Sommario di questo articolo:
1. Sviluppo degli amminoacidi
2. Proprietà strutturali
3. Composizione chimica
4.Classificazione
5. Sintesi
6. Proprietà fisico-chimiche
7. Tossicità
8. Attività antimicrobica
9. Proprietà reologiche
10. Applicazioni nell'industria cosmetica
11. Applicazioni nella cosmetica quotidiana
Tensioattivi aminoacidici (AAS)sono una classe di tensioattivi formati dalla combinazione di gruppi idrofobici con uno o più amminoacidi. In questo caso gli Aminoacidi possono essere sintetici o derivati da idrolizzati proteici o fonti rinnovabili simili. Questo documento copre i dettagli della maggior parte dei percorsi sintetici disponibili per l'AAS e l'effetto dei diversi percorsi sulle proprietà fisico-chimiche dei prodotti finali, tra cui solubilità, stabilità della dispersione, tossicità e biodegradabilità. Essendo una classe di tensioattivi in crescente domanda, la versatilità degli AAS dovuta alla loro struttura variabile offre un gran numero di opportunità commerciali.
Dato che i tensioattivi sono ampiamente utilizzati nei detergenti, negli emulsionanti, negli inibitori della corrosione, nel recupero terziario dell'olio e nei prodotti farmaceutici, i ricercatori non hanno mai smesso di prestare attenzione ai tensioattivi.
I tensioattivi sono i prodotti chimici più rappresentativi che vengono consumati quotidianamente in grandi quantità in tutto il mondo e hanno un impatto negativo sull’ambiente acquatico.Gli studi hanno dimostrato che l’uso diffuso di tensioattivi tradizionali può avere un impatto negativo sull’ambiente.
Oggi, per i consumatori, l’atossicità, la biodegradabilità e la biocompatibilità sono importanti quasi quanto l’utilità e le prestazioni dei tensioattivi.
I biotensioattivi sono tensioattivi sostenibili rispettosi dell'ambiente che vengono sintetizzati naturalmente da microrganismi come batteri, funghi e lieviti o secreti a livello extracellulare.Pertanto, i biotensioattivi possono anche essere preparati mediante progettazione molecolare per imitare le strutture anfifiliche naturali, come fosfolipidi, glicosidi alchilici e amminoacidi acilici.
Tensioattivi aminoacidi (AAS)sono uno dei tensioattivi tipici, solitamente prodotti da materie prime di origine animale o agricola. Negli ultimi due decenni, gli AAS hanno attirato un grande interesse da parte degli scienziati come nuovi tensioattivi, non solo perché possono essere sintetizzati da risorse rinnovabili, ma anche perché gli AAS sono facilmente degradabili e hanno sottoprodotti innocui, che li rendono più sicuri per l'ambiente. ambiente.
Gli AAS possono essere definiti come una classe di tensioattivi costituiti da amminoacidi contenenti gruppi amminoacidici (HO 2 C-CHR-NH 2) o residui amminoacidici (HO 2 C-CHR-NH-). Le 2 regioni funzionali degli aminoacidi consentono la derivazione di un'ampia varietà di tensioattivi. È noto che in natura esistono un totale di 20 aminoacidi proteogenici standard e sono responsabili di tutte le reazioni fisiologiche durante la crescita e le attività vitali. Differiscono tra loro solo in base al residuo R (Figura 1, pk a è il logaritmo negativo della costante di dissociazione acida della soluzione). Alcuni sono non polari e idrofobi, altri polari e idrofili, altri basici e altri acidi.
Poiché gli amminoacidi sono composti rinnovabili, anche i tensioattivi sintetizzati dagli amminoacidi hanno un alto potenziale per diventare sostenibili e rispettosi dell'ambiente. La struttura semplice e naturale, la bassa tossicità e la rapida biodegradabilità li rendono spesso superiori ai tensioattivi convenzionali. Utilizzando materie prime rinnovabili (ad esempio aminoacidi e oli vegetali), gli AAS possono essere prodotti attraverso diversi percorsi biotecnologici e chimici.
All'inizio del XX secolo, si scoprì per la prima volta che gli aminoacidi venivano utilizzati come substrati per la sintesi di tensioattivi.Gli AAS venivano utilizzati principalmente come conservanti nelle formulazioni farmaceutiche e cosmetiche.Inoltre, è stato scoperto che gli AAS sono biologicamente attivi contro una varietà di batteri, tumori e virus che causano malattie. Nel 1988, la disponibilità di AAS a basso costo suscitò interesse nella ricerca sull'attività di superficie. Oggi, con lo sviluppo della biotecnologia, alcuni aminoacidi possono anche essere sintetizzati commercialmente su larga scala dal lievito, il che dimostra indirettamente che la produzione di AAS è più rispettosa dell'ambiente.
01 Sviluppo degli aminoacidi
Già all'inizio del 19° secolo, quando furono scoperti per la prima volta gli aminoacidi presenti in natura, si prevedeva che le loro strutture fossero estremamente preziose - utilizzabili come materie prime per la preparazione di anfifili. Il primo studio sulla sintesi degli AAS fu riportato da Bondi nel 1909.
In quello studio, la N-acilglicina e la N-acilalanina sono state introdotte come gruppi idrofili per i tensioattivi. Il lavoro successivo ha coinvolto la sintesi di lipoamminoacidi (AAS) utilizzando glicina e alanina, e Hentrich et al. ha pubblicato una serie di risultatitra cui la prima domanda di brevetto, sull'uso dei sali di acil sarcosinato e di acil aspartato come tensioattivi nei prodotti per la pulizia della casa (es. shampoo, detersivi e dentifrici).Successivamente, molti ricercatori hanno studiato la sintesi e le proprietà fisico-chimiche degli aminoacidi acilici. Ad oggi è stata pubblicata un’ampia letteratura sulla sintesi, le proprietà, le applicazioni industriali e la biodegradabilità degli AAS.
02 Proprietà strutturali
Le catene di acidi grassi idrofobici non polari dell'AAS possono variare in struttura, lunghezza e numero della catena.La diversità strutturale e l'elevata attività superficiale degli AAS spiegano la loro ampia diversità compositiva e le proprietà fisico-chimiche e biologiche. I gruppi principali degli AAS sono composti da aminoacidi o peptidi. Le differenze nelle teste determinano l'adsorbimento, l'aggregazione e l'attività biologica di questi tensioattivi. I gruppi funzionali nel gruppo principale determinano quindi il tipo di AAS, inclusi cationico, anionico, non ionico e anfotero. La combinazione di aminoacidi idrofili e porzioni idrofobiche a catena lunga forma una struttura anfifilica che rende la molecola altamente tensioattiva. Inoltre, la presenza di atomi di carbonio asimmetrici nella molecola aiuta a formare molecole chirali.
03 Composizione chimica
Tutti i peptidi e i polipeptidi sono i prodotti della polimerizzazione di questi quasi 20 α-amminoacidi α-proteinogenici. Tutti i 20 α-amminoacidi contengono un gruppo funzionale acido carbossilico (-COOH) e un gruppo funzionale amminico (-NH 2), entrambi attaccati allo stesso atomo di carbonio α tetraedrico. Gli amminoacidi differiscono tra loro per i diversi gruppi R legati al carbonio α (ad eccezione della licina, dove il gruppo R è idrogeno). I gruppi R possono differire per struttura, dimensione e carica (acidità, alcalinità). Queste differenze determinano anche la solubilità degli aminoacidi in acqua.
Gli amminoacidi sono chirali (ad eccezione della glicina) e sono otticamente attivi per natura perché hanno quattro diversi sostituenti legati al carbonio alfa. Gli amminoacidi hanno due possibili conformazioni; sono immagini speculari non sovrapposte l'una dell'altra, nonostante il numero di L-stereoisomeri sia significativamente più alto. Il gruppo R presente in alcuni aminoacidi (fenilalanina, tirosina e triptofano) è arilico, portando ad un massimo assorbimento UV a 280 nm. L'α-COOH acido e l'α-NH 2 basico negli amminoacidi sono capaci di ionizzazione ed entrambi gli stereoisomeri, qualunque essi siano, costruiscono l'equilibrio di ionizzazione mostrato di seguito.
R-COOH ↔R-COO－＋H＋
R-NH3＋↔R-NH2＋H＋
Come mostrato nell'equilibrio di ionizzazione sopra, gli amminoacidi contengono almeno due gruppi debolmente acidi; tuttavia, il gruppo carbossilico è molto più acido rispetto al gruppo amminico protonato. A pH 7,4 il gruppo carbossilico viene deprotonato mentre il gruppo amminico viene protonato. Gli amminoacidi con gruppi R non ionizzabili sono elettricamente neutri a questo pH e formano zwitterione.
04 Classificazione
Gli AAS possono essere classificati in base a quattro criteri, descritti di seguito.
4.1 Secondo l'origine
| Secondo l'origine, gli AAS possono essere suddivisi in 2 categorie come segue. ① Categoria naturale Alcuni composti naturali contenenti aminoacidi hanno anche la capacità di ridurre la tensione superficiale/interfacciale e alcuni addirittura superano l’efficacia dei glicolipidi. Questi AAS sono anche conosciuti come lipopeptidi. I lipopeptidi sono composti a basso peso molecolare, solitamente prodotti dalle specie Bacillus.
Tali AAS sono ulteriormente suddivisi in 3 sottoclassi:surfattina, iturina e fengicina.
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| La famiglia dei peptidi tensioattivi comprende varianti eptapeptidiche di una varietà di sostanze,come mostrato nella Figura 2a, in cui una catena di acidi grassi β-idrossi insaturi C12-C16 è collegata al peptide. Il peptide tensioattivo è un lattone macrociclico in cui l'anello è chiuso mediante catalisi tra il C-terminale dell'acido grasso β-idrossi e il peptide. Nella sottoclasse dell'iturina esistono sei varianti principali, vale a dire l'iturina A e C, la micosubtilina e la bacillomicina D, F e L.In tutti i casi, gli eptapeptidi sono legati alle catene C14-C17 degli β-amminoacidi grassi (le catene possono essere diverse). Nel caso delle ekurimicine, il gruppo amminico in posizione β può formare un legame ammidico con il C-terminale formando così una struttura lattamica macrociclica.
La sottoclasse fengycina contiene la fengicina A e B, che sono anche chiamate plipastatina quando Tyr9 è configurato D.Il decapeptide è legato ad una catena di acidi grassi β-idrossilati C14 -C18 saturi o insaturi. Strutturalmente, la plipastatina è anche un lattone macrociclico, contenente una catena laterale Tyr in posizione 3 della sequenza peptidica e che forma un legame estere con il residuo C-terminale, formando così una struttura ad anello interno (come nel caso di molti lipopeptidi di Pseudomonas).
② Categoria sintetica L'AAS può anche essere sintetizzato utilizzando uno qualsiasi degli amminoacidi acidi, basici e neutri. Gli amminoacidi comuni utilizzati per la sintesi dell'AAS sono acido glutammico, serina, prolina, acido aspartico, glicina, arginina, alanina, leucina e idrolizzati proteici. Questa sottoclasse di tensioattivi può essere preparata mediante metodi chimici, enzimatici e chemioenzimatici; tuttavia, per la produzione di AAS, la sintesi chimica è economicamente più fattibile. Esempi comuni includono l'acido N-lauroil-L-glutammico e l'acido N-palmitoil-L-glutammico.
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4.2 Basato su sostituenti della catena alifatica
In base ai sostituenti della catena alifatica, i tensioattivi a base di amminoacidi possono essere suddivisi in 2 tipi.
Secondo la posizione del sostituente
| ①AAS N-sostituito Nei composti N-sostituiti, un gruppo amminico viene sostituito da un gruppo lipofilo o da un gruppo carbossilico, con conseguente perdita di basicità. l'esempio più semplice di AAS N-sostituito sono gli N-acil amminoacidi, che sono essenzialmente tensioattivi anionici. Gli AAS n-sostituiti hanno un legame ammidico attaccato tra le porzioni idrofoba e idrofila. Il legame ammidico ha la capacità di formare un legame idrogeno, che facilita la degradazione di questo tensioattivo in ambiente acido, rendendolo così biodegradabile.
②AAS sostituito con C Nei composti C-sostituiti, la sostituzione avviene nel gruppo carbossilico (tramite un legame ammidico o estere). I tipici composti C-sostituiti (ad esempio esteri o ammidi) sono essenzialmente tensioattivi cationici.
③AAS N e C-sostituiti In questo tipo di tensioattivo sia il gruppo amminico che quello carbossilico costituiscono la parte idrofila. Questo tipo è essenzialmente un tensioattivo anfotero. |
4.3 Secondo il numero di code idrofobiche
In base al numero di gruppi di testa e di code idrofobiche, gli AAS possono essere suddivisi in quattro gruppi. AAS a catena lineare, AAS di tipo Gemelli (dimero), AAS di tipo glicerolipidico e AAS di tipo anfifilico bicefalo (Bola). i tensioattivi a catena lineare sono tensioattivi costituiti da amminoacidi con una sola coda idrofobica (Figura 3). Gli AAS di tipo Gemini hanno due gruppi di teste polari di amminoacidi e due code idrofobiche per molecola (Figura 4). In questo tipo di struttura i due AAS a catena lineare sono legati tra loro da un distanziatore e per questo vengono chiamati anche dimeri. Nel tipo AAS glicerolipidico, invece, le due code idrofobiche sono attaccate allo stesso gruppo di testa dell'amminoacido. Questi tensioattivi possono essere considerati come analoghi di monogliceridi, digliceridi e fosfolipidi, mentre negli AAS di tipo Bola, due gruppi di testa di aminoacidi sono collegati da una coda idrofobica.
4.4 Secondo la tipologia del capogruppo
①AAS cationici
Il gruppo di testa di questo tipo di tensioattivo ha una carica positiva. Il primo AAS cationico è l'etil cocoil arginato, che è un pirrolidone carbossilato. Le proprietà uniche e diverse di questo tensioattivo lo rendono utile nei disinfettanti, negli agenti antimicrobici, negli agenti antistatici, nei balsami per capelli, oltre ad essere delicato sugli occhi e sulla pelle e facilmente biodegradabile. Singare e Mhatre hanno sintetizzato AAS cationici a base di arginina e ne hanno valutato le proprietà fisico-chimiche. In questo studio, hanno affermato rese elevate dei prodotti ottenuti utilizzando le condizioni di reazione Schotten-Baumann. Con l'aumento della lunghezza della catena alchilica e dell'idrofobicità, è stato riscontrato che l'attività superficiale del tensioattivo aumenta e la concentrazione micellare critica (cmc) diminuisce. Un’altra è la proteina acilica quaternaria, comunemente usata come balsamo nei prodotti per la cura dei capelli.
②AAS anionico
Nei tensioattivi anionici la testa polare del tensioattivo ha una carica negativa. La sarcosina (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-metilglicina), un amminoacido comunemente presente nei ricci di mare e nelle stelle marine, è chimicamente correlato alla glicina (NH 2 -CH 2 -COOH,), un amminoacido basico presente nelle cellule dei mammiferi. -COOH,) è chimicamente correlato alla glicina, che è un amminoacido basico presente nelle cellule dei mammiferi. L'acido laurico, l'acido tetradecanoico, l'acido oleico e i loro alogenuri ed esteri sono comunemente usati per sintetizzare i tensioattivi sarcosinati. I sarcosinati sono intrinsecamente delicati e sono quindi comunemente usati in collutori, shampoo, schiume da barba spray, creme solari, detergenti per la pelle e altri prodotti cosmetici.
Altri AAS anionici disponibili in commercio includono Amisoft CS-22 e AmiliteGCK-12, che sono nomi commerciali rispettivamente per sodio N-cocoil-L-glutammato e potassio N-cocoil glicinato. L'amilite è comunemente usata come agente schiumogeno, detergente, solubilizzante, emulsionante e disperdente e ha molte applicazioni nei cosmetici, come shampoo, saponi da bagno, bagnoschiuma, dentifrici, detergenti per il viso, saponi detergenti, detergenti per lenti a contatto e tensioattivi domestici. Amisoft è utilizzato come detergente delicato per pelle e capelli, principalmente in detergenti per viso e corpo, detersivi sintetici, prodotti per la cura del corpo, shampoo e altri prodotti per la cura della pelle.
③AAS zwitterionico o anfotero
I tensioattivi anfoteri contengono sia siti acidi che basici e possono quindi modificare la loro carica variando il valore del pH. In ambienti alcalini si comportano come tensioattivi anionici, mentre in ambienti acidi si comportano come tensioattivi cationici e in ambienti neutri come tensioattivi anfoteri. Lauril lisina (LL) e alcossi (2-idrossipropil) arginina sono gli unici tensioattivi anfoteri conosciuti a base di aminoacidi. LL è un prodotto di condensazione di lisina e acido laurico. A causa della sua struttura anfotera, LL è insolubile in quasi tutti i tipi di solventi, ad eccezione di quelli molto alcalini o acidi. Essendo una polvere organica, LL ha un'eccellente adesione alle superfici idrofile e un basso coefficiente di attrito, conferendo a questo tensioattivo un'eccellente capacità lubrificante. LL è ampiamente utilizzato nelle creme per la pelle e nei balsami per capelli e viene utilizzato anche come lubrificante.
④AAS non ionico
I tensioattivi non ionici sono caratterizzati da gruppi di testa polari privi di cariche formali. otto nuovi tensioattivi non ionici etossilati sono stati preparati da Al-Sabagh et al. da α-amminoacidi oleosolubili. In questo processo, la L-fenilalanina (LEP) e la L-leucina sono state prima esterificate con esadecanolo, seguita da amidazione con acido palmitico per dare due ammidi e due esteri di α-amminoacidi. Le ammidi e gli esteri sono stati poi sottoposti a reazioni di condensazione con ossido di etilene per preparare tre derivati della fenilalanina con un numero diverso di unità poliossietileniche (40, 60 e 100). Si è scoperto che questi AAS non ionici hanno buone proprietà detergenti e schiumogene.
05 Sintesi
5.1 Percorso sintetico di base
Nell'AAS, i gruppi idrofobici possono essere attaccati ai siti delle ammine o degli acidi carbossilici, o attraverso le catene laterali degli amminoacidi. Sulla base di ciò, sono disponibili quattro percorsi sintetici di base, come mostrato nella Figura 5.
Fig.5 Percorsi fondamentali di sintesi dei tensioattivi a base di aminoacidi
| Percorso 1. Le ammine estere anfifile sono prodotte mediante reazioni di esterificazione, nel qual caso la sintesi del tensioattivo viene solitamente ottenuta facendo rifluire alcoli grassi e amminoacidi in presenza di un agente disidratante e di un catalizzatore acido. In alcune reazioni, l'acido solforico agisce sia come catalizzatore che come agente disidratante.
Percorso 2. Gli amminoacidi attivati reagiscono con le alchilammine per formare legami ammidici, determinando la sintesi di ammidoammine anfifiliche.
Percorso 3. Gli amidoacidi vengono sintetizzati facendo reagire i gruppi amminici degli amminoacidi con gli amidoacidi.
Percorso 4. Gli amminoacidi alchilici a catena lunga sono stati sintetizzati mediante la reazione di gruppi amminici con aloalcani. |
5.2 Progressi nella sintesi e nella produzione
5.2.1 Sintesi di tensioattivi aminoacidi/peptidi a catena singola
Gli amminoacidi o peptidi N-acilici o O-acilici possono essere sintetizzati mediante acilazione catalizzata da enzimi di gruppi amminici o idrossilici con acidi grassi. Il primo rapporto sulla sintesi catalizzata da lipasi priva di solventi di derivati dell'amminoacido ammidico o dell'estere metilico utilizzava Candida Antartide, con rese che vanno dal 25% al 90% a seconda dell'amminoacido target. Anche il metiletilchetone è stato utilizzato come solvente in alcune reazioni. Vonderhagen et al. hanno anche descritto reazioni di N-acilazione catalizzate da lipasi e proteasi di amminoacidi, idrolizzati proteici e/o loro derivati utilizzando una miscela di acqua e solventi organici (ad esempio, dimetilformammide/acqua) e metil butil chetone.
All'inizio, il problema principale con la sintesi di AAS catalizzata da enzimi era la bassa resa. Secondo Valivety et al. la resa dei derivati degli amminoacidi N-tetradecanoil era solo del 2%-10% anche dopo aver utilizzato lipasi diverse e incubato a 70°C per molti giorni. Montet et al. riscontrato anche problemi riguardanti la bassa resa di aminoacidi nella sintesi di N-acil lisina utilizzando acidi grassi e oli vegetali. Secondo loro, la resa massima del prodotto era del 19% in condizioni prive di solventi e utilizzando solventi organici. lo stesso problema è stato riscontrato da Valivety et al. nella sintesi dei derivati metilestere N-Cbz-L-lisina o N-Cbz-lisina.
In questo studio, hanno affermato che la resa di 3-O-tetradecanoil-L-serina era dell'80% quando si utilizzava la serina N-protetta come substrato e Novozyme 435 come catalizzatore in un ambiente privo di solventi fusi. Nagao e Kito hanno studiato l'O-acilazione di L-serina, L-omoserina, L-treonina e L-tirosina (LET) quando si utilizza la lipasi. I risultati della reazione (la lipasi è stata ottenuta da Candida cylindracea e Rhizopus delemar in mezzo tampone acquoso) e hanno riferito che le rese di acilazione di L-omoserina e L-serina erano piuttosto basse, mentre non si verificava alcuna acilazione di L-treonina e LET.
Molti ricercatori hanno sostenuto l'uso di substrati economici e facilmente disponibili per la sintesi di AAS economicamente vantaggiosi. Soo et al. hanno affermato che la preparazione di tensioattivi a base di olio di palma funziona meglio con il lipoenzima immobilizzato. Hanno notato che la resa dei prodotti sarebbe stata migliore nonostante la reazione dispendiosa in termini di tempo (6 giorni). Gerova et al. hanno studiato la sintesi e l'attività superficiale dell'N-palmitoil AAS chirale a base di metionina, prolina, leucina, treonina, fenilalanina e fenilglicina in una miscela ciclica/racemica. Pang e Chu hanno descritto la sintesi di monomeri a base di amminoacidi e monomeri a base di acido dicarbossilico in soluzione. Una serie di esteri poliammidici a base di amminoacidi funzionali e biodegradabili sono stati sintetizzati mediante reazioni di co-condensazione in soluzione.
Cantaeuzene e Guerreiro hanno riportato l'esterificazione dei gruppi di acido carbossilico di Boc-Ala-OH e Boc-Asp-OH con alcoli e dioli alifatici a catena lunga, con diclorometano come solvente e agarosio 4B (Sefarosio 4B) come catalizzatore. In questo studio, la reazione di Boc-Ala-OH con alcoli grassi fino a 16 atomi di carbonio ha dato buone rese (51%), mentre per Boc-Asp-OH 6 e 12 atomi di carbonio sono state migliori, con una resa corrispondente del 63% [64 ]. 99,9%) con rese comprese tra il 58% e il 76%, che sono stati sintetizzati mediante la formazione di legami ammidici con varie alchilammine a catena lunga o legami esterei con alcoli grassi da parte di Cbz-Arg-OMe, dove la papaina ha agito come catalizzatore.
5.2.2 Sintesi di tensioattivi aminoacidi/peptidi a base di gemini
I tensioattivi gemini a base di aminoacidi sono costituiti da due molecole AAS a catena lineare collegate testa a testa tra loro da un gruppo distanziatore. Esistono 2 possibili schemi per la sintesi chemoenzimatica di tensioattivi a base di aminoacidi di tipo gemini (Figure 6 e 7). Nella Figura 6, 2 derivati amminoacidici vengono fatti reagire con il composto come gruppo spaziatore e quindi vengono introdotti 2 gruppi idrofobici. Nella Figura 7, le 2 strutture a catena lineare sono direttamente collegate tra loro da un gruppo distanziatore bifunzionale.
Il primo sviluppo della sintesi catalizzata da enzimi dei lipoamminoacidi gemelli è stato sperimentato da Valivety et al. Yoshimura et al. hanno studiato la sintesi, l'adsorbimento e l'aggregazione di un tensioattivo gemini a base di amminoacidi a base di cistina e n-alchil bromuro. I tensioattivi sintetizzati sono stati confrontati con i corrispondenti tensioattivi monomerici. Faustino et al. ha descritto la sintesi di AAS monomerici a base di urea anionica a base di L-cistina, D-cistina, DL-cistina, L-cisteina, L-metionina e L-sulfoalanina e le loro coppie di gemelli mediante conduttività, tensione superficiale di equilibrio e stabilità -caratterizzazione della fluorescenza dello stato degli stessi. È stato dimostrato che il valore cmc dei gemelli era inferiore confrontando monomero e gemelli.
Fig.6 Sintesi di gemini AAS utilizzando derivati AA e spaziatore, seguita dall'inserimento del gruppo idrofobico
Fig.7 Sintesi di AAS gemelli utilizzando distanziatore bifunzionale e AAS
5.2.3 Sintesi di tensioattivi glicerolipidici aminoacidi/peptidi
I tensioattivi aminoacidi/peptidi glicerolipidici sono una nuova classe di aminoacidi lipidici che sono analoghi strutturali dei mono- (o di-) esteri e fosfolipidi del glicerolo, a causa della loro struttura di una o due catene grasse con un amminoacido legato alla struttura principale del glicerolo da un legame estere. La sintesi di questi tensioattivi inizia con la preparazione di esteri glicerici di aminoacidi a temperature elevate e in presenza di un catalizzatore acido (es. BF 3). Anche la sintesi catalizzata da enzimi (utilizzando idrolasi, proteasi e lipasi come catalizzatori) è una buona opzione (Figura 8).
È stata segnalata la sintesi catalizzata da enzimi di coniugati di gliceridi di arginina dilaurilata utilizzando papaina. Sono state riportate anche la sintesi di coniugati di esteri diacilglicerolici dall'acetilarginina e la valutazione delle loro proprietà fisico-chimiche.
Fig.8 Sintesi di coniugati di amminoacidi mono e diacilglicerolo
distanziale: NH-(CH2)10-NH: compostoB1
distanziatore: NH-C6H4-NH: compostoB2
distanziale: CH2-CH2: compostoB3
Fig.9 Sintesi di anfifili simmetrici derivati dal Tris(idrossimetil)amminometano
5.2.4 Sintesi di tensioattivi aminoacidi/peptidi a base di bola
Gli anfifili di tipo bola a base di aminoacidi contengono 2 amminoacidi collegati alla stessa catena idrofobica. Franceschi et al. hanno descritto la sintesi di anfifili di tipo bola con 2 amminoacidi (D- o L-alanina o L-istidina) e 1 catena alchilica di diversa lunghezza e hanno studiato la loro attività superficiale. Discutono la sintesi e l'aggregazione di nuovi anfifili di tipo bola con una frazione aminoacidica (utilizzando un β-amminoacido non comune o un alcol) e un gruppo spaziatore C12 -C20. I β-amminoacidi non comuni utilizzati possono essere un amminoacido dello zucchero, un amminoacido derivato dall'azidotimina (AZT), un amminoacido del norbornene e un amminoalcol derivato dall'AZT (Figura 9). la sintesi di anfifili simmetrici di tipo bola derivati dal tris (idrossimetil) aminometano (Tris) (Figura 9).
06 Proprietà fisico-chimiche
È noto che i tensioattivi a base di amminoacidi (AAS) sono di natura diversa e versatile e hanno una buona applicabilità in molte applicazioni come buona solubilizzazione, buone proprietà emulsionanti, alta efficienza, elevate prestazioni di attività superficiale e buona resistenza all'acqua dura (ioni di calcio tolleranza).
Sulla base delle proprietà tensioattive degli amminoacidi (ad es. tensione superficiale, cmc, comportamento di fase e temperatura di Krafft), dopo studi approfonditi si è giunti alle seguenti conclusioni: l'attività superficiale dell'AAS è superiore a quella del suo omologo tensioattivo convenzionale.
6.1 Concentrazione micellare critica (cmc)
La concentrazione micellare critica è uno dei parametri importanti dei tensioattivi e governa molte proprietà tensioattive come la solubilizzazione, la lisi cellulare e la sua interazione con i biofilm, ecc. In generale, l'aumento della lunghezza della catena della coda dell'idrocarburo (aumento dell'idrofobicità) porta ad una diminuzione nel valore cmc della soluzione tensioattiva, aumentandone così l'attività superficiale. I tensioattivi a base di aminoacidi hanno solitamente valori di cmc inferiori rispetto ai tensioattivi convenzionali.
Attraverso diverse combinazioni di gruppi di testa e code idrofobiche (ammide mono-cationica, ammide bi-cationica, estere a base di ammide bi-cationica), Infante et al. hanno sintetizzato tre AAS a base di arginina e ne hanno studiato cmc e γcmc (tensione superficiale a cmc), dimostrando che i valori cmc e γcmc diminuivano con l'aumentare della lunghezza della coda idrofobica. In un altro studio, Singare e Mhatre hanno scoperto che la cmc dei tensioattivi N-α-acilarginina diminuiva con l'aumentare del numero di atomi di carbonio della coda idrofobica (Tabella 1).
Yoshimura et al. ha studiato il cmc dei tensioattivi gemini a base di amminoacidi derivati dalla cisteina e ha dimostrato che il cmc diminuiva quando la lunghezza della catena di carbonio nella catena idrofobica veniva aumentata da 10 a 12. Un ulteriore aumento della lunghezza della catena di carbonio a 14 ha comportato un aumento di cmc, che ha confermato che i tensioattivi gemini a catena lunga hanno una minore tendenza ad aggregarsi.
Faustino et al. hanno riportato la formazione di micelle miste in soluzioni acquose di tensioattivi anionici gemini a base di cistina. I tensioattivi gemini sono stati inoltre confrontati con i corrispondenti tensioattivi monomerici convenzionali (C 8 Cys). I valori di cmc delle miscele lipidi-tensioattivi sono risultati inferiori a quelli dei tensioattivi puri. i tensioattivi gemini e la 1,2-dieptanoil-sn-gliceril-3-fosfocolina, un fosfolipide idrosolubile che forma micelle, avevano cmc a livello millimolare.
Shrestha e Aramaki hanno studiato la formazione di micelle viscoelastiche simili a vermi in soluzioni acquose di tensioattivi anionici-nonionici a base di amminoacidi misti in assenza di sali aggiunti. In questo studio, si è scoperto che l'N-dodecile glutammato ha una temperatura di Krafft più elevata; tuttavia, quando neutralizzato con l'amminoacido basico L-lisina, ha generato micelle e la soluzione ha iniziato a comportarsi come un fluido newtoniano a 25 °C.
6.2 Buona solubilità in acqua
La buona solubilità in acqua dell'AAS è dovuta alla presenza di ulteriori legami CO-NH. Ciò rende l'AAS più biodegradabile e rispettoso dell'ambiente rispetto ai corrispondenti tensioattivi convenzionali. La solubilità in acqua dell'acido N-acil-L-glutammico è ancora migliore grazie ai suoi 2 gruppi carbossilici. La solubilità in acqua di Cn(CA) 2 è buona anche perché sono presenti 2 gruppi ionici di arginina in 1 molecola, il che si traduce in un assorbimento e una diffusione più efficaci all'interfaccia cellulare e persino in un'efficace inibizione batterica a concentrazioni più basse.
6.3 Temperatura di Krafft e punto di Krafft
La temperatura di Krafft può essere intesa come il comportamento di solubilità specifico dei tensioattivi la cui solubilità aumenta notevolmente al di sopra di una particolare temperatura. I tensioattivi ionici hanno la tendenza a generare idrati solidi, che possono precipitare fuori dall'acqua. Ad una particolare temperatura (la cosiddetta temperatura di Krafft), si osserva solitamente un aumento drammatico e discontinuo della solubilità dei tensioattivi. Il punto Krafft di un tensioattivo ionico è la sua temperatura Krafft a cmc.
Questa caratteristica di solubilità è solitamente osservata per i tensioattivi ionici e può essere spiegata come segue: la solubilità del monomero privo di tensioattivo è limitata al di sotto della temperatura di Krafft fino al raggiungimento del punto di Krafft, dove la sua solubilità aumenta gradualmente a causa della formazione di micelle. Per garantire la completa solubilità è necessario preparare formulazioni di tensioattivi a temperature superiori al punto Krafft.
La temperatura di Krafft dell'AAS è stata studiata e confrontata con quella dei tensioattivi sintetici convenzionali. Shrestha e Aramaki hanno studiato la temperatura di Krafft dell'AAS a base di arginina e hanno scoperto che la concentrazione micellare critica mostrava un comportamento di aggregazione sotto forma di premicelle superiore a 2-5 ×10-6 mol-L -1 seguita dalla normale formazione di micelle (Ohta et al. hanno sintetizzato sei diversi tipi di N-esadecanoil AAS e hanno discusso la relazione tra la loro temperatura di Krafft e i residui di amminoacidi.
Negli esperimenti, si è scoperto che la temperatura di Krafft dell'N-esadecanoil AAS aumentava al diminuire delle dimensioni dei residui di amminoacidi (la fenilalanina è un'eccezione), mentre il calore di solubilità (assorbimento di calore) aumentava al diminuire delle dimensioni dei residui di amminoacidi (con ad eccezione della glicina e della fenilalanina). Si è concluso che sia nei sistemi di alanina che di fenilalanina, l'interazione DL è più forte dell'interazione LL nella forma solida del sale N-esadecanoil AAS.
Brito et al. ha determinato la temperatura di Krafft di tre serie di nuovi tensioattivi a base di amminoacidi utilizzando la microcalorimetria a scansione differenziale e ha scoperto che la modifica dello ione trifluoroacetato in ione ioduro ha comportato un aumento significativo della temperatura di Krafft (circa 6 °C), da 47 °C a 53 °C C. La presenza di doppi legami cis e l'insaturazione presente nei derivati Ser a catena lunga hanno portato ad una significativa diminuzione della temperatura di Krafft. È stato riportato che l'n-dodecile glutammato ha una temperatura di Krafft più elevata. Tuttavia, la neutralizzazione con l'amminoacido basico L-lisina ha portato alla formazione di micelle in soluzione che si comportavano come fluidi newtoniani a 25 °C.
6.4 Tensione superficiale
La tensione superficiale dei tensioattivi è correlata alla lunghezza della catena della parte idrofoba. Zhang et al. determinato la tensione superficiale del sodio coccoil glicinato mediante il metodo della piastra Wilhelmy (25±0,2)°C e determinato il valore della tensione superficiale a cmc pari a 33 mN-m -1 , cmc pari a 0,21 mmol-L -1. Yoshimura et al. determinato la tensione superficiale della tensione superficiale a base di amminoacidi di tipo 2C n Cys di agenti tensioattivi a base di 2C n Cys. Si è riscontrato che la tensione superficiale a cmc diminuiva con l'aumentare della lunghezza della catena (fino a n = 8), mentre la tendenza era invertita per i tensioattivi con n = 12 o lunghezze di catena maggiori.
È stato studiato anche l'effetto del CaC1 2 sulla tensione superficiale di tensioattivi a base di aminoacidi dicarbossilati. In questi studi, CaC1 2 è stato aggiunto a soluzioni acquose di tre tensioattivi di tipo aminoacidico dicarbossilato (C12 MalNa 2, C12 AspNa 2 e C12 GluNa 2). Sono stati confrontati i valori di plateau dopo cmc e si è riscontrato che la tensione superficiale diminuiva a concentrazioni di CaC1 2 molto basse. Ciò è dovuto all'effetto degli ioni calcio sulla disposizione del tensioattivo nell'interfaccia gas-acqua. anche le tensioni superficiali dei sali di N-dodecilaminomalonato e di N-dodecilaspartato sono risultate pressoché costanti fino a concentrazioni di 10 mmol-L -1 CaC1 2 . Al di sopra di 10 mmol-L -1 la tensione superficiale aumenta bruscamente, a causa della formazione di una precipitazione del sale di calcio del tensioattivo. Per il sale disodico dell'N-dodecile glutammato, un'aggiunta moderata di CaC1 2 ha comportato una diminuzione significativa della tensione superficiale, mentre il continuo aumento della concentrazione di CaC1 2 non ha più causato cambiamenti significativi.
Per determinare la cinetica di adsorbimento dell'AAS di tipo gemini all'interfaccia gas-acqua, la tensione superficiale dinamica è stata determinata utilizzando il metodo della pressione di bolla massima. I risultati hanno mostrato che per il tempo di prova più lungo, la tensione superficiale dinamica 2C 12 Cys non è cambiata. La diminuzione della tensione superficiale dinamica dipende solo dalla concentrazione, dalla lunghezza delle code idrofobiche e dal numero di code idrofobiche. L'aumento della concentrazione del tensioattivo, la diminuzione della lunghezza della catena e del numero di catene hanno comportato un decadimento più rapido. I risultati ottenuti per concentrazioni più elevate di C n Cys (n = da 8 a 12) sono risultati molto vicini al γ cmc misurato con il metodo Wilhelmy.
In un altro studio, le tensioni superficiali dinamiche della sodio dilauril cistina (SDLC) e della sodio didecamino cistina sono state determinate mediante il metodo della piastra di Wilhelmy e, inoltre, le tensioni superficiali all'equilibrio delle loro soluzioni acquose sono state determinate mediante il metodo del volume delle gocce. La reazione dei legami disolfuro è stata ulteriormente studiata anche con altri metodi. L'aggiunta di mercaptoetanolo a 0,1 mmol-L di soluzione -1SDLC ha portato ad un rapido aumento della tensione superficiale da 34 mN-m -1 a 53 mN-m -1. Poiché NaClO può ossidare i legami disolfuro dell'SDLC con i gruppi dell'acido solfonico, non sono stati osservati aggregati quando NaClO (5 mmol-L -1) è stato aggiunto alla soluzione SDLC da 0,1 mmol-L -1. I risultati della microscopia elettronica a trasmissione e della diffusione dinamica della luce hanno mostrato che nella soluzione non si formavano aggregati. È stato riscontrato che la tensione superficiale dell'SDLC aumenta da 34 mN-m -1 a 60 mN-m -1 in un periodo di 20 minuti.
6.5 Interazioni binarie di superficie
Nelle scienze della vita, diversi gruppi hanno studiato le proprietà vibrazionali di miscele di AAS cationici (tensioattivi a base di diacilglicerolo arginina) e fosfolipidi all'interfaccia gas-acqua, concludendo infine che questa proprietà non ideale causa la prevalenza di interazioni elettrostatiche.
6.6 Proprietà di aggregazione
La diffusione dinamica della luce viene comunemente utilizzata per determinare le proprietà di aggregazione di monomeri a base di amminoacidi e tensioattivi gemini a concentrazioni superiori a cmc, producendo un diametro idrodinamico apparente DH (= 2R H ). Gli aggregati formati da C n Cys e 2Cn Cys sono relativamente grandi e hanno una distribuzione su larga scala rispetto ad altri tensioattivi. Tutti i tensioattivi eccetto 2C 12 Cys tipicamente formano aggregati di circa 10 nm. le dimensioni delle micelle dei tensioattivi gemini sono significativamente più grandi di quelle delle loro controparti monomeriche. Un aumento della lunghezza della catena degli idrocarburi porta anche ad un aumento delle dimensioni delle micelle. ohta et al. hanno descritto le proprietà di aggregazione di tre diversi stereoisomeri dell'N-dodecil-fenil-alanil-fenil-alanina tetrametilammonio in soluzione acquosa e hanno dimostrato che i diastereoisomeri hanno la stessa concentrazione critica di aggregazione in soluzione acquosa. Iwahashi et al. studiato mediante dicroismo circolare, NMR e osmometria a tensione di vapore la formazione di aggregati chirali di acido N-dodecanoil-L-glutammico, N-dodecanoil-L-valina e loro esteri metilici in diversi solventi (come tetraidrofurano, acetonitrile, 1,4 -diossano e 1,2-dicloroetano) con proprietà rotazionali è stato studiato mediante dicroismo circolare, NMR e osmometria a tensione di vapore.
6.7 Adsorbimento interfacciale
Un'altra direzione della ricerca è l'adsorbimento interfacciale di tensioattivi a base di aminoacidi e il suo confronto con la sua controparte convenzionale. Ad esempio, sono state studiate le proprietà di adsorbimento interfacciale degli esteri dodecilici degli amminoacidi aromatici ottenuti da LET e LEP. I risultati hanno mostrato che LET e LEP presentavano aree interfacciali inferiori rispettivamente all’interfaccia gas-liquido e all’interfaccia acqua/esano.
Bordes et al. hanno studiato il comportamento della soluzione e l'adsorbimento all'interfaccia gas-acqua di tre tensioattivi di amminoacidi dicarbossilati, i sali disodici di dodecil glutammato, dodecil aspartato e amminomalonato (con 3, 2 e 1 atomi di carbonio tra i due gruppi carbossilici, rispettivamente). Secondo questo rapporto, il cmc dei tensioattivi dicarbossilati era 4-5 volte superiore a quello del sale di dodecil glicina monocarbossilato. Ciò è attribuito alla formazione di legami idrogeno tra i tensioattivi dicarbossilati e le molecole vicine attraverso i gruppi ammidici in essi contenuti.
6.8 Comportamento di fase
Fasi cubiche discontinue isotrope si osservano per tensioattivi a concentrazioni molto elevate. Le molecole di tensioattivo con gruppi di testa molto grandi tendono a formare aggregati con curvatura positiva più piccola. marchi et al. ha studiato il comportamento di fase dei sistemi 12Lys12/12Ser e 8Lys8/16Ser (vedere Figura 10) e i risultati hanno mostrato che il sistema 12Lys12/12Ser ha una zona di separazione di fase tra le regioni della soluzione micellare e vescicolare, mentre il sistema 8Lys8/16Ser Il sistema 8Lys8/16Ser mostra una transizione continua (regione della fase micellare allungata tra la regione della fase micellare piccola e la regione della fase vescicolare). Va notato che per la regione vescicolare del sistema 12Lys12/12Ser, le vescicole coesistono sempre con le micelle, mentre la regione vescicolare del sistema 8Lys8/16Ser ha solo vescicole.
Miscele catanioniche di tensioattivi a base di lisina e serina: coppia simmetrica 12Lys12/12Ser (a sinistra) e coppia asimmetrica 8Lys8/16Ser (a destra)
6.9 Capacità emulsionante
Kouchi et al. ha esaminato la capacità emulsionante, la tensione interfacciale, la disperdibilità e la viscosità dell'N-[3-dodecil-2-idrossipropil]-L-arginina, dell'L-glutammato e di altri AAS. Rispetto ai tensioattivi sintetici (le loro controparti convenzionali non ioniche e anfotere), i risultati hanno mostrato che gli AAS hanno una capacità emulsionante più forte rispetto ai tensioattivi convenzionali.
Baczko et al. hanno sintetizzato nuovi tensioattivi di amminoacidi anionici e ne hanno studiato l'idoneità come solventi per spettroscopia NMR orientata chirale. Una serie di derivati anfifilici L-Phe o L-Ala a base di solfonato con diverse code idrofobiche (pentil~tetradecile) sono stati sintetizzati facendo reagire amminoacidi con anidride o-solfobenzoica. Wu et al. sali di sodio sintetizzati di N-grasso acil AAS ehanno studiato la loro capacità emulsionante nelle emulsioni olio in acqua e i risultati hanno mostrato che questi tensioattivi hanno prestazioni migliori con acetato di etile come fase oleosa che con n-esano come fase oleosa.
6.10 Progressi nella sintesi e nella produzione
La resistenza all'acqua dura può essere intesa come la capacità dei tensioattivi di resistere alla presenza di ioni come calcio e magnesio nell'acqua dura, ovvero la capacità di evitare la precipitazione nei saponi di calcio. I tensioattivi con elevata resistenza all'acqua dura sono molto utili per formulazioni detergenti e prodotti per la cura personale. La resistenza all'acqua dura può essere valutata calcolando la variazione di solubilità e attività superficiale del tensioattivo in presenza di ioni calcio.
Un altro modo per valutare la resistenza all'acqua dura è calcolare la percentuale o i grammi di tensioattivo necessari affinché il sapone di calcio formato da 100 g di oleato di sodio venga disperso in acqua. Nelle aree con elevata durezza dell'acqua, elevate concentrazioni di ioni di calcio e magnesio e contenuto di minerali possono rendere difficili alcune applicazioni pratiche. Spesso lo ione sodio viene utilizzato come controione di un tensioattivo anionico sintetico. Poiché lo ione calcio bivalente è legato ad entrambe le molecole del tensioattivo, fa sì che il tensioattivo precipiti più facilmente dalla soluzione rendendo meno probabile la detergenza.
Lo studio della resistenza all'acqua dura dell'AAS ha mostrato che la resistenza all'acido e all'acqua dura era fortemente influenzata da un gruppo carbossilico aggiuntivo, e la resistenza all'acido e all'acqua dura aumentava ulteriormente con l'aumento della lunghezza del gruppo distanziatore tra i due gruppi carbossilici . L'ordine di resistenza agli acidi e all'acqua dura era C 12 glicinato < C 12 aspartato < C 12 glutammato. Confrontando rispettivamente il legame ammidico dicarbossilato e l'amminotensioattivo dicarbossilato, si è riscontrato che l'intervallo di pH di quest'ultimo era più ampio e la sua attività superficiale aumentava con l'aggiunta di un'appropriata quantità di acido. Gli amminoacidi N-alchilici dicarbossilati hanno mostrato un effetto chelante in presenza di ioni calcio e l'aspartato C 12 ha formato un gel bianco. il glutammato c 12 ha mostrato un'elevata attività superficiale ad alta concentrazione di Ca 2+ e si prevede che venga utilizzato nella desalinizzazione dell'acqua di mare.
6.11 Disperdibilità
La disperdibilità si riferisce alla capacità di un tensioattivo di prevenire la coalescenza e la sedimentazione del tensioattivo in soluzione.La disperdibilità è una proprietà importante dei tensioattivi che li rende adatti all'uso in detergenti, cosmetici e prodotti farmaceutici.Un agente disperdente deve contenere un legame estere, etere, ammidico o amminico tra il gruppo idrofobo e il gruppo idrofilo terminale (o tra i gruppi idrofobi a catena lineare).
In generale, tensioattivi anionici come alcanolamido solfati e tensioattivi anfoteri come l'ammidosulfobetaina sono particolarmente efficaci come agenti disperdenti per saponi di calcio.
Molti sforzi di ricerca hanno determinato la disperdibilità dell'AAS, dove la N-lauroil lisina è risultata scarsamente compatibile con l'acqua e difficile da utilizzare per formulazioni cosmetiche.In questa serie, gli amminoacidi basici N-acil-sostituiti hanno un'eccellente disperdibilità e vengono utilizzati nell'industria cosmetica per migliorare le formulazioni.
07 Tossicità
I tensioattivi convenzionali, in particolare i tensioattivi cationici, sono altamente tossici per gli organismi acquatici. La loro tossicità acuta è dovuta al fenomeno dell'interazione adsorbimento-ione dei tensioattivi all'interfaccia cellula-acqua. La diminuzione della cmc dei tensioattivi di solito porta ad un maggiore assorbimento interfacciale dei tensioattivi, che di solito si traduce in una loro elevata tossicità acuta. Un aumento della lunghezza della catena idrofobica dei tensioattivi porta anche ad un aumento della tossicità acuta dei tensioattivi.La maggior parte degli AAS sono poco tossici o non tossici per l'uomo e per l'ambiente (soprattutto per gli organismi marini) e sono adatti all'uso come ingredienti alimentari, prodotti farmaceutici e cosmetici.Molti ricercatori hanno dimostrato che i tensioattivi aminoacidici sono delicati e non irritanti per la pelle. I tensioattivi a base di arginina sono noti per essere meno tossici rispetto ai loro omologhi convenzionali.
Brito et al. hanno studiato le proprietà fisico-chimiche e tossicologiche degli anfifili a base di aminoacidi e la loro formazione spontanea di vescicole cationiche [derivati da tirosina (Tyr), idrossiprolina (Hyp), serina (Ser) e lisina (Lys)] e hanno fornito dati sulla loro tossicità acuta per Daphnia magna (IC 50). Hanno sintetizzato vescicole cationiche di bromuro di dodeciltrimetilammonio (DTAB)/derivati della Lys e/o miscele di derivati Ser/Lys e ne hanno testato l'ecotossicità e il potenziale emolitico, dimostrando che tutti gli AAS e le relative miscele contenenti vescicole erano meno tossici del tensioattivo convenzionale DTAB .
Rosa et al. hanno studiato il legame (associazione) del DNA con vescicole cationiche stabili a base di amminoacidi. A differenza dei tensioattivi cationici convenzionali, che spesso sembrano tossici, l'interazione dei tensioattivi cationici a base di amminoacidi sembra non essere tossica. L'AAS cationico è a base di arginina, che forma spontaneamente vescicole stabili in combinazione con alcuni tensioattivi anionici. Anche gli inibitori della corrosione a base di aminoacidi sono considerati non tossici. Questi tensioattivi sono facilmente sintetizzati con elevata purezza (fino al 99%), basso costo, facilmente biodegradabili e completamente solubili in mezzi acquosi. Diversi studi hanno dimostrato che i tensioattivi aminoacidici contenenti zolfo sono superiori nell’inibizione della corrosione.
In un recente studio, Perinelli et al. hanno riportato un profilo tossicologico soddisfacente dei ramnolipidi rispetto ai tensioattivi convenzionali. È noto che i ramnolipidi agiscono come potenziatori della permeabilità. Hanno inoltre riportato l'effetto dei ramnolipidi sulla permeabilità epiteliale dei farmaci macromolecolari.
08 Attività antimicrobica
L'attività antimicrobica dei tensioattivi può essere valutata dalla concentrazione minima inibente. L'attività antimicrobica dei tensioattivi a base di arginina è stata studiata in dettaglio. I batteri Gram-negativi sono risultati più resistenti ai tensioattivi a base di arginina rispetto ai batteri Gram-positivi. L'attività antimicrobica dei tensioattivi è solitamente aumentata dalla presenza di legami ossidrilici, ciclopropanici o insaturi all'interno delle catene aciliche. Castillo et al. hanno dimostrato che la lunghezza delle catene aciliche e la carica positiva determinano il valore HLB (equilibrio idrofilo-lipofilo) della molecola, e questi hanno un effetto sulla loro capacità di distruggere le membrane. L'estere metilico della nα-acilarginina è un'altra importante classe di tensioattivi cationici con attività antimicrobica ad ampio spettro, è facilmente biodegradabile e presenta una tossicità bassa o nulla. Studi sull'interazione di tensioattivi a base di Nα-acilarginina metil estere con 1,2-dipalmitoil-sn-propiltriossil-3-fosforilcolina e 1,2-ditetradecanoil-sn-propiltriossil-3-fosforilcolina, membrane modello, e con organismi viventi in la presenza o l'assenza di barriere esterne hanno dimostrato che questa classe di tensioattivi ha buone attività antimicrobiche. I risultati hanno mostrato che i tensioattivi hanno una buona attività antibatterica.
09 Proprietà reologiche
Le proprietà reologiche dei tensioattivi svolgono un ruolo molto importante nel determinare e prevedere le loro applicazioni in diversi settori, tra cui quello alimentare, farmaceutico, dell'estrazione del petrolio, della cura personale e dei prodotti per la casa. Sono stati condotti molti studi per discutere la relazione tra viscoelasticità dei tensioattivi aminoacidici e cmc.
10 Applicazioni nell'industria cosmetica
Gli AAS sono utilizzati nella formulazione di molti prodotti per la cura personale.Il potassio N-cocoil glicinato è delicato sulla pelle e viene utilizzato nella pulizia del viso per rimuovere i residui e il trucco. L'acido n-acil-L-glutammico ha due gruppi carbossilici, che lo rendono più solubile in acqua. Tra questi AAS, gli AAS a base di acidi grassi C 12 sono ampiamente utilizzati nella pulizia del viso per rimuovere morchie e trucco. Gli AAS con una catena C 18 sono utilizzati come emulsionanti nei prodotti per la cura della pelle, mentre i sali di N-lauril alanina sono noti per creare schiume cremose che non sono irritanti per la pelle e possono quindi essere utilizzati nella formulazione di prodotti per la cura del bambino. Gli AAS a base di N-Lauril utilizzati nel dentifricio hanno una buona detergenza simile al sapone e una forte efficacia di inibizione degli enzimi.
Negli ultimi decenni, la scelta dei tensioattivi per cosmetici, prodotti per la cura personale e prodotti farmaceutici si è concentrata su bassa tossicità, delicatezza, delicatezza al tatto e sicurezza. I consumatori di questi prodotti sono profondamente consapevoli della potenziale irritazione, tossicità e fattori ambientali.
Oggi gli AAS vengono utilizzati per formulare molti shampoo, tinture per capelli e saponi da bagno grazie ai loro numerosi vantaggi rispetto alle loro controparti tradizionali nei cosmetici e nei prodotti per la cura personale.I tensioattivi a base proteica hanno proprietà desiderabili necessarie per i prodotti per la cura personale. Alcuni AAS hanno capacità di formazione di film, mentre altri hanno buone capacità di formazione di schiuma.
Gli aminoacidi sono importanti fattori idratanti naturali nello strato corneo. Quando le cellule epidermiche muoiono, diventano parte dello strato corneo e le proteine intracellulari vengono gradualmente degradate ad aminoacidi. Questi aminoacidi vengono poi trasportati ulteriormente nello strato corneo, dove assorbono il grasso o le sostanze simili al grasso nello strato corneo epidermico, migliorando così l'elasticità della superficie della pelle. Circa il 50% del fattore idratante naturale della pelle è composto da aminoacidi e pirrolidone.
Il collagene, un comune ingrediente cosmetico, contiene anche aminoacidi che mantengono la pelle morbida.I problemi della pelle come ruvidità e opacità sono dovuti in gran parte alla carenza di aminoacidi. Uno studio ha dimostrato che la miscelazione di un amminoacido con un unguento ha alleviato le ustioni cutanee e le aree interessate sono tornate al loro stato normale senza diventare cicatrici cheloidi.
Gli aminoacidi si sono rivelati molto utili anche nella cura delle cuticole danneggiate.I capelli secchi e informi possono indicare una diminuzione della concentrazione di aminoacidi in uno strato corneo gravemente danneggiato. Gli aminoacidi hanno la capacità di penetrare attraverso la cuticola nel fusto del capello e assorbire l'umidità dalla pelle.Questa capacità dei tensioattivi a base di aminoacidi li rende molto utili negli shampoo, nelle tinture per capelli, negli ammorbidenti e nei balsami per capelli e la presenza di aminoacidi rende i capelli forti.
11 Applicazioni nella cosmetica quotidiana
Attualmente, vi è una crescente domanda di formulazioni detergenti a base di aminoacidi in tutto il mondo.Gli AAS sono noti per avere una migliore capacità pulente, capacità di schiuma e proprietà ammorbidenti dei tessuti, che li rendono adatti per detergenti domestici, shampoo, bagnoschiuma e altre applicazioni.Un AAS anfotero derivato dall'acido aspartico è considerato un detergente altamente efficace con proprietà chelanti. È stato riscontrato che l'uso di ingredienti detergenti costituiti da N-alchil-β-amminoetossiacidi riduce l'irritazione della pelle. È stato segnalato che una formulazione detergente liquida costituita da N-cocoil-β-amminopropionato è un detergente efficace per le macchie di olio sulle superfici metalliche. È stato dimostrato anche che un tensioattivo acido amminocarbossilico, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa, ha una migliore detergenza e viene utilizzato per pulire tessuti, tappeti, capelli, vetro, ecc. L'acido 2-idrossi-3-amminopropionico-N,N- È noto che il derivato dell'acido acetoacetico ha una buona capacità complessante e quindi conferisce stabilità agli agenti sbiancanti.
La preparazione di formulazioni detergenti a base di N-(N'-acil-β-alanil)-β-alanina è stata riportata da Keigo e Tatsuya nel loro brevetto per una migliore capacità di lavaggio e stabilità, facile rottura della schiuma e buon ammorbidente dei tessuti . Kao ha sviluppato una formulazione detergente a base di N-Acil-1 -N-idrossi-β-alanina e ha riscontrato una bassa irritazione della pelle, un'elevata resistenza all'acqua e un elevato potere di rimozione delle macchie.
L'azienda giapponese Ajinomoto utilizza AAS a bassa tossicità e facilmente degradabili a base di acido L-glutammico, L-arginina e L-lisina come ingredienti principali in shampoo, detergenti e cosmetici (Figura 13). È stata inoltre segnalata la capacità degli additivi enzimatici nelle formulazioni detergenti di rimuovere le incrostazioni proteiche. È stato segnalato il loro utilizzo come eccellenti detergenti liquidi in soluzioni acquose. Questi tensioattivi non aumentano affatto la viscosità, anche a temperature molto basse, e possono essere facilmente travasati dal recipiente di stoccaggio dell'apparecchio schiumogeno per ottenere schiume omogenee.
Orario di pubblicazione: 09-giu-2022