الإخبارية

جدول محتويات هذه المادة:

1. تطوير الأحماض الأمينية

2. الخصائص الهيكلية

3. التركيب الكيميائي

4. التصنيف

5. التوليف

6. الخصائص الفيزيائية والكيميائية

7. السمية

8. نشاط مضادات الميكروبات

9. الخصائص الريولوجية

10. تطبيقات في صناعة مستحضرات التجميل

11. تطبيقات في مستحضرات التجميل اليومية

خافض التوتر السطحي للأحماض الأمينية (AAS)هي فئة من المواد الخافضة للتوتر السطحي تتشكل من خلال الجمع بين مجموعات كارهة للماء مع واحد أو أكثر من الأحماض الأمينية.في هذه الحالة ، يمكن أن تكون الأحماض الأمينية اصطناعية أو مشتقة من محللات البروتين أو مصادر متجددة مماثلة.يغطي هذا البحث تفاصيل معظم المسارات التركيبية المتاحة لـ AAS وتأثير المسارات المختلفة على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمنتجات النهائية ، بما في ذلك الذوبان واستقرار التشتت والسمية والقابلية للتحلل البيولوجي.كفئة من المواد الخافضة للتوتر السطحي في زيادة الطلب ، فإن تنوع استخدامات AAS بسبب هيكلها المتغير يوفر عددًا كبيرًا من الفرص التجارية.

 

بالنظر إلى أن المواد الخافضة للتوتر السطحي تستخدم على نطاق واسع في المنظفات والمستحلبات ومثبطات التآكل واستخلاص الزيوت من الدرجة الثالثة والمستحضرات الصيدلانية ، لم يتوقف الباحثون أبدًا عن الاهتمام بالمواد الخافضة للتوتر السطحي.

 

المواد الخافضة للتوتر السطحي هي أكثر المنتجات الكيميائية تمثيلا والتي يتم استهلاكها بكميات كبيرة بشكل يومي في جميع أنحاء العالم ولها تأثير سلبي على البيئة المائية.أظهرت الدراسات أن الاستخدام الواسع النطاق للمواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية يمكن أن يكون له تأثير سلبي على البيئة.

 

اليوم ، تعد عدم السمية والتحلل البيولوجي والتوافق الحيوي مهمة تقريبًا للمستهلكين مثل فائدة وأداء المواد الخافضة للتوتر السطحي.

 

المواد الخافضة للتوتر السطحي هي مواد خافضة للتوتر السطحي صديقة للبيئة يتم تصنيعها بشكل طبيعي بواسطة كائنات دقيقة مثل البكتيريا والفطريات والخميرة أو تُفرز خارج الخلية.لذلك ، يمكن أيضًا تحضير المواد الخافضة للتوتر السطحي عن طريق التصميم الجزيئي لتقليد الهياكل الأمفيبية الطبيعية ، مثل الفوسفوليبيدات ، ألكيل جليكوسيدات والأحماض الأمينية الأسيل.

 

المواد الخافضة للتوتر السطحي من الأحماض الأمينية (AAS)هي واحدة من المواد الخافضة للتوتر السطحي النموذجية ، وعادة ما يتم إنتاجها من المواد الخام الحيوانية أو المشتقة من الزراعة.على مدى العقدين الماضيين ، جذبت AAS قدرًا كبيرًا من الاهتمام من العلماء باعتبارها خافضات سطحية جديدة ، ليس فقط لأنه يمكن تصنيعها من مصادر متجددة ، ولكن أيضًا لأن AAS قابلة للتحلل بسهولة ولها منتجات ثانوية غير ضارة ، مما يجعلها أكثر أمانًا بيئة.

 

يمكن تعريف AAS على أنها فئة من المواد الخافضة للتوتر السطحي تتكون من الأحماض الأمينية التي تحتوي على مجموعات الأحماض الأمينية (HO 2 C-CHR-NH 2) أو بقايا الأحماض الأمينية (HO 2 C-CHR-NH-).تسمح المنطقتان الوظيفيتان للأحماض الأمينية باشتقاق مجموعة متنوعة من المواد الخافضة للتوتر السطحي.من المعروف وجود ما مجموعه 20 من الأحماض الأمينية البروتينية القياسية في الطبيعة وهي مسؤولة عن جميع التفاعلات الفسيولوجية في أنشطة النمو والحياة.وهي تختلف عن بعضها البعض فقط وفقًا للبقايا R (الشكل 1 ، pk a هو اللوغاريتم السالب لثابت التفكك الحمضي للمحلول).بعضها غير قطبي ومقاوم للماء ، وبعضها قطبي ومحبة للماء ، وبعضها أساسي وبعضها حمضي.

 

نظرًا لأن الأحماض الأمينية مركبات متجددة ، فإن المواد الخافضة للتوتر السطحي المُصنَّعة من الأحماض الأمينية تتمتع أيضًا بإمكانية عالية لتصبح مستدامة وصديقة للبيئة.غالبًا ما تجعلها البنية البسيطة والطبيعية والسمية المنخفضة والقابلية للتحلل الحيوي السريع متفوقة على المواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية.باستخدام المواد الخام المتجددة (مثل الأحماض الأمينية والزيوت النباتية) ، يمكن إنتاج AAS من خلال طرق التكنولوجيا الحيوية المختلفة والطرق الكيميائية.

 

في أوائل القرن العشرين ، تم اكتشاف الأحماض الأمينية لأول مرة لاستخدامها كركائز لتخليق المواد الخافضة للتوتر السطحي.تم استخدام AAS بشكل أساسي كمواد حافظة في المستحضرات الصيدلانية ومستحضرات التجميل.بالإضافة إلى ذلك ، وجد أن AAS نشط بيولوجيًا ضد مجموعة متنوعة من البكتيريا والأورام والفيروسات المسببة للأمراض.في عام 1988 ، أدى توفر AAS منخفض التكلفة إلى اهتمام بحثي في ​​النشاط السطحي.اليوم ، مع تطور التكنولوجيا الحيوية ، يمكن أيضًا تصنيع بعض الأحماض الأمينية تجاريًا على نطاق واسع بواسطة الخميرة ، مما يثبت بشكل غير مباشر أن إنتاج AAS أكثر ملاءمة للبيئة.

الشكل
شكل 1

01 تطوير الأحماض الأمينية

في وقت مبكر من القرن التاسع عشر ، عندما تم اكتشاف الأحماض الأمينية التي تحدث بشكل طبيعي لأول مرة ، كان من المتوقع أن تكون هياكلها ذات قيمة عالية للغاية - يمكن استخدامها كمواد خام لإعداد البرمائيات.تم الإبلاغ عن أول دراسة عن توليف AAS بواسطة بوندي في عام 1909.

 

في تلك الدراسة ، تم إدخال N-acylglycine و N-acylalanine كمجموعات محبة للماء للمواد الخافضة للتوتر السطحي.تضمنت الأعمال اللاحقة تخليق الأحماض الدهنية الدهنية (AAS) باستخدام الجلايسين والألانين ، وهينتريش وآخرون.نشر سلسلة من النتائج ،بما في ذلك طلب براءة الاختراع الأول ، بشأن استخدام أسيل ساركوزينات وأملاح أسيل أسبارتات كمواد خافضة للتوتر السطحي في منتجات التنظيف المنزلية (مثل الشامبو والمنظفات ومعاجين الأسنان).بعد ذلك ، قام العديد من الباحثين بالتحقيق في التركيب والخصائص الفيزيائية والكيميائية للأحماض الأمينية الأسيل.حتى الآن ، تم نشر مجموعة كبيرة من المؤلفات حول التوليف والخصائص والتطبيقات الصناعية وقابلية التحلل البيولوجي لـ AAS.

 

02 الخصائص الهيكلية

قد تختلف سلاسل الأحماض الدهنية غير القطبية الكارهة للماء في AAS في التركيب وطول السلسلة والعدد.يفسر التنوع الهيكلي والنشاط السطحي العالي لـ AAS تنوعها التركيبي الواسع والخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية.تتكون مجموعات رأس AAS من الأحماض الأمينية أو الببتيدات.تحدد الاختلافات في مجموعات الرأس الامتزاز والتجميع والنشاط البيولوجي لهذه المواد الخافضة للتوتر السطحي.ثم تحدد المجموعات الوظيفية في المجموعة الرئيسية نوع AAS ، بما في ذلك الموجبة ، والأنيونية ، وغير الأيونية ، والمذبذبة.يشكل مزيج الأحماض الأمينية المحبة للماء والأجزاء طويلة السلسلة الكارهة للماء بنية برمائية تجعل الجزيء نشطًا للغاية على السطح.بالإضافة إلى ذلك ، فإن وجود ذرات كربون غير متماثلة في الجزيء يساعد على تكوين جزيئات مراوان.

03 التركيب الكيميائي

جميع الببتيدات والببتيدات المتعددة الببتيدات هي منتجات البلمرة لهذه الأحماض الأمينية ألفا المكونة للبروتين من حوالي 20 حمض ألفا.تحتوي جميع الأحماض الأمينية الـ 20 ألفا على مجموعة وظيفية من الأحماض الكربوكسيلية (-COOH) ومجموعة وظيفية أمينية (-NH 2) ، وكلاهما متصل بذرة كربون رباعي السطوح.تختلف الأحماض الأمينية عن بعضها البعض من خلال مجموعات R المختلفة المرتبطة بالكربون α (باستثناء الليسين ، حيث تكون المجموعة R هيدروجين.) قد تختلف مجموعات R في التركيب والحجم والشحنة (الحموضة والقلوية).تحدد هذه الاختلافات أيضًا قابلية ذوبان الأحماض الأمينية في الماء.

 

الأحماض الأمينية هي أحماض أمينية مراوان (باستثناء الجلايسين) وهي نشطة بصريًا بطبيعتها لأنها تحتوي على أربعة بدائل مختلفة مرتبطة بكربون ألفا.الأحماض الأمينية لها شكلين ممكنين ؛إنها صور معكوسة غير متداخلة لبعضها البعض ، على الرغم من حقيقة أن عدد الأيزومرات الفراغية L أعلى بكثير.مجموعة R الموجودة في بعض الأحماض الأمينية (فينيل ألانين ، تيروسين وتريبتوفان) هي أريل ، مما يؤدي إلى أقصى امتصاص للأشعة فوق البنفسجية عند 280 نانومتر.إن α-COOH الحمضي و α-NH 2 الأساسي في الأحماض الأمينية قادران على التأين ، وكلا الأيزومرات الفراغية ، أيهما ، تبني توازن التأين الموضح أدناه.

 

R-COOH ↔R-COO-+ ح

R-NH3↔R-NH2+ ح

كما هو موضح في توازن التأين أعلاه ، تحتوي الأحماض الأمينية على مجموعتين حمضيتين ضعيفتين على الأقل ؛ومع ذلك ، فإن مجموعة الكربوكسيل أكثر حمضية مقارنة بمجموعة الأمينية البروتونية.الرقم الهيدروجيني 7.4 ، يتم نزع مجموعة الكربوكسيل بينما يتم بروتون المجموعة الأمينية.الأحماض الأمينية مع مجموعات R غير المؤينة محايدة كهربائياً عند هذا الرقم الهيدروجيني وتشكل zwitterion.

04 التصنيف

يمكن تصنيف AAS وفقًا لأربعة معايير موصوفة أدناه بدورها.

 

4.1 حسب الأصل

وفقًا للأصل ، يمكن تقسيم AAS إلى فئتين على النحو التالي. ① فئة طبيعية

بعض المركبات التي تحدث بشكل طبيعي والتي تحتوي على أحماض أمينية لديها أيضًا القدرة على تقليل التوتر السطحي / السطحي ، وبعضها يتجاوز فعالية الجليكوليبيدات.تُعرف هذه AAS أيضًا باسم الببتيدات الدهنية.الببتيدات الدهنية هي مركبات ذات وزن جزيئي منخفض ، تنتج عادة عن طريق أنواع العصيات.

 

تنقسم هذه AAS أيضًا إلى 3 فئات فرعية:سيرفاكتين وإيتورين وفينجيسين.

 

الصورة 2
تشتمل عائلة الببتيدات النشطة على السطح على متغيرات هيبتاببتيد من مجموعة متنوعة من المواد ،كما هو مبين في الشكل 2 أ ، حيث ترتبط سلسلة الأحماض الدهنية C12-C16 غير المشبعة بالببتيد.الببتيد النشط على السطح هو لاكتون كبير الحلقي يتم فيه إغلاق الحلقة بواسطة تحفيز بين الطرف C للحمض الدهني β-hydroxy والببتيد. 

في الفئة الفرعية من iturin ، هناك ستة متغيرات رئيسية ، وهي iturin A و C ، و mycosubtilin و bacillomycin D و F و L.في جميع الحالات ، ترتبط heptapeptides بسلاسل C14-C17 من الأحماض الدهنية الأمينية (يمكن أن تكون السلاسل متنوعة).في حالة ekurimycins ، يمكن للمجموعة الأمينية في الموضع تشكيل رابطة أميد مع الطرف C وبالتالي تشكيل هيكل لاكتام macrocyclic lactam.

 

تحتوي الفئة الفرعية fengycin على fengycin A و B ، والتي تسمى أيضًا plipastatin عندما يتم تكوين Tyr9 على شكل D.يرتبط ديكاببتيد بسلسلة أحماض دهنية هيدروكسي C14-C18 المشبعة أو غير المشبعة.من الناحية الهيكلية ، يعتبر plipastatin أيضًا لاكتون حلقي كبير ، يحتوي على سلسلة جانبية Tyr في الموضع 3 من تسلسل الببتيد وتشكيل رابطة استر مع بقايا C- الطرفية ، وبالتالي تشكيل بنية حلقة داخلية (كما هو الحال بالنسبة للعديد من Pseudomonas lipopeptides).

 

② الفئة التركيبية

يمكن أيضًا تصنيع AAS باستخدام أي من الأحماض الأمينية الحمضية والأساسية والمحايدة.الأحماض الأمينية الشائعة المستخدمة في تخليق AAS هي حمض الجلوتاميك ، والسيرين ، والبرولين ، وحمض الأسبارتيك ، والجليسين ، والأرجينين ، والألانين ، والليوسين ، والتحلل المائي للبروتين.يمكن تحضير هذه الفئة الفرعية من المواد الخافضة للتوتر السطحي بالطرق الكيميائية والإنزيمية والأنزيمية الكيميائية ؛ومع ذلك ، لإنتاج AAS ، يكون التركيب الكيميائي أكثر جدوى من الناحية الاقتصادية.تشمل الأمثلة الشائعة حمض N-lauroyl-L-glutamic و N-palmitoyl-L-glutamic acid.

 

4.2 على أساس بدائل السلسلة الأليفاتية

بناءً على بدائل السلسلة الأليفاتية ، يمكن تقسيم المواد الخافضة للتوتر السطحي القائمة على الأحماض الأمينية إلى نوعين.

حسب موقع البديل

 

①N- البديل AAS

في المركبات المستبدلة بـ N ، يتم استبدال المجموعة الأمينية بمجموعة محبة للدهون أو مجموعة كربوكسيل ، مما يؤدي إلى فقدان القاعدية.أبسط مثال على AAS المستبدلة بـ N هي الأحماض الأمينية N-acyl ، والتي هي في الأساس مواد خافضة للتوتر السطحي.يحتوي AAS المستبدل بـ n على رابطة أميد مرتبطة بين الأجزاء الكارهة للماء والماء.رابطة الأميد لديها القدرة على تكوين رابطة هيدروجينية ، مما يسهل تحلل الفاعل بالسطح في بيئة حمضية ، مما يجعلها قابلة للتحلل.

 

②C- البديل AAS

في المركبات المستبدلة بـ C ، يحدث الاستبدال في مجموعة الكربوكسيل (عبر رابطة أميد أو إستر).المركبات النموذجية المستبدلة بـ C (مثل الإسترات أو الأميدات) هي في الأساس مواد خافضة للتوتر السطحي كاتيونية.

 

③N- و C- البديل AAS

في هذا النوع من الفاعل بالسطح ، تكون كل من مجموعتي الأمينو والكربوكسيل هي الجزء المحبة للماء.هذا النوع هو في الأساس خافض للتوتر السطحي مذبذب.

 

4.3 حسب عدد ذيول كارهة للماء

بناءً على عدد مجموعات الرأس وذيول كارهة للماء ، يمكن تقسيم AAS إلى أربع مجموعات.سلسلة مستقيمة AAS ، نوع الجوزاء (dimer) من نوع AAS ، نوع Glycerolipid AAS ، و Bicephalic amphiphilic (Bola) من النوع AAS.المواد الخافضة للتوتر السطحي السلسلة المستقيمة عبارة عن مواد خافضة للتوتر السطحي تتكون من أحماض أمينية ذات ذيل واحد كاره للماء (الشكل 3).يحتوي نوع الجوزاء AAS على مجموعتين رئيسيتين قطبيتين من الأحماض الأمينية وذيول مسعور لكل جزيء (الشكل 4).في هذا النوع من البنية ، يتم ربط اثنين من AAS ذات السلسلة المستقيمة معًا بواسطة فاصل وبالتالي يطلق عليها أيضًا ثنائيات.من ناحية أخرى ، في نوع Glycerolipid AAS ، يتم ربط الذيلان الكارديان للماء بنفس مجموعة رأس الأحماض الأمينية.يمكن اعتبار هذه المواد الخافضة للتوتر السطحي بمثابة نظائر من أحادي الجليسريد ، و diglycerides و phospholipids ، بينما في Bola-type AAS ، ترتبط مجموعتان رئيسيتان من الأحماض الأمينية بذيل كاره للماء.

تين. 3

4.4 حسب نوع مجموعة الرأس

① الكاتيون AAS

المجموعة الرئيسية لهذا النوع من الفاعل بالسطح لها شحنة موجبة.أقدم AAS الموجبة هو ethyl cocoyl arginate ، وهو كربوكسيلات بيروليدون.الخصائص الفريدة والمتنوعة لهذا الفاعل بالسطح تجعله مفيدًا في المطهرات والعوامل المضادة للميكروبات والعوامل المضادة للكهرباء الساكنة ومكيفات الشعر ، فضلاً عن كونه لطيفًا على العينين والجلد وقابل للتحلل البيولوجي بسهولة.قام Singare و Mhatre بتصنيع AAS الموجبة القائمة على الأرجينين وتقييم خصائصهما الفيزيائية والكيميائية.في هذه الدراسة ، ادعوا عوائد عالية من المنتجات التي تم الحصول عليها باستخدام شروط تفاعل شوتين-باومان.مع زيادة طول سلسلة الألكيل والكاره للماء ، وجد أن النشاط السطحي للمادة الخافضة للتوتر السطحي يزداد ويقل تركيز الميسيل الحرج (cmc).واحد آخر هو بروتين الأسيل الرباعي ، والذي يستخدم عادة كبلسم في منتجات العناية بالشعر.

 

②Anionic AAS

في المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية ، يكون لمجموعة الرأس القطبية للمادة الخافضة للتوتر السطحي شحنة سالبة.يرتبط Sarcosine (CH 3 -NH-CH 2 -COOH ، N-methylglycine) ، وهو حمض أميني موجود بشكل شائع في قنافذ البحر ونجوم البحر ، ارتباطًا كيميائيًا بالجليسين (NH 2 -CH 2 -COOH ،) ، وهو حمض أميني أساسي موجود في خلايا الثدييات.-COOH ،) مرتبط كيميائيًا بالجليسين ، وهو حمض أميني أساسي موجود في خلايا الثدييات.يشيع استخدام حمض اللوريك وحمض تتراديكانويك وحمض الأوليك وهاليداتها وإستراتها لتخليق المواد الخافضة للتوتر السطحي.الساركوزينات خفيفة بطبيعتها ولذلك فهي شائعة الاستخدام في غسول الفم والشامبو ورغوة الحلاقة بالرش واقيات الشمس ومنظفات البشرة ومنتجات التجميل الأخرى.

 

تشمل AAS الأنيونية الأخرى المتاحة تجاريًا Amisoft CS-22 و AmiliteGCK-12 ، وهي أسماء تجارية لغلوتامات الصوديوم N-cocoyl-L-glutamate والبوتاسيوم N-cocoyl glycinate ، على التوالي.يستخدم الأميليت بشكل شائع كعامل رغوة ، ومنظف ، ومذيب للذوبان ، ومستحلب ومشتت ، وله العديد من التطبيقات في مستحضرات التجميل ، مثل الشامبو ، وصابون الاستحمام ، وغسول الجسم ، ومعاجين الأسنان ، ومنظفات الوجه ، وصابون التطهير ، ومنظفات العدسات اللاصقة وخافضات الأسطح المنزلية.يستخدم Amisoft كمطهر لطيف للبشرة والشعر ، وخاصة في منظفات الوجه والجسم ، والمنظفات الصناعية ، ومنتجات العناية بالجسم ، والشامبو ومنتجات العناية بالبشرة الأخرى.

 

③zwitterionic أو مذبذب AAS

تحتوي المواد الخافضة للتوتر السطحي على كل من المواقع الحمضية والقاعدية وبالتالي يمكنها تغيير شحنتها عن طريق تغيير قيمة الأس الهيدروجيني.في الوسط القلوي ، يتصرفون مثل خافضات التوتر السطحي الأنيونية ، بينما يتصرفون في البيئات الحمضية مثل المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيوني وفي الوسائط المحايدة مثل المواد الخافضة للتوتر السطحي.يعد Lauryl lysine (LL) و alkoxy (2-hydroxypropyl) أرجينين هما العاملان المذبذبان الوحيدان المعروفان على أساس الأحماض الأمينية.LL هو منتج مكثف لحمض اللايسين واللوريك.نظرًا لتركيبه المذبذب ، فإن LL غير قابل للذوبان في جميع أنواع المذيبات تقريبًا ، باستثناء المذيبات القلوية أو الحمضية جدًا.كمسحوق عضوي ، LL لديه التصاق ممتاز للأسطح المحبة للماء ومعامل احتكاك منخفض ، مما يمنح هذا الفاعل بالسطح قدرة تشحيم ممتازة.يستخدم LL على نطاق واسع في كريمات البشرة ومكيفات الشعر ، ويستخدم أيضًا كمواد تشحيم.

 

④Nonionic AAS

تتميز المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية بمجموعات رأس قطبية بدون رسوم رسمية.تم تحضير ثمانية مواد خافضة للتوتر السطحي غير أيونية إيثوكسيلية جديدة بواسطة الصباغ وآخرون.من الأحماض الأمينية القابلة للذوبان في الزيت.في هذه العملية ، تم أسترة L-phenylalanine (LEP) و L-leucine أولاً باستخدام هيكساديكانول ، متبوعًا بحمض البالمتيك لإعطاء اثنين من الأميدات واثنين من استرات الأحماض الأمينية ألفا.ثم خضعت الأميدات والإسترات لتفاعلات تكثيف مع أكسيد الإيثيلين لتحضير ثلاثة مشتقات فينيل ألانين بأعداد مختلفة من وحدات بولي أوكسي إيثيلين (40 ، 60 ، 100).تم العثور على هذه AAS غير الأيونية لها خصائص تنظيف ورغوة جيدة.

 

05 التوليف

5.1 طريق اصطناعي أساسي

في AAS ، يمكن ربط المجموعات الكارهة للماء بمواقع الأمين أو الأحماض الكربوكسيلية ، أو من خلال السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية.بناءً على ذلك ، تتوفر أربعة مسارات تركيبية أساسية ، كما هو موضح في الشكل 5.

شكل 5

الشكل 5 مسارات التوليف الأساسية للمواد الخافضة للتوتر السطحي القائمة على الأحماض الأمينية

المسار 1.

يتم إنتاج أمين الإستر البرمائي عن طريق تفاعلات الأسترة ، وفي هذه الحالة يتم تحقيق تخليق الفاعل بالسطح عادةً عن طريق إعادة تدفق الكحولات الدهنية والأحماض الأمينية في وجود عامل تجفيف ومحفز حمضي.في بعض التفاعلات ، يعمل حمض الكبريتيك كعامل مساعد وعامل تجفيف.

 

المسار 2.

تتفاعل الأحماض الأمينية المنشطة مع الألكيلامين لتشكيل روابط أميدية ، مما يؤدي إلى تخليق الأميدامينات الأمفيليك.

 

المسار 3.

يتم تصنيع أحماض الأميدو عن طريق تفاعل المجموعات الأمينية من الأحماض الأمينية مع أحماض الأميدو.

 

المسار 4.

تم تصنيع الأحماض الأمينية الألكيلية طويلة السلسلة عن طريق تفاعل مجموعات الأمين مع هالو ألكانات.

5.2 التقدم في التوليف والإنتاج

5.2.1 توليف الأحماض الأمينية أحادية السلسلة / المواد الخافضة للتوتر السطحي الببتيدية

يمكن تصنيع الأحماض الأمينية أو الببتيدات N-acyl أو O-acyl عن طريق التحلل المحفز بالإنزيم لمجموعات الأمين أو الهيدروكسيل مع الأحماض الدهنية.أقدم تقرير عن التوليف الخالي من المذيبات المحفز بالليباز لأميد الأحماض الأمينية أو مشتقات إستر الميثيل المستخدم كانديدا أنتاركتيكا ، مع عوائد تتراوح من 25٪ إلى 90٪ اعتمادًا على الأحماض الأمينية المستهدفة.كما تم استخدام ميثيل إيثيل كيتون كمذيب في بعض التفاعلات.Vonderhagen et al.وصف أيضًا الليباز وتفاعلات N-acylation المحفزة بالبروتياز للأحماض الأمينية ، تحلل البروتين و / أو مشتقاتها باستخدام خليط من الماء والمذيبات العضوية (على سبيل المثال ، ثنائي ميثيل فورماميد / ماء) وميثيل بيوتيل كيتون.

 

في الأيام الأولى ، كانت المشكلة الرئيسية في التوليف المحفز بالإنزيم لـ AAS هي الإنتاجية المنخفضة.وفقًا لـ Valivety et al.كان مردود مشتقات الأحماض الأمينية N-tetradecanoyl 2٪ -10٪ فقط حتى بعد استخدام الليباز المختلف والحضانة عند 70 درجة مئوية لعدة أيام.مونتيه وآخرون.كما واجهت مشاكل تتعلق بانخفاض إنتاج الأحماض الأمينية في تخليق N-acyl lysine باستخدام الأحماض الدهنية والزيوت النباتية.وفقًا لهم ، كان الحد الأقصى لإنتاج المنتج 19 ٪ في ظل ظروف خالية من المذيبات واستخدام المذيبات العضوية.واجه Valivety et al نفس المشكلة.في تركيب مشتقات N-Cbz-L-lysine أو N-Cbz-lysine methyl ester.

 

في هذه الدراسة ، زعموا أن محصول 3-O-tetradecanoyl-L-serine كان 80٪ عند استخدام سيرين محمي بـ N كركيزة و Novozyme 435 كمحفز في بيئة خالية من المذيبات المنصهرة.درس Nagao و Kito أسيل O لـ L-serine و L-homoserine و L-threonine و L-tyrosine (LET) عند استخدام الليباز نتائج التفاعل (تم الحصول على الليباز بواسطة Candida Cylindracea و Rhizopus delemar في وسط عازل مائي) وذكرت أن عائدات أسيل L-homoserine و L-serine كانت منخفضة إلى حد ما ، في حين لم يحدث أسيل من L-threonine و LET.

 

لقد أيد العديد من الباحثين استخدام ركائز غير مكلفة ومتاحة بسهولة لتوليف AAS الفعال من حيث التكلفة.سو وآخرون.ادعى أن تحضير المواد الخافضة للتوتر السطحي القائمة على زيت النخيل يعمل بشكل أفضل مع الإنزيم الشحمي الثابت.وأشاروا إلى أن مردود المنتجات سيكون أفضل على الرغم من التفاعل الذي يستغرق وقتًا طويلاً (6 أيام).جيروفا وآخرون.درس التوليف والنشاط السطحي لـ N-palmitoyl AAS على أساس الميثيونين والبرولين والليوسين والثريونين والفينيل ألانين والفينيل جليسين في خليط دوري / راسمي.وصف بانج وتشو تخليق مونومرات أساسها الأحماض الأمينية ومونومرات أساسها حمض الكربوكسيليك في محلول تم تصنيع سلسلة من استرات البولي أميد الوظيفية والقابلة للتحلل الحيوي والقابلة للتحلل من خلال تفاعلات التكثيف المشترك في المحلول.

 

أبلغ Cantaeuzene و Guerreiro عن أسترة مجموعات حمض الكربوكسيل من Boc-Ala-OH و Boc-Asp-OH مع الكحولات الأليفاتية طويلة السلسلة والديول ، مع ثنائي كلورو ميثان كمذيب و agarose 4B (Sepharose 4B) كمحفز.في هذه الدراسة ، أعطى تفاعل Boc-Ala-OH مع الكحوليات الدهنية حتى 16 ذرة كربون عوائد جيدة (51٪) ، بينما بالنسبة لـ Boc-Asp-OH 6 و 12 كربونًا كان أفضل ، مع عائد مماثل 63٪ [64) ].99.9٪) في عوائد تتراوح من 58٪ إلى 76٪ ، والتي تم تصنيعها عن طريق تكوين روابط أميد مع مختلف الألكيلامين طويل السلسلة أو روابط استر مع كحول دهني بواسطة Cbz-Arg-OMe ، حيث كان غراء بمثابة عامل مساعد.

5.2.2 تخليق الأحماض الأمينية / المواد الخافضة للتوتر السطحي الببتيدية القائمة على الجوزاء

تتكون المواد الخافضة للتوتر السطحي من الأحماض الأمينية من جزيئين من سلسلة مستقيمة من جزيئات AAS مترابطة وجهاً لوجه مع بعضها البعض بواسطة مجموعة مباعدة.هناك مخططان محتملان للتخليق الكيميائي الأنزيمي للمواد الخافضة للتوتر السطحي القائمة على الأحماض الأمينية من نوع الجوزاء (الشكلان 6 و 7).في الشكل 6 ، 2 مشتقات من الأحماض الأمينية تتفاعل مع المركب كمجموعة مباعدة ثم يتم إدخال مجموعتين كارهتين للماء.في الشكل 7 ، ترتبط بنيتا السلسلة المستقيمة معًا بشكل مباشر بواسطة مجموعة فواصل ثنائية الوظيفة.

 

كان أول تطوير للتخليق المحفز بالإنزيم لأحماض الجيميني الدهنية هو الرائد من قبل Valivety et al.يوشيمورا وآخرونبحثت في تركيب وامتصاص وتجميع مادة خافض للتوتر السطحي تعتمد على الأحماض الأمينية على أساس السيستين و n- بروميد الألكيل.تمت مقارنة المواد الخافضة للتوتر السطحي المركبة مع المواد الخافضة للتوتر السطحي الأحادية المقابلة.فاوستينو وآخرونوصف تخليق AAS أحادي اليوريا القائم على اليوريا استنادًا إلى L-cystine و D-cystine و DL-cystine و L-cysteine ​​و L-methionine و L-sulfoalanine وأزواجهم من الجوزاء عن طريق التوصيل والتوتر السطحي المتوازن والثابت - توصيف حالة الأسفار منها.تبين أن قيمة cmc للجيميني كانت أقل من خلال مقارنة المونومر والجيميني.

شكل 6

الشكل 6 تخليق الجوزاء AAS باستخدام مشتقات AA والفاصل ، متبوعًا بإدخال المجموعة الكارهة للماء

شكل 7

الشكل 7 تخليق الجوزاء AAS باستخدام فاصل ثنائي الوظيفة و AAS

5.2.3 تخليق الأحماض الأمينية / الببتيدية الخافضة للتوتر السطحي

الأحماض الأمينية / الببتيد الخافضة للتوتر السطحي هي فئة جديدة من الأحماض الأمينية الدهنية التي تعتبر نظائر هيكلية لاسترات الجلسرين الأحادية (أو ثنائية) والفوسفوليبيدات ، نظرًا لتركيبها من سلسلة دهنية واحدة أو اثنتين مع حمض أميني واحد مرتبط بعمود الجلسرين الفقري برابطة استر.يبدأ تصنيع هذه المواد الخافضة للتوتر السطحي بتحضير إسترات الجلسرين للأحماض الأمينية عند درجات حرارة مرتفعة وفي وجود محفز حمضي (مثل BF 3).يعد التوليف المحفز بالإنزيم (باستخدام الهيدرولازات والبروتياز والليباز كمحفزات) خيارًا جيدًا أيضًا (الشكل 8).

تم الإبلاغ عن التوليف المحفز بالإنزيم من اتحادات جليسريدات الأرجينين المتقنة باستخدام غراء.كما تم الإبلاغ عن تخليق اتحادات إستر داي أسيل جلسرين من أسيتيلارجينين وتقييم خواصها الفيزيائية والكيميائية.

شكل 11

الشكل 8 تخليق الأحماض الأمينية الأحادية و diacylglycerol

شكل 8

مباعد: NH- (CH2)10-NH: مركب B1

مباعد: NH-C6H4-NH: مركب B2

مباعد: CH2-CH2: مركب B3

الشكل 9 توليف الأمفيفيلات المتماثلة المشتقة من تريس (هيدروكسي ميثيل) أمينوميثان

5.2.4 تخليق حمض أميني ببتيد خافض للتوتر السطحي

تحتوي البرمائيات من نوع البولا القائمة على الأحماض الأمينية على 2 من الأحماض الأمينية المرتبطة بنفس السلسلة الكارهة للماء.Franceschi وآخرون.وصف تخليق البرمائيات من نوع البولا مع 2 من الأحماض الأمينية (D- أو L- ألانين أو L- هيستيدين) وسلسلة ألكيل واحدة بأطوال مختلفة وفحص نشاطها السطحي.يناقشون تخليق وتجميع برمائيات جديدة من نوع البولا مع جزء من الأحماض الأمينية (باستخدام إما حمض أميني غير شائع أو كحول) ومجموعة فواصل C12-C20.يمكن أن تكون الأحماض الأمينية غير الشائعة المستخدمة عبارة عن أحماض أمينية سكر ، وحمض أميني مشتق من azidothymin (AZT) ، وحمض أميني نوربورنين ، وكحول أميني مشتق من AZT (الشكل 9).توليف متناظرة من نوع bola amphiphiles المشتقة من tris (hydroxymethyl) aminomethane (Tris) (الشكل 9).

06 الخصائص الفيزيائية والكيميائية

من المعروف جيدًا أن المواد الخافضة للتوتر السطحي القائمة على الأحماض الأمينية متنوعة ومتعددة الاستخدامات بطبيعتها ولها قابلية تطبيق جيدة في العديد من التطبيقات مثل الذوبان الجيد وخصائص الاستحلاب الجيدة والكفاءة العالية وأداء النشاط السطحي العالي والمقاومة الجيدة للماء العسر (أيون الكالسيوم تفاوت).

 

بناءً على خصائص الفاعل بالسطح للأحماض الأمينية (مثل التوتر السطحي ، و CMC ، وسلوك الطور ، ودرجة حرارة كرافت) ، تم التوصل إلى الاستنتاجات التالية بعد دراسات مستفيضة - النشاط السطحي لـ AAS يتفوق على نظيره السطحي التقليدي.

 

6.1 تركيز الميسيل الحرج (cmc)

يعتبر تركيز الميسيل الحرج أحد العوامل المهمة للمواد الخافضة للتوتر السطحي ويتحكم في العديد من الخصائص النشطة السطحية مثل الذوبان وتحلل الخلايا وتفاعلها مع الأغشية الحيوية ، وما إلى ذلك. بشكل عام ، تؤدي زيادة طول سلسلة ذيل الهيدروكربون (زيادة كره الماء) إلى انخفاض في قيمة cmc لمحلول الفاعل بالسطح ، وبالتالي زيادة نشاط سطحه.عادةً ما تحتوي المواد الخافضة للتوتر السطحي القائمة على الأحماض الأمينية على قيم أقل للـ CMC مقارنةً بالعوامل الخافضة للتوتر السطحي التقليدية.

 

من خلال مجموعات مختلفة من مجموعات الرأس وذيول كارهة للماء (أميد أحادي الموجبة ، أميد ثنائي الموجبة ، إستر قائم على الأميد ثنائي الموجبة) ، Infante et al.قام بتوليف ثلاثة أنواع من AAS أساسها الأرجينين ودرس كل من cmc و cmc (التوتر السطحي عند cmc) ، موضحًا أن قيم cmc و cmc تتناقص مع زيادة طول الذيل كاره للماء.في دراسة أخرى ، وجد Singare و Mhatre أن CMC من N-α-acylarginine الخافض للتوتر السطحي انخفض مع زيادة عدد ذرات الكربون الذيل الكارهة للماء (الجدول 1).

فو

يوشيمورا وآخرونبحث في cmc من المواد الخافضة للتوتر السطحي من الأحماض الأمينية المشتقة من السيستين وأظهر أن cmc انخفض عندما زاد طول سلسلة الكربون في السلسلة الكارهة للماء من 10 إلى 12. أدى زيادة طول سلسلة الكربون إلى 14 إلى زيادة في cmc ، والتي أكدت أن المواد الخافضة للتوتر السطحي ذات السلسلة الطويلة لها ميل أقل للتجمع.

 

فاوستينو وآخرونأبلغت عن تكوين مذيلات مختلطة في المحاليل المائية لمواد خافضة للتوتر السطحي للجيميني أنيونية تعتمد على السيستين.تمت مقارنة المواد الخافضة للتوتر السطحي للجوز أيضًا مع المواد الخافضة للتوتر السطحي الأحادية التقليدية المقابلة (C 8 Cys).تم الإبلاغ عن قيم CMC لخلائط الفاعل بالسطح الدهني أقل من قيم المواد الخافضة للتوتر السطحي النقية.خافض التوتر السطحي للجيميني و 1،2-diheptanoyl-sn-glyceryl-3-phosphocholine ، وهو فسفوليبيد قابل للذوبان في الماء ، مكون من جزيئات الجيميني ، يحتوي على cmc في المستوى الميلي.

 

درس Shrestha و Aramaki تكوين المذيلات الشبيهة بالديدان اللزجة المرنة في المحاليل المائية لمواد خافضة للتوتر السطحي أنيونية غير أيونية قائمة على الأحماض الأمينية في غياب أملاح الخلط.في هذه الدراسة ، وجد أن N-dodecyl glutamate يحتوي على درجة حرارة أعلى من Krafft ؛ومع ذلك ، عند تحييده باستخدام الحمض الأميني الأساسي L-lysine ، فإنه ينتج مذيلات ويبدأ المحلول في التصرف مثل سائل نيوتوني عند 25 درجة مئوية.

 

6.2 قابلية جيدة للذوبان في الماء

ترجع قابلية الذوبان الجيدة في الماء لـ AAS إلى وجود روابط CO-NH إضافية.هذا يجعل AAS أكثر قابلية للتحلل البيولوجي وصديق للبيئة من المواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية المقابلة.تعد قابلية الذوبان في الماء لحمض N-acyl-L-glutamic أفضل بسبب مجموعتي الكربوكسيل.تعد قابلية الذوبان في الماء لـ Cn (CA) 2 جيدة أيضًا نظرًا لوجود مجموعتين من مجموعات الأرجينين الأيونية في جزيء واحد ، مما يؤدي إلى امتصاص وانتشار أكثر فعالية في واجهة الخلية وحتى تثبيط بكتيري فعال بتركيزات منخفضة.

 

6.3 درجة حرارة كرافت ونقطة كرافت

يمكن فهم درجة حرارة كرافت على أنها سلوك الذوبان المحدد للمواد الخافضة للتوتر السطحي التي تزيد قابليتها للذوبان بشكل حاد فوق درجة حرارة معينة.تميل المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية إلى إنتاج هيدرات صلبة ، والتي يمكن أن تترسب من الماء.عند درجة حرارة معينة (ما يسمى بدرجة حرارة كرافت) ، عادة ما يتم ملاحظة زيادة دراماتيكية ومتقطعة في قابلية ذوبان المواد الخافضة للتوتر السطحي.نقطة كرافت لخافض التوتر السطحي الأيوني هي درجة حرارة كرافت عند cmc.

 

عادة ما تُرى خاصية الذوبان هذه للمواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية ويمكن تفسيرها على النحو التالي: قابلية ذوبان المونومر الخالي من الفاعل بالسطح محدودة تحت درجة حرارة Krafft حتى يتم الوصول إلى نقطة Krafft ، حيث تزداد قابليتها للذوبان تدريجياً بسبب تكوين micelle.لضمان الذوبان الكامل ، من الضروري تحضير تركيبات الفاعل بالسطح عند درجات حرارة أعلى من نقطة كرافت.

 

تمت دراسة درجة حرارة كرافت لـ AAS ومقارنتها بدرجة حرارة المواد الخافضة للتوتر السطحي الاصطناعية التقليدية. درس شريستا وأراماكي درجة حرارة كرافت لـ AAS القائم على الأرجينين ووجدوا أن تركيز الميسيل الحرج أظهر سلوك التجميع في شكل ما قبل المذيلات فوق 2-5 × 10-6 مول-لتر -1 متبوعًا بتكوين الميلي الطبيعي (قام أوتا وزملاؤه بتجميع ستة أنواع مختلفة من N-hexadecanoyl AAS وناقشوا العلاقة بين درجة حرارة كرافت وبقايا الأحماض الأمينية.

 

في التجارب ، وجد أن درجة حرارة كرافت لـ N-hexadecanoyl AAS تزداد مع انخفاض حجم بقايا الأحماض الأمينية (استثناء فينيل ألانين) ، بينما تزداد حرارة الذوبان (امتصاص الحرارة) مع انخفاض حجم بقايا الأحماض الأمينية (مع باستثناء الجلايسين والفينيل ألانين).تم استنتاج أنه في كل من أنظمة الألانين والفينيل ألانين ، يكون تفاعل DL أقوى من تفاعل LL في الشكل الصلب لملح N-hexadecanoyl AAS.

 

بريتو وآخرون.حدد درجة حرارة كرافت لثلاث سلاسل من المواد الخافضة للتوتر السطحي الجديدة القائمة على الأحماض الأمينية باستخدام القياس الدقيق للمسح التفاضلي ووجد أن تغيير أيون ثلاثي فلورو أسيتات إلى أيون يوديد أدى إلى زيادة كبيرة في درجة حرارة كرافت (حوالي 6 درجات مئوية) ، من 47 درجة مئوية إلى 53 درجة ج.أدى وجود روابط cis-double وعدم التشبع الموجود في مشتقات Ser طويلة السلسلة إلى انخفاض كبير في درجة حرارة Krafft.تم الإبلاغ عن ارتفاع درجة حرارة الغلوتامات n-Dodecyl.ومع ذلك ، فإن التعادل مع الحمض الأميني الأساسي L-lysine أدى إلى تكوين مذيلات في محلول يتصرف مثل السوائل النيوتونية عند 25 درجة مئوية.

 

6.4 التوتر السطحي

يرتبط التوتر السطحي للمواد الخافضة للتوتر السطحي بطول سلسلة الجزء الكارهة للماء.تشانغ وآخرون.حدد التوتر السطحي لغليسينات الصوديوم cocoyl بواسطة طريقة لوحة Wilhelmy (25 ± 0.2) درجة مئوية وحدد قيمة التوتر السطحي عند cmc كـ 33 mN-m -1 ، cmc كـ 0.21 مليمول-لتر -1.يوشيمورا وآخرونحدد التوتر السطحي لنوع 2C n Cys من الأحماض الأمينية السطحية القائمة على التوتر السطحي للعوامل النشطة السطحية القائمة على 2C n Cys.وجد أن التوتر السطحي عند cmc ينخفض ​​مع زيادة طول السلسلة (حتى n = 8) ، بينما ينعكس الاتجاه بالنسبة للمواد الخافضة للتوتر السطحي مع n = 12 أو أطوال سلسلة أطول.

 

تمت دراسة تأثير CaC1 2 على التوتر السطحي للمواد الخافضة للتوتر السطحي القائمة على الأحماض الأمينية ثنائية الكربوكسيل.في هذه الدراسات ، تمت إضافة CaC1 2 إلى المحاليل المائية لثلاثة مواد خافضة للتوتر السطحي من نوع الأحماض الأمينية ثنائية الكربوكسيل (C12 MalNa 2 و C12 AspNa 2 و C12 GluNa 2).تمت مقارنة قيم الهضبة بعد CMC ووجد أن التوتر السطحي انخفض عند تركيزات منخفضة جدًا من CaC1 2.هذا يرجع إلى تأثير أيونات الكالسيوم على ترتيب الفاعل بالسطح في واجهة الغاز والماء.من ناحية أخرى ، كانت التوترات السطحية لأملاح N-dodecylaminomalonate و N-dodecylaspartate ، ثابتة تقريبًا حتى تركيز 10 مللي مول-لتر -1 CaC1 2.فوق 10 مليمول-ل -1 ، يزيد التوتر السطحي بشكل حاد ، بسبب تكوين ترسيب ملح الكالسيوم في المادة الخافضة للتوتر السطحي.بالنسبة لملح ثنائي الصوديوم للجلوتامات N-dodecyl ، أدت الإضافة المعتدلة لـ CaC1 2 إلى انخفاض كبير في التوتر السطحي ، بينما لم تعد الزيادة المستمرة في تركيز CaC1 2 تسبب تغيرات كبيرة.

لتحديد حركية الامتزاز لنظام AAS من نوع الجوزاء في واجهة الغاز والماء ، تم تحديد التوتر السطحي الديناميكي باستخدام طريقة ضغط الفقاعة القصوى.أظهرت النتائج أنه لأطول فترة اختبار ، لم يتغير التوتر السطحي الديناميكي 2C 12 Cys.يعتمد انخفاض التوتر السطحي الديناميكي فقط على التركيز ، وطول ذيول كارهة للماء ، وعدد ذيول كارهة للماء.أدت زيادة تركيز الفاعل بالسطح وتقليل طول السلسلة وكذلك عدد السلاسل إلى تسوس أسرع.تم العثور على النتائج التي تم الحصول عليها لتركيزات أعلى من C n Cys (ن = 8 إلى 12) لتكون قريبة جدًا من γ cmc المقاسة بواسطة طريقة Wilhelmy.

 

في دراسة أخرى ، تم تحديد التوتر السطحي الديناميكي لديالوريل سيستين الصوديوم (SDLC) وصوديوم ديديكامينو سيستين بطريقة لوحة Wilhelmy ، وبالإضافة إلى ذلك ، تم تحديد التوترات السطحية المتوازنة لمحاليلهم المائية بواسطة طريقة حجم القطرة.تم إجراء مزيد من التحقيق في تفاعل روابط ثاني كبريتيد بواسطة طرق أخرى أيضًا.أدت إضافة مركابتوإيثانول إلى محلول 0.1 ملي مول-لتر -1 إس دي إل سي إلى زيادة سريعة في التوتر السطحي من 34 ملي مول-م -1 إلى 53 ملي مول-م -1.نظرًا لأن NaClO يمكن أن يؤكسد روابط ثنائي كبريتيد SDLC إلى مجموعات حمض السلفونيك ، لم يلاحظ أي تكتلات عند إضافة NaClO (5 مليمول-لتر -1) إلى محلول 0.1 ملي مول-لتر -1 SDLC.أظهرت نتائج الفحص المجهري الإلكتروني النافذ ونتائج تشتت الضوء الديناميكي عدم تكون أي تكتلات في المحلول.تم العثور على التوتر السطحي لـ SDLC يزداد من 34 mN-m -1 إلى 60 mN-m -1 خلال فترة 20 دقيقة.

 

6.5 تفاعلات السطح الثنائية

في علوم الحياة ، قام عدد من المجموعات بدراسة الخصائص الاهتزازية لخلائط AAS الموجبة (مواد خافضة للتوتر السطحي تعتمد على الأرجينين) و phospholipids في واجهة الغاز والماء ، واستنتجت أخيرًا أن هذه الخاصية غير المثالية تسبب انتشار التفاعلات الكهروستاتيكية.

 

6.6 خصائص التجميع

يشيع استخدام تشتت الضوء الديناميكي لتحديد خصائص تجميع المونومرات القائمة على الأحماض الأمينية والمواد الخافضة للتوتر السطحي للجيميني بتركيزات أعلى من cmc ، مما ينتج عنه قطر هيدروديناميكي ظاهر DH (= 2R H).تعتبر المجاميع المكونة من C n Cys و 2Cn Cys كبيرة نسبيًا ولها توزيع واسع النطاق مقارنة بالمواد الخافضة للتوتر السطحي الأخرى.عادة ما تشكل جميع المواد الخافضة للتوتر السطحي باستثناء 2C 12 Cys مجاميع من حوالي 10 نانومتر.أحجام micelle من المواد الخافضة للتوتر السطحي الجوزاء أكبر بكثير من تلك الخاصة بنظيراتها الأحادية.تؤدي الزيادة في طول سلسلة الهيدروكربونات أيضًا إلى زيادة حجم الميلي.أوتا وآخرون.وصف خصائص التجميع لثلاثة من الأيزومرات الفراغية المختلفة لـ N-dodecyl-phenyl-alanyl-phenyl-alanine tetramethylammonium في محلول مائي وأظهر أن الأيزومرات ثنائية الاتجاه لها نفس تركيز التجميع الحرج في محلول مائي.إيواهاشي وآخرون.تم التحقيق في ازدواج اللون الدائري ، الرنين المغناطيسي النووي وقياس ضغط البخار ، تكوين مجاميع حلزونية من حمض N-dodecanoyl-L- الجلوتاميك ، N-dodecanoyl-L-valine وإسترات الميثيل الخاصة بهم في المذيبات المختلفة (مثل رباعي هيدرو فوران ، أسيتونتريل ، 1.4 -ديوكسان و 1،2-ثنائي كلورو إيثان) مع خواص الدوران تم فحصها عن طريق ازدواج اللون الدائري والرنين المغناطيسي النووي وقياس ضغط البخار.

 

6.7 الامتزاز البيني

يعد الامتصاص البيني للمواد الخافضة للتوتر السطحي القائمة على الأحماض الأمينية ومقارنتها مع نظيره التقليدي أيضًا أحد اتجاهات البحث.على سبيل المثال ، تم فحص خصائص الامتصاص البيني لإسترات الدوديسيل للأحماض الأمينية العطرية التي تم الحصول عليها من LET و LEP.أظهرت النتائج أن LET و LEP أظهرتا مناطق بينية منخفضة في واجهة الغاز والسائل وفي واجهة الماء / الهكسان ، على التوالي.

 

بوردس وآخرون.فحص سلوك المحلول والامتزاز عند السطح البيني بين الغاز والماء لثلاثة من المواد الخافضة للتوتر السطحي من الأحماض الأمينية ثنائية الكربوكسيل ، وأملاح ثنائي الصوديوم لغلوتامات دوديسيل ، ودوديسيل أسبارتات ، وأمينومالونات (مع 3 ، 2 ، و 1 ذرات كربون بين مجموعتي الكربوكسيل ، على التوالي).وفقًا لهذا التقرير ، كان cmc للمواد الخافضة للتوتر السطحي ثنائي الكربوكسيل 4-5 مرات أعلى من ملح دوديسيل جلايسين أحادي الكربوكسيل.يُعزى ذلك إلى تكوين روابط هيدروجينية بين المواد الخافضة للتوتر السطحي ثنائية الكربوكسيل والجزيئات المجاورة من خلال مجموعات الأميد الموجودة فيها.

 

6.8 سلوك المرحلة

لوحظ وجود أطوار مكعبة متقطعة الخواص بالنسبة للمواد الخافضة للتوتر السطحي بتركيزات عالية جدًا.تميل جزيئات الفاعل بالسطح ذات مجموعات الرأس الكبيرة جدًا إلى تكوين تكتلات ذات انحناء إيجابي أصغر.ماركيز وآخروندرس سلوك الطور لأنظمة 12Lys12 / 12Ser و 8Lys8 / 16Ser (انظر الشكل 10) ، وأظهرت النتائج أن نظام 12Lys12 / 12Ser به منطقة فصل طور بين منطقتي محلول micellar والحويصلي ، بينما نظام 8Lys8 / 16Ser يُظهر نظام 8Lys8 / 16Ser انتقالًا مستمرًا (منطقة طور micellar ممدود بين منطقة طور micellar الصغيرة ومنطقة طور الحويصلة).تجدر الإشارة إلى أنه بالنسبة لمنطقة الحويصلة في نظام 12Lys12 / 12Ser ، تتعايش الحويصلات دائمًا مع المذيلات ، في حين أن منطقة الحويصلة في نظام 8Lys8 / 16Ser بها حويصلات فقط.

شكل 10

الخلائط الكاتانيونية من الخافضات السطحية القائمة على الليسين والسيرين: زوج متماثل 12Lys12 / 12Ser (يسار) وغير متماثل 8Lys8 / 16Ser زوج (يمين)

6.9 القدرة على الاستحلاب

كوشي وآخرونفحص قدرة الاستحلاب والتوتر السطحي والتشتت واللزوجة لـ N- [3-dodecyl-2-hydroxypropyl] -L-arginine و L-glutamate و AAS الأخرى.بالمقارنة مع المواد الخافضة للتوتر السطحي الاصطناعية (نظائرها التقليدية غير الأيونية والمذبذبة) ، أظهرت النتائج أن AAS لديها قدرة استحلاب أقوى من المواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية.

 

Baczko et al.قام بتوليف خافضات التوتر السطحي للأحماض الأمينية الأنيونية الجديدة والتحقق من مدى ملاءمتها كمذيبات مطيافية بالرنين المغناطيسي النووي.تم تصنيع سلسلة من مشتقات L-Phe أو L-Ala البرمائية القائمة على السلفونات مع ذيول كارهة للماء (pentyl ~ tetradecyl) عن طريق تفاعل الأحماض الأمينية مع o-sulfobenzoic anhydride.وو وآخرون.أملاح الصوديوم المركبة من N- الدهنية أسيل AAS وفحصت قدرتها على الاستحلاب في مستحلبات الزيت في الماء ، وأظهرت النتائج أن هذه المواد الخافضة للتوتر السطحي تعمل بشكل أفضل مع أسيتات الإيثيل كمرحلة زيتية مقارنة مع n- هكسان كمرحلة زيت.

 

6.10 التقدم في التوليف والإنتاج

يمكن فهم مقاومة الماء العسر على أنها قدرة المواد الخافضة للتوتر السطحي على مقاومة وجود الأيونات مثل الكالسيوم والمغنيسيوم في الماء العسر ، أي القدرة على تجنب الترسيب في صابون الكالسيوم.تعتبر المواد الخافضة للتوتر السطحي ذات المقاومة العالية للماء العسر مفيدة جدًا لتركيبات المنظفات ومنتجات العناية الشخصية.يمكن تقييم مقاومة الماء العسر بحساب التغير في قابلية الذوبان والنشاط السطحي للمادة الخافضة للتوتر السطحي في وجود أيونات الكالسيوم.

هناك طريقة أخرى لتقييم مقاومة الماء العسر وهي حساب النسبة المئوية أو جرامات من المادة الخافضة للتوتر السطحي المطلوبة لصابون الكالسيوم المتكون من 100 جم من أوليات الصوديوم ليتم تشتيته في الماء.في المناطق ذات المياه العسرة العالية ، يمكن أن تؤدي التركيزات العالية من أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم والمحتوى المعدني إلى صعوبة بعض التطبيقات العملية.غالبًا ما يستخدم أيون الصوديوم كأيون مضاد لمادة خافضة للتوتر السطحي أنيونية اصطناعية.نظرًا لأن أيون الكالسيوم ثنائي التكافؤ مرتبط بكلا جزيئات الفاعل بالسطح ، فإنه يتسبب في أن يترسب الفاعل بالسطح بسهولة أكبر من المحلول مما يجعل التنظيف أقل احتمالية.

 

أظهرت دراسة مقاومة الماء العسر لـ AAS أن مقاومة الأحماض والماء العسر تأثرت بشدة بمجموعة كربوكسيل إضافية ، وزادت مقاومة الحمض والماء العسر مع زيادة طول مجموعة المباعد بين مجموعتي الكربوكسيل .كان ترتيب مقاومة الحمض والماء العسر هو C 12 glycinate

 

6.11 التشتت

يشير التشتت إلى قدرة المادة الخافضة للتوتر السطحي على منع اندماج وترسيب المادة الخافضة للتوتر السطحي في المحلول.تعتبر قابلية التشتت خاصية مهمة للمواد الخافضة للتوتر السطحي مما يجعلها مناسبة للاستخدام في المنظفات ومستحضرات التجميل والمستحضرات الصيدلانية.يجب أن يحتوي عامل التشتيت على إستر ، أو إيثر ، أو أميد ، أو رابطة أمينية بين المجموعة الكارهة للماء والمجموعة الطرفية المحبة للماء (أو بين المجموعات المستقيمة الكارهة للماء).

 

بشكل عام ، تكون المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية مثل كبريتات الكانولاميدو والمواد الخافضة للتوتر السطحي مثل amidosulfobetaine فعالة بشكل خاص كعوامل تشتيت لصابون الكالسيوم.

 

حددت العديد من الجهود البحثية قابلية تشتت AAS ، حيث وجد أن N-lauroyl lysine غير متوافق بشكل جيد مع الماء ويصعب استخدامه في التركيبات التجميلية.في هذه السلسلة ، الأحماض الأمينية الأساسية المستبدلة بـ N-acyl لها قابلية تشتت رائعة وتستخدم في صناعة مستحضرات التجميل لتحسين التركيبات.

07 السمية

المواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية ، وخاصة المواد الخافضة للتوتر السطحي الموجبة ، شديدة السمية للكائنات المائية.ترجع سميتها الحادة إلى ظاهرة تفاعل أيون الامتزاز للمواد الخافضة للتوتر السطحي في واجهة الماء الخلوية.عادةً ما يؤدي تقليل cmc من المواد الخافضة للتوتر السطحي إلى امتصاص أقوى بين السطحين للمواد الخافضة للتوتر السطحي ، مما يؤدي عادةً إلى ارتفاع سُميتها الحادة.تؤدي الزيادة في طول السلسلة الكارهة للماء من المواد الخافضة للتوتر السطحي أيضًا إلى زيادة سمية الفاعل بالسطح الحادة.تعتبر معظم أنواع AAS منخفضة أو غير سامة للإنسان والبيئة (خاصة للكائنات البحرية) وهي مناسبة للاستخدام كمكونات غذائية ومستحضرات صيدلانية ومستحضرات تجميل.أثبت العديد من الباحثين أن المواد الخافضة للتوتر السطحي للأحماض الأمينية لطيفة وغير مهيجة للجلد.من المعروف أن المواد الخافضة للتوتر السطحي التي أساسها الأرجينين أقل سمية من نظيراتها التقليدية.

 

بريتو وآخرون.درس الخصائص الفيزيائية والكيميائية والسمية للأمفيفيل القائمة على الأحماض الأمينية و [مشتقاتها من التيروزين (Tyr) ، والهيدروكسي برولين (Hyp) ، والسيرين (Ser) والليسين (Lys)] التكوين التلقائي للحويصلات الموجبة ، وقدم بيانات عن سُميتها الحادة إلى Daphnia magna (IC 50).لقد صنعوا حويصلات كاتيونية من بروميد دوديسيل ترايميثيل الأمونيوم (DTAB) / مشتقات Lys و / أو مخاليط مشتقة من Ser- / Lys واختبروا السمية البيئية وإمكانات الانحلال ، مما يدل على أن جميع AAS ومخاليطها المحتوية على الحويصلة كانت أقل سمية من الفاعل بالسطح التقليدي DTAB .

 

روزا وآخرون.التحقيق في ارتباط (ارتباط) الحمض النووي بالحويصلات الكاتيونية المستقرة القائمة على الأحماض الأمينية.على عكس المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية التقليدية ، والتي غالبًا ما تبدو سامة ، يبدو أن تفاعل المواد الخافضة للتوتر السطحي للأحماض الأمينية الكاتيونية غير سام.يعتمد AAS الموجب على الأرجينين ، والذي يشكل تلقائيًا حويصلات مستقرة مع بعض المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية.تم الإبلاغ أيضًا عن أن مثبطات التآكل القائمة على الأحماض الأمينية غير سامة.يتم تصنيع هذه المواد الخافضة للتوتر السطحي بسهولة بنقاوة عالية (تصل إلى 99٪) ، ومنخفضة التكلفة ، وقابلة للتحلل البيولوجي بسهولة ، وقابلة للذوبان تمامًا في الوسط المائي.أظهرت العديد من الدراسات أن المواد الخافضة للتوتر السطحي المحتوية على الكبريت تتفوق في تثبيط التآكل.

 

في دراسة حديثة ، Perinelli et al.أبلغت عن صورة سمية مرضية لمركبات rhamnolipids مقارنة بالمواد الخافضة للتوتر السطحي التقليدية.من المعروف أن رامنوليبيدات تعمل كمعززات للنفاذية.كما أبلغوا عن تأثير rhamnolipids على نفاذية الظهارة للأدوية الجزيئية.

08 نشاط مضاد للميكروبات

يمكن تقييم النشاط المضاد للميكروبات للمواد الخافضة للتوتر السطحي عن طريق الحد الأدنى من التركيز المثبط.تمت دراسة النشاط المضاد للميكروبات للمواد الخافضة للتوتر السطحي القائمة على الأرجينين بالتفصيل.تم العثور على البكتيريا سالبة الجرام لتكون أكثر مقاومة للمواد الخافضة للتوتر السطحي القائمة على الأرجينين من البكتيريا موجبة الجرام.عادة ما يزداد النشاط المضاد للميكروبات للمواد الخافضة للتوتر السطحي عن طريق وجود الهيدروكسيل أو البروبان الحلقي أو الروابط غير المشبعة داخل سلاسل الأسيل.Castillo et al.أظهر أن طول سلاسل الأسيل والشحنة الموجبة تحدد قيمة HLB (التوازن المحبة للماء - المحبة للدهون) للجزيء ، وهذه تؤثر على قدرتها على تعطيل الأغشية.يعتبر Nα-acylarginine methyl ester فئة مهمة أخرى من المواد الخافضة للتوتر السطحي الموجبة ذات النشاط واسع الطيف المضاد للميكروبات وهو قابل للتحلل البيولوجي بسهولة وله سمية منخفضة أو معدومة.دراسات حول تفاعل المواد الخافضة للتوتر السطحي القائمة على Nα-acylarginine methyl ester مع 1،2-dipalmitoyl-sn-propyltrioxyl-3-phosphorylcholine و 1،2-ditetradecanoyl-sn-propyltrioxyl-3-phosphorylcholine والأغشية النموذجية ومع الكائنات الحية في أظهر وجود أو عدم وجود حواجز خارجية أن هذه الفئة من المواد الخافضة للتوتر السطحي لديها مضادات جيدة للميكروبات. وأظهرت النتائج أن المواد الخافضة للتوتر السطحي لها نشاط جيد مضاد للجراثيم.

09 الخصائص الريولوجية

تلعب الخصائص الانسيابية للمواد الخافضة للتوتر السطحي دورًا مهمًا للغاية في تحديد تطبيقاتها والتنبؤ بها في مختلف الصناعات ، بما في ذلك الأغذية والأدوية واستخراج الزيوت والعناية الشخصية ومنتجات العناية المنزلية.تم إجراء العديد من الدراسات لمناقشة العلاقة بين مرونة لزوجة المواد الخافضة للتوتر السطحي للأحماض الأمينية و CMC.

10 تطبيقات في صناعة مستحضرات التجميل

تستخدم AAS في صياغة العديد من منتجات العناية الشخصية.تم العثور على جلايسينات البوتاسيوم N-cocoyl ليكون لطيفًا على الجلد ويستخدم في تطهير الوجه لإزالة الحمأة والمكياج.يحتوي حمض n-Acyl-L-glutamic على مجموعتين من الكربوكسيل ، مما يجعله أكثر قابلية للذوبان في الماء.من بين هذه AAS ، تستخدم AAS القائمة على الأحماض الدهنية C 12 على نطاق واسع في تطهير الوجه لإزالة الحمأة والماكياج.تستخدم AAS مع سلسلة C 18 كمستحلبات في منتجات العناية بالبشرة ، ومن المعروف أن أملاح N-Lauryl Alanine تنتج رغوة كريمية لا تسبب تهيجًا للجلد وبالتالي يمكن استخدامها في صياغة منتجات العناية بالطفل.AAS المستندة إلى N-Lauryl المستخدمة في معجون الأسنان لها منظف جيد مماثل للصابون وفعالية قوية في تثبيط الإنزيم.

 

على مدى العقود القليلة الماضية ، ركز اختيار المواد الخافضة للتوتر السطحي لمستحضرات التجميل ومنتجات العناية الشخصية والمستحضرات الصيدلانية على سمية منخفضة ، واعتدال ، ولطف الملمس والأمان.يدرك مستهلكو هذه المنتجات تمامًا عوامل التهيج المحتملة والسمية والعوامل البيئية.

 

اليوم ، تستخدم AAS في صياغة العديد من أنواع الشامبو وصبغات الشعر وصابون الاستحمام نظرًا لمزاياها العديدة على نظيراتها التقليدية في مستحضرات التجميل ومنتجات العناية الشخصية.المواد الخافضة للتوتر السطحي القائمة على البروتين لها خصائص مرغوبة ضرورية لمنتجات العناية الشخصية.تتمتع بعض AAS بقدرات تشكيل فيلم ، بينما يتمتع البعض الآخر بقدرات رغوة جيدة.

 

الأحماض الأمينية هي عوامل ترطيب طبيعية تحدث بشكل طبيعي في الطبقة القرنية.عندما تموت خلايا البشرة ، فإنها تصبح جزءًا من الطبقة القرنية وتتحلل البروتينات داخل الخلايا تدريجياً إلى أحماض أمينية.يتم بعد ذلك نقل هذه الأحماض الأمينية إلى الطبقة القرنية ، حيث تمتص الدهون أو المواد الشبيهة بالدهون في الطبقة القرنية للبشرة ، وبالتالي تحسين مرونة سطح الجلد.ما يقرب من 50٪ من عامل الترطيب الطبيعي للبشرة يتكون من الأحماض الأمينية والبيروليدون.

 

يحتوي الكولاجين ، وهو عنصر تجميلي شائع ، على الأحماض الأمينية التي تحافظ على نعومة البشرة.مشاكل الجلد مثل الخشونة والبلاغة ترجع في جزء كبير منها إلى نقص الأحماض الأمينية.أظهرت إحدى الدراسات أن خلط الأحماض الأمينية مع مرهم يخفف من حروق الجلد ، وعادت المناطق المصابة إلى حالتها الطبيعية دون أن تصبح ندبات جدرة.

 

تم العثور على الأحماض الأمينية أيضًا لتكون مفيدة جدًا في العناية بالبشرة التالفة.قد يشير الشعر الجاف عديم الشكل إلى انخفاض في تركيز الأحماض الأمينية في الطبقة القرنية المتضررة بشدة.الأحماض الأمينية لديها القدرة على اختراق الجلد في جذع الشعرة وامتصاص الرطوبة من الجلد.إن قدرة المواد الخافضة للتوتر السطحي القائمة على الأحماض الأمينية تجعلها مفيدة جدًا في الشامبو ، وصبغات الشعر ، ومنعمات الشعر ، ومكيفات الشعر ، ووجود الأحماض الأمينية يجعل الشعر قويًا.

 

11 تطبيقات في مستحضرات التجميل اليومية

حاليًا ، هناك طلب متزايد على تركيبات المنظفات القائمة على الأحماض الأمينية في جميع أنحاء العالم.من المعروف أن AAS تتمتع بقدرة أفضل على التنظيف وقدرة الرغوة وخصائص تنعيم الأقمشة ، مما يجعلها مناسبة للمنظفات المنزلية والشامبو وغسول الجسم والتطبيقات الأخرى.تم الإبلاغ عن أن مادة AAS المشتقة من حمض الأسبارتيك هي منظف فعال للغاية مع خصائص مخلبية.تم العثور على استخدام مكونات المنظف التي تتكون من أحماض N-alkyl-β-aminoethoxy لتقليل تهيج الجلد.تم الإبلاغ عن تركيبة المنظفات السائلة المكونة من N-cocoyl-β-aminopropionate لتكون منظفًا فعالًا لبقع الزيت على الأسطح المعدنية.تم إثبات أن عامل الفاعل بالسطح بحمض أمينوكربوكسيل ، C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa ، لديه منظف أفضل ويستخدم لتنظيف المنسوجات والسجاد والشعر والزجاج وما إلى ذلك. من المعروف أن مشتق حمض الأسيتو أسيتيك يتمتع بقدرة جيدة على التعقيد وبالتالي يعطي ثباتًا لعوامل التبييض.

 

تم الإبلاغ عن تحضير تركيبات المنظفات على أساس N- (سلسلة طويلة من الأسيل- β-alanyl) -β-alanine بواسطة Keigo و Tatsuya في براءات الاختراع الخاصة بهم لتحسين قدرة الغسيل والاستقرار ، وكسر الرغوة بسهولة وتنعيم جيد للأقمشة .طورت Kao تركيبة منظف تعتمد على N-Acyl-1 -N-hydroxy-β-alanine وأبلغت عن انخفاض تهيج الجلد ومقاومة عالية للماء وقوة عالية لإزالة البقع.

 

تستخدم شركة Ajinomoto اليابانية AAS منخفضة السمية وقابلة للتحلل بسهولة على أساس حمض L-glutamic و L-arginine و L-lysine كمكونات رئيسية في الشامبو والمنظفات ومستحضرات التجميل (الشكل 13).تم الإبلاغ أيضًا عن قدرة إضافات الإنزيم في تركيبات المنظفات على إزالة تلوث البروتين.تم الإبلاغ عن N-acyl AAS المشتق من حمض الجلوتاميك والألانين والميثيلجليسين والسيرين وحمض الأسبارتيك لاستخدامها كمنظفات سائلة ممتازة في المحاليل المائية.لا تؤدي هذه المواد الخافضة للتوتر السطحي إلى زيادة اللزوجة على الإطلاق ، حتى في درجات الحرارة المنخفضة للغاية ، ويمكن نقلها بسهولة من وعاء تخزين جهاز الرغوة للحصول على رغوة متجانسة.

إلى عن على

الوقت ما بعد: 2022 يونيو 09