-12, τα οποία είναι εμπορικές ονομασίες για το N-κοκοϋλο-L-γλουταμινικό νάτριο και το Ν-κοκοϋλ γλυκινικό κάλιο, αντίστοιχα. Το Amilite χρησιμοποιείται συνήθως ως παράγοντας αφρού, απορρυπαντικό, διαλυτοποιητής, γαλακτωματοποιητής και διασκορπιστικός και έχει πολλές εφαρμογές σε καλλυντικά, όπως σαμπουάν, σαπούνια μπάνιου, πλύσεις σώματος, οδοντόκρεμες, καθαριστικά προσώπου, σαπούνια καθαρισμού, καθαριστικά φακών επαφής και οικιακά επιφανειοδραστικά. Το Amisoft χρησιμοποιείται ως ήπιο καθαριστικό δέρματος και μαλλιών, κυρίως σε καθαριστικά προσώπου και σώματος, σε συνθετικά απορρυπαντικά, προϊόντα περιποίησης σώματος, σαμπουάν και άλλα προϊόντα περιποίησης δέρματος.
③ αμφιτεριονικό ή αμφοτερικό AAS
Τα αμφοτερικά επιφανειοδραστικά περιέχουν τόσο όξινες όσο και βασικές θέσεις και επομένως μπορούν να αλλάξουν το φορτίο τους αλλάζοντας την τιμή του pH. Στα αλκαλικά μέσα συμπεριφέρονται σαν ανιονικά τασιενεργά, ενώ σε όξινα περιβάλλοντα συμπεριφέρονται ως κατιονικά τασιενεργά και στα ουδέτερα μέσα ως αμφοτερικά τασιενεργά. Η λαυρυλ λυσίνη (LL) και η αλκοξυ (2-υδροξυπροπυλ) αργινίνη είναι οι μόνες γνωστές αμφοτερικές επιφανειοδραστικές ουσίες που βασίζονται σε αμινοξέα. Το LL είναι προϊόν συμπύκνωσης λυσίνης και λαυρικού οξέος. Λόγω της αμφοτερικής του δομής, το LL είναι αδιάλυτο σε όλους σχεδόν τους τύπους διαλυτών, εκτός από πολύ αλκαλικούς ή όξινους διαλύτες. Ως οργανική σκόνη, το LL έχει εξαιρετική πρόσφυση σε υδρόφιλες επιφάνειες και χαμηλό συντελεστή τριβής, δίνοντας σε αυτό το τασιενεργό εξαιρετική λιπαντική ικανότητα. Το LL χρησιμοποιείται ευρέως σε κρέμες δέρματος και μαλακτικά μαλλιών και χρησιμοποιείται επίσης ως λιπαντικό.
④Μη ιοντικό AAS
Τα μη ιονικά τασιενεργά χαρακτηρίζονται από πολικές ομάδες κεφαλής χωρίς επίσημα φορτία. οκτώ νέα αιθοξυλιωμένα μη ιονικά επιφανειοδραστικά παρασκευάστηκαν από τους Al-Sabagh et al. από ελαιοδιαλυτά α-αμινοξέα. Σε αυτή τη διαδικασία, η L-φαινυλαλανίνη (LEP) και η L-λευκίνη εστεροποιήθηκαν πρώτα με εξαδεκανόλη, ακολουθούμενη από αμίδωση με παλμιτικό οξύ για να δώσουν δύο αμίδια και δύο εστέρες α-αμινοξέων. Τα αμίδια και οι εστέρες στη συνέχεια υποβλήθηκαν σε αντιδράσεις συμπύκνωσης με οξείδιο του αιθυλενίου για την παρασκευή τριών παραγώγων φαινυλαλανίνης με διαφορετικούς αριθμούς μονάδων πολυοξυαιθυλενίου (40, 60 και 100). Αυτά τα μη ιονικά AAS βρέθηκαν να έχουν καλές απορρυπαντικές και αφριστικές ιδιότητες.
05 Σύνθεση
5.1 Βασική συνθετική διαδρομή
Στο AAS, οι υδρόφοβες ομάδες μπορούν να προσκολληθούν σε θέσεις αμίνης ή καρβοξυλικού οξέος ή μέσω των πλευρικών αλυσίδων αμινοξέων. Με βάση αυτό, τέσσερις βασικές συνθετικές διαδρομές είναι διαθέσιμες, όπως φαίνεται στο Σχήμα 5.
Εικ. 5 Βασικές διαδρομές σύνθεσης επιφανειοδραστικών ουσιών με βάση αμινοξέα
| Διαδρομή 1. Οι αμφίφιλες εστερικές αμίνες παράγονται με αντιδράσεις εστεροποίησης, στην οποία περίπτωση η σύνθεση τασιενεργού συνήθως επιτυγχάνεται με αναρροή λιπαρών αλκοολών και αμινοξέων παρουσία ενός αφυδατικού παράγοντα και ενός όξινου καταλύτη. Σε ορισμένες αντιδράσεις, το θειικό οξύ δρα τόσο ως καταλύτης όσο και ως παράγοντας αφυδάτωσης.
Διαδρομή 2. Τα ενεργοποιημένα αμινοξέα αντιδρούν με αλκυλαμίνες για να σχηματίσουν αμιδικούς δεσμούς, με αποτέλεσμα τη σύνθεση αμφίφιλων αμιδοαμινών.
Διαδρομή 3. Τα αμιδοοξέα συντίθενται με την αντίδραση των αμινο ομάδων των αμινοξέων με τα αμιδοοξέα.
Διαδρομή 4. Τα αλκυλ αμινοξέα μακράς αλυσίδας συντέθηκαν με την αντίδραση ομάδων αμίνης με αλογονοαλκάνια. |
5.2 Πρόοδοι στη σύνθεση και την παραγωγή
5.2.1 Σύνθεση επιφανειοδραστικών αμινοξέων/πεπτιδίων μονής αλυσίδας
Ν-ακυλο ή Ο-ακυλο αμινοξέα ή πεπτίδια μπορούν να συντεθούν με καταλυόμενη από ένζυμο ακυλίωση αμινών ή υδροξυλομάδων με λιπαρά οξέα. Η παλαιότερη αναφορά για την καταλυόμενη από διαλύτες σύνθεση αμιδίου αμινοξέος ή παραγώγων μεθυλεστέρων χρησιμοποιήθηκε Candida antarctica, με αποδόσεις που κυμαίνονται από 25% έως 90% ανάλογα με το αμινοξύ-στόχο. Η μεθυλαιθυλοκετόνη έχει επίσης χρησιμοποιηθεί ως διαλύτης σε ορισμένες αντιδράσεις. Οι Vonderhagen et al. περιέγραψε επίσης αντιδράσεις Ν-ακυλίωσης που καταλύονται από λιπάση και πρωτεάση αμινοξέων, προϊόντων υδρόλυσης πρωτεϊνών και/ή παραγώγων τους χρησιμοποιώντας μίγμα νερού και οργανικών διαλυτών (π.χ. διμεθυλοφορμαμίδιο/νερό) και μεθυλβουτυλ κετόνη.
Τις πρώτες μέρες, το κύριο πρόβλημα με την καταλυόμενη από ένζυμα σύνθεση του AAS ήταν οι χαμηλές αποδόσεις. Σύμφωνα με τους Valivety et al. η απόδοση των παραγώγων Ν-τετραδεκανοϋλ αμινοξέων ήταν μόνο 2%-10% ακόμη και μετά τη χρήση διαφορετικών λιπασών και την επώαση στους 70°C για πολλές ημέρες. Οι Montet et al. αντιμετώπισε επίσης προβλήματα σχετικά με τη χαμηλή απόδοση αμινοξέων στη σύνθεση της Ν-ακυλ λυσίνης χρησιμοποιώντας λιπαρά οξέα και φυτικά έλαια. Σύμφωνα με αυτούς, η μέγιστη απόδοση του προϊόντος ήταν 19% σε συνθήκες χωρίς διαλύτες και με χρήση οργανικών διαλυτών. το ίδιο πρόβλημα αντιμετώπισαν οι Valivety et al. στη σύνθεση παραγώγων μεθυλεστέρα N-Cbz-L-λυσίνης ή N-Cbz-λυσίνης.
Σε αυτή τη μελέτη, ισχυρίστηκαν ότι η απόδοση της 3-Ο-τετραδεκανοϋλ-L-σερίνης ήταν 80% όταν χρησιμοποιήθηκε Ν-προστατευμένη σερίνη ως υπόστρωμα και Novozyme 435 ως καταλύτης σε περιβάλλον χωρίς τηγμένο διαλύτη. Οι Nagao και Kito μελέτησαν την Ο-ακυλίωση της L-σερίνης, της L-ομοσερίνης, της L-θρεονίνης και της L-τυροσίνης (LET) κατά τη χρήση λιπάσης Τα αποτελέσματα της αντίδρασης (η λιπάση ελήφθη από Candida cylindracea και Rhizopus delemar σε υδατικό ρυθμιστικό μέσο) και ανέφερε ότι οι αποδόσεις ακυλίωσης της L-ομοσερίνης και της L-σερίνης ήταν κάπως χαμηλές, ενώ δεν σημειώθηκε ακυλίωση της L-θρεονίνης και της LET.
Πολλοί ερευνητές έχουν υποστηρίξει τη χρήση φθηνών και άμεσα διαθέσιμων υποστρωμάτων για τη σύνθεση οικονομικά αποδοτικών AAS. Οι Soo et al. ισχυρίστηκε ότι η παρασκευή επιφανειοδραστικών με βάση το φοινικέλαιο λειτουργεί καλύτερα με ακινητοποιημένο λιποένζυμο. Σημείωσαν ότι η απόδοση των προϊόντων θα ήταν καλύτερη παρά τη χρονοβόρα αντίδραση (6 ημέρες). Gerova et al. διερεύνησε τη σύνθεση και την επιφανειακή δραστηριότητα του χειρόμορφου Ν-παλμιτοϋλικού AAS με βάση τη μεθειονίνη, την προλίνη, τη λευκίνη, τη θρεονίνη, τη φαινυλαλανίνη και τη φαινυλγλυκίνη σε ένα κυκλικό/ρακεμικό μίγμα. Οι Pang και Chu περιέγραψαν τη σύνθεση μονομερών με βάση αμινοξέα και μονομερών με βάση δικαρβοξυλικό οξύ σε διάλυμα Μια σειρά λειτουργικών και βιοαποικοδομήσιμων πολυαμιδικών εστέρων με βάση αμινοξέα συντέθηκε με αντιδράσεις συν-συμπύκνωσης στο διάλυμα.
Οι Cantaeuzene και Guerreiro ανέφεραν την εστεροποίηση των ομάδων καρβοξυλικού οξέος των Boc-Ala-OH και Boc-Asp-OH με αλειφατικές αλκοόλες και διόλες μακράς αλυσίδας, με διχλωρομεθάνιο ως διαλύτη και αγαρόζη 4Β (Sepharose 4B) ως καταλύτη. Σε αυτή τη μελέτη, η αντίδραση του Boc-Ala-OH με λιπαρές αλκοόλες έως 16 άνθρακες έδωσε καλές αποδόσεις (51%), ενώ για το Boc-Asp-OH οι 6 και 12 άνθρακες ήταν καλύτεροι, με αντίστοιχη απόδοση 63% [64. ]. 99,9%) σε αποδόσεις που κυμαίνονται από 58% έως 76%, οι οποίες συντέθηκαν με το σχηματισμό αμιδικών δεσμών με διάφορες αλκυλαμίνες μακράς αλυσίδας ή εστερικούς δεσμούς με λιπαρές αλκοόλες από το Cbz-Arg-OMe, όπου η παπαΐνη δρούσε ως καταλύτης.
5.2.2 Σύνθεση επιφανειοδραστικών αμινοξέων/πεπτιδίων με βάση τους διδύμους
Τα επιφανειοδραστικά gemini με βάση τα αμινοξέα αποτελούνται από δύο μόρια AAS ευθείας αλυσίδας συνδεδεμένα μεταξύ τους με μια ομάδα διαχωριστή. Υπάρχουν 2 πιθανά σχήματα για τη χημειοενζυματική σύνθεση επιφανειοδραστικών ουσιών που βασίζονται σε αμινοξέα τύπου διδύμων (Εικόνες 6 και 7). Στο Σχήμα 6, 2 παράγωγα αμινοξέων αντιδρούν με την ένωση ως διαχωριστική ομάδα και στη συνέχεια εισάγονται 2 υδρόφοβες ομάδες. Στο Σχήμα 7, οι 2 δομές ευθείας αλυσίδας συνδέονται απευθείας μεταξύ τους με μια διλειτουργική ομάδα διαχωριστή.
Η πιο πρώιμη ανάπτυξη της καταλυόμενης από ένζυμα σύνθεσης λιποαμινοξέων διδύμων πρωτοστάτησε από τους Valivety et al. Yoshimura et al. ερεύνησε τη σύνθεση, την προσρόφηση και τη συσσωμάτωση ενός τασιενεργού διδύμου με βάση τα αμινοξέα με βάση την κυστίνη και το βρωμιούχο ν-αλκύλιο. Τα συντιθέμενα επιφανειοδραστικά συγκρίθηκαν με τα αντίστοιχα μονομερή τασιενεργά. Οι Faustino et al. περιέγραψε τη σύνθεση μονομερούς AAS με βάση ανιονική ουρία που βασίζεται σε L-κυστίνη, D-κυστίνη, DL-κυστίνη, L-κυστεΐνη, L-μεθειονίνη και L-σουλφοαλανίνη και τα ζεύγη των διδύμων τους μέσω αγωγιμότητας, επιφανειακής τάσης ισορροπίας και σταθερής -κατάσταση χαρακτηρισμού φθορισμού αυτών. Αποδείχθηκε ότι η τιμή cmc των διδύμων ήταν χαμηλότερη συγκρίνοντας το μονομερές και τους διδύμους.
Εικ. 6 Σύνθεση AAS διδύμων με χρήση παραγώγων ΑΑ και διαχωριστή, ακολουθούμενη από εισαγωγή της υδρόφοβης ομάδας
Εικ. 7 Σύνθεση AASs διδύμων με χρήση διλειτουργικού διαχωριστή και AAS
5.2.3 Σύνθεση γλυκερολιπιδικών αμινοξέων/πεπτιδικών τασιενεργών
Τα επιφανειοδραστικά γλυκερολιπιδικά αμινοξέα/πεπτίδια είναι μια νέα κατηγορία λιπιδικών αμινοξέων που είναι δομικά ανάλογα μονο- (ή δι-) εστέρων και φωσφολιπιδίων γλυκερίνης, λόγω της δομής τους μιας ή δύο λιπαρών αλυσίδων με ένα αμινοξύ συνδεδεμένο με τη ραχοκοκαλιά της γλυκερίνης με εστερικό δεσμό. Η σύνθεση αυτών των επιφανειοδραστικών ουσιών ξεκινά με την παρασκευή εστέρων γλυκερίνης αμινοξέων σε υψηλές θερμοκρασίες και παρουσία όξινου καταλύτη (π.χ. BF 3). Η καταλυόμενη από ένζυμα σύνθεση (χρησιμοποιώντας υδρολάσες, πρωτεάσες και λιπάσες ως καταλύτες) είναι επίσης μια καλή επιλογή (Εικόνα 8).
Έχει αναφερθεί η καταλυόμενη από ένζυμο σύνθεση συζεύξεων γλυκεριδίων διλαυρυλιωμένης αργινίνης με χρήση παπαΐνης. Έχει επίσης αναφερθεί σύνθεση συζυγών εστέρων διακυλγλυκερίνης από ακετυλαργινίνη και αξιολόγηση των φυσικοχημικών ιδιοτήτων τους.
Εικ.8 Σύνθεση συζυγών αμινοξέων μονο και διακυλογλυκερόλης
διαχωριστής: NH-(CH2)10-ΝΗ: ένωση Β1
διαχωριστής: NH-C6H4-ΝΗ: ένωση Β2
διαχωριστής: CH2-Χ.Θ2: ένωση Β3
Εικ.9 Σύνθεση συμμετρικών αμφίφιλων που προέρχονται από Τρις(υδροξυμεθυλ)αμινομεθάνιο
5.2.4 Σύνθεση επιφανειοδραστικών αμινοξέων/πεπτιδίων με βάση το bola
Τα αμφίφιλα τύπου bola με βάση αμινοξέα περιέχουν 2 αμινοξέα που συνδέονται με την ίδια υδρόφοβη αλυσίδα. Οι Franceschi et al. περιέγραψε τη σύνθεση αμφίφιλων τύπου bola με 2 αμινοξέα (D- ή L-αλανίνη ή L-ιστιδίνη) και 1 αλκυλική αλυσίδα διαφορετικών μηκών και διερεύνησε την επιφανειακή τους δραστηριότητα. Συζητούν τη σύνθεση και τη συσσώρευση νέων αμφίφιλων τύπου bola με ένα κλάσμα αμινοξέος (χρησιμοποιώντας είτε ένα ασυνήθιστο β-αμινοξύ είτε μια αλκοόλη) και μια ομάδα διαχωριστή C12-C20. Τα ασυνήθιστα β-αμινοξέα που χρησιμοποιούνται μπορεί να είναι ένα αμινοξύ σακχάρου, ένα αμινοξύ που προέρχεται από αζιδοθυμίνη (ΑΖΤ), ένα αμινοξύ νορβορνενίου και μια αμινοαλκοόλη που προέρχεται από το ΑΖΤ (Εικόνα 9). τη σύνθεση συμμετρικών αμφίφιλων τύπου bola που προέρχονται από τρις(υδροξυμεθυλ)αμινομεθάνιο (Tris) (Εικόνα 9).
06 Φυσικοχημικές ιδιότητες
Είναι γνωστό ότι τα επιφανειοδραστικά με βάση τα αμινοξέα (AAS) είναι ποικίλα και ευέλικτα στη φύση τους και έχουν καλή εφαρμογή σε πολλές εφαρμογές όπως καλή διαλυτοποίηση, καλές ιδιότητες γαλακτωματοποίησης, υψηλή απόδοση, υψηλή απόδοση επιφανειακής δραστηριότητας και καλή αντοχή στο σκληρό νερό (ιόν ασβεστίου ανοχή).
Με βάση τις επιφανειοδραστικές ιδιότητες των αμινοξέων (π.χ. επιφανειακή τάση, cmc, συμπεριφορά φάσης και θερμοκρασία Krafft), προέκυψαν τα ακόλουθα συμπεράσματα μετά από εκτενείς μελέτες - η επιφανειακή δραστηριότητα του AAS είναι ανώτερη από αυτή του συμβατικού τασιενεργού.
6.1 Κρίσιμη συγκέντρωση μικκυλίου (cmc)
Η κρίσιμη συγκέντρωση μικκυλίου είναι μια από τις σημαντικές παραμέτρους των επιφανειοδραστικών ουσιών και διέπει πολλές επιφανειοδραστικές ιδιότητες όπως η διαλυτοποίηση, η κυτταρική λύση και η αλληλεπίδρασή της με βιοφίλμ κ.λπ. Γενικά, η αύξηση του μήκους της αλυσίδας της ουράς υδρογονάνθρακα (αυξάνοντας την υδροφοβικότητα) οδηγεί σε μείωση στην τιμή cmc του διαλύματος τασιενεργού, αυξάνοντας έτσι την επιφανειακή του δραστηριότητα. Οι επιφανειοδραστικές ουσίες που βασίζονται σε αμινοξέα έχουν συνήθως χαμηλότερες τιμές cmc σε σύγκριση με τις συμβατικές επιφανειοδραστικές ουσίες.
Μέσω διαφορετικών συνδυασμών ομάδων κεφαλής και υδρόφοβων ουρών (μονο-κατιονικό αμίδιο, δι-κατιονικό αμίδιο, δι-κατιονικός εστέρας με βάση το αμίδιο), οι Infante et al. συνέθεσε τρία AAS με βάση την αργινίνη και μελέτησε τα cmc και γcmc τους (επιφανειακή τάση σε cmc), δείχνοντας ότι οι τιμές cmc και γcmc μειώθηκαν με την αύξηση του μήκους της υδρόφοβης ουράς. Σε μια άλλη μελέτη, οι Singare και Mhatre βρήκαν ότι η cmc των επιφανειοδραστικών ουσιών Ν-α-ακυλαργινίνης μειώθηκε με την αύξηση του αριθμού των υδρόφοβων ατόμων άνθρακα της ουράς (Πίνακας 1).
Yoshimura et al. ερεύνησε το cmc των επιφανειοδραστικών διδύμων που βασίζονται σε αμινοξέα που προέρχονται από κυστεΐνη και έδειξε ότι το cmc μειώθηκε όταν το μήκος της αλυσίδας άνθρακα στην υδρόφοβη αλυσίδα αυξήθηκε από 10 σε 12. Η περαιτέρω αύξηση του μήκους της ανθρακικής αλυσίδας στο 14 είχε ως αποτέλεσμα αύξηση του cmc το οποίο επιβεβαίωσε ότι τα επιφανειοδραστικά μακράς αλύσου Gemini έχουν μικρότερη τάση συσσωματώσεως.
Οι Faustino et al. ανέφερε το σχηματισμό μικτών μικκυλίων σε υδατικά διαλύματα ανιονικών τασιενεργών διδύμων με βάση την κυστίνη. Οι επιφανειοδραστικές ουσίες Gemini συγκρίθηκαν επίσης με τις αντίστοιχες συμβατικές μονομερείς επιφανειοδραστικές ουσίες (C 8 Cys). Οι τιμές cmc των μιγμάτων λιπιδίου-επιφανειοδραστικού αναφέρθηκαν να είναι χαμηλότερες από αυτές των καθαρών επιφανειοδραστικών. Τα επιφανειοδραστικά gemini και η 1,2-διεπτανοϋλ-sn-γλυκερυλ-3-φωσφοχολίνη, ένα υδατοδιαλυτό φωσφολιπίδιο που σχηματίζει μικκύλια, είχαν cmc σε χιλιοστογραμμομοριακό επίπεδο.
Οι Shrestha και Aramaki διερεύνησαν τον σχηματισμό ιξωδοελαστικών μικκυλίων που μοιάζουν με σκουλήκια σε υδατικά διαλύματα μικτών ανιονικών-μη ιονικών επιφανειοδραστικών με βάση αμινοξέα απουσία αλάτων πρόσμειξης. Σε αυτή τη μελέτη, το γλουταμινικό Ν-δωδεκυλεστέρα βρέθηκε να έχει υψηλότερη θερμοκρασία Krafft. Ωστόσο, όταν εξουδετερώθηκε με το βασικό αμινοξύ L-λυσίνη, δημιούργησε μικκύλια και το διάλυμα άρχισε να συμπεριφέρεται σαν νευτώνειο υγρό στους 25 °C.
6.2 Καλή υδατοδιαλυτότητα
Η καλή υδατοδιαλυτότητα του AAS οφείλεται στην παρουσία πρόσθετων δεσμών CO-NH. Αυτό καθιστά το AAS πιο βιοδιασπώμενο και φιλικό προς το περιβάλλον από τα αντίστοιχα συμβατικά τασιενεργά. Η υδατοδιαλυτότητα του Ν-ακυλ-L-γλουταμινικού οξέος είναι ακόμη καλύτερη λόγω των 2 καρβοξυλομάδων του. Η υδατοδιαλυτότητα του Cn(CA) 2 είναι επίσης καλή επειδή υπάρχουν 2 ομάδες ιοντικής αργινίνης σε 1 μόριο, γεγονός που οδηγεί σε πιο αποτελεσματική προσρόφηση και διάχυση στη διεπιφάνεια των κυττάρων και ακόμη αποτελεσματική βακτηριακή αναστολή σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις.
6.3 Θερμοκρασία Krafft και σημείο Krafft
Η θερμοκρασία Krafft μπορεί να γίνει κατανοητή ως η ειδική συμπεριφορά διαλυτότητας των επιφανειοδραστικών ουσιών των οποίων η διαλυτότητα αυξάνεται απότομα πάνω από μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Οι ιοντικές επιφανειοδραστικές ουσίες έχουν την τάση να δημιουργούν στερεές ένυδρες ενώσεις, οι οποίες μπορούν να καθιζάνουν έξω από το νερό. Σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία (τη λεγόμενη θερμοκρασία Krafft), συνήθως παρατηρείται μια δραματική και ασυνεχής αύξηση της διαλυτότητας των επιφανειοδραστικών ουσιών. Το σημείο Krafft ενός ιοντικού τασιενεργού είναι η θερμοκρασία Krafft σε cmc.
Αυτό το χαρακτηριστικό διαλυτότητας εμφανίζεται συνήθως για ιοντικά τασιενεργά και μπορεί να εξηγηθεί ως εξής: η διαλυτότητα του ελεύθερου τασιενεργού μονομερούς περιορίζεται κάτω από τη θερμοκρασία Krafft μέχρι να επιτευχθεί το σημείο Krafft, όπου η διαλυτότητά του αυξάνεται σταδιακά λόγω του σχηματισμού μικκυλίων. Για να εξασφαλιστεί η πλήρης διαλυτότητα, είναι απαραίτητο να παρασκευαστούν σκευάσματα επιφανειοδραστικών σε θερμοκρασίες πάνω από το σημείο Krafft.
Η θερμοκρασία Krafft του AAS έχει μελετηθεί και συγκριθεί με αυτή των συμβατικών συνθετικών επιφανειοδραστικών ουσιών. Οι Shrestha και Aramaki μελέτησαν τη θερμοκρασία Krafft του AAS με βάση την αργινίνη και βρήκαν ότι η κρίσιμη συγκέντρωση μικκυλίου εμφάνισε συμπεριφορά συσσωμάτωσης με τη μορφή προ-μικκυλίων πάνω από 2-5 ×10-6 mol-L-1 ακολουθούμενο από φυσιολογικό σχηματισμό μικκυλίων (Οι Ohta et al. συνέθεσαν έξι διαφορετικούς τύπους Ν-δεκαεξανοϋλ AAS και συζήτησαν τη σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας Krafft και των υπολειμμάτων αμινοξέων τους.
Στα πειράματα, διαπιστώθηκε ότι η θερμοκρασία Krafft του Ν-εξαδεκανοϋλ AAS αυξήθηκε με τη μείωση του μεγέθους των υπολειμμάτων αμινοξέων (η φαινυλαλανίνη αποτελεί εξαίρεση), ενώ η θερμότητα της διαλυτότητας (πρόσληψη θερμότητας) αυξήθηκε με τη μείωση του μεγέθους των υπολειμμάτων αμινοξέων (με με εξαίρεση τη γλυκίνη και τη φαινυλαλανίνη). Συνήχθη το συμπέρασμα ότι τόσο στα συστήματα αλανίνης όσο και στα συστήματα φαινυλαλανίνης, η αλληλεπίδραση DL είναι ισχυρότερη από την αλληλεπίδραση LL στη στερεή μορφή του άλατος Ν-δεκαεξανοϋλ AAS.
Brito et al. προσδιόρισε τη θερμοκρασία Krafft τριών σειρών νέων επιφανειοδραστικών με βάση αμινοξέα χρησιμοποιώντας διαφορική μικροθερμιδομετρία σάρωσης και διαπίστωσε ότι η αλλαγή του τριφθοροξικού ιόντος σε ιόν ιωδίου είχε ως αποτέλεσμα σημαντική αύξηση στη θερμοκρασία Krafft (περίπου 6 °C), από 47 °C σε 53 ° ΝΤΟ. Η παρουσία cis-διπλών δεσμών και ο ακόρεστος που υπάρχει στα παράγωγα Ser-μακράς αλυσίδας οδήγησαν σε σημαντική μείωση της θερμοκρασίας Krafft. Ο γλουταμινικός n-δωδεκυλεστέρας αναφέρθηκε ότι είχε υψηλότερη θερμοκρασία Krafft. Ωστόσο, η εξουδετέρωση με το βασικό αμινοξύ L-λυσίνη είχε ως αποτέλεσμα τον σχηματισμό μικκυλίων σε διάλυμα που συμπεριφέρονταν όπως τα νευτώνεια υγρά στους 25 °C.
6.4 Επιφανειακή τάση
Η επιφανειακή τάση των τασιενεργών σχετίζεται με το μήκος της αλυσίδας του υδρόφοβου τμήματος. Οι Zhang et al. προσδιόρισε την επιφανειακή τάση του γλυκινικού κοκοϋλικού νατρίου με μέθοδο πλακιδίου Wilhelmy (25±0,2)°C και προσδιόρισε την τιμή επιφανειακής τάσης σε cmc ως 33 mN-m-1, cmc ως 0,21 mmol-L-1. Yoshimura et al. προσδιόρισε την επιφανειακή τάση επιφανειακής τάσης επιφανειακής τάσης 2C n Cys τύπου αμινοξέος επιφανειοδραστικών παραγόντων με βάση 2C n Cys. Διαπιστώθηκε ότι η επιφανειακή τάση στο cmc μειώθηκε με την αύξηση του μήκους της αλυσίδας (έως n = 8), ενώ η τάση αντιστράφηκε για τα επιφανειοδραστικά με n = 12 ή μεγαλύτερα μήκη αλυσίδας.
Η επίδραση του CaC1 2 στην επιφανειακή τάση επιφανειοδραστικών που βασίζονται σε δικαρβοξυλιωμένα αμινοξέα έχει επίσης μελετηθεί. Σε αυτές τις μελέτες, CaC1 2 προστέθηκε σε υδατικά διαλύματα τριών τασιενεργών τύπου δικαρβοξυλιωμένου αμινοξέος (C12 MalNa 2, C12 AspNa 2 και C12 GluNa 2). Συγκρίθηκαν οι τιμές του οροπεδίου μετά το cmc και βρέθηκε ότι η επιφανειακή τάση μειώθηκε σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις CaC12. Αυτό οφείλεται στην επίδραση των ιόντων ασβεστίου στη διάταξη της επιφανειοδραστικής ουσίας στη διεπιφάνεια αερίου-νερού. Οι επιφανειακές τάσεις των αλάτων του Ν-δωδεκυλαμινομηλονικού και του Ν-δωδεκυλαπαρτικού, από την άλλη πλευρά, ήταν επίσης σχεδόν σταθερές μέχρι τη συγκέντρωση 10 mmol-L-1 CaC12. Πάνω από 10 mmol-L -1, η επιφανειακή τάση αυξάνεται απότομα, λόγω του σχηματισμού μιας κατακρήμνισης του άλατος ασβεστίου της επιφανειοδραστικής ουσίας. Για το άλας δινάτριου του γλουταμινικού Ν-δωδεκυλεστέρα, η μέτρια προσθήκη CaC1 2 οδήγησε σε σημαντική μείωση της επιφανειακής τάσης, ενώ η συνεχιζόμενη αύξηση στη συγκέντρωση CaC1 2 δεν προκάλεσε πλέον σημαντικές αλλαγές.
Για τον προσδιορισμό της κινητικής προσρόφησης του AAS τύπου Gemini στη διεπιφάνεια αερίου-νερού, προσδιορίστηκε η δυναμική επιφανειακή τάση χρησιμοποιώντας τη μέθοδο μέγιστης πίεσης φυσαλίδων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι για τον μεγαλύτερο χρόνο δοκιμής, η δυναμική επιφανειακή τάση 2C 12 Cys δεν άλλαξε. Η μείωση της δυναμικής επιφανειακής τάσης εξαρτάται μόνο από τη συγκέντρωση, το μήκος των υδρόφοβων ουρών και τον αριθμό των υδρόφοβων ουρών. Η αύξηση της συγκέντρωσης της επιφανειοδραστικής ουσίας, η μείωση του μήκους της αλυσίδας καθώς και ο αριθμός των αλυσίδων οδήγησαν σε πιο γρήγορη αποσύνθεση. Τα αποτελέσματα που ελήφθησαν για υψηλότερες συγκεντρώσεις C n Cys (n = 8 έως 12) βρέθηκαν να είναι πολύ κοντά στο γ cmc που μετρήθηκε με τη μέθοδο Wilhelmy.
Σε μια άλλη μελέτη, οι δυναμικές επιφανειακές τάσεις της διλαυρυλοκυστίνης νατρίου (SDLC) και της διδεκαμινοκυστίνης νατρίου προσδιορίστηκαν με τη μέθοδο της πλάκας Wilhelmy, και επιπλέον, οι επιφανειακές τάσεις ισορροπίας των υδατικών διαλυμάτων τους προσδιορίστηκαν με τη μέθοδο του όγκου σταγόνας. Η αντίδραση των δισουλφιδικών δεσμών διερευνήθηκε περαιτέρω και με άλλες μεθόδους. Η προσθήκη μερκαπτοαιθανόλης σε διάλυμα 0,1 mmol-L-1SDLC οδήγησε σε ταχεία αύξηση της επιφανειακής τάσης από 34 mN-m-1 σε 53 mN-m-1. Εφόσον το NaClO μπορεί να οξειδώσει τους δισουλφιδικούς δεσμούς του SDLC προς τις ομάδες σουλφονικού οξέος, δεν παρατηρήθηκαν συσσωματώματα όταν προστέθηκε NaClO (5 mmol-L-1) στο διάλυμα 0,1 mmol-L-1 SDLC. Τα αποτελέσματα της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας μετάδοσης και της δυναμικής σκέδασης φωτός έδειξαν ότι δεν σχηματίστηκαν συσσωματώματα στο διάλυμα. Η επιφανειακή τάση του SDLC βρέθηκε να αυξάνει από 34 mN-m-1 σε 60 mN-m-1 σε μια περίοδο 20 λεπτών.
6.5 Αλληλεπιδράσεις δυαδικής επιφάνειας
Στις βιοεπιστήμες, ορισμένες ομάδες έχουν μελετήσει τις δονητικές ιδιότητες μιγμάτων κατιονικών AAS (επιφανειοδραστικών με βάση τη διακυλογλυκερόλη αργινίνη) και φωσφολιπιδίων στη διεπιφάνεια αερίου-νερού, καταλήγοντας τελικά στο συμπέρασμα ότι αυτή η μη ιδανική ιδιότητα προκαλεί την επικράτηση των ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων.
6.6 Ιδιότητες συγκέντρωσης
Η δυναμική σκέδαση φωτός χρησιμοποιείται συνήθως για τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων συσσωμάτωσης μονομερών με βάση αμινοξέα και επιφανειοδραστικών διδύμων σε συγκεντρώσεις πάνω από cmc, αποδίδοντας μια φαινομενική υδροδυναμική διάμετρο DH (= 2R H ). Τα συσσωματώματα που σχηματίζονται από τα C n Cys και 2Cn Cys είναι σχετικά μεγάλα και έχουν ευρεία κατανομή κλίμακας σε σύγκριση με άλλα επιφανειοδραστικά. Όλα τα επιφανειοδραστικά εκτός από το 2C 12 Cys σχηματίζουν τυπικά συσσωματώματα περίπου 10 nm. Τα μεγέθη μικκυλίων των επιφανειοδραστικών ουσιών Gemini είναι σημαντικά μεγαλύτερα από αυτά των μονομερών ομολόγων τους. Η αύξηση του μήκους της υδρογονανθρακικής αλυσίδας οδηγεί επίσης σε αύξηση του μεγέθους των μικκυλίων. ohta et al. περιέγραψε τις ιδιότητες συσσωμάτωσης τριών διαφορετικών στερεοϊσομερών του Ν-δωδεκυλ-φαινυλ-αλανυλ-φαινυλ-αλανίνης τετραμεθυλαμμωνίου σε υδατικό διάλυμα και έδειξε ότι τα διαστερεοϊσομερή έχουν την ίδια κρίσιμη συγκέντρωση συσσωμάτωσης σε υδατικό διάλυμα. Οι Iwahashi et al. διερευνήθηκε με κυκλικό διχρωμισμό, NMR και ωσμομετρία πίεσης ατμών ο σχηματισμός χειρόμορφων συσσωματωμάτων Ν-δωδεκανοϋλ-L-γλουταμινικού οξέος, Ν-δωδεκανοϋλ-L-βαλίνης και των μεθυλεστέρων τους σε διαφορετικούς διαλύτες (όπως τετραϋδροφουράνιο, ακετονιτρίλιο, 1,4 -διοξάνη και 1,2-διχλωροαιθάνιο) με περιστροφικές ιδιότητες διερευνήθηκαν με κυκλικό διχρωμισμό, NMR και ωσμομετρία τάσης ατμών.
6.7 Διεπιφανειακή προσρόφηση
Η διεπιφανειακή προσρόφηση επιφανειοδραστικών ουσιών με βάση τα αμινοξέα και η σύγκρισή της με τα συμβατικά αντίστοιχά τους είναι επίσης μία από τις ερευνητικές κατευθύνσεις. Για παράδειγμα, διερευνήθηκαν οι ιδιότητες διεπιφανειακής προσρόφησης των δωδεκυλεστέρων των αρωματικών αμινοξέων που λαμβάνονται από τα LET και LEP. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το LET και το LEP εμφάνισαν χαμηλότερες επιφανειακές περιοχές στη διεπιφάνεια αερίου-υγρού και στη διεπιφάνεια νερού/εξανίου, αντίστοιχα.
Οι Bordes et al. διερεύνησε τη συμπεριφορά διαλύματος και την προσρόφηση στη διεπιφάνεια αερίου-νερού τριών δικαρβοξυλιωμένων επιφανειοδραστικών αμινοξέων, των αλάτων δινάτριου του γλουταμινικού δωδεκυλεστέρα, του ασπαρτικού δωδεκυλεστέρα και του αμινομηλονικού (με 3, 2 και 1 άτομα άνθρακα μεταξύ των δύο καρβοξυλικών ομάδων, αντίστοιχα). Σύμφωνα με αυτήν την αναφορά, το cmc των δικαρβοξυλιωμένων τασιενεργών ήταν 4-5 φορές υψηλότερο από αυτό του μονοκαρβοξυλιωμένου άλατος δωδεκυλογλυκίνης. Αυτό αποδίδεται στον σχηματισμό δεσμών υδρογόνου μεταξύ των δικαρβοξυλιωμένων τασιενεργών και των γειτονικών μορίων μέσω των αμιδικών ομάδων αυτών.
6.8 Συμπεριφορά φάσης
Ισότροπες ασυνεχείς κυβικές φάσεις παρατηρούνται για τασιενεργά σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις. Τα μόρια επιφανειοδραστικών με πολύ μεγάλες ομάδες κεφαλής τείνουν να σχηματίζουν συσσωματώματα μικρότερης θετικής καμπυλότητας. marques et al. μελέτησε τη συμπεριφορά φάσης των συστημάτων 12Lys12/12Ser και 8Lys8/16Ser (βλ. Εικόνα 10) και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το σύστημα 12Lys12/12Ser έχει μια ζώνη διαχωρισμού φάσης μεταξύ των περιοχών μικυλλίου και φυσαλιδώδους διαλύματος, ενώ το σύστημα 8Lys8/16Ser Το σύστημα 8Lys8/16Ser δείχνει μια συνεχή μετάβαση (επιμήκης περιοχή μικκυλιακής φάσης μεταξύ της περιοχής μικρής μικκυλιακής φάσης και της περιοχής φάσης κυστιδίων). Πρέπει να σημειωθεί ότι για την περιοχή κυστιδίων του συστήματος 12Lys12/12Ser, τα κυστίδια συνυπάρχουν πάντα με τα μικκύλια, ενώ η περιοχή των κυστιδίων του συστήματος 8Lys8/16Ser έχει μόνο κυστίδια.
Κατανιονικά μείγματα επιφανειοδραστικών με βάση τη λυσίνη και τη σερίνη: συμμετρικό ζεύγος 12Lys12/12Ser (αριστερά) και ασύμμετρο ζεύγος 8Lys8/16Ser (δεξιά)
6.9 Ικανότητα γαλακτωματοποίησης
Kouchi et al. εξέτασε την ικανότητα γαλακτωματοποίησης, τη διεπιφανειακή τάση, τη δυνατότητα διασποράς και το ιξώδες της Ν-[3-δωδεκυλ-2-υδροξυπροπυλ]-L-αργινίνης, του L-γλουταμινικού και άλλων AAS. Σε σύγκριση με τα συνθετικά τασιενεργά (τα συμβατικά μη ιονικά και αμφοτερικά αντίστοιχα), τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα AAS έχουν ισχυρότερη γαλακτωματοποιητική ικανότητα από τα συμβατικά τασιενεργά.
Οι Baczko et al. συνέθεσε νέα ανιονικά επιφανειοδραστικά αμινοξέα και διερεύνησε την καταλληλότητά τους ως διαλύτες φασματοσκοπίας NMR με χειρόμορφο προσανατολισμό. Μια σειρά αμφίφιλων παραγώγων L-Phe ή L-Ala με βάση σουλφονικά με διαφορετικές υδρόφοβες ουρές (πεντυλ-τετραδεκύλ) συντέθηκε με αντίδραση αμινοξέων με ο-σουλφοβενζοϊκό ανυδρίτη. Οι Wu et al. συντεθέντα άλατα νατρίου Ν-λιπαρού ακυλίου AAS καιερεύνησε την ικανότητά τους να γαλακτωματοποιούν σε γαλακτώματα λάδι-σε-νερό και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι αυτά τα επιφανειοδραστικά είχαν καλύτερη απόδοση με οξικό αιθυλεστέρα ως ελαιώδη φάση παρά με η-εξάνιο ως ελαιώδη φάση.
6.10 Πρόοδοι στη σύνθεση και την παραγωγή
Η αντοχή στο σκληρό νερό μπορεί να γίνει κατανοητή ως η ικανότητα των επιφανειοδραστικών ουσιών να αντιστέκονται στην παρουσία ιόντων όπως το ασβέστιο και το μαγνήσιο στο σκληρό νερό, δηλαδή η ικανότητα να αποφεύγουν την καθίζηση σε σαπούνια ασβεστίου. Τα επιφανειοδραστικά με υψηλή αντοχή στο σκληρό νερό είναι πολύ χρήσιμα για συνθέσεις απορρυπαντικών και προϊόντα προσωπικής φροντίδας. Η αντοχή στο σκληρό νερό μπορεί να αξιολογηθεί με τον υπολογισμό της μεταβολής στη διαλυτότητα και την επιφανειακή δραστηριότητα του επιφανειοδραστικού παράγοντα παρουσία ιόντων ασβεστίου.
Ένας άλλος τρόπος αξιολόγησης της αντοχής στο σκληρό νερό είναι να υπολογιστεί το ποσοστό ή τα γραμμάρια επιφανειοδραστικής ουσίας που απαιτείται για το σαπούνι ασβεστίου που σχηματίζεται από 100 g ελαϊκού νατρίου που πρόκειται να διασπαρεί στο νερό. Σε περιοχές με υψηλό σκληρό νερό, οι υψηλές συγκεντρώσεις ιόντων ασβεστίου και μαγνησίου και η περιεκτικότητα σε μέταλλα μπορεί να δυσκολέψουν ορισμένες πρακτικές εφαρμογές. Συχνά το ιόν νατρίου χρησιμοποιείται ως το αντίθετο ιόν ενός συνθετικού ανιονικού τασιενεργού. Δεδομένου ότι το δισθενές ιόν ασβεστίου είναι δεσμευμένο και στα δύο μόρια επιφανειοδραστικής ουσίας, αναγκάζει την επιφανειοδραστική ουσία να κατακρημνίζεται πιο εύκολα από το διάλυμα καθιστώντας λιγότερο πιθανή την απορρυπαντική δράση.
Η μελέτη της αντοχής στο σκληρό νερό του AAS έδειξε ότι η αντίσταση σε οξύ και σκληρό νερό επηρεάστηκαν έντονα από μια πρόσθετη καρβοξυλική ομάδα και η αντίσταση σε οξύ και σκληρό νερό αυξήθηκε περαιτέρω με την αύξηση του μήκους της ομάδας διαχωρισμού μεταξύ των δύο καρβοξυλικών ομάδων. . Η τάξη αντοχής σε οξύ και σκληρό νερό ήταν C12 γλυκινικό < C12 ασπαρτικό < C12 γλουταμινικό. Συγκρίνοντας τον δικαρβοξυλιωμένο αμιδικό δεσμό και το δικαρβοξυλιωμένο αμινο τασιενεργό, αντίστοιχα, βρέθηκε ότι το εύρος του pH του τελευταίου ήταν ευρύτερο και η επιφανειακή του δραστηριότητα αυξήθηκε με την προσθήκη κατάλληλης ποσότητας οξέος. Τα δικαρβοξυλιωμένα Ν-αλκυλ αμινοξέα έδειξαν χηλική δράση παρουσία ιόντων ασβεστίου και το C12 ασπαρτικό σχημάτισε λευκό πήκτωμα. Το γλουταμινικό c12 παρουσίασε υψηλή επιφανειακή δραστηριότητα σε υψηλή συγκέντρωση Ca 2+ και αναμένεται να χρησιμοποιηθεί στην αφαλάτωση του θαλασσινού νερού.
6.11 Δυνατότητα διασποράς
Η ικανότητα διασποράς αναφέρεται στην ικανότητα ενός επιφανειοδραστικού να αποτρέπει τη συνένωση και την καθίζηση του τασιενεργού στο διάλυμα.Η ικανότητα διασποράς είναι μια σημαντική ιδιότητα των επιφανειοδραστικών ουσιών που τα καθιστά κατάλληλα για χρήση σε απορρυπαντικά, καλλυντικά και φαρμακευτικά προϊόντα.Ένας παράγοντας διασποράς πρέπει να περιέχει έναν δεσμό εστέρα, αιθέρα, αμιδίου ή αμίνης μεταξύ της υδρόφοβης ομάδας και της τερματικής υδρόφιλης ομάδας (ή μεταξύ των υδρόφοβων ομάδων ευθείας αλυσίδας).
Γενικά, τα ανιονικά τασιενεργά όπως τα αλκανολαμιδοθειικά και τα αμφοτερικά τασιενεργά όπως η αμιδοσουλφοβεταΐνη είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά ως παράγοντες διασποράς για σαπούνια ασβεστίου.
Πολλές ερευνητικές προσπάθειες έχουν καθορίσει τη δυνατότητα διασποράς του AAS, όπου η N-lauroyl λυσίνη βρέθηκε να είναι ελάχιστα συμβατή με το νερό και δύσκολη στη χρήση για καλλυντικά σκευάσματα.Σε αυτή τη σειρά, τα Ν-ακυλο-υποκατεστημένα βασικά αμινοξέα έχουν εξαιρετική ικανότητα διασποράς και χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία καλλυντικών για τη βελτίωση των συνθέσεων.
07 Τοξικότητα
Τα συμβατικά επιφανειοδραστικά, ιδιαίτερα τα κατιονικά τασιενεργά, είναι εξαιρετικά τοξικά για τους υδρόβιους οργανισμούς. Η οξεία τοξικότητά τους οφείλεται στο φαινόμενο της αλληλεπίδρασης προσρόφησης-ιόντων επιφανειοδραστικών στη διεπιφάνεια κυττάρου-νερού. Η μείωση του cmc των επιφανειοδραστικών ουσιών συνήθως οδηγεί σε ισχυρότερη διεπιφανειακή προσρόφηση επιφανειοδραστικών, η οποία συνήθως οδηγεί σε αυξημένη οξεία τοξικότητά τους. Η αύξηση του μήκους της υδρόφοβης αλυσίδας των επιφανειοδραστικών ουσιών οδηγεί επίσης σε αύξηση της οξείας τοξικότητας των επιφανειοδραστικών.Τα περισσότερα AAS είναι χαμηλά ή μη τοξικά για τον άνθρωπο και το περιβάλλον (ειδικά για τους θαλάσσιους οργανισμούς) και είναι κατάλληλα για χρήση ως συστατικά τροφίμων, φαρμακευτικά προϊόντα και καλλυντικά.Πολλοί ερευνητές έχουν αποδείξει ότι οι επιφανειοδραστικές ουσίες αμινοξέων είναι απαλές και μη ερεθιστικές για το δέρμα. Τα επιφανειοδραστικά με βάση την αργινίνη είναι γνωστό ότι είναι λιγότερο τοξικά από τα συμβατικά αντίστοιχά τους.
Brito et al. μελέτησε τις φυσικοχημικές και τοξικολογικές ιδιότητες αμφίφιλων με βάση αμινοξέα και τα [παράγωγά τους από τυροσίνη (Tyr), υδροξυπρολίνη (Hyp), σερίνη (Ser) και λυσίνη (Lys)] τον αυθόρμητο σχηματισμό κατιονικών κυστιδίων και έδωσε δεδομένα για την οξεία τοξικότητά τους σε Daphnia magna (IC 50). Συνέθεσαν κατιονικά κυστίδια βρωμιούχου δωδεκυλοτριμεθυλαμμωνίου (DTAB)/Lys-παραγώγων και/ή Ser-/Lys-παραγώγων και εξέτασαν την οικοτοξικότητα και το αιμολυτικό τους δυναμικό, δείχνοντας ότι όλα τα AAS και τα μείγματά τους που περιέχουν κυστίδια ήταν λιγότερο τοξικά από το συμβατικό επιφανειοδραστικό DTAB .
Οι Rosa et al. διερεύνησε τη σύνδεση (σύνδεση) του DNA σε σταθερά κατιονικά κυστίδια με βάση αμινοξέα. Σε αντίθεση με τα συμβατικά κατιονικά τασιενεργά, τα οποία συχνά φαίνονται τοξικά, η αλληλεπίδραση των επιφανειοδραστικών κατιονικών αμινοξέων φαίνεται να είναι μη τοξική. Το κατιονικό AAS βασίζεται στην αργινίνη, η οποία σχηματίζει αυθόρμητα σταθερά κυστίδια σε συνδυασμό με ορισμένα ανιονικά τασιενεργά. Οι αναστολείς διάβρωσης με βάση τα αμινοξέα αναφέρονται επίσης ως μη τοξικοί. Αυτά τα επιφανειοδραστικά συντίθενται εύκολα με υψηλή καθαρότητα (έως 99%), χαμηλό κόστος, εύκολα βιοαποικοδομήσιμα και πλήρως διαλυτά σε υδατικά μέσα. Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι τα επιφανειοδραστικά αμινοξέα που περιέχουν θείο είναι ανώτερα στην αναστολή της διάβρωσης.
Σε μια πρόσφατη μελέτη, οι Perinelli et al. ανέφεραν ένα ικανοποιητικό τοξικολογικό προφίλ ραμνολιπιδίων σε σύγκριση με τα συμβατικά επιφανειοδραστικά. Τα ραμνολιπίδια είναι γνωστό ότι δρουν ως ενισχυτές διαπερατότητας. Ανέφεραν επίσης την επίδραση των ραμνολιπιδίων στην επιθηλιακή διαπερατότητα των μακρομοριακών φαρμάκων.
08 Αντιμικροβιακή δράση
Η αντιμικροβιακή δράση των επιφανειοδραστικών μπορεί να αξιολογηθεί από την ελάχιστη ανασταλτική συγκέντρωση. Η αντιμικροβιακή δράση των επιφανειοδραστικών ουσιών με βάση την αργινίνη έχει μελετηθεί λεπτομερώς. Τα Gram-αρνητικά βακτήρια βρέθηκαν να είναι πιο ανθεκτικά σε επιφανειοδραστικά με βάση την αργινίνη από τα θετικά κατά Gram βακτήρια. Η αντιμικροβιακή δράση των επιφανειοδραστικών ουσιών συνήθως αυξάνεται από την παρουσία δεσμών υδροξυλίου, κυκλοπροπανίου ή ακόρεστων εντός των αλυσίδων ακυλίου. Οι Castillo et al. έδειξε ότι το μήκος των αλυσίδων ακυλίου και το θετικό φορτίο καθορίζουν την τιμή HLB (υδρόφιλο-λιπόφιλο ισοζύγιο) του μορίου, και αυτά πράγματι έχουν επίδραση στην ικανότητά τους να διαταράσσουν τις μεμβράνες. Ο μεθυλεστέρας της να-ακυλαργινίνης είναι μια άλλη σημαντική κατηγορία κατιονικών επιφανειοδραστικών με ευρέως φάσματος αντιμικροβιακή δράση και είναι άμεσα βιοαποικοδομήσιμος και έχει χαμηλή ή καθόλου τοξικότητα. Μελέτες για την αλληλεπίδραση επιφανειοδραστικών ουσιών που βασίζονται σε μεθυλεστέρα Να-ακυλαργινίνης με 1,2-διπαλμιτοϋλ-sn-προπυλτριοξυλ-3-φωσφορυλοχολίνη και 1,2-διτετραδεκανοϋλ-sn-προπυλτριοξυλ-3-φωσφορυλοχολίνη, μεμβράνες μοντέλων σε ζωντανούς οργανισμούς και Η παρουσία ή η απουσία εξωτερικών φραγμών έχει δείξει ότι αυτή η κατηγορία επιφανειοδραστικών έχει καλή αντιμικροβιακή δράση. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα επιφανειοδραστικά έχουν καλή αντιβακτηριακή δράση.
09 Ρεολογικές ιδιότητες
Οι ρεολογικές ιδιότητες των επιφανειοδραστικών ουσιών παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στον προσδιορισμό και την πρόβλεψη των εφαρμογών τους σε διάφορες βιομηχανίες, συμπεριλαμβανομένων των τροφίμων, των φαρμακευτικών προϊόντων, της εξαγωγής λαδιού, της προσωπικής φροντίδας και των προϊόντων οικιακής φροντίδας. Πολλές μελέτες έχουν διεξαχθεί για να συζητηθεί η σχέση μεταξύ της ιξωδοελαστικότητας των τασιενεργών αμινοξέων και του cmc.
10 Εφαρμογές στη βιομηχανία καλλυντικών
Τα AAS χρησιμοποιούνται στη σύνθεση πολλών προϊόντων προσωπικής φροντίδας.Το N-cocoyl γλυκινικό κάλιο έχει βρεθεί ότι είναι απαλό στο δέρμα και χρησιμοποιείται στον καθαρισμό του προσώπου για την αφαίρεση της λάσπης και του μακιγιάζ. Το n-Acyl-L-γλουταμικό οξύ έχει δύο καρβοξυλικές ομάδες, γεγονός που το καθιστά πιο υδατοδιαλυτό. Μεταξύ αυτών των AAS, τα AAS με βάση τα λιπαρά οξέα C 12 χρησιμοποιούνται ευρέως στον καθαρισμό προσώπου για την αφαίρεση της λάσπης και του μακιγιάζ. Τα AAS με αλυσίδα C 18 χρησιμοποιούνται ως γαλακτωματοποιητές σε προϊόντα περιποίησης δέρματος και τα άλατα N-Lauryl alanine είναι γνωστό ότι δημιουργούν κρεμώδεις αφρούς που δεν ερεθίζουν το δέρμα και επομένως μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη σύνθεση προϊόντων βρεφικής φροντίδας. Το AAS με βάση το N-Lauryl που χρησιμοποιείται στην οδοντόκρεμα έχει καλή απορρυπαντικότητα παρόμοια με το σαπούνι και ισχυρή ανασταλτική δράση των ενζύμων.
Τις τελευταίες δεκαετίες, η επιλογή επιφανειοδραστικών για καλλυντικά, προϊόντα προσωπικής φροντίδας και φαρμακευτικά προϊόντα έχει επικεντρωθεί στη χαμηλή τοξικότητα, την απαλότητα, την απαλότητα στην αφή και την ασφάλεια. Οι καταναλωτές αυτών των προϊόντων έχουν πλήρη επίγνωση του πιθανού ερεθισμού, της τοξικότητας και των περιβαλλοντικών παραγόντων.
Σήμερα, τα AAS χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση πολλών σαμπουάν, βαφών μαλλιών και σαπουνιών μπάνιου λόγω των πολλών πλεονεκτημάτων τους έναντι των παραδοσιακών ομολόγων τους σε καλλυντικά και προϊόντα προσωπικής περιποίησης.Τα επιφανειοδραστικά με βάση την πρωτεΐνη έχουν επιθυμητές ιδιότητες απαραίτητες για προϊόντα προσωπικής φροντίδας. Ορισμένα AAS έχουν δυνατότητες σχηματισμού φιλμ, ενώ άλλα έχουν καλές δυνατότητες αφρισμού.
Τα αμινοξέα είναι σημαντικοί φυσικά ενυδατικοί παράγοντες στην κεράτινη στιβάδα. Όταν τα επιδερμικά κύτταρα πεθαίνουν, γίνονται μέρος της κεράτινης στιβάδας και οι ενδοκυτταρικές πρωτεΐνες σταδιακά αποικοδομούνται σε αμινοξέα. Αυτά τα αμινοξέα στη συνέχεια μεταφέρονται περαιτέρω στην κεράτινη στοιβάδα, όπου απορροφούν λίπος ή ουσίες που μοιάζουν με λίπος στην κεράτινη στοιβάδα της επιδερμίδας, βελτιώνοντας έτσι την ελαστικότητα της επιφάνειας του δέρματος. Περίπου το 50% του φυσικού ενυδατικού παράγοντα στο δέρμα αποτελείται από αμινοξέα και πυρρολιδόνη.
Το κολλαγόνο, ένα κοινό συστατικό καλλυντικών, περιέχει επίσης αμινοξέα που διατηρούν το δέρμα απαλό.Τα δερματικά προβλήματα όπως η τραχύτητα και η θαμπάδα οφείλονται σε μεγάλο βαθμό στην έλλειψη αμινοξέων. Μια μελέτη έδειξε ότι η ανάμειξη ενός αμινοξέος με μια αλοιφή ανακούφισε τα εγκαύματα του δέρματος και οι πληγείσες περιοχές επέστρεψαν στην κανονική τους κατάσταση χωρίς να γίνουν χηλοειδείς ουλές.
Τα αμινοξέα έχουν επίσης βρεθεί ότι είναι πολύ χρήσιμα στη φροντίδα των κατεστραμμένων επιδερμίδων.Τα ξηρά, άμορφα μαλλιά μπορεί να υποδηλώνουν μείωση της συγκέντρωσης των αμινοξέων σε μια σοβαρά κατεστραμμένη κεράτινη στοιβάδα. Τα αμινοξέα έχουν την ικανότητα να διεισδύουν στην επιδερμίδα στον άξονα της τρίχας και να απορροφούν την υγρασία από το δέρμα.Αυτή η ικανότητα των επιφανειοδραστικών με βάση τα αμινοξέα τα καθιστά πολύ χρήσιμα σε σαμπουάν, βαφές μαλλιών, μαλακτικά μαλλιών, μαλακτικά μαλλιών και η παρουσία αμινοξέων κάνει τα μαλλιά δυνατά.
11 Εφαρμογές σε καθημερινά καλλυντικά
Επί του παρόντος, υπάρχει μια αυξανόμενη ζήτηση για απορρυπαντικά με βάση τα αμινοξέα σε όλο τον κόσμο.Τα AAS είναι γνωστό ότι έχουν καλύτερη ικανότητα καθαρισμού, ικανότητα αφρισμού και μαλακτικές ιδιότητες, γεγονός που τα καθιστά κατάλληλα για οικιακά απορρυπαντικά, σαμπουάν, πλύσεις σώματος και άλλες εφαρμογές.Ένα αμφοτερικό AAS που προέρχεται από ασπαρτικό οξύ αναφέρεται ότι είναι ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό απορρυπαντικό με χηλικές ιδιότητες. Η χρήση απορρυπαντικών συστατικών που αποτελούνται από Ν-αλκυλ-β-αμινοαιθοξυοξέα βρέθηκε ότι μειώνει τον ερεθισμό του δέρματος. Μια υγρή σύνθεση απορρυπαντικού που αποτελείται από Ν-κοκοϋλ-β-αμινοπροπιονικό έχει αναφερθεί ότι είναι ένα αποτελεσματικό απορρυπαντικό για λεκέδες λαδιού σε μεταλλικές επιφάνειες. Ένα επιφανειοδραστικό αμινοκαρβοξυλικό οξύ, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa, έχει επίσης αποδειχθεί ότι έχει καλύτερη απορρυπαντικότητα και χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό υφασμάτων, χαλιών, μαλλιών, γυαλιού κ.λπ. Το 2-υδροξυ-3-αμινοπροπιονικό οξύ-N,N- Το παράγωγο ακετοξικού οξέος είναι γνωστό ότι έχει καλή ικανότητα συμπλοκοποίησης και έτσι δίνει σταθερότητα σε λευκαντικούς παράγοντες.
Η παρασκευή σκευασμάτων απορρυπαντικών με βάση τη Ν-(Ν'-μακράς αλυσίδας ακυλ-β-αλανυλ)-β-αλανίνη έχει αναφερθεί από την Keigo και την Tatsuya στην ευρεσιτεχνία τους για καλύτερη ικανότητα πλυσίματος και σταθερότητα, εύκολο σπάσιμο αφρού και καλό μαλάκωμα υφασμάτων . Η Kao ανέπτυξε μια σύνθεση απορρυπαντικού βασισμένη σε N-Acyl-1 -N-hydroxy-β-αλανίνη και ανέφερε χαμηλό ερεθισμό του δέρματος, υψηλή αντοχή στο νερό και υψηλή ικανότητα αφαίρεσης λεκέδων.
Η ιαπωνική εταιρεία Ajinomoto χρησιμοποιεί χαμηλής τοξικότητας και εύκολα αποικοδομήσιμο AAS με βάση το L-γλουταμινικό οξύ, την L-αργινίνη και την L-λυσίνη ως κύρια συστατικά σε σαμπουάν, απορρυπαντικά και καλλυντικά (Εικόνα 13). Έχει επίσης αναφερθεί η ικανότητα των ενζυμικών προσθέτων σε σκευάσματα απορρυπαντικών να απομακρύνουν τη ρύπανση των πρωτεϊνών. Το N-ακυλο AAS που προέρχεται από γλουταμικό οξύ, αλανίνη, μεθυλογλυκίνη, σερίνη και ασπαρτικό οξύ έχει αναφερθεί για τη χρήση τους ως εξαιρετικά υγρά απορρυπαντικά σε υδατικά διαλύματα. Αυτά τα επιφανειοδραστικά δεν αυξάνουν καθόλου το ιξώδες, ακόμη και σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, και μπορούν εύκολα να μεταφερθούν από το δοχείο αποθήκευσης της συσκευής αφρισμού για να ληφθούν ομοιογενείς αφροί.
Ώρα δημοσίευσης: Jun-09-2022