Tabela e përmbajtjes për këtë artikull:
1. Zhvillimi i Aminoacideve
2. Vetitë strukturore
3. Përbërja kimike
4.Klasifikimi
5. Sinteza
6. Vetitë fiziko-kimike
7. Toksiciteti
8. Aktiviteti antimikrobik
9. Vetitë reologjike
10. Aplikimet në industrinë kozmetike
11. Aplikime në kozmetikën e përditshme
Surfaktantët Aminoacid (AAS)janë një klasë surfaktantësh të formuar nga kombinimi i grupeve hidrofobike me një ose më shumë aminoacide. Në këtë rast, aminoacidet mund të jenë sintetike ose të përftuara nga hidrolizat e proteinave ose burime të ngjashme të rinovueshme. Ky punim mbulon detajet e shumicës së rrugëve sintetike të disponueshme për AAS dhe efektin e rrugëve të ndryshme në vetitë fiziko-kimike të produkteve përfundimtare, duke përfshirë tretshmërinë, stabilitetin e shpërndarjes, toksicitetin dhe biodegradueshmërinë. Si një klasë surfaktantësh në kërkesë në rritje, shkathtësia e AAS për shkak të strukturës së tyre të ndryshueshme ofron një numër të madh mundësish komerciale.
Duke pasur parasysh se surfaktantët përdoren gjerësisht në detergjentë, emulsifikues, frenues korrozioni, rikuperim terciar të vajit dhe farmaceutikë, studiuesit nuk kanë reshtur kurrë së kushtuari vëmendje ndaj surfaktantëve.
Surfaktantët janë produktet kimike më përfaqësuese që konsumohen në sasi të mëdha çdo ditë në mbarë botën dhe kanë pasur një ndikim negativ në mjedisin ujor.Studimet kanë treguar se përdorimi i gjerë i surfaktantëve tradicionalë mund të ketë një ndikim negativ në mjedis.
Sot, jotoksiciteti, biodegradueshmëria dhe biokompatibiliteti janë pothuajse po aq të rëndësishme për konsumatorët sa dobia dhe performanca e surfaktantëve.
Biosurfaktantët janë surfaktantë të qëndrueshëm miqësorë me mjedisin që sintetizohen natyrshëm nga mikroorganizma të tillë si bakteret, kërpudhat dhe majatë, ose sekretohen jashtëqelizor.Prandaj, biosurfaktantët mund të përgatiten gjithashtu me dizajn molekular për të imituar strukturat amfifilike natyrore, të tilla si fosfolipidet, glikozidet alkil dhe aminoacidet acil.
Surfaktantët e Aminoacideve (AAS)janë një nga surfaktantët tipikë, të prodhuar zakonisht nga lëndë të para shtazore ose bujqësore. Gjatë dy dekadave të fundit, AAS kanë tërhequr një interes të madh nga shkencëtarët si surfaktantë të rinj, jo vetëm sepse ato mund të sintetizohen nga burimet e rinovueshme, por edhe sepse AAS janë lehtësisht të degradueshme dhe kanë nënprodukte të padëmshme, duke i bërë ato më të sigurta për. mjedisi.
AAS mund të përkufizohet si një klasë surfaktantësh që përbëhet nga aminoacide që përmbajnë grupe aminoacide (HO 2 C-CHR-NH 2) ose mbetje aminoacide (HO 2 C-CHR-NH-). 2 rajonet funksionale të aminoacideve lejojnë derivimin e një shumëllojshmërie të gjerë të surfaktantëve. Një total prej 20 aminoacide standarde proteinogjene dihet se ekzistojnë në natyrë dhe janë përgjegjës për të gjitha reaksionet fiziologjike në rritjen dhe aktivitetet e jetës. Ato ndryshojnë nga njëri-tjetri vetëm sipas mbetjes R (Figura 1, pk a është logaritmi negativ i konstantës së shpërbërjes së acidit të tretësirës). Disa janë jopolare dhe hidrofobike, disa janë polare dhe hidrofile, disa janë bazë dhe disa janë acide.
Për shkak se aminoacidet janë komponime të rinovueshme, surfaktantët e sintetizuar nga aminoacidet kanë gjithashtu një potencial të lartë për t'u bërë të qëndrueshëm dhe miqësorë me mjedisin. Struktura e thjeshtë dhe natyrale, toksiciteti i ulët dhe biodegradueshmëria e shpejtë shpesh i bëjnë ato superiore ndaj surfaktantëve konvencionalë. Duke përdorur lëndë të para të rinovueshme (p.sh. aminoacide dhe vajra bimore), AAS mund të prodhohet nga rrugë të ndryshme bioteknologjike dhe rrugë kimike.
Në fillim të shekullit të 20-të, aminoacidet u zbuluan për herë të parë për t'u përdorur si substrate për sintezën e surfaktantëve.AAS përdoreshin kryesisht si konservues në formulimet farmaceutike dhe kozmetike.Për më tepër, AAS u zbulua të jetë biologjikisht aktive kundër një sërë bakteresh, tumoresh dhe virusesh që shkaktojnë sëmundje. Në 1988, disponueshmëria e AAS me kosto të ulët gjeneroi interes kërkimor në aktivitetin sipërfaqësor. Sot, me zhvillimin e bioteknologjisë, disa aminoacide janë gjithashtu në gjendje të sintetizohen komercialisht në një shkallë të madhe nga maja, gjë që dëshmon indirekt se prodhimi i AAS është më miqësor me mjedisin.
01 Zhvillimi i Aminoacideve
Që në fillim të shekullit të 19-të, kur u zbuluan për herë të parë aminoacidet natyrale, strukturat e tyre parashikohej të ishin jashtëzakonisht të vlefshme - të përdorshme si lëndë e parë për përgatitjen e amfifileve. Studimi i parë mbi sintezën e AAS u raportua nga Bondi në 1909.
Në atë studim, N-acilglicina dhe N-acilalanina u prezantuan si grupe hidrofile për surfaktantët. Puna e mëvonshme përfshiu sintezën e lipoAmino Acideve (AAS) duke përdorur glicinë dhe alaninë, dhe Hentrich et al. publikoi një sërë gjetjesh,duke përfshirë aplikimin e parë për patentë, mbi përdorimin e kripërave të acil sarkosinatit dhe acil aspartatit si surfaktantë në produktet e pastrimit të shtëpisë (p.sh. shampo, detergjentë dhe pasta dhëmbësh).Më pas, shumë studiues hetuan sintezën dhe vetitë fiziko-kimike të aminoacideve acil. Deri më sot, një pjesë e madhe e literaturës është botuar mbi sintezën, vetitë, aplikimet industriale dhe biodegradueshmërinë e AAS.
02 Vetitë strukturore
Zinxhirët jopolare të acideve yndyrore hidrofobike të AAS mund të ndryshojnë në strukturë, gjatësi dhe numër zinxhir.Diversiteti strukturor dhe aktiviteti i lartë sipërfaqësor i AAS shpjegojnë diversitetin e gjerë të përbërjes dhe vetitë fiziko-kimike dhe biologjike. Grupet e kokës së AAS përbëhen nga Aminoacide ose peptide. Ndryshimet në grupet e kokës përcaktojnë adsorbimin, grumbullimin dhe aktivitetin biologjik të këtyre surfaktantëve. Grupet funksionale në grupin e kokës më pas përcaktojnë llojin e AAS, duke përfshirë kationike, anionike, jojonike dhe amfoterike. Kombinimi i aminoacideve hidrofile dhe pjesëve hidrofobike me zinxhir të gjatë formojnë një strukturë amfifilike që e bën molekulën shumë aktive në sipërfaqe. Përveç kësaj, prania e atomeve asimetrike të karbonit në molekulë ndihmon në formimin e molekulave kirale.
03 Përbërja kimike
Të gjitha peptidet dhe polipeptidet janë produkte të polimerizimit të këtyre gati 20 α-aminoacideve α-proteinogjene. Të 20 α-aminoacidet përmbajnë një grup funksional të acidit karboksilik (-COOH) dhe një grup amino funksional (-NH 2), të dyja të lidhura me të njëjtin atom α-karbon tetraedral. Aminoacidet ndryshojnë nga njëri-tjetri nga grupet e ndryshme R të lidhura me karbonin α (përveç licinës, ku grupi R është hidrogjen.) Grupet R mund të ndryshojnë në strukturë, madhësi dhe ngarkesë (aciditeti, alkaliniteti). Këto dallime përcaktojnë gjithashtu tretshmërinë e aminoacideve në ujë.
Aminoacidet janë kirale (me përjashtim të glicinës) dhe janë optikisht aktive nga natyra, sepse ato kanë katër zëvendësues të ndryshëm të lidhur me karbonin alfa. Aminoacidet kanë dy konformacione të mundshme; ato janë imazhe pasqyre jo të mbivendosura të njëra-tjetrës, pavarësisht se numri i L-stereoizomerëve është dukshëm më i lartë. Grupi R i pranishëm në disa aminoacide (fenilalaninë, tirozinë dhe triptofan) është aril, duke çuar në një përthithje maksimale të UV-së në 280 nm. A-COOH acid dhe α-NH 2 bazë në aminoacide janë të afta të jonizohen, dhe të dy stereoizomerët, cilido qofshin ata, ndërtojnë ekuilibrin e jonizimit të treguar më poshtë.
R-COOH ↔R-COO-＋H＋
R-NH3＋↔R-NH2＋H＋
Siç tregohet në ekuilibrin e jonizimit më sipër, aminoacidet përmbajnë të paktën dy grupe të dobëta acidike; megjithatë, grupi karboksil është shumë më acid në krahasim me grupin amino të protonizuar. pH 7.4, grupi karboksil deprotonohet ndërsa grupi amino protonohet. Aminoacidet me grupe R jo të jonizueshme janë elektrikisht neutrale në këtë pH dhe formojnë zwitterion.
04 Klasifikimi
AAS mund të klasifikohet sipas katër kritereve, të cilat janë përshkruar më poshtë me radhë.
4.1 Sipas origjinës
| Sipas origjinës, AAS mund të ndahet në 2 kategori si më poshtë. ① Kategoria Natyrore Disa komponime natyrale që përmbajnë aminoacide gjithashtu kanë aftësinë për të reduktuar tensionin sipërfaqësor/ndërfaqësor, dhe disa madje tejkalojnë efikasitetin e glikolipideve. Këto AAS njihen gjithashtu si lipopeptide. Lipopeptidet janë komponime me peshë të ulët molekulare, të prodhuara zakonisht nga speciet Bacillus.
AAS të tilla ndahen më tej në 3 nënklasa:surfaktina, iturina dhe fengicina.
|
| Familja e peptideve aktive sipërfaqësore përfshin variante heptapeptide të një sërë substancash,siç tregohet në figurën 2a, në të cilën një zinxhir i acidit yndyror β-hidroksi i pangopur C12-C16 është i lidhur me peptidin. Peptidi aktiv sipërfaqësor është një lakton makrociklik në të cilin unaza mbyllet me katalizim ndërmjet C-terminusit të acidit yndyror β-hidroksi dhe peptidit. Në nënklasën e iturinës, ekzistojnë gjashtë variante kryesore, përkatësisht iturina A dhe C, mycosubtilin dhe bacillomycin D, F dhe L.Në të gjitha rastet, heptapeptidet janë të lidhura me zinxhirët C14-C17 të β-aminoacideve yndyrore (zinxhirët mund të jenë të ndryshëm). Në rastin e ekurimicinës, grupi amino në pozicionin β mund të formojë një lidhje amide me fundin C, duke formuar kështu një strukturë laktame makrociklike.
Nënklasa e fengicinës përmban fengicinë A dhe B, të cilat quhen gjithashtu plipastatin kur Tyr9 është i konfiguruar në D.Dekapeptidi është i lidhur me një zinxhir acidi yndyror β-hidroksi të ngopur ose të pangopur C14-C18. Strukturisht, plipastatina është gjithashtu një lakton makrociklik, që përmban një zinxhir anësor Tyr në pozicionin 3 të sekuencës peptide dhe që formon një lidhje esterike me mbetjen C-terminale, duke formuar kështu një strukturë unazore të brendshme (siç është rasti për shumë lipopeptide Pseudomonas).
② Kategoria sintetike AAS gjithashtu mund të sintetizohet duke përdorur ndonjë nga aminoacidet acidike, bazike dhe neutrale. Aminoacidet e zakonshme që përdoren për sintezën e AAS janë acidi glutamik, serina, prolina, acidi aspartik, glicina, arginina, alanina, leucina dhe hidrolizat e proteinave. Kjo nënklasë surfaktantësh mund të përgatitet me metoda kimike, enzimatike dhe kemoenzimatike; megjithatë, për prodhimin e AAS, sinteza kimike është më e mundshme ekonomikisht. Shembujt e zakonshëm përfshijnë acidin N-lauroil-L-glutamik dhe acidin N-palmitoil-L-glutamik.
|
4.2 Bazuar në zëvendësuesit e zinxhirit alifatik
Bazuar në zëvendësuesit e zinxhirit alifatik, surfaktantët me bazë aminoacide mund të ndahen në 2 lloje.
Sipas pozicionit të zëvendësuesit
| ① N-zëvendësuar AAS Në komponimet e zëvendësuara me N, një grup amino zëvendësohet nga një grup lipofilik ose një grup karboksil, duke rezultuar në një humbje të bazueshmërisë. Shembulli më i thjeshtë i AAS të zëvendësuar me N janë aminoacidet N-acil, të cilët në thelb janë surfaktantë anionikë. AAS me n të zëvendësuar kanë një lidhje amide të lidhur midis pjesëve hidrofobike dhe hidrofile. Lidhja amide ka aftësinë për të formuar një lidhje hidrogjeni, e cila lehtëson degradimin e këtij surfaktanti në një mjedis acid, duke e bërë atë të biodegradueshëm.
②AAS i zëvendësuar me C Në komponimet e zëvendësuara me C, zëvendësimi ndodh në grupin karboksil (nëpërmjet një lidhje amide ose estere). Komponimet tipike të zëvendësuara me C (p.sh. esteret ose amidet) janë në thelb surfaktantë kationikë.
③ N- dhe C-zëvendësuar AAS Në këtë lloj surfaktanti, të dy grupet amino dhe karboksil janë pjesa hidrofile. Ky lloj është në thelb një surfaktant amfoterik. |
4.3 Sipas numrit të bishtave hidrofobe
Bazuar në numrin e grupeve të kokës dhe bishtave hidrofobikë, AAS mund të ndahet në katër grupe. AAS me zinxhir të drejtë, Binjakët (dimer) të tipit AAS, Glicerolipid të tipit AAS dhe bicefalik amfifilik (Bola) të tipit AAS. surfaktantët me zinxhir të drejtë janë surfaktantë të përbërë nga aminoacide me vetëm një bisht hidrofobik (Figura 3). Binjakët e tipit AAS kanë dy grupe polare të kokës aminoacide dhe dy bishta hidrofobike për molekulë (Figura 4). Në këtë lloj strukture, dy AAS me zinxhir të drejtë janë të lidhura së bashku nga një ndarës dhe për këtë arsye quhen edhe dimerë. Në AAS të tipit glicerolipid, nga ana tjetër, dy bishtat hidrofobikë janë ngjitur në të njëjtin grup koke aminoacidesh. Këta surfaktantë mund të konsiderohen si analoge të monoglicerideve, diglicerideve dhe fosfolipideve, ndërsa në AAS të tipit Bola, dy grupe koke aminoacide janë të lidhura nga një bisht hidrofobik.
4.4 Sipas llojit të grupit të kokës
① AAS kationike
Grupi i kokës i këtij lloji të surfaktantit ka një ngarkesë pozitive. AAS-i më i hershëm kationik është etil kokoil arginati, i cili është një karboksilate pirolidon. Vetitë unike dhe të larmishme të këtij surfaktant e bëjnë atë të dobishëm në dezinfektues, agjentë antimikrobikë, agjentë antistatikë, kondicionerë flokësh, si dhe të jetë i butë për sytë dhe lëkurën dhe lehtësisht të biodegradueshëm. Singare dhe Mhatre sintetizuan AAS kationike me bazë arginine dhe vlerësuan vetitë e tyre fiziko-kimike. Në këtë studim, ata pretenduan rendimente të larta të produkteve të marra duke përdorur kushtet e reagimit Schotten-Baumann. Me rritjen e gjatësisë së zinxhirit alkil dhe hidrofobisë, u zbulua se aktiviteti sipërfaqësor i surfaktantit rritej dhe përqendrimi kritik i micelës (cmc) zvogëlohej. Një tjetër është proteina acil kuaternare, e cila përdoret zakonisht si kondicioner në produktet e kujdesit të flokëve.
②AAS anionike
Në surfaktantët anionikë, grupi i kokës polare të surfaktantit ka një ngarkesë negative. Sarkozina (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-metilglicina), një aminoacid që gjendet zakonisht në iriqët e detit dhe yjet e detit, është kimikisht i lidhur me glicinën (NH 2 -CH 2 -COOH,), një aminoacid bazë i gjetur në qelizat e gjitarëve. -COOH,) lidhet kimikisht me glicinën, e cila është një aminoacid bazë që gjendet në qelizat e gjitarëve. Acidi laurik, acidi tetradekanoik, acidi oleik dhe halidet dhe esteret e tyre zakonisht përdoren për të sintetizuar surfaktantët sarkosinatikë. Sarkosinatet janë në thelb të buta dhe për këtë arsye përdoren zakonisht në gargarë, shampo, shkumë rroje me spraj, kremra kundër diellit, pastrues të lëkurës dhe produkte të tjera kozmetike.
AAS të tjera anionike të disponueshme në treg përfshijnë Amisoft CS-22 dhe AmiliteGCK-12, të cilët janë emra tregtarë për N-kokoil-L-glutamat natriumi dhe N-kokoil glicinat kaliumi, respektivisht. Amiliti përdoret zakonisht si një agjent shkumues, detergjent, tretës, emulsifikues dhe shpërndarës, dhe ka shumë aplikime në kozmetikë, si shampo, sapunë për banjë, larëse trupi, pasta dhëmbësh, pastrues fytyre, sapunë pastrues, pastrues lentet e kontaktit dhe surfaktantë shtëpiake. Amisoft përdoret si një pastrues i butë për lëkurën dhe flokët, kryesisht në pastruesit e fytyrës dhe trupit, detergjentët sintetikë të bllokut, produkte për kujdesin e trupit, shampo dhe produkte të tjera për kujdesin e lëkurës.
③ AAS zwitterionike ose amfoterike
Surfaktantët amfoterikë përmbajnë vende acidike dhe bazike dhe për këtë arsye mund të ndryshojnë ngarkesën e tyre duke ndryshuar vlerën e pH. Në mjediset alkaline ata sillen si surfaktantë anionikë, ndërsa në mjediset acidike sillen si surfaktantë kationikë dhe në mjediset neutrale si surfaktantë amfoterikë. Lauril lizina (LL) dhe alkoksi (2-hidroksipropil) arginina janë të vetmet surfaktantë amfoterikë të njohur të bazuar në aminoacide. LL është një produkt i kondensimit të lizinës dhe acidit laurik. Për shkak të strukturës së tij amfoterike, LL është i pazgjidhshëm në pothuajse të gjitha llojet e tretësve, me përjashtim të tretësve shumë alkaline ose acidë. Si një pluhur organik, LL ka ngjitje të shkëlqyer në sipërfaqet hidrofile dhe një koeficient të ulët fërkimi, duke i dhënë këtij surfaktant aftësi të shkëlqyer lubrifikuese. LL përdoret gjerësisht në kremrat e lëkurës dhe kondicionerët e flokëve, dhe përdoret gjithashtu si lubrifikant.
④ AAS jo-jonike
Surfaktantët jojonikë karakterizohen nga grupe koke polare pa ngarkesa formale. tetë surfaktantë të rinj jojonikë të etoksiluar u përgatitën nga Al-Sabagh et al. nga α-aminoacide të tretshme në vaj. Në këtë proces, L-fenilalanina (LEP) dhe L-leucina fillimisht u esterifikuan me heksadekanol, e ndjekur nga amidimi me acid palmitik për të dhënë dy amide dhe dy estere të α-aminoacideve. Amidet dhe esteret më pas iu nënshtruan reaksioneve të kondensimit me oksid etilen për të përgatitur tre derivate të fenilalaninës me numër të ndryshëm të njësive të polioksietilenit (40, 60 dhe 100). Këto AAS jo-jonike u zbuluan se kishin veti të mira detergjente dhe shkumëzimi.
05 Sintezë
5.1 Rruga bazë sintetike
Në AAS, grupet hidrofobike mund të ngjiten në vendet e aminave ose të acidit karboksilik, ose përmes vargjeve anësore të aminoacideve. Bazuar në këtë, janë të disponueshme katër rrugë bazë sintetike, siç tregohet në Figurën 5.
Fig.5 Rrugët e sintezës themelore të surfaktantëve me bazë aminoacide
| Rruga 1. Aminat esterike amfifilike prodhohen nga reaksionet e esterifikimit, në të cilin rast sinteza e surfaktantit zakonisht arrihet duke refluksuar alkoolet yndyrore dhe aminoacidet në prani të një agjenti dehidratues dhe një katalizatori acid. Në disa reagime, acidi sulfurik vepron si një katalizator dhe një agjent dehidratues.
Rruga 2. Aminoacidet e aktivizuara reagojnë me alkilamina për të formuar lidhje amide, duke rezultuar në sintezën e amidoaminave amfifilike.
Rruga 3. Amidoacidet sintetizohen duke reaguar grupet amine të aminoacideve me amido acidet.
Rruga 4. Aminoacidet alkil me zinxhir të gjatë u sintetizuan nga reaksioni i grupeve amine me haloalkanet. |
5.2 Përparimet në sintezë dhe prodhim
5.2.1 Sinteza e surfaktantëve aminoacid/peptid me një zinxhir të vetëm
Aminoacidet ose peptidet N-acil ose O-acil mund të sintetizohen nga acilimi i katalizuar nga enzima të grupeve amine ose hidroksil me acide yndyrore. Raporti më i hershëm mbi sintezën e katalizuar nga lipaza pa tretës të derivateve të amid aminoacideve ose metil esterit përdor Candida antarctica, me rendimente që variojnë nga 25% në 90% në varësi të aminoacidit të synuar. Metil etil ketoni është përdorur gjithashtu si tretës në disa reaksione. Vonderhagen et al. gjithashtu përshkroi reaksionet N-acilimi të katalizuara nga lipaza dhe proteaza të aminoacideve, hidrolizave të proteinave dhe/ose derivateve të tyre duke përdorur një përzierje uji dhe tretësish organikë (p.sh., dimetilformamide/ujë) dhe metil butil keton.
Në ditët e para, problemi kryesor me sintezën e katalizuar nga enzima të AAS ishte rendimenti i ulët. Sipas Valivety et al. rendimenti i derivateve të aminoacideve N-tetradekanoil ishte vetëm 2%-10% edhe pas përdorimit të lipazave të ndryshme dhe inkubimit në 70°C për shumë ditë. Montet et al. gjithashtu ka hasur probleme në lidhje me rendimentin e ulët të aminoacideve në sintezën e N-acil lizinës duke përdorur acide yndyrore dhe vajra bimore. Sipas tyre, rendimenti maksimal i produktit ishte 19% në kushte pa tretës dhe duke përdorur tretës organikë. i njëjti problem u ndesh nga Valivety et al. në sintezën e derivateve të metil esterit N-Cbz-L-lizine ose N-Cbz-lizine.
Në këtë studim, ata pohuan se rendimenti i 3-O-tetradekanoyl-L-serinës ishte 80% kur përdorej serinë e mbrojtur me N si substrat dhe Novozyme 435 si katalizator në një mjedis të shkrirë pa tretës. Nagao dhe Kito studiuan O-acilimin e L-serinës, L-homoserinës, L-treoninës dhe L-tirozinës (LET) gjatë përdorimit të lipazës. dhe raportoi se rendimentet e acilimit të L-homoserinës dhe L-serinës ishin disi të ulëta, ndërsa nuk kishte acilim të L-treoninës dhe LET.
Shumë studiues kanë mbështetur përdorimin e substrateve të lira dhe lehtësisht të disponueshme për sintezën e AAS me kosto efektive. Soo et al. pohoi se përgatitja e surfaktantëve me bazë vaji të palmës funksionon më mirë me lipoenzimën e imobilizuar. Ata vunë në dukje se rendimenti i produkteve do të ishte më i mirë pavarësisht nga reagimi që kërkon kohë (6 ditë). Gerova etj. hulumtoi sintezën dhe aktivitetin sipërfaqësor të N-palmitol AAS kiral bazuar në metioninë, prolinën, leucinën, treoninën, fenilalaninën dhe fenilglicinën në një përzierje ciklike/racemike. Pang dhe Chu përshkruan sintezën e monomereve me bazë aminoacide dhe monomereve me bazë acidi dikarboksilik në tretësirë Një seri esteresh poliamide me bazë aminoacide funksionale dhe të biodegradueshme u sintetizuan nga reaksionet e bashkëkondensimit në tretësirë.
Cantaeuzen dhe Guerreiro raportuan esterifikimin e grupeve të acidit karboksilik të Boc-Ala-OH dhe Boc-Asp-OH me alkoole dhe diole alifatike me zinxhir të gjatë, me diklorometan si tretës dhe agarozë 4B (Sepharose 4B) si katalizator. Në këtë studim, reagimi i Boc-Ala-OH me alkoolet yndyrore deri në 16 karbon dha rendimente të mira (51%), ndërsa për Boc-Asp-OH 6 dhe 12 karbone ishin më të mira, me një rendiment përkatës prej 63% [64. ]. 99,9%) në rendimente që variojnë nga 58% në 76%, të cilat u sintetizuan nga formimi i lidhjeve amide me alkilamina të ndryshme me zinxhir të gjatë ose lidhje esterike me alkoole yndyrore nga Cbz-Arg-OMe, ku papaina vepronte si katalizator.
5.2.2 Sinteza e surfaktantëve të aminoacideve/peptideve me bazë binjakët
Surfaktantët binjakë me bazë aminoacide përbëhen nga dy molekula AAS me zinxhir të drejtë, të lidhura kokë më kokë me njëra-tjetrën nga një grup ndarës. Ekzistojnë 2 skema të mundshme për sintezën kemoenzimatike të surfaktantëve të bazuar në aminoacide të tipit binjak (Figurat 6 dhe 7). Në figurën 6, 2 derivate të aminoacideve reagojnë me përbërjen si një grup ndarës dhe më pas futen 2 grupe hidrofobike. Në figurën 7, 2 strukturat me zinxhir të drejtë janë të lidhura drejtpërdrejt së bashku nga një grup ndarës dyfunksional.
Zhvillimi më i hershëm i sintezës së katalizuar nga enzima të lipoaminoacideve të binjakëve u krijua nga Valivety et al. Yoshimura etj. hetoi sintezën, adsorbimin dhe grumbullimin e një surfaktant binjak me bazë aminoacide të bazuar në cistinë dhe n-alkil bromid. Surfaktantët e sintetizuar u krahasuan me surfaktantët monomerikë përkatës. Faustino etj. përshkroi sintezën e AAS monomerike me bazë ure anionike të bazuar në L-cistinë, D-cistinë, DL-cistinë, L-cisteinë, L-metioninë dhe L-sulfoalaninë dhe çiftet e tyre të binjakëve me anë të përçueshmërisë, tensionit sipërfaqësor ekuilibër dhe të qëndrueshëm -karakterizimi fluoreshent i gjendjes së tyre. U tregua se vlera cmc e binjakëve ishte më e ulët duke krahasuar monomerin dhe binjakët.
Fig.6 Sinteza e AAS të binjakëve duke përdorur derivatet AA dhe ndarësin, e ndjekur nga futja e grupit hidrofobik
Fig.7 Sinteza e AAS-ve të binjakëve duke përdorur spacer bifunksional dhe AAS
5.2.3 Sinteza e surfaktantëve të aminoacideve/peptideve të glicerolipidit
Surfaktantët e aminoacideve/peptideve glicerolipide janë një klasë e re e aminoacideve lipidike që janë analoge strukturore të estereve dhe fosfolipideve të mono- (ose di-) glicerinës, për shkak të strukturës së tyre të një ose dy zinxhirëve yndyrorë me një aminoacid të lidhur me shtyllën kurrizore të glicerinës. nga një lidhje esterike. Sinteza e këtyre surfaktantëve fillon me përgatitjen e estereve të glicerolit të aminoacideve në temperatura të ngritura dhe në prani të një katalizatori acidik (p.sh. BF 3). Sinteza e katalizuar nga enzima (duke përdorur hidrolaza, proteaza dhe lipaza si katalizatorë) është gjithashtu një opsion i mirë (Figura 8).
Është raportuar sinteza e katalizuar nga enzima e konjugatave të glicerideve të argininës të dilauriluara duke përdorur papainë. Gjithashtu është raportuar sinteza e konjugateve të esterit të diacilglicerolit nga acetilarginina dhe vlerësimi i vetive të tyre fiziko-kimike.
Fig.8 Sinteza e konjugatave të aminoacideve mono dhe diacilglicerol
ndarës: NH-(CH2)10-NH: komponimiB1
ndarës: NH-C6H4-NH: komponimiB2
ndarës: CH2-CH2: përbërja B3
Fig.9 Sinteza e amfifileve simetrike që rrjedhin nga Tris(hidroksimetil)aminometani
5.2.4 Sinteza e surfaktantëve të aminoacideve/peptideve me bazë bola
Amfifilet e tipit bola me bazë aminoacide përmbajnë 2 aminoacide që janë të lidhura me të njëjtin zinxhir hidrofobik. Franceschi etj. përshkroi sintezën e amfifileve të tipit bola me 2 aminoacide (D- ose L-alanine ose L-histidine) dhe 1 zinxhir alkil me gjatësi të ndryshme dhe hetoi aktivitetin e tyre sipërfaqësor. Ata diskutojnë sintezën dhe grumbullimin e amfifileve të reja të tipit bola me një fraksion aminoacid (duke përdorur ose një β-aminoacid të pazakontë ose një alkool) dhe një grup ndarës C12-C20. β-aminoacidet e pazakonta të përdorura mund të jenë një aminoacid sheqeri, një aminoacid me prejardhje nga azidotimina (AZT), një aminoacid norbornene dhe një aminoalkool që rrjedh nga AZT (Figura 9). sinteza e amfifileve simetrike të tipit bola që rrjedhin nga tris(hidroksimetil)aminometani (Tris) (Figura 9).
06 Vetitë fiziko-kimike
Dihet mirë se surfaktantët me bazë aminoacide (AAS) janë të llojllojshëm dhe të gjithanshëm në natyrë dhe kanë zbatueshmëri të mirë në shumë aplikime si tretshmëria e mirë, vetitë e mira emulsifikimi, efikasiteti i lartë, performanca e lartë e aktivitetit sipërfaqësor dhe rezistencë e mirë ndaj ujit të fortë (jon kalciumi toleranca).
Bazuar në vetitë surfaktant të aminoacideve (p.sh. tensioni sipërfaqësor, cmc, sjellja fazore dhe temperatura Krafft), u arritën përfundimet e mëposhtme pas studimeve të gjera - aktiviteti sipërfaqësor i AAS është superior ndaj atij të homologut të tij surfaktant konvencional.
6.1 Përqendrimi kritik i micelës (cmc)
Përqendrimi kritik i micelës është një nga parametrat e rëndësishëm të surfaktantëve dhe rregullon shumë veti aktive sipërfaqësore si tretshmëria, liza e qelizave dhe ndërveprimi i saj me biofilmat, etj. Në përgjithësi, rritja e gjatësisë së zinxhirit të bishtit hidrokarbur (rritja e hidrofobisë) çon në një ulje në vlerën cmc të tretësirës surfaktant, duke rritur kështu aktivitetin sipërfaqësor të tij. Surfaktantët e bazuar në aminoacide zakonisht kanë vlera më të ulëta të cmc në krahasim me surfaktantët konvencionalë.
Nëpërmjet kombinimeve të ndryshme të grupeve të kokës dhe bishtave hidrofobe (amidi mono-kationik, amidi bi-kationik, esteri me bazë amide bi-kationike), Infante et al. sintetizoi tre AAS me bazë arginine dhe studioi cmc dhe γcmc të tyre (tensioni sipërfaqësor në cmc), duke treguar se vlerat cmc dhe γcmc u ulën me rritjen e gjatësisë së bishtit hidrofobik. Në një studim tjetër, Singare dhe Mhatre zbuluan se cmc e surfaktantëve N-α-acilargininë u ul me rritjen e numrit të atomeve të karbonit të bishtit hidrofobik (Tabela 1).
Yoshimura etj. hulumtoi cmc-në e surfaktantëve të binjakëve me bazë aminoacide me prejardhje nga cisteina dhe tregoi se cmc u ul kur gjatësia e zinxhirit të karbonit në zinxhirin hidrofobik u rrit nga 10 në 12. Rritja e mëtejshme e gjatësisë së zinxhirit të karbonit në 14 rezultoi në një rritje në cmc, gjë që konfirmoi se surfaktantët e binjakëve me zinxhir të gjatë kanë një tendencë më të ulët për t'u grumbulluar.
Faustino etj. raportoi formimin e micelave të përziera në tretësirat ujore të surfaktantëve anionikë të binjakëve të bazuar në cistinë. Surfaktantët e binjakëve u krahasuan gjithashtu me surfaktantët monomerikë konvencionalë përkatës (C 8 Cys). Vlerat cmc të përzierjeve lipid-surfaktant u raportuan të jenë më të ulëta se ato të surfaktantëve të pastër. surfaktantët e binjakëve dhe 1,2-diheptanoil-sn-gliceril-3-fosfokolina, një fosfolipid i tretshëm në ujë, që formon micelë, kishte cmc në nivel milimolar.
Shrestha dhe Aramaki hetuan formimin e micelave të ngjashme me krimbat viskoelastike në tretësirat ujore të surfaktantëve anionikë-jooniikë të përzier me bazë aminoacide në mungesë të kripërave të përzierjes. Në këtë studim, glutamati N-dodecil u zbulua se kishte një temperaturë më të lartë Krafft; megjithatë, kur u neutralizua me aminoacidin bazë L-lizinë, ai gjeneroi micela dhe tretësira filloi të sillej si një lëng Njutonian në 25 °C.
6.2 Tretshmëri e mirë në ujë
Tretshmëria e mirë në ujë e AAS është për shkak të pranisë së lidhjeve shtesë CO-NH. Kjo e bën AAS më të biodegradueshme dhe miqësore me mjedisin sesa surfaktantët konvencionalë përkatës. Tretshmëria në ujë e acidit N-acil-L-glutamik është edhe më e mirë për shkak të 2 grupeve të tij karboksil. Tretshmëria në ujë e Cn(CA) 2 është gjithashtu e mirë sepse ka 2 grupe jonike arginine në 1 molekulë, gjë që rezulton në adsorbim dhe difuzion më efektiv në ndërfaqen e qelizës dhe madje edhe frenim efektiv bakterial në përqendrime më të ulëta.
6.3 Temperatura Krafft dhe pika Krafft
Temperatura Krafft mund të kuptohet si sjellja specifike e tretshmërisë së surfaktantëve, tretshmëria e të cilëve rritet ndjeshëm mbi një temperaturë të caktuar. Surfaktantët jonikë kanë një tendencë për të gjeneruar hidrate të ngurta, të cilat mund të precipitojnë nga uji. Në një temperaturë të caktuar (e ashtuquajtura temperatura Krafft), zakonisht vërehet një rritje dramatike dhe e pandërprerë e tretshmërisë së surfaktantëve. Pika Krafft e një surfaktant jonik është temperatura e tij Krafft në cmc.
Kjo karakteristikë e tretshmërisë zakonisht shihet për surfaktantët jonikë dhe mund të shpjegohet si më poshtë: tretshmëria e monomerit të lirë të surfaktantit është e kufizuar nën temperaturën Krafft derisa të arrihet pika Krafft, ku tretshmëria e tij rritet gradualisht për shkak të formimit të micelës. Për të siguruar tretshmëri të plotë, është e nevojshme të përgatiten formulime surfaktante në temperatura mbi pikën Krafft.
Temperatura Krafft e AAS është studiuar dhe krahasuar me atë të surfaktantëve sintetikë konvencionale. Shrestha dhe Aramaki studiuan temperaturën Krafft të AAS me bazë arginine dhe zbuluan se përqendrimi kritik i micelës shfaqi sjellje grumbullimi në formën e para-micelave mbi 2-5 ×10-6 mol-L-1 e ndjekur nga formimi normal i micelës (Ohta et al. sintetizuan gjashtë lloje të ndryshme të N-hexadecanoyl AAS dhe diskutuan lidhjen midis temperaturës së tyre Krafft dhe mbetjeve të aminoacideve.
Në eksperimentet, u zbulua se temperatura Krafft e N-hexadecanoyl AAS u rrit me zvogëlimin e madhësisë së mbetjeve të aminoacideve (fenilalanina është një përjashtim), ndërsa nxehtësia e tretshmërisë (marrja e nxehtësisë) u rrit me zvogëlimin e madhësisë së mbetjeve të aminoacideve (me me përjashtim të glicinës dhe fenilalaninës). U arrit në përfundimin se në të dy sistemet e alaninës dhe fenilalaninës, ndërveprimi DL është më i fortë se ndërveprimi LL në formën e ngurtë të kripës N-heksadekanoil AAS.
Brito et al. përcaktoi temperaturën Krafft të tre serive surfaktantësh të rinj me bazë aminoacide duke përdorur mikrokalorimetrinë e skanimit diferencial dhe zbuloi se ndryshimi i jonit trifluoroacetate në jod jodi rezultoi në një rritje të konsiderueshme të temperaturës Krafft (rreth 6 °C), nga 47 °C në 53 ° C. Prania e lidhjeve cis-dyfishe dhe pangopja e pranishme në derivatet Ser-zinxhir të gjatë çuan në një ulje të ndjeshme të temperaturës Krafft. n-dodecil glutamat u raportua të kishte një temperaturë më të lartë Krafft. Sidoqoftë, neutralizimi me aminoacidin bazë L-lizina rezultoi në formimin e micelave në tretësirë që silleshin si lëngjet e Njutonit në 25 °C.
6.4 Tensioni sipërfaqësor
Tensioni sipërfaqësor i surfaktantëve lidhet me gjatësinë e zinxhirit të pjesës hidrofobike. Zhang et al. përcaktoi tensionin sipërfaqësor të kokoilglicinatit të natriumit me metodën e pllakave Wilhelmy (25±0,2)°C dhe përcaktoi vlerën e tensionit sipërfaqësor në cmc si 33 mN-m-1, cmc si 0,21 mmol-L-1. Yoshimura etj. përcaktoi tensionin sipërfaqësor të 2C n agjentët aktivë sipërfaqësor të bazuar në aminoacide të tipit Cys 2C n tensionin sipërfaqësor me bazë Cys. U zbulua se tensioni sipërfaqësor në cmc u ul me rritjen e gjatësisë së zinxhirit (deri në n = 8), ndërsa tendenca u ndryshua për surfaktantët me gjatësi zinxhiri n = 12 ose më të gjatë.
Efekti i CaC1 2 në tensionin sipërfaqësor të surfaktantëve dikarboksiluar me bazë aminoacide është studiuar gjithashtu. Në këto studime, CaC1 2 iu shtua tretësirave ujore të tre surfaktantëve të tipit aminoacid të dikarboksiluar (C12 MalNa 2, C12 AspNa 2 dhe C12 GluNa 2). Vlerat e pllajës pas cmc u krahasuan dhe u zbulua se tensioni sipërfaqësor u ul në përqendrime shumë të ulëta të CaC1 2. Kjo është për shkak të efektit të joneve të kalciumit në rregullimin e surfaktantit në ndërfaqen gaz-ujë. Tensionet sipërfaqësore të kripërave të N-dodecilaminomalonatit dhe N-dodecilaspartatit, nga ana tjetër, ishin gjithashtu pothuajse konstante deri në përqendrimin 10 mmol-L -1 CaC1 2. Mbi 10 mmol-L -1, tensioni sipërfaqësor rritet ndjeshëm, për shkak të formimit të një precipitimi të kripës së kalciumit të surfaktantit. Për kripën e dinatriumit të N-dodecil glutamatit, shtimi i moderuar i CaC1 2 rezultoi në një ulje të ndjeshme të tensionit sipërfaqësor, ndërsa rritja e vazhdueshme e përqendrimit të CaC1 2 nuk shkaktoi më ndryshime të rëndësishme.
Për të përcaktuar kinetikën e adsorbimit të AAS të tipit binjak në ndërfaqen gaz-ujë, tensioni dinamik sipërfaqësor u përcaktua duke përdorur metodën e presionit maksimal të flluskave. Rezultatet treguan se për kohën më të gjatë të provës, tensioni dinamik sipërfaqësor 2C 12 Cys nuk ndryshoi. Ulja e tensionit dinamik sipërfaqësor varet vetëm nga përqendrimi, gjatësia e bishtave hidrofobe dhe numri i bishtave hidrofobe. Rritja e përqendrimit të surfaktantit, zvogëlimi i gjatësisë së zinxhirit si dhe numri i zinxhirëve rezultuan në një kalbje më të shpejtë. Rezultatet e marra për përqendrime më të larta të C n Cys (n = 8 deri në 12) u gjetën të jenë shumë afër me γ cmc të matur me metodën Wilhelmy.
Në një studim tjetër, tensionet sipërfaqësore dinamike të cistinës dilauril natriumi (SDLC) dhe natriumi didekaamino cistinës u përcaktuan me metodën e pllakës Wilhelmy, dhe përveç kësaj, tensionet sipërfaqësore ekuilibër të tretësirave të tyre ujore u përcaktuan me metodën e vëllimit të rënies. Reagimi i lidhjeve disulfide u hetua më tej edhe me metoda të tjera. Shtimi i merkaptoetanolit në tretësirën 0,1 mmol-L-1SDLC çoi në një rritje të shpejtë të tensionit sipërfaqësor nga 34 mN-m-1 në 53 mN-m-1. Meqenëse NaClO mund të oksidojë lidhjet disulfide të SDLC me grupet e acidit sulfonik, nuk u vunë re agregate kur NaClO (5 mmol-L-1) iu shtua tretësirës 0,1 mmol-L-1 SDLC. Mikroskopi elektronik i transmetimit dhe rezultatet e shpërndarjes dinamike të dritës treguan se nuk u formuan agregate në tretësirë. Tensioni sipërfaqësor i SDLC u gjet të rritet nga 34 mN-m -1 në 60 mN-m -1 gjatë një periudhe prej 20 minutash.
6.5 Ndërveprimet binar sipërfaqësore
Në shkencat e jetës, një numër grupesh kanë studiuar vetitë vibruese të përzierjeve të AAS kationike (surfaktantët me bazë diacilgliceroli arginine) dhe fosfolipideve në ndërfaqen gaz-ujë, duke arritur në përfundimin se kjo veti jo ideale shkakton mbizotërimin e ndërveprimeve elektrostatike.
6.6 Vetitë e grumbullimit
Shpërndarja dinamike e dritës përdoret zakonisht për të përcaktuar vetitë e grumbullimit të monomerëve me bazë aminoacide dhe surfaktantëve binjakë në përqendrime mbi cmc, duke dhënë një diametër hidrodinamik të dukshëm DH (= 2R H ). Agregatet e formuara nga C n Cys dhe 2Cn Cys janë relativisht të mëdha dhe kanë një shpërndarje në shkallë të gjerë në krahasim me surfaktantët e tjerë. Të gjithë surfaktantët përveç 2C 12 Cys zakonisht formojnë agregate prej rreth 10 nm. madhësitë e micelave të surfaktantëve të binjakëve janë dukshëm më të mëdha se ato të homologëve të tyre monomerikë. Një rritje në gjatësinë e zinxhirit hidrokarbur gjithashtu çon në një rritje të madhësisë së micelës. ohta etj. përshkroi vetitë e grumbullimit të tre stereoizomerëve të ndryshëm të tetrametilammoniumit N-dodecil-fenil-alanil-fenil-alanine në tretësirë ujore dhe tregoi se diastereoizomerët kanë të njëjtin përqendrim kritik të grumbullimit në tretësirën ujore. Iwahashi etj. hetuar nga dikroizmi rrethor, NMR dhe osmometria e presionit të avullit Formimi i agregateve kirale të acidit N-dodekanoil-L-glutamik, N-dodekanoil-L-valinës dhe estereve të tyre metil në tretës të ndryshëm (si tetrahidrofuran, acetonitril, 1,4). -dioksani dhe 1,2-dikloroetani) me veti rrotulluese u hulumtuan nga dikroizmi rrethor, NMR dhe osmometria e presionit të avullit.
6.7 Adsorbimi ndërfaqe
Adsorbimi ndërfaqesor i surfaktantëve me bazë aminoacide dhe krahasimi i tij me homologun e tij konvencional është gjithashtu një nga drejtimet e kërkimit. Për shembull, u hetuan vetitë e përthithjes ndërfaqesore të estereve dodecil të aminoacideve aromatike të marra nga LET dhe LEP. Rezultatet treguan se LET dhe LEP shfaqën zona më të ulëta ndërfaqeje në ndërfaqen gaz-lëng dhe në ndërfaqen ujë/heksan, respektivisht.
Bordes et al. hetoi sjelljen e solucionit dhe adsorbimin në ndërfaqen gaz-ujë të tre surfaktantëve aminoacid të dikarboksiluar, kripërat dinatriumi të dodecil glutamatit, dodecil aspartatit dhe aminomalonatit (me 3, 2 dhe 1 atome karboni midis dy grupeve karboksil, respektivisht). Sipas këtij raporti, cmc e surfaktantëve dikarboksiluar ishte 4-5 herë më e lartë se ajo e kripës dodecil glicine të monokarboksiluar. Kjo i atribuohet formimit të lidhjeve hidrogjenore midis surfaktantëve të dikarboksiluar dhe molekulave fqinje përmes grupeve amide në to.
6.8 Sjellja në fazë
Fazat kubike të ndërprera izotropike vërehen për surfaktantët në përqendrime shumë të larta. Molekulat e surfaktantëve me grupe shumë të mëdha të kokës priren të formojnë agregate me lakime pozitive më të vogla. marques et al. studiuan sjelljen fazore të sistemeve 12Lys12/12Ser dhe 8Lys8/16Ser (shih Figurën 10), dhe rezultatet treguan se sistemi 12Lys12/12Ser ka një zonë të ndarjes së fazës midis rajoneve të zgjidhjes micellare dhe vezikulare, ndërsa sistemi 8Lys8/16Ser Sistemi 8Lys8/16Ser tregon një tranzicion të vazhdueshëm (rajon i zgjatur i fazës micellare midis rajonit të fazës së vogël micellare dhe rajonit të fazës së vezikulës). Duhet të theksohet se për regjionin e vezikulave të sistemit 12Lys12/12Ser, vezikulat gjithmonë bashkëjetojnë me micelat, ndërsa regjioni i vezikulave të sistemit 8Lys8/16Ser ka vetëm vezikula.
Përzierjet katanionike të surfaktantëve me bazë lizine dhe serinë: çifti simetrik 12Lys12/12Ser(majtas) dhe çifti asimetrik 8Lys8/16Ser(djathtas)
6.9 Aftësia emulsionuese
Kouchi etj. ekzaminoi aftësinë emulsifikuese, tensionin ndërfaqësor, shpërndarjen dhe viskozitetin e N-[3-dodecil-2-hidroksipropil]-L-argininës, L-glutamatit dhe AAS të tjera. Në krahasim me surfaktantët sintetikë (homologët e tyre konvencionale jo-jonike dhe amfoterike), rezultatet treguan se AAS kanë aftësi më të fortë emulsifikuese sesa surfaktantët konvencionalë.
Baczko etj. sintetizuan surfaktantë të rinj të aminoacideve anionike dhe hetuan përshtatshmërinë e tyre si tretës të spektroskopisë NMR me orientim kiral. Një seri derivatesh amfifilikë L-Phe ose L-Ala me bazë sulfonate me bishta të ndryshëm hidrofobikë (pentil~tetradecil) u sintetizuan duke reaguar aminoacide me anhidrid o-sulfobenzoik. Wu et al. kripërat e natriumit të sintetizuara të acilit N-yndyrë AAS dhehetuan aftësinë e tyre të emulsifikimit në emulsionet vaj në ujë dhe rezultatet treguan se këta surfaktantë performuan më mirë me acetatin etil si fazë vaji sesa me n-heksanin si fazë vajore.
6.10 Përparimet në sintezë dhe prodhim
Rezistenca ndaj ujit të fortë mund të kuptohet si aftësia e surfaktantëve për t'i rezistuar pranisë së joneve të tilla si kalciumi dhe magnezi në ujin e fortë, dmth, aftësia për të shmangur reshjet në sapunët e kalciumit. Surfaktantët me rezistencë të lartë ndaj ujit të fortë janë shumë të dobishëm për formulimet detergjente dhe produktet e kujdesit personal. Rezistenca ndaj ujit të fortë mund të vlerësohet duke llogaritur ndryshimin në tretshmërinë dhe aktivitetin sipërfaqësor të surfaktantit në prani të joneve të kalciumit.
Një mënyrë tjetër për të vlerësuar rezistencën ndaj ujit të fortë është llogaritja e përqindjes ose gramëve të surfaktantit të nevojshëm që sapuni i kalciumit i formuar nga 100 g oleat natriumi të shpërndahet në ujë. Në zonat me ujë të fortë të lartë, përqendrimet e larta të joneve të kalciumit dhe magnezit dhe përmbajtjes së mineraleve mund të vështirësojnë disa aplikime praktike. Shpesh joni i natriumit përdoret si kundër-jon i një surfaktant sintetik anionik. Meqenëse joni dyvalent i kalciumit është i lidhur me të dy molekulat e surfaktantit, ai bën që surfaktanti të precipitojë më lehtë nga tretësira duke e bërë detergjentitetin më pak të mundshëm.
Studimi i rezistencës ndaj ujit të fortë të AAS tregoi se rezistenca e acidit dhe e ujit të fortë u ndikua fuqishëm nga një grup shtesë karboksil, dhe rezistenca e acidit dhe ujit të fortë u rrit më tej me rritjen e gjatësisë së grupit ndarës midis dy grupeve karboksil. . Rendi i rezistencës ndaj acidit dhe ujit të fortë ishte C 12 glicinat < C 12 aspartat < C 12 glutamat. Duke krahasuar përkatësisht lidhjen amide të dikarboksiluar dhe amino surfaktantin e dikarboksiluar, u konstatua se diapazoni i pH i këtij të fundit ishte më i gjerë dhe aktiviteti i tij sipërfaqësor rritej me shtimin e një sasie të përshtatshme acidi. Aminoacidet N-alkil të dikarboksiluar treguan efekt kelues në prani të joneve të kalciumit dhe aspartati C12 formoi xhel të bardhë. c12 glutamati tregoi aktivitet të lartë sipërfaqësor në përqendrim të lartë të Ca 2+ dhe pritet të përdoret në shkripëzimin e ujit të detit.
6.11 Shpërndarja
Shpërndarja i referohet aftësisë së një surfaktant për të parandaluar bashkimin dhe sedimentimin e surfaktantit në tretësirë.Shpërndarja është një veti e rëndësishme e surfaktantëve që i bën ata të përshtatshëm për përdorim në detergjentë, kozmetikë dhe farmaceutikë.Një agjent shpërndarës duhet të përmbajë një lidhje ester, eter, amide ose amino midis grupit hidrofobik dhe grupit hidrofilik terminal (ose midis grupeve hidrofobike me zinxhir të drejtë).
Në përgjithësi, surfaktantët anionikë si sulfatet alkanolamido dhe surfaktantët amfoterikë si amidosulfobetaina janë veçanërisht efektivë si agjentë shpërndarës për sapunët e kalciumit.
Shumë përpjekje kërkimore kanë përcaktuar shpërndarjen e AAS, ku N-lauroil lizina u zbulua se ishte pak e pajtueshme me ujin dhe e vështirë për t'u përdorur për formulime kozmetike.Në këtë seri, aminoacidet bazë të zëvendësuar me N-acil kanë shpërndarje të shkëlqyer dhe përdoren në industrinë kozmetike për të përmirësuar formulimet.
07 Toksiciteti
Surfaktantët konvencionalë, veçanërisht surfaktantët kationikë, janë shumë toksikë për organizmat ujorë. Toksiciteti i tyre akut është për shkak të fenomenit të ndërveprimit adsorbues-jon të surfaktantëve në ndërfaqen qelizë-ujë. Zvogëlimi i cmc-së së surfaktantëve zakonisht çon në një përthithje më të fortë ndërfaqesore të surfaktantëve, gjë që zakonisht rezulton në rritjen e toksicitetit akut të tyre. Një rritje në gjatësinë e zinxhirit hidrofobik të surfaktantëve gjithashtu çon në një rritje të toksicitetit akut të surfaktantit.Shumica e AAS janë të ulëta ose jo toksike për njerëzit dhe mjedisin (veçanërisht për organizmat detarë) dhe janë të përshtatshme për t'u përdorur si përbërës ushqimorë, farmaceutikë dhe kozmetikë.Shumë studiues kanë demonstruar se surfaktantët e aminoacideve janë të butë dhe jo irritues për lëkurën. Surfaktantët me bazë arginine dihet se janë më pak toksikë se sa homologët e tyre konvencionalë.
Brito et al. studiuan vetitë fiziko-kimike dhe toksikologjike të amfifileve me bazë aminoacide dhe [derivatet e tyre nga tirozina (Tyr), hidroksiprolina (Hyp), serina (Ser) dhe lizina (Lys)] formimin spontan të vezikulave kationike dhe dha të dhëna për toksicitetin e tyre akut ndaj Daphnia magna (IC 50). Ata sintetizuan fshikëzat kationike të bromurit dodeciltrimetilamoniumi (DTAB)/derivateve Lys dhe/ose përzierjeve të derivateve Ser-/Lys dhe testuan ekotoksicitetin dhe potencialin e tyre hemolitik, duke treguar se të gjitha AAS dhe përzierjet e tyre që përmbajnë fshikëza ishin më pak toksike sesa surfaktanti konvencional DTAB .
Rosa etj. hetoi lidhjen (shoqërimin) e ADN-së me vezikulat kationike të qëndrueshme me bazë aminoacide. Ndryshe nga surfaktantët konvencionalë kationikë, të cilët shpesh duken të jenë toksikë, ndërveprimi i surfaktantëve të aminoacideve kationike duket të jetë jo toksik. AAS kationike bazohet në argininë, e cila në mënyrë spontane formon fshikëza të qëndrueshme në kombinim me disa surfaktantë anionikë. Frenuesit e korrozionit me bazë aminoacide gjithashtu raportohen të jenë jo toksikë. Këta surfaktantë sintetizohen lehtësisht me pastërti të lartë (deri në 99%), me kosto të ulët, lehtësisht të biodegradueshëm dhe plotësisht të tretshëm në mjedise ujore. Disa studime kanë treguar se surfaktantët e aminoacideve që përmbajnë squfur janë superiorë në frenimin e korrozionit.
Në një studim të fundit, Perinelli et al. raportoi një profil toksikologjik të kënaqshëm të ramnolipideve në krahasim me surfaktantët konvencionalë. Ramnolipidet njihen se veprojnë si përmirësues të përshkueshmërisë. Ata gjithashtu raportuan efektin e ramnolipideve në përshkueshmërinë epiteliale të barnave makromolekulare.
08 Aktiviteti antimikrobik
Aktiviteti antimikrobik i surfaktantëve mund të vlerësohet nga përqendrimi minimal frenues. Aktiviteti antimikrobik i surfaktantëve me bazë arginine është studiuar në detaje. Bakteret gram-negative u zbuluan të jenë më rezistente ndaj surfaktantëve me bazë arginine sesa bakteret gram-pozitive. Aktiviteti antimikrobik i surfaktantëve zakonisht rritet nga prania e lidhjeve hidroksili, ciklopropani ose të pangopura brenda zinxhirëve acil. Castillo etj. tregoi se gjatësia e vargjeve acil dhe ngarkesa pozitive përcaktojnë vlerën HLB (ekuilibrin hidrofilik-lipofilik) të molekulës, dhe këto kanë një efekt në aftësinë e tyre për të prishur membranat. Metil esteri Na-acylarginine është një tjetër klasë e rëndësishme e surfaktantëve kationikë me aktivitet antimikrobik me spektër të gjerë dhe është lehtësisht i biodegradueshëm dhe ka toksicitet të ulët ose aspak. Studime mbi ndërveprimin e surfaktantëve me bazë metil ester Na-acilarginine me 1,2-dipalmitoil-sn-propiltrioksil-3-fosforilkolinën dhe 1,2-ditetradecanoyl-sn-propiltrioksil-3-fosforilkolinën, membranat model në organizmat e gjallë dhe prania ose mungesa e barrierave të jashtme kanë treguar se kjo klasë surfaktantësh ka një efekt të mirë antimikrobik. Rezultatet treguan se surfaktantët kanë aktivitet të mirë antibakterial.
09 Vetitë reologjike
Vetitë reologjike të surfaktantëve luajnë një rol shumë të rëndësishëm në përcaktimin dhe parashikimin e aplikimeve të tyre në industri të ndryshme, duke përfshirë ushqimin, farmaceutikën, nxjerrjen e vajit, kujdesin personal dhe produktet e kujdesit në shtëpi. Shumë studime janë kryer për të diskutuar lidhjen midis viskoelasticitetit të surfaktantëve aminoacid dhe cmc.
10 Aplikime në industrinë kozmetike
AAS përdoren në formulimin e shumë produkteve të kujdesit personal.N-kokoyl glicinati i kaliumit është gjetur të jetë i butë me lëkurën dhe përdoret në pastrimin e fytyrës për të hequr llumrat dhe grimin. Acidi n-Acil-L-glutamik ka dy grupe karboksil, gjë që e bën atë më të tretshëm në ujë. Ndër këto AAS, AAS me bazë acidet yndyrore C 12 përdoren gjerësisht në pastrimin e fytyrës për të hequr llumrat dhe grimin. AAS me një zinxhir C 18 përdoren si emulsifikues në produktet e kujdesit të lëkurës dhe kripërat N-Lauryl alanine janë të njohura për krijimin e shkumave kremoze që nuk janë irrituese për lëkurën dhe për këtë arsye mund të përdoren në formulimin e produkteve të kujdesit për fëmijë. AAS me bazë N-Lauryl të përdorura në pastën e dhëmbëve kanë detergjentitet të mirë të ngjashëm me sapunin dhe efikasitet të fortë frenues të enzimave.
Gjatë dekadave të fundit, zgjedhja e surfaktantëve për kozmetikë, produkte të kujdesit personal dhe farmaceutikë është fokusuar në toksicitetin e ulët, butësinë, butësinë në prekje dhe sigurinë. Konsumatorët e këtyre produkteve janë të vetëdijshëm për acarimin e mundshëm, toksicitetin dhe faktorët mjedisorë.
Sot, AAS përdoren për të formuluar shumë shampo, bojëra flokësh dhe sapunë për banjë për shkak të përparësive të shumta ndaj homologëve të tyre tradicionalë në kozmetikë dhe produkte të kujdesit personal.Surfaktantët me bazë proteina kanë veti të dëshirueshme të nevojshme për produktet e kujdesit personal. Disa AAS kanë aftësi të formimit të filmit, ndërsa të tjerët kanë aftësi të mira shkumëzimi.
Aminoacidet janë faktorë të rëndësishëm hidratues natyral në shtresën korneum. Kur qelizat epidermale vdesin, ato bëhen pjesë e shtresës së korneumit dhe proteinat ndërqelizore degradohen gradualisht në aminoacide. Këto aminoacide më pas transportohen më tej në shtresën korneum, ku thithin yndyrë ose substanca të ngjashme me yndyrën në shtresën korneum epidermale, duke përmirësuar kështu elasticitetin e sipërfaqes së lëkurës. Përafërsisht 50% e faktorit natyral hidratues në lëkurë është i përbërë nga aminoacide dhe pirolidon.
Kolagjeni, një përbërës i zakonshëm kozmetik, përmban gjithashtu aminoacide që e mbajnë lëkurën të butë.Problemet e lëkurës të tilla si vrazhdësia dhe mërzia janë kryesisht për shkak të mungesës së aminoacideve. Një studim tregoi se përzierja e një aminoacidi me një pomadë lehtësonte djegiet e lëkurës dhe zonat e prekura u kthyen në gjendjen e tyre normale pa u bërë plagë keloid.
Aminoacidet gjithashtu janë gjetur të jenë shumë të dobishme në kujdesin për kutikulat e dëmtuara.Flokët e thatë dhe pa formë mund të tregojnë një ulje të përqendrimit të aminoacideve në një shtresë korneum të dëmtuar rëndë. Aminoacidet kanë aftësinë të depërtojnë në kutikulën në boshtin e flokëve dhe të thithin lagështinë nga lëkura.Kjo aftësi e surfaktantëve me bazë aminoacide i bën ata shumë të dobishëm në shampo, bojëra flokësh, zbutës flokësh, kondicioner flokësh dhe prania e aminoacideve i bën flokët të fortë.
11 Aplikime në kozmetikën e përditshme
Aktualisht, ka një kërkesë në rritje për formulime detergjente me bazë aminoacide në mbarë botën.AAS dihet se kanë aftësi më të mira pastrimi, aftësi shkumëzimi dhe veti zbutëse të rrobave, gjë që i bën ato të përshtatshme për detergjentët shtëpiak, shampo, larje trupi dhe aplikime të tjera.Një AAS amfoterik me prejardhje nga acidi aspartik raportohet të jetë një detergjent shumë efektiv me veti keluese. Përdorimi i përbërësve të detergjentit të përbërë nga acide N-alkil-β-aminoetoksi u zbulua se redukton irritimin e lëkurës. Një formulim i lëngshëm detergjent i përbërë nga N-kokoil-β-aminopropionat është raportuar të jetë një detergjent efektiv për njollat e vajit në sipërfaqet metalike. Një surfaktant i acidit aminokarboksilik, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa, është treguar gjithashtu se ka detergjent më të mirë dhe përdoret për pastrimin e tekstileve, qilimave, flokëve, qelqit, etj. Acidi 2-hidroksi-3-aminopropionik-N,N- Derivati i acidit acetoacetik njihet se ka aftësi të mirë kompleksuese dhe në këtë mënyrë u jep qëndrueshmëri agjentëve zbardhues.
Përgatitja e formulimeve detergjente të bazuara në acil-β-alanil)-β-alaninë N-(N'-zinxhir të gjatë) është raportuar nga Keigo dhe Tatsuya në patentën e tyre për aftësi dhe qëndrueshmëri më të mirë larjeje, thyerje të lehtë të shkumës dhe zbutje të mirë të rrobave. . Kao zhvilloi një formulim detergjenti të bazuar në N-Acil-1-N-hidroksi-β-alanine dhe raportoi acarim të ulët të lëkurës, rezistencë të lartë ndaj ujit dhe fuqi të lartë heqëse të njollave.
Kompania japoneze Ajinomoto përdor AAS me toksikë të ulët dhe lehtësisht të degradueshëm të bazuar në acidin L-glutamik, L-argininë dhe L-lizin si përbërësit kryesorë në shampo, detergjentë dhe kozmetikë (Figura 13). Është raportuar gjithashtu aftësia e aditivëve enzimë në formulimet e detergjentit për të hequr ndotjen e proteinave. N-acil AAS që rrjedh nga acidi glutamik, alanina, metilglicina, serina dhe acidi aspartik janë raportuar për përdorimin e tyre si detergjentë të shkëlqyer të lëngshëm në tretësirat ujore. Këta surfaktantë nuk e rrisin aspak viskozitetin, madje edhe në temperatura shumë të ulëta, dhe mund të transferohen lehtësisht nga ena e ruajtjes së pajisjes shkumuese për të marrë shkumë homogjene.
Koha e postimit: Qershor-09-2022