A cikk tartalomjegyzéke:
1. Aminosavak fejlődése
2. Szerkezeti tulajdonságok
3. Kémiai összetétel
4.Osztályozás
5. Szintézis
6. Fiziko-kémiai tulajdonságok
7. Toxicitás
8. Antimikrobiális aktivitás
9. Reológiai tulajdonságok
10. Alkalmazások a kozmetikai iparban
11. Alkalmazások a mindennapi kozmetikában
Aminosav felületaktív anyagok (AAS)A felületaktív anyagok egy osztálya, amely hidrofób csoportok egy vagy több aminosavval való kombinálásával jön létre.Ebben az esetben az aminosavak lehetnek szintetikusak vagy fehérje-hidrolizátumokból vagy hasonló megújuló forrásokból származhatnak.Ez a cikk az AAS legtöbb rendelkezésre álló szintetikus útjának részleteit és a különböző utak hatását a végtermékek fizikai-kémiai tulajdonságaira tartalmazza, beleértve az oldhatóságot, a diszperziós stabilitást, a toxicitást és a biológiai lebonthatóságot.A felületaktív anyagok egyre növekvő keresletű osztályaként az AAS-ek sokoldalúsága változó szerkezetüknek köszönhetően számos kereskedelmi lehetőséget kínál.
Tekintettel arra, hogy a felületaktív anyagokat széles körben használják mosószerekben, emulgeálószerekben, korróziógátló anyagokban, tercier olajkinyerésben és gyógyszeriparban, a kutatók soha nem szűntek meg figyelmet fordítani a felületaktív anyagokra.
A felületaktív anyagok a legreprezentatívabb vegyipari termékek, amelyeket naponta nagy mennyiségben fogyasztanak szerte a világon, és negatív hatással vannak a vízi környezetre.Tanulmányok kimutatták, hogy a hagyományos felületaktív anyagok széles körű használata negatív hatással lehet a környezetre.
Ma a nem toxicitás, a biológiai lebonthatóság és a biokompatibilitás majdnem olyan fontos a fogyasztók számára, mint a felületaktív anyagok hasznossága és teljesítménye.
A biosurfaktánsok környezetbarát, fenntartható felületaktív anyagok, amelyeket természetesen mikroorganizmusok, például baktériumok, gombák és élesztőgombák szintetizálnak, vagy extracellulárisan választanak ki.Ezért a biofelületaktív anyagok molekuláris tervezéssel is előállíthatók, hogy utánozzák a természetes amfifil struktúrákat, például foszfolipideket, alkilglikozidokat és acil-aminosavakat.
Aminosav felületaktív anyagok (AAS)az egyik tipikus felületaktív anyag, amelyet általában állati vagy mezőgazdasági eredetű nyersanyagokból állítanak elő.Az elmúlt két évtizedben az AAS mint új felületaktív anyag nagy érdeklődést váltott ki a tudósok körében, nemcsak azért, mert megújuló erőforrásokból szintetizálhatók, hanem azért is, mert az AAS könnyen lebomlik, és ártalmatlan melléktermékeik vannak, így biztonságosabbak az emberi szervezet számára. környezet.
Az AAS a felületaktív anyagok egy osztályaként definiálható, amely aminosavcsoportokat (HO 2 C-CHR-NH 2) vagy aminosav-maradékokat (HO 2 C-CHR-NH-) tartalmazó aminosavakból áll.Az aminosavak 2 funkcionális régiója sokféle felületaktív anyag előállítását teszi lehetővé.Összesen 20 szabványos proteinogén aminosavról ismert, hogy létezik a természetben, és ezek felelősek a növekedésben és élettevékenységekben zajló összes fiziológiai reakcióért.Csak az R maradék szerint térnek el egymástól (1. ábra, pk a az oldat sav disszociációs állandójának negatív logaritmusa).Néhány nem poláris és hidrofób, néhány poláris és hidrofil, néhány bázikus és néhány savas.
Mivel az aminosavak megújuló vegyületek, az aminosavakból szintetizált felületaktív anyagok is nagy potenciállal rendelkeznek ahhoz, hogy fenntarthatóvá és környezetbaráttá váljanak.Egyszerű és természetes szerkezetük, alacsony toxicitásuk és gyors biológiai lebonthatóságuk gyakran felülmúlják a hagyományos felületaktív anyagokat.Megújuló nyersanyagok (pl. aminosavak és növényi olajok) felhasználásával az AAS különböző biotechnológiai és kémiai úton előállítható.
A 20. század elején fedezték fel először, hogy az aminosavakat felületaktív anyagok szintézisének szubsztrátjaként használják.Az AAS-t főként tartósítószerként használták gyógyszerészeti és kozmetikai készítményekben.Ezenkívül az AAS biológiailag aktívnak bizonyult számos betegséget okozó baktérium, daganat és vírus ellen.1988-ban az alacsony költségű AAS elérhetősége felkeltette a kutatási érdeklődést a felszíni tevékenység iránt.Ma a biotechnológia fejlődésével egyes aminosavak kereskedelmi forgalomban is nagy léptékben állíthatók elő élesztővel, ami közvetve bizonyítja, hogy az AAS előállítása környezetbarátabb.
01 Aminosavak fejlesztése
Már a 19. század elején, amikor először fedezték fel a természetben előforduló aminosavakat, szerkezetüket rendkívül értékesnek ígérték – felhasználhatóak nyersanyagként amfifilek előállításához.Az AAS szintéziséről szóló első tanulmányról Bondi számolt be 1909-ben.
Ebben a vizsgálatban az N-acil-glicint és az N-acil-alanint hidrofil csoportként vezették be a felületaktív anyagokhoz.A későbbi munka lipoaminosavak (AAS) szintézisével foglalkozott glicin és alanin felhasználásával, és Hentrich et al.egy sor megállapítást tett közzé,ideértve az első szabadalmi bejelentést is, amely az acil-szarkozinát és acil-aszpartát sók felületaktív anyagként történő felhasználásáról szól háztartási tisztítószerekben (pl. samponok, mosószerek és fogkrémek).Ezt követően sok kutató vizsgálta az acil-aminosavak szintézisét és fizikai-kémiai tulajdonságait.A mai napig nagy mennyiségű irodalom jelent meg az AAS szintéziséről, tulajdonságairól, ipari felhasználásáról és biológiai lebonthatóságáról.
02 Szerkezeti tulajdonságok
Az AAS nem poláris hidrofób zsírsavláncainak szerkezete, lánchossza és száma változhat.Az AAS szerkezeti sokfélesége és magas felületi aktivitása magyarázza széles összetételű diverzitásukat, valamint fizikai-kémiai és biológiai tulajdonságaikat.Az AAS fejcsoportjai aminosavakból vagy peptidekből állnak.A fejcsoportok közötti különbségek határozzák meg ezen felületaktív anyagok adszorpcióját, aggregációját és biológiai aktivitását.A fejcsoport funkciós csoportjai ezután meghatározzák az AAS típusát, beleértve a kationos, anionos, nemionos és amfoter AAS típusát.A hidrofil aminosavak és a hidrofób hosszú láncú részek kombinációja amfifil szerkezetet alkot, amely a molekulát rendkívül felületaktívvá teszi.Ezenkívül az aszimmetrikus szénatomok jelenléte a molekulában segíti a királis molekulák kialakulását.
03 Kémiai összetétel
Minden peptid és polipeptid ennek a közel 20 α-proteinogén α-aminosavnak a polimerizációs terméke.Mind a 20 α-aminosav tartalmaz egy karbonsav funkciós csoportot (-COOH) és egy amino funkciós csoportot (-NH 2), mindkettő ugyanahhoz a tetraéderes α-szénatomhoz kapcsolódik.Az aminosavak különböznek egymástól az α-szénhez kapcsolódó különböző R csoportokban (kivéve a licint, ahol az R csoport hidrogénatom.) Az R csoportok szerkezetükben, méretükben és töltésükben (savasság, lúgosság) eltérőek lehetnek.Ezek a különbségek az aminosavak vízben való oldhatóságát is meghatározzák.
Az aminosavak királisak (kivéve a glicint), és természetüknél fogva optikailag aktívak, mivel négy különböző szubsztituenst tartalmaznak az alfa-szénhez.Az aminosavaknak két lehetséges konformációja van;nem átfedő tükörképei egymásnak, annak ellenére, hogy az L-sztereoizomerek száma lényegesen magasabb.Néhány aminosavban (fenilalanin, tirozin és triptofán) az R-csoport az aril, ami 280 nm-en a maximális UV-elnyelést eredményezi.Az aminosavakban található savas α-COOH és a bázikus α-NH 2 ionizációra képes, és mindkét sztereoizomer, bármelyikük is, az alább bemutatott ionizációs egyensúlyt hozza létre.
R-COOH ↔R-COO－＋H＋
R-NH3＋↔R-NH2＋H＋
Amint az a fenti ionizációs egyensúlyból látható, az aminosavak legalább két gyengén savas csoportot tartalmaznak;a karboxilcsoport azonban sokkal savasabb, mint a protonált aminocsoport.pH 7,4, a karboxilcsoport deprotonálódik, míg az aminocsoport protonálódik.A nem ionizálható R csoportokat tartalmazó aminosavak ezen a pH-n elektromosan semlegesek és ikeriont képeznek.
04 Osztályozás
Az AAS négy kritérium szerint osztályozható, amelyeket az alábbiakban sorban ismertetünk.
4.1 Eredet szerint
| Eredet szerint az AAS 2 kategóriába sorolható az alábbiak szerint. ① Természetes kategória Egyes, természetben előforduló aminosavakat tartalmazó vegyületek képesek csökkenteni a felületi/felületi feszültséget, sőt egyesek meg is haladják a glikolipidek hatékonyságát.Ezeket az AAS-okat lipopeptideknek is nevezik.A lipopeptidek alacsony molekulatömegű vegyületek, általában a Bacillus fajok termelik.
Az ilyen AAS további három alosztályra osztható:surfactin, iturin és fengycin.
|
| A felületaktív peptidek családjába különféle anyagok heptapeptid-változatai tartoznak,a 2a. ábrán látható módon, amelyben egy 12-16 szénatomos telítetlen β-hidroxi-zsírsavlánc kapcsolódik a peptidhez.A felületaktív peptid egy makrociklusos lakton, amelyben a gyűrűt katalízis zárja le a β-hidroxi-zsírsav C-terminálisa és a peptid között. Az iturin alosztályában hat fő változat van, nevezetesen az iturin A és C, a mikosubtilin és a bacillomicin D, F és L.A heptapeptidek minden esetben a β-amino-zsírsavak C14-C17 láncaihoz kapcsolódnak (a láncok változatosak lehetnek).Az ekurimicinek esetében a β-helyzetben lévő aminocsoport amidkötést tud kialakítani a C-terminálissal, így makrociklusos laktám szerkezet alakul ki.
A fengycin alosztály fengycin A-t és B-t tartalmaz, amelyeket plipastatinnak is neveznek, ha a Tyr9 D-konfigurációjú.A dekapeptid egy 14-18 szénatomos telített vagy telítetlen β-hidroxi-zsírsavlánchoz kapcsolódik.Szerkezetileg a plipastatin egyben makrociklusos lakton is, amely a peptidszekvencia 3. pozíciójában Tyr oldalláncot tartalmaz, és észterkötést képez a C-terminális aminosavval, így belső gyűrűszerkezetet alkot (mint sok Pseudomonas lipopeptid esetében).
② Szintetikus kategória Az AAS-t savas, bázikus és semleges aminosavak felhasználásával is meg lehet szintetizálni.Az AAS szintéziséhez használt általános aminosavak a glutaminsav, szerin, prolin, aszparaginsav, glicin, arginin, alanin, leucin és fehérje-hidrolizátumok.A felületaktív anyagok ezen alosztálya kémiai, enzimatikus és kemoenzimatikus módszerekkel állítható elő;az AAS előállításához azonban a kémiai szintézis gazdaságosabb.Gyakori példák közé tartozik az N-lauroil-L-glutaminsav és az N-palmitoil-L-glutaminsav.
|
4.2 Alifás láncszubsztituenseken alapul
Az alifás lánc szubsztituensek alapján az aminosav alapú felületaktív anyagok 2 típusra oszthatók.
A szubsztituens helyzete szerint
| ①N-szubsztituált AAS Az N-szubsztituált vegyületekben az aminocsoportot lipofil csoporttal vagy karboxilcsoporttal helyettesítik, ami a bázikusság elvesztését eredményezi.az N-szubsztituált AAS legegyszerűbb példája az N-acil aminosavak, amelyek lényegében anionos felületaktív anyagok.Az n-szubsztituált AAS-ok hidrofób és hidrofil részei közé amidkötés kapcsolódik.Az amidkötés képes hidrogénkötést létrehozni, ami elősegíti ennek a felületaktív anyagnak a lebomlását savas környezetben, ezáltal biológiailag lebonthatóvá teszi.
②C-szubsztituált AAS A C-szubsztituált vegyületekben a szubsztitúció a karboxilcsoporton történik (amid- vagy észterkötésen keresztül).A tipikus C-szubsztituált vegyületek (pl. észterek vagy amidok) lényegében kationos felületaktív anyagok.
③N- és C-szubsztituált AAS Az ilyen típusú felületaktív anyagokban mind az amino-, mind a karboxilcsoport a hidrofil rész.Ez a típus lényegében amfoter felületaktív anyag. |
4.3 A hidrofób farok száma szerint
A fejcsoportok és a hidrofób farok száma alapján az AAS négy csoportra osztható.Egyenes láncú AAS, Gemini (dimer) típusú AAS, Glycerolipid típusú AAS és bicephalic amphiphilic (Bola) típusú AAS.Az egyenes láncú felületaktív anyagok olyan felületaktív anyagok, amelyek csak egy hidrofób farokkal rendelkező aminosavakból állnak (3. ábra).A Gemini típusú AAS két aminosav poláris fejcsoporttal és két hidrofób farokkal rendelkezik molekulánként (4. ábra).Az ilyen típusú szerkezetekben a két egyenes láncú AAS egy távtartóval van összekötve, ezért dimereknek is nevezik.A Glycerolipid típusú AAS-ban viszont a két hidrofób farok ugyanahhoz az aminosav-fejcsoporthoz kapcsolódik.Ezek a felületaktív anyagok monogliceridek, digliceridek és foszfolipidek analógjainak tekinthetők, míg a Bola-típusú AAS-ban két aminosav-fejcsoport hidrofób farokkal kapcsolódik össze.
4.4 Fejcsoport típusa szerint
① Kationos AAS
Az ilyen típusú felületaktív anyagok fejcsoportja pozitív töltésű.A legkorábbi kationos AAS az etil-kokoil-arginát, amely egy pirrolidon-karboxilát.Ennek a felületaktív anyagnak az egyedülálló és sokrétű tulajdonságai miatt hasznos fertőtlenítőszerekben, antimikrobiális szerekben, antisztatikus szerekben, hajkondicionálókban, valamint kíméletes a szemhez és a bőrhöz, és biológiailag könnyen lebomlik.Singare és Mhatre arginin alapú kationos AAS-t szintetizáltak és értékelték azok fizikai-kémiai tulajdonságait.Ebben a tanulmányban azt állították, hogy a Schotten-Baumann reakciókörülmények között előállított termékek magas hozammal rendelkeznek.Az alkillánc hosszának és hidrofóbságának növekedésével a felületaktív anyag felületi aktivitása nőtt, és a kritikus micellakoncentráció (cmc) csökken.Egy másik a kvaterner acilfehérje, amelyet általában hajápoló termékekben használnak kondicionálóként.
②Anionos AAS
Az anionos felületaktív anyagokban a felületaktív anyag poláris fejcsoportja negatív töltésű.A szarkozin (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-metilglicin), a tengeri sünökben és a tengeri csillagokban gyakran előforduló aminosav, kémiailag rokon a glicinnel (NH 2 -CH 2 -COOH,), egy bázikus aminosavval. emlős sejtekben.-COOH,) kémiailag rokon a glicinnel, amely az emlőssejtekben található bázikus aminosav.A laurinsavat, tetradekánsavat, olajsavat és ezek halogenidjeit és észtereit gyakran használják szarkozinát felületaktív anyagok szintetizálására.A szarkozinátok eredendően enyhék, ezért gyakran használják szájvízben, samponban, permetező borotvahabban, fényvédőben, bőrtisztítóban és más kozmetikai termékekben.
Egyéb kereskedelmi forgalomban kapható anionos AAS-k közé tartozik az Amisoft CS-22 és az AmiliteGCK-12, amelyek a nátrium-N-kokoil-L-glutamát és a kálium-N-kokoil-glicinát kereskedelmi nevei.Az amilitet általában habzószerként, mosószerként, szolubilizálószerként, emulgeálószerként és diszpergálószerként használják, és számos alkalmazási területe van a kozmetikumokban, például samponokban, fürdőszappanokban, testápolókban, fogkrémekben, arctisztítókban, tisztító szappanokban, kontaktlencse-tisztítókban és háztartási felületaktív anyagokban.Az Amisoftot enyhe bőr- és hajtisztítóként használják, főleg arc- és testtisztítókban, blokk szintetikus mosószerekben, testápoló termékekben, samponokban és egyéb bőrápoló termékekben.
③zwitterionos vagy amfoter AAS
Az amfoter felületaktív anyagok savas és bázikus helyeket is tartalmaznak, ezért a pH-érték megváltoztatásával megváltoztathatják töltésüket.Lúgos közegben anionos felületaktív anyagokként, savas környezetben kationos, semleges közegben amfoter felületaktív anyagokként viselkednek.A lauril-lizin (LL) és az alkoxi- (2-hidroxi-propil)-arginin az egyetlen ismert aminosav-alapú amfoter felületaktív anyag.Az LL a lizin és a laurinsav kondenzációs terméke.Amfoter szerkezete miatt az LL szinte minden típusú oldószerben oldhatatlan, kivéve a nagyon lúgos vagy savas oldószereket.Szerves porként az LL kiválóan tapad a hidrofil felületekhez és alacsony a súrlódási együtthatója, így ennek a felületaktív anyagnak kiváló kenőképessége van.Az LL-t széles körben használják bőrkrémekben és hajkondicionálókban, valamint síkosítóként is használják.
④Nemionos AAS
A nemionos felületaktív anyagokat poláris fejcsoportok jellemzik, formális töltések nélkül.nyolc új etoxilezett nemionos felületaktív anyagot állítottak elő Al-Sabagh és munkatársai.olajban oldódó α-aminosavakból.Ebben a folyamatban az L-fenilalanint (LEP) és az L-leucint először hexadekanollal észterezték, majd palmitinsavval amidálták, így két amidot és két α-aminosav-észtert kaptak.Az amidok és észterek ezután kondenzációs reakción mentek keresztül etilén-oxiddal, így három fenilalanin-származékot kaptak különböző számú polioxietilén egységekkel (40, 60 és 100).Ezek a nemionos AAS jó mosó- és habképző tulajdonságokkal rendelkeznek.
05 Szintézis
5.1 Alapvető szintetikus út
Az AAS-ben hidrofób csoportok kapcsolódhatnak amin- vagy karbonsavhelyekhez, vagy aminosavak oldalláncain keresztül.Ez alapján négy alapvető szintetikus út áll rendelkezésre, amint az 5. ábrán látható.
5. ábra Az aminosav alapú felületaktív anyagok alapvető szintézise
| 1. út. Az amfifil észter-aminokat észterezési reakciókkal állítják elő, ilyenkor a felületaktív anyagok szintézisét általában zsíralkoholok és aminosavak visszafolyató hűtő alatt forralásával valósítják meg dehidratálószer és savas katalizátor jelenlétében.Egyes reakciókban a kénsav katalizátorként és dehidratálószerként is működik.
2. út. Az aktivált aminosavak reakcióba lépnek az alkil-aminokkal, amidkötéseket hozva létre, ami amfifil amidoaminok szintézisét eredményezi.
3. út. Az aminosavakat az aminosavak aminocsoportjainak aminosavakkal való reagáltatásával szintetizálják.
4. út. A hosszú szénláncú alkil-aminosavakat amincsoportok halogén-alkánokkal való reakciójával állítottuk elő. |
5.2 Előrelépések a szintézis és a gyártás terén
5.2.1 Egyláncú aminosav/peptid felületaktív anyagok szintézise
N-acil- vagy O-acil-aminosavak vagy peptidek amin- vagy hidroxilcsoportok zsírsavakkal történő enzimkatalizált acilezésével szintetizálhatók.Az aminosav-amid- vagy metil-észter-származékok oldószermentes lipáz-katalizált szintéziséről szóló legkorábbi jelentés a Candida antarctica-t használta, 25% és 90% közötti hozamokkal a cél aminosavtól függően.A metil-etil-ketont egyes reakciókban oldószerként is alkalmazták.Vonderhagen et al.aminosavak, fehérje-hidrolizátumok és/vagy származékaik lipáz- és proteáz-katalizált N-acilezési reakcióit is leírták víz és szerves oldószerek (például dimetil-formamid/víz) és metil-butil-keton elegyével.
A kezdeti időkben az AAS enzimkatalizált szintézisének fő problémája az alacsony hozam volt.Valivety et al.az N-tetradekanoil-aminosav-származékok hozama csak 2%-10% volt, még különböző lipázok alkalmazása és 70°C-on történő soknapos inkubálás után is.Montet és mtsai.problémákba ütközött az aminosavak alacsony hozamával kapcsolatban is az N-acil-lizin zsírsavak és növényi olajok felhasználásával történő szintézise során.Szerintük a termék maximális kitermelése 19% volt oldószermentes körülmények között és szerves oldószerek felhasználásával.ugyanezzel a problémával Valivety et al.N-Cbz-L-lizin vagy N-Cbz-lizin-metil-észter-származékok szintézisében.
Ebben a tanulmányban azt állították, hogy a 3-O-tetradekanoil-L-szerin hozama 80% volt, ha N-védett szerint használnak szubsztrátként és Novozyme 435-öt katalizátorként olvadt oldószermentes környezetben.Nagao és Kito az L-szerin, L-homoszerin, L-treonin és L-tirozin (LET) O-acilezését tanulmányozták lipáz alkalmazásával A reakció eredményei (a lipázt Candida cylindracea és Rhizopus delemar kaptuk vizes puffer közegben) és arról számoltak be, hogy az L-homoszerin és L-szerin acilezési hozama valamivel alacsony volt, míg az L-treonin és a LET acilezése nem történt.
Sok kutató támogatta az olcsó és könnyen hozzáférhető szubsztrátok használatát a költséghatékony AAS szintéziséhez.Soo et al.azt állította, hogy a pálmaolaj alapú felületaktív anyagok előállítása immobilizált lipoenzimmel működik a legjobban.Megállapították, hogy az időigényes reakció (6 nap) ellenére is jobb lesz a termékek hozama.Gerova et al.metionin, prolin, leucin, treonin, fenilalanin és fenilglicin alapú királis N-palmitoil AAS szintézisét és felületi aktivitását vizsgálta ciklikus/racém keverékben.Pang és Chu leírta aminosav alapú monomerek és dikarbonsav alapú monomerek oldatban történő szintézisét Egy sor funkcionális és biológiailag lebontható aminosav alapú poliamid észtert szintetizáltak oldatban végzett kokondenzációs reakciókkal.
Cantaeuzene és Guerreiro a Boc-Ala-OH és Boc-Asp-OH karbonsavcsoportjainak észterezéséről számoltak be hosszú láncú alifás alkoholokkal és diolokkal, oldószerként diklór-metánnal és katalizátorként 4B agarózzal (Sepharose 4B).Ebben a vizsgálatban a Boc-Ala-OH reakciója zsíralkoholokkal 16 szénatomig jó hozamot (51%) adott, míg a Boc-Asp-OH esetében a 6 és 12 szénatom jobb volt, ennek megfelelő 63%-os kitermeléssel [64 ].99,9%) 58% és 76% közötti hozammal, amelyeket különböző hosszú szénláncú alkil-aminokkal amidkötésekkel vagy zsíralkoholokkal észterkötésekkel szintetizáltak Cbz-Arg-OMe segítségével, ahol a papain katalizátorként működött.
5.2.2 Gemini alapú aminosav/peptid felületaktív anyagok szintézise
Az aminosav alapú gemini felületaktív anyagok két egyenes láncú AAS-molekulából állnak, amelyek fej-fej mellett kapcsolódnak egymáshoz egy spacer csoporttal.A gemini típusú aminosav alapú felületaktív anyagok kemoenzimatikus szintézisére két lehetséges séma létezik (6. és 7. ábra).A 6. ábrán 2 aminosav-származékot reagáltatunk a vegyülettel spacer csoportként, majd 2 hidrofób csoportot viszünk be.A 7. ábrán a 2 egyenes láncú szerkezet közvetlenül kapcsolódik egymáshoz egy bifunkcionális távtartó csoporttal.
A gemini lipoaminosavak enzimkatalizált szintézisének legkorábbi fejlesztését Valivety et al.Yoshimura et al.cisztin és n-alkil-bromid alapú aminosav alapú gemini felületaktív anyag szintézisét, adszorpcióját és aggregációját vizsgálta.A szintetizált felületaktív anyagokat összehasonlítottuk a megfelelő monomer felületaktív anyagokkal.Faustino et al.leírta az L-cisztin, D-cisztin, DL-cisztin, L-cisztein, L-metionin és L-szulfoalanin alapú anionos karbamid alapú monomer AAS szintézisét, valamint ikreik párjait vezetőképesség, egyensúlyi felületi feszültség és stabilitás segítségével. -állapotú fluoreszcencia jellemzésük.A monomer és a gemini összehasonlításával kimutatták, hogy a gemini cmc értéke alacsonyabb volt.
6. ábra Gemini AAS szintézise AA származékok és spacer felhasználásával, majd a hidrofób csoport beiktatása
7. ábra Gemini AAS szintézise bifunkcionális spacer és AAS használatával
5.2.3 Glicerolipid aminosav/peptid felületaktív anyagok szintézise
A glicerolipid aminosav/peptid felületaktív anyagok a lipid aminosavak új osztályát jelentik, amelyek a glicerin-mono- (vagy di-)észterek és foszfolipidek szerkezeti analógjai, mivel szerkezetük egy vagy két zsírláncból áll, és egy aminosav kapcsolódik a glicerin gerincéhez. észterkötéssel.Ezeknek a felületaktív anyagoknak a szintézise az aminosavak glicerin-észtereinek magas hőmérsékleten és savas katalizátor (pl. BF 3) jelenlétében történő előállításával kezdődik.Az enzimkatalizált szintézis (hidrolázok, proteázok és lipázok katalizátorként történő felhasználásával) szintén jó lehetőség (8. ábra).
Dilaurilált arginin-glicerid konjugátumok enzimkatalizált szintéziséről számoltak be papain felhasználásával.A diacil-glicerin-észter konjugátumok acetil-largininből történő szintéziséről és fizikai-kémiai tulajdonságaik értékeléséről is beszámoltak.
8. ábra Mono- és diacilglicerin aminosavkonjugátumok szintézise
távtartó: NH-(CH2)10-NH: B1 vegyület
távtartó: NH-C6H4-NH: B2 vegyület
távtartó: CH2-CH2: B3 vegyület
9. ábra Trisz(hidroxi-metil)-amino-metánból származó szimmetrikus amfifilek szintézise
5.2.4 Bola alapú aminosav/peptid felületaktív anyagok szintézise
Az aminosav alapú bola típusú amfifilek 2 aminosavat tartalmaznak, amelyek ugyanahhoz a hidrofób lánchoz kapcsolódnak.Franceschi et al.2 aminosavból (D- vagy L-alanin vagy L-hisztidin) és 1 különböző hosszúságú alkilláncból álló bola típusú amfifilek szintézisét írta le, és vizsgálta felületi aktivitásukat.Új bola-típusú amfifilek szintézisét és aggregációját tárgyalják egy aminosavfrakcióval (egy ritka β-aminosavat vagy egy alkoholt használva) és egy C12-C20 spacer csoportot.A nem gyakori β-aminosavak lehetnek cukor aminosavak, azidothymin (AZT) eredetű aminosavak, norbornén aminosavak és AZT-ből származó amino-alkoholok (9. ábra).a trisz(hidroxi-metil)-amino-metánból (Tris) származó szimmetrikus bola típusú amfifilek szintézise (9. ábra).
06 Fizikai-kémiai tulajdonságok
Köztudott, hogy az aminosav alapú felületaktív anyagok (AAS) sokrétűek és sokoldalúak, és számos alkalmazásban jól alkalmazhatók, mint például a jó szolubilizáció, jó emulgeáló tulajdonságok, nagy hatékonyság, nagy felületaktivitás és jó ellenálló képesség kemény vízzel (kalciumionnal) szemben. megértés).
Az aminosavak felületaktív tulajdonságai (pl. felületi feszültség, cmc, fázisviselkedés és Krafft-hőmérséklet) alapján kiterjedt vizsgálatok után a következő következtetésekre jutottunk - az AAS felületi aktivitása jobb, mint a hagyományos felületaktív megfelelője.
6.1 Kritikus micellakoncentráció (cmc)
A kritikus micellakoncentráció a felületaktív anyagok egyik fontos paramétere, és számos felületaktív tulajdonságot szabályoz, mint például a szolubilizáció, a sejtlízis és a biofilmekkel való kölcsönhatása stb. a felületaktív oldat cmc értékében, így növelve annak felületi aktivitását.Az aminosav alapú felületaktív anyagok általában alacsonyabb cmc-értékkel rendelkeznek, mint a hagyományos felületaktív anyagok.
A fejcsoportok és a hidrofób farok különböző kombinációi révén (monokationos amid, bikationos amid, bikationos amid alapú észter) Infante et al.szintetizált három arginin alapú AAS-t, és tanulmányozta a cmc-t és a γcmc-t (felületi feszültség cmc-nél), megmutatva, hogy a cmc és γcmc értékek csökkentek a hidrofób farokhossz növekedésével.Egy másik tanulmányban Singare és Mhatre azt találta, hogy az N-α-acilarginin felületaktív anyagok cmc-értéke csökkent a hidrofób farok szénatomok számának növekedésével (1. táblázat).
Yoshimura et al.megvizsgálta a cisztein eredetű aminosav alapú gemini felületaktív anyagok cmc-jét, és kimutatta, hogy a cmc csökkent, ha a szénlánc hosszát a hidrofób láncban 10-ről 12-re növelték. A szénlánc hosszának további 14-re növelése a cmc növekedését eredményezte, amely megerősítette, hogy a hosszú láncú gemini felületaktív anyagok kevésbé hajlamosak aggregálódni.
Faustino et al.vegyes micellák képződéséről számoltak be cisztin alapú anionos gemini felületaktív anyagok vizes oldataiban.A Gemini felületaktív anyagokat a megfelelő hagyományos monomer felületaktív anyagokkal (C 8 Cys) is összehasonlítottuk.A lipid-felületaktív anyag keverékek cmc-értékei alacsonyabbnak bizonyultak, mint a tiszta felületaktív anyagoké.gemini felületaktív anyagok és az 1,2-diheptanoil-sn-gliceril-3-foszfokolin, egy vízben oldódó, micellaképző foszfolipid, cmc-t tartalmaztak millimólos szinten.
Shrestha és Aramaki viszkoelasztikus féregszerű micellák képződését vizsgálták vegyes aminosav alapú anionos-nemionos felületaktív anyagok vizes oldataiban, adalékos sók hiányában.Ebben a vizsgálatban az N-dodecil-glutamát Krafft hőmérséklete magasabb;azonban az L-lizin bázikus aminosavval semlegesítve micellákat generált, és az oldat 25 °C-on newtoni folyadékként kezdett viselkedni.
6.2 Jó vízoldhatóság
Az AAS jó vízoldhatósága a további CO-NH kötések jelenlétének köszönhető.Ezáltal az AAS biológiailag lebomlóbb és környezetbarátabb, mint a megfelelő hagyományos felületaktív anyagok.Az N-acil-L-glutaminsav vízoldhatósága 2 karboxilcsoportja miatt még jobb.A Cn(CA) 2 vízben való oldhatósága azért is jó, mert 1 molekulában 2 ionos arginin csoport található, ami hatékonyabb adszorpciót és diffúziót eredményez a sejt határfelületén, és akár hatékony bakteriális gátlást is alacsonyabb koncentrációban.
6.3 Krafft hőmérséklet és Krafft pont
A Krafft-hőmérséklet olyan felületaktív anyagok specifikus oldhatósági viselkedéseként érthető, amelyek oldhatósága egy adott hőmérséklet felett meredeken növekszik.Az ionos felületaktív anyagok hajlamosak szilárd hidrátok képzésére, amelyek kicsapódhatnak a vízből.Egy adott hőmérsékleten (az úgynevezett Krafft-hőmérsékleten) általában drámai és nem folyamatos növekedés figyelhető meg a felületaktív anyagok oldhatóságában.Egy ionos felületaktív anyag Krafft-pontja a Krafft-hőmérséklet cmc-nél.
Ez az oldhatósági jellemző általában az ionos felületaktív anyagoknál látható, és a következőképpen magyarázható: a felületaktív anyag mentes monomer oldhatósága a Krafft-hőmérséklet alatt korlátozott, amíg el nem éri a Krafft-pontot, ahol oldhatósága a micellák képződése miatt fokozatosan növekszik.A teljes oldhatóság érdekében a felületaktív készítményeket a Krafft-pont feletti hőmérsékleten kell elkészíteni.
Az AAS Krafft-hőmérsékletét tanulmányozták és összehasonlították a hagyományos szintetikus felületaktív anyagokéval. Shrestha és Aramaki az arginin alapú AAS Krafft-hőmérsékletét tanulmányozták, és azt találták, hogy a kritikus micellakoncentráció aggregációs viselkedést mutat premicellák formájában 2-5 felett. ×10-6 mol-L -1, majd normál micellaképződés (Ohta és munkatársai hat különböző típusú N-hexadecanoyl AAS-t szintetizáltak, és megvitatták a Krafft-hőmérséklet és az aminosavmaradékok közötti kapcsolatot.
A kísérletek során azt találták, hogy az N-hexadekanoil AAS Krafft hőmérséklete nőtt az aminosavmaradékok méretének csökkenésével (kivétel a fenilalanin), míg az oldhatóság hője (hőfelvétele) nőtt az aminosavmaradékok méretének csökkenésével a glicin és a fenilalanin kivételével).Arra a következtetésre jutottak, hogy mind az alanin, mind a fenilalanin rendszerben a DL kölcsönhatás erősebb, mint az LL kölcsönhatás az N-hexadekanoil AAS só szilárd formájában.
Brito et al.Meghatározta három új, aminosav alapú felületaktív anyag Krafft-hőmérsékletét differenciális pásztázó mikrokalorimetriával, és megállapította, hogy a trifluor-acetát-ion jodidionra cseréje a Krafft-hőmérséklet jelentős emelkedését (körülbelül 6 °C) eredményezte, 47 °C-ról 53 °C-ra. C.A cisz-kettős kötések jelenléte és a hosszú láncú Ser-származékokban jelen lévő telítetlenség a Krafft hőmérséklet jelentős csökkenéséhez vezetett.Az n-dodecil-glutamát Krafft hőmérséklete magasabb.Az L-lizin bázikus aminosavval történő semlegesítés azonban micellák képződését eredményezte az oldatban, amelyek 25 °C-on newtoni folyadékokhoz hasonlóan viselkedtek.
6.4 Felületi feszültség
A felületaktív anyagok felületi feszültsége összefügg a hidrofób rész lánchosszával.Zhang és mtsai.meghatározta a nátrium-kokoil-glicinát felületi feszültségét Wilhelmy lemez módszerrel (25±0,2)°C, és a felületi feszültség értékét cmc-nél 33 mN-m -1-nél, cmc-nél 0,21 mmol-L -1-nél határozta meg.Yoshimura et al.meghatározta a 2C n Cys típusú aminosav alapú felületi feszültségét a 2C n Cys alapú felületaktív anyagok felületi feszültségével.Azt találtuk, hogy a cmc felületi feszültség a lánchossz növekedésével (n = 8-ig) csökkent, míg az n = 12 vagy hosszabb lánchosszúságú felületaktív anyagok esetében a tendencia megfordult.
Vizsgálták a CaC1 2 hatását a dikarboxilezett aminosav alapú felületaktív anyagok felületi feszültségére is.Ezekben a vizsgálatokban a CaC1 2-t három dikarboxilezett aminosav típusú felületaktív anyag (C12 MalNa 2, C12 AspNa 2 és C12 GluNa 2) vizes oldatához adták.A cmc utáni platóértékeket összehasonlítottuk, és megállapítottuk, hogy a felületi feszültség nagyon alacsony CaC1 2 koncentrációnál csökkent.Ennek oka a kalciumionok hatása a felületaktív anyag elrendezésére a gáz-víz határfelületen.az N-dodecilaminomalonát és az N-dodecilaszpartát sóinak felületi feszültségei viszont szintén csaknem állandóak voltak 10 mmol-L -1 CaC1 2 koncentrációig.10 mmol-L -1 felett a felületi feszültség meredeken növekszik a felületaktív anyag kalciumsójának kicsapódása miatt.Az N-dodecil-glutamát dinátriumsója esetében mérsékelt CaC1 2 adagolás a felületi feszültség szignifikáns csökkenését eredményezte, míg a CaC1 2 koncentráció folyamatos növekedése már nem okozott jelentős változást.
A gemini típusú AAS gáz-víz határfelületi adszorpciós kinetikájának meghatározásához a dinamikus felületi feszültséget a maximális buboréknyomás módszerével határoztuk meg.Az eredmények azt mutatták, hogy a leghosszabb tesztidő alatt a 2C 12 Cys dinamikus felületi feszültség nem változott.A dinamikus felületi feszültség csökkenése csak a koncentrációtól, a hidrofób farok hosszától és a hidrofób farok számától függ.A felületaktív anyag koncentrációjának növekedése, a lánchosszúság és a láncok számának csökkenése gyorsabb bomlást eredményezett.A C n Cys magasabb koncentrációira (n = 8-12) kapott eredmények nagyon közel állnak a Wilhelmy-módszerrel mért γ cmc-hez.
Egy másik vizsgálatban a nátrium-dilauril-cisztin (SDLC) és a nátrium-didekamino-cisztin dinamikus felületi feszültségét Wilhelmy lemezes módszerrel határozták meg, ezen kívül pedig vizes oldataik egyensúlyi felületi feszültségét csepptérfogat módszerrel határozták meg.A diszulfid kötések reakcióját más módszerekkel is tovább vizsgáltuk.A merkaptoetanol hozzáadása 0,1 mmol-L-1SDLC oldathoz a felületi feszültség gyors növekedését eredményezte 34 mN-m-1-ről 53 mN-m-1-re.Mivel a NaClO képes oxidálni az SDLC diszulfidkötéseit szulfonsavcsoportokká, nem figyeltek meg aggregátumokat, amikor NaClO-t (5 mmol-L -1) adtunk a 0,1 mmol-L -1 SDLC-oldathoz.Transzmissziós elektronmikroszkópos és dinamikus fényszórási eredmények azt mutatták, hogy az oldatban nem képződtek aggregátumok.Az SDLC felületi feszültsége 34 mN-m -1-ről 60 mN-m -1-re nőtt 20 perc alatt.
6.5 Bináris felületi kölcsönhatások
Az élettudományokban számos csoport vizsgálta a kationos AAS (diacilglicerin-arginin alapú felületaktív anyagok) és foszfolipidek keverékeinek rezgési tulajdonságait a gáz-víz határfelületen, végül arra a következtetésre jutottak, hogy ez a nem ideális tulajdonság okozza az elektrosztatikus kölcsönhatások elterjedését.
6.6 Összesítési tulajdonságok
A dinamikus fényszórást általában az aminosav alapú monomerek és a gemini felületaktív anyagok aggregációs tulajdonságainak meghatározására használják cmc feletti koncentrációknál, ami látszólagos hidrodinamikai átmérőt eredményez DH (= 2R H ).A C n Cys és 2Cn Cys által alkotott aggregátumok viszonylag nagyok, és széles skálájú eloszlásúak más felületaktív anyagokhoz képest.A 2C12 Cys kivételével minden felületaktív anyag jellemzően körülbelül 10 nm-es aggregátumot képez.A gemini felületaktív anyagok micellaméretei lényegesen nagyobbak, mint monomer társaiké.A szénhidrogénlánc hosszának növekedése a micellák méretének növekedéséhez is vezet.ohta et al.leírták az N-dodecil-fenil-alanil-fenil-alanin-tetrametil-ammónium három különböző sztereoizomerjének aggregációs tulajdonságait vizes oldatban, és kimutatták, hogy a diasztereoizomerek azonos kritikus aggregációs koncentrációval rendelkeznek vizes oldatban.Iwahashi et al.cirkuláris dikroizmussal, NMR-rel és gőznyomásos ozmometriával vizsgálva az N-dodekanoil-L-glutaminsav, N-dodekanoil-L-valin és metil-észtereik királis aggregátumainak képződését különböző oldószerekben (pl. tetrahidrofurán, acetonitril, 1,4) -dioxán és 1,2-diklór-etán) rotációs tulajdonságokkal rendelkező vegyületeit cirkuláris dikroizmussal, NMR-rel és gőznyomás-ozmometriával vizsgáltam.
6.7 Határfelületi adszorpció
Az aminosav alapú felületaktív anyagok határfelületi adszorpciója és összehasonlítása hagyományos megfelelőjével szintén a kutatási irányok közé tartozik.Például a LET-ből és LEP-ből nyert aromás aminosavak dodecil-észtereinek határfelületi adszorpciós tulajdonságait vizsgálták.Az eredmények azt mutatták, hogy a LET és a LEP alacsonyabb határfelületi területeket mutatott a gáz-folyadék határfelületen, illetve a víz/hexán határfelületen.
Bordes et al.három dikarboxilezett aminosav felületaktív anyag, a dodecil-glutamát dinátriumsóinak, a dodecil-aszpartátnak és az aminomalonátnak (a két karboxilcsoport között 3, 2 és 1 szénatomos) oldat viselkedését és adszorpcióját vizsgálta a gáz-víz határfelületen.A jelentés szerint a dikarboxilezett felületaktív anyagok cmc-értéke 4-5-ször magasabb volt, mint a monokarboxilezett dodecil-glicin sóé.Ez annak tulajdonítható, hogy hidrogénkötések képződnek a dikarboxilezett felületaktív anyagok és a szomszédos molekulák között az amidcsoportokon keresztül.
6.8 Fázisviselkedés
Izotróp nem folytonos köbös fázisok figyelhetők meg nagyon magas koncentrációjú felületaktív anyagoknál.A nagyon nagy fejcsoportokkal rendelkező felületaktív molekulák hajlamosak kisebb pozitív görbületű aggregátumokat képezni.marques et al.a 12Lys12/12Ser és 8Lys8/16Ser rendszerek fázisviselkedését tanulmányozták (lásd 10. ábra), és az eredmények azt mutatták, hogy a 12Lys12/12Ser rendszerben a micelláris és a vezikuláris oldat régiók között van egy fáziselválasztó zóna, míg a 8Lys8/16Ser rendszer A 8Lys8/16Ser rendszer folyamatos átmenetet mutat (megnyúlt micelláris fázis régió a kis micelláris fázis régió és a vezikulafázis régió között).Meg kell jegyezni, hogy a 12Lys12/12Ser rendszer vezikulum régiójában a vezikulák mindig együtt léteznek micellákkal, míg a 8Lys8/16Ser rendszer vezikulum régiójában csak hólyagok vannak.
Lizin és szerin alapú felületaktív anyagok katanionos keverékei: szimmetrikus 12Lys12/12Ser pár (balra) és aszimmetrikus 8Lys8/16Ser pár (jobbra)
6.9 Emulgeáló képesség
Kouchi et al.megvizsgálta az N-[3-dodecil-2-hidroxi-propil]-L-arginin, L-glutamát és más AAS emulgeáló képességét, határfelületi feszültségét, diszpergálhatóságát és viszkozitását.A szintetikus felületaktív anyagokkal (hagyományos nemionos és amfoter megfelelőikkel) összehasonlítva az eredmények azt mutatták, hogy az AAS erősebb emulgeáló képességgel rendelkezik, mint a hagyományos felületaktív anyagok.
Baczko et al.új anionos aminosav felületaktív anyagokat szintetizáltak, és megvizsgálták azok alkalmasságát királis orientált NMR spektroszkópiai oldószerként.Egy sor szulfonát alapú amfifil L-Phe vagy L-Ala származékot állítottak elő különböző hidrofób végekkel (pentil-tetradecil) aminosavak o-szulfobenzoesavanhidriddel való reagáltatásával.Wu és mtsai.N-zsíracil-AAS szintetizált nátriumsói ésolaj-a-vízben emulziókban vizsgálták emulgeáló képességüket, és az eredmények azt mutatták, hogy ezek a felületaktív anyagok jobban teljesítenek etil-acetáttal, mint olajos fázissal, mint n-hexánnal, mint olajos fázissal.
6.10 A szintézis és a gyártás fejlődése
A kemény vízállóság a felületaktív anyagok azon képességeként érthető, hogy ellenáll a kemény vízben lévő ionok, például kalcium és magnézium jelenlétének, azaz képes elkerülni a kalcium-szappanokká történő kicsapódást.A nagy keményvízállóságú felületaktív anyagok nagyon hasznosak mosószer-készítményekben és testápolási termékekben.A keményvízállóság úgy értékelhető, hogy kiszámítjuk a felületaktív anyag oldhatóságának és felületi aktivitásának változását kalciumionok jelenlétében.
A kemény vízállóság értékelésének másik módja a felületaktív anyag százalékos vagy grammos mennyiségének kiszámítása ahhoz, hogy a 100 g nátrium-oleátból képződő kalcium-szappan vízben diszpergálódjon.A magas vízkeménységű területeken a magas kalcium- és magnéziumionkoncentráció, valamint ásványianyag-tartalom megnehezíthet néhány gyakorlati alkalmazást.A nátriumiont gyakran használják szintetikus anionos felületaktív anyagok ellenionjaként.Mivel a kétértékű kalciumion mindkét felületaktív anyag molekulához kötődik, ezért a felületaktív anyag könnyebben kicsapódik az oldatból, ami kevésbé valószínű, hogy a mosószer hatását kiváltja.
Az AAS keményvízállóságának vizsgálata kimutatta, hogy a sav- és keményvízállóságot erősen befolyásolta egy további karboxilcsoport, a sav- és keményvízállóság pedig tovább nőtt a két karboxilcsoport közötti távtartó csoport hosszának növekedésével. .A sav- és keményvízállóság sorrendje C 12 glicinát < C 12 aszpartát < C 12 glutamát volt.A dikarboxilezett amidkötést, illetve a dikarboxilezett amino felületaktív anyagot összehasonlítva azt találtuk, hogy az utóbbi pH-tartománya szélesebb, felületi aktivitása megfelelő mennyiségű sav hozzáadásával nőtt.A dikarboxilezett N-alkil aminosavak kelátképző hatást mutattak kalciumionok jelenlétében, és a C12 aszpartát fehér gélt képez.A c 12 glutamát nagy felületi aktivitást mutatott magas Ca 2+ koncentráció mellett, és várhatóan tengervíz sótalanítására használják.
6.11 Diszpergálhatóság
A diszpergálhatóság a felületaktív anyag azon képességére utal, hogy megakadályozza a felületaktív anyag összeolvadását és ülepedését az oldatban.A diszpergálhatóság a felületaktív anyagok fontos tulajdonsága, amely alkalmassá teszi őket mosószerekben, kozmetikumokban és gyógyszerekben való felhasználásra.A diszpergálószernek észter-, éter-, amid- vagy aminokötést kell tartalmaznia a hidrofób csoport és a terminális hidrofil csoport (vagy az egyenes láncú hidrofób csoportok között) között.
Általában az anionos felületaktív anyagok, például az alkanolamido-szulfátok és az amfoter felületaktív anyagok, például az amidoszulfobetain különösen hatékonyak a kalcium-szappanok diszpergálószereiként.
Számos kutatási erőfeszítés meghatározta az AAS diszpergálhatóságát, ahol az N-lauroil-lizinről azt találták, hogy rosszul kompatibilis a vízzel, és nehezen használható kozmetikai készítményekhez.Ebben a sorozatban az N-acil-szubsztituált bázikus aminosavak kiváló diszpergálhatósággal rendelkeznek, és a kozmetikai iparban használják a készítmények javítására.
07 Toxicitás
A hagyományos felületaktív anyagok, különösen a kationos felületaktív anyagok, erősen mérgezőek a vízi szervezetekre.Akut toxicitásuk a sejt-víz határfelületen a felületaktív anyagok adszorpciós-ion kölcsönhatásának a jelensége.A felületaktív anyagok cmc-jének csökkentése általában a felületaktív anyagok erősebb határfelületi adszorpciójához vezet, ami általában fokozott akut toxicitást eredményez.A felületaktív anyagok hidrofób láncának hosszának növekedése a felületaktív anyagok akut toxicitásának növekedéséhez is vezet.A legtöbb AAS alacsony vagy nem mérgező az emberre és a környezetre (különösen a tengeri élőlényekre), és alkalmas élelmiszer-összetevőként, gyógyszerként és kozmetikumként történő felhasználásra.Sok kutató bebizonyította, hogy az aminosav felületaktív anyagok gyengédek és nem irritálják a bőrt.Az arginin alapú felületaktív anyagokról ismert, hogy kevésbé mérgezőek, mint a hagyományos társaik.
Brito et al.aminosav alapú amfifilek és [tirozin (Tyr), hidroxiprolin (Hyp), szerin (Ser) és lizin (Lys) származékai] spontán kationos vezikulák képződésének fizikai-kémiai és toxikológiai tulajdonságait tanulmányozta, és adatokat szolgáltatott akut toxicitásukról. Daphnia magna (IC 50).Dodecil-trimetilammónium-bromid (DTAB)/Lys-származékok és/vagy Ser-/Lys-származék keverékek kationos vezikuláit szintetizálták, és tesztelték ökotoxicitásukat és hemolitikus potenciáljukat, kimutatva, hogy az összes AAS és vezikulatartalmú keverékei kevésbé toxikusak, mint a hagyományos DTAB felületaktív anyag. .
Rosa et al.vizsgálták a DNS kötődését (asszociációját) stabil aminosav alapú kationos vezikulákhoz.A hagyományos kationos felületaktív anyagoktól eltérően, amelyek gyakran toxikusnak tűnnek, a kationos aminosav felületaktív anyagok kölcsönhatása nem tűnik toxikusnak.A kationos AAS arginin alapú, amely bizonyos anionos felületaktív anyagokkal kombinálva spontán módon stabil vezikulákat képez.Az aminosav alapú korróziógátlókról is beszámoltak, hogy nem mérgezőek.Ezek a felületaktív anyagok könnyen szintetizálhatók, nagy tisztaságúak (akár 99%), alacsony költséggel, biológiailag könnyen lebomlanak, és teljesen oldódnak vizes közegben.Számos tanulmány kimutatta, hogy a kéntartalmú aminosav felületaktív anyagok jobbak a korróziógátlásban.
Egy friss tanulmányban Perinelli és mtsai.a ramnolipidek kielégítő toxikológiai profiljáról számoltak be a hagyományos felületaktív anyagokhoz képest.A ramnolipidekről ismert, hogy permeabilitás-fokozóként hatnak.Beszámoltak a ramnolipidek hatásáról is a makromolekuláris gyógyszerek epiteliális permeabilitására.
08 Antimikrobiális aktivitás
A felületaktív anyagok antimikrobiális aktivitása a minimális gátló koncentrációval értékelhető.Az arginin alapú felületaktív anyagok antimikrobiális hatását részletesen tanulmányozták.Megállapították, hogy a Gram-negatív baktériumok ellenállóbbak az arginin alapú felületaktív anyagokkal szemben, mint a Gram-pozitív baktériumok.A felületaktív anyagok antimikrobiális aktivitását általában növeli az acilláncokon belüli hidroxil-, ciklopropán- vagy telítetlen kötések jelenléte.Castillo et al.kimutatták, hogy az acilláncok hossza és a pozitív töltés meghatározza a molekula HLB-értékét (hidrofil-lipofil egyensúly), és ezek hatással vannak a membránok széttörő képességére.Az Nα-acilarginin-metil-észter a kationos felületaktív anyagok másik fontos osztálya, széles spektrumú antimikrobiális hatással, biológiailag könnyen lebontható, és alacsony vagy egyáltalán nem toxicitása.Nα-acilarginin-metil-észter alapú felületaktív anyagok 1,2-dipalmitoil-sn-propil-trioxil-3-foszforil-kolinnal és 1,2-ditetradekanoil-sn-propil-trioxil-3-foszforilkolinnal, modellmembránokban és élő szervezetekkel való kölcsönhatásának vizsgálata a külső akadályok jelenléte vagy hiánya azt mutatta, hogy a felületaktív anyagok ezen osztálya jó antimikrobiális hatással rendelkezik. Az eredmények azt mutatták, hogy a felületaktív anyagok jó antibakteriális hatással rendelkeznek.
09 Reológiai tulajdonságok
A felületaktív anyagok reológiai tulajdonságai nagyon fontos szerepet játszanak a különböző iparágakban, köztük az élelmiszeriparban, a gyógyszeriparban, az olajkivonásban, a testápolási és otthoni ápolási termékekben való alkalmazásuk meghatározásában és előrejelzésében.Számos tanulmányt végeztek az aminosav felületaktív anyagok viszkoelaszticitása és a cmc közötti kapcsolat megvitatására.
10 Alkalmazások a kozmetikai iparban
Az AAS-t számos testápoló termék összeállításában használják.A kálium-N-kokoil-glicinát gyengéd a bőrhöz, és arctisztításra használják az iszap és a smink eltávolítására.Az n-acil-L-glutaminsavnak két karboxilcsoportja van, ami vízoldékonyabbá teszi.Ezek közül az AAS-ek közül a C 12 zsírsavakon alapuló AAS-t széles körben használják arctisztításban az iszap és a smink eltávolítására.A C 18 láncú AAS-t emulgeálószerként használják bőrápoló termékekben, az N-Lauryl alanin sókról pedig ismert, hogy krémes habokat hoznak létre, amelyek nem irritálják a bőrt, és ezért felhasználhatók babaápolási termékek összetételében.A fogkrémben használt N-Lauryl alapú AAS-nak a szappanhoz hasonló jó mosóhatása és erős enzimgátló hatása van.
Az elmúlt néhány évtizedben a kozmetikumok, testápolási termékek és gyógyszerek felületaktív anyagainak megválasztása az alacsony toxicitásra, a gyengédségre, a tapintásra való gyengédségre és a biztonságra összpontosított.Ezeknek a termékeknek a fogyasztói nagyon tisztában vannak a lehetséges irritáció, toxicitás és környezeti tényezőkkel.
Manapság az AAS-t számos sampon, hajfesték és fürdőszappan készítésére használják, mivel számos előnyük van a kozmetikai és testápolási termékek hagyományos társaival szemben.A fehérjealapú felületaktív anyagok a testápolási termékekhez szükséges tulajdonságokkal rendelkeznek.Néhány AAS filmképző képességgel rendelkezik, míg mások jó habzási képességekkel rendelkeznek.
Az aminosavak fontos, természetesen előforduló hidratáló faktorok a stratum corneumban.Amikor az epidermális sejtek elpusztulnak, a stratum corneum részévé válnak, és az intracelluláris fehérjék fokozatosan aminosavakra bomlanak le.Ezek az aminosavak azután tovább szállítódnak a stratum corneumba, ahol zsírt vagy zsírszerű anyagokat szívnak fel az epidermális stratum corneumba, ezáltal javítva a bőrfelszín rugalmasságát.A bőr természetes hidratáló faktorának körülbelül 50%-a aminosavakból és pirrolidonból áll.
A kollagén, egy gyakori kozmetikai összetevő, aminosavakat is tartalmaz, amelyek puhán tartják a bőrt.Az olyan bőrproblémák, mint az érdesség és a tompaság nagyrészt az aminosavak hiányának köszönhető.Egy tanulmány kimutatta, hogy egy aminosav kenőccsel való összekeverése enyhítette a bőr égési sérüléseit, és az érintett területek visszatértek normál állapotukba anélkül, hogy keloid hegek lettek volna.
Az aminosavak nagyon hasznosak a sérült kutikulák ápolásában is.A száraz, formátlan haj az aminosav-koncentráció csökkenését jelezheti a súlyosan károsodott stratum corneumban.Az aminosavak képesek behatolni a kutikulába a hajszálakba, és felszívják a nedvességet a bőrből.Az aminosav alapú felületaktív anyagok ezen képessége nagyon hasznossá teszi őket samponokban, hajfestékekben, hajpuhítókban, hajkondicionálókban, az aminosavak jelenléte pedig erőssé teszi a hajat.
11 Alkalmazások a mindennapi kozmetikában
Jelenleg világszerte egyre nagyobb az igény az aminosav alapú mosószer készítmények iránt.Az AAS-ről ismert, hogy jobb tisztító-, habzó- és textillágyító tulajdonságokkal rendelkezik, ami alkalmassá teszi őket háztartási mosószerekhez, samponokhoz, testápolókhoz és egyéb alkalmazásokhoz.Az aszparaginsavból származó amfoter AAS a jelentések szerint kelátképző tulajdonságokkal rendelkező, rendkívül hatékony mosószer.Az N-alkil-β-amino-etoxisavakból álló mosószer-összetevők használata csökkenti a bőrirritációt.Az N-kokoil-β-amino-propionátot tartalmazó folyékony mosószer-készítményről beszámoltak arról, hogy hatékony mosószer a fémfelületeken lévő olajfoltokra.Egy aminokarbonsav felületaktív anyagról, a C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONaról is kimutatták, hogy jobb a mosóhatása, és textíliák, szőnyegek, haj, üveg stb. tisztítására használják. A 2-hidroxi-3-aminopropionsav-N,N- Az acetoecetsav-származékról ismert, hogy jó komplexképző képességgel rendelkezik, és így stabilitást ad a fehérítőszereknek.
Az N-(N'-hosszú láncú acil-β-alanil)-β-alanin alapú mosószer-készítmények előállítását Keigo és Tatsuya írták le szabadalmukban a jobb mosási képesség és stabilitás, a könnyű habtörés és a jó textillágyítás érdekében. .A Kao kifejlesztett egy N-Acil-1-N-hidroxi-β-alanin alapú mosószer-készítményt, és alacsony bőrirritációról, magas vízállóságról és magas folteltávolító hatásról számolt be.
A japán Ajinomoto cég alacsony toxikus és könnyen lebomló L-glutaminsav, L-arginin és L-lizin alapú AAS-t használ samponok, mosószerek és kozmetikumok fő összetevőjeként (13. ábra).Beszámoltak arról is, hogy a mosószer készítményekben lévő enzimadalékok képesek eltávolítani a fehérjeszennyeződést.A glutaminsavból, alaninból, metil-glicinből, szerinből és aszparaginsavból származó N-acil AAS-t kiváló folyékony mosószerként használták vizes oldatokban.Ezek a felületaktív anyagok egyáltalán nem növelik a viszkozitást még nagyon alacsony hőmérsékleten sem, és könnyen átvihetők a habosító berendezés tárolóedényéből homogén habok előállítására.
Feladás időpontja: 2022-09-09