Obsah pre tento článok:
1. Vývoj aminokyselín
2. Štrukturálne vlastnosti
3. Chemické zloženie
4. Klasifikácia
5. Syntéza
6. Fyzikálno -chemické vlastnosti
8. Antimikrobiálna aktivita
9. reologické vlastnosti
10. Aplikácie v kozmetickom priemysle
11. Aplikácie v každodennej kozmetike
Aminokyselinové povrchovo aktívne látky (AAS)sú triedou povrchovo aktívnych látok vytvorených kombináciou hydrofóbnych skupín s jednou alebo viacerými aminokyselinami. V tomto prípade môžu byť aminokyseliny syntetické alebo odvodené z proteínových hydrolyzátov alebo podobných obnoviteľných zdrojov. Tento článok pokrýva podrobnosti o väčšine dostupných syntetických trás pre AAS a vplyv rôznych trás na fyzikálno -chemické vlastnosti konečných produktov vrátane rozpustnosti, disperznej stability, toxicity a biologickej odbúrateľnosti. Ako trieda povrchovo aktívnych látok so zvyšujúcim sa dopytom ponúka všestrannosť AAS kvôli ich premenlivej štruktúre veľké množstvo obchodných príležitostí.
Vzhľadom na to, že povrchovo aktívne látky sa široko používajú v detergentoch, emulgátoroch, inhibítoroch korózie, regenerácie terciárneho oleja a farmaceutických výrobkov, vedci nikdy neprestali venovať pozornosť povrchovo aktívnych látok.
Povrchovo aktívne látky sú najreprezentatívnejšie chemické výrobky, ktoré sa denne konzumujú vo veľkom množstve po celom svete a mali negatívny vplyv na vodné prostredie.Štúdie ukázali, že rozšírené používanie tradičných povrchovo aktívnych látok môže mať negatívny vplyv na životné prostredie.
Dnes sú pre spotrebiteľov takmer rovnako dôležité, ako je toxicita, biologická odbúrateľnosť a biokompatibilita takmer rovnako dôležitá ako užitočnosť a výkon povrchovo aktívnych látok.
Biosurfaktanty sú environmentálne udržateľné povrchovo aktívne látky, ktoré sú prirodzene syntetizované mikroorganizmami, ako sú baktérie, huby a kvasinky alebo extracelulárne sekretované.Preto môžu byť biosurfaktanty tiež pripravené molekulárnym konštrukciou na napodobňovanie prírodných amfifilitických štruktúr, ako sú fosfolipidy, alkylglykozidy a acyl aminokyseliny.
Aminokyselinové povrchovo aktívne látky (AAS)sú jedným z typických povrchovo aktívnych látok, ktoré sa zvyčajne vyrábajú zo surovín odvodených z živočíšnych alebo poľnohospodársky. V posledných dvoch desaťročiach AAS pritiahli od vedcov veľký záujem ako nové povrchovo aktívne látky, a to nielen preto, že sa dajú syntetizovať z obnoviteľných zdrojov, ale aj preto, že AA sú ľahko degradovateľné a majú neškodné vedľajšie produkty, vďaka čomu sú pre životné prostredie bezpečnejšie.
AAS sa dá definovať ako trieda povrchovo aktívnych látok pozostávajúcich z aminokyselín obsahujúcich aminokyselinové skupiny (HO2 C-CHR-NH2) alebo aminokyselinové zvyšky (HO 2 C-CHR-NH-). Dve funkčné oblasti aminokyselín umožňujú odvodenie širokej škály povrchovo aktívnych látok. Je známe, že v povahe existuje celkom 20 štandardných proteinogénnych aminokyselín a je zodpovedných za všetky fyziologické reakcie v raste a životných činnostiach. Líšia sa jeden od druhého iba podľa zvyšku R (obrázok 1, PK A je negatívny logaritmus disociačnej konštanty kyseliny roztoku). Niektoré sú nepolárne a hydrofóbne, iné sú polárne a hydrofilné, niektoré sú základné a niektoré sú kyslé.
Pretože aminokyseliny sú obnoviteľné zlúčeniny, povrchovo aktívne látky syntetizované z aminokyselín majú tiež vysoký potenciál na to, aby sa stali udržateľnými a šetrnými k životnému prostrediu. Jednoduchá a prírodná štruktúra, nízka toxicita a rýchla biologická odbúrateľnosť ich často robia lepšie ako konvenčné povrchovo aktívne látky. Pomocou obnoviteľných surovín (napr. Aminokyseliny a rastlinné oleje) môžu byť AAS produkované rôznymi biotechnologickými trasami a chemickými cestami.
Na začiatku 20. storočia sa aminokyseliny prvýkrát zistili, že sa používajú ako substráty na syntézu povrchovo aktívnych látok.AA sa používali hlavne ako konzervačné látky vo farmaceutických a kozmetických formuláciách.Okrem toho sa zistilo, že AA sú biologicky aktívne proti rôznym baktériám, nádorom a vírusom spôsobujúcim ochorenie. V roku 1988 dostupnosť lacných AAS vyvolala záujem výskumu o povrchovú aktivitu. Dnes, s vývojom biotechnológie, sú niektoré aminokyseliny tiež schopné komerčne syntetizovať vo veľkom rozsahu kvasinkami, čo nepriamo dokazuje, že výroba AAS je šetrnejšia k životnému prostrediu.
01 Vývoj aminokyselín
Už začiatkom 19. storočia, keď sa prvýkrát objavili prirodzene sa vyskytujúce aminokyseliny, predpokladalo sa, že ich štruktúry sú mimoriadne cenné - použiteľné ako suroviny na prípravu amfifilov. Prvú štúdiu o syntéze AAS oznámila Bondi v roku 1909.
V tejto štúdii boli N-acylglycín a N-acylalanín zavedené ako hydrofilné skupiny pre povrchovo aktívne látky. Následná práca zahŕňala syntézu lipoaminysokyselín (AAS) s použitím glycínu a alanínu a Hentrich et al. publikoval sériu zistení,vrátane prvej patentovej aplikácie na použitie soli acyl sarkozinátu a acyl aspartátu ako povrchovo aktívnych látok v výrobkoch na čistenie domácností (napr. Šampóny, detergenty a zubné pásy).Následne mnohí vedci skúmali syntézu a fyzikálno -chemické vlastnosti acyl aminokyselín. K dnešnému dňu bola publikovaná veľká literatúra o syntéze, vlastnostiach, priemyselných aplikáciách a biologickej odbúrateľnosti AAS.
02 Štrukturálne vlastnosti
Nepolárne hydrofóbne reťazce mastných kyselín AAS sa môžu líšiť v štruktúre, dĺžke a počte reťazca.Štrukturálna diverzita a vysoká povrchová aktivita AAS vysvetľuje ich širokú zloženú diverzitu a fyzikálno -chemické a biologické vlastnosti. Hlavné skupiny AAS sa skladajú z aminokyselín alebo peptidov. Rozdiely v hlavných skupinách určujú adsorpciu, agregáciu a biologickú aktivitu týchto povrchovo aktívnych látok. Funkčné skupiny v hlavnej skupine potom určujú typ AA, vrátane katiónových, aniónových, neiónových a amfoterických. Kombinácia hydrofilných aminokyselín a hydrofóbnych porcií s dlhým reťazcom tvorí amfifilnú štruktúru, vďaka ktorej je molekula vysoko povrchová. Okrem toho prítomnosť asymetrických atómov uhlíka v molekule pomáha tvoriť chirálne molekuly.
03 Chemické zloženie
Všetky peptidy a polypeptidy sú polymerizačné produkty týchto takmer 20 a-proteinogénnych a-aminokyselín. Všetkých 20 a-aminokyselín obsahuje funkčnú skupinu karboxylovej kyseliny (-COOH) a aminoko-funkčnú skupinu (-NH2), ktorá je pripojená k rovnakému atómu tetrahedrálneho a-uhlíka. Aminokyseliny sa navzájom líšia rôznymi skupinami R pripojenými k a-uhlíku (s výnimkou lycínu, kde skupinou R je vodík.) Riežky R sa môžu líšiť v štruktúre, veľkosti a náboji (kyslosť, alkalita). Tieto rozdiely tiež určujú rozpustnosť aminokyselín vo vode.
Aminokyseliny sú chirálne (s výnimkou glycínu) a sú svojou povahou opticky aktívne, pretože majú štyri rôzne substituenty spojené s alfa uhlíkom. Aminokyseliny majú dve možné konformácie; Sú to navzájom neprekrývajúce sa zrkadlové obrazy, napriek tomu, že počet L-Stereoizomerov je výrazne vyšší. Radia R prítomná v niektorých aminokyselinách (fenylalanín, tyrozín a tryptofán) je aryl, čo vedie k maximálnej absorpcii UV pri 280 nm. Kyslý a-COOH a základné a-NH2 v aminokyselinách sú schopné ionizácie a oba stereoizoméry, podľa toho, čo sú, zostavujú nižšie uvedenú ionizačnú rovnováhu.
R-COOH ↔r-COO－＋ h＋
R-nh3＋↔r-nh2＋ h＋
Ako je uvedené v ionizačnej rovnováhe vyššie, aminokyseliny obsahujú najmenej dve slabo kyslé skupiny; Karboxylová skupina je však oveľa kyslejšia v porovnaní s protónovanou aminoskupinou. PH 7,4, karboxylová skupina je deprotonovaná, zatiaľ čo aminoskupina je protonovaná. Aminokyseliny s neonizovateľnými skupinami R sú elektricky neutrálne pri tomto pH a tvoria zwitterión.
4.1 podľa pôvodu
| Podľa pôvodu možno AAS rozdeliť do 2 kategórií nasledovne. ① Prírodná kategória Niektoré prirodzene sa vyskytujúce zlúčeniny obsahujúce aminokyseliny majú tiež schopnosť redukovať povrchové/medzifázové napätie a niektoré dokonca presahujú účinnosť glykolipidov. Tieto AA sú známe aj ako lipopeptidy. Lipipeptidy sú zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou, zvyčajne produkované druhmi Bacillus.
Takéto AA sú ďalej rozdelené do 3 podtried:povrchný povrch, iturín a fengycín.
|
| Rodina povrchovo aktívnych peptidov zahŕňa varianty heptapeptidu rôznych látok,Ako je znázornené na obrázku 2a, v ktorom je nenasýtený reťazec mastných kyselín β-hydroxy kyseliny C12-C16 spojený s peptidom. Povrchovo aktívny peptid je makrocyklický laktón, v ktorom je kruh uzavretý katalýzou medzi C-koncom mastnej kyseliny p-hydroxy a peptidom. V podtriede iturínu je šesť hlavných variantov, konkrétne iturín A a C, mykosubtilín a bacillomycín D, F a L.Vo všetkých prípadoch sú heptapeptidy spojené s reťazcami C14-C17 β-amino mastných kyselín (reťazce môžu byť rôznorodé). V prípade ekurimycínov môže aminoskupina v β-polohe tvoriť amidovú väzbu s C-koncom, čím sa vytvorí makrocyklická štruktúra laktamu.
Podtrieda fengycínu obsahuje fengycín A a B, ktoré sa tiež nazývajú plipastatín, keď je Tyr9 konfigurovaný.Decapeptid je spojený s c14 -c18 nasýteným alebo nenasýteným reťazcom β -hydroxy mastných kyselín. Štrukturálne je plipastatín tiež makrocyklický laktón, ktorý obsahuje bočný reťazec Tyr v polohe 3 peptidovej sekvencie a vytvára esterovú väzbu s C-terminálnym zvyškom, čím vytvára vnútornú štruktúru kruhu (ako je to v prípade mnohých lipopeptidov pseudomonas).
② Syntetická kategória AAS sa dá syntetizovať aj použitím ktorejkoľvek z kyslých, základných a neutrálnych aminokyselín. Bežné aminokyseliny používané na syntézu AAS sú kyselina glutámová, serín, prolín, kyselina aspartárová, glycín, arginín, alanín, leucín a proteínové hydrolyzáty. Táto podtrieda povrchovo aktívnych látok sa môže pripraviť chemickými, enzymatickými a chemoenzymatickými metódami; Na výrobu AAS je však chemická syntéza ekonomickejšia. Medzi bežné príklady patrí N-lauroyl-L-glutámová kyselina a kyselina N-Palmitoyl-L-glutámová.
|
4.2 na základe substituentov alifatického reťazca
Na základe substituentov alifatického reťazca sa povrchovo aktívne látky na báze aminokyselín môžu rozdeliť na 2 typy.
Podľa polohy substituenta
| ①n-substituovaný AAS V N-substituovaných zlúčeninách je aminoskupina nahradená lipofilnou skupinou alebo karboxylovou skupinou, čo vedie k strate zásaditosti. Najjednoduchším príkladom N-substituovaných AAS sú N-acyl aminokyseliny, ktoré sú v podstate aniónové povrchovo aktívne látky. N-substituované AA majú medzi hydrofóbnymi a hydrofilnými časťami pripojenú amidovú väzbu. Amidová väzba má schopnosť tvoriť vodíkovú väzbu, ktorá uľahčuje degradáciu tejto povrchovo aktívnej látky v kyslom prostredí, čím ju robí biologicky odbúrateľnou.
②c-substituované AAS V zlúčeninách substituovaných C sa substitúcia vyskytuje v karboxylovej skupine (prostredníctvom amidovej alebo esterovej väzby). Typické zlúčeniny substituované C (napr. Estery alebo amidy) sú v podstate katiónové povrchovo aktívne látky.
③n- a C-substituované AAS V tomto type povrchovo aktívnej látky sú hydrofilnou časťou amino -karboxylové skupiny. Tento typ je v podstate amfoterickou povrchovo aktívnou látkou. |
4.3 Podľa počtu hydrofóbnych chvostov
Na základe počtu skupín hlavy a hydrofóbnych chvostov možno AAS rozdeliť do štyroch skupín. AAS AAS AAS AAS AAS priameho reťazca, Blíženci (dimér), AAS Glycerolipid a bicephalicke amphiphilic (Bola) typu AAS. Povrchovo aktívne látky s priamym reťazcom sú povrchovo aktívne látky pozostávajúce z aminokyselín s iba jedným hydrofóbnym chvostom (obrázok 3). Blíženci typu AA majú dve skupiny polárnych hlavy aminokyselín a dve hydrofóbne chvosty na molekulu (obrázok 4). V tomto type štruktúry sú AA AAS priame reťazce spojené spojovkou, a preto sa tiež nazývajú diméry. Na druhej strane v glycerolipidovom type AAS sú tieto dve hydrofóbne chvosty pripevnené k rovnakej skupine hlavy aminokyselín. Tieto povrchovo aktívne látky sa môžu považovať za analógy monoglyceridov, diglyceridov a fosfolipidov, zatiaľ čo v AAS AAS sú dve aminokyselinové skupiny hlavy spojené hydrofóbnym chvostom.
4.4 Podľa typu skupiny hlavy
①kationic AAS
Hlavná skupina tohto typu povrchovo aktívnej látky má kladný náboj. Najskorším katiónovým AAS je etylcoyl arginát, ktorý je karboxylátom pyrolidónu. Unikátne a rozmanité vlastnosti tejto povrchovo aktívnej látky sú užitočným pri dezinfekčných prostriedkoch, antimikrobiálnych látkach, antistatických látkach, kondicionéroch vlasov, ako aj jemnými na oči a pokožku a ľahko biologicky odbúrateľné. Singare a Mhatre syntetizovali katiónové AAS na báze arginínu a hodnotili ich fyzikálno-chemické vlastnosti. V tejto štúdii tvrdili, že vysoké výnosy produktov získaných pomocou reakčných podmienok Schotten-Baumanna. So zvyšujúcou sa dĺžkou alkylového reťazca a hydrofóbnosti sa zistilo, že povrchová aktivita povrchovo aktívnej látky sa zvyšuje a kritická koncentrácia micely (CMC) sa zníži. Ďalším je kvartérny acylový proteín, ktorý sa bežne používa ako kondicionér vo výrobkoch starostlivosti o vlasy.
②anionic AAS
V aniónových povrchovo aktívnych látkach má polárna skupina povrchovo aktívnej látky záporný náboj. Sarkozín (CH3 -NH -CH2 -COOH, N -metylglycín), aminokyselina, ktorá sa bežne vyskytuje v morských ježkách a morských hviezdach, je chemicky príbuzná s glycínom (NH2 -ch2 -coOH,), základnou aminokyselinou nachádzajúcou sa v cicavčích bunkách. -Cooh,) je chemicky príbuzný s glycínom, ktorý je základnou aminokyselinou nachádzajúcou sa v bunkách cicavcov. Kyselina laurová, kyselina tetradekanová, kyselina olejová a ich halogenidy a estery sa bežne používajú na syntézu sarkozinátových povrchovo aktívnych látok. Sarkozináty sú vo svojej podstate mierne, a preto sa bežne používajú v ústach, šampónoch, penách na holenie rozprašovaním, opaľovacích krémov, čistiacich prostriedkov na pokožku a iných kozmetických výrobkov.
Medzi ďalšie komerčne dostupné aniónové AA patrí AMISOFT CS-22 a AmiliteGCK-12, ktoré sú obchodnými názvami pre N-Kocoyl-L-glutamát sodný N-Kocoyl-L-glutamát a draselný N-kokoyl glycinát. Amilit sa bežne používa ako penové činidlo, čistiaci prostriedok, solubilizátor, emulgátor a dispergátor a má mnoho aplikácií v kozmetike, ako sú šampóny, kúpeľné mydlá, umývanie tela, zubné pasty, čistiace prostriedky na tvár, čistiace prostriedky na kontaktné šošovky. Amisoft sa používa ako mierny čistiaci prostriedok na pokožku a vlasy, hlavne v čistiacich prostriedkoch na tvár a telo, blokujú syntetické detergenty, výrobky starostlivosti o telo, šampóny a ďalšie výrobky na starostlivosť o pleť.
③zwitterionic alebo amfoterické AAS
Amfoterické povrchovo aktívne látky obsahujú kyslé aj základné miesta, a preto môžu zmeniť svoj náboj zmenou hodnoty pH. V alkalických médiách sa správajú ako aniónové povrchovo aktívne látky, zatiaľ čo v kyslom prostredí sa správajú ako katiónové povrchovo aktívne látky a v neutrálnych médiách, ako sú amfoterické povrchovo aktívne látky. Lauryl lyzín (LL) a alkoxy (2-hydroxypropyl) arginín sú jedinými známymi amfoterickými povrchovo aktívnymi látkami založenými na aminokyselinách. LL je kondenzačný produkt kyseliny lyzínu a laurovej. Vďaka svojej amfoterickej štruktúre je LL nerozpustný takmer vo všetkých typoch rozpúšťadiel, s výnimkou veľmi alkalických alebo kyslých rozpúšťadiel. Ako organický prášok má LL vynikajúcu adhéziu na hydrofilné povrchy a nízky koeficient trenia, čo dáva tejto povrchovo aktívnej látke vynikajúcu mazaciu schopnosť. LL sa široko používa v krémoch a kondicionéroch vlasov a používa sa tiež ako mazivo.
④nonionic AAS
Nonionické povrchovo aktívne látky sa vyznačujú polárnymi skupinami hlavy bez formálnych nábojov. Osem nových etoxylovaných neiónových povrchovo aktívnych látok bolo pripravených Al-Sabagh et al. z olejových rozpustných a-aminokyselín. V tomto procese sa L-fenylalanín (LEP) a L-leucín najprv esterifikovali hexadekanolom, po ktorom nasledovala amidácia kyselinou palmitovou, čím sa poskytli dva amidy a dva estery a-aminokyselín. Amidy a estery potom podstúpili kondenzačné reakcie s etylénexidom, aby sa pripravili tri deriváty fenylalanínu s rôznym počtom polyoxyetylénových jednotiek (40, 60 a 100). Zistilo sa, že tieto neiónové AA majú dobré prostriedky na čistenie a penenie.
05 Syntéza
5.1 Základná syntetická cesta
V AAS môžu byť hydrofóbne skupiny pripevnené na miesta amínových alebo karboxylových kyselín alebo cez bočné reťazce aminokyselín. Na základe toho sú k dispozícii štyri základné syntetické trasy, ako je znázornené na obrázku 5.
Obr.5 Základné dráhy syntézy aminokyselín povrchovo aktívnych látok na báze aminokyselín
| Cesta 1. Amfilické esterové amíny sa vyrábajú esterifikačnými reakciami, v ktorom sa syntéza povrchovo aktívnej látky zvyčajne dosahuje refluxovaním mastných alkoholov a aminokyselín v prítomnosti dehydratačného činidla a kyslého katalyzátora. V niektorých reakciách kyselina sírová pôsobí ako katalyzátor aj dehydratačné činidlo.
Cesta 2. Aktivované aminokyseliny reagujú s alkylamínmi za vzniku amidových väzieb, čo vedie k syntéze amfifilných amidoamínov.
Cesta 3. Amido kyseliny sa syntetizujú reakciou amínových skupín aminokyselín s amido kyselinami.
Cesta 4. Alkyl aminokyseliny s dlhým reťazcom sa syntetizovali reakciou amínových skupín s haloalkánmi. |
5.2 Pokroky v syntéze a výrobe
5.2.1 Syntéza povrchovo aktívnych látok aminokyselín s jedným reťazcom
N-acyl alebo aminokyseliny alebo peptidy O-acyl alebo peptidy sa môžu syntetizovať enzýmom katalyzovanou acyláciou amínových alebo hydroxylových skupín s mastnými kyselinami. Najskoršia správa o syntéze aminokyselinovej aminokyselinovej amidovej amidovej amídovej derivátov bez rozpúšťadla bez rozpúšťadla sa používala Candida Antarktída, pričom výťažky sa pohybovali od 25% do 90% v závislosti od cieľovej aminokyseliny. V niektorých reakciách sa ako rozpúšťadlo použil metyletytylketón. Vonderhagen a kol. opísali tiež lipázové a proteázové N-acylačné reakcie aminokyselín, proteínových hydrolyzátov a/alebo ich derivátov pomocou zmesi vody a organických rozpúšťadiel (napr. Dimetylformamid/voda) a metyl-butylového ketónu.
V prvých dňoch bol hlavným problémom s enzýmom katalyzovanou syntézou AAS nízky výťažok. Podľa Valivety et al. Výťažok derivátov N-tetradecanoyl aminokyselín bol iba 2%-10% dokonca aj po použití rôznych lipáz a inkubáciou pri 70 ° C po mnoho dní. Montet a kol. Narazili sa aj na problémy týkajúce sa nízkeho výťažku aminokyselín v syntéze lyzínu N-acyl pomocou mastných kyselín a rastlinných olejov. Podľa nich bol maximálny výnos produktu 19% za podmienok bez rozpúšťadla a používanie organických rozpúšťadiel. Rovnaký problém sa stretol s Valivety et al. V syntéze derivátov metylesterov N-CBZ-L-lyzín alebo N-CBZ-lyzín.
V tejto štúdii tvrdili, že výnos 3-O-tetradekanoyl-L-serín bol 80%, keď použil N-chránený serín ako substrát a Novozyme 435 ako katalyzátor v prostredí bez roztaveného rozpúšťadla. Nagao a Kito študovali O-acyláciu L-serínu, L-homoserínu, L-t-t-t-tyrozínu (lete) pri použití lipázy výsledky reakcie (lipáza sa získala Candida Cylindracea a Rhizopus delemar vo vodnom tlmivom médiu) L-treonín a nastalo sa.
Mnoho vedcov podporovalo použitie lacných a ľahko dostupných substrátov na syntézu nákladovo efektívnych AAS. Soo a kol. tvrdil, že príprava povrchovo aktívnych látok na báze palmového oleja funguje najlepšie s imobilizovaným lipoenzýmom. Poznamenali, že výnos výrobkov by bol lepší napriek časovo náročnej reakcii (6 dní). Gerova a kol. skúmalo syntézu a povrchovú aktivitu chirálneho N-paletoyl aas na základe metionínu, prolínu, leucínu, treonínu, fenylalanínu a fenylglycínu v cyklickej/racemickej zmesi. Pang a Chu opísali syntézu monomérov na báze aminokyselín a monomérov na báze dikarboxylovej kyseliny v roztoku séria funkčných a biologicky odbúrateľných polyamidových esterov na báze aminokyselín bola syntetizovaná ko-kondenzačnými reakciami v roztoku.
Canaeuzén a Guerreiro hlásili esterifikáciu skupín karboxylových kyselín BOC-ALA-OH a BOC-ASP-OH-OH s alifatickými alkoholmi a diolmi s dlhým reťazcom s katalyzátorom s dichlórmetánom ako rozpúšťadlom a agarózou 4B (Sepharose 4B). V tejto štúdii bola reakcia BOC-ALA-OH s mastnými alkoholmi až 16 uhlíkom v dobrom výťažku (51%), zatiaľ čo pre uhlíky BOC-ASP-OH 6 a 12 boli lepšie, so zodpovedajúcim výťažkom 63% [64]. 99,9%) vo výnosoch v rozmedzí od 58%do 76%, ktoré boli syntetizované tvorbou amidových väzieb s rôznymi alkylamínmi s dlhým reťazcom alebo esterovou väzbami s mastnými alkoholmi pomocou CBZ-ARG-RE, kde papain pôsobil ako katalyzátor.
5.2.2 Syntéza povrchovo aktívnych látok na báze Blížencov/peptidov
Povrchovo aktívne látky na báze aminokyselín pozostávajú z dvoch molekúl AAS s priamym reťazcom spojenými s hlavou-vedúcu skupinu spacer skupiny. Existujú 2 možné schémy pre chemoenzymatickú syntézu povrchovo aktívnych látok na báze aminokyselín gemini (obrázky 6 a 7). Na obrázku 6 sú 2 aminokyselinové deriváty reagované so zlúčeninou ako skupinu spacerov a potom sa zavádzajú 2 hydrofóbne skupiny. Na obrázku 7 sú 2 štruktúry priameho reťazca priamo spojené bifunkčnou skupinou spacerov.
Najskorší vývoj enzýmovej katalyzovanej syntézy gemini lipoaminysokyselín bol priekopníkom Valivety et al. Yoshimura a kol. skúmalo syntézu, adsorpciu a agregáciu povrchovo aktívnej látky na báze aminokyselín na základe cystínu a n-alkylového bromidu. Syntetizované povrchovo aktívne látky sa porovnávali s zodpovedajúcimi monomérnymi povrchovo aktívnymi látkami. Faustino a kol. opísala syntézu monomérnych AA na báze aniónovej močoviny založenej na L-cystíne, D-cystíne, DL-cystíne, L-cysteínu, L-metionínu a L-sulfoalanínu a ich pároch Blámín pomocou vodivosti, rovnovážného povrchového napätia a fluorescenčného charakterizácie v ustálenom stave. Ukázalo sa, že hodnota CMC Blížencov bola nižšia porovnaním monoméru a Blížencov.
Obr.6 Syntéza Blížencov AAS pomocou derivátov AA a Spacer, po ktorom nasleduje vloženie hydrofóbnej skupiny
Obr.7 Syntéza Gemini AASS s použitím bifunkčného spacera a AAS
5.2.3 Syntéza povrchovo aktívnych látok aminokyselín glycerolipidov/peptidov
Glycerolipidové aminokyselinové a peptidové povrchovo aktívne látky sú novou triedou lipidových aminokyselín, ktoré sú štrukturálnymi analógmi glycerolových mono- (alebo di-) esterov a fosfolipidov, a to kvôli ich štruktúre jednej alebo dvoch mastných reťazcov s jednou aminokyselinou spojenou s glycerolovým chrbtom esterskou väzbou. Syntéza týchto povrchovo aktívnych látok sa začína prípravou glycerolových esterov aminokyselín pri zvýšených teplotách a v prítomnosti kyslého katalyzátora (napr. BF 3). Dobrou voľbou je tiež enzýmovo katalyzovaná syntéza (s použitím hydroláz, proteáz a lipáz ako katalyzátorov) (obrázok 8).
Bola hlásená syntéza enzýmu katalyzovanej syntézy dilaurylovaných arginínových glyceridových konjugátov s použitím papain. Boli tiež hlásené syntéza konjugátov esteru diacylglycerolu z acetylarginínu a hodnotenie ich fyzikálno -chemických vlastností.
8 Syntéza konjugátov mono a diacylglycerolu aminokyselín
Spacer: NH- (CH2)10-NH: Zlúčeninab1
rozpaľovanie: NH-C6H4-NH: zlúčeninab2
Spacer: Ch2-2: zlúčeninab3
Obr.9 Syntéza symetrických amfifilov odvodených od Tris (hydroxymetyl) aminometánu
5.2.4 Syntéza povrchovo aktívnych látok na báze aminokyseliny na báze Bola
Aminokyselinové amfifily na báze aminokyseliny obsahujú 2 aminokyseliny, ktoré sú spojené s rovnakým hydrofóbnym reťazcom. Franceschi a kol. opísala syntézu amfifilov typu Bola s 2 aminokyselinami (D- alebo L-alanín alebo L-histidín) a 1 alkylového reťazca rôznych dĺžok a skúmala ich povrchovú aktivitu. Diskutujú o syntéze a agregácii nových amfifilov typu Bola s aminokyselinovou frakciou (s použitím neobvyklej p-aminokyseliny alebo alkoholu) a skupinou spacerov C12-C20. Nezvyčajné použité p-aminokyseliny môžu byť aminokyselina odvodená od cukru, aminokyselina odvodená od azidothymínu (AZT), norbornánovú aminokyselinu a aminokyhlové alkohol odvodené od AZT (obrázok 9). Syntéza symetrických amfifilov typu Bola odvodená z Tris (hydroxymetyl) aminometánu (Tris) (obrázok 9).
06 Fyzikálno -chemické vlastnosti
Je dobre známe, že povrchovo aktívne látky na báze aminokyselín (AAS) sú rôznorodé a všestranné a majú dobrú použiteľnosť v mnohých aplikáciách, ako je dobrá solubilizácia, dobré emulgačné vlastnosti, vysoká účinnosť, výkon vysokej povrchovej aktivity a dobrý odpor voči tvrdej vode (tolerancia vápenatých iónov).
Na základe vlastností povrchovo aktívnej látky aminokyselín (napr. Povrchové napätie, CMC, fázové správanie a teplota Krafft) sa po rozsiahlych štúdiách dospeli nasledujúce závery - povrchová aktivita AAS je lepšia ako jeho konvenčná náprotivok povrchovo aktívnej látky.
6.1 Kritická koncentrácia miciel (CMC)
Kritická koncentrácia micely je jedným z dôležitých parametrov povrchovo aktívnych látok a riadi mnoho povrchových aktívnych vlastností, ako je solubilizácia, bunková lýza a jej interakcia s biofilmami atď. Povrchovo aktívne látky založené na aminokyselinách majú zvyčajne nižšie hodnoty CMC v porovnaní s konvenčnými povrchovo aktívnymi látkami.
Prostredníctvom rôznych kombinácií skupín hlavy a hydrofóbnych chvostov (mono-katiónový amid, bi-katiónový amid, bi-katacionický amidový ester), Infante et al. Syntetizovali tri AAS AAS na báze arginínu a študovali ich CMC a yCMC (povrchové napätie pri CMC), čo ukazuje, že hodnoty CMC a ycmc sa znižovali so zvyšujúcou sa hydrofóbnou dĺžkou chvosta. V inej štúdii Singare a Mhatre zistili, že CMC povrchovo aktívnych látok N-a-acylarginínu sa znižujú so zvyšovaním počtu atómov hydrofóbnych chvostov (tabuľka 1).
Yoshimura a kol. skúmali CMC povrchovo aktívnych lámkových látok odvodených od cysteínu a ukázalo sa, že CMC sa znížila, keď sa dĺžka uhlíkového reťazca v hydrofóbnom reťazci zvýšila z 10 na 12. Ďalej zvýšenie dĺžky uhlíkového reťazca na 14 viedlo k zvýšeniu CMC, čo potvrdilo, že surfaktanty s dlhým reťazcom majú nižšiu tendenciu k agregátu.
Faustino a kol. uvádza tvorbu zmiešaných miciel vo vodných roztokoch aniónových povrchovo aktívnych látok na základe cystínu. Povrchovo aktívne látky Blíženci sa tiež porovnali so zodpovedajúcimi konvenčnými monomérnymi povrchovo aktívnymi látkami (C 8 Cys). Uvádza sa, že hodnoty CMC zmesí lipid-surfaktantov sú nižšie ako hodnoty čistých povrchovo aktívnych látok. povrchovo aktívne látky Gemini a 1,2-diheptanoyl-Sn-glyceryl-3-fosfocholín, vo vode rozpustné, fosfolipid tvoriaci miclu, mal CMC v milimolárnej hladine.
Shrestha a Aramaki skúmali tvorbu viskoelastických červových miciel vo vodných roztokoch zmiešaných aniónových a aniónových povrchovo aktívnych látok na báze zmiešaných aminokyselín v neprítomnosti solí primerania. V tejto štúdii sa zistilo, že N-Dodecyl glutamát má vyššiu teplotu Krafft; Avšak, keď sa neutralizuje základnou aminokyselinou L-lyzín, generoval micely a roztok sa začal správať ako newtonovská tekutina pri 25 ° C.
6.2 Dobrá rozpustnosť vody
Dobrá rozpustnosť AAS vody je spôsobená prítomnosťou ďalších väzieb CO-NH. Vďaka tomu je AAS viac biologicky odbúrateľné a ekologické ako zodpovedajúce konvenčné povrchovo aktívne látky. Vodná rozpustnosť kyseliny N-Acyl-L-glutámu je ešte lepšia kvôli jej 2 karboxylovej skupine. Rozpustnosť vo vode CN (Ca) 2 je tiež dobrá, pretože v 1 molekule existujú 2 iónové arginínové skupiny, čo vedie k účinnejšej adsorpcii a difúzii na bunkovom rozhraní a dokonca aj účinnej bakteriálnej inhibícii pri nižších koncentráciách.
6.3 Krafft teplota a Krafft bod
Teplota Krafft sa dá chápať ako špecifické správanie rozpustnosti povrchovo aktívnych látok, ktorých rozpustnosť sa výrazne zvyšuje nad konkrétnou teplotou. Iónové povrchovo aktívne látky majú tendenciu vytvárať tuhé hydráty, ktoré môžu zrážať vodu. Pri konkrétnej teplote (tzv. Krafft teplota) sa zvyčajne pozoruje dramatické a diskontinuálne zvýšenie rozpustnosti povrchovo aktívnych látok. Krafft bod iónovej povrchovo aktívnej látky je jeho Krafft teplota pri CMC.
Táto charakteristika rozpustnosti sa zvyčajne vyskytuje pre iónové povrchovo aktívne látky a dá sa vysvetliť takto: rozpustnosť voľného monoméru povrchovo aktívnych látok je obmedzená pod teplotou Krafft, až kým sa nedosiahne bod Krafft, kde sa jeho rozpustnosť postupne zvyšuje v dôsledku tvorby micely. Na zabezpečenie úplnej rozpustnosti je potrebné pripraviť formulácie povrchovo aktívnej látky pri teplotách nad bodom Krafft.
Teplota AAS Krafft bola študovaná a porovnaná s teplotou konvenčných syntetických povrchovo aktívnych látok.Shrestha a Aramaki študovali Krafftovu teplotu Arginínu na báze arginínu na báze arginínu a zistilo, že kritická koncentrácia micely vykazuje agregačné správanie vo forme pred 2-5 x 10-6 mol-1-1, po ktorých nasleduje normálna formácia micly (Ohta et et al. N-Hexadecanoyl AAS a diskutovali o vzťahu medzi ich Krafftovou teplotou a zvyškami aminokyselín.
V experimentoch sa zistilo, že Krafft teplota N-Hexadecanoyl AAS sa zvýšila s klesajúcou veľkosťou aminokyselinových zvyškov (fenylalanín je výnimkou), zatiaľ čo teplo rozpustnosti (absorpcia tepla) sa zvýšilo so znižujúcou sa veľkosťou zvyškov aminokyselín (s výnimkou glycínu a fenylalánu). Dospelo sa k záveru, že v alanínových aj fenylalanínových systémoch je interakcia DL silnejšia ako interakcia LL v tuhej forme soli N-Hexadecanoyl AAS.
Brito a kol. Stanovil KRAFFT teplotu troch sérií nových povrchovo aktívnych látok na báze aminokyselín pomocou diferenciálnej skenovacej mikrokalorimetrie a zistil, že zmena iónu trifluóracetátu na ión jodidu viedla k významnému zvýšeniu teploty KRAFFT (asi 6 ° C), od 47 ° C na 53 ° C. Prítomnosť cis-dvojitých väzieb a nenasýtenie prítomné v Ser-derivátoch s dlhým reťazcom viedli k významnému zníženiu Krafftovej teploty. Uvádza sa, že N-Dodecyl glutamát má vyššiu teplotu Krafft. Neutralizácia so základnou aminokyselinou L-lyzín však viedla k tvorbe miciel v roztoku, ktorý sa správal ako newtonovské tekutiny pri 25 ° C.
6.4 povrchové napätie
Povrchové napätie povrchovo aktívnych látok súvisí s dĺžkou reťazca hydrofóbnej časti. Zhang a kol. Stanovil povrchové napätie sodného kokoylglycinátu metódou Wilhelmy Plate (25 ± 0,2) ° C a stanovili hodnotu povrchového napätia pri CMC ako 33 mn -m -1, CMC ako 0,21 mmol -L -1. Yoshimura a kol. Stanovil povrchové napätie povrchových aktívnych aktívnych činidiel na báze 2C N CYS aminokyseliny na báze povrchového povrchu na báze povrchu 2C N CYS. Zistilo sa, že povrchové napätie pri CMC klesalo so zvyšujúcou sa dĺžkou reťazca (až do n = 8), zatiaľ čo trend sa obrátil na povrchovo aktívne látky s n = 12 alebo dlhšou dĺžkou reťazca.
Študoval sa aj účinok CAC1 2 na povrchové napätie povrchovo aktívnych látok na báze dikarboxylovaných aminokyselín. V týchto štúdiách sa CAC1 2 pridal k vodným roztokom troch povrchovo aktívnych látok dikarboxylovaných aminokyselín (C12 malna2, C12 ASPNA2 a C12 Gluna 2). Hodnoty plató po CMC sa porovnali a zistilo sa, že povrchové napätie sa znížilo pri veľmi nízkych koncentráciách CAC12. Je to spôsobené účinkom vápnikových iónov na usporiadanie povrchovo aktívnej látky na rozhraní plynovode-voda. Na druhej strane bolo povrchové napätie soli N-decylaminomalonátu a N-decylaspartátu takmer konštantné až do 10 mmol-L-1 CAC12 koncentrácie CAC12. Nad 10 mmol -L -1 sa povrchové napätie výrazne zvyšuje v dôsledku tvorby zrážania vápenatej soli povrchovo aktívnej látky. V prípade deodiálnej soli N-Dodecyl glutamátu viedlo mierne pridanie CAC1 2 k významnému zníženiu povrchového napätia, zatiaľ čo pokračujúce zvýšenie koncentrácie CAC12 už nespôsobilo významné zmeny.
Na stanovenie adsorpčnej kinetiky AAS Gemini-Type na rozhraní plyn-voda sa stanovilo dynamické povrchové napätie pomocou metódy maximálneho tlaku bubliny. Výsledky ukázali, že za najdlhšie testovacie obdobie sa dynamické povrchové napätie 2c 12 Cys nezmenilo. Zníženie dynamického povrchového napätia závisí iba od koncentrácie, dĺžky hydrofóbnych chvostov a počtu hydrofóbnych chvostov. Zvyšujúca sa koncentrácia povrchovo aktívnej látky, klesajúca dĺžka reťazca, ako aj počet reťazcov, viedli k rýchlejšiemu rozkladu. Zistilo sa, že výsledky získané pre vyššie koncentrácie CN CYS (n = 8 až 12) sú veľmi blízko k y CMC meranej metódou Wilhelmy.
V inej štúdii sa dynamické povrchové napätie dilauryl cystínu sodného (SDLC) a didekamino sodného didekamino cystínu stanovilo metódou Wilhelmy Plate a navyše boli stanovené rovnovážné povrchové napätie ich vodných roztokov. Reakcia disulfidových väzieb sa ďalej skúmala aj inými metódami. Pridanie merkaptoetanolu do roztoku 0,1 mmol -L -1SDLC viedlo k rýchlemu zvýšeniu povrchového napätia z 34 MN -m -1 na 53 mN -m -1. Pretože NACLO môže oxidovať disulfidové väzby SDLC na skupiny kyseliny sulfónovej, neboli pozorované žiadne agregáty, keď sa do roztoku SDLC s 0,1 mmol -L -1 nepodarilo NACLO (5 mmol -L -1). Výsledky prenosovej elektrónovej mikroskopie a dynamické výsledky rozptylu svetla ukázali, že v roztoku neboli vytvorené žiadne agregáty. Zistilo sa, že povrchové napätie SDLC sa zvyšuje z 34 MN -m -1 na 60 mN -m -1 počas 20 minút.
6.5 Binárne povrchové interakcie
V prírodných vedách niekoľko skupín študovalo vibračné vlastnosti zmesí katiónových AAS (povrchovo aktívne látky na báze arginínu Diacylglycerolu) a fosfolipidov na rozhraní plynovode-voda, nakoniec dospeli k záveru, že táto neideálna vlastnosť spôsobuje výskyt elektrostatických interakcií.
6.6 Vlastnosti agregácie
Dynamický rozptyl svetla sa bežne používa na stanovenie agregačných vlastností monomérov na báze aminokyselín a povrchovo aktívnych látok Blížencov v koncentráciách nad CMC, čo vedie k zjavnému hydrodynamickému priemeru DH (= 2RH). Agregáty tvorené C n Cys a 2cn Cys sú relatívne veľké a majú širokú distribúciu v porovnaní s inými povrchovo aktívnymi látkami. Všetky povrchovo aktívne látky s výnimkou 2c 12 Cys zvyčajne tvoria agregáty asi 10 nm. Veľkosti miciel povrchovo aktívnych látok Gemini sú výrazne väčšie ako veľkosť ich monomérnych náprotivkov. Zvýšenie dĺžky uhľovodíkového reťazca tiež vedie k zvýšeniu veľkosti micely. Ohta a kol. opísali agregačné vlastnosti troch rôznych stereoizomérov N-decyl-fenyl-alanyl-fenyl-alanínu tetrametylamónium vo vodnom roztoku a ukázali, že diastereoizoméry majú rovnakú koncentráciu kritickej agregácie vo vodnom roztoku. Iwahashi a kol. skúmaným obehovým dichroizmom, NMR a osmometriou tlaku pary Tvorba chirálnych agregátov N-decanoyl-L-glutámovej kyseliny, N-Dodecanoyl-L-Valín a ich metylesterov v rôznych rozpúšťadlách (ako napríklad tetrahydrofuránom, acetonitrilom, 1,4-digioxánom a 1,2-dichokloretánom) s hrotovanou propagáciou s hrotami s hrotmi s 1,4-digitánmi) s hrotami s 1,4-digitánmi) s hrotami s 1,4-digitánsky Kruhový dichroizmus, NMR a osmometria tlaku pár.
6.7 Adsorpcia rozhrania
Jedným zo smerov výskumu je tiež medzifázová adsorpcia povrchovo aktívnych látok na báze aminokyselín a jej porovnanie s jeho konvenčným náprotivkom. Napríklad sa skúmali interfázové adsorpčné vlastnosti dodecylesterov aromatických aminokyselín získaných od LET a LEP. Výsledky ukázali, že LET a LEP vykazovali nižšie medzifázové oblasti na rozhraní plynu-kvapalina a na rozhraní vody/hexánu.
Bordes a kol. skúmali správanie roztoku a adsorpciu na rozhraní plynovode-voda troch dikarboxylovaných aminokyselinových povrchovo aktívnych látok, dezodínových solí dodecyl glutamátu, dodecyl aspartátu a aminomalonátu (s atómami 3, 2 a 1 uhlíka medzi dvoma karboxylovými skupinami). Podľa tejto správy bola CMC dikarboxylovaných povrchovo aktívnych látok 4-5-krát vyššia ako u monokarboxylovanej dodecylglycínovej soli. Toto sa pripisuje tvorbe vodíkových väzieb medzi dikarboxylovanými povrchovo aktívnymi látkami a susednými molekulami prostredníctvom amidových skupín.
6.8 Fázové správanie
Izotropné diskontinuálne kubické fázy sa pozorujú pre povrchovo aktívne látky pri veľmi vysokých koncentráciách. Molekuly povrchovo aktívnej látky s veľmi veľkými skupinami hlavy majú tendenciu tvoriť agregáty menšieho pozitívneho zakrivenia. Marques a kol. študovalo fázové správanie systémov 12LYS12/12SER a 8LYS8/16SER (pozri obrázok 10) a výsledky ukázali, že systém 12LYS12/12SER má fázovú separačnú zónu medzi micelárnymi a vezikulárnymi oblasťami roztokov región). Je potrebné poznamenať, že v oblasti vezikúl v systéme 12LYS12/12SER sú vezikuly vždy koexistujú s miciel, zatiaľ čo oblasť vezikúl má systém 8LYS8/16SER iba vezikúl.
Kataniónové zmesi povrchovo aktívnych látok na báze lyzínu a serínu: symetrický pár 12LYS12/12SER (vľavo) a asymetrický pár 8LYS8/16SER (vpravo)
6.9 Emulgizačná schopnosť
Kouchi a kol. skúmal emulgačnú schopnosť, medzifázové napätie, disperzibilitu a viskozitu N- [3-dodecyl-2-hydroxypropyl] -l-arginín, L-glutamát a ďalšie AAS. V porovnaní so syntetickými povrchovo aktívnymi látkami (ich konvenčné neiónové a amfoterické náprotivky) výsledky ukázali, že AA majú silnejšiu emulgačnú schopnosť ako konvenčné povrchovo aktívne látky.
Baczko a kol. Syntetizované nové aniónové povrchovo aktívne látky aminokyseliny a skúmali ich vhodnosť ako chirálne orientované NMR spektroskopické rozpúšťadlá. Séria derivátov amfifilového L-PHE alebo L-ALA na báze sulfonátu s rôznymi hydrofóbnymi chvostmi (pentyl ~ tetradecyl) sa syntetizovala reagovaním aminokyselín s anhydridom O-sulfobenzoickom. Wu a kol. syntetizované soli sodíka n-fotty acyl aas askúmali ich emulgačnú schopnosť v emulziách vo vode oleja a výsledky ukázali, že tieto povrchovo aktívne látky fungovali lepšie s etylacetátom ako fázou oleju ako s n-hexánom ako fázou oleja.
6.10 Pokroky v syntéze a výrobe
Odolnosť voči tvrdej vode sa dá chápať ako schopnosť povrchovo aktívnych látok odolávať prítomnosti iónov, ako je vápnik a horčík v tvrdej vode, tj schopnosť vyhnúť sa zrážkam do mydiel vápnika. Povrchovo aktívne látky s vysokým odporom tvrdej vody sú veľmi užitočné pre formulácie detergentu a výrobky osobnej starostlivosti. Odolnosť voči tvrdej vode sa dá vyhodnotiť výpočtom zmeny rozpustnosti a povrchovej aktivity povrchovo aktívnej látky v prítomnosti vápnikových iónov.
Ďalším spôsobom, ako vyhodnotiť odolnosť voči tvrdej vode, je výpočet percentuálneho podielu alebo gramov povrchovo aktívnej látky potrebnej pre vápnikové mydlo vytvorené zo 100 g oleatu sodného, ktoré sa disperguje vo vode. V oblastiach s vysokou tvrdou vodou môžu vysoké koncentrácie vápnikových a horčíkových iónov a obsahu minerálov sťažiť niektoré praktické aplikácie. Ión sodného sa často používa ako protiprávny ión syntetickej aniónovej povrchovo aktívnej látky. Pretože dvojmocný vápnikový ión je viazaný na obidve molekuly povrchovo aktívnej látky, spôsobuje, že povrchovo aktívna látka sa ľahšie zráža z roztoku, zníži pravdepodobnosť detergencie.
Štúdium odolnosti proti tvrdej vode AAS ukázala, že rezistencia na kyslú a tvrdú vodu bola silne ovplyvnená ďalšou karboxylovou skupinou a rezistencia kyseliny a tvrdej vody sa ďalej zvyšovala so zvyšovaním dĺžky skupiny spacerov medzi dvoma karboxylovými skupinami. Poradie odolnosti kyseliny a tvrdej vody bolo c 12 glycinát <c 12 aspartát <c 12 glutamát. Pri porovnaní dikarboxylovanej amidovej väzby a dikarboxylovanej aminokupeaktívnej látky sa zistilo, že rozsah pH bol širší a jeho povrchová aktivita sa zvýšila s pridaním vhodného množstva kyseliny. Dikarboxylované N-alkyl aminokyseliny vykazovali chelatačný účinok v prítomnosti vápnikových iónov a C 12 aspartát tvoril biely gél. Glutamát C 12 vykazoval vysokú povrchovú aktivitu pri vysokej koncentrácii Ca2+ a očakáva sa, že sa použije pri odsoľovaní morskej vody.
6.11 Disperznosť
Disperznosť sa týka schopnosti povrchovo aktívnej látky zabrániť koalescencii a sedimentácii povrchovo aktívnej látky v roztoku.Disperznosť je dôležitou vlastnosťou povrchovo aktívnych látok, vďaka ktorým sú vhodné na použitie v detergentoch, kozmetike a farmaceutike.Disperzujúce činidlo musí obsahovať ester, éter, amid alebo aminosuckú väzbu medzi hydrofóbnou skupinou a terminálnou hydrofilnou skupinou (alebo medzi hydrofóbnymi skupinami s priamym reťazcom).
Všeobecne sú aniónové povrchovo aktívne látky, ako sú alkanolamido sulfáty a amfoterické povrchovo aktívne látky, ako napríklad amidosulfobetaín
Mnohé výskumné úsilie určili dispergovateľnosť AAS, kde sa zistilo, že N-lauroyl lyzínu je zle kompatibilný s vodou a ťažko sa použije na kozmetické formulácie.V tejto sérii majú základné aminokyseliny substituované N-ACACYL vynikajúcu dispergovateľnosť a používajú sa v kozmetickom priemysle na zlepšenie formulácií.
07 toxicita
Konvenčné povrchovo aktívne látky, najmä katiónové povrchovo aktívne látky, sú vysoko toxické pre vodné organizmy. Ich akútna toxicita je spôsobená javom interakcie povrchovo aktívnych látok adsorpčných iónov na rozhraní bunkovej vody. Zníženie CMC povrchovo aktívnych látok zvyčajne vedie k silnejšej medzifázovej adsorpcii povrchovo aktívnych látok, čo zvyčajne vedie k zvýšenej akútnej toxicite. Zvýšenie dĺžky hydrofóbneho reťazca povrchovo aktívnych látok tiež vedie k zvýšeniu akútnej toxicity povrchovo aktívnej látky.Väčšina AA je nízka alebo netoxická pre ľudí a životné prostredie (najmä pre morské organizmy) a je vhodná na použitie ako potravinové prísady, farmaceutiká a kozmetika.Mnoho vedcov preukázalo, že povrchovo aktívne látky aminokyseliny sú jemné a nekračujú na pokožku. Je známe, že povrchovo aktívne látky na báze arginínu sú menej toxické ako ich konvenčné náprotivky.
Brito a kol. študovali fyzikálno-chemické a toxikologické vlastnosti aminokyselinových amfifilov na báze aminokyselín a ich [deriváty z tyrozínu (Tyr), hydroxyprolínu (HYP), serínu (SER) a lyzínu (LYS)] spontánnej tvorby katiónových vezikúl a poskytovali údaje o ich akútnej toxicite na Daphnia MagNA (IC 50). Syntetizovali katiónové vezikuly dodecyltrimetylamóniumbromidu (DTAB)/LYS-deriváty a/alebo Ser-/Lys-derivatívne zmesi a testovali ich ekotoxicitu a hemolytický potenciál, čo ukazuje, že všetky AA a ich zmesi obsahujúce vezikulácie boli menej toxické ako konvenčný povrchovo aktívny DTAB.
Rosa a kol. skúmali väzbu (asociáciu) DNA na stabilné katiónové vezikuly na báze aminokyselín. Na rozdiel od konvenčných katiónových povrchovo aktívnych látok, ktoré sa často javia ako toxické, sa javí interakcia katiónových aminokyselinových povrchovo aktívnych látok ako netoxická. Katión AAS je založený na arginíne, ktorý spontánne tvorí stabilné vezikuly v kombinácii s určitými aniónovými povrchovo aktívnymi látkami. Uvádza sa tiež, že inhibítory korózie na báze aminokyselín nie sú toxické. Tieto povrchovo aktívne látky sa ľahko syntetizujú s vysokou čistotou (až 99%), nízkymi nákladmi, ľahko biologicky odbúrateľnými a úplne rozpustnými vo vodných médiách. Niekoľko štúdií ukázalo, že povrchovo aktívne látky aminokyseliny obsahujúce síru sú v inhibícii korózie lepšie.
V nedávnej štúdii Perinelli a kol. uvádza uspokojivý toxikologický profil rhamnolipidov v porovnaní s konvenčnými povrchovo aktívnymi látkami. Je známe, že rhamnolipidy pôsobia ako zosilňovače priepustnosti. Uviedli tiež vplyv rhamnolipidov na epitelovú priepustnosť makromolekulárnych liekov.
08 Antimikrobiálna aktivita
Antimikrobiálna aktivita povrchovo aktívnych látok sa dá vyhodnotiť pomocou minimálnej inhibičnej koncentrácie. Antimikrobiálna aktivita povrchovo aktívnych látok na báze arginínu bola podrobne študovaná. Zistilo sa, že gramnegatívne baktérie sú rezistentnejšie na povrchovo aktívne látky na báze arginínu ako gram-pozitívne baktérie. Antimikrobiálna aktivita povrchovo aktívnych látok sa zvyčajne zvyšuje prítomnosťou hydroxylových, cyklopropánových alebo nenasýtených väzieb v acylových reťazcoch. Castillo a kol. ukázali, že dĺžka acylových reťazcov a kladný náboj určujú hodnotu HLB (hydrofilno-lipofilná rovnováha) molekuly a tieto majú vplyv na ich schopnosť narušovať membrány. Metylester Nα-acylarginín je ďalšou dôležitou triedou katiónových povrchovo aktívnych látok so širokospektrálnou antimikrobiálnou aktivitou a je ľahko biologicky odbúrateľná a má nízku alebo žiadnu toxicitu. Štúdie o interakcii povrchovo aktívnych látok na báze metylesteru Na-acylarginín s 1,2-tipalmitoyl-SN-propyltrioxyl-3-fosforylcholínom a 1,2-ditetetradekanoyl-SN-propropyltioxyl-3-fosforylcholínmi, modelmi membrán a so živým organizmom v prítomnosti Antimikrobiálne výsledky ukázali, že povrchovo aktívne látky majú dobrú antibakteriálnu aktivitu.
09 reologické vlastnosti
Reologické vlastnosti povrchovo aktívnych látok zohrávajú veľmi dôležitú úlohu pri určovaní a predpovedaní ich aplikácií v rôznych odvetviach vrátane potravín, farmaceutických výrobkov, ťažby ropy, osobnej starostlivosti a produktov domácej starostlivosti. Uskutočnilo sa veľa štúdií, aby sa diskutovalo o vzťahu medzi viskoelasticitou aminokyselinových povrchovo aktívnych látok a CMC.
10 aplikácií v kozmetickom priemysle
AA sa používajú pri formulácii mnohých produktov osobnej starostlivosti.Zistilo sa, že draselný N-Kocoyl glycinát je jemný na pokožke a používa sa pri čistení tváre na odstránenie kalu a make-upu. Kyselina N-Acyl-L-glutámová má dve karboxylové skupiny, vďaka ktorým je viac vo vode rozpustná. Medzi týmito AAS sa AAS na základe C 12 mastných kyselín široko používajú pri čistení tváre na odstránenie kalu a make -upu. AA s reťazcom C 18 sa používajú ako emulgátory v produktoch starostlivosti o pleť a je známe, že N-Lauryl alanín soli vytvárajú krémové peny, ktoré nepracujú pokožku, a preto sa môžu použiť pri formulácii výrobkov starostlivosti o deti. AA na báze N-Lauryl používané v zubnej paste majú dobrú čistivosť podobnú mydle a silnú účinnosť inhibíciu enzýmov.
V posledných niekoľkých desaťročiach sa výber povrchovo aktívnych látok pre kozmetiku, výrobky osobnej starostlivosti a farmaceutiká zameral na nízku toxicitu, miernosť, jemnosť do dotyku a bezpečnosti. Spotrebitelia týchto výrobkov si sú vedomí potenciálneho podráždenia, toxicity a environmentálnych faktorov.
Dnes sa AAS používajú na formuláciu mnohých šampónov, farbív vlasov a kúpeľných mydiel kvôli ich mnohým výhodám oproti ich tradičným náprotivkom v kozmetike a produktoch osobnej starostlivosti.Povrchovo aktívne látky na báze bielkovín majú žiaduce vlastnosti potrebné pre výrobky osobnej starostlivosti. Niektoré AA majú schopnosti tvoriace filmy, zatiaľ čo iné majú dobré penové schopnosti.
Aminokyseliny sú dôležité prirodzene sa vyskytujúce zvlhčujúce faktory v stratum corneum. Keď epidermálne bunky zomierajú, stanú sa súčasťou stratum corneum a intracelulárne proteíny sa postupne degradujú na aminokyseliny. Tieto aminokyseliny sa potom transportujú ďalej do stratum corneum, kde absorbujú látky podobné tuku alebo tuku do epidermálnej stratum corneum, čím sa zlepšuje elasticita povrchu pokožky. Približne 50% prírodného hydratačného faktora v pokožke sa skladá z aminokyselín a pyrolidónu.
Kolagén, bežná kozmetická zložka, tiež obsahuje aminokyseliny, ktoré udržiavajú pokožku mäkkú.Problémy s kožou, ako je drsnosť a nuda, sú z veľkej časti spôsobené nedostatkom aminokyselín. Jedna štúdia ukázala, že miešanie aminokyseliny s masťou zmiernilo pálenie pokožky a postihnuté oblasti sa vrátili do svojho normálneho stavu bez toho, aby sa stali jazvami keloidov.
Zistilo sa tiež, že aminokyseliny sú veľmi užitočné pri starostlivosti o poškodené kutikuly.Suché, beztvaré vlasy môžu naznačovať zníženie koncentrácie aminokyselín v ťažko poškodenom vrstve corneum. Aminokyseliny majú schopnosť preniknúť do kutikuly do vlasového hriadeľa a absorbovať vlhkosť z pokožky.Táto schopnosť povrchovo aktívnych látok na báze aminokyselín ich robí veľmi užitočnými pri šampónoch, farbách vlasov, zmäkovateľov vlasov, kondicionérov vlasov a prítomnosti aminokyselín robí vlasy silné.
11 aplikácií v každodennej kozmetike
V súčasnosti na celom svete rastie dopyt po formuláciách detergentov na báze aminokyselín.Je známe, že AA majú lepšie čistiace schopnosti, penivovanie a vlastnosti zmäkčovania textílií, vďaka čomu sú vhodné pre domáce čistiace prostriedky, šampóny, umývanie tela a ďalšie aplikácie.Uvádza sa, že amfoterická AAS odvodená z kyseliny asparágovej je vysoko účinným detergentom s chelatačnými vlastnosťami. Zistilo sa, že použitie detergentných zložiek pozostávajúcich z N-alkyl-P-aminoetoxy kyselín znižuje podráždenie kože. Uvádza sa, že formulácia kvapalného detergentu pozostávajúca z N-Kocoyl-P-aminopropionátu je účinným čistiacim prostriedkom na olejové škvrny na kovových povrchoch. Ukázalo sa, že povrchovo aktívna látka aminokarboxylovej, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONA, má lepšiu čističku a používa sa na čistenie textilu, kobercov, vlasov, skla atď.
Keigo a Tatsuya vo svojom patente na lepšiu schopnosť a stabilitu umývania, ľahké prelomenie peny a dobré zmäkčenie textílií zaznamenali prípravu detergentných formulácií založených na n'-long reťazcom acyl-β-alanyl)-p-alanínu v ich patente na lepšiu schopnosť umývania a stabilitu, ľahké lámanie peny a dobré zmäkčenie látky. KAO sa vyvinula formulácia detergentu založená na N-ACACYL-1 -N-hydroxy-P-alaníne a uvádzala nízku podráždenie pokožky, vysoký odpor vody a vysoký výkon odstraňovania škvŕn.
Japonská spoločnosť Ajinomoto používa ako hlavné zložky v šampónoch, detergentoch a kozmetike (obrázok 13) nízko toxické a ľahko degradovateľné AA na základe kyseliny L-glutámovej, L-arginínu a L-lyzínu (obrázok 13). Bola tiež hlásená schopnosť enzýmových prísad vo formuláciách detergentu odstrániť znečistenie proteínov. N-acyl AAS odvodené z kyseliny glutámovej, alanínu, metylglycínu, serínu a kyseliny asparágovej boli hlásené pre ich použitie ako vynikajúce kvapalné detergenty vo vodných roztokoch. Tieto povrchovo aktívne látky vôbec nezvyšujú viskozitu, dokonca ani pri veľmi nízkych teplotách a môžu sa ľahko prenášať zo skladovacej nádoby penového zariadenia, aby sa získali homogénne peny.
Čas príspevku: jún-09-2022