Innehållsförteckning för denna artikel:
1. Utveckling av aminosyror
2. Strukturella egenskaper
3. Kemisk sammansättning
4.Klassificering
5. Syntes
6. Fysikalisk-kemiska egenskaper
7. Toxicitet
8. Antimikrobiell aktivitet
9. Reologiska egenskaper
10. Tillämpningar inom kosmetikindustrin
11. Tillämpningar i vardagskosmetik
Aminosyraytaktiva ämnen (AAS)är en klass av ytaktiva ämnen som bildas genom att kombinera hydrofoba grupper med en eller flera aminosyror. I detta fall kan aminosyrorna vara syntetiska eller härledda från proteinhydrolysat eller liknande förnybara källor. Detta dokument täcker detaljerna i de flesta av de tillgängliga syntetiska vägarna för AAS och effekten av olika vägar på de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos slutprodukterna, inklusive löslighet, dispersionsstabilitet, toxicitet och biologisk nedbrytbarhet. Som en klass av ytaktiva ämnen i ökande efterfrågan erbjuder mångsidigheten hos AAS på grund av deras varierande struktur ett stort antal kommersiella möjligheter.
Med tanke på att ytaktiva ämnen används i stor utsträckning i rengöringsmedel, emulgeringsmedel, korrosionsinhibitorer, tertiär oljeåtervinning och läkemedel, har forskare aldrig slutat uppmärksamma ytaktiva ämnen.
Ytaktiva ämnen är de mest representativa kemiska produkterna som konsumeras i stora mängder dagligen runt om i världen och har haft en negativ inverkan på vattenmiljön.Studier har visat att den utbredda användningen av traditionella ytaktiva ämnen kan ha en negativ inverkan på miljön.
Idag är icke-toxicitet, biologisk nedbrytbarhet och biokompatibilitet nästan lika viktiga för konsumenterna som användbarheten och prestanda hos ytaktiva ämnen.
Biotensider är miljövänliga hållbara ytaktiva ämnen som syntetiseras naturligt av mikroorganismer som bakterier, svampar och jäst, eller utsöndras extracellulärt.Därför kan bioytaktiva ämnen också framställas genom molekylär design för att efterlikna naturliga amfifila strukturer, såsom fosfolipider, alkylglykosider och acylaminosyror.
Aminosyratensider (AAS)är ett av de typiska ytaktiva ämnena, vanligtvis framställda av animaliska eller jordbruksbaserade råvaror. Under de senaste två decennierna har AAS tilldragit sig ett stort intresse från forskare som nya ytaktiva ämnen, inte bara för att de kan syntetiseras från förnybara resurser, utan också för att AAS är lättnedbrytbara och har ofarliga biprodukter, vilket gör dem säkrare för miljö.
AAS kan definieras som en klass av ytaktiva ämnen bestående av aminosyror innehållande aminosyragrupper (HO 2 C-CHR-NH 2) eller aminosyrarester (HO 2 C-CHR-NH-). De två funktionella regionerna av aminosyror möjliggör härledning av en mängd olika ytaktiva ämnen. Totalt 20 standardproteinogena aminosyror är kända för att existera i naturen och är ansvariga för alla fysiologiska reaktioner i tillväxt och livsaktiviteter. De skiljer sig endast från varandra enligt resten R (Figur 1, pka är den negativa logaritmen för lösningens syradissociationskonstant). Vissa är opolära och hydrofoba, vissa är polära och hydrofila, vissa är basiska och vissa är sura.
Eftersom aminosyror är förnybara föreningar har ytaktiva ämnen syntetiserade från aminosyror också en hög potential att bli hållbara och miljövänliga. Den enkla och naturliga strukturen, låga toxiciteten och snabba biologiska nedbrytbarheten gör dem ofta överlägsna konventionella ytaktiva ämnen. Med användning av förnybara råvaror (t.ex. aminosyror och vegetabiliska oljor) kan AAS framställas på olika bioteknologiska vägar och kemiska vägar.
I början av 1900-talet upptäcktes aminosyror först att användas som substrat för syntes av ytaktiva ämnen.AAS användes huvudsakligen som konserveringsmedel i farmaceutiska och kosmetiska formuleringar.Dessutom visade sig AAS vara biologiskt aktiv mot en mängd olika sjukdomsframkallande bakterier, tumörer och virus. År 1988 skapade tillgången på billiga AAS forskningsintresse för ytaktivitet. Idag, med utvecklingen av bioteknik, kan vissa aminosyror också syntetiseras kommersiellt i stor skala av jäst, vilket indirekt bevisar att AAS-produktion är mer miljövänlig.
01 Utveckling av aminosyror
Redan i början av 1800-talet, när naturligt förekommande aminosyror först upptäcktes, förutspåddes deras strukturer vara extremt värdefulla - användbara som råmaterial för framställning av amfifiler. Den första studien om syntesen av AAS rapporterades av Bondi 1909.
I den studien introducerades N-acylglycin och N-acylalanin som hydrofila grupper för ytaktiva ämnen. Efterföljande arbete involverade syntesen av lipoaminosyror (AAS) med användning av glycin och alanin, och Hentrich et al. publicerade en rad fynd,inklusive den första patentansökan, om användning av acylsarkosinat- och acylaspartatsalter som ytaktiva ämnen i hushållsrengöringsprodukter (t.ex. schampon, tvättmedel och tandkrämer).Därefter undersökte många forskare syntesen och de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos acylaminosyror. Hittills har en stor mängd litteratur publicerats om syntes, egenskaper, industriella tillämpningar och biologisk nedbrytbarhet av AAS.
02 Strukturella egenskaper
De opolära hydrofoba fettsyrakedjorna av AAS kan variera i struktur, kedjelängd och antal.Den strukturella mångfalden och höga ytaktiviteten hos AAS förklarar deras breda sammansättningsmångfald och fysikalisk-kemiska och biologiska egenskaper. Huvudgrupperna i AAS är sammansatta av aminosyror eller peptider. Skillnaderna i huvudgrupperna bestämmer adsorptionen, aggregationen och den biologiska aktiviteten för dessa ytaktiva ämnen. De funktionella grupperna i huvudgruppen bestämmer sedan typen av AAS, inklusive katjonisk, anjonisk, nonjonisk och amfoter. Kombinationen av hydrofila aminosyror och hydrofoba långkedjiga delar bildar en amfifil struktur som gör molekylen mycket ytaktiv. Dessutom hjälper närvaron av asymmetriska kolatomer i molekylen till att bilda kirala molekyler.
03 Kemisk sammansättning
Alla peptider och polypeptider är polymerisationsprodukterna av dessa nästan 20 α-proteinogena α-aminosyror. Alla 20 α-aminosyror innehåller en funktionell karboxylsyragrupp (-COOH) och en aminofunktionell grupp (-NH 2), båda bundna till samma tetraedriska α-kolatom. Aminosyror skiljer sig från varandra genom de olika R-grupperna som är bundna till α-kolet (förutom lycin, där R-gruppen är väte.) R-grupperna kan skilja sig åt i struktur, storlek och laddning (surhet, alkalinitet). Dessa skillnader bestämmer också lösligheten av aminosyror i vatten.
Aminosyror är kirala (förutom glycin) och är optiskt aktiva av naturen eftersom de har fyra olika substituenter kopplade till alfakolet. Aminosyror har två möjliga konformationer; de är icke-överlappande spegelbilder av varandra, trots att antalet L-stereoisomerer är betydligt högre. R-gruppen som finns i vissa aminosyror (fenylalanin, tyrosin och tryptofan) är aryl, vilket leder till maximal UV-absorption vid 280 nm. Den sura α-COOH och den basiska α-NH 2 i aminosyror är kapabla att jonisera, och båda stereoisomererna, vilka de än är, konstruerar joniseringsjämvikten som visas nedan.
R-COOH ↔R-COO-＋H＋
R-NH3＋↔R-NH2＋H＋
Som visas i joniseringsjämvikten ovan innehåller aminosyror minst två svagt sura grupper; karboxylgruppen är dock mycket surare jämfört med den protonerade aminogruppen. pH 7,4, karboxylgruppen är deprotonerad medan aminogruppen är protonerad. Aminosyror med icke-joniserbara R-grupper är elektriskt neutrala vid detta pH och bildar zwitterjon.
04 Klassificering
AAS kan klassificeras enligt fyra kriterier som beskrivs nedan i tur och ordning.
4.1 Enligt ursprung
| Beroende på ursprunget kan AAS delas in i 2 kategorier enligt följande. ① Naturlig kategori Vissa naturligt förekommande föreningar som innehåller aminosyror har också förmågan att minska yt-/gränsytspänningen, och vissa överskrider till och med effektiviteten av glykolipider. Dessa AAS är också kända som lipopeptider. Lipopeptider är föreningar med låg molekylvikt, vanligtvis producerade av Bacillus-arter.
Sådana AAS är vidare indelade i 3 underklasser:surfaktin, iturin och fengycin.
|
| Familjen ytaktiva peptider omfattar heptapeptidvarianter av en mängd olika ämnen,såsom visas i figur 2a, i vilken en C12-C16 omättad p-hydroxifettsyrakedja är kopplad till peptiden. Den ytaktiva peptiden är en makrocyklisk lakton i vilken ringen är sluten genom katalys mellan C-terminalen av β-hydroxifettsyran och peptiden. I underklassen av iturin finns det sex huvudvarianter, nämligen iturin A och C, mycosubtilin och bacillomycin D, F och L.I samtliga fall är heptapeptiderna kopplade till C14-C17-kedjorna av β-aminofettsyror (kedjorna kan vara olika). I fallet med ekurimycinerna kan aminogruppen i β-positionen bilda en amidbindning med C-terminalen och därmed bilda en makrocyklisk laktamstruktur.
Underklassen fengycin innehåller fengycin A och B, som även kallas plipastatin när Tyr9 är D-konfigurerat.Dekapeptiden är kopplad till en C14-C18 mättad eller omättad β-hydroxifettsyrakedja. Strukturellt är plipastatin också en makrocyklisk lakton, som innehåller en Tyr-sidokedja i position 3 i peptidsekvensen och bildar en esterbindning med den C-terminala resten, vilket bildar en intern ringstruktur (som är fallet för många Pseudomonas lipopeptider).
② Syntetisk kategori AAS kan också syntetiseras genom att använda någon av de sura, basiska och neutrala aminosyrorna. Vanliga aminosyror som används för syntes av AAS är glutaminsyra, serin, prolin, asparaginsyra, glycin, arginin, alanin, leucin och proteinhydrolysat. Denna underklass av ytaktiva ämnen kan framställas genom kemiska, enzymatiska och kemoenzymatiska metoder; för produktion av AAS är dock kemisk syntes mer ekonomiskt genomförbar. Vanliga exempel inkluderar N-lauroyl-L-glutaminsyra och N-palmitoyl-L-glutaminsyra.
|
4.2 Baserat på alifatiska kedjesubstituenter
Baserat på de alifatiska kedjans substituenter kan aminosyrabaserade ytaktiva ämnen delas in i 2 typer.
Enligt substituentens position
| ①N-substituerad AAS I N-substituerade föreningar ersätts en aminogrupp med en lipofil grupp eller en karboxylgrupp, vilket resulterar i en förlust av basicitet. det enklaste exemplet på N-substituerad AAS är N-acylaminosyror, som i huvudsak är anjoniska ytaktiva ämnen. n-substituerade AAS har en amidbindning fäst mellan de hydrofoba och hydrofila delarna. Amidbindningen har förmågan att bilda en vätebindning, vilket underlättar nedbrytningen av detta ytaktiva ämne i en sur miljö, vilket gör det biologiskt nedbrytbart.
②C-substituerad AAS I C-substituerade föreningar sker substitutionen vid karboxylgruppen (via en amid- eller esterbindning). Typiska C-substituerade föreningar (t.ex. estrar eller amider) är väsentligen katjoniska ytaktiva ämnen.
③N- och C-substituerad AAS I denna typ av ytaktiva ämnen är både amino- och karboxylgrupperna den hydrofila delen. Denna typ är i huvudsak ett amfotert ytaktivt ämne. |
4.3 Enligt antalet hydrofoba svansar
Baserat på antalet huvudgrupper och hydrofoba svansar kan AAS delas in i fyra grupper. Rak kedja AAS, Gemini (dimer) typ AAS, Glycerolipid typ AAS och bicefalisk amfifil (Bola) typ AAS. rakkedjiga ytaktiva ämnen är ytaktiva ämnen som består av aminosyror med endast en hydrofob svans (Figur 3). Gemini typ AAS har två polära huvudgrupper av aminosyror och två hydrofoba svansar per molekyl (Figur 4). I denna typ av struktur är de två rakkedjiga AAS sammanlänkade av en spacer och kallas därför även dimerer. I Glycerolipid typ AAS, å andra sidan, är de två hydrofoba svansarna bundna till samma aminosyrahuvudgrupp. Dessa ytaktiva ämnen kan betraktas som analoger av monoglycerider, diglycerider och fosfolipider, medan i Bola-typ AAS är två aminosyrahuvudgrupper sammanlänkade med en hydrofob svans.
4.4 Beroende på typen av huvudgrupp
①Kationisk AAS
Huvudgruppen för denna typ av tensid har en positiv laddning. Den tidigaste katjoniska AAS är etylkokoylarginat, som är ett pyrrolidonkarboxylat. De unika och mångsidiga egenskaperna hos detta ytaktiva ämne gör det användbart i desinfektionsmedel, antimikrobiella medel, antistatiska medel, hårbalsam, samt är skonsamt mot ögon och hud och är lätt biologiskt nedbrytbart. Singare och Mhatre syntetiserade argininbaserad katjonisk AAS och utvärderade deras fysikalisk-kemiska egenskaper. I denna studie hävdade de höga utbyten av de produkter som erhållits med Schotten-Baumanns reaktionsbetingelser. Med ökande alkylkedjelängd och hydrofobicitet visade sig ytaktiviteten hos det ytaktiva medlet öka och den kritiska micellkoncentrationen (cmc) minska. En annan är det kvartära acylproteinet, som vanligtvis används som balsam i hårvårdsprodukter.
②Anjonisk AAS
I anjoniska ytaktiva ämnen har den polära huvudgruppen av det ytaktiva medlet en negativ laddning. Sarkosin (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-metylglycin), en aminosyra som vanligtvis finns i sjöborrar och sjöstjärnor, är kemiskt besläktad med glycin (NH 2 -CH 2 -COOH,), en basisk aminosyra som finns i däggdjursceller. -COOH,) är kemiskt besläktad med glycin, som är en basisk aminosyra som finns i däggdjursceller. Laurinsyra, tetradekansyra, oljesyra och deras halogenider och estrar används vanligtvis för att syntetisera sarkosinat-tensider. Sarkosinater är till sin natur milda och används därför ofta i munvatten, schampon, sprayrakskum, solskyddsmedel, hudrengöringsmedel och andra kosmetiska produkter.
Andra kommersiellt tillgängliga anjoniska AAS inkluderar Amisoft CS-22 och AmiliteGCK-12, som är handelsnamn för natrium-N-kokoyl-L-glutamat respektive kalium-N-kokoylglycinat. Amilite används ofta som skummedel, rengöringsmedel, solubiliseringsmedel, emulgeringsmedel och dispergeringsmedel, och har många applikationer i kosmetika, såsom schampon, badtvålar, kroppstvättar, tandkrämer, ansiktsrengöringsmedel, rengöringstvål, kontaktlinsrengörare och hushållens ytaktiva ämnen. Amisoft används som en mild hud- och hårrengöring, främst i ansikts- och kroppsrengöringsmedel, blocksyntetiska rengöringsmedel, kroppsvårdsprodukter, schampon och andra hudvårdsprodukter.
③zwitterjonisk eller amfoterisk AAS
Amfotera ytaktiva ämnen innehåller både sura och basiska platser och kan därför ändra sin laddning genom att ändra pH-värdet. I alkaliska medier beter de sig som anjoniska ytaktiva ämnen, medan de i sura miljöer beter sig som katjoniska ytaktiva ämnen och i neutrala medier som amfotära ytaktiva ämnen. Lauryl lysin (LL) och alkoxi (2-hydroxipropyl) arginin är de enda kända amfotära ytaktiva medlen baserade på aminosyror. LL är en kondensationsprodukt av lysin och laurinsyra. På grund av sin amfotera struktur är LL olösligt i nästan alla typer av lösningsmedel, förutom mycket alkaliska eller sura lösningsmedel. Som ett organiskt pulver har LL utmärkt vidhäftning till hydrofila ytor och en låg friktionskoefficient, vilket ger detta ytaktiva ämne utmärkt smörjförmåga. LL används flitigt i hudkrämer och hårbalsam, och används även som glidmedel.
④Nonjonisk AAS
Nonjoniska ytaktiva ämnen kännetecknas av polära huvudgrupper utan formella laddningar. åtta nya etoxylerade nonjoniska ytaktiva ämnen framställdes av Al-Sabagh et al. från oljelösliga a-aminosyror. I denna process förestrades först L-fenylalanin (LEP) och L-leucin med hexadekanol, följt av amidering med palmitinsyra för att ge två amider och två estrar av a-aminosyror. Amiderna och estrarna genomgick sedan kondensationsreaktioner med etylenoxid för att framställa tre fenylalaninderivat med olika antal polyoxietylenenheter (40, 60 och 100). Dessa nonjoniska AAS visade sig ha goda rengörings- och skumningsegenskaper.
05 Syntes
5.1 Grundläggande syntetisk väg
I AAS kan hydrofoba grupper bindas till amin- eller karboxylsyraställen, eller genom sidokedjorna av aminosyror. Baserat på detta finns fyra grundläggande syntetiska vägar tillgängliga, som visas i figur 5.
Fig.5 Fundamentala syntesvägar för aminosyrabaserade ytaktiva ämnen
| Väg 1. Amfifila esteraminer framställs genom förestringsreaktioner, i vilket fall syntesen av ytaktiva ämnen vanligtvis uppnås genom återloppskokning av fettalkoholer och aminosyror i närvaro av ett dehydratiseringsmedel och en sur katalysator. I vissa reaktioner fungerar svavelsyra som både en katalysator och ett dehydratiseringsmedel.
Väg 2. Aktiverade aminosyror reagerar med alkylaminer för att bilda amidbindningar, vilket resulterar i syntesen av amfifila amidoaminer.
Väg 3. Amidosyror syntetiseras genom att aminosyrornas amingrupper reageras med amidosyror.
Väg 4. Långkedjiga alkylaminosyror syntetiserades genom reaktion av amingrupper med haloalkaner. |
5.2 Framsteg inom syntes och produktion
5.2.1 Syntes av enkelkedjiga aminosyra/peptidtensider
N-acyl- eller O-acylaminosyror eller peptider kan syntetiseras genom enzymkatalyserad acylering av amin- eller hydroxylgrupper med fettsyror. Den tidigaste rapporten om den lösningsmedelsfria lipaskatalyserade syntesen av aminosyraamid- eller metylesterderivat använde Candida antarctica, med utbyten från 25 % till 90 % beroende på målaminosyran. Metyletylketon har också använts som lösningsmedel i vissa reaktioner. Vonderhagen et al. beskrev också lipas- och proteaskatalyserade N-acyleringsreaktioner av aminosyror, proteinhydrolysat och/eller deras derivat med användning av en blandning av vatten och organiska lösningsmedel (t.ex. dimetylformamid/vatten) och metylbutylketon.
Under de tidiga dagarna var huvudproblemet med enzymkatalyserad syntes av AAS de låga utbytena. Enligt Valivety et al. utbytet av N-tetradekanoylaminosyraderivat var endast 2%-10% även efter användning av olika lipaser och inkubation vid 70°C under många dagar. Montet et al. stötte också på problem angående det låga utbytet av aminosyror vid syntesen av N-acyllysin med användning av fettsyror och vegetabiliska oljor. Enligt dem var det maximala utbytet av produkten 19 % under lösningsmedelsfria förhållanden och med användning av organiska lösningsmedel. samma problem stötte på av Valivety et al. vid syntesen av N-Cbz-L-lysin eller N-Cbz-lysinmetylesterderivat.
I denna studie hävdade de att utbytet av 3-O-tetradekanoyl-L-serin var 80 % vid användning av N-skyddat serin som substrat och Novozyme 435 som katalysator i en miljö utan smält lösningsmedel. Nagao och Kito studerade O-acyleringen av L-serin, L-homoserin, L-treonin och L-tyrosin (LET) vid användning av lipas. Resultaten av reaktionen (lipas erhölls av Candida cylindracea och Rhizopus delemar i vattenhaltigt buffertmedium) och rapporterade att utbytena av acylering av L-homoserin och L-serin var något låga, medan ingen acylering av L-treonin och LET inträffade.
Många forskare har stött användningen av billiga och lättillgängliga substrat för syntesen av kostnadseffektiv AAS. Soo et al. hävdade att beredningen av palmoljebaserade ytaktiva ämnen fungerar bäst med immobiliserat lipoenzym. De noterade att utbytet av produkterna skulle bli bättre trots den tidskrävande reaktionen (6 dagar). Gerova et al. undersökte syntesen och ytaktiviteten av kiralt N-palmitoyl AAS baserat på metionin, prolin, leucin, treonin, fenylalanin och fenylglycin i en cyklisk/racemisk blandning. Pang och Chu beskrev syntesen av aminosyrabaserade monomerer och dikarboxylsyrabaserade monomerer i lösning. En serie funktionella och biologiskt nedbrytbara aminosyrabaserade polyamidestrar syntetiserades genom samkondensationsreaktioner i lösning.
Cantaeuzene och Guerreiro rapporterade förestring av karboxylsyragrupper i Boc-Ala-OH och Boc-Asp-OH med långkedjiga alifatiska alkoholer och dioler, med diklormetan som lösningsmedel och agaros 4B (Sepharose 4B) som katalysator. I denna studie gav reaktionen av Boc-Ala-OH med fettalkoholer upp till 16 kol goda utbyten (51 %), medan för Boc-Asp-OH 6 och 12 kol var bättre, med ett motsvarande utbyte på 63 % [64 ]. 99,9 %) i utbyten från 58 % till 76 %, som syntetiserades genom bildning av amidbindningar med olika långkedjiga alkylaminer eller esterbindningar med fettalkoholer av Cbz-Arg-OMe, där papain fungerade som en katalysator.
5.2.2 Syntes av geminibaserade aminosyra/peptidtensider
Aminosyrabaserade gemini-tensider består av två rakkedjiga AAS-molekyler kopplade head-to-head till varandra av en spacer-grupp. Det finns två möjliga scheman för den kemoenzymatiska syntesen av aminosyrabaserade ytaktiva medel av geminityp (figur 6 och 7). I figur 6 reageras 2 aminosyraderivat med föreningen som en spacergrupp och sedan introduceras 2 hydrofoba grupper. I figur 7 är de två rakkedjiga strukturerna direkt sammanlänkade av en bifunktionell distansgrupp.
Den tidigaste utvecklingen av enzymkatalyserad syntes av gemini lipoaminosyror var banbrytande av Valivety et al. Yoshimura et al. undersökte syntesen, adsorptionen och aggregeringen av en aminosyrabaserad geminisurfaktant baserad på cystin och n-alkylbromid. De syntetiserade ytaktiva medlen jämfördes med motsvarande monomera ytaktiva medel. Faustino et al. beskrev syntesen av anjonisk urea-baserad monomer AAS baserad på L-cystin, D-cystin, DL-cystin, L-cystein, L-metionin och L-sulfoalanin och deras par av tvillingar med hjälp av konduktivitet, jämviktsytspänning och stabil -state fluorescenskarakterisering av dem. Det visades att cmc-värdet för gemini var lägre genom att jämföra monomer och gemini.
Fig.6 Syntes av gemini AAS med användning av AA-derivat och spacer, följt av införande av den hydrofoba gruppen
Fig.7 Syntes av gemini AAS med bifunktionell spacer och AAS
5.2.3 Syntes av glycerolipid-aminosyra/peptidtensider
Glycerolipidaminosyra/peptidtensider är en ny klass av lipidaminosyror som är strukturella analoger av glycerolmono- (eller di-) estrar och fosfolipider, på grund av deras struktur av en eller två fettkedjor med en aminosyra kopplad till glycerolryggraden genom en esterbindning. Syntesen av dessa ytaktiva ämnen börjar med framställningen av glycerolestrar av aminosyror vid förhöjda temperaturer och i närvaro av en sur katalysator (t.ex. BF 3). Enzymkatalyserad syntes (med hydrolaser, proteaser och lipaser som katalysatorer) är också ett bra alternativ (Figur 8).
Den enzymkatalyserade syntesen av dilaurylerade argininglyceridkonjugat med användning av papain har rapporterats. Syntes av diacylglycerolesterkonjugat från acetylarginin och utvärdering av deras fysikalisk-kemiska egenskaper har också rapporterats.
Fig.8 Syntes av mono- och diacylglycerolaminosyrakonjugat
spacer: NH-(CH2)10-NH: förening Bl
spacer: NH-C6H4-NH: förening B2
spacer: CH2-CH2: förening B3
Fig. 9 Syntes av symmetriska amfifiler härledda från Tris(hydroximetyl)aminometan
5.2.4 Syntes av bola-baserade aminosyra/peptidtensider
Aminosyrabaserade amfifiler av bola-typ innehåller 2 aminosyror som är kopplade till samma hydrofoba kedja. Franceschi et al. beskrev syntesen av amfifiler av bolatyp med 2 aminosyror (D- eller L-alanin eller L-histidin) och 1 alkylkedja av olika längd och undersökte deras ytaktivitet. De diskuterar syntesen och aggregationen av nya amfifiler av bola-typ med en aminosyrafraktion (med användning av antingen en ovanlig β-aminosyra eller en alkohol) och en C12-C20 spacergrupp. De ovanliga β-aminosyrorna som används kan vara en sockeraminosyra, en azidotymin (AZT)-härledd aminosyra, en norbornenaminosyra och en aminoalkohol som härrör från AZT (Figur 9). syntesen av symmetriska amfifiler av bola-typ härledda från tris(hydroximetyl)aminometan (Tris) (Figur 9).
06 Fysikalisk-kemiska egenskaper
Det är välkänt att aminosyrabaserade ytaktiva ämnen (AAS) är olika och mångsidiga till sin natur och har god tillämpbarhet i många applikationer såsom god solubilisering, goda emulgeringsegenskaper, hög effektivitet, hög ytaktivitetsprestanda och god motståndskraft mot hårt vatten (kalciumjoner) tolerans).
Baserat på aminosyrornas ytaktiva egenskaper (t.ex. ytspänning, cmc, fasbeteende och Krafft-temperatur) drogs följande slutsatser efter omfattande studier - ytaktiviteten hos AAS är överlägsen den hos dess konventionella ytaktiva motsvarighet.
6.1 Kritisk micellkoncentration (cmc)
Kritisk micellkoncentration är en av de viktiga parametrarna för ytaktiva ämnen och styr många ytaktiva egenskaper såsom solubilisering, cellys och dess interaktion med biofilmer, etc. I allmänhet leder ökning av kedjelängden på kolvätesvansen (ökande hydrofobicitet) till en minskning i cmc-värdet för den ytaktiva lösningen, vilket ökar dess ytaktivitet. Tensider baserade på aminosyror har vanligtvis lägre cmc-värden jämfört med konventionella ytaktiva medel.
Genom olika kombinationer av huvudgrupper och hydrofoba svansar (monokatjonisk amid, bi-katjonisk amid, bi-katjonisk amidbaserad ester), Infante et al. syntetiserade tre argininbaserade AAS och studerade deras cmc och γcmc (ytspänning vid cmc), vilket visade att cmc- och γcmc-värdena minskade med ökande hydrofob svanslängd. I en annan studie fann Singare och Mhatre att cmc för N-α-acylarginin-tensider minskade med ökandet av antalet hydrofoba svanskolatomer (tabell 1).
Yoshimura et al. undersökte cmc för cystein-härledda aminosyrabaserade gemini-tensider och visade att cmc minskade när kolkedjelängden i den hydrofoba kedjan ökades från 10 till 12. Ytterligare ökning av kolkedjelängden till 14 resulterade i en ökning av cmc, vilket bekräftade att långkedjiga geminitensider har en lägre tendens att aggregera.
Faustino et al. rapporterade bildandet av blandade miceller i vattenlösningar av anjoniska geminitensider baserade på cystin. Tvillingarnas ytaktiva ämnen jämfördes också med motsvarande konventionella monomera ytaktiva ämnen (C8Cys). cmc-värdena för blandningar av lipid och ytaktiva ämnen rapporterades vara lägre än för rena ytaktiva ämnen. gemini-tensider och 1,2-diheptanoyl-sn-glyceryl-3-fosfokolin, en vattenlöslig, micellbildande fosfolipid, hade cmc i millimolarnivån.
Shrestha och Aramaki undersökte bildandet av viskoelastiska maskliknande miceller i vattenlösningar av blandade aminosyrabaserade anjoniska-nonjoniska ytaktiva ämnen i frånvaro av inblandningssalter. I denna studie visade sig N-dodecylglutamat ha en högre Krafft-temperatur; men när den neutraliserades med den basiska aminosyran L-lysin genererade den miceller och lösningen började bete sig som en newtonsk vätska vid 25 °C.
6.2 God vattenlöslighet
Den goda vattenlösligheten hos AAS beror på närvaron av ytterligare CO-NH-bindningar. Detta gör AAS mer biologiskt nedbrytbart och miljövänligt än motsvarande konventionella ytaktiva ämnen. Vattenlösligheten för N-acyl-L-glutaminsyra är ännu bättre på grund av dess 2 karboxylgrupper. Vattenlösligheten för Cn(CA) 2 är också bra eftersom det finns 2 joniska arginingrupper i 1 molekyl, vilket resulterar i effektivare adsorption och diffusion vid cellgränsytan och till och med effektiv bakteriell hämning vid lägre koncentrationer.
6.3 Kraffttemperatur och Krafftpunkt
Kraffttemperatur kan förstås som det specifika löslighetsbeteendet hos ytaktiva ämnen vars löslighet ökar kraftigt över en viss temperatur. Joniska ytaktiva ämnen har en tendens att generera fasta hydrater, som kan fällas ut ur vatten. Vid en viss temperatur (den så kallade Krafft-temperaturen) observeras vanligtvis en dramatisk och diskontinuerlig ökning av lösligheten av ytaktiva ämnen. Krafftpunkten för ett joniskt ytaktivt ämne är dess Kraffttemperatur vid cmc.
Denna löslighetsegenskap ses vanligtvis för joniska ytaktiva ämnen och kan förklaras på följande sätt: lösligheten för den ytaktiva monomeren är begränsad under Krafft-temperaturen tills Krafft-punkten uppnås, där dess löslighet gradvis ökar på grund av micellbildning. För att säkerställa fullständig löslighet är det nödvändigt att bereda ytaktiva formuleringar vid temperaturer över Krafft-punkten.
Kraffttemperaturen för AAS har studerats och jämförts med den för konventionella syntetiska ytaktiva ämnen. Shrestha och Aramaki studerade Kraffttemperaturen för argininbaserad AAS och fann att den kritiska micellkoncentrationen uppvisade aggregationsbeteende i form av premiceller över 2-5 ×10-6 mol-L -1 följt av normal micellbildning (Ohta et al. syntetiserade sex olika typer av N-hexadekanoyl AAS och diskuterade förhållandet mellan deras Krafft-temperatur och aminosyrarester.
I experimenten fann man att Krafft-temperaturen för N-hexadekanoyl AAS ökade med minskande storlek på aminosyrarester (fenylalanin är ett undantag), medan löslighetsvärmen (värmeupptagning) ökade med minskande storlek på aminosyrarester (med undantaget glycin och fenylalanin). Man drog slutsatsen att i både alanin- och fenylalaninsystem är DL-interaktionen starkare än LL-interaktionen i den fasta formen av N-hexadekanoyl AAS-saltet.
Brito et al. bestämde Krafft-temperaturen för tre serier av nya aminosyrabaserade ytaktiva ämnen med hjälp av differentiell scanningsmikrokalorimetri och fann att förändring av trifluoracetatjonen till jodidjon resulterade i en signifikant ökning av Krafft-temperaturen (cirka 6 °C), från 47 °C till 53 °C C. Närvaron av cis-dubbelbindningar och omättnaden närvarande i de långkedjiga Ser-derivaten ledde till en signifikant minskning av Krafft-temperaturen. n-Dodecylglutamat rapporterades ha en högre Krafft-temperatur. Emellertid resulterade neutralisering med den basiska aminosyran L-lysin i bildandet av miceller i lösning som betedde sig som newtonska vätskor vid 25 °C.
6.4 Ytspänning
Ytspänningen hos ytaktiva ämnen är relaterad till kedjelängden hos den hydrofoba delen. Zhang et al. bestämde ytspänningen för natriumkokoylglycinat med Wilhelmy-plattmetoden (25±0,2)°C och bestämde ytspänningsvärdet vid cmc som 33 mN-m-1, cmc som 0,21 mmol-L-1. Yoshimura et al. bestämde ytspänningen för aminosyrabaserad ytspänning av 2C n Cys-typ för 2C n Cys-baserade ytaktiva medel. Det visade sig att ytspänningen vid cmc minskade med ökande kedjelängd (tills n = 8), medan trenden var omvänd för ytaktiva ämnen med n = 12 eller längre kedjelängder.
Effekten av CaC1 2 på ytspänningen hos dikarboxylerade aminosyrabaserade ytaktiva ämnen har också studerats. I dessa studier sattes CaCl2 till vattenlösningar av tre ytaktiva ämnen av dikarboxylerad aminosyratyp (C12 MalNa2, C12 AspNa2 och C12 GluNa2). Platåvärdena efter cmc jämfördes och det visade sig att ytspänningen minskade vid mycket låga CaC1 2-koncentrationer. Detta beror på effekten av kalciumjoner på arrangemanget av det ytaktiva medlet vid gränsytan mellan gas och vatten. ytspänningarna hos salterna av N-dodecylaminomalonat och N-dodecylaspartat, å andra sidan, var också nästan konstanta upp till 10 mmol-L -1 CaC1 2 koncentration. Över 10 mmol-L -1 ökar ytspänningen kraftigt, på grund av bildandet av en utfällning av kalciumsaltet av det ytaktiva medlet. För dinatriumsaltet av N-dodecylglutamat resulterade måttlig tillsats av CaCl2 i en signifikant minskning av ytspänningen, medan fortsatt ökning av CaC12-koncentrationen inte längre orsakade signifikanta förändringar.
För att bestämma adsorptionskinetiken för AAS av gemini-typ vid gränsytan mellan gas och vatten, bestämdes den dynamiska ytspänningen med användning av metoden för maximalt bubbeltryck. Resultaten visade att under den längsta testtiden förändrades den dynamiska ytspänningen 2C 12 Cys inte. Minskningen av den dynamiska ytspänningen beror endast på koncentrationen, längden på de hydrofoba svansarna och antalet hydrofoba svansar. Ökande koncentration av ytaktivt ämne, minskad kedjelängd samt antalet kedjor resulterade i ett snabbare sönderfall. Resultaten som erhölls för högre koncentrationer av C n Cys (n = 8 till 12) visade sig vara mycket nära γ cmc mätt med Wilhelmy-metoden.
I en annan studie bestämdes de dynamiska ytspänningarna för natriumdilaurylcystin (SDLC) och natriumdidekaminocystin med Wilhelmy-plattmetoden, och dessutom bestämdes jämviktsytspänningarna för deras vattenlösningar med droppvolymmetoden. Reaktionen av disulfidbindningar undersöktes ytterligare med andra metoder också. Tillsatsen av merkaptoetanol till 0,1 mmol-L-1SDLC-lösning ledde till en snabb ökning av ytspänningen från 34 mN-m-1 till 53 mN-m-1. Eftersom NaClO kan oxidera disulfidbindningarna av SDLC till sulfonsyragrupper, observerades inga aggregat när NaClO (5 mmol-L-1) sattes till 0,1 mmol-L-1 SDLC-lösningen. Transmissionselektronmikroskopi och dynamiska ljusspridningsresultat visade att inga aggregat bildades i lösningen. Ytspänningen för SDLC visade sig öka från 34 mN-m-1 till 60 mN-m-1 under en period av 20 min.
6.5 Binära ytinteraktioner
Inom biovetenskapen har ett antal grupper studerat vibrationsegenskaperna hos blandningar av katjonisk AAS (diacylglycerol arginin-baserade ytaktiva ämnen) och fosfolipider vid gränsytan mellan gas och vatten, och slutligen kommit fram till att denna icke-ideala egenskap orsakar förekomsten av elektrostatiska interaktioner.
6.6 Aggregationsfastigheter
Dynamisk ljusspridning används vanligtvis för att bestämma aggregationsegenskaperna hos aminosyrabaserade monomerer och geminitensider vid koncentrationer över cmc, vilket ger en uppenbar hydrodynamisk diameter DH (= 2RH). Aggregaten som bildas av C n Cys och 2Cn Cys är relativt stora och har en bred skalfördelning jämfört med andra ytaktiva ämnen. Alla ytaktiva ämnen utom 2C12Cys bildar typiskt aggregat på cirka 10 nm. micellstorlekarna hos geminitensider är betydligt större än de hos deras monomera motsvarigheter. En ökning av kolvätekedjelängden leder också till en ökning av micellstorleken. ohta et al. beskrev aggregationsegenskaperna för tre olika stereoisomerer av N-dodecyl-fenyl-alanyl-fenyl-alanine-tetrametylammonium i vattenlösning och visade att diastereoisomererna har samma kritiska aggregationskoncentration i vattenlösning. Iwahashi et al. Undersöks med cirkulär dikroism, NMR och ångtrycksosmometri. Bildandet av kirala aggregat av N-dodekanoyl-L-glutaminsyra, N-dodekanoyl-L-valin och deras metylestrar i olika lösningsmedel (såsom tetrahydrofuran, acetonitril, 1,4) -dioxan och 1,2-dikloretan) med rotationsegenskaper undersöktes med cirkulär dikroism, NMR och ångtrycksosmometri.
6.7 Gränssnittsadsorption
Gränsytans adsorption av aminosyrabaserade ytaktiva ämnen och dess jämförelse med dess konventionella motsvarighet är också en av forskningsriktningarna. Till exempel undersöktes gränssnittsadsorptionsegenskaperna hos dodecylestrar av aromatiska aminosyror erhållna från LET och LEP. Resultaten visade att LET och LEP uppvisade lägre gränsytor vid gas-vätska-gränssnittet respektive vid vatten/hexangränssnittet.
Bordes et al. undersökte lösningsbeteendet och adsorptionen vid gränsytan mellan gas och vatten av tre ytaktiva ämnen av dikarboxylerade aminosyror, dinatriumsalterna av dodecylglutamat, dodecylaspartat och aminomalonat (med 3, 2 respektive 1 kolatomer mellan de två karboxylgrupperna). Enligt denna rapport var cmc för de dikarboxylerade ytaktiva medlen 4-5 gånger högre än för det monokarboxylerade dodecylglycinsaltet. Detta tillskrivs bildningen av vätebindningar mellan de dikarboxylerade ytaktiva medlen och närliggande molekyler genom amidgrupperna däri.
6.8 Fasbeteende
Isotropa diskontinuerliga kubiska faser observeras för ytaktiva ämnen vid mycket höga koncentrationer. Ytaktiva molekyler med mycket stora huvudgrupper tenderar att bilda aggregat med mindre positiv krökning. marques et al. studerade fasbeteendet för 12Lys12/12Ser- och 8Lys8/16Ser-systemen (se figur 10), och resultaten visade att 12Lys12/12Ser-systemet har en fasseparationszon mellan de micellära och vesikulära lösningsområdena, medan 8Lys8/16Ser-systemet 8Lys8/16Ser-systemet visar en kontinuerlig övergång (förlängd micellfasregion mellan den lilla micellfasregionen och vesikelfasregionen). Det bör noteras att för vesikelregionen i 12Lys12/12Ser-systemet, finns vesikler alltid samexisterande med miceller, medan vesikelregionen i 8Lys8/16Ser-systemet endast har vesikler.
Katanjoniska blandningar av de lysin- och serinbaserade ytaktiva ämnena: symmetriska 12Lys12/12Ser-par (vänster) och asymmetriska 8Lys8/16Ser-par (höger)
6.9 Emulgerande förmåga
Kouchi et al. undersökte emulgeringsförmågan, gränsytspänningen, dispergerbarheten och viskositeten hos N-[3-dodecyl-2-hydroxipropyl]-L-arginin, L-glutamat och andra AAS. I jämförelse med syntetiska ytaktiva ämnen (deras konventionella nonjoniska och amfotera motsvarigheter) visade resultaten att AAS har starkare emulgerande förmåga än konventionella ytaktiva ämnen.
Baczko et al. syntetiserade nya anjoniska aminosyratensider och undersökte deras lämplighet som kiralt orienterade NMR-spektroskopilösningsmedel. En serie sulfonatbaserade amfifila L-Phe- eller L-Ala-derivat med olika hydrofoba svansar (pentyl-tetradecyl) syntetiserades genom att reagera aminosyror med o-sulfobensoesyraanhydrid. Wu et al. syntetiserade natriumsalter av N-fettacyl AAS ochundersökte deras emulgeringsförmåga i olja-i-vatten-emulsioner, och resultaten visade att dessa ytaktiva ämnen fungerade bättre med etylacetat som oljefas än med n-hexan som oljefas.
6.10 Framsteg inom syntes och produktion
Beständighet mot hårt vatten kan förstås som förmågan hos ytaktiva ämnen att motstå närvaron av joner såsom kalcium och magnesium i hårt vatten, dvs förmågan att undvika utfällning i kalciumtvålar. Ytaktiva ämnen med hög motståndskraft mot hårt vatten är mycket användbara för tvättmedelsformuleringar och personliga hygienprodukter. Beständighet mot hårt vatten kan utvärderas genom att beräkna förändringen i löslighet och ytaktivitet hos det ytaktiva ämnet i närvaro av kalciumjoner.
Ett annat sätt att utvärdera motståndskraften mot hårt vatten är att beräkna den procentandel eller gram ytaktivt ämne som krävs för att kalciumtvålen som bildas av 100 g natriumoleat ska dispergeras i vatten. I områden med högt hårt vatten kan höga koncentrationer av kalcium- och magnesiumjoner och mineralinnehåll göra vissa praktiska tillämpningar svåra. Ofta används natriumjonen som motjon till ett syntetiskt anjoniskt ytaktivt ämne. Eftersom den tvåvärda kalciumjonen är bunden till båda ytaktiva molekylerna, får det ytaktiva medlet att fällas ut lättare från lösningen vilket gör detergent mindre sannolikt.
Studien av hårdvattenbeständigheten hos AAS visade att syra- och hårdvattenbeständigheten påverkades starkt av en ytterligare karboxylgrupp, och motståndskraften mot syra och hårt vatten ökade ytterligare med ökningen av längden på spacergruppen mellan de två karboxylgrupperna . Ordningen för motståndskraft mot syra och hårt vatten var C12-glycinat < C12-aspartat < C12-glutamat. Vid jämförelse av den dikarboxylerade amidbindningen respektive den dikarboxylerade aminosurfaktanten fann man att pH-intervallet för den senare var bredare och dess ytaktivitet ökade med tillsats av en lämplig mängd syra. De dikarboxylerade N-alkylaminosyrorna visade kelatbildande effekt i närvaro av kalciumjoner, och C12-aspartat bildade en vit gel. c 12 glutamat visade hög ytaktivitet vid hög Ca 2+ koncentration och förväntas användas vid avsaltning av havsvatten.
6.11 Dispergerbarhet
Dispergerbarhet avser förmågan hos ett ytaktivt ämne att förhindra koalescens och sedimentering av det ytaktiva medlet i lösning.Dispergerbarhet är en viktig egenskap hos ytaktiva ämnen som gör dem lämpliga för användning i tvättmedel, kosmetika och läkemedel.Ett dispergeringsmedel måste innehålla en ester-, eter-, amid- eller aminobindning mellan den hydrofoba gruppen och den terminala hydrofila gruppen (eller bland de rakkedjiga hydrofoba grupperna).
I allmänhet är anjoniska ytaktiva ämnen såsom alkanolamidosulfater och amfotera ytaktiva ämnen såsom amidosulfobetain särskilt effektiva som dispergeringsmedel för kalciumtvålar.
Många forskningsansträngningar har fastställt dispergerbarheten av AAS, där N-lauroyllysin visade sig vara dåligt kompatibelt med vatten och svårt att använda för kosmetiska formuleringar.I denna serie har N-acyl-substituerade basiska aminosyror enastående dispergerbarhet och används inom kosmetikaindustrin för att förbättra formuleringar.
07 Toxicitet
Konventionella ytaktiva ämnen, speciellt katjoniska ytaktiva ämnen, är mycket giftiga för vattenlevande organismer. Deras akuta toxicitet beror på fenomenet adsorption-jon-interaktion mellan ytaktiva ämnen vid cell-vatten-gränsytan. En minskning av cmc för ytaktiva ämnen leder vanligtvis till starkare gränsyteadsorption av ytaktiva ämnen, vilket vanligtvis resulterar i deras förhöjda akuta toxicitet. En ökning av längden på den hydrofoba kedjan av ytaktiva ämnen leder också till en ökning av ytaktivt ämnes akuta toxicitet.De flesta AAS är låga eller icke-giftiga för människor och miljön (särskilt för marina organismer) och är lämpliga för användning som livsmedelsingredienser, läkemedel och kosmetika.Många forskare har visat att aminosyraytaktiva ämnen är skonsamma och icke-irriterande för huden. Argininbaserade ytaktiva ämnen är kända för att vara mindre giftiga än sina konventionella motsvarigheter.
Brito et al. studerade de fysikalisk-kemiska och toxikologiska egenskaperna hos aminosyrabaserade amfifiler och deras [derivat från tyrosin (Tyr), hydroxiprolin (Hyp), serin (Ser) och lysin (Lys)] spontan bildning av katjoniska vesiklar och gav data om deras akuta toxicitet för Daphnia magna (IC 50). De syntetiserade katjoniska vesiklar av dodecyltrimetylammoniumbromid (DTAB)/Lys-derivat och/eller Ser-/Lys-derivatblandningar och testade deras ekotoxicitet och hemolytiska potential, vilket visade att alla AAS och deras vesikelinnehållande blandningar var mindre toxiska än det konventionella ytaktiva DTAB-medlet. .
Rosa et al. undersökte bindningen (associationen) av DNA till stabila aminosyrabaserade katjoniska vesiklar. Till skillnad från konventionella katjoniska ytaktiva ämnen, som ofta tycks vara toxiska, verkar interaktionen mellan katjoniska aminosyraytaktiva ämnen vara icke-toxisk. Den katjoniska AAS är baserad på arginin, som spontant bildar stabila vesiklar i kombination med vissa anjoniska ytaktiva ämnen. Aminosyrabaserade korrosionsinhibitorer rapporteras också vara icke-toxiska. Dessa ytaktiva ämnen syntetiseras lätt med hög renhet (upp till 99%), låg kostnad, lätt biologiskt nedbrytbar och fullständigt löslig i vattenhaltiga medier. Flera studier har visat att svavelhaltiga aminosyratensider är överlägsna när det gäller korrosionsinhibering.
I en färsk studie har Perinelli et al. rapporterade en tillfredsställande toxikologisk profil av rhamnolipider jämfört med konventionella ytaktiva ämnen. Rhamnolipider är kända för att fungera som permeabilitetsförstärkare. De rapporterade också effekten av rhamnolipider på epitelpermeabiliteten hos makromolekylära läkemedel.
08 Antimikrobiell aktivitet
Den antimikrobiella aktiviteten hos ytaktiva ämnen kan utvärderas genom den lägsta inhiberande koncentrationen. Den antimikrobiella aktiviteten hos argininbaserade ytaktiva ämnen har studerats i detalj. Gramnegativa bakterier visade sig vara mer resistenta mot argininbaserade ytaktiva ämnen än grampositiva bakterier. Den antimikrobiella aktiviteten hos ytaktiva ämnen ökas vanligtvis genom närvaron av hydroxyl, cyklopropan eller omättade bindningar i acylkedjorna. Castillo et al. visade att längden på acylkedjorna och den positiva laddningen bestämmer molekylens HLB-värde (hydrofil-lipofil balans) och dessa har en effekt på deras förmåga att störa membran. Na-acylargininmetylester är en annan viktig klass av katjoniska ytaktiva ämnen med bredspektrum antimikrobiell aktivitet och den är lätt biologiskt nedbrytbar och har låg eller ingen toxicitet. Studier av interaktionen mellan Na-acylarginin-metylesterbaserade ytaktiva ämnen med 1,2-dipalmitoyl-sn-propyltrioxyl-3-fosforylkolin och 1,2-ditetradekanoyl-sn-propyltrioxyl-3-fosforylkolin, modellmembran och med levande organismer i närvaron eller frånvaron av yttre barriärer har visat att denna klass av ytaktiva ämnen har god antimikrobiell effekt. Resultaten visade att de ytaktiva medlen har god antibakteriell aktivitet.
09 Reologiska egenskaper
De reologiska egenskaperna hos ytaktiva ämnen spelar en mycket viktig roll för att bestämma och förutsäga deras tillämpningar i olika industrier, inklusive livsmedel, läkemedel, oljeutvinning, personlig vård och hemvårdsprodukter. Många studier har genomförts för att diskutera sambandet mellan viskoelasticitet hos aminosyraytaktiva ämnen och cmc.
10 Tillämpningar inom kosmetikindustrin
AAS används i formuleringen av många personliga vårdprodukter.kalium N-kokoylglycinat visar sig vara skonsamt mot huden och används vid ansiktsrengöring för att ta bort slam och smink. n-Acyl-L-glutaminsyra har två karboxylgrupper, vilket gör den mer vattenlöslig. Bland dessa AAS används AAS baserade på C 12-fettsyror i stor utsträckning vid ansiktsrengöring för att ta bort slam och smink. AAS med en C 18 kedja används som emulgeringsmedel i hudvårdsprodukter, och N-Lauryl alanin salter är kända för att skapa krämiga skum som inte är irriterande för huden och kan därför användas i formuleringen av babyvårdsprodukter. N-Lauryl-baserad AAS som används i tandkräm har bra rengöringsförmåga liknande tvål och stark enzymhämmande effekt.
Under de senaste decennierna har valet av ytaktiva ämnen för kosmetika, personliga hygienprodukter och läkemedel fokuserat på låg toxicitet, mildhet, skonsam beröring och säkerhet. Konsumenter av dessa produkter är mycket medvetna om potentiell irritation, toxicitet och miljöfaktorer.
Idag används AAS för att formulera många schampon, hårfärger och badtvålar på grund av deras många fördelar jämfört med traditionella motsvarigheter inom kosmetika och personliga vårdprodukter.Proteinbaserade ytaktiva ämnen har önskvärda egenskaper som är nödvändiga för personliga vårdprodukter. Vissa AAS har filmbildande kapacitet, medan andra har bra skumningsförmåga.
Aminosyror är viktiga naturligt förekommande fuktgivande faktorer i stratum corneum. När epidermala celler dör blir de en del av stratum corneum och de intracellulära proteinerna bryts gradvis ned till aminosyror. Dessa aminosyror transporteras sedan vidare in i stratum corneum, där de absorberar fett eller fettliknande ämnen i epidermala stratum corneum, och förbättrar därmed elasticiteten i hudens yta. Cirka 50% av den naturliga fuktgivande faktorn i huden består av aminosyror och pyrrolidon.
Kollagen, en vanlig kosmetisk ingrediens, innehåller också aminosyror som håller huden mjuk.Hudproblem som strävhet och matthet beror till stor del på brist på aminosyror. En studie visade att blandning av en aminosyra med en salva lindrade hudbrännskador, och de drabbade områdena återgick till sitt normala tillstånd utan att bli keloidärr.
Aminosyror har också visat sig vara mycket användbara för att ta hand om skadade nagelband.Torrt, formlöst hår kan tyda på en minskning av koncentrationen av aminosyror i ett allvarligt skadat stratum corneum. Aminosyror har förmågan att tränga in i nagelbandet i hårstrået och absorbera fukt från huden.Denna förmåga hos aminosyrabaserade ytaktiva ämnen gör dem mycket användbara i schampon, hårfärger, hårmjukgörare, hårbalsam, och närvaron av aminosyror gör håret starkt.
11 Tillämpningar i vardagskosmetik
För närvarande finns det en växande efterfrågan på aminosyrabaserade tvättmedelsformuleringar över hela världen.AAS är kända för att ha bättre rengöringsförmåga, skumningsförmåga och tygmjukgörande egenskaper, vilket gör dem lämpliga för hushållstvättmedel, schampon, kroppstvättar och andra applikationer.En asparaginsyra-härledd amfoter AAS rapporteras vara ett mycket effektivt tvättmedel med kelatbildande egenskaper. Användningen av tvättmedelsingredienser bestående av N-alkyl-β-aminoetoxisyror visade sig minska hudirritation. En flytande tvättmedelsformulering bestående av N-kokoyl-β-aminopropionat har rapporterats vara ett effektivt rengöringsmedel för oljefläckar på metallytor. En aminokarboxylsyratensid, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa, har också visat sig ha bättre rengöringsförmåga och används för rengöring av textilier, mattor, hår, glas etc. 2-hydroxi-3-aminopropionsyran-N,N- acetoättiksyraderivat är känt för att ha god komplexbildande förmåga och ger således stabilitet åt blekmedel.
Framställningen av tvättmedelsformuleringar baserade på N-(N'-långkedjig acyl-β-alanyl)-β-alanin har rapporterats av Keigo och Tatsuya i deras patent för bättre tvättförmåga och stabilitet, lätt skumbrytning och god tygmjukgöring . Kao utvecklade en tvättmedelsformulering baserad på N-Acyl-1-N-hydroxi-β-alanin och rapporterade låg hudirritation, hög vattenbeständighet och hög fläckborttagningsförmåga.
Det japanska företaget Ajinomoto använder lågtoxiska och lättnedbrytbara AAS baserade på L-glutaminsyra, L-arginin och L-lysin som huvudingredienser i schampon, tvättmedel och kosmetika (Figur 13). Förmågan hos enzymtillsatser i tvättmedelsformuleringar att ta bort proteinpåväxt har också rapporterats. N-acyl AAS härrörande från glutaminsyra, alanin, metylglycin, serin och asparaginsyra har rapporterats för deras användning som utmärkta flytande detergenter i vattenlösningar. Dessa ytaktiva ämnen ökar inte viskositeten alls, inte ens vid mycket låga temperaturer, och kan lätt överföras från lagringskärlet i skumningsanordningen för att erhålla homogena skum.
Posttid: 2022-09-09