תוכן העניינים למאמר זה:
1. פיתוח חומצות אמינו
2. תכונות מבניות
3. הרכב כימי
4. סיווג
5. סינתזה
6. תכונות פיזיקו -כימיות
7. רעילות
8. פעילות אנטי -מיקרוביאלית
9. תכונות ריאולוגיות
10. יישומים בענף הקוסמטיקה
11. יישומים בקוסמטיקה יומיומית
חומרי שטח של חומצת אמינו (AAS)הם סוג של פעילי שטח הנוצרים על ידי שילוב של קבוצות הידרופוביות עם חומצות אמינו אחת או יותר. במקרה זה, חומצות האמינו יכולות להיות סינתטיות או נגזרות מהידרוליזה של חלבון או מקורות מתחדשים דומים. מאמר זה מכסה את פרטי מרבית המסלולים הסינתטיים הזמינים עבור AAS ואת ההשפעה של נתיבים שונים על התכונות הפיזיקו -כימיות של מוצרי הקצה, כולל מסיסות, יציבות פיזור, רעילות ובידה ביולוגית. כמעמד של פעילי שטח בביקוש הגובר, הרבגוניות של AAS בגלל המבנה המשתנה שלהם מציעה מספר גדול של הזדמנויות מסחריות.
בהתחשב בעובדה שחומרים פעילי שטח נמצאים בשימוש נרחב בחומרי ניקוי, מתחליבים, מעכבי קורוזיה, התאוששות נפט שלישוני ותרופות, החוקרים מעולם לא חדלו לשים לב לחומרים פעילי שטח.
חומרים פעילי שטח הם המוצרים הכימיים המייצגים ביותר הנצרכים בכמויות גדולות על בסיס יומיומי ברחבי העולם והשפיעו לרעה על הסביבה המים.מחקרים הראו כי השימוש הנרחב בחומרים פעילי שטח מסורתיים יכול להשפיע לרעה על הסביבה.
כיום, אי רעילות, התדרדרות ביולוגית ותאימות ביולוגית חשובים כמעט לצרכנים כמו התועלת והביצועים של פעילי שטח.
חומרים ביולוגיים הם חומרים פעילי שטח בר -קיימא ידידותיים לסביבה המסונתזים באופן טבעי על ידי מיקרואורגניזמים כמו חיידקים, פטריות ושמרים, או מופרשים באופן חוץ -תאי.לפיכך, ניתן להכין את החומרים הביולוגיים גם על ידי תכנון מולקולרי כדי לחקות מבנים אמפיפיליים טבעיים, כמו פוספוליפידים, גליקוזידים אלקיליים וחומצות אמינו acyl.
חומרי שטח של חומצת אמינו (AAS)הם אחד מחברי פעילי השטח האופייניים, המיוצרים בדרך כלל מחומרי גלם הנגזרים מבעלי חיים או חקלאיים. במהלך שני העשורים האחרונים, AAS משכה עניין רב של מדענים כפעילי שטח חדשים, לא רק מכיוון שניתן לסנתז אותם ממשאבים מתחדשים, אלא גם מכיוון ש- AAS הם מתכלים בקלות ובעלי תוצרי לוואי לא מזיקים, מה שהופך אותם לבטוחים יותר לסביבה.
ניתן להגדיר AAS כמעמד של פעילי שטח המורכבים מחומצות אמינו המכילות קבוצות חומצות אמינו (HO 2 C-CHR-NH 2) או שאריות חומצות אמינו (HO 2 C-CHR-NH-). שני האזורים התפקודיים של חומצות אמינו מאפשרים נגזרת של מגוון רחב של פעילי שטח. ידוע כי 20 חומצות אמינו פרוטאנוגניות סטנדרטיות קיימות בטבע ואחריות לכל התגובות הפיזיולוגיות בגידול ופעילויות החיים. הם נבדלים זה מזה רק על פי המשקעים R (איור 1, PK A הוא הלוגריתם השלילי של קבוע ניתוק החומצה של התמיסה). חלקם אינם קוטביים והידרופוביים, חלקם קוטביים והידרופיליים, חלקם בסיסיים וחלקם חומציים.
מכיוון שחומצות אמינו הן תרכובות מתחדשות, חומרים פעילי שטח המסונתזים מחומצות אמינו יש גם פוטנציאל גבוה להיות בר -קיימא וידידותי לסביבה. המבנה הפשוט והטבעי, רעילות נמוכה והיכולת ביולוגית מהירה הופכים אותם לעיתים קרובות לעמידה על פעילי שטח קונבנציונליים. באמצעות חומרי גלם מתחדשים (למשל חומצות אמינו ושמנים צמחיים), ניתן לייצר AAS על ידי נתיבים ביוטכנולוגיים שונים ונתיבים כימיים.
בראשית המאה העשרים התגלו לראשונה חומצות אמינו שימשו כמצעים לסינתזה של פעילי שטח.AAS שימשו בעיקר כחומרים משמרים בניסוחים תרופתיים וקוסמטיים.בנוסף, נמצא כי AAs היו פעילים ביולוגית כנגד מגוון של חיידקים, גידולים ונגיפים הגורמים למחלות. בשנת 1988, הזמינות של AAS בעלות נמוכה עוררה עניין מחקרי בפעילות פני השטח. כיום, עם התפתחות הביוטכנולוגיה, ניתן גם לסנתז את חומצות האמינו מסוימות באופן מסחרי בהיקף גדול לפי שמרים, מה שמוכיח בעקיפין כי ייצור AAS הוא ידידותי יותר לסביבה.
01 פיתוח חומצות אמינו
כבר בראשית המאה ה -19, כאשר התגלו לראשונה חומצות אמינו המתרחשות באופן טבעי, צפויים המבנים שלהם להיות בעלי ערך רב - שמישים כחומרי גלם להכנת אמפיפילים. המחקר הראשון בנושא סינתזה של AAS דווח על ידי בונדי בשנת 1909.
במחקר זה הוכנסו N-acylglycine ו- N-acylalanine כקבוצות הידרופיליות עבור פעילי שטח. עבודה שלאחר מכן כרוכה בסינתזה של חומצות ליפואמינו (AAS) באמצעות גליצין ואלנין, ו- Hentrich et al. פרסמה סדרת ממצאים,כולל יישום הפטנטים הראשון, על השימוש במלחי Acyl Sarcosinate ו- Acyl Aspartate כחומרים פעילי שטח במוצרי ניקוי ביתיים (למשל שמפו, חומרי ניקוי ומשחות שיניים).לאחר מכן, חוקרים רבים חקרו את הסינתזה ואת התכונות הפיזיקו -כימיות של חומצות אמינו acyl. נכון להיום פורסם גוף גדול של ספרות על הסינתזה, תכונות, יישומים תעשייתיים והתדרדרות ביולוגית של AAS.
02 תכונות מבניות
שרשראות חומצות השומן ההידרופוביות הלא קוטביות של AAS עשויות להשתנות במבנה, באורך השרשרת ובמספר.המגוון המבני ופעילות פני השטח הגבוהה של AAS מסבירים את המגוון ההרכב הרחב שלהם ואת התכונות הפיזיקו -כימיות והביולוגיות. קבוצות הראש של AAs מורכבות מחומצות אמינו או פפטידים. ההבדלים בקבוצות הראש קובעים את הספיחה, הצבירה והפעילות הביולוגית של פעילי שטח אלה. הקבוצות הפונקציונליות בקבוצת הראש קובעות אז את סוג ה- AAS, כולל קטיוני, אניוני, לא יוניוני ואמפוטרי. השילוב של חומצות אמינו הידרופיליות וחלקים עם שרשרת הידרופובית ארוכה יוצרים מבנה אמפיפילי שהופך את המולקולה לפעילה מאוד לפני השטח. בנוסף, נוכחותם של אטומי פחמן א -סימטריים במולקולה מסייעת ליצירת מולקולות כיראליות.
03 הרכב כימי
כל הפפטידים והפוליפפטידים הם תוצרי הפילמור של כמעט 20 חומצות α-amino של כמעט 20 α-proteinogenic. כל 20 חומצות α-amino מכילות קבוצה פונקציונלית של חומצה קרבוקסילית (-cooh) וקבוצה פונקציונלית אמינו (-nh 2), שניהם מחוברים לאותה אטום α-carbon tetrahedral. חומצות אמינו נבדלות זו מזו על ידי קבוצות ה- R השונות המחוברות לפחמן α (למעט ליקין, כאשר קבוצת R היא מימן.) קבוצות ה- R עשויות להיות שונות במבנה, בגודל ובמטען (חומציות, אלקליות). הבדלים אלה קובעים גם את המסיסות של חומצות אמינו במים.
חומצות אמינו הן כיראליות (למעט גליצין) ופעילות אופטית מטבען מכיוון שיש להם ארבעה תחליפים שונים הקשורים לפחמן האלפא. לחומצות אמינו יש שתי התאמות אפשריות; מדובר בתמונות מראה שאינן חופפות זו בזו, למרות העובדה שמספר ה- L-stereoisomers גבוה משמעותית. קבוצת ה- R שנמצאת בכמה חומצות אמינו (פנילאלנין, טירוזין וטריפטופן) היא אריל, מה שמוביל לספיגת UV מקסימאלית ב 280 ננומטר. ה- α-COOH החומצי וה- α-NH 2 הבסיסי בחומצות אמינו מסוגלות ליינון, ושני הסטריאו-איזומרים, לא משנה מה הם, בונים את שיווי המשקל היינון המוצג להלן.
R-cooh ↔r-coo－＋ ח＋
R-NH3＋↔R-NH2＋ ח＋
כפי שמוצג בשיווי המשקל היינון לעיל, חומצות אמינו מכילות לפחות שתי קבוצות חומציות חלשות; עם זאת, קבוצת הקרבוקסיל חומצית הרבה יותר בהשוואה לקבוצת האמינו הפרוטונטית. pH 7.4, קבוצת קרבוקסיל מוגבלת בזמן שקבוצת האמינו מוגנת. חומצות אמינו עם קבוצות R שאינן ניתנות למינה הן ניטרליות חשמליות ב- pH זה ויוצרות זוויטריון.
04 סיווג
ניתן לסווג AAs לפי ארבעה קריטריונים, המתוארים להלן בתורם.
4.1 על פי המקור
| על פי המקור, ניתן לחלק את AAS לשתי קטגוריות כדלקמן. ① קטגוריה טבעית לחלק מהתרכובות המתרחשות באופן טבעי המכילות חומצות אמינו יש גם יכולת להפחית את המתח השטח/הממשק, וחלקן אף חורגות מיעילותם של גליקוליפידים. AAs אלה ידועים גם בשם ליפופפטידים. ליפופפטידים הם תרכובות במשקל מולקולרי נמוך, המיוצרות בדרך כלל על ידי מיני Bacillus.
AAs כאלה מחולקים עוד יותר לשלוש תת -סוגים:Surfactin, Iturin ו- Fengycin.
|
| משפחת הפפטידים הפעילים לפני השטח מקיפה גרסאות הפפטיד של מגוון חומרים,כפי שמוצג באיור 2 א, בו שרשרת חומצות שומן β-hydroxy C12-C16 C12-C16 קשורה לפפטיד. הפפטיד הפעיל פני השטח הוא לקטון מקרוציקלי בו הטבעת נסגרה על ידי קטליזה בין קצה ה- C של חומצת השומן ß-hydroxy לבין הפפטיד. בתחום המשנה של Iturin, ישנם שישה גרסאות עיקריות, כלומר Iturin A ו- C, Mycosubtilin ו- Bacillomycin D, F ו- L.בכל המקרים, ההפטפפטידים קשורים לשרשראות C14-C17 של חומצות שומן β-amino (השרשראות יכולות להיות מגוונות). במקרה של האקורימיצינים, קבוצת האמינו במיקום ה- β יכולה ליצור קשר אמיד עם קצה ה- C ובכך ליצור מבנה לקטם מקרוציקלי.
הפנגיצין המשנה מכיל את Fengycin A ו- B, המכונים גם Plipastatin כאשר Tyr9 מוגדר D.הדקפפטיד קשור לשרשרת C14 -C18 רוויה או לא רוויה של חומצות שומן β -hydroxy. מבחינה מבנית, Plipastatin הוא גם לקטון מקרוציקלי, המכיל שרשרת צדדית Tyr במיקום 3 של רצף הפפטיד ויוצר קשר אסטר עם שאריות C-terminal, ובכך יוצר מבנה טבעת פנימי (כמו במקרה של ליפופפטידים פסאודומונאס רבים).
② קטגוריה סינתטית ניתן לסנתז AAS גם על ידי שימוש בכל אחת מחומצות האמינו החומציות, הבסיסיות והניטרליות. חומצות אמינו נפוצות המשמשות לסינתזה של AAS הן חומצה גלוטמית, סרין, פרולין, חומצה אספרטית, גליצין, ארגינין, אלנין, לאוצין וחלבון. תת -סוג זה של פעילי שטח ניתן להכין בשיטות כימיות, אנזימטיות וכימואנזימטיות; עם זאת, לייצור AAS, סינתזה כימית אפשרית יותר מבחינה כלכלית. דוגמאות נפוצות כוללות חומצה n-lauroyl-l-glutamic וחומצה n-palmitoyl-l-glutamic.
|
4.2 מבוסס על תחליפי שרשרת אליפטיים
בהתבסס על תחליפי השרשרת האליפטית, ניתן לחלק פעילי שטח מבוססי חומצות אמינו לשני סוגים.
על פי מיקום התחליף
| AAs המוחלפים בתרכובות מוחלפות N, קבוצת אמינו מוחלפת על ידי קבוצה ליפופילית או קבוצת קרבוקסיל, וכתוצאה מכך אובדן בסיסיות. הדוגמה הפשוטה ביותר ל- AAs המוחלפים על ידי N הם חומצות אמינו N-acyl, שהן בעיקרן פעילי שטח אניוני. ל- AAs המוחלפים N יש קשר אמיד המחובר בין החלקים ההידרופוביים וההידרופיליים. לקשר האמיד יכולת ליצור קשר מימן, המאפשר את השפלה של חומר פעילי שטח זה בסביבה חומצית, ובכך הופך אותו להתפרקות.
② AAs המוחלפים בתרכובות מוחלפות C, ההחלפה מתרחשת בקבוצת קרבוקסיל (באמצעות קשר אמיד או אסטר). תרכובות אופייניות לתחנות C (למשל אסטרים או אמיד) הם למעשה פעילי שטח קטיוניים.
AAs המוחלפים על ידי C ו- C בסוג זה של חומר פעילי שטח, גם קבוצות האמינו והקרבוקסיל הן החלק ההידרופילי. סוג זה הוא למעשה חומר פעילי שטח אמפוטרי. |
4.3 על פי מספר הזנבות ההידרופוביים
בהתבסס על מספר קבוצות הראש והזנבות ההידרופוביים, ניתן לחלק AAS לארבע קבוצות. AAS עם שרשרת ישר, תאומים (דימר) מסוג AAS, AAS מסוג גליצרוליפיד, ו- AAS מסוג AAS של אמפיפילית (BOLA). פעילי שטח של שרשרת ישר הם פעילי שטח המורכבים מחומצות אמינו עם זנב הידרופובי אחד בלבד (איור 3). AAs מסוגי תאומים יש שתי קבוצות ראש קוטב חומצות אמינו ושתי זנבות הידרופוביים למולקולה (איור 4). בסוג זה של מבנה, שני AAs עם שרשרת ישר קשורים זה לזה על ידי מרווח ולכן הם נקראים גם דימרים. בסוג הגליצרוליפיד AA, לעומת זאת, שני הזנבות ההידרופוביים מחוברים לאותה קבוצת ראש חומצות אמינו. חומרים פעילי שטח אלה יכולים להיחשב כאנלוגים של מונוגליצרידים, דיגליצרידים ופוספוליפידים, ואילו ב- AAs מסוג BOLA, שתי קבוצות ראש חומצות אמינו קשורות בזנב הידרופובי.
4.4 לפי סוג קבוצת הראש
AAs קציוניים
לקבוצת הראש של סוג זה של פעילי שטח יש מטען חיובי. ה- AAS הקטיוני הקדום ביותר הוא אתיל קוקויל נרגש, שהוא קרבוקסילאט פירולידון. התכונות הייחודיות והמגוונות של חומר פעילי שטח זה הופכות אותו לשימושי בחומרי חיטוי, חומרים אנטי -מיקרוביאלים, חומרים אנטיסטטיים, מזגנים לשיער, כמו גם להיות עדינים על העיניים והעור ובידי מתכלה. Singare ו- Mhatre סינתזה AAs קטיוניים מבוססי ארגינין והעריכו את תכונותיהם הפיזיקו-כימיות. במחקר זה הם טענו לתשואות גבוהות של המוצרים שהתקבלו בתנאי התגובה של שוטן-באומן. עם הגדלת אורך שרשרת האלקיל והידרופוביות, נמצא כי פעילות השטח של פעילי השטח גדלה וריכוז המייקל הקריטי (CMC) לרדת. אחד נוסף הוא חלבון האציל הרביעי, המשמש לרוב כמרכך במוצרי טיפוח שיער.
AAs AAs
בחומרים פעילי שטח אניוניים, לקבוצת הראש הקוטבית של חומר השטח יש מטען שלילי. סרקוזין (CH 3 -NH -CH 2 -COOH, N -Methylglycine), חומצת אמינו הנמצאת בדרך כלל בקיפורי ים וכוכבי ים, קשורה כימית לגליצין (NH 2 -ch 2 -cooh,), חומצה אמינית בסיסית שנמצאת בתאים של מושל. -Cooh,) קשור כימית לגליצין, שהיא חומצת אמינו בסיסית שנמצאת בתאי יונקים. חומצה לאורית, חומצה טטרדקנונית, חומצה אולאית וההלידים והאסטרים שלהם משמשים לרוב לסינתזה של פעילי שטח של סרקוזינציה. סרקוזינטים הם קלים מטבעם ולכן הם משמשים בדרך כלל בשטיפות פה, שמפו, קצף גילוח ריסוס, מסנני קרינה, חומרי ניקוי עור ומוצרים קוסמטיים אחרים.
AAs אנוניים אחרים הזמינים מסחרית כוללים Amisoft CS-22 ו- AmiliteGCK-12, שהם שמות מסחריים עבור נתרן N-Cocoyl-L גלוטמט ואשלגן N-Cocoyl glycinate, בהתאמה. אמיליט משמש בדרך כלל כחומר קצף, חומר ניקוי, ממיס, תחליב ומפזר, ויש לו יישומים רבים בקוסמטיקה, כמו שמפו, סבוני אמבטיה, שטיפות גוף, משחות שיניים, ניקוי פנים, סבוני טיהור, חומרי ניקוי עדשות מגע ושטח שטח שטח. Amisoft משמש כניקוי עור ושיער עדין, בעיקר במנקה פנים וגוף, חוסכים חומרי ניקוי סינתטיים, מוצרי טיפוח לגוף, שמפו ומוצרי טיפוח עור אחרים.
③zwitterionic או אמפוטרי AAs
פעילי שטח אמפוטריים מכילים אתרים חומציים וגם בסיסיים ולכן יכולים לשנות את המטען שלהם על ידי שינוי ערך ה- pH. בתקשורת אלקליין הם מתנהגים כמו פעילי שטח אניוניים, ואילו בסביבות חומציות הם מתנהגים כמו פעילי שטח קטיוניים ובתקשורת ניטרלית כמו פעילי שטח אמפוטריים. לוריל ליזין (LL) ואלוקוקסי (2-הידרוקסיפרופיל) ארגינין הם פעילי השטח האמפוטריים היחידים הידועים המבוססים על חומצות אמינו. LL הוא תוצר עיבוי של ליזין וחומצה לוריית. בשל המבנה האמפוטרי שלו, LL אינו מסיס כמעט בכל סוגי המיסים, למעט ממסים אלקליין או חומצי מאוד. כאבקה אורגנית, ל- LL יש הדבקה מצוינת למשטחים הידרופיליים ומקדם חיכוך נמוך, ומעניקים לחומר פעילי שטח זה יכולת סיכה מצוינת. LL נמצא בשימוש נרחב בקרמי עור ומזני שיער, ומשמש גם כחומר סיכה.
AAs נוניוני
פעילי שטח נונאניים מאופיינים בקבוצות ראש קוטביות ללא מטענים רשמיים. שמונה פעילי שטח לא-יוניוניים חדשים לאתוקסילטיים הוכנו על ידי Al-Sabagh et al. מחומצות α- אמינו מסיסות בשמן. בתהליך זה הועברו לראשונה L-phenylalanine (LEP) ו- L-leucine עם הקסדקנול, ואחריהם חילוף עם חומצה פלמיטית כדי לתת שני אמידים ושני אסטרים של חומצות α- אמינו. לאחר מכן עברו האמינים ואסטרים תגובות עיבוי עם תחמוצת אתילן כדי להכין שלוש נגזרות של פנילאלנין עם מספר שונה של יחידות פוליוקסי -אתילן (40, 60 ו 100). נמצא כי AAs לא -יוניונים אלה היו בעלי תכונות רפרוטיות ומקצות טובות.
05 סינתזה
5.1 מסלול סינטטי בסיסי
ב- AAS ניתן לחבר קבוצות הידרופוביות לאתרי חומצה אמין או קרבוקסילית, או דרך שרשראות הצד של חומצות אמינו. בהתבסס על זה, קיימים ארבעה מסלולים סינתטיים בסיסיים, כפי שמוצג באיור 5.
איור 5 נתיבי סינתזה בסיסיים של פעילי שטח מבוססי חומצות אמינו
| מסלול 1. אמיני אסתר אמפיפיליים מיוצרים על ידי תגובות אסתר, ובמקרה זה סינתזת פעילי השטח מושגת בדרך כלל על ידי ריפלוקס אלכוהולים שומניים וחומצות אמינו בנוכחות חומר התייבשות וזרז חומצי. בחלק מהתגובות, חומצה גופרתית פועלת גם כזרז וגם כחומר מתייבש.
מסלול 2. חומצות אמינו מופעלות מגיבות עם אלקילמינים ליצירת קשרי אמיד, וכתוצאה מכך סינתזה של אמפיפיליה אמידואמינים.
מסלול 3. חומצות אמידו מסונתזות על ידי תגובה של קבוצות האמיניות של חומצות אמינו עם חומצות אמידו.
מסלול 4. חומצות אמינו אלקיליות ארוכות שרשרת סונתזו על ידי תגובת קבוצות אמין עם הילהלקנים. |
5.2 התקדמות בסינתזה וייצור
5.2.1 סינתזה של חומצת אמינו אמינית/פעילי שטח של פפטיד יחיד
ניתן לסנתז חומצות אמינו או פפטידים של N-acyl או O-acyl על ידי אצילציה של אנזים-קטליזציה של קבוצות אמין או הידרוקסיל עם חומצות שומן. הדו"ח המוקדם ביותר על הסינתזה המוטלת על ידי Lipase-Catalyzed ללא ממס של נגזרות חומצת אמינו או מתיל אסטר השתמשו בקנדידה אנטארקטיקה, כאשר התשואות נעות בין 25% ל- 90% תלוי בחומצת האמינו היעד. מתיל אתיל קטון שימש גם כממס בתגובות מסוימות. Vonderhagen et al. תוארו גם תגובות N-acylation של ליפאז ופרוטאז-קטליזציה של חומצות אמינו, הידרוליזה של חלבון ו/או נגזרותיהם באמצעות תערובת של מים וממסים אורגניים (למשל, דימתילפורמיד/מים) ומתיל בוטון.
בימים הראשונים, הבעיה העיקרית בסינתזה של אנזים-קטליזת של AAS הייתה התשואות הנמוכות. על פי Valivety et al. התשואה של נגזרות חומצות אמינו N-TetradeCanoyl הייתה רק 2% -10% גם לאחר שהשתמשו בליפאזים שונים ודגירה ב 70 מעלות צלזיוס במשך ימים רבים. Montet et al. כמו כן, נתקל בבעיות הנוגעות לתשואה נמוכה של חומצות אמינו בסינתזה של N-acyl lysine באמצעות חומצות שומן ושמנים צמחיים. לדבריהם, התשואה המרבית של המוצר הייתה 19% בתנאים נטולי ממס ושימוש בממסים אורגניים. אותה בעיה נתקלה על ידי Valivety et al. בסינתזה של N-CBZ-L-Lysine או N-CBZ-Lysine מתיל אסטר.
במחקר זה הם טענו כי התשואה של 3-O-tetradecanoyl-l-serine הייתה 80% כאשר השימוש בסרין מוגן על N כמצע ונובוזימים 435 כזרז בסביבה נטולת ממסים מותכים. נגאו וקיטו חקרו את ה- O-acylation של L-serine, l-homoserine, l-threonine ו- l-tyrosine (Let) כאשר משתמשים ב- Lipase תוצאות התגובה (ליפאז הושגה על ידי קנדידה צילינדרצאה ושרש רשיש במדיום חוצץ מימי) ודיווחו כי ה- yeilds of lody and ro-lo-lomar, היו Lod, Low-tomar, היו Lod, Low-toma, Low-ho, Low-ho, Lod, Lod, Lod, Lod, Lod, lod, lod, lod ו- lo-hom, acylation של l-threonine ונותן התרחש.
חוקרים רבים תמכו בשימוש במצעים זולים וזמינים בקלות לסינתזה של AAs חסכוניים. Soo et al. טען כי הכנת פעילי שטח על בסיס שמן דקלים פועלת בצורה הטובה ביותר עם ליפואנזים לא-ניידים. הם ציינו כי תשואת המוצרים תהיה טובה יותר למרות התגובה הגוזלת זמן (6 ימים). גרובה ואח '. בדק את הסינתזה ואת פעילות פני השטח של N-palmitoyl AAS כיראלי על בסיס מתיונין, פרולין, לאוצין, טרונין, פנילאלנין ופנילגליצין בתערובת מחזורית/גזעית. פאנג וצ'ו תיארו את הסינתזה של מונומרים מבוססי חומצות אמינו ומונומרים מבוססי חומצה דיקרבוקסילית בתמיסה סדרה של אסטרים פוליאמיד מבוססי חומצה אמינית פונקציונלית וביולוגית, סונתזו על ידי תגובות משותפות בתמיסה.
קנטאוזן וגריירו דיווחו על האסתר של קבוצות חומצות קרבוקסיליות של BOC-ALA-OH ו- BOC-ASP-OH עם אלכוהולים אליפטיים ארוכים עם דיול, עם דיכלורומטן כממיס ואגרוז 4B (Sepharose 4B) כקטליסט. במחקר זה, התגובה של BOC-ALA-OH עם אלכוהולים שומניים עד 16 פחמימות נתנה תשואות טובות (51%), ואילו עבור BOC-ASP-OH 6 ו -12 פחמימות היו טובות יותר, עם תשואה מקבילה של 63% [64]. 99.9%) בתשואות שנעו בין 58%ל 76%, אשר סונתזו על ידי היווצרות קשרי אמיד עם אלקילמינים שונים או קשרי אסטר עם אלכוהולים שומניים על ידי CBZ-ARG-OME, שם פאדיין פעל כזרז.
5.2.2 סינתזה של פעילי שטח של חומצת אמינו/פפטיד מבוססי תאומים
פעילי שטח של תאומים מבוססי חומצות אמינו מורכבים משתי מולקולות AAS עם שרשרת ישר הקשורות ראש בראש זה לזה על ידי קבוצת מרווח. ישנן שתי תוכניות אפשריות לסינתזה כימואנזימטית של פעילי שטח מבוססי חומצות אמיני (איורים 6 ו -7). באיור 6 מגיבים 2 נגזרות של חומצות אמינו עם התרכובת כקבוצת מרווח ואז מוצגות 2 קבוצות הידרופוביות. באיור 7, שני המבנים עם השרשרת ישר מקושרים ישירות יחד על ידי קבוצת מרווח דו-פונקציונלית.
ההתפתחות המוקדמת ביותר של סינתזה של אנזים-קטליזת של חומצות ליפואמינו של תאומים הוחלפה על ידי Valivety et al. Yoshimura et al. בדק את הסינתזה, ספיחה וצבירה של פעילי שטח של תאומים מבוססי חומצות אמינו על בסיס ציסטין ו- N-alkyl Bromide. חומרים פעילי שטח מסונתזים הושוו עם פעילי השטח המונומריים המתאימים. Faustino et al. תיאר את הסינתזה של AAs מונומריים מונומריים מבוססי אוריאה המבוססים על L-Cystine, D-Cystine, DL-Cystine, L-Cysteine, L-Methionine ו- L-Sulfoalanine ואת זוגות תאומים שלהם באמצעות מוליכות, שיווי משקל ומתיחות יציבה של מאפיין פלואורסציות. הוכח כי ערך ה- CMC של תאומים היה נמוך יותר על ידי השוואה בין מונומר לבין תאומים.
איור 6 סינתזה של תאומים AAs באמצעות נגזרות AA ומרווח, ואחריה החדרת הקבוצה ההידרופובית
איור 7 סינתזה של מזל תאומים באמצעות מרווח דו -פונקציונלי ו- AAS
5.2.3 סינתזה של חומצת אמינו גליצרוליפיד/פעילי פפטיד
חומצת אמינו גליצרוליפיד/חומרי שטח של פפטיד הם סוג חדש של חומצות אמינו ליפידים שהם אנלוגים מבניים של אסטרים מונו-מונו (או די-) ופוספוליפידים, בגלל מבנהם של שרשראות שומניות אחת או שתיים עם חומצה אמינית אחת הקשורה לגיצריול גליצריול על ידי קשר אסטר. הסינתזה של פעילי שטח אלה מתחילה בהכנת אסטרים גליצרול של חומצות אמינו בטמפרטורות גבוהות ובנוכחות זרז חומצי (למשל BF 3). גם סינתזה מוטלת על אנזים (באמצעות הידרולאזים, פרוטאזות וליפאזים כזרזים) היא גם אפשרות טובה (איור 8).
דווח על סינתזה של אנזים-קטליזציה של מצומדות גליצרידים ארגינין דילוריים באמצעות פפאין. דווח גם על סינתזה של מצומדות אסתר של דיאצילליצרול מאצטילרינין והערכה של תכונותיהם הפיזיקו -כימיות.
איור 8 סינתזה של מונו ודיאצילליצרול מצומדים
מרווח: NH- (Ch2)10-NH: commonb1
מרווח: NH-C6H4-NH: commonb2
מרווח: צ '2-CH2: מורכב B3
איור 9 סינתזה של אמפיפילים סימטריים הנגזרים מ- TRIS (Hydroxymethyl) aminomethane
5.2.4 סינתזה של חומצת אמינו/פעילי פפטיד מבוססי BOLA
אמפיפילים מסוג BOLA מבוסס חומצות אמינו מכילים 2 חומצות אמינו הקשורות לאותה שרשרת הידרופובית. פרנצ'שי ואח '. תיאר את הסינתזה של אמפיפילים מסוג BOLA עם 2 חומצות אמינו (D- או L-alanine או L-Histidine) ושרשרת אלקיל אחת באורכים שונים וחקרו את פעילות השטח שלהם. הם דנים בסינתזה ובצבירה של אמפיפילים חדשים מסוג BOLA עם חלק חומצה אמינית (באמצעות חומצת β- אמינו לא שכיחה או אלכוהול) וקבוצת מרווח C12 -C20. חומצות ה- ß-amino הלא שכיחות ששימשו יכולות להיות אמינו אמינה, חומצת אמינו אזידוטימין (AZT), חומצת אמינו נורבורן ואלכוהול אמינו שמקורו ב- AZT (איור 9). הסינתזה של אמפיפילים מסוג BOLA סימטרי שמקורם בטריס (הידרוקסימתיל) אמינומטאן (TRIS) (איור 9).
06 תכונות פיזיקוכימיות
ידוע כי חומרים פעילי שטח מבוססי חומצות אמינו (AA) הם מגוונים ורב -תכליתיים באופיים ויש להם תחולת טובה ביישומים רבים כמו מסיס טוב, תכונות תחילה טובות, יעילות גבוהה, ביצועים גבוהים של פעילות פני השטח ועמידות טובה למים קשים (סובלנות ליון סידן).
בהתבסס על תכונות פעילי השטח של חומצות אמינו (למשל מתח פני השטח, CMC, התנהגות פאזה וטמפרטורת קראפט), המסקנות הבאות הושגו לאחר מחקרים נרחבים - פעילות השטח של AAS עדיפה על זו של מקבילה המקובל שלה.
6.1 ריכוז Micelle קריטי (CMC)
ריכוז המייקל הקריטי הוא אחד הפרמטרים החשובים של פעילי שטח ושולט בתכונות פעילות שטחיות רבות כמו סיס, תמונת תאים ואינטראקציה שלו עם ביו -פילמים וכו 'באופן כללי, הגדלת אורך השרשרת של זנב הפחמימנים (הגדלת הידרופוביות) מובילה לירידה בערך CMC של תמיסת השטח של השטח, ובכך מגדילה את פעילות השטח שלו. חומרים פעילי שטח המבוססים על חומצות אמינו בדרך כלל יש ערכי CMC נמוכים יותר בהשוואה לחומרים פעילי שטח קונבנציונליים.
באמצעות שילובים שונים של קבוצות ראש וזנבות הידרופוביים (אמיד מונו-קטיוני, אמיד דו-קטיוני, אסתר מבוסס אמיד דו-קטיוני), Infante et al. מסונתזת שלוש AAs מבוססי ארגינין ובחנה את ה- CMC וה- γCMC שלהם (מתח פני השטח ב- CMC), והראה כי ערכי CMC ו- γCMC פחתו עם אורך הזנב ההידרופובי הגובר. במחקר אחר, סינגרה ומאטרה מצאו כי ה- CMC של פעילי שטח N-α-acylarginine פחת עם הגדלת מספר אטומי הפחמן ההידרופובי (טבלה 1).
Yoshimura et al. חקר את ה- CMC של חומרי שטח של חומצות אמיני המבוססות על חומצות אמינו הנגזרות מהציסטאין והראה כי ה- CMC פחת כאשר אורך שרשרת הפחמן בשרשרת ההידרופובית הוגדל מ -10 ל -12. הגדלת אורך שרשרת הפחמן ל -14 הביאה לעלייה ב- CMC, אשר אישר כי השקפים של ג'מיני ארוכת השערה ארוכת השערה נטייה נמוכה יותר.
Faustino et al. דיווחו על היווצרות של מיקרונים מעורבים בתמיסות מימיות של פעילי שטח תאומים אניוניים על בסיס ציסטין. חומרי פעילי השטח של תאומים הושוו גם הם עם פעילי השטח המונומריים המקובלים המקבילים (C 8 Cys). על פי הדיווחים, ערכי ה- CMC של תערובות שומני שומנים היו נמוכים יותר מאלה של פעילי שטח טהורים. פעילי שטח של תאומים ו- 1,2-diheptanoyl-sn-glyceryl-3-phosphocholine, פוספוליפיד מסיס מים ויוצרים מיקרל, היה CMC ברמה המילימולרית.
שרסטה וארמקי חקרו את היווצרותם של מיקרונים דמויי תולעת ויסקו-אלסטיים בתמיסות מימיות של פעילי שטח מעורבים מבוססי חומצה אמינית על ידי חומצות אמיניות בהיעדר מלחי תערובת. במחקר זה נמצא כי N-dodecyl Glutamate היה בעל טמפרטורת קראפט גבוהה יותר; עם זאת, כאשר נטרול עם חומצת האמינו הבסיסית L-Lysine, היא ייצרה מיקרונים והפתרון החל להתנהג כמו נוזל ניוטוני בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס.
6.2 מסיסות מים טובה
מסיסות המים הטובה של AAS נובעת מנוכחותם של קשרים נוספים ב- CO-NH. זה הופך את AAS להתכלה וידידותית יותר לסביבה מאשר פעילי השטח המקובלים המקבילים. מסיסות המים של חומצה n-acyl-l-glutamic טובה אפילו יותר בגלל שתי קבוצות הקרבוקסיל שלה. מסיסות המים של CN (CA) 2 טובה גם היא מכיוון שיש 2 קבוצות ארגינין יוניות במולקולה אחת, מה שמביא לספיחה ופיזור יעיל יותר בממשק התא ואף לעיכוב חיידקים יעיל בריכוזים נמוכים יותר.
6.3 טמפרטורת קראפט ונקודת קראפט
ניתן להבין את טמפרטורת הקראפט כהתנהגות המסיסות הספציפית של פעילי שטח שהמסיסות שלהם עולה בחדות מעל לטמפרטורה מסוימת. לחומרים פעילי שטח יוניים יש נטייה לייצר הידרטים מוצקים, שיכולים לזרז מהמים. בטמפרטורה מסוימת (מה שנקרא טמפרטורת קראפט), בדרך כלל נצפתה עלייה דרמטית ובלתי רציפה במסיסות של פעילי שטח. נקודת הקראפט של חומר פעילי שטח יוני היא טמפרטורת הקראפט שלו ב- CMC.
מאפיין מסיסות זה נראה בדרך כלל עבור פעילי שטח יוניים וניתן להסביר אותו כדלקמן: המסיסות של המונומר החופשי של פעילי השטח מוגבלת מתחת לטמפרטורת הקראפט עד להגיע לנקודת הקראפט, שם המסיסות שלו עולה בהדרגה בגלל היווצרות מיקרל. כדי להבטיח מסיסות מלאה, יש צורך להכין ניסוחים פעילי שטח בטמפרטורות מעל נקודת הקראפט.
טמפרטורת הקרפט של AAS נחקרה והושווה לזו של פעילי שטח סינתטיים קונבנציונליים. שרסטה וארמקי בדקו את טמפרטורת הקראפט של AAs מבוססי ארגינין ומצאו כי ריכוז המייקל הקריטי הציג התנהגות צבירה בצורה של מיקלה של קדם-מיסלים. AAS ושוחח על הקשר בין טמפרטורת הקראפט שלהם לבין שאריות חומצות אמינו.
בניסויים נמצא כי טמפרטורת הקראף של N-hexadecanoyl AAS עלתה עם ירידה בגודל של שאריות חומצות אמינו (פנילאלנין כעל יוצא מן הכלל), בעוד שחום המסיסות (ספיגת החום) גדל עם ירידה בגודל של שאריות חומצות אמינו (למעט גליצין ופנילאלנין). הוסכם כי במערכות אלנין וגם פנילאלנין כאחד, האינטראקציה DL חזקה יותר מהאינטראקציה LL בצורה המוצקה של מלח ה- N-hexadeCanoyl AAS.
בריטו ואח '. קבע את טמפרטורת הקראפט של שלוש סדרות של פעילי שטח מבוססי חומצות אמינו חדשים המשתמשים במיקרו-קלורימטריה סריקה דיפרנציאלית ומצא כי שינוי יון הטריפלואורואטט ליון יוד הביא לעלייה משמעותית בטמפרטורת הקראפט (כ- 6 מעלות צלזיוס), מ- 47 מעלות צלזיוס ל 53 מעלות צלזיוס. נוכחותם של קשרי CIS-Double והאי-רוויה הקיימים בתחתית ה- SER-שרשרת הארוכה הובילה לירידה משמעותית בטמפרטורת הקראפט. דווח כי N-dodecyl Glutamate היה בעל טמפרטורת קראפט גבוהה יותר. עם זאת, נטרול עם חומצת האמינו הבסיסית L-Lysine הביא להיווצרות מיקרונים בתמיסה שהתנהגו כמו נוזלים ניוטוניים ב 25 מעלות צלזיוס.
6.4 מתח פני השטח
מתח פני השטח של פעילי שטח קשור לאורך השרשרת של החלק ההידרופובי. Zhang et al. קבע את מתח פני השטח של נתרן קוקויל גליצינט בשיטת צלחת וילהלמי (25 ± 0.2) מעלות צלזיוס וקבע את ערך מתח פני השטח ב- CMC כ- 33 mn -m -1, CMC כ- 0.21 מ"מ -L -1. Yoshimura et al. קבע את מתח פני השטח של 2C N Cys מסוג אמיניות על בסיס משטח משטח של חומרי פני השטח של 2C N Cys מבוסס Cys. נמצא כי מתח פני השטח ב- CMC פחת עם אורך השרשרת ההולך וגובר (עד n = 8), ואילו המגמה התהפכה עבור פעילי שטח עם אורך שרשרת n = 12 או יותר.
נבדקה גם ההשפעה של CAC1 2 על מתח השטח של פעילי שטח מבוססי חומצות אמינו דיקרבוקסילציה. במחקרים אלה נוספה CAC1 2 לפתרונות מימיים של שלושה פעילי שטח של חומצת אמינו דיקרבוקסילית (C12 MALNA 2, C12 ASPNA 2 ו- C12 Gluna 2). הושוו ערכי הרמה לאחר CMC ונמצא כי מתח פני השטח פחת בריכוזי CAC1 2 נמוכים מאוד. זה נובע מההשפעה של יוני סידן על סידור פעילי השטח בממשק מי הגז. המתיחות של פני השטח של מלחי N-dodecylaminomalonate ו- N-dodecylaspartate, לעומת זאת, היו כמעט קבועים עד 10 mMOL-l -1 CAC1 2 ריכוז. מעל 10 mMOL -l -1, מתח השטח גדל בצורה חדה, עקב היווצרות משקעים של מלח הסידן של חומר השטח. עבור מלח הדירוד של גלוטמט n-dodecyl, תוספת מתונה של CAC1 2 הביאה לירידה משמעותית במתח השטח, ואילו המשך העלייה בריכוז CAC1 2 כבר לא גרמה לשינויים משמעותיים.
כדי לקבוע את קינטיקה של הספיחה של AAs מסוג Gemini-Type בממשק מי הגז, נקבע מתח השטח הדינמי בשיטת לחץ הבועה המרבית. התוצאות הראו כי במשך זמן הבדיקה הארוך ביותר, מתח השטח הדינמי 2C 12 Cys לא השתנה. הירידה במתח פני השטח הדינאמי תלויה רק בריכוז, באורך הזנבות ההידרופוביים ובמספר הזנבות ההידרופוביים. הגדלת הריכוז של חומר פעילי שטח, ירידה באורך השרשרת כמו גם מספר השרשראות הביאו לריקבון מהיר יותר. התוצאות שהתקבלו לריכוזים גבוהים יותר של C n Cys (n = 8 עד 12) נמצאו קרובים מאוד ל- γ CMC שנמדד בשיטת Wilhelmy.
במחקר אחר נקבעו מתחי השטח הדינאמי של נתרן דילוריל ציסטין (SDLC) ו- Cystine נתרן Didecamino על ידי שיטת צלחת הווילהלמי, ובנוסף, נקבעו מתחים פני השטח של שיווי המשקל של הפתרונות המימיים שלהם על ידי שיטת נפח הירידה. התגובה של אגרות חוב דיסולפיד נחקרה עוד יותר בשיטות אחרות. תוספת של Mercaptoethanol ל- 0.1 mmol -l -1SDLC תמיסה הובילה לעלייה מהירה במתח השטח מ- 34 mn -m -1 ל- 53 mn -m -1. מכיוון ש- NACLO יכול לחמצן את קשרי הדיסולפיד של SDLC לקבוצות חומצות סולפוניות, לא נצפו אגרגטים כאשר נוספו NACLO (5 מ"מ -L -1) לתמיסת SDLC 0.1 מ"מ -L -1. תוצאות מיקרוסקופיית אלקטרונים בהעברה ותוצאות פיזור אור דינאמיות הראו כי לא נוצרו אגרגטים בתמיסה. נמצא כי מתח השטח של SDLC גדל מ- 34 MN -M -1 ל- 60 MN -M -1 לאורך תקופה של 20 דקות.
6.5 אינטראקציות פנים בינאריות
במדעי החיים, מספר קבוצות חקרו את תכונות הרטט של תערובות של AAs קטיוני (דיאקילליצרול, פעילי שטח מבוססי ארגינין) ופוספוליפידים בממשק מי הגז, והגיעו לבסוף כי מאפיין לא אידיאלי זה גורם לשכיחות של אינטראקציות אלקטרוסטטיות.
6.6 תכונות צבירה
פיזור אור דינאמי משמש לרוב לקביעת תכונות הצבירה של מונומרים מבוססי חומצות אמינו וחומרים פעילי שטח של תאומים בריכוזים מעל CMC, ומניבים DH בקוטר הידרודינמי לכאורה (= 2R H). האגרגטים שנוצרו על ידי C n Cys ו- 2CN CY הם גדולים יחסית ויש להם חלוקה בקנה מידה רחב בהשוואה לחומרים פעילי שטח אחרים. כל פעילי שטח למעט 2C 12 Cys בדרך כלל יוצרים אגרגטים של כ -10 ננומטר. גדלי מיקרל של פעילי שטח של תאומים גדולים משמעותית מאלו של עמיתיהם המונומריים. עלייה באורך שרשרת הפחמימנים מובילה גם לעלייה בגודל המייקל. Ohta et al. תיאר את תכונות הצבירה של שלושה סטריאואיזומרים שונים של N-dodecyl-phenyl-alanyl-phenyl-alanine tetramethylammonium בתמיסה מימית והראה כי לדיאסטרואיזומרים יש ריכוז צבירה קריטי בתמיסה מימית. Iwahashi et al. נחקר על ידי דיקרוזיזם מעגלי, NMR ולחץ אדים אוסומומטריה של היווצרותם של אגרגטים כיראליים של חומצה n-dodecanoyl-l-glutamic, n-dodecanoyl-l-valine ו- Methyl Esters שלהם במעבדים שונים (כגון טטרה-הידרופורן, אצטונטריל, 1,4-Diclontation) עם 1,4-Diclation) עם 1,4-Diclation). על ידי דיכרוזיזם מעגלי, אוסומומטריה של לחץ אדים.
6.7 ספיחה ממשקית
הספיחה הממשקית של חומרי שטח מבוססי חומצות אמינו והשוואה שלה למקבילה המקובלת היא גם אחד מכיווני המחקר. לדוגמה, נבדקו תכונות הספיחה הממשקיות של אסטרים של דודציל של חומצות אמינו ארומטיות שהתקבלו מ- LET ו- LEP. התוצאות הראו כי LET ו- LEP הציגו אזורי ממשק נמוכים יותר בממשק נוזלי הגז ובממשק המים/הקסאן, בהתאמה.
Bordes et al. בדק את התנהגות הפתרונות והספיחה בממשק מי הגז של שלושה חומרי פעילי חומצות אמיניות דיקרבוקסילציה, מלחי דיודום של דודציל גלוטמט, דודציל אספרטט ואמינומלונאט (עם אטומי 3, 2 ואחד פחמן בין שתי קבוצות הקרבוקסיל, בהתאמה). על פי דוח זה, ה- CMC של פעילי השטח של Dicarboxylated היה גבוה פי 4-5 מזו של מלח הדודציל גליצין מונוקארבוקסילטילציה. זה מיוחס להיווצרות קשרי מימן בין פעילי השטח של דיקרבוקסילציה ומולקולות שכנות דרך קבוצות האמיד בהן.
6.8 התנהגות פאזה
שלבים מעוקבים איזוטרופיים לא נצפים עבור פעילי שטח בריכוזים גבוהים מאוד. מולקולות פעילי שטח עם קבוצות ראש גדולות מאוד נוטות ליצור אגרגטים של עקמומיות חיובית קטנה יותר. Marques et al. בחן את התנהגות הפאזה של מערכות 12LYS12/12SER ו- 8LYS8/16SER (ראה איור 10), והתוצאות הראו שלמערכת 12LYS12/12SER יש אזור הפרדת פאזות בין אזורי הפתרון המיקרו -או -שלפוחיים, ואילו מערכת ה- MICELAR של 8LOGAR, ואילו מערכת ה- MICERATER THERICARY STILATER THERE STILATER THERE STILATER THERE STILATER THERE STILATER THERE STILATER THERICARDARITER THEARATER THEARAR (The MICELARATER THEARAR THEARAR THEARAR THEARAR TRAPE (THEARAR ARE THEARAR). אזור שלב שלפוחית). יש לציין כי עבור אזור שלפוחית המערכת 12LYS12/12SER, שלפוחית תמיד מתקיימת יחד עם מיקרונים, ואילו לאזור שלפוחית המערכת 8LYS8/16SER יש רק שלפוחיות.
תערובות קטניוניות של פעילי שטח מבוססי ליזין וסרין: זוג סימטרי 12LYS12/12SER (משמאל) וזוג 8LYS8/16SER אסימטרי (מימין)
6.9 יכולת תחליב
Kouchi et al. בדק את יכולת התחליב, מתח ממשק, פיזור וצמיגות של n- [3-dodecyl-2-hydroxypropyl] -l-arginine, l-glutamate ו- AAs אחרים. בהשוואה לחומרים פעילי שטח סינטטיים (עמיתיהם הלא -יוניוניים והאמפוטריים המקובלים), התוצאות הראו כי ל- AAS יש יכולת תחליב חזקה יותר מאשר פעילי שטח קונבנציונליים.
Baczko et al. חומרי שטח של חומצת אמינו אנוניית סינתזה מסונתזת וחקרו את התאמתם כממיסים ספקטרוסקופיה של NMR מכוונת כיראלית. סדרה של נגזרות L-PHE או L-ALA מבוססות סולפונט עם זנבות הידרופוביות שונות (פנטיל ~ טטרדציל) סונתזו על ידי תגובת חומצות אמינו עם אנשיידריד O-sulfobenzoic. Wu et al. מלחי נתרן מסונתזים של A acyl AAs N-fatty ו-בדקו את יכולת התחליב שלהם בתחליבי שמן במים, והתוצאות הראו כי חומרים פעילי שטח אלה ביצעו טוב יותר עם אתיל אצטט כשלב השמן מאשר עם N-Hexane כשלב השמן.
6.10 התקדמות בסינתזה וייצור
ניתן להבין עמידות בפני מים קשים כיכולתם של פעילי שטח להתנגד לנוכחותם של יונים כמו סידן ומגנזיום במים קשים, כלומר היכולת להימנע משקעים לסבוני סידן. פעילי שטח עם עמידות גבוהה במים קשה מועילים מאוד לניסוחים של חומר ניקוי ומוצרי טיפוח אישיים. ניתן להעריך עמידות בפני מים קשה על ידי חישוב השינוי במסיסות ובפעילות השטח של חומר פעילי השטח בנוכחות יוני סידן.
דרך נוספת להעריך עמידות בפני מים קשים היא לחשב את אחוזי או גרם פעילי השטח הנדרשים לסבון הסידן שנוצר מ 100 גרם של נתרן אולאט לפיזור במים. באזורים עם מים קשים גבוהים, ריכוזים גבוהים של יוני סידן ומגנזיום ותכולת מינרלים יכולים להקשות על כמה יישומים מעשיים. לעתים קרובות משמש יון הנתרן כיון הנגדי של חומר פעילי שטח אניוני סינטטי. מכיוון שיון הסידן הדו -ערכי מחויב לשתי מולקולות פעילי שטח, הוא גורם לחומר פעילי השטח לזרז ביתר קלות מהפחתת הפתרונות שהופכת פחות סבירה.
המחקר על עמידות המים הקשה של AAS הראה כי עמידות החומצה והמים הקשים הושפעו מאוד מקבוצת קרבוקסיל נוספת, ועמידות החומצה והמים הקשים עלו עוד יותר עם עליית אורך קבוצת המרווח בין שתי קבוצות הקרבוקסיל. סדר החומצה ועמידות למים קשה היה C 12 glycinate <C 12 אספרטט <C 12 גלוטמט. בהשוואה בין הקשר בין דיקרבוקסילציה אמיד לבין פעילי השטח של דיקרבוקסילסילציה, בהתאמה, נמצא כי טווח החומציות של האחרון היה רחב יותר ופעילות פני השטח שלו גדלה עם תוספת של כמות מתאימה של חומצה. חומצות האמינו N-alkyl Dicarboxylated הראו השפעה של צ'לציה בנוכחות יוני סידן, ו- C 12 אספרטט יצרו ג'ל לבן. C 12 גלוטמט הראה פעילות גבוהה של פני השטח בריכוז Ca 2+ גבוה וצפוי לשמש בהתפלה של מי ים.
6.11 פיזור
פיזור מתייחס ליכולתו של חומר פעילי שטח למנוע גמישות ומשקעים של חומר פעילי השטח בתמיסה.פיזור הוא מאפיין חשוב של פעילי שטח שהופכים אותם מתאימים לשימוש בחומרי ניקוי, קוסמטיקה ותרופות.על חומר פיזור להכיל קשר אסטר, אתר, אמיד או אמיני בין הקבוצה ההידרופובית לקבוצה ההידרופילית הסופית (או בקרב הקבוצות ההידרופוביות של השרשרת הישר).
באופן כללי, חומרים פעילי שטח אניוניים כמו אלקנולאמידו סולפיטים וחומרים פעילי שטח אמפוטריים כמו אמידוסולפובטאין יעילים במיוחד כחומרים פיזור לסבוני סידן.
מאמצי מחקר רבים קבעו את הפיזור של AAS, שם נמצא כי N-Lauroyl Lysine תואם בצורה גרועה למים וקשה לשימוש לצורך ניסוחים קוסמטיים.בסדרה זו, לחומצות אמינו בסיסיות של N-acyl, יש פיזור מעולה ומשמשות בתעשייה הקוסמטית לשיפור הניסוחים.
07 רעילות
פעילי שטח קונבנציונליים, במיוחד פעילי שטח קטיוניים, רעילים מאוד לאורגניזמים מימיים. רעילותם החריפה נובעת מהתופעה של אינטראקציה בין ספיחה-יון של פעילי שטח בממשק מי התא. הפחתת ה- CMC של פעילי שטח מובילה בדרך כלל לספיחה ממשקית חזקה יותר של פעילי שטח, מה שמביא בדרך כלל לרעילות החריפה שלהם. עלייה באורך השרשרת ההידרופובית של פעילי שטח מובילה גם לעלייה ברעילות חריפה פעילי שטח.מרבית ה- AAs נמוכים או שאינם רעילים לבני אדם ולסביבה (במיוחד לאורגניזמים ימיים) ומתאימים לשימוש כמרכיבי מזון, תרופות וקוסמטיקה.חוקרים רבים הוכיחו כי פעילי שטח של חומצות אמינו עדינים ואינם מעוררים את העור. ידוע כי פעילי שטח מבוססי ארגינין הם פחות רעילים ממקביליהם המקובלים.
בריטו ואח '. חקר את התכונות הפיזיקו-כימיות והטוקסיקולוגיות של אמפיפיליות מבוססות חומצות אמינו ואת [נגזרותיהם מטירוזין (TYR), הידרוקסיפרולין (HYP), סרין (SER) ו- Lysine (LYS)] היווצרות ספונטנית של שלפוחיות קטיוניות ונתנו נתונים על חריגות חריפה שלהם לדפניה (IC). הם סינתזו שלפוחית קטיוניות של dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB)/Lys-Merivative ו/או תערובות סר-ליס/ליס ובדקו את האקוטוקסיות שלהם ואת הפוטנציאל ההמוליטי שלהם, והראו כי כל ה- AAS של ה- AAS ותערובותיהם המפגיזים היו פחות רעילים מה- DTAB.
רוזה ואח '. בדק את הכריכה (אסוציאציה) של DNA לשלפוחיות קטיוניות מבוססות חומצות אמינו. בניגוד לחומרים פעילי שטח קטיוניים קונבנציונליים, שלעתים קרובות נראים רעילים, נראה כי האינטראקציה של חומרי שטח של חומצות אמינו קטיוניות אינה רעילה. ה- AAS הקטיוני מבוסס על ארגינין, המהווה באופן ספונטני שלפוחיות יציבות בשילוב עם פעילי שטח אניוניים מסוימים. על פי הדיווחים, מעכבי קורוזיה מבוססי חומצות אמינו אינם רעילים. חומרים פעילי שטח אלה מסונתזים בקלות עם טוהר גבוה (עד 99%), עלות נמוכה, מתכלים בקלות ומסיסים לחלוטין בתקשורת מימית. מספר מחקרים הראו כי פעילי שטח של חומצות אמינו המכילות גופרית עדיפות בעיכוב קורוזיה.
במחקר שנערך לאחרונה, Perinelli et al. דיווחו על פרופיל רעיל משביע רצון של רמנוליפידים בהשוואה לחומרים פעילי שטח קונבנציונליים. ידוע כי Rhamnolipids משמשים כמשפרים חדירות. הם גם דיווחו על השפעתם של רמנוליפידים על חדירות האפיתל של תרופות מקרומולקולריות.
08 פעילות אנטי -מיקרוביאלית
ניתן להעריך את הפעילות האנטי -מיקרוביאלית של פעילי שטח על ידי הריכוז המעכב המינימלי. הפעילות האנטי-מיקרוביאלית של פעילי שטח מבוססי ארגינין נחקרה בפירוט. חיידקים שליליים גרם נמצאו עמידים יותר בפני פעילי שטח מבוססי ארגינין בהשוואה לחיידקים חיוביים לגרם. הפעילות האנטי -מיקרוביאלית של פעילי שטח מוגברת בדרך כלל על ידי נוכחות של קשרים הידרוקסיליים, ציקלופרופניים או לא רוויים בתוך שרשראות האציל. קסטילו ואח '. הראה כי אורך שרשראות האציל והמטען החיובי קובע את ערך HLB (איזון הידרופילי-ליפופילי) של המולקולה, ואלה משפיעים על יכולתם לשבש ממברנות. Na-acylarginine מתיל אסטר הוא סוג חשוב נוסף של פעילי שטח קטיוניים עם פעילות אנטי-מיקרוביאלית רחבה-ספקטרום והיא מתכלה בקלות ובעלת רעילות נמוכה או ללא. Studies on the interaction of Nα-acylarginine methyl ester-based surfactants with 1,2-dipalmitoyl-sn-propyltrioxyl-3-phosphorylcholine and 1,2-ditetradecanoyl-sn-propyltrioxyl-3-phosphorylcholine, model membranes, and with living organisms in the presence or absence of external barriers have shown that this class of לחומרים פעילי שטח יש אנטי -מיקרוביאלי טוב התוצאות הראו כי לחומרים פעילי שטח יש פעילות אנטיבקטריאלית טובה.
09 תכונות ריאולוגיות
התכונות הריאולוגיות של פעילי שטח ממלאים תפקיד חשוב מאוד בקביעת וחיזוי היישומים שלהם בענפים שונים, כולל מזון, תרופות, מיצוי נפט, טיפול אישי ומוצרי טיפוח ביתי. מחקרים רבים נערכו כדי לדון בקשר בין ויסקו -אלסטיות של פעילי שטח של חומצות אמינו ו- CMC.
10 יישומים בענף הקוסמטיקה
AAS משמשים בניסוח מוצרים רבים לטיפול אישי.נמצא כי אשלגן n-cocoyl glycinate הוא עדין על העור ומשמש בניקוי פנים כדי להסיר בוצה ואיפור. ל- N-acyl-l-glutamic יש שתי קבוצות קרבוקסיל, מה שהופך אותה למסיסה יותר במים. בין AAS אלה, AAS המבוססת על C 12 חומצות שומן נמצאות בשימוש נרחב בניקוי פנים כדי להסיר בוצה ואיפור. AAS עם שרשרת C 18 משמשים כמתחייבים במוצרי טיפוח עור, ומלחי אלנין N-lauryl ידועים כמיוצרים קצף שמנת שאינם מעצבנים את העור ולכן ניתן להשתמש בהם בניסוח מוצרי טיפוח לתינוקות. AAs מבוססי N-lauryl המשמשים במשחת שיניים הם בעלי דמיון טוב הדומה לסבון ויעילות מעכבת אנזים חזקה.
במהלך העשורים האחרונים, הבחירה בחומרים פעילי שטח לקוסמטיקה, מוצרי טיפוח אישי ותרופות התמקדה ברעילות נמוכה, בעדינות, בעדינות למגע ובבטיחות. צרכנים של מוצרים אלה מודעים היטב לגירוי, רעילות וגורמים סביבתיים פוטנציאליים.
כיום, AAS משמשים לגיבוש שמפו רבים, צבעי שיער וסבוני אמבטיה בגלל היתרונות הרבים שלהם על עמיתיהם המסורתיים במוצרי קוסמטיקה ומוצרי טיפוח אישיים.לחומרים פעילי שטח מבוססי חלבון יש תכונות רצויות הנחוצות למוצרי טיפול אישי. בחלק מה- AAS יש יכולות יוצרת סרטים, בעוד שאחרים יש יכולות קצף טובות.
חומצות אמינו חשובות גורמי לחות המופיעים באופן טבעי בשכבה קורנום. כאשר תאי האפידרמיס מתים, הם הופכים לחלק מהקרן השכבה והחלבונים התוך תאיים מושפלים בהדרגה לחומצות אמינו. לאחר מכן מועברים חומצות אמינו אלה עוד יותר לתוך השכבה קורנום, שם הן סופגות חומרים שומן או דמוי שומן לשכבה האפידרמלית קורנום, ובכך משפרות את גמישות פני העור. כ- 50% מגורם הלחות הטבעי בעור מורכב מחומצות אמינו ופירולידון.
קולגן, מרכיב קוסמטי נפוץ, מכיל גם חומצות אמינו השומרים על העור רך.בעיות עור כמו חספוס ועמימות נובעות בחלק גדול מחוסר חומצות אמינו. מחקר אחד הראה כי ערבוב חומצת אמינו עם כוויות עור משחות, והאזורים המושפעים חזרו למצבם הרגיל מבלי להפוך לצלקות קלואידיות.
נמצא כי חומצות אמינו מועילות מאוד בטיפול בציפורניים פגומות.שיער יבש וחסר צורה עשוי להצביע על ירידה בריכוז חומצות האמינו בשכבה פגומה קשה. לחומצות אמינו יכולת לחדור לציפורן לפיר השיער ולספוג לחות מהעור.יכולת זו של פעילי שטח מבוססי חומצות אמינו הופכת אותם לשימושיים מאוד בשמפו, צבעי שיער, מרככי שיער, מזגני שיער ונוכחות של חומצות אמינו הופכת את השיער לחזק.
11 יישומים בקוסמטיקה יומיומית
נכון לעכשיו, יש ביקוש הולך וגובר לפורמולות חומרי ניקוי מבוססי חומצות אמינו ברחבי העולם.ידוע כי AAs בעלי יכולת ניקוי טובה יותר, יכולת קצף ותכונות ריכוך בד, מה שהופך אותם למתאימים לחומרי ניקוי ביתיים, שמפו, שטיפות גוף ויישומים אחרים.על פי הדיווחים, AAS אמפוטרי הנגזר על ידי חומצה אספרטית הוא חומר ניקוי יעיל ביותר עם תכונות צ'לציה. השימוש בחומרי חומר ניקוי המורכב מחומצות N-alkyl-ß-aminoethoxy נמצא כמפחית את גירוי העור. דווח כי ניסוח חומר ניקוי נוזלי המורכב מ- N-cocoyl-ß-aminopropionate הוא חומר ניקוי יעיל לכתמי שמן על משטחי מתכת. הוכח כי הוא גם פעילי שטח של חומצה חומצה, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONA, הוא בעל דמיון טוב יותר ומשמש לניקוי טקסטיל, שטיחים, שיער, זכוכית וכו '.
על ידי קיגו וטאטסויה, דווח על ידי קיגו וטיטסיה על ידי קיגו וטיטסויה על פטנטם טוב יותר על יכולת כביסה ויציבות טובה יותר על ידי קיגו וטאטסויה בפטנט על יכולת כביסה טובה יותר, כי קיגו וטיטסיה, דווח על ידי קיגו וטאטסיה בפטנט על יכולת כביסה טובה יותר, כי קיגו וטיטסיה בפיטנט טוב יותר על יכולת כביסה ויציבות טובה יותר על ידי קיגו וטאטסויה בפיטנט טוב יותר על יכולת כביסה ויציבות טובה יותר על ידי קיגו וטאטסויה, בהכנת ניסוחים דטרגנט המבוססים על N- (N'-Long-Long-Acyl-ß-alanyl)-β-alanine. קאו פיתח ניסוח חומר ניקוי המבוסס על N-acyl-1 -n-hydroxy-ß-alanine ודיווח על גירוי בעור נמוך, עמידות גבוהה במים וכוח הסרת כתמים גבוה.
החברה היפנית Ajinomoto משתמשת ב- AAS נמוך-רעיל ובקלות על בסיס חומצה L-glutamic, L-arginine ו- L-Lysine כמרכיבים העיקריים בשמפו, חומרי ניקוי וקוסמטיקה (איור 13). דווח גם על יכולתם של תוספי אנזים בפורמולות דטרגנטים להסיר עבירות חלבון. N-acyl AAS הנגזרים מחומצה גלוטמית, אלנין, מתילגליצין, סרין וחומצה אספרטית דווחו על השימוש בהם כחומר ניקוי נוזלי מעולה בתמיסות מימיות. חומרים פעילי שטח אלה אינם מגדילים כלל את הצמיגות, אפילו בטמפרטורות נמוכות מאוד, וניתן להעביר אותם בקלות מכלי האחסון של מכשיר הקצף כדי להשיג קצף הומוגני.
זמן ההודעה: יוני -09-2022