Povrchově aktivní látky aminokyselin

Obsah tohoto článku:

1. Vývoj aminokyselin

2. Strukturní vlastnosti

3. Chemické složení

4.Klasifikace

5. Syntéza

6. Fyzikálně chemické vlastnosti

7. Toxicita

8. Antimikrobiální aktivita

9. Reologické vlastnosti

10. Aplikace v kosmetickém průmyslu

11. Aplikace v každodenní kosmetice

Aminokyselinové povrchově aktivní látky (AAS)jsou třídou povrchově aktivních látek vytvořených kombinací hydrofobních skupin s jednou nebo více aminokyselinami. V tomto případě mohou být aminokyseliny syntetické nebo odvozené z proteinových hydrolyzátů nebo podobných obnovitelných zdrojů. Tento dokument pokrývá detaily většiny dostupných syntetických cest pro AAS a vliv různých cest na fyzikálně-chemické vlastnosti konečných produktů, včetně rozpustnosti, disperzní stability, toxicity a biologické rozložitelnosti. Jako třída povrchově aktivních látek s rostoucí poptávkou nabízí všestrannost AAS díky jejich variabilní struktuře velké množství komerčních příležitostí.

Vzhledem k tomu, že povrchově aktivní látky jsou široce používány v detergentech, emulgátorech, inhibitorech koroze, získávání terciárních olejů a léčivech, výzkumníci nikdy nepřestali věnovat povrchově aktivním látkám pozornost.

Povrchově aktivní látky jsou nejreprezentativnější chemické produkty, které se denně ve velkém množství konzumují po celém světě a mají negativní dopad na vodní prostředí.Studie ukázaly, že rozšířené používání tradičních povrchově aktivních látek může mít negativní dopad na životní prostředí.

Netoxicita, biologická rozložitelnost a biokompatibilita jsou dnes pro spotřebitele téměř stejně důležité jako užitečnost a výkon povrchově aktivních látek.

Biosurfaktanty jsou udržitelné povrchově aktivní látky šetrné k životnímu prostředí, které jsou přirozeně syntetizovány mikroorganismy, jako jsou bakterie, houby a kvasinky, nebo se vylučují extracelulárně.Proto mohou být biosurfaktanty také připraveny molekulárním designem, aby napodobily přirozené amfifilní struktury, jako jsou fosfolipidy, alkylglykosidy a acylaminokyseliny.

Aminokyselinové povrchově aktivní látky (AAS)jsou jednou z typických povrchově aktivních látek, obvykle vyráběných z živočišných nebo zemědělsky získaných surovin. V posledních dvou desetiletích přilákaly AAS velký zájem vědců jako nové povrchově aktivní látky, a to nejen proto, že je lze syntetizovat z obnovitelných zdrojů, ale také proto, že AAS jsou snadno rozložitelné a mají neškodné vedlejší produkty, díky čemuž jsou pro uživatele bezpečnější. prostředí.

AAS lze definovat jako třídu povrchově aktivních látek sestávající z aminokyselin obsahujících aminokyselinové skupiny (H02C-CHR-NH2) nebo aminokyselinové zbytky (H02C-CHR-NH-). 2 funkční oblasti aminokyselin umožňují odvození široké škály povrchově aktivních látek. Je známo, že v přírodě existuje celkem 20 standardních proteinogenních aminokyselin, které jsou zodpovědné za všechny fyziologické reakce při růstu a životních aktivitách. Liší se od sebe pouze zbytkem R (obrázek 1, pk a je záporný logaritmus kyselé disociační konstanty roztoku). Některé jsou nepolární a hydrofobní, některé polární a hydrofilní, některé zásadité a některé kyselé.

Protože aminokyseliny jsou obnovitelné sloučeniny, povrchově aktivní látky syntetizované z aminokyselin mají také vysoký potenciál stát se udržitelnými a šetrnými k životnímu prostředí. Jednoduchá a přirozená struktura, nízká toxicita a rychlá biologická odbouratelnost je často činí lepšími než běžné povrchově aktivní látky. Pomocí obnovitelných surovin (např. aminokyselin a rostlinných olejů) lze AAS vyrábět různými biotechnologickými cestami a chemickými cestami.

Na počátku 20. století bylo poprvé objeveno, že se aminokyseliny používají jako substráty pro syntézu povrchově aktivních látek.AAS se používaly hlavně jako konzervační látky ve farmaceutických a kosmetických přípravcích.Kromě toho bylo zjištěno, že AAS jsou biologicky aktivní proti řadě bakterií, nádorů a virů způsobujících onemocnění. V roce 1988 dostupnost nízkonákladových AAS vyvolala výzkumný zájem o povrchovou aktivitu. Dnes, s rozvojem biotechnologie, jsou některé Aminokyseliny také schopné komerčně syntetizovat ve velkém měřítku kvasinky, což nepřímo dokazuje, že výroba AAS je šetrnější k životnímu prostředí.

01 Vývoj aminokyselin

Již na počátku 19. století, kdy byly poprvé objeveny přirozeně se vyskytující Aminokyseliny, se předpovídalo, že jejich struktury jsou mimořádně cenné – použitelné jako suroviny pro přípravu amfifilů. První studii o syntéze AAS ohlásil Bondi v roce 1909.

V této studii byly jako hydrofilní skupiny pro povrchově aktivní látky zavedeny N-acylglycin a N-acylalanin. Následná práce zahrnovala syntézu lipoAminokyselin (AAS) za použití glycinu a alaninu a Hentrich et al. zveřejnil řadu zjištění,včetně první patentové přihlášky o použití acylsarkosinátu a acylaspartátových solí jako povrchově aktivních látek v čisticích prostředcích pro domácnost (např. šampony, detergenty a zubní pasty).Následně mnoho výzkumníků zkoumalo syntézu a fyzikálně-chemické vlastnosti acylaminokyselin. K dnešnímu dni bylo publikováno velké množství literatury o syntéze, vlastnostech, průmyslových aplikacích a biologické rozložitelnosti AAS.

02 Strukturální vlastnosti

Nepolární hydrofobní řetězce mastných kyselin AAS se mohou lišit ve struktuře, délce řetězce a počtu.Strukturní diverzita a vysoká povrchová aktivita AAS vysvětluje jejich širokou kompoziční diverzitu a fyzikálně-chemické a biologické vlastnosti. Hlavní skupiny AAS se skládají z aminokyselin nebo peptidů. Rozdíly v hlavních skupinách určují adsorpci, agregaci a biologickou aktivitu těchto povrchově aktivních látek. Funkční skupiny v hlavní skupině pak určují typ AAS, včetně kationtových, aniontových, neiontových a amfoterních. Kombinace hydrofilních aminokyselin a hydrofobních částí s dlouhým řetězcem tvoří amfifilní strukturu, která činí molekulu vysoce povrchově aktivní. Kromě toho přítomnost asymetrických atomů uhlíku v molekule napomáhá tvorbě chirálních molekul.

03 Chemické složení

Všechny Peptidy a Polypeptidy jsou produkty polymerace těchto téměř 20 α-Proteinogenních α-aminokyselin. Všech 20 a-Aminokyselin obsahuje funkční skupinu karboxylové kyseliny (-COOH) a funkční skupinu amino (-NH2), obě jsou připojeny ke stejnému čtyřstěnnému atomu a-uhlíku. Aminokyseliny se od sebe liší různými skupinami R navázanými na a-uhlík (kromě lycinu, kde skupina R je vodík.) Skupiny R se mohou lišit strukturou, velikostí a nábojem (kyselost, zásaditost). Tyto rozdíly také určují rozpustnost aminokyselin ve vodě.

Aminokyseliny jsou chirální (kromě glycinu) a jsou přirozeně opticky aktivní, protože mají čtyři různé substituenty spojené s alfa uhlíkem. Aminokyseliny mají dvě možné konformace; jedná se o vzájemně se nepřekrývající zrcadlové obrazy, přestože počet L-stereoizomerů je výrazně vyšší. R-skupina přítomná v některých aminokyselinách (fenylalanin, tyrosin a tryptofan) je aryl, což vede k maximální absorpci UV při 280 nm. Kyselé α-COOH a bazické α-NH2 v aminokyselinách jsou schopné ionizace a oba stereoizomery, ať už jsou jakékoli, vytvářejí ionizační rovnováhu ukázanou níže.

R-COOH ↔R-COO^-＋H^＋

R-NH₃^＋↔R-NH₂＋H^＋

Jak je ukázáno v ionizační rovnováze výše, aminokyseliny obsahují alespoň dvě slabě kyselé skupiny; karboxylová skupina je však mnohem kyselejší ve srovnání s protonovanou aminoskupinou. pH 7,4, karboxylová skupina je deprotonována, zatímco amino skupina je protonována. Aminokyseliny s neionizovatelnými skupinami R jsou při tomto pH elektricky neutrální a tvoří zwitteriont.

04 Klasifikace

AAS lze klasifikovat podle čtyř kritérií, která jsou postupně popsána níže.

4.1 Podle původu

Podle původu lze AAS rozdělit do 2 kategorií následovně. ① Přírodní kategorie

Některé přirozeně se vyskytující sloučeniny obsahující aminokyseliny mají také schopnost snižovat povrchové/mezifázové napětí a některé dokonce převyšují účinnost glykolipidů. Tyto AAS jsou také známé jako lipopeptidy. Lipopeptidy jsou nízkomolekulární sloučeniny, obvykle produkované druhy Bacillus.

Takové AAS se dále dělí do 3 podtříd:surfactin, iturin a fengycin.

Rodina povrchově aktivních peptidů zahrnuje heptapeptidové varianty různých látek,jak je znázorněno na obrázku 2a, na kterém je k peptidu připojen řetězec C12-C16 nenasycené p-hydroxy mastné kyseliny. Povrchově aktivní peptid je makrocyklický lakton, ve kterém je kruh uzavřen katalýzou mezi C-koncem β-hydroxy mastné kyseliny a peptidem.

V podtřídě iturinu existuje šest hlavních variant, a to iturin A a C, mykosubtilin a bacillomycin D, F a L.Ve všech případech jsou heptapeptidy spojeny s C14-C17 řetězci β-aminomastných kyselin (řetězce mohou být různé). V případě ekurimycinů může aminoskupina v poloze β tvořit amidovou vazbu s C-koncem, čímž vzniká makrocyklická laktamová struktura.

Podtřída fengycin obsahuje fengycin A a B, které se také nazývají plipastatin, když je Tyr9 D-konfigurován.Dekapeptid je spojen s C14-C18 nasyceným nebo nenasyceným řetězcem β-hydroxy mastné kyseliny. Strukturně je plipastatin také makrocyklický lakton obsahující Tyr postranní řetězec v poloze 3 peptidové sekvence a tvořící esterovou vazbu s C-koncovým zbytkem, čímž tvoří vnitřní kruhovou strukturu (jako je tomu u mnoha lipopeptidů Pseudomonas).

② Syntetická kategorie

AAS mohou být také syntetizovány pomocí kterékoli z kyselých, bazických a neutrálních aminokyselin. Běžné aminokyseliny používané pro syntézu AAS jsou kyselina glutamová, serin, prolin, kyselina asparagová, glycin, arginin, alanin, leucin a proteinové hydrolyzáty. Tato podtřída povrchově aktivních látek může být připravena chemickými, enzymatickými a chemoenzymatickými metodami; pro výrobu AAS je však ekonomicky schůdnější chemická syntéza. Běžné příklady zahrnují kyselinu N-lauroyl-L-glutamovou a kyselinu N-palmitoyl-L-glutamovou.

4.2 Na základě substituentů alifatického řetězce

Na základě substituentů alifatického řetězce lze povrchově aktivní látky na bázi aminokyselin rozdělit do 2 typů.

Podle polohy substituentu

①N-substituovaný AAS

V N-substituovaných sloučeninách je aminoskupina nahrazena lipofilní skupinou nebo karboxylovou skupinou, což vede ke ztrátě zásaditosti. nejjednodušším příkladem N-substituovaných AAS jsou N-acylaminokyseliny, což jsou v podstatě aniontové povrchově aktivní látky. n-substituované AAS mají amidovou vazbu připojenou mezi hydrofobní a hydrofilní část. Amidová vazba má schopnost tvořit vodíkovou vazbu, která usnadňuje degradaci této povrchově aktivní látky v kyselém prostředí, a tím ji činí biologicky odbouratelnou.

②C-substituovaný AAS

V C-substituovaných sloučeninách k substituci dochází na karboxylové skupině (prostřednictvím amidové nebo esterové vazby). Typické C-substituované sloučeniny (např. estery nebo amidy) jsou v podstatě kationtové povrchově aktivní látky.

③N- a C-substituované AAS

V tomto typu povrchově aktivní látky jsou jak amino, tak karboxylové skupiny hydrofilní částí. Tento typ je v podstatě amfoterní povrchově aktivní látka.

4.3 Podle počtu hydrofobních ocasů

Na základě počtu skupin hlav a hydrofobních ocasů lze AAS rozdělit do čtyř skupin. AAS s přímým řetězcem, Gemini (dimerový) typ AAS, glycerolipidový typ AAS a bicefalický amfifilní (Bola) typ AAS. povrchově aktivní látky s přímým řetězcem jsou povrchově aktivní látky skládající se z aminokyselin s pouze jedním hydrofobním koncem (obrázek 3). Gemini typ AAS má dvě aminokyselinové polární skupiny hlav a dva hydrofobní konce na molekulu (obrázek 4). V tomto typu struktury jsou dva AAS s přímým řetězcem spojeny mezikusem, a proto se také nazývají dimery. Na druhé straně v glycerolipidovém typu AAS jsou dva hydrofobní konce připojeny ke stejné hlavní aminokyselinové skupině. Tyto povrchově aktivní látky lze považovat za analogy monoglyceridů, diglyceridů a fosfolipidů, zatímco v AAS typu Bola jsou dvě hlavní skupiny aminokyselin spojeny hydrofobním koncem.

4.4 Podle typu hlavové skupiny

①Kationtové AAS

Hlavní skupina tohoto typu povrchově aktivní látky má kladný náboj. Nejstarší kationtovou AAS je ethyl-kokoylarginát, což je pyrrolidonkarboxylát. Díky jedinečným a rozmanitým vlastnostem této povrchově aktivní látky je použitelná v dezinfekčních prostředcích, antimikrobiálních látkách, antistatických látkách, vlasových kondicionérech, je také šetrná k očím a pokožce a je snadno biologicky odbouratelná. Singare a Mhatre syntetizovali kationtové AAS na bázi argininu a vyhodnotili jejich fyzikálně-chemické vlastnosti. V této studii tvrdili vysoké výtěžky produktů získaných za podmínek Schotten-Baumannovy reakce. S rostoucí délkou alkylového řetězce a hydrofobností bylo zjištěno, že povrchová aktivita povrchově aktivní látky roste a kritická koncentrace micel (cmc) klesá. Dalším je kvartérní acylový protein, který se běžně používá jako kondicionér v produktech péče o vlasy.

②Aniontové AAS

U aniontových povrchově aktivních látek má polární hlavní skupina povrchově aktivní látky záporný náboj. Sarkosin (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-methylglycin), aminokyselina běžně se vyskytující u mořských ježků a mořských hvězd, je chemicky příbuzná s glycinem (NH 2 -CH 2 -COOH,), základní aminokyselinou nacházející se v savčích buňkách. -COOH,) je chemicky příbuzný glycinu, což je základní aminokyselina nacházející se v savčích buňkách. Kyselina laurová, kyselina tetradekanová, kyselina olejová a jejich halogenidy a estery se běžně používají k syntéze sarkosinátových povrchově aktivních látek. Sarkosináty jsou ze své podstaty mírné, a proto se běžně používají v ústních vodách, šamponech, sprejových pěnách na holení, opalovacích krémech, čisticích prostředcích na kůži a dalších kosmetických produktech.

Další komerčně dostupné aniontové AAS zahrnují Amisoft CS-22 a AmiliteGCK-12, což jsou obchodní názvy pro N-kokoyl-L-glutamát sodný a N-kokoylglycinát draselný, v daném pořadí. Amilite se běžně používá jako pěnidlo, detergent, solubilizátor, emulgátor a dispergátor a má mnoho aplikací v kosmetice, jako jsou šampony, koupelová mýdla, mycí prostředky na tělo, zubní pasty, čisticí prostředky na obličej, čisticí mýdla, čisticí prostředky na kontaktní čočky a povrchově aktivní látky pro domácnost. Amisoft se používá jako jemný čisticí prostředek na pokožku a vlasy, zejména v čisticích prostředcích na obličej a tělo, blokových syntetických čisticích prostředcích, výrobcích péče o tělo, šamponech a dalších výrobcích péče o pokožku.

③zwitteriontové nebo amfoterní AAS

Amfoterní povrchově aktivní látky obsahují kyselá i zásaditá místa a mohou tedy měnit svůj náboj změnou hodnoty pH. V alkalickém prostředí se chovají jako aniontové povrchově aktivní látky, zatímco v kyselém prostředí se chovají jako kationtové povrchově aktivní látky a v neutrálních jako amfoterní povrchově aktivní látky. Lauryl lysin (LL) a alkoxy (2-hydroxypropyl) arginin jsou jediné známé amfoterní povrchově aktivní látky na bázi aminokyselin. LL je kondenzační produkt lysinu a kyseliny laurové. Díky své amfoterní struktuře je LL nerozpustný téměř ve všech typech rozpouštědel, kromě velmi alkalických nebo kyselých rozpouštědel. Jako organický prášek má LL vynikající přilnavost k hydrofilním povrchům a nízký koeficient tření, což této povrchově aktivní látce dává vynikající lubrikační schopnost. LL je široce používán v pleťových krémech a vlasových kondicionérech a používá se také jako lubrikant.

④Neiontové AAS

Neiontové povrchově aktivní látky jsou charakterizovány polárními hlavními skupinami bez formálních nábojů. osm nových ethoxylovaných neiontových povrchově aktivních látek bylo připraveno Al-Sabagh et al. z α-aminokyselin rozpustných v oleji. V tomto procesu byly L-fenylalanin (LEP) a L-leucin nejprve esterifikovány hexadekanolem a následně amidací kyselinou palmitovou za vzniku dvou amidů a dvou esterů a-aminokyselin. Amidy a estery pak podstoupily kondenzační reakce s ethylenoxidem za vzniku tří derivátů fenylalaninu s různým počtem polyoxyethylenových jednotek (40, 60 a 100). Bylo zjištěno, že tyto neiontové AAS mají dobré detergentní a pěnivé vlastnosti.

05 Syntéza

5.1 Základní syntetická cesta

V AAS mohou být hydrofobní skupiny připojeny k místům aminu nebo karboxylové kyseliny nebo prostřednictvím postranních řetězců aminokyselin. Na základě toho jsou k dispozici čtyři základní syntetické cesty, jak ukazuje obrázek 5.

Obr. 5 Základní cesty syntézy povrchově aktivních látek na bázi aminokyselin

Cesta 1.

Amfifilní esteraminy se vyrábějí esterifikačními reakcemi, v tomto případě se syntézy povrchově aktivní látky obvykle dosahuje refluxováním mastných alkoholů a aminokyselin v přítomnosti dehydratačního činidla a kyselého katalyzátoru. V některých reakcích působí kyselina sírová jako katalyzátor i jako dehydratační činidlo.

Cesta 2.

Aktivované aminokyseliny reagují s alkylaminy za vzniku amidových vazeb, což vede k syntéze amfifilních amidoaminů.

Cesta 3.

Amidokyseliny se syntetizují reakcí aminových skupin aminokyselin s amidokyselinami.

Cesta 4.

Alkylové aminokyseliny s dlouhým řetězcem byly syntetizovány reakcí aminových skupin s halogenalkany.

5.2 Pokroky v syntéze a výrobě

5.2.1 Syntéza jednořetězcových aminokyselin/peptidových povrchově aktivních látek

N-acyl nebo O-acylaminokyseliny nebo peptidy mohou být syntetizovány enzymem katalyzovanou acylací aminových nebo hydroxylových skupin mastnými kyselinami. Nejstarší zpráva o syntéze amidů aminokyselin nebo methylesterových derivátů bez rozpouštědla katalyzované lipázou používala Candida antarctica, s výtěžky v rozmezí od 25 % do 90 % v závislosti na cílové aminokyselině. Methylethylketon byl také použit jako rozpouštědlo v některých reakcích. Vonderhagen a kol. také popsali lipázou a proteázou katalyzované N-acylační reakce aminokyselin, proteinových hydrolyzátů a/nebo jejich derivátů za použití směsi vody a organických rozpouštědel (např. dimethylformamid/voda) a methylbutylketonu.

V prvních dnech byly hlavním problémem enzymaticky katalyzované syntézy AAS nízké výtěžky. Podle Valivety et al. výtěžek N-tetradekanoylových aminokyselinových derivátů byl pouze 2 % až 10 % i po použití různých lipáz a inkubaci při 70 °C po mnoho dní. Montet a kol. také narazil na problémy týkající se nízkého výtěžku aminokyselin při syntéze N-acyl lysinu za použití mastných kyselin a rostlinných olejů. Podle nich byl maximální výtěžek produktu 19 % za podmínek bez rozpouštědla a za použití organických rozpouštědel. se stejným problémem se setkali Valivety et al. při syntéze methylesterových derivátů N-Cbz-L-lysinu nebo N-Cbz-lysinu.

V této studii tvrdili, že výtěžek 3-O-tetradekanoyl-L-serinu byl 80 % při použití N-chráněného serinu jako substrátu a Novozymu 435 jako katalyzátoru v prostředí bez roztaveného rozpouštědla. Nagao a Kito studovali O-acylaci L-serinu, L-homoserinu, L-threoninu a L-tyrosinu (LET) při použití lipázy Výsledky reakce (lipáza byla získána Candida cylindracea a Rhizopus delemar ve vodném pufrovacím médiu) a uvedli, že výtěžky acylace L-homoserinu a L-serinu byly poněkud nízké, zatímco nedošlo k žádné acylaci L-threoninu a LET.

Mnoho výzkumníků podporovalo použití levných a snadno dostupných substrátů pro syntézu nákladově efektivních AAS. Soo a kol. tvrdil, že příprava povrchově aktivních látek na bázi palmového oleje funguje nejlépe s imobilizovaným lipoenzymem. Poznamenali, že výtěžek produktů by byl lepší navzdory časově náročné reakci (6 dní). Gerova a kol. zkoumali syntézu a povrchovou aktivitu chirálních N-palmitoylových AAS na bázi methioninu, prolinu, leucinu, threoninu, fenylalaninu a fenylglycinu v cyklické/racemické směsi. Pang a Chu popsali syntézu monomerů na bázi aminokyselin a monomerů na bázi dikarboxylových kyselin v roztoku Pomocí kokondenzačních reakcí v roztoku byla syntetizována řada funkčních a biologicky odbouratelných polyamidových esterů na bázi aminokyselin.

Cantaeuzene a Guerreiro popsali esterifikaci skupin karboxylové kyseliny Boc-Ala-OH a Boc-Asp-OH s alifatickými alkoholy a dioly s dlouhým řetězcem, s dichlormethanem jako rozpouštědlem a agarózou 4B (Sepharose 4B) jako katalyzátorem. V této studii poskytla reakce Boc-Ala-OH s mastnými alkoholy do 16 uhlíků dobré výtěžky (51 %), zatímco pro Boc-Asp-OH byly lepší 6 a 12 uhlíky, s odpovídajícím výtěžkem 63 % [64 ]. 99,9 %) ve výtěžcích od 58 % do 76 %, které byly syntetizovány tvorbou amidových vazeb s různými alkylaminy s dlouhým řetězcem nebo esterových vazeb s mastnými alkoholy pomocí Cbz-Arg-OMe, kde papain působil jako katalyzátor.

5.2.2 Syntéza aminokyselinových/peptidových povrchově aktivních látek na bázi gemini

Gemini povrchově aktivní látky na bázi aminokyselin se skládají ze dvou molekul AAS s přímým řetězcem, které jsou navzájem spojeny oddělovací skupinou. Existují 2 možná schémata pro chemoenzymatickou syntézu povrchově aktivních látek na bázi aminokyselin typu gemini (obrázky 6 a 7). Na obrázku 6 reagují 2 deriváty aminokyselin se sloučeninou jako spacerovou skupinou a poté jsou zavedeny 2 hydrofobní skupiny. Na obrázku 7 jsou 2 struktury s přímým řetězcem přímo spojeny dohromady bifunkční distanční skupinou.

První vývoj enzymaticky katalyzované syntézy gemini lipoaminokyselin byl průkopníkem Valivety et al. Yoshimura a kol. zkoumali syntézu, adsorpci a agregaci gemini surfaktantu na bázi aminokyselin na bázi cystinu a n-alkylbromidu. Syntetizované povrchově aktivní látky byly porovnány s odpovídajícími monomerními povrchově aktivními látkami. Faustino a kol. popsali syntézu aniontových monomerních AAS na bázi močoviny na bázi L-cystinu, D-cystinu, DL-cystinu, L-cysteinu, L-methioninu a L-sulfoalaninu a jejich párů gemini pomocí vodivosti, rovnovážného povrchového napětí a stálosti - jejich stavová fluorescenční charakterizace. Porovnáním monomeru a gemini bylo prokázáno, že hodnota cmc gemini byla nižší.

Obr.6 Syntéza gemini AAS pomocí derivátů AA a spaceru s následnou inzercí hydrofobní skupiny

Obr.7 Syntéza gemini AAS pomocí bifunkčního spaceru a AAS

5.2.3 Syntéza glycerolipidových aminokyselin/peptidových povrchově aktivních látek

Glycerolipidové aminokyselinové/peptidové surfaktanty jsou novou třídou lipidových aminokyselin, které jsou strukturními analogy glycerol mono- (nebo di-) esterů a fosfolipidů, díky jejich struktuře jednoho nebo dvou mastných řetězců s jednou aminokyselinou spojenou s glycerolovou kostrou. esterovou vazbou. Syntéza těchto povrchově aktivních látek začíná přípravou glycerolesterů aminokyselin při zvýšených teplotách a v přítomnosti kyselého katalyzátoru (např. BF 3). Enzymově katalyzovaná syntéza (za použití hydroláz, proteáz a lipáz jako katalyzátorů) je také dobrou volbou (obrázek 8).

Byla popsána enzymaticky katalyzovaná syntéza dilaurylovaných argininových glyceridových konjugátů pomocí papainu. Byla také popsána syntéza konjugátů diacylglycerolesterů z acetylargininu a hodnocení jejich fyzikálně-chemických vlastností.

Obr. 8 Syntéza mono a diacylglycerolových aminokyselinových konjugátů

spacer: NH-(CH₂)₁₀-NH: sloučenina B1

spacer: NH-C₆H₄-NH: sloučenina B2

spacer: CH₂-CH₂: sloučenina B3

Obr.9 Syntéza symetrických amfifilů odvozených od Tris(hydroxymethyl)aminomethanu

5.2.4 Syntéza aminokyselinových/peptidových povrchově aktivních látek na bázi bola

Amfifily typu bola na bázi aminokyselin obsahují 2 aminokyseliny, které jsou spojeny se stejným hydrofobním řetězcem. Franceschi a kol. popsal syntézu amfifilů typu bola se 2 aminokyselinami (D- nebo L-alanin nebo L-histidin) a 1 alkylovým řetězcem různé délky a zkoumal jejich povrchovou aktivitu. Diskutují o syntéze a agregaci nových amfifilů typu bola s aminokyselinovou frakcí (s použitím buď neobvyklé β-aminokyseliny nebo alkoholu) a C12-C20 spacerovou skupinou. Neobvyklé používané β-aminokyseliny mohou být cukerná aminokyselina, aminokyselina odvozená od azidothyminu (AZT), aminokyselina norbornenu a aminoalkohol odvozený od AZT (obrázek 9). syntéza symetrických amfifilů typu bola odvozených od tris(hydroxymethyl)aminomethanu (Tris) (obrázek 9).

06 Fyzikálně chemické vlastnosti

Je dobře známo, že povrchově aktivní látky na bázi aminokyselin (AAS) jsou rozmanité a všestranné povahy a mají dobrou použitelnost v mnoha aplikacích, jako je dobrá rozpustnost, dobré emulgační vlastnosti, vysoká účinnost, vysoká povrchová aktivita a dobrá odolnost vůči tvrdé vodě (ionty vápníku tolerance).

Na základě povrchově aktivních vlastností aminokyselin (např. povrchové napětí, cmc, fázové chování a Krafftova teplota) bylo po rozsáhlých studiích dosaženo následujících závěrů – povrchová aktivita AAS je lepší než u jeho konvenčního povrchově aktivního protějšku.

6.1 kritická koncentrace micel (cmc)

Kritická koncentrace micel je jedním z důležitých parametrů povrchově aktivních látek a řídí mnoho povrchově aktivních vlastností, jako je solubilizace, buněčná lýza a její interakce s biofilmy atd. Obecně platí, že zvýšení délky řetězce uhlovodíkového konce (zvýšení hydrofobnosti) vede ke snížení v hodnotě cmc roztoku povrchově aktivní látky, čímž se zvyšuje její povrchová aktivita. Povrchově aktivní látky na bázi aminokyselin mají obvykle nižší hodnoty cmc ve srovnání s běžnými povrchově aktivními látkami.

Prostřednictvím různých kombinací hlavových skupin a hydrofobních konců (monokationtový amid, bikationtový amid, bikationtový ester na bázi amidu) Infante et al. syntetizovali tři AAS na bázi argininu a studovali jejich cmc a γcmc (povrchové napětí při cmc), což ukazuje, že hodnoty cmc a γcmc klesaly s rostoucí délkou hydrofobního ocasu. V jiné studii Singare a Mhatre zjistili, že cmc N-α-acylargininových povrchově aktivních látek klesala se zvyšujícím se počtem hydrofobních atomů uhlíku ocasu (tabulka 1).

Yoshimura a kol. zkoumali cmc gemini povrchově aktivních látek na bázi aminokyselin odvozených od cysteinu a ukázali, že cmc se snížila, když se délka uhlíkového řetězce v hydrofobním řetězci zvýšila z 10 na 12. Další zvýšení délky uhlíkového řetězce na 14 vedlo ke zvýšení cmc, který potvrdil, že povrchově aktivní látky gemini s dlouhým řetězcem mají nižší tendenci k agregaci.

Faustino a kol. popsali tvorbu smíšených micel ve vodných roztocích aniontových gemini povrchově aktivních látek na bázi cystinu. Povrchově aktivní látky gemini byly také porovnány s odpovídajícími konvenčními monomerními povrchově aktivními látkami (C8 Cys). Hodnoty cmc směsí lipid-surfaktant byly hlášeny jako nižší než hodnoty čistých povrchově aktivních látek. gemini surfaktanty a 1,2-diheptanoyl-sn-glyceryl-3-fosfocholin, ve vodě rozpustný fosfolipid tvořící micely, měly cmc v milimolární úrovni.

Shrestha a Aramaki zkoumali tvorbu viskoelastických červovitých micel ve vodných roztocích smíšených aniontových a neiontových povrchově aktivních látek na bázi aminokyselin v nepřítomnosti příměsí solí. V této studii bylo zjištěno, že N-dodecylglutamát má vyšší Krafftovu teplotu; avšak při neutralizaci bazickou aminokyselinou L-lysinem generoval micely a roztok se při 25 °C začal chovat jako newtonská kapalina.

6.2 Dobrá rozpustnost ve vodě

Dobrá rozpustnost AAS ve vodě je způsobena přítomností dalších vazeb CO-NH. Díky tomu je AAS biologicky odbouratelnější a šetrnější k životnímu prostředí než odpovídající konvenční povrchově aktivní látky. Rozpustnost kyseliny N-acyl-L-glutamové ve vodě je ještě lepší díky jejím 2 karboxylovým skupinám. Rozpustnost Cn(CA) 2 ve vodě je také dobrá, protože v 1 molekule jsou 2 iontové argininové skupiny, což má za následek účinnější adsorpci a difúzi na buněčném rozhraní a dokonce účinnou bakteriální inhibici při nižších koncentracích.

6.3 Krafftova teplota a Krafftův bod

Krafftova teplota může být chápána jako specifická rozpustnost povrchově aktivních látek, jejichž rozpustnost prudce stoupá nad určitou teplotu. Iontové povrchově aktivní látky mají tendenci vytvářet pevné hydráty, které se mohou vysrážet z vody. Při určité teplotě (takzvaná Krafftova teplota) je obvykle pozorováno dramatické a nespojité zvýšení rozpustnosti povrchově aktivních látek. Krafftův bod iontové povrchově aktivní látky je její Krafftova teplota při cmc.

Tato charakteristika rozpustnosti je obvykle pozorována u iontových povrchově aktivních látek a lze ji vysvětlit následovně: rozpustnost monomeru bez povrchově aktivní látky je omezena pod Krafftovu teplotu, dokud není dosaženo Krafftova bodu, kde se jeho rozpustnost postupně zvyšuje v důsledku tvorby micel. Pro zajištění úplné rozpustnosti je nutné připravit formulace povrchově aktivních látek při teplotách nad Krafftovým bodem.

Krafftova teplota AAS byla studována a srovnávána s teplotou konvenčních syntetických povrchově aktivních látek. Shrestha a Aramaki studovali Krafftovu teplotu AAS na bázi argininu a zjistili, že kritická koncentrace micel vykazuje agregační chování ve formě premicel nad 2-5 ×10-6 mol-L-1 následovaná normální tvorbou micel (Ohta et al. syntetizovali šest různých typů N-hexadekanoylových AAS a diskutovali o vztahu mezi jejich Krafftovou teplotou a aminokyselinovými zbytky.

V experimentech bylo zjištěno, že Krafftova teplota N-hexadekanoyl AAS se zvyšuje se zmenšující se velikostí aminokyselinových zbytků (výjimkou je fenylalanin), zatímco teplo rozpustnosti (přijímání tepla) se zvyšuje se zmenšující se velikostí aminokyselinových zbytků (s s výjimkou glycinu a fenylalaninu). Dospělo se k závěru, že v alaninových i fenylalaninových systémech je DL interakce silnější než LL interakce v pevné formě N-hexadekanoyl AAS soli.

Brito a kol. určili Krafftovu teplotu tří sérií nových povrchově aktivních látek na bázi aminokyselin pomocí diferenciální skenovací mikrokalorimetrie a zjistili, že změna trifluoracetátového iontu na jodidový ion vedla k významnému zvýšení Krafftovy teploty (asi 6 °C), ze 47 °C na 53 °C. C. Přítomnost cis-dvojných vazeb a nenasycení přítomné v Ser-derivátech s dlouhým řetězcem vedly k významnému poklesu Krafftovy teploty. Bylo popsáno, že n-dodecylglutamát má vyšší Krafftovu teplotu. Neutralizace bazickou aminokyselinou L-lysinem však vedla k vytvoření micel v roztoku, které se při 25 °C chovaly jako newtonské kapaliny.

6.4 Povrchové napětí

Povrchové napětí povrchově aktivních látek souvisí s délkou řetězce hydrofobní části. Zhang a kol. určili povrchové napětí kokoylglycinátu sodného metodou Wilhelmyho destičky (25±0,2)°C a určili hodnotu povrchového napětí při cmc jako 33 mN-m-1, cmc jako 0,21 mmol-L-1. Yoshimura a kol. určili povrchové napětí na bázi aminokyselin typu 2CnCys povrchově aktivních činidel na bázi 2CnCys. Bylo zjištěno, že povrchové napětí při cmc klesalo s rostoucí délkou řetězce (až do n = 8), zatímco trend byl obrácený pro povrchově aktivní látky s n = 12 nebo delšími délkami řetězce.

Byl také studován účinek CaCl2 na povrchové napětí povrchově aktivních látek na bázi dikarboxylovaných aminokyselin. V těchto studiích byl CaCl2 přidán do vodných roztoků tří povrchově aktivních látek typu dikarboxylovaných aminokyselin (C12 MalNa2, C12 AspNa2 a C12 GluNa2). Hodnoty plató po cmc byly porovnány a bylo zjištěno, že povrchové napětí pokleslo při velmi nízkých koncentracích CaCl2. To je způsobeno vlivem vápenatých iontů na uspořádání povrchově aktivní látky na rozhraní plyn-voda. povrchové napětí solí N-dodecylaminomalonátu a N-dodecylaspartátu bylo naproti tomu také téměř konstantní až do koncentrace 10 mmol-L -1 CaCl 2. Nad 10 mmol-L-1 se povrchové napětí prudce zvyšuje v důsledku tvorby vysrážení vápenaté soli povrchově aktivní látky. U dvojsodné soli N-dodecylglutamátu vedlo mírné přidání CaCl2 k významnému snížení povrchového napětí, zatímco pokračující zvyšování koncentrace CaCl2 již nezpůsobovalo významné změny.

Pro stanovení adsorpční kinetiky AAS typu gemini na rozhraní plyn-voda bylo určeno dynamické povrchové napětí pomocí metody maximálního tlaku bublin. Výsledky ukázaly, že po nejdelší dobu testu se dynamické povrchové napětí 2C 12 Cys nezměnilo. Pokles dynamického povrchového napětí závisí pouze na koncentraci, délce hydrofobních koncovek a počtu hydrofobních koncovek. Zvyšující se koncentrace povrchově aktivní látky, klesající délka řetězce a také počet řetězců vedly k rychlejšímu rozpadu. Bylo zjištěno, že výsledky získané pro vyšší koncentrace Cn Cys (n = 8 až 12) jsou velmi blízké γ cmc měřené Wilhelmyho metodou.

V jiné studii byla dynamická povrchová napětí dilaurylcystinu sodného (SDLC) a didecaminocystinu sodného stanovena metodou Wilhelmyho destičky a navíc rovnovážná povrchová napětí jejich vodných roztoků metodou objemu kapek. Reakce disulfidových vazeb byla dále zkoumána i jinými metodami. Přidání merkaptoethanolu do 0,1 mmol-L-1SDLC roztoku vedlo k rychlému zvýšení povrchového napětí z 34 mN-m-1 na 53 mN-m-1. Protože NaClO může oxidovat disulfidové vazby SDLC na skupiny kyseliny sulfonové, nebyly pozorovány žádné agregáty, když byl přidán NaClO (5 mmol-L-1) k 0,1 mmol-L-1 SDLC roztoku. Výsledky transmisní elektronové mikroskopie a dynamického rozptylu světla ukázaly, že v roztoku nevznikají žádné agregáty. Bylo zjištěno, že povrchové napětí SDLC se zvýšilo z 34 mN-m-1 na 60 mN-m-1 během 20 minut.

6.5 Binární povrchové interakce

V biologických vědách řada skupin studovala vibrační vlastnosti směsí kationtových AAS (surfaktantů na bázi diacylglycerolargininu) a fosfolipidů na rozhraní plyn-voda, přičemž nakonec dospěli k závěru, že tato neideální vlastnost způsobuje převahu elektrostatických interakcí.

6.6 Vlastnosti agregace

Dynamický rozptyl světla se běžně používá ke stanovení agregačních vlastností monomerů na bázi aminokyselin a povrchově aktivních látek gemini v koncentracích nad cmc, přičemž se získá zdánlivý hydrodynamický průměr DH (= 2R H ). Agregáty tvořené Cn Cys a 2Cn Cys jsou relativně velké a mají širokou distribuci ve srovnání s jinými povrchově aktivními látkami. Všechny povrchově aktivní látky kromě 2C12Cys typicky tvoří agregáty o velikosti přibližně 10 nm. velikosti micel gemini povrchově aktivních látek jsou výrazně větší než velikosti jejich monomerních protějšků. Zvýšení délky uhlovodíkového řetězce také vede ke zvětšení velikosti micel. ohta a kol. popsali agregační vlastnosti tří různých stereoizomerů N-dodecyl-fenyl-alanyl-fenyl-alanin tetramethylamonia ve vodném roztoku a ukázali, že diastereoizomery mají stejnou kritickou koncentraci agregace ve vodném roztoku. Iwahashi a kol. zkoumáno cirkulárním dichroismem, NMR a osmometrií tlaku par. Vznik chirálních agregátů kyseliny N-dodekanoyl-L-glutamové, N-dodekanoyl-L-valinu a jejich methylesterů v různých rozpouštědlech (jako je tetrahydrofuran, acetonitril, 1,4 -dioxan a 1,2-dichlorethan) s rotačními vlastnostmi byl zkoumán cirkulárním dichroismem, NMR a osmometrií tlaku par.

6.7 Adsorpce na rozhraní

Jedním ze směrů výzkumu je také mezifázová adsorpce povrchově aktivních látek na bázi aminokyselin a její srovnání s konvenčním protějškem. Například byly zkoumány mezifázové adsorpční vlastnosti dodecylesterů aromatických aminokyselin získaných z LET a LEP. Výsledky ukázaly, že LET a LEP vykazovaly nižší mezifázové plochy na rozhraní plyn-kapalina, respektive na rozhraní voda/hexan.

Bordes a kol. zkoumali chování v roztoku a adsorpci na rozhraní plyn-voda tří dikarboxylovaných aminokyselinových povrchově aktivních látek, dvojsodných solí dodecylglutamátu, dodecyl aspartátu a aminomalonátu (se 3, 2 a 1 atomy uhlíku mezi dvěma karboxylovými skupinami). Podle této zprávy byla cmc dikarboxylovaných povrchově aktivních látek 4-5krát vyšší než u monokarboxylované dodecylglycinové soli. To je přičítáno tvorbě vodíkových vazeb mezi dikarboxylovanými povrchově aktivními látkami a sousedními molekulami prostřednictvím amidových skupin v nich.

6.8 Chování fáze

Izotropní diskontinuální kubické fáze jsou pozorovány u povrchově aktivních látek ve velmi vysokých koncentracích. Molekuly povrchově aktivní látky s velmi velkými hlavovými skupinami mají tendenci tvořit agregáty s menším pozitivním zakřivením. marques a kol. studovali fázové chování systémů 12Lys12/12Ser a 8Lys8/16Ser (viz obrázek 10) a výsledky ukázaly, že systém 12Lys12/12Ser má zónu separace fází mezi oblastmi micelárního a vezikulárního roztoku, zatímco systém 8Lys8/16Ser Systém 8Lys8/16Ser ukazuje kontinuální přechod (oblast prodloužené micelární fáze mezi oblastí malé micelární fáze a oblastí vezikulární fáze). Je třeba poznamenat, že pro oblast vezikul systému 12Lys12/12Ser vesikuly vždy koexistují s micelami, zatímco oblast vezikul systému 8Lys8/16Ser má pouze vezikuly.

Kataniontové směsi povrchově aktivních látek na bázi lysinu a serinu: symetrický pár 12Lys12/12Ser (vlevo) a asymetrický pár 8Lys8/16Ser (vpravo)

6.9 Emulgační schopnost

Kouchi a kol. zkoumali emulgační schopnost, mezifázové napětí, disperzibilitu a viskozitu N-[3-dodecyl-2-hydroxypropyl]-L-argininu, L-glutamátu a dalších AAS. Ve srovnání se syntetickými povrchově aktivními látkami (jejich konvenčními neiontovými a amfoterními protějšky) výsledky ukázaly, že AAS mají silnější emulgační schopnost než konvenční povrchově aktivní látky.

Baczko a kol. syntetizovali nové aniontové aminokyselinové povrchově aktivní látky a zkoumali jejich vhodnost jako chirálně orientovaná rozpouštědla NMR spektroskopie. Série amfifilních derivátů L-Phe nebo L-Ala na bázi sulfonátu s různými hydrofobními konci (pentyl-tetradecyl) byla syntetizována reakcí aminokyselin s anhydridem kyseliny o-sulfobenzoové. Wu a kol. syntetizované sodné soli N-mastných acyl AAS azkoumali jejich emulgační schopnost v emulzích olej ve vodě a výsledky ukázaly, že tyto povrchově aktivní látky fungovaly lépe s ethylacetátem jako olejovou fází než s n-hexanem jako olejovou fází.

6.10 Pokroky v syntéze a výrobě

Odolnost vůči tvrdé vodě lze chápat jako schopnost povrchově aktivních látek odolávat přítomnosti iontů, jako je vápník a hořčík v tvrdé vodě, tj. schopnost zabránit srážení do vápenatých mýdel. Povrchově aktivní látky s vysokou odolností proti tvrdé vodě jsou velmi užitečné pro detergenty a produkty osobní péče. Odolnost vůči tvrdé vodě lze vyhodnotit výpočtem změny rozpustnosti a povrchové aktivity povrchově aktivní látky v přítomnosti vápenatých iontů.

Dalším způsobem, jak vyhodnotit odolnost proti tvrdé vodě, je vypočítat procento nebo gramy povrchově aktivní látky potřebné pro vápenaté mýdlo vytvořené ze 100 g oleátu sodného, které má být dispergováno ve vodě. V oblastech s vysokou tvrdou vodou mohou vysoké koncentrace iontů vápníku a hořčíku a obsah minerálů ztěžovat některé praktické aplikace. Sodíkový ion se často používá jako protiion syntetické aniontové povrchově aktivní látky. Vzhledem k tomu, že dvojmocný iont vápníku je vázán na obě molekuly povrchově aktivní látky, způsobuje, že se povrchově aktivní látka snadněji vysráží z roztoku, což snižuje pravděpodobnost detergence.

Studie odolnosti AAS proti tvrdé vodě ukázala, že odolnost proti kyselinám a tvrdé vodě byla silně ovlivněna další karboxylovou skupinou a odolnost proti kyselinám a tvrdé vodě se dále zvyšovala s rostoucí délkou distanční skupiny mezi dvěma karboxylovými skupinami. . Řád odolnosti vůči kyselinám a tvrdé vodě byl C 12 glycinát < C 12 aspartát < C 12 glutamát. Porovnáním dikarboxylované amidové vazby a dikarboxylované amino povrchově aktivní látky, v tomto pořadí, bylo zjištěno, že rozmezí pH posledně jmenovaného bylo širší a jeho povrchová aktivita se zvýšila přidáním vhodného množství kyseliny. Dikarboxylované N-alkylaminokyseliny vykazovaly chelatační účinek v přítomnosti vápenatých iontů a C12 aspartát vytvořil bílý gel. Glutamát c12 vykazoval vysokou povrchovou aktivitu při vysoké koncentraci Ca2+ a očekává se, že bude použit při odsolování mořské vody.

6.11 Dispergovatelnost

Dispergovatelnost se týká schopnosti povrchově aktivní látky bránit koalescenci a sedimentaci povrchově aktivní látky v roztoku.Dispergovatelnost je důležitou vlastností povrchově aktivních látek, která je činí vhodnými pro použití v detergentech, kosmetice a léčivech.Dispergační činidlo musí obsahovat esterovou, etherovou, amidovou nebo aminovou vazbu mezi hydrofobní skupinou a koncovou hydrofilní skupinou (nebo mezi hydrofobními skupinami s přímým řetězcem).

Obecně jsou aniontové povrchově aktivní látky, jako jsou alkanolamidosulfáty a amfoterní povrchově aktivní látky, jako je amidosulfobetain, zvláště účinné jako dispergační činidla pro vápenatá mýdla.

Mnoho výzkumných úsilí určilo dispergovatelnost AAS, kde bylo zjištěno, že N-lauroyllysin je špatně kompatibilní s vodou a obtížně se používá pro kosmetické formulace.V této řadě mají N-acylsubstituované bazické aminokyseliny vynikající dispergovatelnost a používají se v kosmetickém průmyslu ke zlepšení formulací.

07 Toxicita

Konvenční povrchově aktivní látky, zejména kationtové povrchově aktivní látky, jsou vysoce toxické pro vodní organismy. Jejich akutní toxicita je způsobena fenoménem adsorpce-iontové interakce povrchově aktivních látek na rozhraní buňka-voda. Snížení cmc povrchově aktivních látek obvykle vede k silnější interfaciální adsorpci povrchově aktivních látek, což obvykle vede k jejich zvýšené akutní toxicitě. Zvýšení délky hydrofobního řetězce povrchově aktivních látek také vede ke zvýšení akutní toxicity povrchově aktivní látky.Většina AAS je nízká nebo netoxická pro člověka a životní prostředí (zejména pro mořské organismy) a je vhodná pro použití jako složky potravin, léčiva a kosmetika.Mnoho výzkumníků prokázalo, že aminokyselinové povrchově aktivní látky jsou jemné a nedráždí pokožku. Je známo, že povrchově aktivní látky na bázi argininu jsou méně toxické než jejich konvenční protějšky.

Brito a kol. studovali fyzikálně-chemické a toxikologické vlastnosti amfifilů na bázi aminokyselin a jejich [derivátů z tyrosinu (Tyr), hydroxyprolinu (Hyp), serinu (Ser) a lysinu (Lys)] spontánní tvorby kationtových vezikul a poskytly údaje o jejich akutní toxicitě vůči Daphnia magna (IC 50). Syntetizovali kationtové vezikuly dodecyltrimethylamoniumbromidu (DTAB)/derivátů Lys a/nebo směsí derivátů Ser/Lys a testovali jejich ekotoxicitu a hemolytický potenciál, což prokázalo, že všechny AAS a jejich směsi obsahující vezikuly byly méně toxické než konvenční povrchově aktivní látka DTAB .

Rosa a kol. zkoumali vazbu (asociaci) DNA ke stabilním kationtovým vezikulům na bázi aminokyselin. Na rozdíl od běžných kationtových povrchově aktivních látek, které se často zdají být toxické, se interakce kationtových aminokyselinových povrchově aktivních látek jeví jako netoxická. Kationtový AAS je založen na argininu, který spontánně tvoří stabilní vezikuly v kombinaci s některými aniontovými povrchově aktivními látkami. Uvádí se, že inhibitory koroze na bázi aminokyselin jsou také netoxické. Tyto povrchově aktivní látky se snadno syntetizují s vysokou čistotou (až 99 %), jsou levné, snadno biologicky odbouratelné a zcela rozpustné ve vodných médiích. Několik studií ukázalo, že aminokyselinové povrchově aktivní látky obsahující síru jsou lepší v inhibici koroze.

V nedávné studii Perinelli et al. uvedli uspokojivý toxikologický profil rhamnolipidů ve srovnání s konvenčními surfaktanty. Je známo, že ramnolipidy působí jako zesilovače permeability. Uvedli také vliv rhamnolipidů na epiteliální permeabilitu makromolekulárních léčiv.

08 Antimikrobiální aktivita

Antimikrobiální aktivitu povrchově aktivních látek lze hodnotit pomocí minimální inhibiční koncentrace. Antimikrobiální aktivita povrchově aktivních látek na bázi argininu byla podrobně studována. Bylo zjištěno, že gramnegativní bakterie jsou odolnější vůči surfaktantům na bázi argininu než grampozitivní bakterie. Antimikrobiální aktivita povrchově aktivních látek je obvykle zvýšena přítomností hydroxylových, cyklopropanových nebo nenasycených vazeb v acylových řetězcích. Castillo a kol. ukázaly, že délka acylových řetězců a kladný náboj určují hodnotu HLB (hydrofilně-lipofilní rovnováhu) molekuly, a ty mají vliv na jejich schopnost narušovat membrány. Methylester Na-acylargininu je další důležitou třídou kationtových povrchově aktivních látek se širokospektrální antimikrobiální aktivitou a je snadno biologicky odbouratelný a má nízkou nebo žádnou toxicitu. Studie interakce povrchově aktivních látek na bázi methylesteru Na-acylargininu s 1,2-dipalmitoyl-sn-propyltrioxyl-3-fosforylcholinem a 1,2-ditetradekanoyl-sn-propyltrioxyl-3-fosforylcholinem, modelovými membránami a živými organismy v přítomnost nebo nepřítomnost vnějších bariér ukázala, že tato třída povrchově aktivních látek má dobrou antimikrobiální aktivitu. Výsledky ukázaly, že povrchově aktivní látky mají dobrou antibakteriální aktivitu.

09 Reologické vlastnosti

Reologické vlastnosti povrchově aktivních látek hrají velmi důležitou roli při určování a předpovídání jejich aplikací v různých průmyslových odvětvích, včetně potravinářství, farmacie, těžby ropy, výrobků osobní péče a výrobků domácí péče. Bylo provedeno mnoho studií k diskusi o vztahu mezi viskoelasticitou aminokyselinových povrchově aktivních látek a cmc.

10 Aplikace v kosmetickém průmyslu

AAS se používají při výrobě mnoha produktů osobní péče.N-cocoyl glycinát draselný je šetrný k pokožce a používá se při čištění obličeje k odstranění nečistot a make-upu. Kyselina n-Acyl-L-glutamová má dvě karboxylové skupiny, díky čemuž je lépe rozpustná ve vodě. Mezi těmito AAS jsou AAS na bázi C12 mastných kyselin široce používány při čištění obličeje k odstranění kalu a make-upu. AAS s řetězcem C 18 se používají jako emulgátory v produktech pro péči o pokožku a je známo, že soli N-Lauryl alaninu vytvářejí krémové pěny, které nedráždí pokožku, a lze je proto použít ve složení produktů péče o děti. AAS na bázi N-Laurylu používané v zubní pastě mají dobrou detergentnost podobnou mýdlu a silnou účinnost inhibující enzymy.

Během několika posledních desetiletí se výběr povrchově aktivních látek pro kosmetiku, produkty osobní péče a léčiva soustředil na nízkou toxicitu, jemnost, jemnost na dotek a bezpečnost. Spotřebitelé těchto produktů si jsou velmi dobře vědomi potenciálního podráždění, toxicity a environmentálních faktorů.

Dnes se AAS používají k výrobě mnoha šamponů, barev na vlasy a koupelových mýdel kvůli jejich mnoha výhodám oproti jejich tradičním protějškům v kosmetice a produktech osobní péče.Povrchově aktivní látky na bázi proteinů mají žádoucí vlastnosti nezbytné pro produkty osobní péče. Některé AAS mají schopnost vytvářet film, zatímco jiné mají dobré pěnivé schopnosti.

Aminokyseliny jsou důležité přirozeně se vyskytující zvlhčující faktory ve stratum corneum. Když epidermální buňky odumírají, stávají se součástí stratum corneum a intracelulární proteiny jsou postupně degradovány na aminokyseliny. Tyto aminokyseliny jsou pak transportovány dále do stratum corneum, kde absorbují tuk nebo tukům podobné látky do epidermální stratum corneum, čímž zlepšují elasticitu povrchu kůže. Přibližně 50 % přirozeného hydratačního faktoru v pokožce se skládá z aminokyselin a pyrrolidonu.

Kolagen, běžná kosmetická složka, obsahuje také aminokyseliny, které udržují pokožku jemnou.Kožní problémy, jako je drsnost a matnost, jsou z velké části způsobeny nedostatkem aminokyselin. Jedna studie ukázala, že smíchání aminokyseliny s mastí zmírnilo popáleniny kůže a postižená místa se vrátila do svého normálního stavu, aniž by se z nich staly keloidní jizvy.

Bylo také zjištěno, že aminokyseliny jsou velmi užitečné při péči o poškozenou kůžičku.Suché, beztvaré vlasy mohou ukazovat na pokles koncentrace aminokyselin v silně poškozené stratum corneum. Aminokyseliny mají schopnost proniknout kutikulou do vlasového stvolu a absorbovat vlhkost z pokožky.Tato schopnost povrchově aktivních látek na bázi aminokyselin je činí velmi užitečnými v šamponech, barvách na vlasy, změkčovadlech vlasů, vlasových kondicionérech a přítomnost aminokyselin činí vlasy silnými.

11 Aplikace v každodenní kosmetice

V současné době celosvětově roste poptávka po detergentech na bázi aminokyselin.O AAS je známo, že mají lepší čisticí schopnost, pěnivost a vlastnosti změkčování tkanin, díky čemuž jsou vhodné pro domácí prací prostředky, šampony, tělové mycí prostředky a další aplikace.Amfoterní AAS odvozený od kyseliny asparagové se uvádí jako vysoce účinný detergent s chelatačními vlastnostmi. Bylo zjištěno, že použití detergentních složek sestávajících z N-alkyl-β-aminoethoxykyselin snižuje podráždění pokožky. Kapalná detergentní formulace sestávající z N-kokoyl-p-aminopropionátu byla popsána jako účinný detergent pro olejové skvrny na kovových površích. Ukázalo se také, že povrchově aktivní látka na bázi aminokarboxylové kyseliny C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa má lepší detergentnost a používá se k čištění textilií, koberců, vlasů, skla atd. Kyselina 2-hydroxy-3-aminopropionová-N,N- o derivátu kyseliny acetoctové je známo, že má dobrou komplexotvornou schopnost a poskytuje tak stabilitu bělicím činidlům.

Keigo a Tatsuya ve svém patentu uvedli přípravu detergentních přípravků na bázi N-(N'-acyl-β-alanyl)-β-alaninu s dlouhým řetězcem pro lepší prací schopnost a stabilitu, snadné rozbíjení pěny a dobré změkčení tkanin. . Kao vyvinul detergentní přípravek na bázi N-Acyl-1-N-hydroxy-β-alaninu a uvádí nízké podráždění pokožky, vysokou odolnost proti vodě a vysokou schopnost odstraňování skvrn.

Japonská společnost Ajinomoto používá jako hlavní složky v šamponech, pracích prostředcích a kosmetice málo toxické a snadno odbouratelné AAS na bázi kyseliny L-glutamové, L-argininu a L-lysinu (obrázek 13). Byla také popsána schopnost enzymových přísad v detergentních formulacích odstraňovat proteinové znečištění. N-acyl AAS odvozené od kyseliny glutamové, alaninu, methylglycinu, serinu a kyseliny asparagové byly popsány pro jejich použití jako vynikající kapalné detergenty ve vodných roztocích. Tyto povrchově aktivní látky vůbec nezvyšují viskozitu ani při velmi nízkých teplotách a lze je snadno přenést ze zásobní nádoby napěňovacího zařízení k získání homogenních pěn.

Čas odeslání: 09.06.2022