površinsko aktivne snovi aminokislin

Vsebina tega člena:

1. Razvoj aminokislin

2. Strukturne lastnosti

3. Kemična sestava

4.Klasifikacija

5. Sinteza

6. Fizikalno-kemične lastnosti

7. Strupenost

8. Protimikrobna aktivnost

9. Reološke lastnosti

10. Uporaba v kozmetični industriji

11. Uporaba v vsakdanji kozmetiki

Aminokislinske površinsko aktivne snovi (AAS)so razred površinsko aktivnih snovi, ki nastanejo s kombinacijo hidroprobnih skupin z eno ali več aminokislinami. V tem primeru so aminokisline lahko sintetične ali pridobljene iz beljakovinskih hidrolizatov ali podobnih obnovljivih virov. Ta dokument zajema podrobnosti o večini razpoložljivih sintetičnih načinov za AAS in učinku različnih načinov na fizikalno-kemijske lastnosti končnih proizvodov, vključno s topnostjo, stabilnostjo disperzije, toksičnostjo in biorazgradljivostjo. Kot razred površinsko aktivnih snovi v naraščajočem povpraševanju, vsestranskost AAS zaradi njihove spremenljive strukture ponuja veliko število komercialnih priložnosti.

Glede na to, da se površinsko aktivne snovi pogosto uporabljajo v detergentih, emulgatorih, zaviralcih korozije, terciarnem pridobivanju olja in farmacevtskih izdelkih, raziskovalci nikoli niso prenehali posvečati pozornosti površinsko aktivnim snovem.

Površinsko aktivne snovi so najbolj reprezentativni kemični proizvodi, ki se dnevno porabijo v velikih količinah po vsem svetu in so negativno vplivali na vodno okolje.Študije so pokazale, da lahko široka uporaba tradicionalnih površinsko aktivnih snovi negativno vpliva na okolje.

Danes so nestrupnost, biorazgradljivost in biozdružljivost za potrošnike skoraj tako pomembne kot uporabnost in učinkovitost površinsko aktivnih snovi.

Biopovršinsko aktivne snovi so okolju prijazne trajnostne površinsko aktivne snovi, ki jih naravno sintetizirajo mikroorganizmi, kot so bakterije, glive in kvas, ali se izločajo ekstrakelularno.Zato je mogoče biopovršinsko aktivne snovi pripraviti tudi z molekularno zasnovo, da posnemajo naravne amfifilne strukture, kot so prosprolipidi, alkilglikozidi in acil aminokisline.

Površinsko aktivne snovi aminokislin (AAS)so ena od tipičnih površinsko aktivnih snovi, običajno proizvedenih iz živalskih ali kmetijsko pridobljenih surovin. V zadnjih dveh desetletjih so AAS pritegnili veliko zanimanja znanstvenikov kot nove površinsko aktivne snovi, ne le zato, ker jih je mogoče sintetizirati iz obnovljivih virov, ampak tudi zato, ker so AAS zlahka razgradljivi in imajo neškodljive stranske proizvode, zaradi česar so varnejši za okolje.

AAS se lahko opredeli kot razred površinsko aktivnih snovi, sestavljenih iz aminokislin, ki vsebujejo aminokislinske skupine (HO 2 C-CHR-NH 2) ali ostankov aminokislin (HO 2 C-CHR-NH-). Dve funkcionalni regiji aminokislin omogočata pridobivanje različnih površinsko aktivnih snovi. V naravi je znano, da obstaja skupaj 20 standardnih proteinogenih aminokislin in so odgovorne za vse fiziološke reakcije pri rasti in življenjskih aktivnostih. Med seboj se razlikujejo samo glede na ostanek R (slika 1, pk a je negativni logaritem kislinske disociacijske konstante raztopine). Nekateri so nepolarni in hidroprobni, nekateri polarni in hidrofilni, nekateri so osnovni in nekateri kisli.

Ker so aminokisline obnovljive spojine, imajo površinsko aktivne snovi, sintetizirane iz aminokislin, tudi velik potencial, da postanejo trajnostne in okolju prijazne. Zaradi preproste in naravne strukture, nizke toksičnosti in hitre biorazgradljivosti so pogosto boljše od običajnih površinsko aktivnih snovi. Z uporabo obnovljivih surovin (npr. aminokislin in rastlinskih olj) se AAS lahko proizvaja po različnih biotehnoloških in kemičnih poteh.

V začetku 20. stoletja so aminokisline prvič odkrili, da se uporabljajo kot substrati za sintezo površinsko aktivnih snovi.AAS so se v glavnem uporabljali kot konzervansi v farmacevtskih in kozmetičnih zamulacijah.Poleg tega so ugotovili, da je AAS biološko aktiven proti različnim bakterijam, tumorjem in virusom, ki povzročajo bolezni. Leta 1988 je razpoložljivost nizkocenovnih AAS povzročila raziskovalno zanimanje za površinsko dejavnost. Danes lahko z razvojem biotehnologije nekatere aminokisline v velikem obsegu sintetizirajo tudi komercialno s kvasom, kar posredno dokazuje, da je proizvodnja AAS okolju prijaznejša.

01 Razvoj aminokislin

Že v začetku 19. stoletja, ko so prvič odkrili naravno prisotne aminokisline, so bile njihove strukture predvidene za izjemno dragocene - uporabne kot surovine za pripravo amfifilov. Bondi je poročal o prvi študiji sinteze AAS leta 1909.

V tej študiji sta bili N-acilglicin in N-acilalanin uvedeni kot hidrofilni skupini za površinsko aktivne snovi. Nadaljnje delo je vključevalo sintezo lipoaminokislin (AAS) z uporabo glicina in alanina, Hentrich et al. pa so objavili vrsto ugotovitev,vključno s prvo prijavo patenta o uporabi acilsarkozinata in soli acil aspartata kot površinsko aktivnih snovi v čistilnih sredstvih za gospodinjstvo (npr. šamponi, detergenti in zobne paste).Nato so mnogi raziskovalci raziskovali sintezo in fizikalno-kemijske lastnosti acil aminokislin. Do danes je bilo objavljeno veliko literature o sintezi, lastnostih, industrijskih aplikacijah in biorazgradljivosti AAS.

02 Strukturne lastnosti

Nepolarne hidroprobne verige maščobnih kislin AAS se lahko razlikujejo po strukturi, dolžini verige in številu.Strukturna raznolikost in visoka površinska aktivnost AAS pojasnjujeta njihovo široko sestavno raznolikost ter fizikalno-kemijske in biološke lastnosti. Glavne skupine AAS so sestavljene iz aminokislin ali peptidov. Razlike v glavnih skupinah določajo adsorpcijo, agregacijo in biološko aktivnost teh površinsko aktivnih snovi. Funkcionalne skupine v skupini glave nato določijo vrsto AAS, vključno s kationskimi, anionskimi, neionskimi in amproteričnimi. Kombinacija hidrofilnih aminokislin in hidroprobnih dolgoverižnih delov tvori amfifilno strukturo, zaradi česar je molekula zelo površinsko aktivna. Poleg tega prisotnost asimetričnih atomov ogljika v molekuli pomaga tvoriti kiralne molekule.

03 Kemijska sestava

Vsi peptidi in polipeptidi so produkti polimerizacije teh skoraj 20 α-proteinogenih α-aminokislin. Vseh 20 α-aminokislin vsebuje funkcionalno skupino karboksilne kisline (-COOH) in amino funkcionalno skupino (-NH 2), obe vezani na isti tetraedrični α-ogljikov atom. Aminokisline se med seboj razlikujejo po različnih skupinah R, vezanih na α-ogljik (razen za licin, kjer je skupina R vodik). Skupine R se lahko razlikujejo po strukturi, velikosti in naboju (kislost, alkalnost). Te razlike določajo tudi topnost aminokislin v vodi.

Aminokisline so kiralne (razen glicina) in so optično aktivne po naravi, ker imajo štiri različne nadomestke, povezane z alfa ogljikom. Aminokisline imajo dve možni konfiguraciji; so neprekrivajoče se zrcalne slike drug drugega, kljub dejstvu, da je število L-stereoizomerov bistveno večje. Skupina R, prisotna v nekaterih aminokislinah (fenilalanin, tirozin in triptofan), je aril, kar vodi do največje absorpcije UV pri 280 nm. Kisli α-COOH in osnovni α-NH 2 v aminokislinah sta sposobni ionizacije, obe stereoizomeri pa, ne glede na to, kaj sta, konstruirata ionizacijsko ravnovesje, prikazano spodaj.

R-COOH ↔ R-COO^－＋H^＋

R-NH₃^＋↔ R-NH₂＋H^＋

Kot je prikazano v ionizacijskem ravnovesju zgoraj, aminokisline vsebujejo vsaj dve slabo kisli skupini; Karboksilna skupina je veliko bolj kisla kot protonirana amino skupina. pH 7,4, karboksilna skupina je deprotonirana, amino skupina pa protonirana. Aminokisline z neioniziranimi R skupinami so električno nevtralne pri tem pH in tvorijo zwitterion.

04 Razvrstitev

AAS se lahko razvrsti po štirih merilih, ki so opisana spodaj.

4.1 Glede na poreklo

Glede na poreklo se lahko AAS razdeli v 2 kategoriji, kot sledi. ① Naravna kategorija

Nekatere naravno prisotne spojine, ki vsebujejo aminokisline, imajo tudi sposobnost zmanjšanja površinske/medobrazne napetosti, nekatere pa celo presegajo učinkovitost glikolipidov. Ti AAS so znani tudi kot lipopeptidi. Lipopeptidi so spojine z nizko molekulsko maso, ki jih običajno proizvajajo vrste Bacillus.

Takšni AAS so nadalje razdeljeni na tri podrazrede:površinski aktin, iturin in fengicin.

Družina površinsko aktivnih peptidov zajema heptapeptidne variante različnih snovi,kot je prikazano na sliki 2a, v kateri je veriga nenasičenih β-hidroksi maščobnih kislin C12–C16 vezana na peptid. Površinsko aktivni peptid je makrociklični lakton, v katerem se obroč zapre s katalizo med C-terminalom β-hidroksi maščobne kisline in peptidom.

V podrazredu iturina obstaja šest glavnih različic, in sicer iturin A in C, mikosubtilin in bacilomicin D, F in L.V vseh primerih so heptapeptidi vezani na C14-C17 verige β-aminomaščobnih kislin (verige so lahko različne). V primeru ekurimicinov lahko aminoskupina na položaju β tvori amidno vezo s terminalom C in tako tvori makrociklično laktamsko strukturo.

Podrazred fengicin vsebuje fengicin A in B, ki se imenujeta tudi plipastin, ko je Tyr9 konfiguriran z D.Dekapeptid je vezan na nasičene ali nenasičene β-hidroksi maščobne kisline C14-C18. Strukturno je plipastin tudi makrociklični lakton, ki vsebuje stransko verigo Tyr na položaju 3 peptidnega zaporedja in tvori estersko vez s C-terminalnim ostankom, s čimer tvori notranjo strukturo obroča (kot je primer za mnoge lipopeptide Pseudomonas).

② Sintetična kategorija

AAS se lahko sintetizira tudi z uporabo katere koli kisle, osnovne in nevtralne aminokisline. Pogoste aminokisline, ki se uporabljajo za sintezo AAS, so glutaminska kislina, serin, prolin, aspartinska kislina, glicin, arginin, alanin, levcin in beljakovinski hidrolizati. Ta podrazred površinsko aktivnih snovi se lahko pripravi s kemičnimi, encimskimi in kemoencimskimi metodami; vendar je za proizvodnjo AAS kemična sinteza ekonomsko bolj izvedljiva. Pogosti primeri vključujejo N-lauroil-L-glutaminsko kislino in N-palmitoil-L-glutaminsko kislino.

4.2 Na osnovi alifatskih verižnih nadomestkov

Na osnovi alifatskih verižnih nadomestkov lahko površinsko aktivne snovi na osnovi aminokislin razdelimo na 2 vrsti.

Glede na položaj nadomestka

①N-nadomestni AAS

V N-nadomestnih spojinah aminoskupino nadomesti lipofilna skupina ali karboksilna skupina, kar povzroči izgubo bazičnosti. Najpreprostejši primer N-nadomestnih AAS so N-acil aminokisline, ki so v bistvu anionske površinsko aktivne snovi. N-nadomestni AAS imajo amidno vezo, pritrjeno med hidroprobnim in hidrofilnim delom. Amidna vez ima sposobnost tvoriti vodikovo vez, kar olajša razgradnjo te površinsko aktivne snovi v kislem okolju in jo tako naredi biorazgradljivo.

②C nadomeščeni AAS

V C-nadomestnih spojinah se nadomestitev pojavi v karboksilni skupini (prek amidne ali esterske vezi). Tipične C-nadomestne spojine (npr. estri ali amidi) so v bistvu kationske površinsko aktivne snovi.

①N- in C-nadomeščeni AAS

V tej vrsti površinsko aktivne snovi sta amino in karboksilna skupina hidrofilni del. Ta vrsta je v bistvu amproterična površinsko aktivna snov.

4.3 Glede na število hidroprobnih repov

Glede na število glavnih skupin in hidroprobnih repov se AAS lahko razdeli v štiri skupine. Ravno verižni AAS, Dvojčki (dimer) tipa AAS, Glicerolipid tipa AAS in bicefalni amfifilni (Bola) tip AAS. ravno verižne površinsko aktivne snovi so površinsko aktivne snovi, sestavljene iz aminokislin z enim hidroprobnim repom (slika 3). Dvojček tipa AAS ima dve skupini polarne glave aminokislin in dva hidroprobna repa na molekulo (slika 4). V tej vrsti strukture sta dve ravni verigi AAS povezani skupaj z distančnikom in se zato imenujeta tudi dimeri. Pri glicerolipidnem tipu AAS pa sta oba hidroprobna repa pritrjena na isto skupino glave aminokislin. Te površinsko aktivne snovi se lahko štejejo za analoge monogliceridov, digliceridov in prosprolipidov, medtem ko sta v AAS tipa Bola dve aminokislinski glavni skupini povezani s hidroprobnim repom.

4.4 Glede na vrsto glavne skupine

①Kationski AAS

Glavna skupina te vrste površinsko aktivne snovi ima pozitiven naboj. Najzgodnejši kationski AAS je etil kokoil arginat, ki je pirolidon karboksilat. Zaradi edinstvenih in raznolikih lastnosti te površinsko aktivne snovi je uporabna v dezinfekcijskih sredstvih, protimikrobnih sredstvih, antistatičnih sredstvih, balzamih za lase, nežna do oči in kože ter lahko biorazgradljiva. Singare in Mhatre sta sintetizirala kationske AAS na osnovi arginina in ocenila njihove fizikalno-kemijske lastnosti. V tej študiji so navedli visoke donose izdelkov, pridobljenih z reakcijskimi pogoji Schotten-Baumann. Z naraščanjem dolžine alkilne verige in hidroprobicnosti je bilo ugotovljeno, da se površinska aktivnost površinsko aktivne snovi poveča in da se je koncentracija kritičnih micel (cmc) zmanjšala. Druga je kvaternarni acil protein, ki se pogosto uporablja kot balzam v izdelkih za nego las.

②Anionski AAS

Pri anionskih površinsko aktivnih snoveh ima skupina polarne glave površinsko aktivne snovi negativen naboj. Sarkozin (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-metilglicin), aminokislina, ki jo običajno najdemo v morskih ježkih in morskih zvezdah, je kemično soroden glicinu (NH 2 -CH 2 -COOH,), osnovni aminokislini, ki jo najdemo v celicah sesalcev. COOH,) je kemično sorodna z glicinom, ki je osnovna aminokislina, ki jo najdemo v celicah sesalcev. Laurinska kislina, tetradekanojska kislina, oleinska kislina ter njihovi halogenidi in estri se običajno uporabljajo za sintetizacijo površinsko aktivnih snovi sarkozinata. Sarkozinati so po naravi blagi in se zato pogosto uporabljajo v ustnih vodah, šamponih, pršilnih penih za britje, kremah za zaščito pred soncem, sredstvih za čiščenje kože in drugih kozmetičnih izdelkih.

Drugi komercialno dostopni anionski AAS vključujeta Amisoft CS-22 in AmiliteGCK-12, ki sta trgovska imena natrijevega N-kokoil-L-glutamata oziroma kalijevega N-kokoil glicinata. Amilit se običajno uporablja kot peno, detergent, topilo, emulgator in disperzijsko sredstvo. Ima številne aplikacije v kozmetiki, kot so šamponi, mila za kopel, pralnice za telo, zobne paste, čistila obraza, čistilna mila, čistila kontaktnih leč in površinsko aktivne snovi za gospodinjstvo.Amisoft se uporablja kot blago čistilo kože in las, predvsem v čistilih obraza in telesa, blokirajo sintetični detergenti, Izdelki za nego telesa, šamponi in drugi izdelki za nego kože.

②zwitterionski ali amproterični AAS

Amproterne površinsko aktivne snovi vsebujejo tako kisle kot osnovne površine, zato lahko spremenijo njihovo naboj s spremembo vrednosti pH. V alkalnih medijih se obnašajo kot anionske površinsko aktivne snovi, v kislih okoljih pa se obnašajo kot kationske površinsko aktivne snovi, v nevtralnih medijih pa kot amproterične površinsko aktivne snovi. Lauril lizin (LL) in alkoksi (2-hidroksipropil) arginin sta edini znani amproterični površinsko aktivni snovi na osnovi aminokislin. LL je kondenzacijski produkt lizina in lavrine kisline. Zaradi svoje amproterične strukture je LL netopen v skoraj vseh vrstah topil, razen zelo alkalnih ali kislih topil. Kot organski prah ima LL odlično oprijem na hidrofilne površine in nizek koeficient trenja, kar daje tej površinsko aktivni snovi odlično mazanje. LL se pogosto uporablja v kremah za kožo in balzamih za lase, uporablja pa se tudi kot mazivo.

(Nonionski AAS)

Za neionske površinsko aktivne snovi so značilne skupine polarnih glav brez zamalnih nabojev. Al-Sabagh et al. so pripravili osem novih etoksiliranih nelionskih površinsko aktivnih snovi iz α-aminokislin, topnih v olju. V tem procesu sta L-fenilalanin (LEP) in L-levcin najprej esterificirali s heksadekanolom, nato pa je sledila amidacija s palmitsko kislino, da sta dobila dva amida in dva estra α-aminokislin. Amidi in estri so nato kondenzacijske reakcije z etilen oksidom pripravili tri derivate fenilalanina z različnim številom enot polioksietilena (40, 60 in 100). Ugotovljeno je bilo, da imajo ti neionski AAS dobro detergenco in penjenje lastnosti.

05 Sinteza

5.1 Osnovna sintetična pot

V AAS se lahko hidroprobne skupine vežejo na mesta aminokisline ali karboksilne kisline ali skozi stranske verige aminokislin. Na podlagi tega so na voljo štiri osnovne sintetične poti, kot je prikazano na sliki 5.

Slika 5 Temeljne sintezne poti površinsko aktivnih snovi na osnovi aminokislin

Pot 1.

Amini amfifilnih estrov nastajajo z esterifikacijskimi reakcijami, pri čemer se sinteza površinsko aktivne snovi običajno doseže z refluksiranjem maščobnih alkoholov in aminokislin v prisotnosti dehidracijskega sredstva in kislega katalizatorja. V nekaterih reakcijah žveplova kislina deluje kot katalizator in dehidracijsko sredstvo.

Pot 2.

Aktivirane aminokisline reagirajo z alkilamini in tvorijo amidne vezi, kar povzroči sintezo amfifilnih amidoaminov.

Pot 3.

Amido kisline se sintetizirajo z reakcijo amino skupin aminokislin z aminokislinami.

Pot 4.

Dolgoverižne alkilne aminokisline so sintetizirali z reakcijo aminoskupin s haloalkani.

5.2 Napredek pri sintezi in proizvodnji

5.2.1 Sinteza enoverižnih aminokislin/peptidnih površinsko aktivnih snovi

N-acil ali O-acil aminokisline ali peptidi se lahko sintetizirajo z encimsko katalizirano acilacijo amino ali hidroksilnih skupin z maščobnimi kislinami. Najzgodnejše poročilo o sintezi aminokislinskih amidov ali derivatov metilestrov brez topil katalizirane lipaze je uporabljala Candida antarctica, pri čemer so donosi znašali od 25% do 90%, odvisno od ciljne aminokisline. V nekaterih reakcijah so kot topilo uporabljali tudi metil etil keton. Vonderhagen et al. so opisali tudi N-acilacijske reakcije aminokislin, proteinskih hidrolizatov in/ali njihovih derivatov z uporabo mešanice vode in organskih topil (npr. dimetilzamamida/voda) in metilbutil ketona.

V zgodnjih dneh je bil glavni problem pri encimsko katalizirani sintezi AAS nizki donosi. Po mnenju Valivety et al. je bil donos derivatov N-tetradekanoil aminokislin le 2%-10% tudi po uporabi različnih lipaz in inkubaciji pri 70 °C več dni. Montet et al. so naleteli tudi na težave glede nizkega donosa aminokislin pri sintezi N-acil lizina z maščobnimi kislinami in rastlinskimi olji. Po njihovem mnenju je bil največji donos proizvoda 19% v pogojih brez topil in z uporabo organskih topil. Enako težavo so naleteli Valivety et al. pri sintezi derivatov N-Cbz-L-lizina ali N-Cbz-lizin metil estra.

V tej študiji so trdili, da je bil donos 3-O-tetradekanoil-L-serina 80%, če se uporablja serin, zaščiten z N, kot substrat, in Novozyme 435 kot katalizator v staljenem okolju brez topil. Nagao in Kito sta preučevala O-acilacijo L-serina, L-homoserina, L-treonina in L-tirozina (LET) pri uporabi lipaze Rezultati reakcije (lipazo sta pridobila Candida cylindracea in Rhizopus delemar v vodnem pufernem mediju) in poročala, da sta bili donosi acilacije L-homoserina in L-serina nekoliko majhni, medtem ko se acilacija L-treonina in LET ni pojavila.

Mnogi raziskovalci so podprli uporabo poceni in lahko dostopnih substratov za sintezo stroškovno učinkovitih AAS. Soo et al. trdijo, da priprava površinsko aktivnih snovi na osnovi palmovega olja najbolje deluje z imobiliziranim lipoencimom. Ugotovili so, da bi bil donos izdelkov kljub dolgotrajni reakciji (6 dni) boljši. Gerova et al. so raziskovali sintezo in površinsko aktivnost kiralnega N-palmitoila AAS na osnovi metionina, prolina, levcina, treonina, fenilalanina in fenilglicina v ciklični/racemični mešanici. Pang in Chu sta opisali sintezo monomerov na osnovi aminokislin in monomerov na osnovi dikarboksilne kisline v raztopini Serija funkcionalnih in biorazgradljivih poliamidnih estrov na osnovi aminokislin smo sintetizirali s sokondenzacijskimi reakcijami v raztopini.

Cantaeuzen in Guerreiro sta poročala o esterifikaciji skupin karboksilne kisline Boc-Ala-OH in Boc-Asp-OH z dolgoverižnimi alifatskimi alkoholi in dioli, z diklorometanom kot topilom in agarozo 4B (sefaroza 4B) kot katalizatorjem. V tej študiji je reakcija Boc-Ala-OH z maščobnimi alkoholi do 16 ogljikovih atomov dala dobre donose (51%), medtem ko sta bila za Boc-Asp-OH 6 in 12 ogljikovih atomov boljša, z ustreznim donosom 63% [64]. 99,9%) v donosih od 58% do 76%, ki so jih sintetizirali s tvorbo amidnih vezi z različnimi dolgoverižnimi alkilamini ali esterskih vezi z maščobnimi alkoholi s Cbz-Arg-OMe, kjer je papain deloval kot katalizator.

5.2.2 Sinteza aminokislin/peptidnih površinsko aktivnih snovi na osnovi geminov

Gemini površinsko aktivne snovi na osnovi aminokislin so sestavljene iz dveh ravnih verižnih molekul AAS, ki sta med seboj povezani z razdaljevalno skupino. Obstajata dve možni shemi za kemoencimsko sintezo površinsko aktivnih snovi na osnovi aminokislin tipa gemini (sliki 6 in 7). Na sliki 6 se 2 aminokislinska derivata reagirata s spojino kot distančna skupina in nato uvajata 2 hidroprobni skupini. Na sliki 7 sta dve ravnih verižni strukturi neposredno povezani skupaj z bifunkcionalno skupino preslednikov.

Najzgodnejši razvoj encimsko katalizirane sinteze gemini lipoaminokislin so bili pionirji Valivety et al. Yoshimura et al. raziskovali sintezo, adsorpcijo in agregacijo površinsko aktivne snovi gemini na osnovi aminokislin na osnovi cistina in n-alkil bromida. Sintetizirane površinsko aktivne snovi smo primerjali z ustreznimi monomernimi površinsko aktivnimi snovmi. Faustino et al. so opisali sintezo monomernih AAS na osnovi anionske sečnine na osnovi L-cistina, D-cistina, DL-cistina, L-cisteina, L-metionina in L-sulproalanina ter njihovih parov geminijev s pomočjo prevodnosti, ravnotežne površinske napetosti in karakterizacije fluorescence v stanju dinamičnega ravnovesja. Dokazano je bilo, da je bila vrednost cmc geminija nižja s primerjavo monomerja in geminija.

Slika 6 Sinteza geminijevega AAS z uporabo derivatov AA in distančnika, ki mu sledi vstavitev hidroprobne skupine

Slika 7 Sinteza geminih AAS z uporabo bifunkcionalnega distančnika in AAS

5.2.3 Sinteza glicerolipidnih aminokislin/peptidnih površinsko aktivnih snovi

Glicerolipidne aminokisline/peptidne površinsko aktivne snovi so nov razred lipidnih aminokislin, ki so strukturni analogi glicerolovih mono- (ali di-) estrov in prosprolipidov zaradi svoje strukture ene ali dveh maščobnih verig z eno aminokislino, povezano s hrbtenico glicerola z estersko vez. Sinteza teh površinsko aktivnih snovi se začne s pripravo glicerolnih estrov aminokislin pri povišanih temperaturah in v prisotnosti kislega katalizatorja (npr. BF 3). Enzimsko katalizirana sinteza (z uporabo hidrolaz, proteaz in lipaze kot katalizatorjev) je prav tako dobra možnost (slika 8).

Poročali so o encimsko katalizirani sintezi konjugatov dilauriliranih arginin gliceridov z uporabo papaina. Poročali so tudi o sintezi konjugatov diacilglicerolnega estra iz acetilarginina in oceni njihovih fizikalno-kemijskih lastnosti.

Slika 8 Sinteza mono- in diacilglicerolnih aminokislinskih konjugatov

distančnik: NH-(CH₂)₁₀-NH: spojina B1

distančnik: NH-C₆H₄-NH: spojina B2

preslednik: CH₂-CH₂: spojina B3

Slika 9 Sinteza simetričnih amfifilov, pridobljenih iz tris(hidroksimetil)aminometana

5.2.4 Sinteza aminokislin/peptidnih površinsko aktivnih snovi na osnovi bole

Aminokislinski amfifili tipa bola vsebujejo 2 aminokislini, ki sta povezani z isto hidroprobno verigo. Franceschi et al. so opisali sintezo amfifilov tipa bola z 2 aminokislinama (D- ali L-alanin ali L-histidin) in 1 alkilno verigo različnih dolžin in raziskali njihovo površinsko aktivnost. Razpravljajo o sintezi in agregaciji novih amfifilov tipa bola z aminokislinsko frakcijo (z uporabo občasne β-aminokisline ali alkohola) in distančnih skupin C12-C20. Občasne uporabljene β-aminokisline so lahko sladkorna aminokislina, aminokislina iz azidotimina (AZT), aminokislina norbornena in aminoalkohol iz AZT (slika 9). sintezo simetričnih amfifilov tipa bola, pridobljenih iz tris(hidroksimetil)aminometana (Tris) (slika 9).

06 Fizikalno-kemične lastnosti

Dobro znano je, da so površinsko aktivne snovi na osnovi aminokislin (AAS) raznolike in vsestranske narave ter imajo dobro uporabnost v številnih aplikacijah, kot so dobra topnost, dobre emulgacijske lastnosti, visoka učinkovitost, visoka površinska aktivnost in dobra odpornost na trdo vodo (toleranca kalcijevih ionov).

Na podlagi površinsko aktivnih lastnosti aminokislin (npr. površinska napetost, cmc, fazno vedenje in Krafftova temperatura) so bili po obsežnih študijah doseženi naslednji zaključki - površinska aktivnost AAS je boljša od običajne površinsko aktivne snovi.

6.1 Kritična koncentracija micel (cmc)

Kritična koncentracija micele je eden od pomembnih parametrov površinsko aktivnih snovi in upravlja številne površinsko aktivne lastnosti, kot so topnost, celična liza in njeno interakcijo z biofilmi itd. Na splošno povečanje dolžine verige repa ogljikovodikov (povečanje hidroprobnosti) vodi do zmanjšanja cmc vrednosti površinsko aktivne snovi, s čimer se poveča njena površinska aktivnost. Površinsko aktivne snovi na osnovi aminokislin imajo običajno nižje vrednosti cmc v primerjavi s konvencionalnimi površinsko aktivnimi snovmi.

S pomočjo različnih kombinacij glavnih skupin in hidroprobnih repov (monokationski amid, bikationski amid, bikationski ester na osnovi bikationskih amidov) so Infante et al. sintetizirali tri AAS na osnovi arginina in proučili njihove cmc in γcmc (površinska napetost pri cmc), kar je pokazalo, da so se vrednosti cmc in γcmc zmanjšale s povečanjem hidroprobne dolžine repa. V drugi študiji sta Singare in Mhatre ugotovila, da se je cmc površinsko aktivnih snovi N-α-acilarginina zmanjšal s povečanjem števila hidroprobnih atomov ogljika na repu (preglednica 1).

Yoshimura et al. so raziskali cmc površinsko aktivnih snovi gemini na osnovi cisteina pridobljenih aminokislin in pokazali, da se cmc zmanjša, ko se je dolžina ogljikove verige v hidroprobni verigi povečala z 10 na 12. Nadaljnje povečanje dolžine ogljikove verige na 14 je povzročilo povečanje cmc, kar je potrdilo, da imajo dolgoverižne površinsko aktivne snovi gemini manjšo nagnjenost k agregaciji.

Faustino et al. poročajo o nastanku mešanih micel v vodnih raztopinah anionskih površinsko aktivnih snovi gemini na osnovi cistina. Gemini površinsko aktivne snovi so primerjali tudi z ustreznimi konvencionalnimi monomernimi površinsko aktivnimi snovmi (C 8 Cys). Poročali so, da so vrednosti cmc mešanic lipidov in površinsko aktivnih snovi nižje od vrednosti čistih površinsko aktivnih snovi. gemini površinsko aktivne snovi in 1,2-diheptanoil-sn-gliceril-3-prosproholin, vodotopen prosprolipid, ki tvori micele, so imele cmc v milimolarni ravni.

Shrestha in Aramaki sta raziskovala tvorbo viskoelastičnih črvom podobnih micel v vodnih raztopinah mešanih anionsko-nonionskih površinsko aktivnih snovi na osnovi aminokislin brez soli dodatka. V tej študiji so ugotovili, da ima N-dodecil glutamat višjo Krafftovo temperaturo; Ko pa se je nevtralizirala z osnovno aminokislino L-lizin, je nastala micele in raztopina se je začela obnašati kot Newtonska tekočina pri 25 °C.

6.2 Dobra topnost v vodi

Dobra topnost AAS v vodi je posledica prisotnosti dodatnih CO-NH vezi. Zaradi tega je AAS bolj biološko razgradljiv in okolju prijazen od ustreznih običajnih površinsko aktivnih snovi. Topnost N-acil-L-glutaminske kisline v vodi je še boljša zaradi dveh karboksilnih skupin. Topnost v vodi Cn(CA) 2 je dobra tudi zato, ker obstajata 2 ionski argininski skupini v 1 molekuli, kar ima za posledico učinkovitejšo adsorpcijo in difuzijo na celičnem vmesniku in celo učinkovito bakterijsko inhibicijo pri nižjih koncentracijah.

6.3 Krafft temperatura in Krafft točka

Krafftovo temperaturo lahko razumemo kot specifično topnostno vedenje površinsko aktivnih snovi, katerih topnost se močno poveča nad določeno temperaturo. Ionske površinsko aktivne snovi imajo nagnjenost k ustvarjanju trdnih hidratov, ki lahko oborijo iz vode. Pri določeni temperaturi (tako imenovani Krafftovi temperaturi) se običajno opazi dramatično in prekinjeno povečanje topnosti površinsko aktivnih snovi. Krafftova točka ionske površinsko aktivne snovi je temperatura Kraffta pri cmc.

Ta topnostna značilnost se običajno vidi pri ionskih površinsko aktivnih snoveh in jo je mogoče pojasniti takole: topnost monomera brez površinsko aktivne snovi je omejena pod temperaturo Krafft, dokler se ne doseže Krafftova točka, kjer se topnost postopoma povečuje zaradi tvorbe micel. Za zagotovitev popolne topnosti je treba pripraviti površinsko aktivne snovi pri temperaturah nad Krafftovo točko.

Shrestha in Aramaki sta preučevala Krafftovo temperaturo AAS na osnovi arginina in ugotovila, da je kritična koncentracija micele pokazala agregacijsko vedenje v obliki premicel nad 2-5×10-6 mol-L-1, ki mu je sledila normalna nastajanja micel. (Ohta et al. so sintetizirali šest različnih vrst N-heksadekanoil AAS in razpravljali o povezavi med njihovo temperaturo Krafft in ostanki aminokislin.

V poskusih so ugotovili, da se temperatura Kraffta N-heksadekanoil AAS povečuje z zmanjšanjem velikosti ostankov aminokislin (fenilalanin je izjema), toplota topnosti (privzem toplote) pa se povečuje z zmanjšanjem velikosti ostankov aminokislin (z izjemo glicina in fenilalanina). Ugotovljeno je bilo, da je v alaninskem in fenilalaninskem sistemu interakcija D-L močnejša od interakcije L-L v trdni obliki soli N-heksadekanoil AAS.

Brito et al. so določili Krafftovo temperaturo treh serij novih površinsko aktivnih snovi na osnovi aminokislin z uporabo mikrokalorimetrije diferencialnega skeniranja in ugotovili, da je sprememba trifluoroacetatnega iona v jodidni ion povzročila znatno zvišanje temperature Kraffta (približno 6 °C), s 47 °C na 53 °C. Prisotnost cis-dvojnih vezi in nenasičenost v dolgoverižnih Serderivatih sta povzročila znatno znižanje Krafftove temperature. Poročali so, da ima n-dodecil glutamat višjo Krafftovo temperaturo. Vendar pa je nevtralizacija z osnovno aminokislino L-lizin povzročila tvorbo micel v raztopini, ki se obnašajo kot Newtonske tekočine pri 25 °C.

6. 4 Površinska napetost

Površinska napetost površinsko aktivnih snovi je povezana z dolžino verige hidroprobnega dela. Zhang et al. so določili površinsko napetost natrijevega kokoil glicinata z metodo Wilhelmyjeve plošče (25±0,2)°C in določili vrednost površinske napetosti pri cmc kot 33 mN-m -1, cmc kot 0,21 mmol-L -1. Yoshimura et al. so določili površinsko napetost površinskih aktivnih snovi na osnovi aminokislin 2C n Cys tipa. Ugotovljeno je bilo, da se je površinska napetost pri cmc zmanjšala z naraščanjem dolžine verige (do n = 8), medtem ko se je trend obrnil pri površinsko aktivnih snoveh z n = 12 ali daljšimi dolžinami verige.

Proučevali so tudi učinek CaC1 2 na površinsko napetost površinsko aktivnih snovi na osnovi dikarboksiliranih aminokislin. V teh študijah so CaC1 2 dodali vodnim raztopinam treh površinsko aktivnih snovi tipa dikarboksiliranih aminokislin (C12 MalNa 2, C12 AspNa 2 in C12 GluNa 2). Primerjali smo platonske vrednosti po cmc in ugotovili, da se je površinska napetost zmanjšala pri zelo nizkih koncentracijah CaC12. To je posledica učinka kalcijevih ionov na razporeditev površinsko aktivne snovi na vmesniku plin-voda. Površinske napetosti soli N-dodecilaminomalonata in N-dodecilalespartata pa so bile tudi skoraj konstantne do koncentracije 10 mmol-L -1 CaC1 2. Nad 10 mmol-L -1 se površinska napetost močno poveča zaradi nastanka padavin kalcijeve soli površinsko aktivne snovi. Za dinatrijevo sol N-dodecil glutamata je zmerno dodajanje CaC12 povzročilo znatno zmanjšanje površinske napetosti, medtem ko nadaljnje povečanje koncentracije CaC1 2 ni več povzročilo pomembnih sprememb.

Za določitev kinetike adsorpcije AAS tipa gemini na vmesniku plin-voda je bila dinamična površinska napetost določena z metodo največjega tlaka mehurčkov. Rezultati so pokazali, da se dinamična površinska napetost 2C 12 Cys najdaljši preskusni čas ni spremenila. Zmanjšanje dinamične površinske napetosti je odvisno samo od koncentracije, dolžine hidroprobnih repov in števila hidroprobnih repov. Povečanje koncentracije površinsko aktivne snovi, zmanjšanje dolžine verige in število verig je povzročilo hitrejše razpadanje. Rezultati, pridobljeni za višje koncentracije C n Cys (n = 8 do 12), so bili zelo blizu γ cmc, izmerjenega z Wilhelmyjevo metodo.

V drugi študiji so dinamične površinske napetosti natrijevega dilauril cistina (SDLC) in natrijevega didekaminocistina določili z metodo Wilhelmyjeve plošče, poleg tega pa so ravnotežne površinske napetosti njihovih vodnih raztopin določili z metodo prostornine kapljic. Reakcijo disulfidnih vezi so nadalje raziskovali tudi z drugimi metodami. Dodajanje merkaptoetanola 0,1 mmol-L-1SDLC raztopini je povzročilo hitro povečanje površinske napetosti s 34 mN-m-1 na 53 mN-m-1. Ker lahko NaClO oksidira disulfidne vezi SDLC v skupine sulpronske kisline, pri dodajanju NaClO (5 mmol-L-1 ) v raztopino SDLC 0,1 mmol-L-1 niso opazili nobenih agregatov. Rezultati prenosne elektronske mikroskopije in dinamičnega razprševanja svetlobe so pokazali, da v raztopini niso nastali agregati. Površinska napetost SDLC se je v obdobju 20 minut povečala s 34 mN-m -1 na 60 mN-m -1.

6. 5 Dvojne površinske interakcije

V znanosti o življenju so številne skupine preučevale vibracijske lastnosti mešanic kationskih AAS (površinsko aktivnih snovi na osnovi diacilglicerola arginina) in prosprolipidov na vmesniku plin-voda in končno ugotovile, da ta neiidealna lastnost povzroča prevalenco elektrostatičnih interakcij.

6.6 Združevanje lastnosti

Dinamično razprševanje svetlobe se običajno uporablja za določanje agregacijskih lastnosti monomerov na osnovi aminokislin in površinsko aktivnih snovi gemini v koncentracijah nad cmc, kar daje navidezni hidrodinamični premer D H (= 2R H ). Agregati, ki jih tvorijo C n Cys in 2Cn Cys, so relativno veliki in imajo široko porazdelitev v primerjavi z drugimi površinsko aktivnimi snovmi. Vse površinsko aktivne snovi razen 2C 12 Cys običajno tvorijo agregate približno 10 nm. Velikosti micel površinsko aktivnih snovi gemini so bistveno večje od velikosti njihovih monomernih snovi. Povečanje dolžine verige ogljikovodikov vodi tudi do povečanja velikosti micele. ohta et al. so opisali agregacijske lastnosti treh različnih stereoizomerov N-dodecil-fenil-alanil-alanin tetrametilamonija v vodni raztopini in pokazali, da imajo diastereoizomeromi enako kritično agregacijsko koncentracijo v vodni raztopini. Iwahashi et al. so s krožnim dikrozmom, NMR in osmometrijo parnega tlaka raziskovali nastajanje kiralnih agregatov N-dodekanoil-L-glutaminske kisline, N-dodekanoil-L-valina in njihovih metilnih estrov v različnih topilih (kot so tetrahidrofuran, acetonitril, 1,4-dioksan in 1,2-dikloroetan) z rotacijskimi lastnostmi raziskovali s krožnim dikrozmom, NMR in osmometrija parnega tlaka.

6. 7 Medobrazna adsorpcija

Ena od smeri raziskav je tudi medobrazna adsorpcija površinsko aktivnih snovi na osnovi aminokislin in njena primerjava z njenimi običajnimi primerjavami. Na primer, raziskovali smo medobrazne adsorpcijske lastnosti dodecil estrov aromatskih aminokislin, pridobljenih iz LET in LEP. Rezultati so pokazali, da LET in LEP kažeta nižje medobrazne površine na vmesniku plin-tekočina oziroma na vmesniku voda/heksan.

Bordes et al. so raziskovali vedenje raztopine in adsorpcijo na vmesniku plin-voda treh dikarboksiliranih aminokislin površinsko aktivnih snovi, dinatrijevih soli dodecil glutamata, dodecil aspartata in aminomalonata (s 3, 2 in 1 ogljikovim atomom med obema karboksilnima skupinama). Glede na to poročilo je bil cmc dikarboksiliranih površinsko aktivnih snovi 4–5-krat višji od cmc monokarboksilirane dodecil glicinske soli. To se pripisuje tvorbi vodikovih vezi med dikarboksiliranimi površinsko aktivnimi snovmi in sosednjimi molekulami skozi amidne skupine v njih.

6.8 Fazno vedenje

Pri zelo visokih koncentracijah so opazili izotropne prekinjene kubične faze površinsko aktivnih snovi. Površinsko aktivne molekule z zelo velikimi glavnimi skupinami tvorijo agregate manjše pozitivne ukrivljenosti. marques et al. so proučevali fazno obnašanje sistemov 12Lys12/12Ser in 8Lys8/16Ser (glej sliko 10), rezultati pa so pokazali, da ima sistem 12Lys12/12Ser območje ločevanja faze med regijami micelarne in vezikularne raztopine, Sistem 8Lys8/16Ser kaže neprekinjen prehod (podolgovate micelarne faze regije med regijo majhne micelarne faze in regijo vezikulane faze). Opozoriti je treba, da v območju vezikula sistema 12Lys12/12Ser vedno obstajajo vezikli z micelami, medtem ko ima območje vezikula sistema 8Lys8/16Ser le vezikli.

Katanionske mešanice površinsko aktivnih snovi na osnovi lizina in serina: simetrični par 12Lys12/12Ser (levo) in asimetrični par 8Lys8/16Ser (desno)

6. 9 Sposobnost emulziranja

Kouchi et al. so preučevali sposobnost emulgiranja, medobrazno napetost, disperzibilnost in viskoznost N-[3-dodecil-2-hidroksipropil]-L-arginina, L-glutamata in drugih AAS. V primerjavi s sintetičnimi površinsko aktivnimi snovmi (njihovimi običajnimi neionskimi in amproteričnimi sorodniki) so rezultati pokazali, da imajo AAS močnejšo emulgiralno sposobnost od običajnih površinsko aktivnih snovi.

Baczko et al. so sintetizirali nove površinsko aktivne snovi anionskih aminokislin in raziskali njihovo primernost kot kiralno usmerjena NMR spektroskopska topila. Serija amfifilnih L-Phe ali L-Ala derivatov na osnovi sulpronatov z različnimi hidroprobnimi repovi (pentil~tetradecil) so sintetizirali z reakcijo aminokislin z o-sulprobenzojskim anhidridom. Wu et al. sintetizirajo natrijeve soli N-maščobnega acila AAS inRezultati so pokazali, da so te površinsko aktivne snovi boljše delovale z etilacetatom kot oljno fazo kot z n-heksanom kot oljno fazo.

6.10 Napredek pri sintezi in proizvodnji

Odpornost na trdo vodo lahko razumemo kot sposobnost površinsko aktivnih snovi, da se uprejo prisotnosti ionov, kot sta kalcij in magnezij v trdi vodi, tj. sposobnost, da se preprečijo padavine v kalcijeva mila. Površinsko aktivne snovi z visoko odpornostjo na trdo vodo so zelo uporabne za detergente in izdelke za osebno nego. Odpornost na trdo vodo se lahko oceni z izračunom spremembe topnosti in površinske aktivnosti površinsko aktivne snovi v prisotnosti kalcijevih ionov.

Drug način za oceno odpornosti na trdo vodo je izračun odstotka ali gramov površinsko aktivne snovi, potrebnih za razpršitev kalcijevega mila iz 100 g natrijevega oleata v vodi. Na območjih z visoko trdo vodo lahko visoke koncentracije kalcijevih in magnezijevih ionov ter vsebnost mineralov otežijo nekatere praktične uporabe. Natrijev ion se pogosto uporablja kot proti ion sintetične anionske površinsko aktivne snovi. Ker se dvovalentni kalcijev ion veže na obe molekuli površinsko aktivne snovi, povzroči, da površinsko aktivna snov lažje obori iz raztopine, zaradi česar je verjetnost detergence manj verjetna.

Študija odpornosti na trdo vodo AAS je pokazala, da je na odpornost na kislino in trdo vodo močno vplivala dodatna karboksilna skupina, odpornost na kislino in trdo vodo pa se je še povečala s povečanjem dolžine razdaljevalne skupine med obema karboksilnima skupinama. Vrstni red odpornosti na kislino in trdo vodo je bil C 12 glicinat < C 12 aspartat < C 12 glutamat. Če primerjamo dikarboksilirano amidno vezo oziroma dikarboksilirano amino površinsko aktivno snov, smo ugotovili, da je pH razpon slednje širši in da se je površinska aktivnost povečala z dodajanjem ustrezne količine kisline. Dikarboksilirane N-alkilne aminokisline so pokazale kelacijski učinek v prisotnosti kalcijevih ionov, aspartat C 12 pa je tvoril bel gel. c 12 glutamat je pokazal visoko površinsko aktivnost pri visoki koncentraciji Ca 2+ in se pričakuje, da ga bo uporabljal pri razsoljevanju morske vode.

6.11 Razpršljivost

Dispersibilnost se nanaša na sposobnost površinsko aktivne snovi, da prepreči koalescenco in sedimentacijo površinsko aktivne snovi v raztopini.Dispersibilnost je pomembna lastnost površinsko aktivnih snovi, zaradi česar so primerne za uporabo v detergentih, kozmetiki in farmacevtskih izdelkih.Razpršilno sredstvo mora vsebovati ester, eter, amid ali amino vez med hidroprobno skupino in terminalno hidrofilno skupino (ali med hidroprobnimi skupinami ravne verige).

Na splošno so anionske površinsko aktivne snovi, kot so alkanolamido sulfati in amproterične površinsko aktivne snovi, kot je amidosulprobetain, še posebej učinkovite kot disperzijska sredstva za kalcijeva mila.

Številna raziskovalna prizadevanja so ugotovila disperzibilnost AAS, kjer je bil N-lauroil lizin slabo združljiv z vodo in je težko uporabljati za kozmetične zamulacije.V tej seriji imajo N-acil-substituirane osnovne aminokisline odlično disperzibilnost in se uporabljajo v kozmetični industriji za izboljšanje zamulacij.

07 Strupenost

Konvencionalne površinsko aktivne snovi, zlasti kationske površinsko aktivne snovi, so zelo strupene za vodne organizme. Njihova akutna toksičnost je posledica pojava adsorpcijsko-ionske interakcije površinsko aktivnih snovi na vmesniku celice-voda. Zmanjšanje cmc površinsko aktivnih snovi običajno povzroči močnejšo medobrazno adsorpcijo površinsko aktivnih snovi, kar običajno povzroči njihovo povečano akutno toksičnost. Povečanje dolžine hidroprobne verige površinsko aktivnih snovi vodi tudi do povečanja akutne toksičnosti površinsko aktivnih snovi.Večina AAS je nizka ali nestrupena za ljudi in okolje (zlasti za morske organizme) in je primerna za uporabo kot živilske sestavine, farmacevtske izdelke in kozmetike.Mnogi raziskovalci so dokazali, da so aminokislinske površinsko aktivne snovi nežne in ne dražijo kože. Površinsko aktivne snovi na osnovi arginina so znane po tem, da so manj strupene kot njihove običajne kolege.

Brito et al. so proučevali fizikalno-kemijske in toksikološke lastnosti amfifilov na osnovi aminokislin in njihovih [derivatov tirozina (Tyr), hidroksiprolina (Hyp), serina (Ser) in lizina (Lys)] spontane tvorbe kationskih veziklov ter dali podatke o njihovi akutni toksičnosti za Daphnia magna (IC 50). Sintetizirali so kationske vezikle dodeciltrimetilamonijevega bromida (DTAB)/derivatov Lys in/ali mešanic derivatov Ser/Lys ter testirali njihovo ekotoksičnost in hemolitični potencial, kar je pokazalo, da so bile vse AAS in mešanice, ki vsebujejo vezikle, manj strupene kot konvencionalna površinsko aktivna snov DTAB.

Rosa et al. so raziskovali vezavo (povezanost) DNK na stabilne kationske vezikle na osnovi aminokislin. Za razliko od običajnih kationskih površinsko aktivnih snovi, ki se pogosto zdijo strupeni, se zdi, da je interakcija kationskih aminokislinskih površinsko aktivnih snovi nestrupna. Kationski AAS temelji na argininu, ki spontano tvori stabilne vezikle v kombinaciji z nekaterimi anionskimi površinsko aktivnimi snovmi. Poročajo tudi, da so zaviralci korozije na osnovi aminokislin nestrupni. Te površinsko aktivne snovi se zlahka sintetizirajo z visoko čistostjo (do 99%), nizkimi stroški, enostavno biorazgradljivimi in popolnoma topnimi v vodnih medijih. Več študij je pokazalo, da so površinsko aktivne snovi aminokislin, ki vsebujejo žveplo, boljše pri zaviranju korozije.

V nedavni študiji so Perinelli et al. poročali o zadovoljivem toksikološkem profilu ramnolipidov v primerjavi s konvencionalnimi površinsko aktivnimi snovmi. Ramnolipidi delujejo kot povečevalci prepustnosti. Poročali so tudi o učinku ramnolipidov na epitelijsko prepustnost makromolekularnih zdravil.

08 Protimikrobna aktivnost

Antikrobno delovanje površinsko aktivnih snovi se lahko oceni z minimalno inhibitorno koncentracijo. Podrobno so raziskali protimikrobno delovanje površinsko aktivnih snovi na osnovi arginina. Ugotovljeno je bilo, da so gramnegativne bakterije bolj odporne na površinsko aktivne snovi na osnovi arginina kot grampozitivne bakterije. Antiimikrobno delovanje površinsko aktivnih snovi se običajno poveča s prisotnostjo hidroksila, ciklopropana ali nenasičenih vezi znotraj acilnih verig. Castillo et al. so pokazali, da dolžina acilnih verig in pozitivni naboj določata vrednost HLB (hidrofilno-lipofilno ravnovesje) molekule in ti vplivajo na njihovo sposobnost motinja membran. Nα-acilarginin metil ester je še en pomemben razred kationskih površinsko aktivnih snovi s širokim spektrom protimikrobne aktivnosti in je lahko biorazgradljiv in ima nizko toksičnost ali brez nje. Študije medsebojnega delovanja površinsko aktivnih snovi na osnovi Nα-acilarginin metil estra z 1,2-dipalmitoil-sn-propiltrioksil-3-proszailholinom in 1,2-ditetradekanoil-sn-propiltrioksil-3-proszailholinom, modelnimi membranami, Rezultati so pokazali, da imajo površinsko aktivne snovi dobro protimikrobno delovanje.

09 Reološke lastnosti

Reološke lastnosti površinsko aktivnih snovi igrajo zelo pomembno vlogo pri določanju in napovedovanju njihove uporabe v različnih industrijah, vključno s hrano, farmacevtskimi izdelki, ekstrakcijo olja, izdelki za osebno nego in nego doma. Številne študije so bile izvedene za razpravo o povezavi med viskoelastičnostjo aminokislinskih površinsko aktivnih snovi in cmc.

10 Aplikacije v kozmetični industriji

AAS se uporabljajo pri zamulaciji številnih izdelkov za osebno nego.Kalijev N-kokoil glicinat je nežen do kože in se uporablja pri čiščenju obraza za odstranjevanje blata in ličil. n-acil-L-glutaminska kislina ima dve karboksilni skupini, zaradi česar je bolj topna v vodi. Med temi AAS, AAS na osnovi C 12 maščobnih kislin se pogosto uporabljajo pri čiščenju obraza za odstranjevanje blata in ličil. AAS z verigo C 18 se uporabljajo kot emulgatorji v izdelkih za nego kože, N-Lauril alanin soli pa so znane po tem, da ustvarjajo kremaste pene, ki kože ne dražijo, zato jih je mogoče uporabiti pri zamulaciji izdelkov za nego otrok. AAS na osnovi N-Laurila, ki se uporablja v zobni pasti, imajo dobro detergenco, podobno milu in močno učinkovitost zaviranja encimov.

V zadnjih nekaj desetletjih se je izbira površinsko aktivnih snovi za kozmetiko, izdelke za osebno nego in farmacevtske izdelke osredotočila na nizko toksičnost, blagost, nežnost na dotik in varnost. Potrošniki teh izdelkov se ostro zavedajo morebitnih draženj, strupenosti in okoljskih dejavnikov.

Danes se AAS uporablja za oblikovanje številnih šamponov, barv za lase in mila za kopanje zaradi številnih prednosti pred tradicionalnimi kolegi v kozmetiki in izdelkih za osebno nego.Površinsko aktivne snovi na osnovi beljakovin imajo zaželene lastnosti, potrebne za izdelke za osebno nego. Nekateri AAS imajo sposobnosti oblikovanja filma, medtem ko imajo drugi dobro sposobnost penjenja.

Aminokisline so pomembni naravno prisotni vlažilni dejavniki v roženi stratum. Ko epidermalne celice umirajo, postanejo del roženega sloja in znotrajcelične beljakovine se postopoma razgradijo v aminokisline. Te aminokisline se nato prenašajo naprej v roženi stratum, kjer absorbirajo maščobe ali maščobi podobne snovi v roženi stratum povrhnjice in s tem izboljšajo elastičnost površine kože. Približno 50% naravnega vlažilnega faktorja v koži sestavljajo aminokisline in pirolidon.

Kolagen, običajna kozmetična sestavina, vsebuje tudi aminokisline, ki ohranjajo kožo mehko.Težave s kožo, kot sta hrapavost in dolgočasnost, so v veliki meri posledica pomanjkanja aminokislin. Ena študija je pokazala, da je mešanje aminokisline z mazilom olajšalo opekline kože, prizadeta predela pa so se vrnila v normalno stanje, ne da bi postala keloidna brazgotina.

Aminokisline so bile tudi zelo koristne pri negi poškodovanih kožic.Suhi, brezoblikovani lasje lahko kažejo na zmanjšanje koncentracije aminokislin v hudo poškodovanem roženem sloju. Aminokisline imajo sposobnost prodreti v kožico in absorbirati vlago iz kože.Ta sposobnost površinsko aktivnih snovi na osnovi aminokislin jih naredi zelo uporabne v šamponih, barvah za lase, mehčalcih las, balzamih za lase, prisotnost aminokislin pa naredi lase močne.

11 Uporaba v vsakdanji kozmetiki

Trenutno po vsem svetu narašča povpraševanje po zamulacijah detergentov na osnovi aminokislin.Znano je, da imajo AAS boljšo sposobnost čiščenja, penjenja in mehčanja tkanin, zaradi česar so primerni za gospodinjske detergente, šampone, pralnice za telo in druge aplikacije.Poročajo, da je amproterični AAS, pridobljen iz aspartinske kisline, zelo učinkovit detergent s kelatnimi lastnostmi. Ugotovljeno je bilo, da uporaba sestavin detergenta, sestavljenih iz N-alkil-β-aminoetoksikislin, zmanjšuje draženje kože. Poročali so, da je zamulacija tekočega detergenta, sestavljena iz N-kokoil-β-aminopropionata, učinkovit detergent za odpravo madežev olja na kovinskih površinah. Površinsko aktivna snov aminokarboksilne kisline, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONA, ima tudi boljšo detergenco in se uporablja za čiščenje tekstila, preprog, las, stekla itd.

Keigo in Tatsuya sta v svojem patentu poročala o pripravi zamulacij detergentov na osnovi N-(N'-dolgo verigo acil-β-alanil)-β-alanina za boljšo sposobnost pranja in stabilnost, enostavno lomljenje pene in dobro mehčanje tkanin. Kao je razvilo zamulacijo detergenta na osnovi N- acil- 1- N- hidroksi- β- alanina in poročalo o majhnem draženju kože, visoki vodoodpornosti in visoki moči odstranjevanja madežev.

Japonsko podjetje Ajinomoto uporablja nizko toksične in lahko razgradljive AAS na osnovi L-glutaminske kisline, L-arginina in L-lizina kot glavne sestavine šamponov, detergentov in kozmetike (slika 13). Poročali so tudi o sposobnosti encimskih aditivov v zamulacijah detergentov za odstranjevanje obraza beljakovin. Poročali so o uporabi N-acil AAS iz glutaminske kisline, alanina, metilglicina, serina in aspartinske kisline kot odličnih tekočih detergentov v vodnih raztopinah. Te površinsko aktivne snovi sploh ne povečujejo viskoznosti, tudi pri zelo nizkih temperaturah, in jih je mogoče enostavno prenesti iz posode za shranjevanje naprave za penjenje, da se pridobijo homogene pene.