Bu Makalenin İçindekiler Tablosu:
1. Amino Asitlerin Gelişimi
2. Yapısal özellikler
3. Kimyasal bileşim
4.Sınıflandırma
5. Sentez
6. Fizikokimyasal özellikler
7. Toksisite
8. Antimikrobiyal aktivite
9. Reolojik özellikler
10. Kozmetik endüstrisindeki uygulamalar
11. Günlük kozmetikte uygulamalar
Amino Asit Yüzey Aktif Maddeleri (AAS)hidrofobik grupların bir veya daha fazla Amino Asitle birleştirilmesiyle oluşturulan bir yüzey aktif madde sınıfıdır. Bu durumda Amino Asitler sentetik olabilir veya protein hidrolizatlarından veya benzer yenilenebilir kaynaklardan türetilebilir. Bu makale, AAS için mevcut sentetik yolların çoğunun ayrıntılarını ve farklı yolların, çözünürlük, dağılım stabilitesi, toksisite ve biyolojik olarak parçalanabilirlik dahil olmak üzere son ürünlerin fizikokimyasal özellikleri üzerindeki etkisini kapsamaktadır. Artan talepte bir yüzey aktif madde sınıfı olarak AAS'nin değişken yapısı nedeniyle çok yönlülüğü, çok sayıda ticari fırsat sunmaktadır.
Yüzey aktif maddelerin deterjanlarda, emülgatörlerde, korozyon önleyicilerde, üçüncül yağ geri kazanımında ve farmasötiklerde yaygın olarak kullanıldığı göz önüne alındığında, araştırmacılar yüzey aktif maddelere dikkat etmekten hiçbir zaman vazgeçmediler.
Yüzey aktif maddeler, dünya çapında günlük olarak büyük miktarlarda tüketilen ve su ortamı üzerinde olumsuz etkisi olan en temsili kimyasal ürünlerdir.Çalışmalar, geleneksel yüzey aktif maddelerin yaygın kullanımının çevre üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabileceğini göstermiştir.
Günümüzde tüketiciler için toksik olmama, biyolojik olarak parçalanabilirlik ve biyouyumluluk, yüzey aktif maddelerin kullanımı ve performansı kadar önemlidir.
Biyosürfaktanlar, bakteri, mantar ve maya gibi mikroorganizmalar tarafından doğal olarak sentezlenen veya hücre dışı olarak salgılanan, çevre dostu, sürdürülebilir yüzey aktif maddelerdir.Bu nedenle biyosürfaktanlar ayrıca fosfolipitler, alkil glikozitler ve asil Amino Asitler gibi doğal amfifilik yapıları taklit edecek moleküler tasarımla da hazırlanabilir.
Amino Asit yüzey aktif maddeleri (AAS)genellikle hayvansal veya tarımsal olarak elde edilen ham maddelerden üretilen tipik yüzey aktif maddelerden biridir. Geçtiğimiz yirmi yılda, AAS, yalnızca yenilenebilir kaynaklardan sentezlenebildiği için değil, aynı zamanda AAS'nin kolayca parçalanabildiği ve zararsız yan ürünlere sahip olduğu ve onları insanlar için daha güvenli hale getirdiği için yeni yüzey aktif maddeler olarak bilim adamlarının büyük ilgisini çekti. çevre.
AAS, Amino Asit grupları (HO2C-CHR-NH2) veya Amino Asit kalıntıları (HO2C-CHR-NH-) içeren Amino Asitlerden oluşan bir yüzey aktif madde sınıfı olarak tanımlanabilir. Amino Asitlerin 2 fonksiyonel bölgesi, çok çeşitli yüzey aktif maddelerin türetilmesine izin verir. Toplamda 20 standart Proteinojenik Amino Asidin doğada var olduğu ve büyüme ve yaşam aktivitelerindeki tüm fizyolojik reaksiyonlardan sorumlu olduğu bilinmektedir. Birbirlerinden yalnızca R kalıntısına göre farklılık gösterirler (Şekil 1, pka, çözeltinin asit ayrışma sabitinin negatif logaritmasıdır). Bazıları polar olmayan ve hidrofobik, bazıları polar ve hidrofilik, bazıları bazik, bazıları ise asidiktir.
Amino Asitler yenilenebilir bileşikler olduğundan, Amino Asitlerden sentezlenen yüzey aktif maddelerin de sürdürülebilir ve çevre dostu olma potansiyeli yüksektir. Basit ve doğal yapısı, düşük toksisitesi ve hızlı biyobozunurluğu, onları genellikle geleneksel yüzey aktif maddelerden üstün kılar. Yenilenebilir hammaddeler (örneğin Amino Asitler ve bitkisel yağlar) kullanılarak AAS, farklı biyoteknolojik yollarla ve kimyasal yollarla üretilebilir.
20. yüzyılın başlarında, Amino Asitlerin ilk kez yüzey aktif maddelerin sentezinde substrat olarak kullanıldığı keşfedildi.AAS esas olarak farmasötik ve kozmetik formülasyonlarda koruyucu olarak kullanıldı.Ek olarak, AAS'nin çeşitli hastalığa neden olan bakterilere, tümörlere ve virüslere karşı biyolojik olarak aktif olduğu bulunmuştur. 1988'de düşük maliyetli AAS'nin mevcudiyeti, yüzey aktivitesine yönelik araştırma ilgisini artırdı. Günümüzde biyoteknolojinin gelişmesiyle birlikte bazı Amino Asitlerin ticari olarak da büyük ölçekte maya tarafından sentezlenebilmesi, AAS üretiminin daha çevre dostu olduğunu dolaylı olarak kanıtlamaktadır.
01 Amino Asitlerin Gelişimi
19. yüzyılın başlarında, doğal olarak oluşan Amino Asitler ilk keşfedildiğinde, yapılarının son derece değerli olduğu, amfifillerin hazırlanmasında hammadde olarak kullanılabilecekleri tahmin ediliyordu. AAS sentezine ilişkin ilk çalışma 1909 yılında Bondi tarafından rapor edilmiştir.
Bu çalışmada, N-asilglisin ve N-asilalanin, yüzey aktif maddeler için hidrofilik gruplar olarak tanıtıldı. Daha sonraki çalışmalar, glisin ve alanin kullanılarak lipoAmino Asitlerin (AAS) sentezini içeriyordu ve Hentrich ve ark. bir dizi bulgu yayınladıaçil sarkosinat ve asil aspartat tuzlarının ev temizlik ürünlerinde (örn. şampuanlar, deterjanlar ve diş macunları) yüzey aktif maddeler olarak kullanımına ilişkin ilk patent başvurusunu içerir.Daha sonra birçok araştırmacı asil Amino Asitlerin sentezini ve fizikokimyasal özelliklerini araştırdı. Bugüne kadar AAS'nin sentezi, özellikleri, endüstriyel uygulamaları ve biyolojik olarak bozunabilirliği hakkında geniş bir literatür yayınlanmıştır.
02 Yapısal Özellikler
AAS'nin polar olmayan hidrofobik yağ asidi zincirleri yapı, zincir uzunluğu ve sayısı bakımından farklılık gösterebilir.AAS'nin yapısal çeşitliliği ve yüksek yüzey aktivitesi, onların geniş bileşim çeşitliliğini ve fizikokimyasal ve biyolojik özelliklerini açıklamaktadır. AAS'nin baş grupları Amino Asitler veya peptitlerden oluşur. Baş gruplardaki farklılıklar bu yüzey aktif maddelerin adsorpsiyonunu, agregasyonunu ve biyolojik aktivitesini belirler. Baş gruptaki fonksiyonel gruplar daha sonra katyonik, anyonik, iyonik olmayan ve amfoterik dahil olmak üzere AAS tipini belirler. Hidrofilik Amino Asitlerin ve hidrofobik uzun zincirli kısımların kombinasyonu, molekülü oldukça yüzey aktif hale getiren amfifilik bir yapı oluşturur. Ayrıca molekülde asimetrik karbon atomlarının varlığı kiral moleküllerin oluşmasına yardımcı olur.
03 Kimyasal Bileşimi
Tüm Peptitler ve Polipeptitler, bu yaklaşık 20 a-Proteinojenik a-Amino Asitlerin Polimerizasyon ürünleridir. 20 a-Amino Asitin tümü, her ikisi de aynı tetrahedral a-karbon atomuna bağlı bir karboksilik asit fonksiyonel grubu (-COOH) ve bir amino fonksiyonel grubu (-NH2) içerir. Amino Asitler, a-karbona bağlı farklı R grupları bakımından birbirlerinden farklılık gösterir (R grubunun hidrojen olduğu lisin hariç). R grupları yapı, boyut ve yük (asitlik, alkalilik) açısından farklılık gösterebilir. Bu farklılıklar aynı zamanda Amino Asitlerin sudaki çözünürlüğünü de belirler.
Amino Asitler kiraldir (glisin hariç) ve alfa karbona bağlı dört farklı ikame ediciye sahip oldukları için doğaları gereği optik olarak aktiftirler. Amino Asitlerin iki olası yapısı vardır; L-stereoizomerlerin sayısının önemli ölçüde daha yüksek olmasına rağmen bunlar birbirlerinin örtüşmeyen ayna görüntüleridir. Bazı Amino Asitlerde (Fenilalanin, Tirozin ve Triptofan) bulunan R grubu arildir ve 280 nm'de maksimum UV emilimine yol açar. Amino Asitlerdeki asidik a-COOH ve bazik a-NH2 iyonlaşma yeteneğine sahiptir ve her iki stereoizomer de, hangisi olursa olsun, aşağıda gösterilen iyonizasyon dengesini oluşturur.
R-COOH ↔R-COO-+H+
R-NH3+↔R-NH2+H+
Yukarıdaki iyonizasyon dengesinde gösterildiği gibi amino asitler en az iki zayıf asidik grup içerir; ancak karboksil grubu protonlanmış amino grubuna kıyasla çok daha asidiktir. pH 7.4'te, amino grubu protonlanırken karboksil grubu protondan arındırılır. İyonlaşamayan R gruplarına sahip amino asitler bu pH'ta elektriksel olarak nötrdür ve zwitterion oluşturur.
04 Sınıflandırma
AAS, aşağıda sırasıyla açıklanan dört kritere göre sınıflandırılabilir.
4.1 Kökenine göre
| Kaynağına göre AAS aşağıdaki gibi 2 kategoriye ayrılabilir. ① Doğal Kategori Amino asitler içeren bazı doğal olarak oluşan bileşikler aynı zamanda yüzey/yüzeylerarası gerilimi azaltma yeteneğine sahiptir ve hatta bazıları glikolipidlerin etkinliğini aşmaktadır. Bu AAS aynı zamanda lipopeptitler olarak da bilinir. Lipopeptitler genellikle Bacillus türleri tarafından üretilen düşük molekül ağırlıklı bileşiklerdir.
Bu tür AAS ayrıca 3 alt sınıfa ayrılır:sürfaktin, iturin ve fengisin.
|
| Yüzey aktif peptitler ailesi, çeşitli maddelerin heptapeptit varyantlarını kapsar.Şekil 2a'da gösterildiği gibi, burada bir C12-C16 doymamış p-hidroksi yağ asidi zinciri, peptite bağlanmıştır. Yüzey aktif peptit, halkanın, p-hidroksi yağ asidinin C terminali ile peptit arasındaki katalizle kapatıldığı bir makrosiklik laktondur. İturinin alt sınıfında, iturin A ve C, mikosubtilin ve basillomisin D, F ve L olmak üzere altı ana varyant vardır.Her durumda, heptapeptitler β-amino yağ asitlerinin C14-C17 zincirlerine bağlanır (zincirler farklı olabilir). Ekurimisinler söz konusu olduğunda, β-pozisyonundaki amino grubu, C-terminali ile bir amid bağı oluşturabilir ve böylece makrosiklik bir laktam yapısı oluşturabilir.
Fengin alt sınıfı, Tyr9 D-yapılandırıldığında aynı zamanda plipastatin olarak da adlandırılan fengin A ve B'yi içerir.Dekapeptit, bir C14-C18 doymuş veya doymamış p-hidroksi yağ asidi zincirine bağlıdır. Yapısal olarak, plipastatin aynı zamanda bir makrosiklik laktondur; peptit dizisinin 3. pozisyonunda bir Tyr yan zinciri içerir ve C-terminal kalıntısı ile bir ester bağı oluşturur, böylece bir iç halka yapısı oluşturur (birçok Pseudomonas lipopeptitinde olduğu gibi).
② Sentetik Kategori AAS ayrıca asidik, bazik ve nötr amino asitlerden herhangi biri kullanılarak da sentezlenebilir. AAS'nin sentezi için kullanılan yaygın amino asitler glutamik asit, serin, prolin, aspartik asit, glisin, arginin, alanin, lösin ve protein hidrolizatlarıdır. Bu yüzey aktif madde alt sınıfı kimyasal, enzimatik ve kemoenzimatik yöntemlerle hazırlanabilir; ancak AAS üretimi için kimyasal sentez ekonomik açıdan daha uygundur. Yaygın örnekler arasında N-lauroil-L-glutamik asit ve N-palmitoil-L-glutamik asit yer alır.
|
4.2 Alifatik zincir ikame edicilerine dayalı
Alifatik zincir ikame edicilerine dayanarak, amino asit bazlı yüzey aktif maddeler 2 tipe ayrılabilir.
İkame edicinin konumuna göre
| ①N-ikame edilmiş AAS N-sübstitüe edilmiş bileşiklerde, bir amino grubunun bir lipofilik grup veya bir karboksil grubu ile değiştirilmesi, bazlığın kaybına neden olur. N-ikameli AAS'nin en basit örneği, esasen anyonik yüzey aktif maddeler olan N-asil amino asitlerdir. n-ikameli AAS, hidrofobik ve hidrofilik kısımlar arasına bağlanmış bir amid bağına sahiptir. Amit bağı, bu yüzey aktif maddenin asidik bir ortamda bozunmasını kolaylaştıran ve böylece onu biyolojik olarak parçalanabilir hale getiren bir hidrojen bağı oluşturma yeteneğine sahiptir.
②C-ikame edilmiş AAS C-ikameli bileşiklerde, ikame karboksil grubunda (bir amid veya ester bağı yoluyla) meydana gelir. Tipik C-ikameli bileşikler (örn. esterler veya amidler) esasen katyonik yüzey aktif maddelerdir.
③N- ve C-ikame edilmiş AAS Bu tip yüzey aktif maddelerde hem amino hem de karboksil grupları hidrofilik kısımdır. Bu tip esasen amfoterik bir yüzey aktif maddedir. |
4.3 Hidrofobik kuyruk sayısına göre
Baş gruplarının ve hidrofobik kuyrukların sayısına bağlı olarak AAS dört gruba ayrılabilir. Düz zincirli AAS, Gemini (dimer) tipi AAS, Gliserolipid tipi AAS ve bisefalik amfifilik (Bola) tipi AAS. düz zincirli yüzey aktif maddeler, yalnızca bir hidrofobik kuyruklu amino asitlerden oluşan yüzey aktif maddelerdir (Şekil 3). Gemini tipi AAS, iki amino asit polar baş grubuna ve molekül başına iki hidrofobik kuyruğa sahiptir (Şekil 4). Bu tip yapıda, iki düz zincirli AAS bir ara parça ile birbirine bağlanır ve bu nedenle dimer olarak da adlandırılır. Gliserolipid tipi AAS'de ise iki hidrofobik kuyruk aynı amino asit baş grubuna bağlıdır. Bu yüzey aktif maddeler monogliseritlerin, digliseritlerin ve fosfolipitlerin analogları olarak düşünülebilirken Bola tipi AAS'de iki amino asit baş grubu hidrofobik bir kuyrukla bağlanır.
4.4 Kafa grubunun tipine göre
①Kayonik AAS
Bu tür yüzey aktif maddenin baş grubu pozitif bir yüke sahiptir. En eski katyonik AAS, bir pirolidon karboksilat olan etil kokoil arjinattır. Bu yüzey aktif maddenin benzersiz ve çeşitli özellikleri, onu dezenfektanlarda, antimikrobiyal maddelerde, antistatik maddelerde, saç kremlerinde kullanışlı hale getirmenin yanı sıra, gözlere ve cilde karşı nazik olması ve biyolojik olarak kolayca parçalanabilmesini sağlar. Singare ve Mhatre, arginin bazlı katyonik AAS'yi sentezledi ve bunların fizikokimyasal özelliklerini değerlendirdi. Bu çalışmada Schotten-Baumann reaksiyon koşulları kullanılarak elde edilen ürünlerden yüksek verim elde edildiğini iddia etmişlerdir. Alkil zincir uzunluğu ve hidrofobisitenin artmasıyla birlikte yüzey aktif maddenin yüzey aktivitesinin arttığı, Kritik Misel Konsantrasyonunun (cmc) azaldığı bulunmuştur. Bir diğeri ise saç bakım ürünlerinde yaygın olarak saç kremi olarak kullanılan kuaterner asil proteinidir.
②Anyonik AAS
Anyonik yüzey aktif maddelerde yüzey aktif maddenin polar baş grubu negatif yüke sahiptir. Deniz kestanelerinde ve deniz yıldızlarında yaygın olarak bulunan bir amino asit olan sarkozin (CH3-NH-CH2-COOH, N-metilglisin), kimyasal olarak, deniz kestanelerinde bulunan temel bir amino asit olan glisin (NH2-CH2-COOH) ile ilişkilidir. memeli hücrelerinde. -COOH), kimyasal olarak memeli hücrelerinde bulunan temel bir amino asit olan glisin ile ilişkilidir. Laurik asit, tetradekanoik asit, oleik asit ve bunların halojenürleri ve esterleri, sarkosinat yüzey aktif maddelerinin sentezlenmesinde yaygın olarak kullanılır. Sarkosinatlar doğası gereği hafiftir ve bu nedenle gargaralarda, şampuanlarda, sprey tıraş köpüklerinde, güneş kremlerinde, cilt temizleyicilerinde ve diğer kozmetik ürünlerde yaygın olarak kullanılır.
Ticari olarak temin edilebilen diğer anyonik AAS'ler arasında sırasıyla sodyum N-kokoil-L-glutamat ve potasyum N-kokoil glisinatın ticari isimleri olan Amisoft CS-22 ve AmiliteGCK-12 yer alır. Amilit yaygın olarak köpük oluşturucu madde, deterjan, çözündürücü, emülgatör ve dağıtıcı olarak kullanılır ve şampuanlar, banyo sabunları, vücut yıkama ürünleri, diş macunları, yüz temizleyicileri, temizleme sabunları, kontakt lens temizleyicileri ve ev tipi yüzey aktif maddeler gibi kozmetikte birçok uygulamaya sahiptir. Amisoft, yumuşak bir cilt ve saç temizleyici olarak, özellikle yüz ve vücut temizleyicilerinde, blok sentetik deterjanlarda, vücut bakım ürünlerinde, şampuanlarda ve diğer cilt bakım ürünlerinde kullanılır.
③zwitteriyonik veya amfoterik AAS
Amfoterik yüzey aktif maddeler hem asidik hem de bazik bölgeler içerir ve bu nedenle pH değerini değiştirerek yüklerini değiştirebilirler. Alkali ortamda anyonik yüzey aktif maddeler gibi davranırlar, asidik ortamlarda katyonik yüzey aktif maddeler gibi davranırlar ve nötr ortamda amfoterik yüzey aktif maddeler gibi davranırlar. Lauril lizin (LL) ve alkoksi (2-hidroksipropil) arginin, amino asitlere dayanan bilinen tek amfoterik yüzey aktif maddelerdir. LL, lisin ve laurik asidin yoğunlaşma ürünüdür. Amfoterik yapısından dolayı LL, çok alkali veya asidik solventler dışında hemen hemen her türlü solventte çözünmez. Organik bir toz olarak LL, hidrofilik yüzeylere mükemmel yapışma özelliğine ve düşük sürtünme katsayısına sahiptir ve bu yüzey aktif maddeye mükemmel yağlama yeteneği kazandırır. LL, cilt kremlerinde ve saç kremlerinde yaygın olarak kullanılır ve aynı zamanda yağlayıcı olarak da kullanılır.
④Noniyonik AAS
İyonik olmayan yüzey aktif maddeler, resmi yükleri olmayan polar baş grupları ile karakterize edilir. Al-Sabagh ve diğerleri tarafından sekiz yeni etoksilenmiş iyonik olmayan yüzey aktif madde hazırlandı. yağda çözünen a-amino asitlerden. Bu işlemde, L-fenilalanin (LEP) ve L-lösin ilk önce heksadekanol ile esterleştirildi, ardından palmitik asit ile amidasyon yapılarak iki amit ve iki a-amino asit esteri elde edildi. Amidler ve esterler daha sonra farklı sayıda polioksietilen birimlerine (40, 60 ve 100) sahip üç fenilalanin türevi hazırlamak için etilen oksit ile yoğunlaştırma reaksiyonlarına tabi tutuldu. Bu iyonik olmayan AAS'lerin iyi deterjan ve köpürme özelliklerine sahip olduğu bulunmuştur.
05 Sentez
5.1 Temel sentetik yol
AAS'de hidrofobik gruplar amin veya karboksilik asit bölgelerine veya amino asitlerin yan zincirleri yoluyla bağlanabilir. Buna dayanarak, Şekil 5'te gösterildiği gibi dört temel sentez yolu mevcuttur.
Şekil 5 Amino asit bazlı yüzey aktif maddelerin temel sentez yolları
| Yol 1. Amfifilik ester aminler esterifikasyon reaksiyonları ile üretilir; bu durumda yüzey aktif madde sentezi genellikle yağ alkollerinin ve amino asitlerin bir dehidrasyon maddesi ve bir asidik katalizör varlığında geri akıtılmasıyla elde edilir. Bazı reaksiyonlarda sülfürik asit hem katalizör hem de dehidrasyon maddesi olarak görev yapar.
Yol 2. Aktive edilmiş amino asitler alkilaminlerle reaksiyona girerek amid bağları oluşturur ve amfifilik amidoaminlerin senteziyle sonuçlanır.
Yol 3. Amido asitler, amino asitlerin amin gruplarının Amido Asitler ile reaksiyona sokulmasıyla sentezlenir.
Yol 4. Uzun zincirli alkil amino asitler, amin gruplarının haloalkanlarla reaksiyonundan sentezlendi. |
5.2 Sentez ve üretimdeki ilerlemeler
5.2.1 Tek zincirli amino asit/peptit yüzey aktif maddelerin sentezi
N-asil veya O-asil amino asitler veya peptitler, amin veya hidroksil gruplarının yağ asitleri ile enzim katalizli asilasyonu yoluyla sentezlenebilir. Amino asit amid veya metil ester türevlerinin solventsiz lipaz katalizli sentezine ilişkin en eski raporda Candida antarctica kullanıldı ve verimler hedef amino aside bağlı olarak %25 ila %90 arasında değişiyordu. Metil etil keton da bazı reaksiyonlarda çözücü olarak kullanılmıştır. Vonderhagen ve ark. ayrıca su ve organik çözücüler (örn. dimetilformamid/su) ve metil bütil ketondan oluşan bir karışım kullanılarak amino asitlerin, protein hidrolizatlarının ve/veya bunların türevlerinin lipaz ve proteaz katalizli N-asilasyon reaksiyonlarını tarif etmiştir.
İlk günlerde, AAS'nin enzim katalizli sentezindeki ana sorun düşük verimdi. Valivety ve arkadaşlarına göre. N-tetradekanoil amino asit türevlerinin verimi, farklı lipazlar kullanıldıktan ve 70°C'de birçok gün inkübe edildikten sonra bile yalnızca %2 ila %10 idi. Montet ve ark. aynı zamanda, yağ asitleri ve bitkisel yağlar kullanılarak N-asil lisin sentezinde amino asitlerin düşük verimi ile ilgili sorunlarla da karşılaşılmıştır. Onlara göre ürünün maksimum verimi solventsiz koşullar altında ve organik solventler kullanıldığında %19 idi. Valivety ve diğerleri de aynı sorunla karşılaştı. N-Cbz-L-lizin veya N-Cbz-lizin metil ester türevlerinin sentezinde.
Bu çalışmada, erimiş solvent içermeyen bir ortamda substrat olarak N korumalı serin ve katalizör olarak Novozyme 435 kullanıldığında 3-O-tetradekanoil-L-serin veriminin %80 olduğunu iddia ettiler. Nagao ve Kito, lipaz kullanırken L-serin, L-homoserin, L-treonin ve L-tirozinin (LET) O-asilasyonunu inceledi. Reaksiyonun sonuçları (lipaz, sulu tampon ortamında Candida cylindracea ve Rhizopus delemar tarafından elde edildi) ve L-homoserin ve L-serinin asilasyon veriminin bir miktar düşük olduğunu, ancak L-treonin ve LET'in asilasyonunun meydana gelmediğini bildirdi.
Birçok araştırmacı, uygun maliyetli AAS'nin sentezi için ucuz ve kolayca bulunabilen substratların kullanımını desteklemiştir. Soo ve ark. palm yağı bazlı yüzey aktif maddelerin hazırlanmasının immobilize lipoenzim ile en iyi sonucu verdiğini iddia etti. Reaksiyonun zaman almasına (6 gün) rağmen ürün veriminin daha iyi olacağını belirtmişlerdir. Gerova ve ark. siklik/rasemik bir karışımda metiyonin, prolin, lösin, treonin, fenilalanin ve fenilglisin bazlı kiral N-palmitoil AAS'nin sentezini ve yüzey aktivitesini araştırdı. Pang ve Chu, çözelti içinde amino asit bazlı monomerlerin ve dikarboksilik asit bazlı monomerlerin sentezini tanımladı. Bir dizi fonksiyonel ve biyolojik olarak bozunabilir amino asit bazlı poliamid ester, çözelti içinde birlikte yoğunlaşma reaksiyonları yoluyla sentezlendi.
Cantaeuzene ve Guerreiro, Boc-Ala-OH ve Boc-Asp-OH karboksilik asit gruplarının uzun zincirli alifatik alkoller ve diollerle, çözücü olarak diklorometan ve katalizör olarak agaroz 4B (Sepharose 4B) ile esterleşmesini bildirdi. Bu çalışmada Boc-Ala-OH'nin 16 karbona kadar yağ alkolleri ile reaksiyonu iyi verimler (%51) verirken, Boc-Asp-OH 6 ve 12 karbonlar için %63'lük bir verimle daha iyi sonuç verdi [64 ] Papain'in katalizör görevi gördüğü Cbz-Arg-OMe ile çeşitli uzun zincirli alkilaminlerle amid bağlarının veya yağlı alkollerle ester bağlarının oluşturulmasıyla sentezlenen, %58 ila %76 arasında değişen verimlerde %99,9.
5.2.2 Gemini bazlı amino asit/peptit yüzey aktif maddelerin sentezi
Amino asit bazlı gemini yüzey aktif maddeler, bir aralayıcı grup tarafından birbirine baş-kafa bağlı iki düz zincirli AAS molekülünden oluşur. Gemini tipi amino asit bazlı yüzey aktif maddelerin kemoenzimatik sentezi için 2 olası şema vardır (Şekil 6 ve 7). Şekil 6'da 2 amino asit türevi, bir aralayıcı grup olarak bileşik ile reaksiyona sokulur ve ardından 2 hidrofobik grup eklenir. Şekil 7'de, 2 düz zincirli yapı, iki işlevli bir aralayıcı grup tarafından doğrudan birbirine bağlanmıştır.
Gemini lipoamino asitlerinin enzim katalizli sentezinin ilk gelişimine Valivety ve ark. öncülük etmiştir. Yoshimura ve diğerleri. sistin ve n-alkil bromit bazlı amino asit bazlı bir gemini yüzey aktif maddenin sentezini, adsorpsiyonunu ve toplanmasını araştırdı. Sentezlenen yüzey aktif maddeler karşılık gelen monomerik yüzey aktif maddelerle karşılaştırıldı. Faustino ve ark. L-sistin, D-sistin, DL-sistin, L-sistein, L-metiyonin ve L-sülfoalanin bazlı anyonik üre bazlı monomerik AAS'nin ve bunların ikizler çiftlerinin iletkenlik, denge yüzey gerilimi ve kararlılık yoluyla sentezini tanımladı. bunların durum floresans karakterizasyonu. Monomer ve gemini karşılaştırıldığında gemini'nin cmc değerinin daha düşük olduğu gösterilmiştir.
Şekil 6 AA türevleri ve aralayıcı kullanılarak gemini AAS sentezi ve ardından hidrofobik grubun eklenmesi
Şekil 7 İki işlevli aralayıcı ve AAS kullanılarak Gemini AAS'lerin sentezi
5.2.3 Gliserolipid amino asit/peptit yüzey aktif maddelerinin sentezi
Gliserolipid amino asit/peptit yüzey aktif maddeler, gliserol omurgasına bağlı bir amino asit ile bir veya iki yağ zincirinden oluşan yapıları nedeniyle, gliserol mono- (veya di-) esterlerin ve fosfolipitlerin yapısal analogları olan yeni bir lipit amino asit sınıfıdır. bir ester bağı ile. Bu yüzey aktif maddelerin sentezi, amino asitlerin gliserol esterlerinin yüksek sıcaklıklarda ve asidik bir katalizör (örn. BF 3) varlığında hazırlanmasıyla başlar. Enzim katalizli sentez (katalizör olarak hidrolazlar, proteazlar ve lipazların kullanılması) da iyi bir seçenektir (Şekil 8).
Papain kullanılarak dilaurillenmiş arginin gliserit konjugatlarının enzim katalizli sentezi rapor edilmiştir. Asetilargininden diaçilgliserol ester konjugatlarının sentezi ve bunların fizikokimyasal özelliklerinin değerlendirilmesi de rapor edilmiştir.
Şekil 8 Mono ve diaçilgliserol amino asit konjugatlarının sentezi
aralayıcı: NH-(CH2)10-NH: bileşikB1
ara parça: NH-C6H4-NH: bileşikB2
aralayıcı: CH2-CH2: bileşikB3
Şekil 9 Tris(hidroksimetil)aminometandan türetilen simetrik amfifillerin sentezi
5.2.4 Bola bazlı amino asit/peptit yüzey aktif maddelerin sentezi
Amino asit bazlı bola tipi amfifiller, aynı hidrofobik zincire bağlı 2 amino asit içerir. Franceschi ve ark. 2 amino asit (D- veya L-alanin veya L-histidin) ve farklı uzunluklarda 1 alkil zincirine sahip bola tipi amfifillerin sentezini tanımlamış ve yüzey aktivitelerini araştırmıştır. Yeni bola tipi amfifillerin bir amino asit fraksiyonu (ya yaygın olmayan bir β-amino asit veya bir alkol kullanılarak) ve bir C12-C20 ayırıcı grubu ile sentezini ve toplanmasını tartışıyorlar. Kullanılan yaygın olmayan β-amino asitler, bir şeker amino asidi, bir azidotimin (AZT) türevi amino asit, bir norbornen amino asit ve AZT'den türetilen bir amino alkol olabilir (Şekil 9). tris(hidroksimetil)aminometandan (Tris) türetilen simetrik bola tipi amfifillerin sentezi (Şekil 9).
06 Fizikokimyasal özellikler
Amino asit bazlı yüzey aktif maddelerin (AAS) doğası gereği çeşitli ve çok yönlü olduğu ve iyi çözünürlük, iyi emülsifikasyon özellikleri, yüksek verimlilik, yüksek yüzey aktivite performansı ve sert suya (kalsiyum iyonu) karşı iyi direnç gibi birçok uygulamada iyi uygulanabilirliğe sahip olduğu iyi bilinmektedir. tolerans).
Amino asitlerin yüzey aktif madde özelliklerine (örn. yüzey gerilimi, cmc, faz davranışı ve Krafft sıcaklığı) dayanarak, kapsamlı çalışmalardan sonra aşağıdaki sonuçlara varıldı: AAS'nin yüzey aktivitesi, geleneksel yüzey aktif madde muadilinden üstündür.
6.1 Kritik Misel Konsantrasyonu (cmc)
Kritik misel konsantrasyonu yüzey aktif maddelerin önemli parametrelerinden biridir ve çözünme, hücre lizizi ve biyofilmlerle etkileşimi gibi birçok yüzey aktif özelliğini yönetir. Genel olarak, hidrokarbon kuyruğunun zincir uzunluğunun artması (hidrofobikliğin artması) misel azalmasına yol açar yüzey aktif madde çözeltisinin cmc değerinde, böylece yüzey aktivitesini arttırır. Amino asit bazlı yüzey aktif maddeler, geleneksel yüzey aktif maddelerle karşılaştırıldığında genellikle daha düşük cmc değerlerine sahiptir.
Farklı baş grupları ve hidrofobik kuyruk kombinasyonları (mono-katyonik amid, bi-katyonik amid, bi-katyonik amid bazlı ester) aracılığıyla Infante ve ark. üç arginin bazlı AAS sentezledi ve bunların cmc ve γcmc'sini (cmc'deki yüzey gerilimi) inceledi, cmc ve γcmc değerlerinin hidrofobik kuyruk uzunluğunun artmasıyla azaldığını gösterdi. Başka bir çalışmada Singare ve Mhatre, N-a-asilarjinin yüzey aktif cisimlerinin cmc'sinin hidrofobik kuyruk karbon atomlarının sayısı arttıkça azaldığını buldu (Tablo 1).
Yoshimura ve diğerleri. Sistein türevi amino asit bazlı Gemini yüzey aktif cisimlerinin cmc'sini araştırmış ve hidrofobik zincirdeki karbon zinciri uzunluğu 10'dan 12'ye çıkarıldığında cmc'nin azaldığını göstermiştir. Karbon zinciri uzunluğunun 14'e daha da arttırılması cmc'de bir artışa yol açmıştır, bu da uzun zincirli Gemini yüzey aktif maddelerinin topaklanma eğiliminin daha düşük olduğunu doğruladı.
Faustino ve ark. sistine dayalı anyonik Gemini yüzey aktif maddelerinin sulu çözeltilerinde karışık misellerin oluşumunu bildirmiştir. Gemini yüzey aktif maddeler aynı zamanda karşılık gelen geleneksel monomerik yüzey aktif maddelerle (C8 Cys) karşılaştırıldı. Lipid-surfaktan karışımlarının cmc değerlerinin saf sürfaktanlara göre daha düşük olduğu rapor edilmiştir. gemini yüzey aktif maddeleri ve suda çözünür, misel oluşturucu bir fosfolipit olan 1,2-diheptanoil-sn-gliseril-3-fosfokolin milimolar düzeyde cmc'ye sahipti.
Shrestha ve Aramaki, karışım tuzlarının yokluğunda karışık amino asit bazlı anyonik-noniyonik yüzey aktif maddelerin sulu çözeltilerinde viskoelastik solucan benzeri misellerin oluşumunu araştırdılar. Bu çalışmada N-dodesil glutamatın daha yüksek Krafft sıcaklığına sahip olduğu bulundu; ancak bazik amino asit L-lisin ile nötrleştirildiğinde miseller üretti ve çözelti, 25 °C'de Newton sıvısı gibi davranmaya başladı.
6.2 Suda iyi çözünürlük
AAS'nin suda iyi çözünürlüğü ilave CO-NH bağlarının varlığından kaynaklanmaktadır. Bu, AAS'yi karşılık gelen geleneksel yüzey aktif maddelerden daha biyolojik olarak parçalanabilir ve çevre dostu hale getirir. N-asil-L-glutamik asidin suda çözünürlüğü, 2 karboksil grubu nedeniyle daha da iyidir. Cn(CA)2'nin suda çözünürlüğü de iyidir çünkü 1 molekülde 2 iyonik arginin grubu vardır, bu da hücre arayüzünde daha etkili adsorpsiyon ve difüzyonla ve hatta daha düşük konsantrasyonlarda etkili bakteriyel inhibisyonla sonuçlanır.
6.3 Krafft sıcaklığı ve Krafft noktası
Krafft sıcaklığı, çözünürlüğü belirli bir sıcaklığın üzerinde keskin bir şekilde artan yüzey aktif maddelerin spesifik çözünürlük davranışı olarak anlaşılabilir. İyonik yüzey aktif maddeler, sudan çökelebilen katı hidratlar üretme eğilimindedir. Belirli bir sıcaklıkta (Krafft sıcaklığı olarak adlandırılan), yüzey aktif maddelerin çözünürlüğünde genellikle dramatik ve süreksiz bir artış gözlemlenir. İyonik bir yüzey aktif maddenin Krafft noktası cmc'deki Krafft sıcaklığıdır.
Bu çözünürlük özelliği genellikle iyonik yüzey aktif maddeler için görülür ve şu şekilde açıklanabilir: Yüzey aktif madde içermeyen monomerin çözünürlüğü, misel oluşumu nedeniyle çözünürlüğünün giderek arttığı Krafft noktasına ulaşılana kadar Krafft sıcaklığının altında sınırlıdır. Tam çözünürlüğü sağlamak için yüzey aktif madde formülasyonlarının Krafft noktasının üzerindeki sıcaklıklarda hazırlanması gerekir.
AAS'nin Krafft sıcaklığı incelendi ve geleneksel sentetik yüzey aktif cisimlerininkiyle karşılaştırıldı. Shrestha ve Aramaki, arginin bazlı AAS'nin Krafft sıcaklığını inceledi ve kritik misel konsantrasyonunun 2-5'in üzerinde ön misel formunda toplanma davranışı sergilediğini buldu. ×10-6 mol-L-1 ve ardından normal misel oluşumu (Ohta ve diğerleri, altı farklı tipte N-heksadekanoil AAS sentezledi ve bunların Krafft sıcaklığı ile amino asit kalıntıları arasındaki ilişkiyi tartıştı.
Deneylerde, N-heksadekanoil AAS'nin Krafft sıcaklığının, amino asit kalıntılarının boyutunun küçülmesiyle arttığı (fenilalanin bir istisnadır), çözünürlük ısısının (ısı alımı) ise amino asit kalıntılarının boyutunun küçülmesiyle arttığı (ile) bulunmuştur. glisin ve fenilalanin hariç). Hem alanin hem de fenilalanin sistemlerinde, N-heksadekanoil AAS tuzunun katı formunda DL etkileşiminin LL etkileşiminden daha güçlü olduğu sonucuna varıldı.
Brito ve ark. diferansiyel tarama mikrokalorimetresi kullanarak üç yeni amino asit bazlı yüzey aktif madde serisinin Krafft sıcaklığını belirledi ve trifloroasetat iyonunun iyodür iyonuna değiştirilmesinin Krafft sıcaklığında (yaklaşık 6 °C) 47 °C'den 53 °C'ye önemli bir artışa yol açtığını buldu. C. Cis-çift bağların varlığı ve uzun zincirli Ser türevlerindeki doymamışlık, Krafft sıcaklığında önemli bir düşüşe yol açtı. n-Dodesil glutamatın daha yüksek Krafft sıcaklığına sahip olduğu bildirildi. Bununla birlikte, bazik amino asit L-lisin ile nötralizasyon, çözeltide 25 °C'de Newton sıvıları gibi davranan misellerin oluşmasıyla sonuçlandı.
6.4 Yüzey gerilimi
Yüzey aktif maddelerin yüzey gerilimi, hidrofobik kısmın zincir uzunluğuyla ilişkilidir. Zhang ve diğerleri. sodyum kokoil glisinatın yüzey gerilimini Wilhelmy plak yöntemiyle (25±0.2)°C belirlemiş ve cmc'deki yüzey gerilimi değerini 33 mN-m -1, cmc'deki yüzey gerilimini ise 0.21 mmol-L -1 olarak belirlemiştir. Yoshimura ve diğerleri. 2C n Cys tipi amino asit bazlı 2C n Cys bazlı yüzey aktif maddelerin yüzey gerilimini belirledi. Zincir uzunluğu arttıkça (n=8'e kadar) cmc'deki yüzey geriliminin azaldığı, n=12 veya daha uzun zincir uzunluğuna sahip yüzey aktif maddeler için ise eğilimin tersine döndüğü bulunmuştur.
CaC12'nin dikarboksillenmiş amino asit bazlı yüzey aktif maddelerin yüzey gerilimi üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Bu çalışmalarda, üç dikarboksillenmiş amino asit tipi yüzey aktif maddenin (C12 MalNa 2, C12 AspNa 2 ve C12 GluNa 2) sulu çözeltilerine CaCl2 eklenmiştir. Cmc sonrası plato değerleri karşılaştırıldığında çok düşük CaC1 2 konsantrasyonlarında yüzey geriliminin azaldığı tespit edildi. Bunun nedeni kalsiyum iyonlarının yüzey aktif maddenin gaz-su arayüzündeki düzeni üzerindeki etkisidir. Öte yandan N-dodesilaminomalonat ve N-dodesilaspartat tuzlarının yüzey gerilimleri de 10 mmol-L-1 CaC1 2 konsantrasyonuna kadar hemen hemen sabitti. 10 mmol-L-1'in üzerinde yüzey aktif maddenin kalsiyum tuzunun çökelmesinin oluşması nedeniyle yüzey gerilimi keskin bir şekilde artar. N-dodesil glutamatın disodyum tuzu için, CaC12'nin orta düzeyde eklenmesi yüzey geriliminde önemli bir azalmaya neden olurken, CaC12 konsantrasyonunda devam eden artış artık önemli değişikliklere neden olmamıştır.
Gemini tipi AAS'nin gaz-su arayüzündeki adsorpsiyon kinetiğini belirlemek için maksimum kabarcık basıncı yöntemi kullanılarak dinamik yüzey gerilimi belirlendi. Sonuçlar, en uzun test süresi boyunca 2C 12 Cys dinamik yüzey geriliminin değişmediğini gösterdi. Dinamik yüzey geriliminin azalması yalnızca konsantrasyona, hidrofobik kuyrukların uzunluğuna ve hidrofobik kuyrukların sayısına bağlıdır. Yüzey aktif madde konsantrasyonunun artması, zincir uzunluğunun ve zincir sayısının azalması, bozunmanın daha hızlı olmasına neden oldu. Daha yüksek C n Cys konsantrasyonları (n = 8 ila 12) için elde edilen sonuçların Wilhelmy yöntemiyle ölçülen γ cmc'ye çok yakın olduğu bulundu.
Başka bir çalışmada sodyum dilauril sistin (SDLC) ve sodyum didekamino sistin'in dinamik yüzey gerilimleri Wilhelmy plak yöntemiyle, ayrıca sulu çözeltilerinin denge yüzey gerilimleri damla hacmi yöntemiyle belirlendi. Disülfür bağlarının reaksiyonu başka yöntemlerle de araştırıldı. 0,1 mmol-L-1SDLC çözeltisine merkaptoetanolün eklenmesi, yüzey geriliminde 34 mN-m-1'den 53 mN-m-1'e hızlı bir artışa yol açtı. NaClO, SDLC'nin disülfid bağlarını sülfonik asit gruplarına oksitleyebildiğinden, 0,1 mmol-L-1 SDLC çözeltisine NaClO (5 mmol-L-1) eklendiğinde hiçbir topaklanma gözlenmedi. Transmisyon elektron mikroskobu ve dinamik ışık saçılımı sonuçları, çözeltide hiçbir agregatın oluşmadığını gösterdi. SDLC'nin yüzey geriliminin 20 dakikalık bir süre zarfında 34 mN-m-1'den 60 mN-m-1'e yükseldiği bulunmuştur.
6.5 İkili yüzey etkileşimleri
Yaşam bilimlerinde bir dizi grup, gaz-su arayüzündeki katyonik AAS (diasilgliserol arginin bazlı yüzey aktif maddeler) ve fosfolipid karışımlarının titreşim özelliklerini incelemiş ve sonunda bu ideal olmayan özelliğin elektrostatik etkileşimlerin yaygınlığına neden olduğu sonucuna varmıştır.
6.6 Toplama özellikleri
Dinamik ışık saçılımı, cmc'nin üzerindeki konsantrasyonlarda amino asit bazlı monomerlerin ve gemini yüzey aktif cisimlerinin toplanma özelliklerini belirlemek için yaygın olarak kullanılır ve görünür bir hidrodinamik çap DH (= 2RH) verir. Cn Cys ve 2Cn Cys'in oluşturduğu agregatlar diğer yüzey aktif maddelerle karşılaştırıldığında nispeten büyüktür ve geniş ölçekli bir dağılıma sahiptir. 2C12Cys dışındaki tüm yüzey aktif maddeler tipik olarak yaklaşık 10 nm'lik agregatlar oluşturur. Gemini yüzey aktif maddelerinin misel boyutları, monomerik benzerlerininkinden önemli ölçüde daha büyüktür. Hidrokarbon zincir uzunluğundaki bir artış aynı zamanda misel boyutunda da bir artışa yol açar. Ohta ve ark. sulu çözeltide üç farklı N-dodesil-fenil-alanil-fenil-alanin tetrametilamonyum stereoizomerinin toplanma özelliklerini tanımladı ve diastereoizomerlerin sulu çözeltide aynı kritik toplanma konsantrasyonuna sahip olduğunu gösterdi. Iwahashi ve ark. N-dodekanoil-L-glutamik asit, N-dodekanoil-L-valin ve bunların metil esterlerinin farklı çözücüler (tetrahidrofuran, asetonitril, 1,4 gibi) içerisinde kiral agregatlarının oluşumu dairesel dikroizm, NMR ve buhar basıncı osmometrisi ile incelenmiştir. -dioksan ve 1,2-dikloroetan) dönme özelliklerine sahip olup olmadığı dairesel dikroizm, NMR ve buhar basıncı osmometrisi ile araştırıldı.
6.7 Arayüzey adsorpsiyonu
Amino asit bazlı yüzey aktif maddelerin arayüzey adsorpsiyonu ve bunun geleneksel muadili ile karşılaştırılması da araştırma yönlerinden biridir. Örneğin LET ve LEP'ten elde edilen aromatik amino asitlerin dodesil esterlerinin arayüzey adsorpsiyon özellikleri araştırıldı. Sonuçlar LET ve LEP'in sırasıyla gaz-sıvı arayüzünde ve su/heksan arayüzünde daha düşük arayüzey alanları sergilediğini gösterdi.
Bordes ve ark. üç dikarboksile amino asit yüzey aktif maddesinin, dodesil glutamat, dodesil aspartat ve aminomalonatın disodyum tuzlarının (iki karboksil grubu arasında sırasıyla 3, 2 ve 1 karbon atomlu) gaz-su arayüzündeki çözelti davranışını ve adsorpsiyonunu araştırdı. Bu rapora göre dikarboksillenmiş yüzey aktif maddelerin cmc'si, monokarboksillenmiş dodesil glisin tuzunun cmc'sinden 4-5 kat daha yüksekti. Bu, dikarboksillenmiş yüzey aktif maddeler ile komşu moleküller arasında, içindeki amid grupları aracılığıyla hidrojen bağlarının oluşmasına atfedilir.
6.8 Faz davranışı
Çok yüksek konsantrasyonlarda yüzey aktif maddeler için izotropik süreksiz kübik fazlar gözlenir. Çok büyük kafa gruplarına sahip yüzey aktif madde molekülleri, daha küçük pozitif eğriliğe sahip agregatlar oluşturma eğilimindedir. Marques ve ark. 12Lys12/12Ser ve 8Lys8/16Ser sistemlerinin faz davranışını inceledi (bkz. Şekil 10) ve sonuçlar, 12Lys12/12Ser sisteminin misel ve veziküler çözüm bölgeleri arasında bir faz ayırma bölgesine sahip olduğunu, 8Lys8/16Ser sisteminin ise 8Lys8/16Ser sistemi sürekli bir geçiş gösterir (küçük misel faz bölgesi ile vezikül faz bölgesi arasında uzun misel faz bölgesi). 12Lys12/12Ser sisteminin vezikül bölgesi için veziküllerin her zaman misellerle bir arada mevcut olduğu, 8Lys8/16Ser sisteminin vezikül bölgesinin ise yalnızca veziküllere sahip olduğu unutulmamalıdır.
Lizin ve serin bazlı yüzey aktif maddelerin katanyonik karışımları: simetrik 12Lys12/12Ser çifti (solda) ve asimetrik 8Lys8/16Ser çifti (sağda)
6.9 Emülsifiye etme yeteneği
Kouchi ve ark. N-[3-dodesil-2-hidroksipropil]-L-arjinin, L-glutamatın ve diğer AAS'nin emülsifiye etme kabiliyetini, arayüzey gerilimini, dağılabilirliğini ve viskozitesini inceledi. Sentetik yüzey aktif maddelerle (onların geleneksel noniyonik ve amfoterik muadilleri) karşılaştırıldığında, sonuçlar AAS'nin geleneksel yüzey aktif maddelerden daha güçlü emülsifiye etme yeteneğine sahip olduğunu gösterdi.
Baczko ve ark. yeni anyonik amino asit yüzey aktif cisimlerini sentezledi ve bunların kiral yönelimli NMR spektroskopi solventleri olarak uygunluklarını araştırdı. Farklı hidrofobik kuyruklara (pentil tetradesil) sahip bir dizi sülfonat bazlı amfifilik L-Phe veya L-Ala türevleri, amino asitlerin o-sülfobenzoik anhidrit ile reaksiyona sokulması yoluyla sentezlendi. Wu ve diğerleri. N-yağ asil AAS'nin sentezlenmiş sodyum tuzları vesu içinde yağ emülsiyonlarında emülsifikasyon yeteneklerini araştırdı ve sonuçlar, bu yüzey aktif maddelerin yağ fazı olarak etil asetat ile, yağ fazı olarak n-heksan ile karşılaştırıldığında daha iyi performans gösterdiğini gösterdi.
6.10 Sentez ve üretimdeki ilerlemeler
Sert suya dayanıklılık, yüzey aktif maddelerin sert sudaki kalsiyum ve magnezyum gibi iyonların varlığına direnme yeteneği, yani kalsiyum sabunları halinde çökelmeyi önleme yeteneği olarak anlaşılabilir. Sert su direnci yüksek olan yüzey aktif maddeler, deterjan formülasyonlarında ve kişisel bakım ürünlerinde oldukça kullanışlıdır. Sert su direnci, yüzey aktif maddenin kalsiyum iyonlarının varlığında çözünürlüğünde ve yüzey aktivitesinde meydana gelen değişim hesaplanarak değerlendirilebilir.
Sert su direncini değerlendirmenin bir başka yolu, 100 g sodyum oleattan oluşturulan kalsiyum sabununun suda dağılması için gereken yüzey aktif maddenin yüzdesini veya gramını hesaplamaktır. Suyun sert olduğu bölgelerde, kalsiyum ve magnezyum iyonlarının yüksek konsantrasyonları ve mineral içeriği bazı pratik uygulamaları zorlaştırabilir. Çoğu zaman sodyum iyonu, sentetik bir anyonik yüzey aktif maddenin karşı iyonu olarak kullanılır. İki değerlikli kalsiyum iyonu her iki yüzey aktif madde molekülüne de bağlı olduğundan, yüzey aktif maddenin çözeltiden daha kolay çökelmesine neden olur ve böylece deterjan olma olasılığı azalır.
AAS'nin sert su direnci üzerine yapılan çalışma, asit ve sert su direncinin ek bir karboksil grubundan güçlü bir şekilde etkilendiğini ve asit ve sert su direncinin, iki karboksil grubu arasındaki aralayıcı grubun uzunluğunun artmasıyla daha da arttığını gösterdi. . Asit ve sert su direncinin sırası C12 glisinat < C12 aspartat < C12 glutamat şeklindeydi. Sırasıyla dikarboksile amid bağı ve dikarboksile amino yüzey aktif madde karşılaştırıldığında, uygun miktarda asit ilavesiyle ikincisinin pH aralığının daha geniş olduğu ve yüzey aktivitesinin arttığı bulundu. Dikarboksillenmiş N-alkil amino asitleri, kalsiyum iyonlarının varlığında şelatlama etkisi gösterdi ve C12 aspartat, beyaz bir jel oluşturdu. c 12 glutamat, yüksek Ca2+ konsantrasyonunda yüksek yüzey aktivitesi gösterdi ve deniz suyunun tuzdan arındırılmasında kullanılması bekleniyor.
6.11 Dağılabilirlik
Dağılabilirlik, bir yüzey aktif maddenin çözelti içinde yüzey aktif maddenin birleşmesini ve çökelmesini önleme yeteneğini ifade eder.Dağılabilirlik, yüzey aktif maddelerin deterjanlarda, kozmetiklerde ve farmasötiklerde kullanıma uygun olmasını sağlayan önemli bir özelliğidir.Bir dağıtıcı maddenin, hidrofobik grup ile terminal hidrofilik grup arasında (veya düz zincirli hidrofobik gruplar arasında) bir ester, eter, amid veya amino bağı içermesi gerekir.
Genel olarak, alkanolamido sülfatlar gibi anyonik yüzey aktif maddeler ve amidosülfobetain gibi amfoterik yüzey aktif maddeler, kalsiyum sabunları için dağıtıcı maddeler olarak özellikle etkilidir.
Birçok araştırma çalışması, N-lauroil lisin'in suyla pek uyumlu olmadığı ve kozmetik formülasyonlar için kullanımının zor olduğu AAS'nin dağılabilirliğini belirlemiştir.Bu seride, N-asil ikameli bazik amino asitler mükemmel dağılabilirliğe sahiptir ve kozmetik endüstrisinde formülasyonları geliştirmek için kullanılır.
07 Toksisite
Geleneksel yüzey aktif maddeler, özellikle katyonik yüzey aktif maddeler, suda yaşayan organizmalar için oldukça toksiktir. Akut toksisiteleri, yüzey aktif maddelerin hücre-su arayüzünde adsorpsiyon-iyon etkileşimi olgusundan kaynaklanmaktadır. Yüzey aktif maddelerin cmc'sinin azaltılması genellikle yüzey aktif maddelerin daha güçlü arayüzey adsorpsiyonuna yol açar, bu da genellikle akut toksisitelerinin artmasına neden olur. Yüzey aktif maddelerin hidrofobik zincirinin uzunluğundaki bir artış, yüzey aktif maddenin akut toksisitesinde de bir artışa yol açar.Çoğu AAS, insanlara ve çevreye (özellikle deniz organizmalarına) karşı düşük düzeydedir veya toksik değildir ve gıda bileşenleri, farmasötik ürünler ve kozmetik olarak kullanıma uygundur.Birçok araştırmacı, amino asit yüzey aktif maddelerinin hassas olduğunu ve cildi tahriş etmediğini göstermiştir. Arginin bazlı yüzey aktif maddelerin geleneksel muadillerine göre daha az toksik olduğu bilinmektedir.
Brito ve ark. Amino asit bazlı amfifillerin fizikokimyasal ve toksikolojik özelliklerini ve bunların [tirozin (Tyr), hidroksiprolin (Hyp), serin (Ser) ve lisin (Lys) türevleri] kendiliğinden katyonik kesecik oluşumunu inceledi ve bunların akut toksisitesine ilişkin veriler verdi. Daphnia magna (IC 50). Dodesiltrimetilamonyum bromür (DTAB)/Lys türevleri ve/veya Ser-/Lys türevi karışımlarının katyonik keseciklerini sentezlediler ve bunların ekotoksisitesini ve hemolitik potansiyellerini test ederek tüm AAS ve bunların kesecik içeren karışımlarının geleneksel yüzey aktif madde DTAB'den daha az toksik olduğunu gösterdiler. .
Rosa ve diğerleri. DNA'nın stabil amino asit bazlı katyonik keseciklere bağlanmasını (ilişkisini) araştırdı. Genellikle toksik görünen geleneksel katyonik yüzey aktif maddelerin aksine, katyonik amino asit yüzey aktif maddelerinin etkileşimi toksik değildir. Katyonik AAS, belirli anyonik yüzey aktif maddelerle kombinasyon halinde kendiliğinden stabil veziküller oluşturan arginin bazlıdır. Amino asit bazlı korozyon inhibitörlerinin de toksik olmadığı bildirilmektedir. Bu yüzey aktif maddeler, yüksek saflıkta (%99'a kadar), düşük maliyetli, biyolojik olarak kolayca parçalanabilen ve sulu ortamda tamamen çözünebilen, kolayca sentezlenir. Çeşitli çalışmalar, kükürt içeren amino asit yüzey aktif maddelerinin korozyon önlemede üstün olduğunu göstermiştir.
Yakın zamanda yapılan bir çalışmada Perinelli ve ark. geleneksel yüzey aktif maddelerle karşılaştırıldığında rhamnolipidlerin tatmin edici bir toksikolojik profilini bildirmiştir. Rhamnolipidlerin geçirgenlik arttırıcılar olarak görev yaptığı bilinmektedir. Ayrıca rhamnolipidlerin makromoleküler ilaçların epitelyal geçirgenliği üzerindeki etkisini de bildirdiler.
08 Antimikrobiyal aktivite
Yüzey aktif maddelerin antimikrobiyal aktivitesi minimum inhibitör konsantrasyonla değerlendirilebilir. Arginin bazlı yüzey aktif maddelerin antimikrobiyal aktivitesi ayrıntılı olarak incelenmiştir. Gram negatif bakterilerin arginin bazlı yüzey aktif maddelere Gram pozitif bakterilerden daha dirençli olduğu bulundu. Yüzey aktif maddelerin antimikrobiyal aktivitesi genellikle asil zincirleri içindeki hidroksil, siklopropan veya doymamış bağların varlığıyla arttırılır. Castillo ve ark. açil zincirlerinin uzunluğunun ve pozitif yükün molekülün HLB değerini (hidrofilik-lipofilik denge) belirlediğini ve bunların membranları parçalama yetenekleri üzerinde etkili olduğunu gösterdi. Na-asilarjinin metil ester, geniş spektrumlu antimikrobiyal aktiviteye sahip bir başka önemli katyonik yüzey aktif madde sınıfıdır ve kolayca biyolojik olarak parçalanabilir ve düşük toksisiteye sahiptir veya hiç toksisitesi yoktur. Na-asilarginin metil ester bazlı yüzey aktif maddelerin 1,2-dipalmitoil-sn-propiltrioksil-3-fosforilkolin ve 1,2-ditetradekanoil-sn-propiltrioksil-3-fosforilkolin, model membranlar ve canlı organizmalarla etkileşimi üzerine çalışmalar dış engellerin varlığı veya yokluğu, bu yüzey aktif madde sınıfının iyi bir antimikrobiyal etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Sonuçlar, yüzey aktif maddelerin iyi bir antibakteriyel aktiviteye sahip olduğunu göstermiştir.
09 Reolojik özellikler
Yüzey aktif maddelerin reolojik özellikleri, gıda, ilaç, yağ çıkarma, kişisel bakım ve ev bakım ürünleri dahil olmak üzere farklı endüstrilerdeki uygulamalarının belirlenmesinde ve tahmin edilmesinde çok önemli bir rol oynamaktadır. Amino asit yüzey aktif maddelerin viskoelastikliği ile cmc arasındaki ilişkiyi tartışmak için birçok çalışma yapılmıştır.
10 Kozmetik endüstrisindeki uygulamalar
AAS birçok kişisel bakım ürününün formülasyonunda kullanılmaktadır.potasyum N-kokoil glisinatın cilde karşı nazik olduğu bulunmuştur ve yüz temizliğinde çamur ve makyajı çıkarmak için kullanılır. n-Asil-L-glutamik asit iki karboksil grubuna sahiptir, bu da onu suda daha fazla çözünür kılar. Bu AAS'ler arasında C 12 yağ asitlerine dayanan AAS, yüz temizliğinde çamur ve makyajın giderilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. C 18 zincirli AAS, cilt bakım ürünlerinde emülgatör olarak kullanılır ve N-Lauril alanin tuzlarının cildi tahriş etmeyen kremsi köpükler oluşturduğu bilinmektedir ve bu nedenle bebek bakım ürünlerinin formülasyonunda kullanılabilir. Diş macununda kullanılan N-Lauril bazlı AAS, sabuna benzer iyi bir temizleme gücüne ve güçlü enzim önleyici etkinliğe sahiptir.
Geçtiğimiz birkaç on yıl boyunca kozmetik, kişisel bakım ürünleri ve farmasötik ürünler için yüzey aktif maddelerin seçimi, düşük toksisite, yumuşaklık, dokunma hassasiyeti ve güvenliğe odaklandı. Bu ürünlerin tüketicileri potansiyel tahriş, toksisite ve çevresel faktörlerin kesinlikle farkındadır.
Günümüzde AAS, kozmetik ve kişisel bakım ürünlerindeki geleneksel muadillerine göre birçok avantajı nedeniyle birçok şampuan, saç boyası ve banyo sabunu formüle etmek için kullanılmaktadır.Protein bazlı yüzey aktif maddeler, kişisel bakım ürünleri için gerekli olan arzu edilen özelliklere sahiptir. Bazı AAS'lerin film oluşturma yetenekleri vardır, diğerleri ise iyi köpürme yeteneklerine sahiptir.
Amino asitler stratum korneumda doğal olarak oluşan önemli nemlendirici faktörlerdir. Epidermal hücreler öldüğünde stratum korneumun bir parçası haline gelirler ve hücre içi proteinler yavaş yavaş amino asitlere parçalanır. Bu amino asitler daha sonra stratum corneum'a taşınır, burada yağ veya yağ benzeri maddeleri epidermal stratum corneum'a emerler, böylece cilt yüzeyinin elastikiyetini artırırlar. Ciltteki doğal nemlendirici faktörün yaklaşık %50'si amino asitler ve pirolidondan oluşur.
Yaygın bir kozmetik bileşeni olan kolajen aynı zamanda cildi yumuşak tutan amino asitleri de içerir.Pürüzlülük ve donukluk gibi cilt sorunları büyük ölçüde amino asit eksikliğinden kaynaklanmaktadır. Bir çalışma, bir amino asidin bir merhemle karıştırılmasının cilt yanıklarını hafiflettiğini ve etkilenen bölgelerin keloid izleri olmadan normal durumuna döndüğünü gösterdi.
Amino asitlerin ayrıca hasarlı tırnak etlerinin bakımında çok faydalı olduğu bulunmuştur.Kuru, şekilsiz saçlar, ciddi şekilde hasar görmüş stratum korneumdaki amino asit konsantrasyonunda bir azalmaya işaret edebilir. Amino asitler kütikülden saç gövdesine nüfuz etme ve ciltteki nemi emme özelliğine sahiptir.Amino asit bazlı yüzey aktif maddelerin bu özelliği, onları şampuanlarda, saç boyalarında, saç yumuşatıcılarında, saç kremlerinde çok faydalı kılar ve amino asitlerin varlığı saçları güçlü kılar.
11 Günlük kozmetikte uygulamalar
Şu anda dünya çapında amino asit bazlı deterjan formülasyonlarına yönelik artan bir talep var.AAS'nin daha iyi temizleme kabiliyeti, köpürme kabiliyeti ve kumaş yumuşatma özelliklerine sahip olduğu bilinmektedir; bu da onları ev tipi deterjanlar, şampuanlar, vücut yıkama maddeleri ve diğer uygulamalar için uygun kılar.Aspartik asit türevi bir amfoterik AAS'nin şelatlama özelliklerine sahip oldukça etkili bir deterjan olduğu rapor edilmiştir. N-alkil-β-aminoetoksi asitlerden oluşan deterjan bileşenlerinin kullanımının cilt tahrişini azalttığı bulunmuştur. N-kokoil-β-aminopropiyonattan oluşan bir sıvı deterjan formülasyonunun, metal yüzeylerdeki yağ lekeleri için etkili bir deterjan olduğu rapor edilmiştir. Bir aminokarboksilik asit yüzey aktif cisminin, C14CHOHCH2NHCH2COONa'nın da daha iyi deterjan özelliğine sahip olduğu gösterilmiştir ve tekstil, halı, saç, cam vb. temizliğinde kullanılır. 2-hidroksi-3-aminopropiyonik asit-N,N- asetoasetik asit türevinin iyi kompleks oluşturma kabiliyetine sahip olduğu ve dolayısıyla ağartma maddelerine stabilite kazandırdığı bilinmektedir.
N-(N'-uzun zincirli asil-β-alanil)-β-alanin bazlı deterjan formülasyonlarının hazırlanması, Keigo ve Tatsuya tarafından patentlerinde daha iyi yıkama kabiliyeti ve stabilitesi, kolay köpük kırma ve iyi kumaş yumuşaması için rapor edilmiştir. . Kao, N-Asil-1 -N-hidroksi-β-alanin bazlı bir deterjan formülasyonu geliştirdi ve düşük cilt tahrişi, yüksek suya dayanıklılık ve yüksek leke çıkarma gücü bildirdi.
Japon şirketi Ajinomoto, şampuan, deterjan ve kozmetik ürünlerinde ana bileşenler olarak L-glutamik asit, L-arginin ve L-lizin bazlı düşük toksik ve kolayca parçalanabilen AAS kullanıyor (Şekil 13). Deterjan formülasyonlarındaki enzim katkı maddelerinin protein kirlenmesini giderme yeteneği de rapor edilmiştir. Glutamik asit, alanin, metilglisin, serin ve aspartik asitten türetilen N-asil AAS'nin sulu çözeltilerde mükemmel sıvı deterjanlar olarak kullanıldığı rapor edilmiştir. Bu yüzey aktif maddeler, çok düşük sıcaklıklarda bile viskoziteyi hiçbir şekilde arttırmaz ve homojen köpükler elde etmek için köpüklendirme cihazının depolama kabından kolayca aktarılabilir.
Gönderim zamanı: Haz-09-2022