Tabla de contenido de este artículo:
1. Desarrollo de aminoácidos
2. Propiedades estructurales
3. Composición química
4.Clasificación
5. Síntesis
6. Propiedades fisicoquímicas
7. Toxicidad
8. Actividad antimicrobiana
9. Propiedades reológicas
10. Aplicaciones en la industria cosmética
11. Aplicaciones en cosmética cotidiana
Surfactantes de aminoácidos (AAS)son una clase de tensioactivos formados combinando grupos hidrófobos con uno o más aminoácidos. En este caso, los aminoácidos pueden ser sintéticos o derivados de hidrolizados de proteínas o fuentes renovables similares. Este artículo cubre los detalles de la mayoría de las rutas sintéticas disponibles para AAS y el efecto de diferentes rutas sobre las propiedades fisicoquímicas de los productos finales, incluida la solubilidad, la estabilidad de la dispersión, la toxicidad y la biodegradabilidad. Como clase de tensioactivos con una demanda cada vez mayor, la versatilidad de los AAS debido a su estructura variable ofrece una gran cantidad de oportunidades comerciales.
Dado que los tensioactivos se utilizan ampliamente en detergentes, emulsionantes, inhibidores de corrosión, recuperación de petróleo terciario y productos farmacéuticos, los investigadores nunca han dejado de prestar atención a los tensioactivos.
Los tensioactivos son los productos químicos más representativos que se consumen en grandes cantidades a diario en todo el mundo y que han tenido un impacto negativo en el medio acuático.Los estudios han demostrado que el uso generalizado de tensioactivos tradicionales puede tener un impacto negativo en el medio ambiente.
Hoy en día, la no toxicidad, la biodegradabilidad y la biocompatibilidad son casi tan importantes para los consumidores como la utilidad y el rendimiento de los tensioactivos.
Los biosurfactantes son surfactantes sostenibles y respetuosos con el medio ambiente que son sintetizados naturalmente por microorganismos como bacterias, hongos y levaduras, o secretados extracelularmente.Por lo tanto, los biosurfactantes también se pueden preparar mediante diseño molecular para imitar estructuras anfifílicas naturales, como fosfolípidos, alquilglicósidos y acilaminoácidos.
Tensioactivos de aminoácidos (AAS)son uno de los tensioactivos típicos, generalmente producidos a partir de materias primas de origen animal o agrícola. Durante las últimas dos décadas, los EAA han atraído un gran interés por parte de los científicos como nuevos surfactantes, no sólo porque pueden sintetizarse a partir de recursos renovables, sino también porque los EAA son fácilmente degradables y tienen subproductos inofensivos, lo que los hace más seguros para el medio ambiente. ambiente.
Los AAS se pueden definir como una clase de tensioactivos que consisten en aminoácidos que contienen grupos de aminoácidos (HO 2 C-CHR-NH 2) o residuos de aminoácidos (HO 2 C-CHR-NH-). Las 2 regiones funcionales de los aminoácidos permiten la derivación de una amplia variedad de tensioactivos. Se sabe que existen en la naturaleza un total de 20 aminoácidos proteinogénicos estándar que son responsables de todas las reacciones fisiológicas en el crecimiento y las actividades vitales. Se diferencian entre sí solo por el residuo R (Figura 1, pk a es el logaritmo negativo de la constante de disociación ácida de la solución). Algunos son no polares e hidrófobos, otros son polares e hidrófilos, algunos son básicos y otros son ácidos.
Debido a que los aminoácidos son compuestos renovables, los tensioactivos sintetizados a partir de aminoácidos también tienen un alto potencial para volverse sostenibles y respetuosos con el medio ambiente. La estructura simple y natural, la baja toxicidad y la rápida biodegradabilidad los hacen a menudo superiores a los tensioactivos convencionales. Utilizando materias primas renovables (por ejemplo, aminoácidos y aceites vegetales), los AAS pueden producirse mediante diferentes rutas biotecnológicas y químicas.
A principios del siglo XX, se descubrió por primera vez que los aminoácidos se utilizaban como sustratos para la síntesis de tensioactivos.Los AAS se utilizaron principalmente como conservantes en formulaciones farmacéuticas y cosméticas.Además, se descubrió que los EAA son biológicamente activos contra una variedad de bacterias, tumores y virus que causan enfermedades. En 1988, la disponibilidad de AAS de bajo costo generó interés en la investigación sobre la actividad de superficie. Hoy en día, con el desarrollo de la biotecnología, algunos aminoácidos también pueden sintetizarse comercialmente a gran escala mediante levaduras, lo que demuestra indirectamente que la producción de AAS es más respetuosa con el medio ambiente.
01 Desarrollo de Aminoácidos
Ya a principios del siglo XIX, cuando se descubrieron por primera vez los aminoácidos naturales, se predijo que sus estructuras eran extremadamente valiosas y utilizables como materia prima para la preparación de anfífilos. Bondi publicó el primer estudio sobre la síntesis de EAA en 1909.
En ese estudio, se introdujeron N-acilglicina y N-acilalanina como grupos hidrófilos para tensioactivos. El trabajo posterior implicó la síntesis de lipoaminoácidos (AAS) utilizando glicina y alanina, y Hentrich et al. publicó una serie de hallazgos,incluida la primera solicitud de patente, sobre el uso de sales de acilsarcosinato y acilaspartato como tensioactivos en productos de limpieza domésticos (por ejemplo, champús, detergentes y pastas de dientes).Posteriormente, muchos investigadores investigaron la síntesis y las propiedades fisicoquímicas de los acilaminoácidos. Hasta la fecha, se ha publicado una gran cantidad de literatura sobre la síntesis, propiedades, aplicaciones industriales y biodegradabilidad de los AAS.
02 Propiedades estructurales
Las cadenas de ácidos grasos hidrofóbicos no polares de los AAS pueden variar en estructura, longitud de cadena y número.La diversidad estructural y la alta actividad superficial de los AAS explican su amplia diversidad compositiva y propiedades fisicoquímicas y biológicas. Los grupos principales de AAS están compuestos de aminoácidos o péptidos. Las diferencias en los grupos principales determinan la adsorción, agregación y actividad biológica de estos tensioactivos. Los grupos funcionales del grupo principal determinan el tipo de EAA, incluidos catiónicos, aniónicos, no iónicos y anfóteros. La combinación de aminoácidos hidrófilos y porciones de cadena larga hidrófobas forman una estructura anfifílica que hace que la molécula sea altamente tensioactiva. Además, la presencia de átomos de carbono asimétricos en la molécula ayuda a formar moléculas quirales.
03 Composición química
Todos los péptidos y polipéptidos son productos de polimerización de estos casi 20 α-aminoácidos α-proteinógenos. Los 20 α-aminoácidos contienen un grupo funcional ácido carboxílico (-COOH) y un grupo funcional amino (-NH 2), ambos unidos al mismo átomo de carbono α tetraédrico. Los aminoácidos se diferencian entre sí por los diferentes grupos R unidos al carbono α (excepto en el caso de la licina, donde el grupo R es hidrógeno). Los grupos R pueden diferir en estructura, tamaño y carga (acidez, alcalinidad). Estas diferencias también determinan la solubilidad de los aminoácidos en agua.
Los aminoácidos son quirales (excepto la glicina) y son ópticamente activos por naturaleza porque tienen cuatro sustituyentes diferentes unidos al carbono alfa. Los aminoácidos tienen dos conformaciones posibles; son imágenes especulares que no se superponen entre sí, a pesar de que el número de estereoisómeros L es significativamente mayor. El grupo R presente en algunos aminoácidos (fenilalanina, tirosina y triptófano) es arilo, lo que produce una absorción máxima de rayos UV a 280 nm. El α-COOH ácido y el α-NH 2 básico en los aminoácidos son capaces de ionizarse, y ambos estereoisómeros, cualesquiera que sean, construyen el equilibrio de ionización que se muestra a continuación.
R-COOH ↔R-COO－+H+
R-NH3+↔R-NH22+H+
Como se muestra en el equilibrio de ionización anterior, los aminoácidos contienen al menos dos grupos débilmente ácidos; sin embargo, el grupo carboxilo es mucho más ácido en comparación con el grupo amino protonado. A pH 7,4, el grupo carboxilo se desprotona mientras que el grupo amino se protona. Los aminoácidos con grupos R no ionizables son eléctricamente neutros a este pH y forman zwitterión.
04 Clasificación
Los EAA se pueden clasificar según cuatro criterios, que se describen a continuación.
4.1 Según el origen
| Según el origen, los AAS se pueden dividir en 2 categorías de la siguiente manera. ① Categoría natural Algunos compuestos naturales que contienen aminoácidos también tienen la capacidad de reducir la tensión superficial/interfacial, y algunos incluso superan la eficacia de los glicolípidos. Estos AAS también se conocen como lipopéptidos. Los lipopéptidos son compuestos de bajo peso molecular, generalmente producidos por especies de Bacillus.
Estos AAS se dividen a su vez en 3 subclases:surfactina, iturina y fengicina.
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| La familia de péptidos tensioactivos abarca variantes heptapeptídicas de una variedad de sustancias,como se muestra en la Figura 2a, en la que una cadena de ácido graso β-hidroxi insaturado C12-C16 está unida al péptido. El péptido tensioactivo es una lactona macrocíclica en la que el anillo se cierra mediante catálisis entre el extremo C del ácido graso β-hidroxi y el péptido. En la subclase de iturina, existen seis variantes principales, a saber, iturina A y C, micosubtilina y bacilomicina D, F y L.En todos los casos, los heptapéptidos están unidos a las cadenas C14-C17 de β-aminoácidos grasos (las cadenas pueden ser diversas). En el caso de las ekurimicinas, el grupo amino en la posición β puede formar un enlace amida con el extremo C, formando así una estructura de lactama macrocíclica.
La subclase fengicina contiene fengicina A y B, que también se denominan plipastatina cuando Tyr9 tiene configuración D.El decapéptido está unido a una cadena de ácido graso β-hidroxi saturado o insaturado C14-C18. Estructuralmente, la plipastatina también es una lactona macrocíclica, que contiene una cadena lateral Tyr en la posición 3 de la secuencia peptídica y forma un enlace éster con el residuo C-terminal, formando así una estructura de anillo interno (como es el caso de muchos lipopéptidos de Pseudomonas).
② Categoría sintética Los AAS también se pueden sintetizar utilizando cualquiera de los aminoácidos ácidos, básicos y neutros. Los aminoácidos comunes utilizados para la síntesis de EAA son el ácido glutámico, la serina, la prolina, el ácido aspártico, la glicina, la arginina, la alanina, la leucina y los hidrolizados de proteínas. Esta subclase de tensioactivos se puede preparar mediante métodos químicos, enzimáticos y quimioenzimáticos; sin embargo, para la producción de AAS, la síntesis química es más viable económicamente. Los ejemplos comunes incluyen el ácido N-lauroil-L-glutámico y el ácido N-palmitoil-L-glutámico.
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4.2 Basado en sustituyentes de cadena alifática
Según los sustituyentes de la cadena alifática, los tensioactivos a base de aminoácidos se pueden dividir en 2 tipos.
Según la posición del sustituyente
| ①AAS N-sustituido En los compuestos N-sustituidos, un grupo amino se reemplaza por un grupo lipófilo o un grupo carboxilo, lo que resulta en una pérdida de basicidad. El ejemplo más simple de AAS N-sustituidos son los N-acil aminoácidos, que son esencialmente tensioactivos aniónicos. Los AAS n-sustituidos tienen un enlace amida unido entre las porciones hidrofóbica e hidrofílica. El enlace amida tiene la capacidad de formar un enlace de hidrógeno, lo que facilita la degradación de este tensioactivo en un ambiente ácido, haciéndolo biodegradable.
②AAS sustituido con C En los compuestos C-sustituidos, la sustitución se produce en el grupo carboxilo (a través de un enlace amida o éster). Los compuestos típicos sustituidos con C (por ejemplo, ésteres o amidas) son esencialmente tensioactivos catiónicos.
③AAS sustituido con N y C En este tipo de tensioactivo, tanto el grupo amino como el carboxilo son la parte hidrófila. Este tipo es esencialmente un tensioactivo anfótero. |
4.3 Según el número de colas hidrofóbicas
Según el número de grupos de cabeza y colas hidrofóbicas, los AAS se pueden dividir en cuatro grupos. AAS de cadena lineal, AAS tipo Gemini (dímero), AAS tipo glicerolípido y AAS tipo anfifílico bicefálico (Bola). Los tensioactivos de cadena lineal son tensioactivos que consisten en aminoácidos con una sola cola hidrofóbica (Figura 3). Los AAS tipo Géminis tienen dos grupos de cabeza polares de aminoácidos y dos colas hidrofóbicas por molécula (Figura 4). En este tipo de estructura, los dos AAS de cadena lineal están unidos entre sí mediante un espaciador y, por lo tanto, también se denominan dímeros. En el AAS de tipo glicerolípido, por otro lado, las dos colas hidrofóbicas están unidas al mismo grupo principal de aminoácidos. Estos tensioactivos pueden considerarse análogos de monoglicéridos, diglicéridos y fosfolípidos, mientras que en el AAS tipo Bola, dos grupos principales de aminoácidos están unidos por una cola hidrófoba.
4.4 Según el tipo de grupo cabecera
①AAS catiónicos
El grupo principal de este tipo de tensioactivo tiene carga positiva. El primer AAS catiónico es el arginato de etilcocoilo, que es un carboxilato de pirrolidona. Las propiedades únicas y diversas de este tensioactivo lo hacen útil en desinfectantes, agentes antimicrobianos, agentes antiestáticos y acondicionadores para el cabello, además de ser suave para los ojos y la piel y fácilmente biodegradable. Singare y Mhatre sintetizaron AAS catiónicos a base de arginina y evaluaron sus propiedades fisicoquímicas. En este estudio, afirmaron altos rendimientos de los productos obtenidos utilizando las condiciones de reacción de Schotten-Baumann. Con el aumento de la longitud de la cadena alquílica y de la hidrofobicidad, se encontró que la actividad superficial del tensioactivo aumentaba y la concentración crítica de micelas (cmc) disminuía. Otra es la proteína acilo cuaternaria, que se utiliza comúnmente como acondicionador en productos para el cuidado del cabello.
②AAS aniónico
En los tensioactivos aniónicos, el grupo de cabeza polar del tensioactivo tiene carga negativa. La sarcosina (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-metilglicina), un aminoácido que se encuentra comúnmente en los erizos de mar y las estrellas de mar, está químicamente relacionada con la glicina (NH 2 -CH 2 -COOH,), un aminoácido básico que se encuentra en células de mamíferos. -COOH,) está químicamente relacionado con la glicina, que es un aminoácido básico que se encuentra en las células de los mamíferos. El ácido láurico, el ácido tetradecanoico, el ácido oleico y sus haluros y ésteres se utilizan comúnmente para sintetizar tensioactivos sarcosinatos. Los sarcosinatos son inherentemente suaves y, por lo tanto, se usan comúnmente en enjuagues bucales, champús, espumas de afeitar en aerosol, protectores solares, limpiadores para la piel y otros productos cosméticos.
Otros AAS aniónicos disponibles comercialmente incluyen Amisoft CS-22 y AmiliteGCK-12, que son nombres comerciales de N-cocoil-L-glutamato de sodio y N-cocoil glicinato de potasio, respectivamente. La amilita se usa comúnmente como agente espumante, detergente, solubilizante, emulsionante y dispersante, y tiene muchas aplicaciones en cosméticos, como champús, jabones de baño, jabones corporales, pastas dentales, limpiadores faciales, jabones de limpieza, limpiadores de lentes de contacto y tensioactivos domésticos. Amisoft se utiliza como limpiador suave para la piel y el cabello, principalmente en limpiadores faciales y corporales, detergentes sintéticos en bloque, productos para el cuidado corporal, champús y otros productos para el cuidado de la piel.
③AAS zwitteriónico o anfótero
Los tensioactivos anfóteros contienen sitios tanto ácidos como básicos y, por lo tanto, pueden cambiar su carga cambiando el valor del pH. En medios alcalinos se comportan como tensioactivos aniónicos, mientras que en ambientes ácidos se comportan como tensioactivos catiónicos y en medios neutros como tensioactivos anfóteros. La lauril lisina (LL) y la alcoxi (2-hidroxipropil) arginina son los únicos tensioactivos anfóteros conocidos a base de aminoácidos. LL es un producto de condensación de lisina y ácido láurico. Debido a su estructura anfótera, la LL es insoluble en casi todos los tipos de disolventes, excepto en los muy alcalinos o ácidos. Como polvo orgánico, LL tiene una excelente adhesión a superficies hidrofílicas y un bajo coeficiente de fricción, lo que le otorga a este tensioactivo una excelente capacidad lubricante. LL se usa ampliamente en cremas para la piel y acondicionadores para el cabello, y también se usa como lubricante.
④AAS no iónicos
Los tensioactivos no iónicos se caracterizan por tener grupos de cabezas polares sin cargas formales. Al-Sabagh et al. prepararon ocho nuevos tensioactivos no iónicos etoxilados. de α-aminoácidos solubles en aceite. En este proceso, primero se esterificaron L-fenilalanina (LEP) y L-leucina con hexadecanol, seguido de amidación con ácido palmítico para dar dos amidas y dos ésteres de α-aminoácidos. Luego, las amidas y los ésteres experimentaron reacciones de condensación con óxido de etileno para preparar tres derivados de fenilalanina con diferentes números de unidades de polioxietileno (40, 60 y 100). Se encontró que estos AAS no iónicos tenían buenas propiedades de detergencia y formación de espuma.
05 Síntesis
5.1 Ruta sintética básica
En AAS, los grupos hidrofóbicos pueden unirse a sitios de amina o ácido carboxílico, o a través de las cadenas laterales de aminoácidos. En base a esto, están disponibles cuatro rutas sintéticas básicas, como se muestra en la Figura 5.
Fig.5 Rutas de síntesis fundamentales de tensioactivos a base de aminoácidos.
| Camino 1. Las ésteraminas anfifílicas se producen mediante reacciones de esterificación, en cuyo caso la síntesis de tensioactivos generalmente se logra calentando a reflujo alcoholes grasos y aminoácidos en presencia de un agente deshidratante y un catalizador ácido. En algunas reacciones, el ácido sulfúrico actúa como catalizador y agente deshidratante.
Camino 2. Los aminoácidos activados reaccionan con alquilaminas para formar enlaces amida, lo que da como resultado la síntesis de amidoaminas anfifílicas.
Camino 3. Los amidoácidos se sintetizan haciendo reaccionar los grupos amino de los aminoácidos con amidoácidos.
Camino 4. Los alquilaminoácidos de cadena larga se sintetizaron mediante la reacción de grupos amina con haloalcanos. |
5.2 Avances en síntesis y producción
5.2.1 Síntesis de tensioactivos de aminoácidos/péptidos monocatenarios
Los aminoácidos o péptidos N-acil u O-acil se pueden sintetizar mediante acilación catalizada por enzimas de grupos amina o hidroxilo con ácidos grasos. El primer informe sobre la síntesis catalizada por lipasa sin disolventes de derivados de éster metílico o amida de aminoácido utilizó Candida antarctica, con rendimientos que oscilaban entre el 25% y el 90% dependiendo del aminoácido objetivo. La metiletilcetona también se ha utilizado como disolvente en algunas reacciones. Vonderhagen et al. También se describieron reacciones de N-acilación catalizadas por lipasa y proteasa de aminoácidos, hidrolizados de proteínas y/o sus derivados usando una mezcla de agua y disolventes orgánicos (por ejemplo, dimetilformamida/agua) y metilbutilcetona.
Al principio, el principal problema de la síntesis de AAS catalizada por enzimas eran los bajos rendimientos. Según Valivety et al. el rendimiento de derivados de N-tetradecanoil aminoácido fue solo del 2% al 10% incluso después de usar diferentes lipasas e incubar a 70°C durante muchos días. Montet et al. También encontró problemas relacionados con el bajo rendimiento de aminoácidos en la síntesis de N-acil lisina utilizando ácidos grasos y aceites vegetales. Según ellos, el rendimiento máximo del producto fue del 19% en condiciones sin disolventes y utilizando disolventes orgánicos. Valivety et al. encontraron el mismo problema. en la síntesis de derivados de éster metílico de N-Cbz-L-lisina o de N-Cbz-lisina.
En este estudio, afirmaron que el rendimiento de 3-O-tetradecanoil-L-serina fue del 80 % cuando se utilizó serina N-protegida como sustrato y Novozyme 435 como catalizador en un ambiente libre de solventes fundidos. Nagao y Kito estudiaron la O-acilación de L-serina, L-homoserina, L-treonina y L-tirosina (LET) cuando se usa lipasa. Los resultados de la reacción (la lipasa se obtuvo por Candida cylindracea y Rhizopus delemar en medio tampón acuoso) e informaron que los rendimientos de acilación de L-homoserina y L-serina fueron algo bajos, mientras que no se produjo acilación de L-treonina y LET.
Muchos investigadores han apoyado el uso de sustratos económicos y fácilmente disponibles para la síntesis de AAS rentables. Soo et al. afirmó que la preparación de tensioactivos a base de aceite de palma funciona mejor con lipoenzima inmovilizada. Observaron que el rendimiento de los productos sería mejor a pesar de que la reacción llevaría más tiempo (6 días). Gerova et al. investigó la síntesis y actividad superficial de N-palmitoil AAS quiral basado en metionina, prolina, leucina, treonina, fenilalanina y fenilglicina en una mezcla cíclica/racémica. Pang y Chu describieron la síntesis de monómeros basados en aminoácidos y monómeros basados en ácido dicarboxílico en solución. Se sintetizaron una serie de ésteres de poliamida basados en aminoácidos funcionales y biodegradables mediante reacciones de cocondensación en solución.
Cantaeuzene y Guerreiro informaron de la esterificación de grupos de ácido carboxílico de Boc-Ala-OH y Boc-Asp-OH con alcoholes y dioles alifáticos de cadena larga, con diclorometano como disolvente y agarosa 4B (Sefarosa 4B) como catalizador. En este estudio, la reacción de Boc-Ala-OH con alcoholes grasos de hasta 16 carbonos dio buenos rendimientos (51%), mientras que para Boc-Asp-OH de 6 y 12 carbonos fue mejor, con un rendimiento correspondiente del 63% [64 ]. 99,9%) en rendimientos que van del 58% al 76%, los cuales fueron sintetizados mediante la formación de enlaces amida con diversas alquilaminas de cadena larga o enlaces éster con alcoholes grasos mediante Cbz-Arg-OMe, donde la papaína actuó como catalizador.
5.2.2 Síntesis de tensioactivos de aminoácidos/péptidos basados en Géminis
Los tensioactivos Géminis a base de aminoácidos consisten en dos moléculas de AAS de cadena lineal unidas entre sí mediante un grupo espaciador. Existen 2 esquemas posibles para la síntesis quimioenzimática de tensioactivos basados en aminoácidos tipo gemini (Figuras 6 y 7). En la Figura 6, se hacen reaccionar 2 derivados de aminoácidos con el compuesto como grupo espaciador y luego se introducen 2 grupos hidrófobos. En la Figura 7, las 2 estructuras de cadena lineal están unidas directamente entre sí mediante un grupo espaciador bifuncional.
El primer desarrollo de la síntesis catalizada por enzimas de lipoaminoácidos de Géminis fue iniciado por Valivety et al. Yoshimura et al. investigó la síntesis, adsorción y agregación de un tensioactivo gemini a base de aminoácidos a base de cistina y bromuro de n-alquilo. Los tensioactivos sintetizados se compararon con los tensioactivos monoméricos correspondientes. Faustino et al. describieron la síntesis de AAS monoméricos aniónicos a base de urea a base de L-cistina, D-cistina, DL-cistina, L-cisteína, L-metionina y L-sulfoalanina y sus pares de géminis mediante conductividad, tensión superficial de equilibrio y estabilidad. -Caracterización del estado de fluorescencia de los mismos. Se demostró que el valor de cmc de gemini era menor al comparar monómero y gemini.
Fig.6 Síntesis de gemini AAS utilizando derivados de AA y espaciador, seguida de la inserción del grupo hidrófobo
Fig.7 Síntesis de AAS de Géminis utilizando espaciador bifuncional y AAS
5.2.3 Síntesis de tensioactivos de aminoácidos/péptidos glicerolípidos
Los tensioactivos de aminoácidos/péptidos de glicerolípidos son una nueva clase de aminoácidos lipídicos que son análogos estructurales de los mono (o di) ésteres y fosfolípidos de glicerol, debido a su estructura de una o dos cadenas grasas con un aminoácido unido a la columna vertebral de glicerol. por un enlace éster. La síntesis de estos tensioactivos comienza con la preparación de ésteres de glicerol de aminoácidos a temperaturas elevadas y en presencia de un catalizador ácido (por ejemplo, BF 3). La síntesis catalizada por enzimas (utilizando hidrolasas, proteasas y lipasas como catalizadores) también es una buena opción (Figura 8).
Se ha informado sobre la síntesis catalizada por enzimas de conjugados de glicéridos de arginina dilaurilados utilizando papaína. También se ha informado sobre la síntesis de conjugados de éster de diacilglicerol a partir de acetilarginina y la evaluación de sus propiedades fisicoquímicas.
Fig.8 Síntesis de conjugados de aminoácidos mono y diacilglicerol.
espaciador: NH-(CH2)10-NH: compuestoB1
espaciador: NH-C6H4-NH: compuestoB2
espaciador: CH2-CH2: compuestoB3
Fig.9 Síntesis de anfífilos simétricos derivados de Tris(hidroximetil)aminometano
5.2.4 Síntesis de tensioactivos de aminoácidos/péptidos basados en bola
Los anfífilos tipo bola a base de aminoácidos contienen 2 aminoácidos que están unidos a la misma cadena hidrofóbica. Franceschi et al. describieron la síntesis de anfífilos tipo bola con 2 aminoácidos (D- o L-alanina o L-histidina) y 1 cadena alquílica de diferentes longitudes e investigaron su actividad superficial. Discuten la síntesis y agregación de nuevos anfífilos tipo bola con una fracción de aminoácidos (usando un β-aminoácido poco común o un alcohol) y un grupo espaciador C12-C20. Los β-aminoácidos poco comunes utilizados pueden ser un aminoácido de azúcar, un aminoácido derivado de azidotimina (AZT), un aminoácido de norborneno y un aminoalcohol derivado de AZT (Figura 9). la síntesis de anfífilos simétricos tipo bola derivados de tris (hidroximetil) aminometano (Tris) (Figura 9).
06 Propiedades fisicoquímicas
Es bien sabido que los tensioactivos a base de aminoácidos (AAS) son diversos y versátiles por naturaleza y tienen buena aplicabilidad en muchas aplicaciones, tales como buena solubilización, buenas propiedades de emulsificación, alta eficiencia, alto rendimiento de actividad superficial y buena resistencia al agua dura (ion calcio). tolerancia).
Basándose en las propiedades tensioactivas de los aminoácidos (por ejemplo, tensión superficial, cmc, comportamiento de fase y temperatura de Krafft), se llegó a las siguientes conclusiones después de extensos estudios: la actividad superficial del AAS es superior a la de su homólogo tensioactivo convencional.
6.1 Concentración crítica de micelas (cmc)
La concentración crítica de micelas es uno de los parámetros importantes de los tensioactivos y gobierna muchas propiedades tensioactivas, como la solubilización, la lisis celular y su interacción con biopelículas, etc. En general, el aumento de la longitud de la cadena de la cola del hidrocarburo (aumento de la hidrofobicidad) conduce a una disminución. en el valor cmc de la solución tensioactiva, aumentando así su actividad superficial. Los tensioactivos a base de aminoácidos suelen tener valores de cmc más bajos en comparación con los tensioactivos convencionales.
A través de diferentes combinaciones de grupos cabeza y colas hidrofóbicas (amida monocatiónica, amida bicatiónica, éster a base de amida bicatiónica), Infante et al. Sintetizaron tres AAS a base de arginina y estudiaron su cmc y γcmc (tensión superficial en cmc), mostrando que los valores de cmc y γcmc disminuyeron al aumentar la longitud de la cola hidrofóbica. En otro estudio, Singare y Mhatre encontraron que la cmc de los tensioactivos de N-α-acilarginina disminuía al aumentar el número de átomos de carbono hidrófobos de la cola (Tabla 1).
Yoshimura et al. investigó la cmc de los tensioactivos gemini a base de aminoácidos derivados de cisteína y demostró que la cmc disminuía cuando la longitud de la cadena de carbonos en la cadena hidrofóbica aumentaba de 10 a 12. Un aumento adicional de la longitud de la cadena de carbonos a 14 resultó en un aumento de la cmc. lo que confirmó que los tensioactivos geminis de cadena larga tienen una menor tendencia a agregarse.
Faustino et al. informaron la formación de micelas mixtas en soluciones acuosas de tensioactivos aniónicos de gemini a base de cistina. Los tensioactivos gemini también se compararon con los correspondientes tensioactivos monoméricos convencionales (C8Cys). Se informó que los valores de cmc de las mezclas de lípidos y tensioactivos eran más bajos que los de los tensioactivos puros. Los tensioactivos gemini y la 1,2-diheptanoil-sn-gliceril-3-fosfocolina, un fosfolípido formador de micelas soluble en agua, tenían cmc en el nivel milimolar.
Shrestha y Aramaki investigaron la formación de micelas viscoelásticas parecidas a gusanos en soluciones acuosas de tensioactivos aniónicos-no iónicos a base de aminoácidos mixtos en ausencia de sales mezcladas. En este estudio, se encontró que el N-dodecil glutamato tenía una temperatura de Krafft más alta; sin embargo, cuando se neutralizó con el aminoácido básico L-lisina, generó micelas y la solución comenzó a comportarse como un fluido newtoniano a 25 °C.
6.2 Buena solubilidad en agua
La buena solubilidad en agua del AAS se debe a la presencia de enlaces CO-NH adicionales. Esto hace que el AAS sea más biodegradable y respetuoso con el medio ambiente que los tensioactivos convencionales correspondientes. La solubilidad en agua del ácido N-acil-L-glutámico es aún mejor debido a sus 2 grupos carboxilo. La solubilidad en agua del Cn(CA) 2 también es buena porque hay 2 grupos de arginina iónicos en 1 molécula, lo que da como resultado una adsorción y difusión más efectiva en la interfaz celular e incluso una inhibición bacteriana efectiva en concentraciones más bajas.
6.3 Temperatura de Krafft y punto de Krafft
La temperatura de Krafft puede entenderse como el comportamiento específico de solubilidad de los tensioactivos cuya solubilidad aumenta bruscamente por encima de una temperatura determinada. Los tensioactivos iónicos tienden a generar hidratos sólidos, que pueden precipitar en el agua. A una temperatura determinada (la llamada temperatura de Krafft), normalmente se observa un aumento dramático y discontinuo en la solubilidad de los tensioactivos. El punto Krafft de un tensioactivo iónico es su temperatura Krafft en cmc.
Esta característica de solubilidad se observa generalmente en los tensioactivos iónicos y se puede explicar de la siguiente manera: la solubilidad del monómero libre de tensioactivo se limita por debajo de la temperatura de Krafft hasta que se alcanza el punto de Krafft, donde su solubilidad aumenta gradualmente debido a la formación de micelas. Para asegurar una solubilidad completa, es necesario preparar formulaciones de tensioactivos a temperaturas superiores al punto de Krafft.
La temperatura Krafft del AAS se ha estudiado y comparado con la de los tensioactivos sintéticos convencionales. Shrestha y Aramaki estudiaron la temperatura Krafft del AAS a base de arginina y descubrieron que la concentración micelar crítica exhibía un comportamiento de agregación en forma de premicelas por encima de 2-5. ×10-6 mol-L -1 seguido de la formación normal de micelas (Ohta et al. sintetizaron seis tipos diferentes de N-hexadecanoil AAS y discutieron la relación entre su temperatura de Krafft y los residuos de aminoácidos.
En los experimentos, se encontró que la temperatura Krafft del N-hexadecanoil AAS aumentaba al disminuir el tamaño de los residuos de aminoácidos (siendo la fenilalanina una excepción), mientras que el calor de solubilidad (absorción de calor) aumentaba al disminuir el tamaño de los residuos de aminoácidos (con a excepción de la glicina y la fenilalanina). Se concluyó que tanto en el sistema de alanina como en el de fenilalanina, la interacción DL es más fuerte que la interacción LL en la forma sólida de la sal de N-hexadecanoil AAS.
Brito et al. determinó la temperatura Krafft de tres series de nuevos tensioactivos a base de aminoácidos utilizando microcalorimetría diferencial de barrido y descubrió que cambiar el ion trifluoroacetato por ion yoduro daba como resultado un aumento significativo en la temperatura Krafft (aproximadamente 6 °C), de 47 °C a 53 ° DO. La presencia de dobles enlaces cis y la insaturación presente en los derivados Ser de cadena larga condujeron a una disminución significativa de la temperatura de Krafft. Se informó que el glutamato de n-dodecil tiene una temperatura de Krafft más alta. Sin embargo, la neutralización con el aminoácido básico L-lisina dio como resultado la formación de micelas en solución que se comportaban como fluidos newtonianos a 25 °C.
6.4 Tensión superficial
La tensión superficial de los tensioactivos está relacionada con la longitud de la cadena de la parte hidrófoba. Zhang et al. determinó la tensión superficial del cocoilglicinato de sodio mediante el método de placa de Wilhelmy (25 ± 0,2) °C y determinó el valor de la tensión superficial en cmc como 33 mN-m -1, cmc como 0,21 mmol-L -1. Yoshimura et al. determinó la tensión superficial de agentes tensioactivos basados en aminoácidos tipo 2C n Cys. Se encontró que la tensión superficial en cmc disminuyó al aumentar la longitud de la cadena (hasta n = 8), mientras que la tendencia se invirtió para los tensioactivos con n = 12 o longitudes de cadena más largas.
También se ha estudiado el efecto del CaC1 2 sobre la tensión superficial de los tensioactivos basados en aminoácidos dicarboxilados. En estos estudios, se añadió CaC1 2 a soluciones acuosas de tres tensioactivos de tipo aminoácido dicarboxilado (C12 MalNa 2, C12 AspNa 2 y C12 GluNa 2). Se compararon los valores de meseta después de cmc y se encontró que la tensión superficial disminuyó a concentraciones muy bajas de CaC1 2. Esto se debe al efecto de los iones de calcio en la disposición del tensioactivo en la interfaz gas-agua. Por otro lado, las tensiones superficiales de las sales de N-dodecilaminomalonato y N-dodecilaspartato también fueron casi constantes hasta una concentración de 10 mmol-L -1 CaC1 2. Por encima de 10 mmol-L -1, la tensión superficial aumenta bruscamente debido a la formación de una precipitación de la sal de calcio del tensioactivo. Para la sal disódica de N-dodecil glutamato, la adición moderada de CaC1 2 dio como resultado una disminución significativa en la tensión superficial, mientras que el aumento continuo en la concentración de CaC1 2 ya no causó cambios significativos.
Para determinar la cinética de adsorción de AAS tipo Géminis en la interfaz gas-agua, se determinó la tensión superficial dinámica utilizando el método de presión máxima de burbuja. Los resultados mostraron que durante el tiempo de prueba más largo, la tensión superficial dinámica de 2C 12 Cys no cambió. La disminución de la tensión superficial dinámica depende únicamente de la concentración, la longitud de las colas hidrofóbicas y el número de colas hidrofóbicas. El aumento de la concentración de tensioactivo, la disminución de la longitud de la cadena y el número de cadenas dieron como resultado una descomposición más rápida. Se encontró que los resultados obtenidos para concentraciones más altas de C n Cys (n = 8 a 12) estaban muy cerca de la γ cmc medida por el método de Wilhelmy.
En otro estudio, las tensiones superficiales dinámicas de la dilauril cistina sódica (SDLC) y la didecamino cistina sódica se determinaron mediante el método de la placa de Wilhelmy y, además, las tensiones superficiales de equilibrio de sus soluciones acuosas se determinaron mediante el método del volumen de gota. La reacción de los enlaces disulfuro también se investigó más a fondo mediante otros métodos. La adición de mercaptoetanol a una solución de SDLC de 0,1 mmol-L condujo a un rápido aumento de la tensión superficial de 34 mN-m-1 a 53 mN-m-1. Dado que el NaClO puede oxidar los enlaces disulfuro del SDLC a grupos de ácido sulfónico, no se observaron agregados cuando se añadió NaClO (5 mmol-L -1) a la solución de SDLC de 0,1 mmol-L -1. Los resultados de la microscopía electrónica de transmisión y la dispersión dinámica de la luz mostraron que no se formaron agregados en la solución. Se encontró que la tensión superficial del SDLC aumentaba de 34 mN-m -1 a 60 mN-m -1 durante un período de 20 min.
6.5 Interacciones de superficie binarias
En las ciencias de la vida, varios grupos han estudiado las propiedades vibratorias de mezclas de AAS catiónicos (tensioactivos a base de diacilglicerol arginina) y fosfolípidos en la interfaz gas-agua, concluyendo finalmente que esta propiedad no ideal causa la prevalencia de interacciones electrostáticas.
6.6 Propiedades de agregación
La dispersión dinámica de la luz se usa comúnmente para determinar las propiedades de agregación de monómeros basados en aminoácidos y tensioactivos gemini en concentraciones superiores a cmc, lo que produce un diámetro hidrodinámico aparente DH (= 2R H). Los agregados formados por C n Cys y 2Cn Cys son relativamente grandes y tienen una amplia distribución a escala en comparación con otros tensioactivos. Todos los tensioactivos excepto el 2C 12 Cys suelen formar agregados de aproximadamente 10 nm. Los tamaños de micelas de los tensioactivos Géminis son significativamente mayores que los de sus homólogos monoméricos. Un aumento en la longitud de la cadena de hidrocarburos también conduce a un aumento en el tamaño de las micelas. ohta et al. describieron las propiedades de agregación de tres estereoisómeros diferentes de N-dodecil-fenil-alanil-fenil-alanina tetrametilamonio en solución acuosa y demostraron que los diastereoisómeros tienen la misma concentración de agregación crítica en solución acuosa. Iwahashi et al. investigado mediante dicroísmo circular, RMN y osmometría de presión de vapor la formación de agregados quirales de ácido N-dodecanoil-L-glutámico, N-dodecanoil-L-valina y sus ésteres metílicos en diferentes disolventes (como tetrahidrofurano, acetonitrilo, 1,4 -dioxano y 1,2-dicloroetano) con propiedades rotacionales se investigó mediante dicroísmo circular, RMN y osmometría de presión de vapor.
6.7 Adsorción interfacial
La adsorción interfacial de tensioactivos a base de aminoácidos y su comparación con sus homólogos convencionales es también una de las direcciones de investigación. Por ejemplo, se investigaron las propiedades de adsorción interfacial de ésteres dodecílicos de aminoácidos aromáticos obtenidos de LET y LEP. Los resultados mostraron que LET y LEP exhibieron áreas interfaciales más bajas en la interfaz gas-líquido y en la interfaz agua/hexano, respectivamente.
Bordes et al. investigó el comportamiento de la solución y la adsorción en la interfaz gas-agua de tres tensioactivos de aminoácidos dicarboxilados, las sales disódicas de dodecil glutamato, dodecil aspartato y aminomalonato (con 3, 2 y 1 átomos de carbono entre los dos grupos carboxilo, respectivamente). Según este informe, la cmc de los tensioactivos dicarboxilados era 4-5 veces mayor que la de la sal de dodecilglicina monocarboxilada. Esto se atribuye a la formación de enlaces de hidrógeno entre los tensioactivos dicarboxilados y las moléculas vecinas a través de los grupos amida que contienen.
6.8 Comportamiento de fase
Se observan fases cúbicas isotrópicas discontinuas para los tensioactivos en concentraciones muy altas. Las moléculas de surfactante con grupos de cabeza muy grandes tienden a formar agregados de curvatura positiva más pequeña. marques et al. estudió el comportamiento de fase de los sistemas 12Lys12/12Ser y 8Lys8/16Ser (ver Figura 10), y los resultados mostraron que el sistema 12Lys12/12Ser tiene una zona de separación de fases entre las regiones de solución micelar y vesicular, mientras que el sistema 8Lys8/16Ser El sistema 8Lys8/16Ser muestra una transición continua (región de fase micelar alargada entre la región de fase micelar pequeña y la región de fase vesicular). Cabe señalar que para la región de vesículas del sistema 12Lys12/12Ser, las vesículas siempre coexisten con micelas, mientras que la región de vesículas del sistema 8Lys8/16Ser solo tiene vesículas.
Mezclas cataniónicas de tensioactivos a base de lisina y serina: par simétrico 12Lys12/12Ser (izquierda) y par asimétrico 8Lys8/16Ser (derecha)
6.9 Capacidad emulsionante
Kouchi et al. examinó la capacidad emulsionante, la tensión interfacial, la dispersabilidad y la viscosidad de la N-[3-dodecil-2-hidroxipropil]-L-arginina, el L-glutamato y otros AAS. En comparación con los tensioactivos sintéticos (sus contrapartes anfóteras y no iónicas convencionales), los resultados mostraron que los AAS tienen una capacidad emulsionante más fuerte que los tensioactivos convencionales.
Baczko et al. sintetizó nuevos tensioactivos de aminoácidos aniónicos e investigó su idoneidad como disolventes de espectroscopia de RMN orientada quiral. Se sintetizaron una serie de derivados anfifílicos de L-Phe o L-Ala a base de sulfonato con diferentes colas hidrofóbicas (pentil~tetradecilo) haciendo reaccionar aminoácidos con anhídrido o-sulfobenzoico. Wu et al. sales de sodio sintetizadas de N-acil graso AAS yinvestigó su capacidad de emulsificación en emulsiones de aceite en agua y los resultados mostraron que estos tensioactivos funcionaron mejor con acetato de etilo como fase oleosa que con n-hexano como fase oleosa.
6.10 Avances en síntesis y producción
La resistencia al agua dura puede entenderse como la capacidad de los tensioactivos para resistir la presencia de iones como calcio y magnesio en agua dura, es decir, la capacidad de evitar la precipitación en jabones de calcio. Los tensioactivos con alta resistencia al agua dura son muy útiles para formulaciones de detergentes y productos de cuidado personal. La resistencia al agua dura se puede evaluar calculando el cambio en la solubilidad y la actividad superficial del tensioactivo en presencia de iones de calcio.
Otra forma de evaluar la resistencia al agua dura es calcular el porcentaje o gramos de tensioactivo necesarios para que el jabón de calcio formado a partir de 100 g de oleato de sodio se disperse en agua. En áreas con agua muy dura, las altas concentraciones de iones de calcio y magnesio y contenido mineral pueden dificultar algunas aplicaciones prácticas. A menudo, el ion sodio se utiliza como contraión de un tensioactivo aniónico sintético. Dado que el ion calcio divalente está unido a ambas moléculas de tensioactivo, hace que el tensioactivo precipite más fácilmente de la solución, lo que hace menos probable la detergencia.
El estudio de la resistencia al agua dura del AAS mostró que la resistencia al ácido y al agua dura estaba fuertemente influenciada por un grupo carboxilo adicional, y la resistencia al ácido y al agua dura aumentó aún más con el aumento de la longitud del grupo espaciador entre los dos grupos carboxilo. . El orden de resistencia al ácido y al agua dura fue glicinato C 12 <aspartato C 12 <glutamato C 12. Comparando el enlace amida dicarboxilado y el tensioactivo amino dicarboxilado, respectivamente, se encontró que el rango de pH de este último era más amplio y su actividad superficial aumentaba con la adición de una cantidad apropiada de ácido. Los N-alquilaminoácidos dicarboxilados mostraron efecto quelante en presencia de iones calcio, y el aspartato C12 formó un gel blanco. El glutamato c 12 mostró una alta actividad superficial a altas concentraciones de Ca 2+ y se espera que se utilice en la desalinización de agua de mar.
6.11 Dispersibilidad
La dispersabilidad se refiere a la capacidad de un surfactante para prevenir la coalescencia y la sedimentación del surfactante en solución.La dispersabilidad es una propiedad importante de los tensioactivos que los hace adecuados para su uso en detergentes, cosméticos y productos farmacéuticos.Un agente dispersante debe contener un enlace éster, éter, amida o amino entre el grupo hidrófobo y el grupo hidrófilo terminal (o entre los grupos hidrófobos de cadena lineal).
Generalmente, los tensioactivos aniónicos como los alcanolamidosulfatos y los tensioactivos anfóteros como la amidosulfobetaína son particularmente eficaces como agentes dispersantes para jabones de calcio.
Muchos esfuerzos de investigación han determinado la dispersabilidad de los AAS, donde se encontró que la N-lauroil lisina es poco compatible con el agua y difícil de usar en formulaciones cosméticas.En esta serie, los aminoácidos básicos N-acilo sustituidos tienen una excelente dispersabilidad y se utilizan en la industria cosmética para mejorar las formulaciones.
07 Toxicidad
Los tensioactivos convencionales, especialmente los catiónicos, son altamente tóxicos para los organismos acuáticos. Su toxicidad aguda se debe al fenómeno de interacción ion-adsorción de los tensioactivos en la interfaz célula-agua. La disminución de la cmc de los tensioactivos generalmente conduce a una adsorción interfacial más fuerte de los tensioactivos, lo que generalmente resulta en su elevada toxicidad aguda. Un aumento en la longitud de la cadena hidrófoba de los tensioactivos también conduce a un aumento de la toxicidad aguda de los tensioactivos.La mayoría de los AAS son poco tóxicos o no son tóxicos para los seres humanos y el medio ambiente (especialmente para los organismos marinos) y son adecuados para su uso como ingredientes alimentarios, productos farmacéuticos y cosméticos.Muchos investigadores han demostrado que los tensioactivos de aminoácidos son suaves y no irritantes para la piel. Se sabe que los tensioactivos a base de arginina son menos tóxicos que sus homólogos convencionales.
Brito et al. estudió las propiedades fisicoquímicas y toxicológicas de los anfífilos a base de aminoácidos y su formación espontánea [derivados de tirosina (Tyr), hidroxiprolina (Hyp), serina (Ser) y lisina (Lys)] de vesículas catiónicas y proporcionó datos sobre su toxicidad aguda para Dafnia magna (IC 50). Sintetizaron vesículas catiónicas de bromuro de dodeciltrimetilamonio (DTAB)/derivados de Lys y/o mezclas de derivados de Ser/Lys y probaron su ecotoxicidad y potencial hemolítico, demostrando que todos los AAS y sus mezclas que contenían vesículas eran menos tóxicos que el tensioactivo convencional DTAB. .
Rosa et al. investigó la unión (asociación) del ADN a vesículas catiónicas estables basadas en aminoácidos. A diferencia de los tensioactivos catiónicos convencionales, que a menudo parecen tóxicos, la interacción de los tensioactivos de aminoácidos catiónicos parece no ser tóxica. El AAS catiónico se basa en arginina, que forma espontáneamente vesículas estables en combinación con determinados tensioactivos aniónicos. También se informa que los inhibidores de corrosión a base de aminoácidos no son tóxicos. Estos tensioactivos se sintetizan fácilmente con alta pureza (hasta 99%), bajo costo, fácilmente biodegradables y completamente solubles en medios acuosos. Varios estudios han demostrado que los tensioactivos de aminoácidos que contienen azufre son superiores en la inhibición de la corrosión.
En un estudio reciente, Perinelli et al. informaron un perfil toxicológico satisfactorio de los ramnolípidos en comparación con los tensioactivos convencionales. Se sabe que los ramnolípidos actúan como potenciadores de la permeabilidad. También informaron del efecto de los ramnolípidos sobre la permeabilidad epitelial de los fármacos macromoleculares.
08 Actividad antimicrobiana
La actividad antimicrobiana de los tensioactivos se puede evaluar mediante la concentración inhibidora mínima. Se ha estudiado en detalle la actividad antimicrobiana de los tensioactivos a base de arginina. Se descubrió que las bacterias Gram negativas eran más resistentes a los tensioactivos a base de arginina que las bacterias Gram positivas. La actividad antimicrobiana de los tensioactivos suele aumentar por la presencia de enlaces hidroxilo, ciclopropano o insaturados dentro de las cadenas de acilo. Castillo et al. demostraron que la longitud de las cadenas de acilo y la carga positiva determinan el valor HLB (equilibrio hidrofílico-lipofílico) de la molécula, y estos tienen un efecto sobre su capacidad para alterar las membranas. El éster metílico de na-acilarginina es otra clase importante de tensioactivos catiónicos con actividad antimicrobiana de amplio espectro, es fácilmente biodegradable y tiene una toxicidad baja o nula. Estudios sobre la interacción de tensioactivos a base de éster metílico de Nα-acilarginina con 1,2-dipalmitoil-sn-propiltrioxil-3-fosforilcolina y 1,2-ditetradecanoil-sn-propiltrioxil-3-fosforilcolina, membranas modelo y con organismos vivos en la presencia o ausencia de barreras externas ha demostrado que esta clase de tensioactivos tiene buena actividad antimicrobiana. Los resultados mostraron que los tensioactivos tienen buena actividad antibacteriana.
09 Propiedades reológicas
Las propiedades reológicas de los tensioactivos juegan un papel muy importante en la determinación y predicción de sus aplicaciones en diferentes industrias, incluidas la alimentaria, farmacéutica, de extracción de petróleo, de cuidado personal y de productos para el cuidado del hogar. Se han realizado muchos estudios para discutir la relación entre la viscoelasticidad de los tensioactivos de aminoácidos y la cmc.
10 Aplicaciones en la industria cosmética
Los AAS se utilizan en la formulación de muchos productos de cuidado personal.El N-cocoil glicinato de potasio es suave para la piel y se usa en la limpieza facial para eliminar el lodo y el maquillaje. El ácido n-acil-L-glutámico tiene dos grupos carboxilo, lo que lo hace más soluble en agua. Entre estos AAS, los AAS a base de ácidos grasos C 12 se utilizan ampliamente en la limpieza facial para eliminar lodos y maquillaje. Los AAS con cadena C 18 se utilizan como emulsionantes en productos para el cuidado de la piel y se sabe que las sales de N-lauril alanina crean espumas cremosas que no irritan la piel y, por lo tanto, pueden usarse en la formulación de productos para el cuidado del bebé. Los AAS a base de N-lauril utilizados en la pasta de dientes tienen una buena detergencia similar a la del jabón y una fuerte eficacia inhibidora de enzimas.
En las últimas décadas, la elección de tensioactivos para cosméticos, productos de cuidado personal y productos farmacéuticos se ha centrado en la baja toxicidad, la suavidad, la delicadeza al tacto y la seguridad. Los consumidores de estos productos son muy conscientes de la posible irritación, toxicidad y factores ambientales.
Hoy en día, los AAS se utilizan para formular muchos champús, tintes para el cabello y jabones de baño debido a sus muchas ventajas sobre sus homólogos tradicionales en cosméticos y productos de cuidado personal.Los tensioactivos a base de proteínas tienen propiedades deseables necesarias para los productos de cuidado personal. Algunos AAS tienen capacidades de formación de películas, mientras que otros tienen buenas capacidades de formación de espuma.
Los aminoácidos son importantes factores hidratantes naturales en el estrato córneo. Cuando las células epidérmicas mueren, pasan a formar parte del estrato córneo y las proteínas intracelulares se degradan gradualmente a aminoácidos. Estos aminoácidos luego se transportan hacia el estrato córneo, donde absorben grasa o sustancias similares a las grasas hacia el estrato córneo epidérmico, mejorando así la elasticidad de la superficie de la piel. Aproximadamente el 50% del factor hidratante natural de la piel está compuesto de aminoácidos y pirrolidona.
El colágeno, un ingrediente cosmético común, también contiene aminoácidos que mantienen la piel suave.Los problemas de la piel como aspereza y opacidad se deben en gran parte a la falta de aminoácidos. Un estudio demostró que mezclar un aminoácido con un ungüento aliviaba las quemaduras de la piel y las áreas afectadas volvían a su estado normal sin convertirse en cicatrices queloides.
También se ha descubierto que los aminoácidos son muy útiles para cuidar las cutículas dañadas.El cabello seco y sin forma puede indicar una disminución en la concentración de aminoácidos en un estrato córneo gravemente dañado. Los aminoácidos tienen la capacidad de penetrar la cutícula hasta el tallo del cabello y absorber la humedad de la piel.Esta capacidad de los tensioactivos a base de aminoácidos los hace muy útiles en champús, tintes para el cabello, suavizantes y acondicionadores para el cabello, y la presencia de aminoácidos fortalece el cabello.
11 Aplicaciones en cosmética cotidiana
Actualmente, existe una demanda creciente de formulaciones de detergentes a base de aminoácidos en todo el mundo.Se sabe que los AAS tienen una mejor capacidad de limpieza, capacidad de formación de espuma y propiedades suavizantes de telas, lo que los hace adecuados para detergentes domésticos, champús, jabones corporales y otras aplicaciones.Se informa que un AAS anfótero derivado del ácido aspártico es un detergente muy eficaz con propiedades quelantes. Se descubrió que el uso de ingredientes detergentes que consisten en ácidos N-alquil-β-aminoetoxi reduce la irritación de la piel. Se ha informado que una formulación detergente líquida que consiste en N-cocoil-β-aminopropionato es un detergente eficaz para manchas de aceite en superficies metálicas. También se ha demostrado que un tensioactivo de ácido aminocarboxílico, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa, tiene mejor detergencia y se utiliza para limpiar textiles, alfombras, cabello, vidrio, etc. El ácido 2-hidroxi-3-aminopropiónico-N,N- Se sabe que el derivado del ácido acetoacético tiene buena capacidad complejante y, por tanto, proporciona estabilidad a los agentes blanqueadores.
Keigo y Tatsuya han informado en su patente de la preparación de formulaciones de detergentes basadas en N-(N'-acil-β-alanil)-β-alanina de cadena larga para una mejor capacidad de lavado y estabilidad, fácil rotura de la espuma y buen suavizado de telas. . Kao desarrolló una formulación de detergente basada en N-Acil-1-N-hidroxi-β-alanina y reportó baja irritación de la piel, alta resistencia al agua y alto poder quitamanchas.
La empresa japonesa Ajinomoto utiliza AAS poco tóxicos y fácilmente degradables a base de ácido L-glutámico, L-arginina y L-lisina como ingredientes principales en champús, detergentes y cosméticos (Figura 13). También se ha informado de la capacidad de los aditivos enzimáticos en las formulaciones de detergentes para eliminar las incrustaciones de proteínas. Se ha informado que los N-acil AAS derivados del ácido glutámico, alanina, metilglicina, serina y ácido aspártico son excelentes detergentes líquidos en soluciones acuosas. Estos tensioactivos no aumentan en absoluto la viscosidad, incluso a temperaturas muy bajas, y pueden transferirse fácilmente desde el recipiente de almacenamiento del dispositivo espumante para obtener espumas homogéneas.
Hora de publicación: 09-jun-2022