سورفکتانت اسیدهای آمینه

فهرست مطالب این مقاله:

1. توسعه اسیدهای آمینه

2. خواص ساختاری

3. ترکیب شیمیایی

4. طبقه بندی

5. سنتز

6. خواص فیزیکوشیمیایی

7. مسمومیت

8. فعالیت ضد میکروبی

9. خواص رئولوژیکی

10. کاربردها در صنعت آرایشی و بهداشتی

11. کاربرد در لوازم آرایشی روزمره

سورفکتانت های اسید آمینه (AAS)دسته ای از سورفکتانت ها هستند که از ترکیب گروه های آبگریز با یک یا چند اسید آمینه تشکیل می شوند. در این مورد، اسیدهای آمینه می توانند مصنوعی یا مشتق از هیدرولیزهای پروتئینی یا منابع تجدیدپذیر مشابه باشند. این مقاله جزئیات بیشتر مسیرهای مصنوعی موجود برای AAS و تأثیر مسیرهای مختلف بر خواص فیزیکوشیمیایی محصولات نهایی، از جمله حلالیت، پایداری پراکندگی، سمیت و زیست تخریب پذیری را پوشش می دهد. به عنوان یک کلاس از سورفکتانت ها در افزایش تقاضا، تطبیق پذیری AAS به دلیل ساختار متغیر آنها تعداد زیادی فرصت تجاری را ارائه می دهد.

با توجه به اینکه سورفکتانت ها به طور گسترده در مواد شوینده، امولسیفایرها، بازدارنده های خوردگی، بازیافت روغن سوم و داروسازی استفاده می شوند، محققان هرگز توجه خود را به سورفکتانت ها متوقف نکرده اند.

سورفکتانت ها معرف ترین محصولات شیمیایی هستند که به صورت روزانه به مقدار زیاد در سراسر جهان مصرف می شوند و تأثیر منفی بر محیط زیست آبی گذاشته اند.مطالعات نشان داده است که استفاده گسترده از سورفکتانت های سنتی می تواند تاثیر منفی بر محیط زیست داشته باشد.

امروزه، عدم سمیت، زیست تخریب پذیری و زیست سازگاری تقریباً به اندازه کاربرد و عملکرد سورفکتانت ها برای مصرف کنندگان مهم است.

بیوسورفکتانت ها سورفکتانت های سازگار با محیط زیست هستند که به طور طبیعی توسط میکروارگانیسم هایی مانند باکتری ها، قارچ ها و مخمرها سنتز می شوند و یا به صورت خارج سلولی ترشح می شوند.بنابراین، بیوسورفکتانت‌ها را می‌توان با طراحی مولکولی برای تقلید از ساختارهای آمفی‌فیلیک طبیعی، مانند فسفولیپیدها، آلکیل گلیکوزیدها و اسیدهای آمینه آسیل تهیه کرد.

سورفکتانت های اسید آمینه (AAS)یکی از سورفکتانت‌های معمولی هستند که معمولاً از مواد خام حیوانی یا کشاورزی تولید می‌شوند. در طول دو دهه گذشته، AAS به عنوان سورفکتانت های جدید توجه زیادی را از سوی دانشمندان به خود جلب کرده است، نه تنها به این دلیل که می توان آنها را از منابع تجدید پذیر سنتز کرد، بلکه همچنین به این دلیل که AAS به راحتی قابل تجزیه است و محصولات جانبی بی ضرری دارد، که آنها را برای محیط زیست ایمن تر می کند. محیط زیست

AAS را می توان به عنوان یک کلاس از سورفکتانت ها شامل اسیدهای آمینه حاوی گروه های اسید آمینه (HO 2 C-CHR-NH 2) یا باقی مانده های اسید آمینه (HO 2 C-CHR-NH-) تعریف کرد. 2 ناحیه عملکردی اسیدهای آمینه امکان استخراج طیف گسترده ای از سورفکتانت ها را فراهم می کند. در مجموع 20 اسید آمینه پروتئین زا استاندارد در طبیعت وجود دارند و مسئول تمام واکنش های فیزیولوژیکی در رشد و فعالیت های زندگی هستند. آنها فقط بر اساس باقیمانده R با یکدیگر تفاوت دارند (شکل 1، pk a لگاریتم منفی ثابت تفکیک اسید محلول است). برخی غیر قطبی و آبگریز، برخی قطبی و آبدوست، برخی بازی و برخی اسیدی هستند.

از آنجایی که آمینو اسیدها ترکیبات تجدیدپذیر هستند، سورفکتانت های سنتز شده از اسیدهای آمینه نیز پتانسیل بالایی برای پایدار شدن و سازگاری با محیط زیست دارند. ساختار ساده و طبیعی، سمیت کم و زیست تخریب پذیری سریع اغلب آنها را نسبت به سورفکتانت های معمولی برتری می دهد. با استفاده از مواد خام تجدید پذیر (مانند اسیدهای آمینه و روغن های گیاهی)، AAS را می توان از مسیرهای مختلف بیوتکنولوژیکی و مسیرهای شیمیایی تولید کرد.

در اوایل قرن بیستم، اسیدهای آمینه برای اولین بار کشف شد که به عنوان سوبسترا برای سنتز سورفکتانت ها استفاده می شود.AAS عمدتا به عنوان نگهدارنده در فرمولاسیون های دارویی و آرایشی استفاده می شود.علاوه بر این، مشخص شد که AAS از نظر بیولوژیکی در برابر انواع باکتری‌ها، تومورها و ویروس‌های بیماری‌زا فعال است. در سال 1988، در دسترس بودن AAS کم هزینه باعث ایجاد علاقه تحقیقاتی به فعالیت سطحی شد. امروزه با توسعه بیوتکنولوژی، برخی از اسیدهای آمینه نیز می توانند به صورت تجاری در مقیاس بزرگ توسط مخمر سنتز شوند، که به طور غیر مستقیم ثابت می کند که تولید AAS سازگارتر با محیط زیست است.

01 توسعه اسیدهای آمینه

در اوایل قرن 19، زمانی که اسیدهای آمینه طبیعی برای اولین بار کشف شدند، ساختار آنها بسیار ارزشمند پیش بینی شد - قابل استفاده به عنوان مواد خام برای تهیه آمفیفیل ها. اولین مطالعه در مورد سنتز AAS توسط Bondi در سال 1909 گزارش شد.

در آن مطالعه، N-acylglycine و N-acyalanine به عنوان گروه های آبدوست برای سورفکتانت ها معرفی شدند. کار بعدی شامل سنتز لیپوآمینو اسیدها (AAS) با استفاده از گلیسین و آلانین و Hentrich و همکاران بود. مجموعه ای از یافته ها را منتشر کرد،از جمله اولین درخواست ثبت اختراع، در مورد استفاده از نمک های آسیل سارکوزینات و آسپارتات به عنوان سورفاکتانت در محصولات تمیز کننده خانگی (مانند شامپو، مواد شوینده و خمیر دندان).متعاقباً، بسیاری از محققان سنتز و خواص فیزیکوشیمیایی اسیدهای آمینه آسیل را بررسی کردند. تا به امروز، حجم زیادی از ادبیات در مورد سنتز، خواص، کاربردهای صنعتی و زیست تخریب پذیری AAS منتشر شده است.

02 ویژگی های سازه ای

زنجیره های اسید چرب آبگریز غیر قطبی AAS ممکن است در ساختار، طول زنجیره و تعداد متفاوت باشند.تنوع ساختاری و فعالیت سطحی بالای AAS تنوع ترکیبی گسترده و خواص فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی آنها را توضیح می دهد. گروه سر AAS از اسیدهای آمینه یا پپتیدها تشکیل شده است. تفاوت در گروه های سر تعیین کننده جذب، تجمع و فعالیت بیولوژیکی این سورفکتانت ها است. سپس گروه های عاملی در گروه سر، نوع AAS شامل کاتیونی، آنیونی، غیریونی و آمفوتریک را تعیین می کنند. ترکیبی از اسیدهای آمینه آبدوست و بخش های زنجیره بلند آبگریز، ساختاری آمفی دوست را تشکیل می دهد که باعث می شود مولکول به شدت سطحی فعال شود. علاوه بر این، وجود اتم های کربن نامتقارن در مولکول به تشکیل مولکول های کایرال کمک می کند.

03 ترکیب شیمیایی

همه پپتیدها و پلی پپتیدها محصولات پلیمریزاسیون این تقریباً 20 آلفا پروتئین زا هستند. همه 20 آلفا-آمینو اسید حاوی یک گروه عاملی کربوکسیلیک اسید (-COOH) و یک گروه عاملی آمینه (-NH 2) هستند که هر دو به یک اتم آلفا-کربن چهار وجهی متصل هستند. اسیدهای آمینه با گروه های R مختلف متصل به آلفا کربن با یکدیگر متفاوت هستند (به جز لیسین که گروه R هیدروژن است.) گروه های R ممکن است در ساختار، اندازه و بار (اسیدیته، قلیاییت) متفاوت باشند. این تفاوت ها حلالیت اسیدهای آمینه در آب را نیز تعیین می کند.

اسیدهای آمینه کایرال هستند (به جز گلیسین) و طبیعتاً از نظر نوری فعال هستند زیرا چهار جانشین مختلف با کربن آلفا دارند. آمینو اسیدها دو ترکیب ممکن دارند. آنها تصاویر آینه ای غیر همپوشانی از یکدیگر هستند، علیرغم این واقعیت که تعداد L-stereoizomers به طور قابل توجهی بیشتر است. گروه R موجود در برخی از اسیدهای آمینه (فنیل آلانین، تیروزین و تریپتوفان) آریل است که منجر به حداکثر جذب UV در 280 نانومتر می شود. α-COOH اسیدی و α-NH2 بازی در آمینو اسیدها قادر به یونیزاسیون هستند و هر دو استریو ایزومر، هر کدام که باشند، تعادل یونیزاسیون را ایجاد می کنند که در زیر نشان داده شده است.

R-COOH ↔R-COO^-＋H^＋

R-NH₃^＋↔R-NH₂＋H^＋

همانطور که در تعادل یونیزاسیون بالا نشان داده شده است، اسیدهای آمینه حداقل دارای دو گروه ضعیف اسیدی هستند. با این حال، گروه کربوکسیل در مقایسه با گروه آمینه پروتونه بسیار اسیدی تر است. pH 7.4، گروه کربوکسیل از پروتونه خارج می شود در حالی که گروه آمینه پروتونه می شود. اسیدهای آمینه با گروه‌های R غیریونیزاسیون در این pH از نظر الکتریکی خنثی هستند و زویتریون را تشکیل می‌دهند.

04 طبقه بندی

AAS را می توان بر اساس چهار معیار طبقه بندی کرد که در زیر به نوبه خود توضیح داده شده است.

4.1 با توجه به مبدا

با توجه به مبدا، AAS را می توان به 2 دسته به شرح زیر تقسیم کرد. ① رده طبیعی

برخی از ترکیبات طبیعی حاوی اسیدهای آمینه نیز توانایی کاهش کشش سطحی / سطحی را دارند و برخی حتی از اثربخشی گلیکولیپیدها نیز فراتر می روند. این AAS به عنوان لیپوپپتیدها نیز شناخته می شوند. لیپوپپتیدها ترکیباتی با وزن مولکولی کم هستند که معمولاً توسط گونه های باسیلوس تولید می شوند.

این AAS بیشتر به 3 زیر کلاس تقسیم می شود:سورفاکتین، ایتورین و فنژیسین.

خانواده پپتیدهای فعال سطحی شامل انواع هپتاپپتیدی از مواد مختلف است.همانطور که در شکل 2a نشان داده شده است، که در آن یک زنجیره اسید چرب غیر اشباع C12-C16 بتا هیدروکسی به پپتید متصل شده است. پپتید فعال سطحی یک لاکتون ماکروسیکلیک است که در آن حلقه با کاتالیز بین C-پایانه اسید چرب β-هیدروکسی و پپتید بسته می شود.

در زیرگروه ایتورین، شش نوع اصلی وجود دارد که عبارتند از ایتورین A و C، مایکوسوبتیلین و باسیلومایسین D، F و L.در همه موارد، هپتاپپتیدها به زنجیره های C14-C17 اسیدهای چرب β-آمینه مرتبط هستند (زنجیره ها می توانند متنوع باشند). در مورد اکوریمایسین‌ها، گروه آمینو در موقعیت β می‌تواند یک پیوند آمیدی با پایانه C ایجاد کند و در نتیجه ساختار لاکتام ماکروسیکلیک را تشکیل دهد.

زیر کلاس فنژیسین حاوی فنژیسین A و B است که در صورت پیکربندی Tyr9 به آنها پلیپاستاتین نیز گفته می شود.دکاپپتید به زنجیره اسیدهای چرب اشباع شده یا غیر اشباع C14-C18 بتا هیدروکسی متصل است. از نظر ساختاری، پلیپاستاتین همچنین یک لاکتون ماکروسیکلیک است که حاوی یک زنجیره جانبی Tyr در موقعیت 3 توالی پپتیدی است و یک پیوند استری با باقی مانده C ترمینال تشکیل می دهد، بنابراین ساختار حلقه داخلی را تشکیل می دهد (همانطور که در مورد بسیاری از لیپوپپتیدهای سودوموناس وجود دارد).

② دسته مصنوعی

AAS همچنین می تواند با استفاده از هر یک از اسیدهای آمینه اسیدی، بازی و خنثی سنتز شود. اسیدهای آمینه متداول مورد استفاده برای سنتز AAS عبارتند از: گلوتامیک اسید، سرین، پرولین، اسید آسپارتیک، گلیسین، آرژنین، آلانین، لوسین و هیدرولیزهای پروتئینی. این زیر گروه از سورفکتانت ها را می توان با روش های شیمیایی، آنزیمی و کموآنزیمی تهیه کرد. با این حال، برای تولید AAS، سنتز شیمیایی از نظر اقتصادی امکان پذیرتر است. نمونه های رایج عبارتند از N-lauroyl-L-glutamic acid و N-palmitoyl-L-glutamic acid.

4.2 بر اساس جایگزین های زنجیره آلیفاتیک

بر اساس جایگزین های زنجیره آلیفاتیک، سورفکتانت های مبتنی بر اسید آمینه را می توان به 2 نوع تقسیم کرد.

با توجه به موقعیت جانشین

① AAS جایگزین N

در ترکیبات جایگزین N، یک گروه آمینه با یک گروه لیپوفیل یا یک گروه کربوکسیل جایگزین می شود که منجر به از دست دادن بازی می شود. ساده ترین مثال از AAS جایگزین شده با N، اسیدهای آمینه N-آسیل هستند که اساسا سورفکتانت های آنیونی هستند. AAS جایگزین شده با n دارای پیوند آمیدی است که بین بخش های آبگریز و آب دوست متصل است. پیوند آمیدی توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی را دارد که تجزیه این سورفکتانت را در محیط اسیدی تسهیل می کند و در نتیجه آن را زیست تخریب پذیر می کند.

②AAS جایگزین C

در ترکیبات جایگزین شده با C، جایگزینی در گروه کربوکسیل (از طریق پیوند آمیدی یا استری) رخ می دهد. ترکیبات جایگزین شده با C (به عنوان مثال استرها یا آمیدها) اساسا سورفکتانت های کاتیونی هستند.

③ AAS جایگزین N و C

در این نوع سورفکتانت، هر دو گروه آمینو و کربوکسیل بخش آبدوست هستند. این نوع در اصل یک سورفکتانت آمفوتریک است.

4.3 با توجه به تعداد دم آبگریز

بر اساس تعداد گروه های سر و دم آبگریز، AAS را می توان به چهار گروه تقسیم کرد. AAS زنجیره مستقیم، جمینی (دایمر) نوع AAS، گلیسرولیپید نوع AAS و دو سر آمفیفیلیک (Bola) نوع AAS. سورفکتانت های زنجیره مستقیم سورفکتانت هایی هستند که از اسیدهای آمینه با تنها یک دم آبگریز تشکیل شده اند (شکل 3). جمینی نوع AAS دارای دو گروه سر قطبی اسید آمینه و دو دم آبگریز در هر مولکول است (شکل 4). در این نوع ساختار، دو AAS با زنجیره مستقیم توسط یک فاصله‌گیر به هم متصل می‌شوند و به همین دلیل دایمر نیز نامیده می‌شوند. از سوی دیگر، در AAS نوع گلیسرولیپید، دو دم آبگریز به یک گروه سر اسید آمینه متصل هستند. این سورفکتانت ها را می توان به عنوان آنالوگ مونوگلیسریدها، دی گلیسریدها و فسفولیپیدها در نظر گرفت، در حالی که در AAS نوع Bola، دو گروه سر اسید آمینه توسط یک دم آبگریز به هم مرتبط هستند.

4.4 با توجه به نوع گروه سر

① AAS کاتیونی

گروه سر این نوع سورفکتانت دارای بار مثبت است. اولین AAS کاتیونی اتیل کوکویل آرژینات است که یک کربوکسیلات پیرولیدون است. خواص منحصر به فرد و متنوع این سورفکتانت آن را در ضدعفونی کننده ها، عوامل ضد میکروبی، عوامل ضد الکتریسیته ساکن، نرم کننده های مو و همچنین ملایم بودن برای چشم و پوست و به راحتی زیست تخریب پذیر می کند. Singare و Mhatre AAS کاتیونی مبتنی بر آرژنین را سنتز کردند و خواص فیزیکوشیمیایی آنها را ارزیابی کردند. در این مطالعه، آنها ادعا کردند که محصولات به دست آمده با استفاده از شرایط واکنش شاتن-باومن بازده بالایی دارند. با افزایش طول زنجیره آلکیل و آبگریزی، فعالیت سطحی سورفکتانت افزایش یافته و غلظت بحرانی میسل (cmc) کاهش می یابد. یکی دیگر از پروتئین های چهارگانه آسیل است که معمولاً به عنوان نرم کننده در محصولات مراقبت از مو استفاده می شود.

②AAS آنیونی

در سورفکتانت های آنیونی، گروه سر قطبی سورفکتانت دارای بار منفی است. سارکوزین (CH3-NH-CH2-COOH، N-methylglycine)، یک آمینو اسید که معمولاً در جوجه تیغی دریایی و ستاره های دریایی یافت می شود، از نظر شیمیایی به گلیسین (NH 2 - CH 2 -COOH،)، یک اسید آمینه اساسی یافت شده مرتبط است. در سلول های پستانداران -COOH،) از نظر شیمیایی با گلیسین، که یک اسید آمینه پایه موجود در سلول های پستانداران است، مرتبط است. اسید لوریک، اسید تترادکانوئیک، اسید اولئیک و هالیدها و استرهای آنها معمولاً برای سنتز سورفکتانت های سارکوزینات استفاده می شود. سارکوزینات ها ذاتاً ملایم هستند و بنابراین معمولاً در دهان شویه ها، شامپوها، اسپری فوم های اصلاح، کرم های ضد آفتاب، پاک کننده های پوست و سایر محصولات آرایشی استفاده می شوند.

سایر AAS های آنیونی موجود در بازار عبارتند از Amisoft CS-22 و AmiliteGCK-12 که به ترتیب نام های تجاری سدیم N-cocoyl-L-glutamate و پتاسیم N-cocoyl glycinate هستند. آمیلیت معمولا به عنوان عامل کف کننده، شوینده، حل کننده، امولسیفایر و پخش کننده استفاده می شود و کاربردهای زیادی در لوازم آرایشی مانند شامپو، صابون حمام، شوینده بدن، خمیر دندان، پاک کننده صورت، صابون های پاک کننده، پاک کننده لنزهای تماسی و سورفکتانت های خانگی دارد. آمی سافت به عنوان یک پاک کننده ملایم پوست و مو، عمدتاً در پاک کننده های صورت و بدن، شوینده های مصنوعی بلوک، محصولات مراقبت از بدن، شامپوها و سایر محصولات مراقبت از پوست استفاده می شود.

③ AAS zwitterionic یا amphoteric

سورفکتانت های آمفوتریک دارای محل های اسیدی و بازی هستند و بنابراین می توانند بار خود را با تغییر مقدار pH تغییر دهند. در محیط های قلیایی آنها مانند سورفکتانت های آنیونی رفتار می کنند، در حالی که در محیط های اسیدی مانند سورفکتانت های کاتیونی و در محیط های خنثی مانند سورفکتانت های آمفوتریک رفتار می کنند. لوریل لیزین (LL) و آلکوکسی (2-هیدروکسی پروپیل) آرژنین تنها سورفکتانت های آمفوتریک شناخته شده بر پایه اسیدهای آمینه هستند. LL محصول تراکم لیزین و اسید لوریک است. به دلیل ساختار آمفوتریک، LL تقریباً در همه انواع حلال ها نامحلول است، به جز حلال های بسیار قلیایی یا اسیدی. به عنوان یک پودر آلی، LL دارای چسبندگی عالی به سطوح آبدوست و ضریب اصطکاک پایین است که به این سورفکتانت توانایی روان کنندگی عالی می دهد. LL به طور گسترده در کرم های پوست و نرم کننده های مو استفاده می شود و همچنین به عنوان روان کننده استفاده می شود.

④ AAS غیر یونی

سورفکتانت های غیر یونی با گروه های سر قطبی بدون بار رسمی مشخص می شوند. هشت سورفکتانت غیریونی اتوکسیله جدید توسط Al-Sabagh و همکاران تهیه شد. از اسیدهای آمینه α محلول در روغن. در این فرآیند، ال-فنیل آلانین (LEP) و ال-لوسین ابتدا با هگزادکانول استری شده و به دنبال آن آمیداسیون با اسید پالمیتیک انجام شد تا دو آمید و دو استر از اسیدهای آمینه آلفا به دست آید. سپس آمیدها و استرها تحت واکنش های تراکم با اکسید اتیلن قرار گرفتند تا سه مشتق فنیل آلانین با تعداد واحدهای مختلف پلی اکسی اتیلن (40، 60 و 100) تهیه شود. مشخص شد که این AAS های غیریونی خاصیت شوینده و کف کنندگی خوبی دارند.

05 سنتز

5.1 مسیر مصنوعی پایه

در AAS، گروه های آبگریز را می توان به محل های آمین یا کربوکسیلیک اسید یا از طریق زنجیره های جانبی اسیدهای آمینه متصل کرد. بر این اساس، چهار مسیر مصنوعی اساسی موجود است، همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است.

شکل 5 مسیرهای سنتز بنیادی سورفکتانت های مبتنی بر اسید آمینه

مسیر 1.

آمین‌های استر آمفی‌فیلیک توسط واکنش‌های استری‌سازی تولید می‌شوند، در این صورت سنتز سورفکتانت معمولاً با رفلکس کردن الکل‌های چرب و اسیدهای آمینه در حضور یک عامل آب‌گیری و یک کاتالیزور اسیدی حاصل می‌شود. در برخی واکنش ها، اسید سولفوریک هم به عنوان یک کاتالیزور و هم به عنوان یک عامل آبگیری عمل می کند.

مسیر 2.

اسیدهای آمینه فعال شده با آلکیل آمین ها واکنش داده و پیوندهای آمیدی تشکیل می دهند و در نتیجه آمیدوآمین های آمفیفیلیک تولید می شوند.

مسیر 3.

آمیدو اسیدها با واکنش گروه های آمینی اسیدهای آمینه با آمیدو اسیدها سنتز می شوند.

مسیر 4.

اسیدهای آمینه آلکیل با زنجیره بلند با واکنش گروه های آمین با هالوآلکان ها سنتز شدند.

5.2 پیشرفت در سنتز و تولید

5.2.1 سنتز سورفکتانت های اسید آمینه/پپتید تک زنجیره ای

اسیدهای آمینه N-acyl یا O-acyl یا پپتیدها را می توان با اسیلاسیون کاتالیز شده توسط آنزیم گروه های آمین یا هیدروکسیل با اسیدهای چرب سنتز کرد. اولین گزارش در مورد سنتز اسید آمینه آمید یا مشتقات متیل استر کاتالیز شده با لیپاز بدون حلال، از Candida antarctica استفاده می‌کرد، با بازدهی در محدوده 25٪ تا 90٪ بسته به اسید آمینه هدف. متیل اتیل کتون نیز به عنوان حلال در برخی واکنش ها استفاده شده است. فوندرهاگن و همکاران همچنین واکنش‌های N-acylation کاتالیز شده با لیپاز و پروتئاز اسیدهای آمینه، پروتئین هیدرولیزات و/یا مشتقات آنها را با استفاده از مخلوطی از آب و حلال‌های آلی (مانند دی متیل فرمامید/آب) و متیل بوتیل کتون توصیف کرد.

در روزهای اولیه، مشکل اصلی سنتز AAS کاتالیز شده توسط آنزیم، بازده کم بود. با توجه به Valivety و همکاران. بازده مشتقات اسید آمینه N-tetradecanoyl تنها 2٪ -10٪ حتی پس از استفاده از لیپازهای مختلف و انکوباسیون در دمای 70 درجه سانتیگراد برای چندین روز بود. مونت و همکاران همچنین مشکلات مربوط به بازده کم اسیدهای آمینه در سنتز N-acyllysine با استفاده از اسیدهای چرب و روغن های گیاهی مواجه شد. به گفته آنها حداکثر بازده محصول در شرایط بدون حلال و با استفاده از حلال های آلی 19 درصد بود. همان مشکل توسط Valivety و همکاران مواجه شد. در سنتز مشتقات N-Cbz-L-lysine یا N-Cbz-lysine متیل استر.

در این مطالعه، آنها ادعا کردند که بازده 3-O-tetradecanoyl-L-serine زمانی که از سرین محافظت شده با N به عنوان بستر و Novozyme 435 به عنوان یک کاتالیزور در یک محیط بدون حلال مذاب استفاده می شود 80٪ بود. ناگائو و کیتو در هنگام استفاده از لیپاز O-acylation ال-سرین، ال-هوموسرین، ال-ترئونین و ال-تیروزین (LET) را مورد مطالعه قرار دادند. و گزارش داد که بازده اسیلاسیون L-homoserine و L-serine تا حدودی کم بود، در حالی که هیچ اسیلاسیون L-threonene و LET رخ نداد.

بسیاری از محققان از استفاده از بسترهای ارزان قیمت و در دسترس برای سنتز AAS مقرون به صرفه حمایت کرده اند. سو و همکاران ادعا کرد که تهیه سورفکتانت های مبتنی بر روغن نخل با لیپوآنزیم تثبیت شده بهترین عملکرد را دارد. آنها خاطرنشان کردند که عملکرد محصولات با وجود واکنش زمانبر (6 روز) بهتر خواهد بود. گرووا و همکاران سنتز و فعالیت سطحی N-palmitoyl AAS کایرال بر اساس متیونین، پرولین، لوسین، ترئونین، فنیل آلانین و فنیل گلیسین در یک مخلوط حلقوی / راسمیک بررسی شد. Pang و Chu سنتز مونومرهای مبتنی بر اسید آمینه و مونومرهای مبتنی بر اسید دی کربوکسیلیک را در محلول توصیف کردند یک سری از استرهای پلی آمید مبتنی بر اسید آمینه عملکردی و زیست تخریب پذیر با واکنش های تراکم همزمان در محلول سنتز شدند.

Cantaeuzen و Guerreiro استری کردن گروه‌های اسید کربوکسیلیک Boc-Ala-OH و Boc-Asp-OH با الکل‌ها و دیول‌های آلیفاتیک با زنجیره بلند، با دی کلرومتان به عنوان حلال و آگارز 4B (Sepharose 4B) به عنوان کاتالیزور گزارش کردند. در این مطالعه، واکنش Boc-Ala-OH با الکل های چرب تا 16 کربن بازده خوبی (51٪) داد، در حالی که برای Boc-Asp-OH 6 و 12 کربن بهتر بود، با بازده متناظر 63٪ [64]. ]. 99.9٪ در بازدهی از 58٪ تا 76٪، که با تشکیل پیوندهای آمیدی با آلکیلامین های مختلف زنجیره بلند یا پیوندهای استری با الکل های چرب توسط Cbz-Arg-OMe، که در آن پاپائین به عنوان کاتالیزور عمل می کرد، سنتز شد.

5.2.2 سنتز سورفکتانت های اسید آمینه/پپتید مبتنی بر جوزا

سورفکتانت‌های جمینی مبتنی بر اسید آمینه از دو مولکول AAS با زنجیره مستقیم تشکیل شده‌اند که توسط یک گروه فاصله‌گیر سر به سر به یکدیگر متصل شده‌اند. 2 طرح ممکن برای سنتز کموآنزیمی سورفکتانت‌های مبتنی بر اسید آمینه نوع جمینی وجود دارد (شکل‌های 6 و 7). در شکل 6، 2 مشتق اسید آمینه با ترکیب به عنوان یک گروه فاصله دهنده واکنش داده و سپس 2 گروه آبگریز معرفی شده اند. در شکل 7، 2 ساختار مستقیم زنجیره ای به طور مستقیم توسط یک گروه فاصله دهنده دو منظوره به یکدیگر متصل شده اند.

اولین توسعه سنتز لیپوآمینه اسیدهای جمینی کاتالیز شده توسط آنزیم توسط Valivety و همکارانش آغاز شد. یوشیمورا و همکاران سنتز، جذب و تجمع یک سورفکتانت جمینی مبتنی بر اسید آمینه بر اساس سیستین و n-آلکیل برومید را بررسی کرد. سورفکتانت های سنتز شده با سورفکتانت های مونومر مربوطه مقایسه شدند. فاوستینو و همکاران سنتز AAS مونومر مبتنی بر اوره آنیونی بر اساس L-cystine، D-cystine، DL-cystine، L-cysteine، L-methionine و L-sulfoalanine و جفت جوزاهای آنها را با استفاده از رسانایی، کشش سطحی تعادل و ثابت توصیف کرد. خصوصیات فلورسانس حالت آنها. با مقایسه مونومر و جمینی نشان داده شد که مقدار cmc جوزا کمتر است.

شکل 6 سنتز AAS جوزا با استفاده از مشتقات AA و اسپیسر و به دنبال آن درج گروه آبگریز

شکل 7 سنتز AAS های جوزا با استفاده از اسپیسر دو منظوره و AAS

5.2.3 سنتز سورفکتانت های اسید آمینه گلیسرولیپید/پپتید

سورفکتانت های اسید آمینه/پپتیدی گلیسرولیپید دسته جدیدی از آمینو اسیدهای لیپیدی هستند که به دلیل ساختار یک یا دو زنجیره چربی با یک اسید آمینه مرتبط با ستون فقرات گلیسرول، آنالوگ های ساختاری استرهای مونو (یا دی) گلیسرول و فسفولیپیدها هستند. توسط یک پیوند استری سنتز این سورفکتانت ها با تهیه استرهای گلیسرول اسیدهای آمینه در دماهای بالا و در حضور یک کاتالیزور اسیدی (به عنوان مثال BF 3) شروع می شود. سنتز کاتالیز شده با آنزیم (با استفاده از هیدرولازها، پروتئازها و لیپازها به عنوان کاتالیزور) نیز گزینه خوبی است (شکل 8).

سنتز آنزیمی کاتالیز شده از کونژوگه های آرژنین دیلائوریله با استفاده از پاپائین گزارش شده است. سنتز کونژوگه های استر دی اسیل گلیسرول از استیلارژینین و ارزیابی خواص فیزیکوشیمیایی آنها نیز گزارش شده است.

شکل 8 سنتز آمینو اسیدهای مزدوج مونو و دی اسیل گلیسرول

فاصله دهنده: NH-(CH₂)₁₀-NH: ترکیب B1

فاصله: NH-C₆H₄-NH: ترکیب B2

فاصله: CH₂-CH₂: ترکیب B3

شکل 9 سنتز آمفیفیل های متقارن مشتق شده از تریس (هیدروکسی متیل) آمینو متان

5.2.4 سنتز سورفکتانت های اسید آمینه/پپتید مبتنی بر بولا

آمفیفیل های نوع بولا مبتنی بر اسید آمینه حاوی 2 اسید آمینه هستند که به یک زنجیره آبگریز مرتبط هستند. فرانچسکی و همکاران سنتز آمفیفیل های نوع بولا را با 2 اسید آمینه (D- یا L-آلانین یا L-هیستیدین) و 1 زنجیره آلکیل با طول های مختلف توصیف کرد و فعالیت سطحی آنها را بررسی کرد. آنها در مورد سنتز و تجمع آمفیفیل های جدید نوع بولا با یک بخش آمینو اسید (با استفاده از یک اسید آمینه بتا یا یک الکل غیر معمول) و یک گروه فاصله دهنده C12-C20 بحث می کنند. اسیدهای آمینه β غیر معمول مورد استفاده می توانند یک آمینو اسید قند، یک اسید آمینه مشتق از آزیدوتیمین (AZT)، یک اسید آمینه نوربورن و یک آمینو الکل مشتق شده از AZT باشند (شکل 9). سنتز آمفیفیل های متقارن نوع بولا که از تریس (هیدروکسی متیل) آمینو متان (Tris) مشتق شده اند (شکل 9).

06 خواص فیزیکوشیمیایی

به خوبی شناخته شده است که سورفکتانت های مبتنی بر اسید آمینه (AAS) ماهیت متنوع و چندمنظوره ای دارند و در بسیاری از کاربردها مانند حل شدن خوب، خواص امولسیون کنندگی خوب، راندمان بالا، عملکرد سطحی بالا و مقاومت خوب در برابر آب سخت (یون کلسیم) کاربرد خوبی دارند. تحمل).

بر اساس خواص سورفکتانت اسیدهای آمینه (مانند کشش سطحی، cmc، رفتار فاز و دمای کرافت)، نتایج زیر پس از مطالعات گسترده حاصل شد - فعالیت سطحی AAS نسبت به همتای سورفکتانت معمولی خود برتر است.

6.1 غلظت میسل بحرانی (cmc)

غلظت بحرانی میسل یکی از پارامترهای مهم سورفکتانت ها است و بر بسیاری از خواص فعال سطحی مانند حل شدن، لیز سلولی و برهمکنش آن با بیوفیلم ها و غیره حاکم است. به طور کلی افزایش طول زنجیره دم هیدروکربنی (افزایش آب گریزی) منجر به کاهش می شود. در مقدار cmc محلول سورفکتانت، در نتیجه فعالیت سطحی آن افزایش می یابد. سورفکتانت های مبتنی بر اسیدهای آمینه معمولاً دارای مقادیر cmc کمتری در مقایسه با سورفکتانت های معمولی هستند.

از طریق ترکیبات مختلف گروه‌های سر و دم‌های آبگریز (آمید تک کاتیونی، آمید دو کاتیونی، استر مبتنی بر آمید دو کاتیونی)، Infante و همکاران. سه AAS مبتنی بر آرژنین را سنتز کرد و cmc و γcmc آنها (کشش سطحی در cmc) را مطالعه کرد، نشان داد که مقادیر cmc و γcmc با افزایش طول دم آبگریز کاهش می‌یابد. در مطالعه دیگری، Singare و Mhatre دریافتند که cmc سورفکتانت های N-α-acylarginine با افزایش تعداد اتم های کربن دنباله آبگریز کاهش می یابد (جدول 1).

یوشیمورا و همکاران cmc سورفکتانت های جوزا مبتنی بر اسید آمینه مشتق شده از سیستئین را بررسی کرد و نشان داد که cmc با افزایش طول زنجیره کربنی در زنجیره آبگریز از 10 به 12 کاهش می یابد. که تایید می کند که سورفکتانت های جمینی با زنجیره بلند تمایل کمتری به تجمع دارند.

فاوستینو و همکاران تشکیل میسل های مخلوط را در محلول های آبی سورفکتانت های جمینی آنیونی بر پایه سیستین گزارش کردند. سورفکتانت‌های جوزا نیز با سورفکتانت‌های مونومر معمولی (C8 Cys) مقایسه شدند. مقادیر cmc مخلوط‌های لیپید-سورفکتانت کمتر از سورفکتانت‌های خالص گزارش شده است. سورفکتانت جوزا و 1،2-diheptanoyl-sn-glyceryl-3-phosphocholine، یک فسفولیپید محلول در آب، تشکیل میسل، cmc در سطح میلیمولار داشتند.

Shrestha و Aramaki تشکیل میسل‌های کرم‌مانند ویسکوالاستیک را در محلول‌های آبی ترکیبی از سورفکتانت‌های آنیونی-غیر یونی مبتنی بر اسید آمینه در غیاب نمک‌های افزودنی بررسی کردند. در این مطالعه، N-دودسیل گلوتامات به دمای کرافت بالاتری پیدا شد. با این حال، هنگامی که با اسید آمینه پایه L-lysine خنثی شد، میسل تولید کرد و محلول در دمای 25 درجه سانتیگراد مانند یک مایع نیوتنی رفتار کرد.

6.2 حلالیت خوب در آب

حلالیت خوب AAS در آب به دلیل وجود پیوندهای اضافی CO-NH است. این باعث می شود که AAS نسبت به سورفکتانت های معمولی مربوطه، زیست تخریب پذیرتر و سازگار با محیط زیست باشد. حلالیت اسید N-acyl-L-گلوتامیک در آب به دلیل 2 گروه کربوکسیل آن حتی بهتر است. حلالیت در آب Cn(CA) 2 نیز خوب است زیرا 2 گروه آرژنین یونی در 1 مولکول وجود دارد که منجر به جذب و انتشار موثرتر در سطح مشترک سلولی و حتی مهار موثر باکتریایی در غلظت های پایین تر می شود.

6.3 دمای کرافت و نقطه کرافت

دمای کرافت را می توان به عنوان رفتار حلالیت خاص سورفکتانت هایی که حلالیت آنها به شدت بالاتر از یک دمای خاص افزایش می یابد، درک کرد. سورفکتانت های یونی تمایل به تولید هیدرات های جامد دارند که می توانند از آب رسوب کنند. در یک دمای خاص (به اصطلاح دمای کرافت)، معمولاً افزایش چشمگیر و ناپیوسته در حلالیت سورفکتانت ها مشاهده می شود. نقطه کرافت یک سورفکتانت یونی دمای کرافت آن در cmc است.

این مشخصه حلالیت معمولاً برای سورفکتانت های یونی دیده می شود و می توان آن را به شرح زیر توضیح داد: حلالیت مونومر آزاد سورفاکتانت تا رسیدن به نقطه کرافت در زیر دمای کرافت محدود می شود، جایی که به دلیل تشکیل میسل، حلالیت آن به تدریج افزایش می یابد. برای اطمینان از حلالیت کامل، لازم است فرمولاسیون سورفکتانت در دمای بالاتر از نقطه کرافت تهیه شود.

دمای کرافت AAS مورد مطالعه و مقایسه با سورفکتانت‌های سنتزی معمولی قرار گرفته است. Shrestha و Aramaki دمای کرافت AAS مبتنی بر آرژنین را مطالعه کردند و دریافتند که غلظت بحرانی میسل رفتار تجمعی را به شکل پیش میسل‌های بالاتر از 2-5 نشان می‌دهد. × 10-6 mol-L-1 و به دنبال آن تشکیل میسل طبیعی (Ohta و همکارانش شش نوع مختلف N-hexadecanoyl AAS را سنتز کردند و در مورد رابطه بین دمای کرافت و باقیمانده‌های اسید آمینه آنها بحث کردند.

در آزمایش‌ها، مشخص شد که دمای کرافت N-hexadecanoyl AAS با کاهش اندازه باقی‌مانده‌های اسید آمینه (فنیل آلانین یک استثنا) افزایش می‌یابد، در حالی که گرمای حلالیت (جذب گرما) با کاهش اندازه باقی‌مانده‌های اسید آمینه افزایش می‌یابد. به استثنای گلیسین و فنیل آلانین). نتیجه گیری شد که در هر دو سیستم آلانین و فنیل آلانین، برهمکنش DL قوی تر از برهمکنش LL در شکل جامد نمک N-هگزادکانوئیل AAS است.

بریتو و همکاران دمای کرافت سه سری سورفکتانت جدید مبتنی بر اسید آمینه را با استفاده از میکروکالریمتری اسکن تفاضلی تعیین کرد و دریافت که تغییر یون تری فلوئورواستات به یون یدید منجر به افزایش قابل توجه دمای کرافت (حدود 6 درجه سانتیگراد)، از 47 درجه سانتیگراد به 53 درجه شد. سی. وجود پیوندهای دوگانه سیس و غیراشباع بودن موجود در مشتقات سر زنجیره بلند منجر به کاهش قابل توجهی در دمای کرافت شد. گزارش شده است که n-دودسیل گلوتامات دارای دمای کرافت بالاتری است. با این حال، خنثی سازی با اسید آمینه پایه L-lysine منجر به تشکیل میسل هایی در محلول شد که در دمای 25 درجه سانتی گراد مانند مایعات نیوتنی رفتار می کردند.

6.4 کشش سطحی

کشش سطحی سورفکتانت ها به طول زنجیره بخش آبگریز مربوط می شود. ژانگ و همکاران کشش سطحی کوکویل گلیسینات سدیم را با روش صفحه ویلهلمی (25±0.2) درجه سانتیگراد تعیین کرد و مقدار کشش سطحی را در cmc mN-1 33 و cmc 0.21 mmol-L-1 تعیین کرد. یوشیمورا و همکاران کشش سطحی 2C n Cys نوع اسید آمینه کشش سطحی 2C n عامل فعال سطحی مبتنی بر Cys را تعیین کرد. مشخص شد که کشش سطحی در cmc با افزایش طول زنجیره (تا 8 = n) کاهش می‌یابد، در حالی که این روند برای سورفکتانت‌هایی با طول زنجیره n = 12 یا بیشتر معکوس شد.

اثر CaC1 2 بر کشش سطحی سورفکتانت های مبتنی بر اسید آمینه دی کربوکسیله نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مطالعات، CaC1 2 به محلول های آبی سه سورفکتانت اسید آمینه دی کربوکسیله (C12 MalNa 2، C12 AspNa 2 و C12 GluNa 2) اضافه شد. مقادیر فلات بعد از cmc مقایسه شد و مشخص شد که کشش سطحی در غلظت‌های بسیار کم CaC12 کاهش می‌یابد. این به دلیل تأثیر یون های کلسیم بر آرایش سورفکتانت در سطح مشترک گاز و آب است. از سوی دیگر، کشش سطحی نمک‌های N-dodecylaminomalonate و N-dodecylaspartate نیز تا غلظت 10 mmol-L-1 CaC12 تقریباً ثابت بود. بیش از 10 میلی مول در لیتر، کشش سطحی به شدت افزایش می یابد، به دلیل تشکیل رسوب نمک کلسیم سورفکتانت. برای نمک دی سدیم N-دودسیل گلوتامات، افزودن متوسط CaC12 منجر به کاهش قابل توجه کشش سطحی شد، در حالی که افزایش مداوم در غلظت CaC12 دیگر تغییرات قابل توجهی ایجاد نکرد.

برای تعیین سینتیک جذب AAS نوع جوزا در فصل مشترک گاز-آب، کشش سطحی دینامیکی با استفاده از روش حداکثر فشار حباب تعیین شد. نتایج نشان داد که برای طولانی‌ترین زمان آزمایش، کشش سطحی دینامیکی 2C 12 Cys تغییری نکرد. کاهش کشش سطحی دینامیکی فقط به غلظت، طول دم‌های آبگریز و تعداد دنباله‌های آبگریز بستگی دارد. افزایش غلظت سورفکتانت، کاهش طول زنجیره و همچنین تعداد زنجیره‌ها منجر به پوسیدگی سریع‌تر می‌شود. نتایج به‌دست‌آمده برای غلظت‌های بالاتر Cn Cys (تعداد = 8 تا 12) بسیار نزدیک به γcmc اندازه‌گیری شده با روش ویلهلمی بود.

در مطالعه دیگری کشش سطحی دینامیکی سدیم دیلاوریل سیستین (SDLC) و سدیم دیدکامینو سیستین با روش صفحه ویلهلمی تعیین شد و علاوه بر آن کشش سطحی تعادلی محلول های آبی آنها با روش حجم قطره تعیین شد. واکنش پیوندهای دی سولفیدی با روش های دیگر نیز مورد بررسی قرار گرفت. افزودن مرکاپتواتانول به محلول 0.1 mmol-L -1SDLC منجر به افزایش سریع کشش سطحی از 34 mN-m-1 به 53 mN-m-1 شد. از آنجایی که NaClO می تواند پیوندهای دی سولفید SDLC را به گروه های اسید سولفونیک اکسید کند، هنگامی که NaClO (5 mmol-L-1) به محلول 0.1 mmol-L-1 SDLC اضافه شد، هیچ دانه ای مشاهده نشد. نتایج میکروسکوپ الکترونی عبوری و پراکندگی نور دینامیکی نشان داد که هیچ دانه ای در محلول تشکیل نشده است. کشش سطحی SDLC از 34 mN-m-1 به 60 mN-m-1 طی یک دوره 20 دقیقه افزایش یافت.

6.5 برهمکنش های سطحی دوتایی

در علوم زیستی، تعدادی از گروه ها خواص ارتعاشی مخلوط های AAS کاتیونی (سورفکتانت های مبتنی بر دی اسیل گلیسرول آرژنین) و فسفولیپیدها را در فصل مشترک گاز و آب مطالعه کرده اند و در نهایت به این نتیجه رسیده اند که این خاصیت غیر ایده آل باعث شیوع برهمکنش های الکترواستاتیکی می شود.

6.6 ویژگی های تجمع

پراکندگی دینامیک نور معمولاً برای تعیین خواص تجمع مونومرهای مبتنی بر اسید آمینه و سورفکتانت‌های جوزا در غلظت‌های بالاتر از cmc استفاده می‌شود و قطر هیدرودینامیکی ظاهری DH (= 2R H ) را ایجاد می‌کند. سنگدانه های تشکیل شده توسط Cn Cys و 2Cn Cys نسبتاً بزرگ هستند و در مقایسه با سایر سورفکتانت ها توزیع گسترده ای دارند. همه سورفکتانت ها به جز 2C 12 Cys معمولاً توده هایی در حدود 10 نانومتر تشکیل می دهند. اندازه‌های میسل سورفکتانت‌های جمینی به‌طور قابل‌توجهی بزرگ‌تر از همتایان مونومری آن‌ها است. افزایش طول زنجیره هیدروکربنی نیز منجر به افزایش اندازه میسل می شود. ohta و همکاران خواص تجمع سه استریو ایزومر مختلف N-دودسیل-فنیل-آلانیل-فنیل-آلانین تترا متیل آمونیوم را در محلول آبی تشریح کرد و نشان داد که دیاستریوایزومرها غلظت تجمع بحرانی یکسانی در محلول آبی دارند. ایواهاشی و همکاران بررسی شده توسط دو رنگی دایره ای، NMR و اسمومتری فشار بخار تشکیل توده های کایرال N-دودکانویل-L-گلوتامیک اسید، N-دودکانویل-L-والین و متیل استرهای آنها در حلال های مختلف (مانند تتراهیدروفوران، استونیتریل، 1،4). -دی اکسان و 1،2-دی کلرواتان) با خواص چرخشی توسط دو رنگی دایره ای، NMR و اسمومتری فشار بخار مورد بررسی قرار گرفت.

6.7 جذب سطحی

جذب سطحی سورفکتانت های مبتنی بر اسید آمینه و مقایسه آن با نمونه های معمولی آن نیز یکی از جهت گیری های تحقیقاتی است. به عنوان مثال، خواص جذب سطحی استرهای دودسیل اسیدهای آمینه آروماتیک به دست آمده از LET و LEP مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که LET و LEP به ترتیب نواحی سطحی پایین‌تری را در فصل مشترک گاز-مایع و در سطح مشترک آب/هگزان نشان دادند.

بوردس و همکاران رفتار محلول و جذب در سطح مشترک گاز-آب سه سورفکتانت آمینو اسید دی کربوکسیله، نمک های دی سدیم دودسیل گلوتامات، دودسیل آسپارتات و آمینومالونات (به ترتیب با 3، 2 و 1 اتم کربن بین دو گروه کربوکسیل) مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس این گزارش، cmc سورفکتانت های دی کربوکسیله 4 تا 5 برابر بیشتر از نمک دودسیل گلیسین مونوکربوکسیله بود. این امر به تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین سورفکتانت‌های دی کربوکسیله و مولکول‌های همسایه از طریق گروه‌های آمیدی در آن نسبت داده می‌شود.

6.8 رفتار فاز

فازهای مکعبی ناپیوسته ایزوتروپیک برای سورفکتانت ها در غلظت های بسیار بالا مشاهده می شود. مولکول های سورفکتانت با گروه های سر بسیار بزرگ تمایل به تشکیل توده هایی با انحنای مثبت کوچکتر دارند. مارکز و همکاران رفتار فازی سیستم‌های 12Lys12/12Ser و 8Lys8/16Ser را مورد مطالعه قرار داد (شکل 10 را ببینید)، و نتایج نشان داد که سیستم 12Lys12/12Ser دارای یک منطقه جداسازی فاز بین مناطق محلول میسلی و تاولی است، در حالی که سیستم 8Lys8/16Ser سیستم 8Lys8/16Ser یک انتقال پیوسته را نشان می دهد (منطقه فاز میسلی دراز بین ناحیه فاز میسلی کوچک و ناحیه فاز وزیکول). لازم به ذکر است که برای ناحیه وزیکول سیستم 12Lys12/12Ser، وزیکول ها همیشه با میسل ها همزیستی می کنند، در حالی که ناحیه وزیکول سیستم 8Lys8/16Ser فقط دارای وزیکول است.

مخلوط‌های کاتانیونی سورفکتانت‌های مبتنی بر لیزین و سرین: جفت 12Lys12/12Ser متقارن (سمت چپ) و جفت 8Lys8/16Ser نامتقارن (راست)

6.9 قابلیت امولسیون کنندگی

کوچی و همکاران توانایی امولسیون‌سازی، کشش سطحی، پراکندگی و ویسکوزیته N-[3-dodecyl-2-hydroxypropyl]-L-arginine، L-گلوتامات و سایر AAS را بررسی کرد. در مقایسه با سورفکتانت های مصنوعی (همتایان غیریونی و آمفوتریک معمولی آنها)، نتایج نشان داد که AAS توانایی امولسیون کنندگی قوی تری نسبت به سورفکتانت های معمولی دارد.

باچکو و همکاران سورفکتانت های اسید آمینه آنیونی جدید سنتز شد و مناسب بودن آنها به عنوان حلال های طیف سنجی NMR کایرال گرا را بررسی کرد. یک سری از مشتقات آمفی‌فیل L-Phe یا L-Ala مبتنی بر سولفونات با دم‌های آبگریز مختلف (پنتیل ~ تترادسیل) با واکنش اسیدهای آمینه با انیدرید o-sulfobenzoic سنتز شدند. وو و همکاران نمک های سدیم سنتز شده از N-چرب آسیل AAS وتوانایی امولسیون‌سازی آنها در امولسیون‌های روغن در آب بررسی شد و نتایج نشان داد که این سورفکتانت‌ها با اتیل استات به عنوان فاز روغن نسبت به n-هگزان به عنوان فاز روغن عملکرد بهتری داشتند.

6.10 پیشرفت در سنتز و تولید

مقاومت در برابر آب سخت را می‌توان به عنوان توانایی سورفکتانت‌ها در مقاومت در برابر حضور یون‌هایی مانند کلسیم و منیزیم در آب سخت، یعنی توانایی جلوگیری از رسوب در صابون‌های کلسیمی درک کرد. سورفکتانت هایی با مقاومت بالا در برابر آب سخت برای فرمولاسیون مواد شوینده و محصولات مراقبت شخصی بسیار مفید هستند. مقاومت در برابر آب سخت را می توان با محاسبه تغییر در حلالیت و فعالیت سطحی سورفکتانت در حضور یون های کلسیم ارزیابی کرد.

روش دیگر برای ارزیابی مقاومت در برابر آب سخت، محاسبه درصد یا گرم سورفکتانت مورد نیاز برای صابون کلسیم تشکیل شده از 100 گرم اولئات سدیم است تا در آب پراکنده شود. در مناطقی با آب سخت بالا، غلظت بالای یون های کلسیم و منیزیم و محتوای مواد معدنی می تواند برخی از کاربردهای عملی را دشوار کند. اغلب یون سدیم به عنوان یون ضد یک سورفکتانت آنیونی مصنوعی استفاده می شود. از آنجایی که یون کلسیم دو ظرفیتی به هر دو مولکول سورفکتانت متصل است، باعث می شود که سورفکتانت با سهولت بیشتری از محلول رسوب کند و احتمال شویندگی کمتری داشته باشد.

مطالعه مقاومت در برابر آب سخت AAS نشان داد که مقاومت اسیدی و آب سخت به شدت تحت تأثیر یک گروه کربوکسیل اضافی قرار گرفت و مقاومت اسید و آب سخت با افزایش طول گروه فاصله بین دو گروه کربوکسیل بیشتر افزایش یافت. . ترتیب مقاومت اسیدی و آب سخت C12 glycinate < C12 aspartate < C12 glutamate بود. با مقایسه پیوند آمید دی کربوکسیله و سورفکتانت آمینو دی کربوکسیله به ترتیب، مشخص شد که محدوده pH دومی گسترده تر است و فعالیت سطحی آن با افزودن مقدار مناسب اسید افزایش می یابد. اسیدهای آمینه N-آلکیل دی کربوکسیله در حضور یون های کلسیم اثر کیلیت نشان دادند و آسپارتات C12 ژل سفید را تشکیل داد. گلوتامات c 12 فعالیت سطحی بالایی را در غلظت های Ca2+ نشان داد و انتظار می رود در نمک زدایی آب دریا استفاده شود.

6.11 پراکندگی

پراکندگی به توانایی یک سورفکتانت برای جلوگیری از ادغام و ته نشین شدن سورفکتانت در محلول اشاره دارد.پراکندگی یکی از ویژگی های مهم سورفکتانت ها است که آنها را برای استفاده در شوینده ها، آرایشی و بهداشتی و داروسازی مناسب می کند.یک عامل پراکنده باید حاوی یک پیوند استری، اتر، آمیدی یا آمینو بین گروه آبگریز و گروه آبدوست انتهایی (یا در میان گروه های آبگریز زنجیره مستقیم) باشد.

به طور کلی، سورفکتانت‌های آنیونی مانند سولفات‌های آلکانولامیدو و سورفکتانت‌های آمفوتریک مانند آمیدوسولفوبتائین به‌عنوان عوامل پخش‌کننده صابون‌های کلسیمی مؤثر هستند.

بسیاری از تلاش‌های تحقیقاتی پراکندگی AAS را مشخص کرده‌اند، جایی که N-lauroyl لیزین سازگاری ضعیفی با آب دارد و استفاده از آن برای فرمولاسیون‌های آرایشی دشوار است.در این سری، اسیدهای آمینه پایه جایگزین شده با N-acyl دارای قابلیت پخش عالی هستند و در صنایع آرایشی و بهداشتی برای بهبود فرمولاسیون استفاده می شوند.

07 سمیت

سورفکتانت های معمولی، به ویژه سورفکتانت های کاتیونی، برای موجودات آبزی بسیار سمی هستند. سمیت حاد آنها به دلیل پدیده برهمکنش جذب-یون سورفکتانت ها در سطح مشترک سلول-آب است. کاهش cmc سورفکتانت ها معمولاً منجر به جذب سطحی قوی تر سورفکتانت ها می شود که معمولاً منجر به افزایش سمیت حاد آنها می شود. افزایش طول زنجیره آبگریز سورفکتانت ها نیز منجر به افزایش سمیت حاد سورفاکتانت می شود.اکثر AAS برای انسان و محیط زیست (به ویژه برای موجودات دریایی) کم یا غیر سمی هستند و برای استفاده به عنوان مواد غذایی، دارویی و آرایشی مناسب هستند.بسیاری از محققان ثابت کرده اند که سورفکتانت های اسید آمینه ملایم و غیر تحریک کننده برای پوست هستند. سورفکتانت های مبتنی بر آرژنین نسبت به همتایان معمولی خود سمیت کمتری دارند.

بریتو و همکاران خواص فیزیکوشیمیایی و سم‌شناسی آمفی‌فیل‌های مبتنی بر اسید آمینه و [مشتقات تیروزین (Tyr)، هیدروکسی‌پرولین (Hyp)، سرین (Ser) و لیزین (Lys)] تشکیل خودبخودی وزیکول‌های کاتیونی را مطالعه کرد و اطلاعاتی در مورد سمیت حاد آن‌ها به آنها ارائه کرد. دافنیا مگنا (IC 50). آنها وزیکول های کاتیونی دودسیل تری متیل آمونیوم بروماید (DTAB)/مشتقات Lys و/یا مخلوط های مشتق از Ser-/Lys را سنتز کردند و سمیت زیست محیطی و پتانسیل همولیتیک آنها را آزمایش کردند و نشان دادند که تمام AAS و مخلوط های حاوی وزیکول آنها کمتر از سورفکتانت DTAB معمولی سمی هستند. .

رزا و همکاران اتصال (ارتباط) DNA به وزیکول های کاتیونی پایدار مبتنی بر اسید آمینه را بررسی کرد. برخلاف سورفکتانت‌های کاتیونی معمولی که اغلب سمی به نظر می‌رسند، برهم‌کنش سورفکتانت‌های اسید آمینه کاتیونی غیرسمی به نظر می‌رسد. AAS کاتیونی بر پایه آرژنین است که به طور خود به خود وزیکول های پایدار را در ترکیب با سورفکتانت های آنیونی خاص تشکیل می دهد. همچنین گزارش شده است که بازدارنده های خوردگی مبتنی بر اسید آمینه غیر سمی هستند. این سورفکتانت ها به راحتی با خلوص بالا (تا 99٪)، کم هزینه، به راحتی زیست تخریب پذیر و کاملاً محلول در محیط های آبی سنتز می شوند. چندین مطالعه نشان داده اند که سورفکتانت های اسید آمینه حاوی گوگرد در مهار خوردگی برتری دارند.

در یک مطالعه اخیر، Perinelli و همکاران. مشخصات سم شناسی رضایت بخشی رامنولیپیدها در مقایسه با سورفکتانت های معمولی گزارش شده است. رامنولیپیدها به عنوان افزایش دهنده نفوذپذیری شناخته شده اند. آنها همچنین اثر رامنولیپیدها را بر نفوذپذیری اپیتلیال داروهای ماکرومولکولی گزارش کردند.

08 فعالیت ضد میکروبی

فعالیت ضد میکروبی سورفکتانت ها را می توان با حداقل غلظت بازدارنده ارزیابی کرد. فعالیت ضد میکروبی سورفکتانت های مبتنی بر آرژنین به طور مفصل مورد مطالعه قرار گرفته است. باکتری های گرم منفی نسبت به باکتری های گرم مثبت نسبت به سورفکتانت های مبتنی بر آرژنین مقاوم ترند. فعالیت ضد میکروبی سورفکتانت‌ها معمولاً با وجود پیوندهای هیدروکسیل، سیکلوپروپان یا غیراشباع در زنجیره‌های آسیل افزایش می‌یابد. کاستیو و همکاران نشان داد که طول زنجیره‌های آسیل و بار مثبت، مقدار HLB (تعادل آب‌دوست-لیپوفیل) مولکول را تعیین می‌کنند و اینها بر توانایی آن‌ها در برهم زدن غشاها تأثیر می‌گذارند. متیل استر ناآسیلارژینین یکی دیگر از دسته مهم سورفکتانت های کاتیونی با فعالیت ضد میکروبی وسیع الطیف است و به راحتی زیست تخریب پذیر است و سمیت کم یا بدون سمیت دارد. مطالعات برهمکنش سورفکتانت های مبتنی بر متیل استر ناآسیلارژینین با 1،2-دی پالمیتویل-sn-پروپیلتریوکسیل-3-فسفوریل کولین و 1،2-دیترادکانویل-sn-پروپیل تریوکسیل-3-فسفوریل کولین، غشاهای مدل در موجودات زنده و وجود یا عدم وجود موانع خارجی نشان داده است که این دسته از سورفکتانت ها دارای خاصیت ضد میکروبی خوبی هستند. نتایج نشان داد که سورفکتانت ها فعالیت ضد باکتریایی خوبی دارند.

09 خواص رئولوژیکی

خواص رئولوژیکی سورفکتانت‌ها نقش بسیار مهمی در تعیین و پیش‌بینی کاربرد آن‌ها در صنایع مختلف از جمله مواد غذایی، دارویی، استخراج روغن، مراقبت‌های شخصی و محصولات مراقبت خانگی دارد. مطالعات زیادی برای بحث در مورد رابطه بین ویسکوالاستیسیته سورفکتانت های اسید آمینه و cmc انجام شده است.

10 کاربرد در صنعت آرایشی و بهداشتی

AAS در فرمولاسیون بسیاری از محصولات مراقبت شخصی استفاده می شود.پتاسیم N-cocoyl glycinate برای پوست ملایم است و در پاکسازی صورت برای از بین بردن لجن و آرایش استفاده می شود. اسید n-Acyl-L-glutamic دارای دو گروه کربوکسیل است که باعث می شود در آب محلول تر شود. در میان این AAS، AAS بر پایه اسیدهای چرب C 12 به طور گسترده در پاکسازی صورت برای پاک کردن لجن و آرایش استفاده می شود. AAS با زنجیره C 18 به عنوان امولسیفایر در محصولات مراقبت از پوست استفاده می شود و نمک های N-Lauryl alanine به ایجاد فوم های کرمی معروف هستند که برای پوست تحریک نمی شوند و بنابراین می توانند در فرمولاسیون محصولات مراقبت از کودک استفاده شوند. AAS مبتنی بر N-Lauryl که در خمیردندان استفاده می شود، شوینده خوبی شبیه صابون و اثر قوی مهار آنزیم دارد.

در طول چند دهه گذشته، انتخاب سورفکتانت ها برای لوازم آرایشی، محصولات مراقبت شخصی و داروها بر سمیت کم، ملایمی، ملایمت در لمس و ایمنی متمرکز شده است. مصرف کنندگان این محصولات به شدت از تحریک، سمیت و عوامل محیطی بالقوه آگاه هستند.

امروزه از AAS برای فرموله کردن بسیاری از شامپوها، رنگ موها و صابون‌های حمام استفاده می‌شود، زیرا دارای مزایای فراوانی نسبت به همتایان سنتی خود در محصولات آرایشی و بهداشتی و مراقبت شخصی است.سورفکتانت های مبتنی بر پروتئین دارای خواص مطلوبی هستند که برای محصولات مراقبت شخصی لازم است. برخی از AAS قابلیت تشکیل فیلم دارند، در حالی که برخی دیگر قابلیت کف کردن خوبی دارند.

اسیدهای آمینه از عوامل مرطوب کننده طبیعی در لایه شاخی هستند. هنگامی که سلول های اپیدرمی می میرند، بخشی از لایه شاخی می شوند و پروتئین های داخل سلولی به تدریج به اسیدهای آمینه تجزیه می شوند. سپس این آمینو اسیدها بیشتر به لایه شاخی پوست منتقل می شوند، جایی که چربی یا مواد مشابه چربی را به لایه شاخی اپیدرمی جذب می کنند و در نتیجه خاصیت ارتجاعی سطح پوست را بهبود می بخشند. تقریباً 50 درصد از فاکتور مرطوب کننده طبیعی پوست از اسیدهای آمینه و پیرولیدون تشکیل شده است.

کلاژن، یک ماده آرایشی رایج، همچنین حاوی اسیدهای آمینه است که پوست را نرم نگه می دارد.مشکلات پوستی مانند زبری و تیرگی تا حد زیادی به دلیل کمبود اسیدهای آمینه است. یک مطالعه نشان داد که مخلوط کردن یک اسید آمینه با یک پماد سوختگی پوست را تسکین می‌دهد و نواحی آسیب‌دیده بدون ایجاد اسکار کلوئیدی به حالت طبیعی خود بازگشتند.

اسیدهای آمینه نیز در مراقبت از کوتیکول های آسیب دیده بسیار مفید هستند.موهای خشک و بی شکل ممکن است نشان دهنده کاهش غلظت آمینو اسیدها در لایه شاخی به شدت آسیب دیده باشد. آمینو اسیدها توانایی نفوذ به کوتیکول به ساقه مو و جذب رطوبت از پوست را دارند.این توانایی سورفکتانت های مبتنی بر اسید آمینه باعث می شود آنها در شامپو، رنگ مو، نرم کننده مو، نرم کننده مو بسیار مفید باشند و وجود اسیدهای آمینه باعث تقویت مو می شود.

11 کاربرد در لوازم آرایشی روزمره

در حال حاضر، تقاضای فزاینده ای برای فرمولاسیون شوینده های مبتنی بر اسید آمینه در سراسر جهان وجود دارد.AAS دارای توانایی تمیز کنندگی بهتر، قابلیت کف کردن و خواص نرم کنندگی پارچه است که آنها را برای شوینده های خانگی، شامپوها، شستشوی بدن و سایر کاربردها مناسب می کند.گزارش شده است که یک AAS آمفوتریک مشتق از اسید آسپارتیک یک شوینده بسیار مؤثر با خواص کیلیت است. استفاده از مواد شوینده متشکل از اسیدهای N-alkyl-β-aminoethoxy برای کاهش تحریک پوست یافت شد. یک فرمول شوینده مایع متشکل از N-cocoyl-β-aminopropionate به عنوان یک شوینده موثر برای لکه های روغن روی سطوح فلزی گزارش شده است. یک سورفکتانت اسید آمینه کربوکسیلیک، C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa، همچنین شوینده بهتری دارد و برای تمیز کردن منسوجات، فرش، مو، شیشه و غیره استفاده می شود. اسید 2-هیدروکسی-3-آمینوپروپیونیک-N,N- مشتقات استواستیک اسید دارای توانایی کمپلکس کنندگی خوبی هستند و بنابراین به عوامل سفید کننده پایداری می بخشند.

تهیه فرمولاسیون شوینده بر اساس N-(N'- زنجیره بلند آسیل-β-آلانیل)-β-آلانین توسط Keigo و Tatsuya در پتنت خود برای قابلیت شستشو و پایداری بهتر، شکستن آسان کف و نرم شدن خوب پارچه گزارش شده است. . کائو یک فرمول شوینده مبتنی بر N-Acyl-1-N-hydroxy-β-آلانین ایجاد کرد و گزارش داد که تحریک پوستی کم، مقاومت در برابر آب بالا و قدرت حذف لکه بالا دارد.

شرکت ژاپنی Ajinomoto از AAS کم سمی و به راحتی قابل تجزیه بر پایه L-گلوتامیک اسید، L-arginine و L-lysine به عنوان مواد اصلی در شامپوها، مواد شوینده و لوازم آرایشی استفاده می کند (شکل 13). توانایی افزودنی های آنزیمی در فرمولاسیون های شوینده برای حذف رسوب پروتئین نیز گزارش شده است. N-acyl AAS مشتق شده از اسید گلوتامیک، آلانین، متیل گلیسین، سرین و اسید آسپارتیک برای استفاده از آنها به عنوان شوینده های مایع عالی در محلول های آبی گزارش شده است. این سورفکتانت ها حتی در دماهای بسیار پایین به هیچ وجه ویسکوزیته را افزایش نمی دهند و به راحتی می توان آنها را از مخزن نگهداری دستگاه کف ساز منتقل کرد تا فوم های همگن به دست آید.

زمان ارسال: ژوئن-09-2022

اخبار