Índice deste artigo:
1. Desenvolvimento de aminoácidos
2. Propriedades estruturais
3. Composição química
4.Classificação
5. Síntese
6. Propriedades físico-químicas
7. Toxicidade
8. Atividade antimicrobiana
9. Propriedades reológicas
10. Aplicações na indústria cosmética
11. Aplicações em cosméticos do dia a dia
Surfactantes de aminoácidos (AAS)são uma classe de surfactantes formada pela combinação de grupos hidrofóbicos com um ou mais aminoácidos. Neste caso, os Aminoácidos podem ser sintéticos ou derivados de hidrolisados proteicos ou fontes renováveis similares. Este artigo cobre os detalhes da maioria das rotas sintéticas disponíveis para AAS e o efeito de diferentes rotas nas propriedades físico-químicas dos produtos finais, incluindo solubilidade, estabilidade de dispersão, toxicidade e biodegradabilidade. Sendo uma classe de surfactantes com demanda crescente, a versatilidade do AAS devido à sua estrutura variável oferece um grande número de oportunidades comerciais.
Dado que os surfactantes são amplamente utilizados em detergentes, emulsionantes, inibidores de corrosão, recuperação terciária de petróleo e produtos farmacêuticos, os investigadores nunca deixaram de prestar atenção aos surfactantes.
Os surfactantes são os produtos químicos mais representativos, consumidos diariamente em grandes quantidades em todo o mundo e que têm causado impacto negativo no ambiente aquático.Estudos demonstraram que o uso generalizado de surfactantes tradicionais pode ter um impacto negativo no meio ambiente.
Hoje, a não toxicidade, a biodegradabilidade e a biocompatibilidade são quase tão importantes para os consumidores quanto a utilidade e o desempenho dos surfactantes.
Biossurfactantes são surfactantes sustentáveis e ecologicamente corretos que são sintetizados naturalmente por microrganismos como bactérias, fungos e leveduras, ou secretados extracelularmente.Portanto, os biossurfactantes também podem ser preparados por design molecular para imitar estruturas anfifílicas naturais, como fosfolipídios, alquilglicosídeos e acilaminoácidos.
Surfactantes de aminoácidos (AAS)são um dos surfactantes típicos, geralmente produzidos a partir de matérias-primas de origem animal ou agrícola. Nas últimas duas décadas, os AAS têm atraído muito interesse dos cientistas como novos surfactantes, não só porque podem ser sintetizados a partir de recursos renováveis, mas também porque os AAS são facilmente degradáveis e têm subprodutos inofensivos, tornando-os mais seguros para o ambiente. ambiente.
AAS pode ser definido como uma classe de surfactantes que consiste em aminoácidos contendo grupos de aminoácidos (HO 2 C-CHR-NH 2) ou resíduos de aminoácidos (HO 2 C-CHR-NH-). As 2 regiões funcionais de aminoácidos permitem a derivação de uma ampla variedade de surfactantes. Sabe-se que um total de 20 aminoácidos proteinogênicos padrão existem na natureza e são responsáveis por todas as reações fisiológicas no crescimento e nas atividades vitais. Eles diferem entre si apenas no resíduo R (Figura 1, pk a é o logaritmo negativo da constante de dissociação ácida da solução). Alguns são apolares e hidrofóbicos, alguns são polares e hidrofílicos, alguns são básicos e alguns são ácidos.
Como os aminoácidos são compostos renováveis, os surfactantes sintetizados a partir de aminoácidos também têm um alto potencial para se tornarem sustentáveis e ecologicamente corretos. A estrutura simples e natural, a baixa toxicidade e a rápida biodegradabilidade muitas vezes os tornam superiores aos surfactantes convencionais. Utilizando matérias-primas renováveis (ex. aminoácidos e óleos vegetais), os AAS podem ser produzidos por diferentes rotas biotecnológicas e químicas.
No início do século 20, os aminoácidos foram descobertos pela primeira vez para serem usados como substratos para a síntese de surfactantes.Os AAS foram utilizados principalmente como conservantes em formulações farmacêuticas e cosméticas.Além disso, descobriu-se que os AAS são biologicamente ativos contra uma variedade de bactérias, tumores e vírus causadores de doenças. Em 1988, a disponibilidade de AAS de baixo custo gerou interesse em pesquisas sobre atividade de superfície. Hoje, com o desenvolvimento da biotecnologia, alguns aminoácidos também podem ser sintetizados comercialmente em larga escala por leveduras, o que indiretamente prova que a produção de AAS é mais ecológica.
01 Desenvolvimento de Aminoácidos
Já no início do século XIX, quando os aminoácidos de ocorrência natural foram descobertos pela primeira vez, previu-se que as suas estruturas eram extremamente valiosas - utilizáveis como matéria-prima para a preparação de anfifílicos. O primeiro estudo sobre a síntese de AAS foi relatado por Bondi em 1909.
Nesse estudo, N-acilglicina e N-acilalanina foram introduzidas como grupos hidrofílicos para surfactantes. Trabalhos subsequentes envolveram a síntese de lipoAminoácidos (AAS) utilizando glicina e alanina, e Hentrich et al. publicou uma série de descobertas,incluindo o primeiro pedido de patente, sobre o uso de sais de acil sarcosinato e acil aspartato como surfactantes em produtos de limpeza doméstica (por exemplo, xampus, detergentes e cremes dentais).Posteriormente, muitos pesquisadores investigaram a síntese e as propriedades físico-químicas dos acil aminoácidos. Até o momento, uma grande quantidade de literatura foi publicada sobre a síntese, propriedades, aplicações industriais e biodegradabilidade do AAS.
02 Propriedades Estruturais
As cadeias de ácidos graxos hidrofóbicos não polares do AAS podem variar em estrutura, comprimento e número da cadeia.A diversidade estrutural e a alta atividade superficial do AAS explicam sua ampla diversidade composicional e propriedades físico-químicas e biológicas. Os grupos principais do AAS são compostos de aminoácidos ou peptídeos. As diferenças nos grupos de cabeças determinam a adsorção, agregação e atividade biológica destes surfactantes. Os grupos funcionais no grupo principal determinam então o tipo de AAS, incluindo catiônico, aniônico, não iônico e anfotérico. A combinação de aminoácidos hidrofílicos e porções hidrofóbicas de cadeia longa formam uma estrutura anfifílica que torna a molécula altamente superficialmente ativa. Além disso, a presença de átomos de carbono assimétricos na molécula ajuda a formar moléculas quirais.
03 Composição Química
Todos os peptídeos e polipeptídeos são produtos de polimerização desses quase 20 α-aminoácidos α-proteinogênicos. Todos os 20 α-aminoácidos contêm um grupo funcional ácido carboxílico (-COOH) e um grupo funcional amino (-NH 2), ambos ligados ao mesmo átomo de carbono α tetraédrico. Os aminoácidos diferem uns dos outros pelos diferentes grupos R ligados ao carbono α (exceto para a licina, onde o grupo R é hidrogênio). Os grupos R podem diferir em estrutura, tamanho e carga (acidez, alcalinidade). Estas diferenças também determinam a solubilidade dos aminoácidos em água.
Os aminoácidos são quirais (exceto a glicina) e são opticamente ativos por natureza porque possuem quatro substituintes diferentes ligados ao carbono alfa. Os aminoácidos têm duas conformações possíveis; eles são imagens espelhadas não sobrepostas um do outro, apesar do fato de o número de estereoisômeros L ser significativamente maior. O grupo R presente em alguns aminoácidos (fenilalanina, tirosina e triptofano) é o arilo, levando a uma absorção máxima de UV a 280 nm. O α-COOH ácido e o α-NH 2 básico nos aminoácidos são capazes de ionização, e ambos os estereoisômeros, quaisquer que sejam, constroem o equilíbrio de ionização mostrado abaixo.
R-COOH ↔R-COO－＋H＋
R-NH3＋↔R-NH2＋H＋
Conforme mostrado no equilíbrio de ionização acima, os aminoácidos contêm pelo menos dois grupos fracamente ácidos; entretanto, o grupo carboxila é muito mais ácido em comparação ao grupo amino protonado. pH 7,4, o grupo carboxila é desprotonado enquanto o grupo amino é protonado. Os aminoácidos com grupos R não ionizáveis são eletricamente neutros neste pH e formam zwitterion.
04 Classificação
AAS pode ser classificada de acordo com quatro critérios, que são descritos a seguir.
4.1 De acordo com a origem
| De acordo com a origem, o AAS pode ser dividido em 2 categorias como segue. ① Categoria Natural Alguns compostos naturais contendo aminoácidos também têm a capacidade de reduzir a tensão superficial/interfacial e alguns até excedem a eficácia dos glicolipídeos. Esses AAS também são conhecidos como lipopeptídeos. Os lipopeptídeos são compostos de baixo peso molecular, geralmente produzidos por espécies de Bacillus.
Esses AAS são divididos em 3 subclasses:surfactina, iturina e fengicina.
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| A família de peptídeos tensoativos abrange variantes heptapeptídicas de uma variedade de substâncias,como mostrado na Figura 2a, em que uma cadeia de ácido graxo β-hidroxi insaturado C12-C16 está ligada ao peptídeo. O peptídeo tensoativo é uma lactona macrocíclica em que o anel é fechado por catálise entre o terminal C do ácido graxo β-hidroxi e o peptídeo. Na subclasse da iturina, existem seis variantes principais, nomeadamente iturina A e C, micosubtilina e bacilomicina D, F e L.Em todos os casos, os heptapeptídeos estão ligados às cadeias C14-C17 dos ácidos graxos β-amino (as cadeias podem ser diversas). No caso das ecurimicinas, o grupo amino na posição β pode formar uma ligação amida com o terminal C formando assim uma estrutura lactama macrocíclica.
A subclasse fengycina contém fengycina A e B, que também são chamadas de plipastatina quando Tyr9 é configurado em D.O decapeptídeo está ligado a uma cadeia de ácido graxo β-hidroxi C14-C18 saturada ou insaturada. Estruturalmente, a plipastatina também é uma lactona macrocíclica, contendo uma cadeia lateral Tyr na posição 3 da sequência peptídica e formando uma ligação éster com o resíduo C-terminal, formando assim uma estrutura de anel interno (como é o caso de muitos lipopeptídeos de Pseudomonas).
② Categoria Sintética O AAS também pode ser sintetizado usando qualquer um dos aminoácidos ácidos, básicos e neutros. Os aminoácidos comuns usados para a síntese de AAS são ácido glutâmico, serina, prolina, ácido aspártico, glicina, arginina, alanina, leucina e hidrolisados de proteínas. Esta subclasse de surfactantes pode ser preparada por métodos químicos, enzimáticos e quimioenzimáticos; entretanto, para a produção de AAS, a síntese química é mais viável economicamente. Exemplos comuns incluem ácido N-lauroil-L-glutâmico e ácido N-palmitoil-L-glutâmico.
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4.2 Baseado em substituintes de cadeia alifática
Com base nos substituintes da cadeia alifática, os surfactantes à base de aminoácidos podem ser divididos em 2 tipos.
De acordo com a posição do substituinte
| ①N-substituído AAS Nos compostos N-substituídos, um grupo amino é substituído por um grupo lipofílico ou um grupo carboxila, resultando em perda de basicidade. o exemplo mais simples de AAS N-substituídos são os N-acil aminoácidos, que são essencialmente surfactantes aniônicos. AAS n-substituídos têm uma ligação amida ligada entre as porções hidrofóbica e hidrofílica. A ligação amida tem a capacidade de formar uma ligação de hidrogênio, o que facilita a degradação desse surfactante em ambiente ácido, tornando-o biodegradável.
② AAS substituído por C Nos compostos substituídos em C, a substituição ocorre no grupo carboxila (por meio de uma ligação amida ou éster). Compostos C-substituídos típicos (por exemplo, ésteres ou amidas) são essencialmente surfactantes catiônicos.
③AAS substituídos por N e C Neste tipo de surfactante, tanto os grupos amino quanto os carboxila são a parte hidrofílica. Este tipo é essencialmente um surfactante anfotérico. |
4.3 De acordo com o número de caudas hidrofóbicas
Com base no número de grupos de cabeças e caudas hidrofóbicas, o AAS pode ser dividido em quatro grupos. AAS de cadeia reta, AAS tipo Gemini (dímero), AAS tipo glicerolipídeo e AAS tipo anfifílico bicefálico (Bola). surfactantes de cadeia linear são surfactantes constituídos por aminoácidos com apenas uma cauda hidrofóbica (Figura 3). Os AAS do tipo Gemini possuem dois grupos de cabeça polar de aminoácidos e duas caudas hidrofóbicas por molécula (Figura 4). Neste tipo de estrutura, os dois AAS de cadeia linear estão ligados entre si por um espaçador e, portanto, também são chamados de dímeros. No AAS do tipo glicerolipídeo, por outro lado, as duas caudas hidrofóbicas estão ligadas ao mesmo grupo de cabeça de aminoácido. Esses surfactantes podem ser considerados análogos de monoglicerídeos, diglicerídeos e fosfolipídios, enquanto no AAS do tipo Bola, dois grupos de cabeça de aminoácidos estão ligados por uma cauda hidrofóbica.
4.4 De acordo com o tipo de grupo principal
①AAS catiônico
O grupo principal desse tipo de surfactante possui carga positiva. O primeiro AAS catiônico é o arginato de etil cocoil, que é um carboxilato de pirrolidona. As propriedades únicas e diversas deste surfactante o tornam útil em desinfetantes, agentes antimicrobianos, agentes antiestáticos, condicionadores de cabelo, além de ser suave para os olhos e a pele e facilmente biodegradável. Singare e Mhatre sintetizaram AAS catiônicos à base de arginina e avaliaram suas propriedades físico-químicas. Neste estudo, eles alegaram altos rendimentos dos produtos obtidos nas condições de reação de Schotten-Baumann. Com o aumento do comprimento da cadeia alquílica e da hidrofobicidade, descobriu-se que a atividade superficial do surfactante aumentava e a concentração micelar crítica (cmc) diminuía. Outra é a proteína acila quaternária, comumente usada como condicionador em produtos para os cabelos.
②AAS aniônico
Em surfactantes aniônicos, o grupo de cabeça polar do surfactante tem carga negativa. A sarcosina (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-metilglicina), um aminoácido comumente encontrado em ouriços-do-mar e estrelas do mar, está quimicamente relacionada à glicina (NH 2 -CH 2 -COOH,), um aminoácido básico encontrado em células de mamíferos. -COOH) está quimicamente relacionado à glicina, que é um aminoácido básico encontrado em células de mamíferos. O ácido láurico, o ácido tetradecanóico, o ácido oleico e seus halogenetos e ésteres são comumente usados para sintetizar surfactantes de sarcosinato. Os sarcosinatos são inerentemente suaves e, portanto, comumente usados em enxaguantes bucais, xampus, espumas de barbear em spray, protetores solares, produtos de limpeza de pele e outros produtos cosméticos.
Outros AAS aniônicos comercialmente disponíveis incluem Amisoft CS-22 e AmiliteGCK-12, que são nomes comerciais de N-cocoil-L-glutamato de sódio e N-cocoil glicinato de potássio, respectivamente. A amilita é comumente usada como agente espumante, detergente, solubilizante, emulsificante e dispersante, e tem muitas aplicações em cosméticos, como xampus, sabonetes de banho, sabonetes corporais, cremes dentais, produtos de limpeza facial, sabonetes de limpeza, produtos de limpeza para lentes de contato e surfactantes domésticos. Amisoft é usado como um limpador suave para pele e cabelo, principalmente em produtos de limpeza faciais e corporais, detergentes sintéticos em bloco, produtos para o corpo, xampus e outros produtos para a pele.
③ AAS zwitteriônico ou anfotérico
Os surfactantes anfotéricos contêm sítios ácidos e básicos e podem, portanto, alterar sua carga alterando o valor do pH. Em meios alcalinos comportam-se como surfactantes aniônicos, enquanto em ambientes ácidos comportam-se como surfactantes catiônicos e em meios neutros como surfactantes anfotéricos. Lauril lisina (LL) e alcóxi (2-hidroxipropil) arginina são os únicos surfactantes anfotéricos conhecidos baseados em aminoácidos. LL é um produto de condensação de lisina e ácido láurico. Devido à sua estrutura anfotérica, o LL é insolúvel em quase todos os tipos de solventes, exceto em solventes muito alcalinos ou ácidos. Como pó orgânico, o LL possui excelente adesão a superfícies hidrofílicas e baixo coeficiente de atrito, conferindo a este surfactante excelente capacidade lubrificante. LL é amplamente utilizado em cremes para a pele e condicionadores de cabelo, e também como lubrificante.
④AAS não iônico
Os surfactantes não iônicos são caracterizados por grupos de cabeças polares sem cargas formais. oito novos surfactantes não iônicos etoxilados foram preparados por Al-Sabagh et al. a partir de α-aminoácidos solúveis em óleo. Neste processo, a L-fenilalanina (LEP) e a L-leucina foram primeiro esterificadas com hexadecanol, seguida de amidação com ácido palmítico para dar duas amidas e dois ésteres de α-aminoácidos. As amidas e ésteres sofreram então reações de condensação com óxido de etileno para preparar três derivados de fenilalanina com diferentes números de unidades de polioxietileno (40, 60 e 100). Verificou-se que estes AAS não iónicos tinham boas propriedades de detergência e formação de espuma.
05 Síntese
5.1 Rota sintética básica
No AAS, os grupos hidrofóbicos podem estar ligados a locais de amina ou ácido carboxílico, ou através das cadeias laterais de aminoácidos. Com base nisso, estão disponíveis quatro rotas sintéticas básicas, conforme mostrado na Figura 5.
Fig.5 Caminhos fundamentais de síntese de surfactantes à base de aminoácidos
| Caminho 1. As éster aminas anfifílicas são produzidas por reações de esterificação, caso em que a síntese do surfactante é geralmente alcançada pelo refluxo de álcoois graxos e aminoácidos na presença de um agente desidratante e um catalisador ácido. Em algumas reações, o ácido sulfúrico atua tanto como catalisador quanto como agente desidratante.
Caminho 2. Os aminoácidos ativados reagem com as alquilaminas para formar ligações amida, resultando na síntese de amidoaminas anfifílicas.
Caminho 3. Amidoácidos são sintetizados pela reação dos grupos amina de aminoácidos com Amidoácidos.
Caminho 4. Os alquilaminoácidos de cadeia longa foram sintetizados pela reação de grupos amina com haloalcanos. |
5.2 Avanços na síntese e produção
5.2.1 Síntese de surfactantes de aminoácidos/peptídeos de cadeia única
N-acil ou O-acil aminoácidos ou peptídeos podem ser sintetizados por acilação catalisada por enzima de grupos amina ou hidroxila com ácidos graxos. O primeiro relatório sobre a síntese de aminoácidos amida ou éster metílico catalisada por lipase sem solvente utilizou Candida antarctica, com rendimentos variando de 25% a 90% dependendo do aminoácido alvo. Metiletilcetona também tem sido usada como solvente em algumas reações. Vonderhagen et al. também descreveram reações de N-acilação catalisadas por lipase e protease de aminoácidos, hidrolisados de proteínas e/ou seus derivados usando uma mistura de água e solventes orgânicos (por exemplo, dimetilformamida/água) e metil butil cetona.
No início, o principal problema com a síntese de AAS catalisada por enzimas eram os baixos rendimentos. De acordo com Valivety et al. o rendimento de derivados de N-tetradecanoil aminoácidos foi de apenas 2%-10%, mesmo após utilização de diferentes lipases e incubação a 70°C durante muitos dias. Montet et al. também encontraram problemas relativos ao baixo rendimento de aminoácidos na síntese de N-acil lisina utilizando ácidos graxos e óleos vegetais. Segundo eles, o rendimento máximo do produto foi de 19% sem solventes e com uso de solventes orgânicos. o mesmo problema foi encontrado por Valivety et al. na síntese de derivados de éster metílico de N-Cbz-L-lisina ou N-Cbz-lisina.
Neste estudo, eles alegaram que o rendimento de 3-O-tetradecanoil-L-serina foi de 80% ao usar serina N-protegida como substrato e Novozyme 435 como catalisador em um ambiente fundido sem solvente. Nagao e Kito estudaram a O-acilação de L-serina, L-homoserina, L-treonina e L-tirosina (LET) ao usar lipase. Os resultados da reação (a lipase foi obtida por Candida cylindracea e Rhizopus delemar em meio tampão aquoso) e relataram que os rendimentos de acilação de L-homoserina e L-serina foram um tanto baixos, enquanto não ocorreu acilação de L-treonina e LET.
Muitos pesquisadores apoiaram o uso de substratos baratos e prontamente disponíveis para a síntese de AAS com boa relação custo-benefício. Soo et al. afirmaram que a preparação de surfactantes à base de óleo de palma funciona melhor com lipoenzima imobilizada. Eles notaram que o rendimento dos produtos seria melhor apesar da reação demorada (6 dias). Gerova et al. investigaram a síntese e atividade superficial de N-palmitoil AAS quiral à base de metionina, prolina, leucina, treonina, fenilalanina e fenilglicina em uma mistura cíclica/racêmica. Pang e Chu descreveram a síntese de monômeros à base de aminoácidos e monômeros à base de ácido dicarboxílico em solução. Uma série de ésteres de poliamida à base de aminoácidos funcionais e biodegradáveis foram sintetizados por reações de co-condensação em solução.
Cantaeuzene e Guerreiro relataram a esterificação de grupos ácidos carboxílicos de Boc-Ala-OH e Boc-Asp-OH com álcoois e dióis alifáticos de cadeia longa, tendo diclorometano como solvente e agarose 4B (Sepharose 4B) como catalisador. Neste estudo, a reação de Boc-Ala-OH com álcoois graxos de até 16 carbonos deu bons rendimentos (51%), enquanto para Boc-Asp-OH 6 e 12 carbonos foram melhores, com um rendimento correspondente de 63% [64 ]. 99,9%) em rendimentos variando de 58% a 76%, que foram sintetizados pela formação de ligações amida com diversas alquilaminas de cadeia longa ou ligações éster com álcoois graxos por Cbz-Arg-OMe, onde a papaína atuou como catalisador.
5.2.2 Síntese de surfactantes de aminoácidos/peptídeos baseados em gemini
Os surfactantes gemini à base de aminoácidos consistem em duas moléculas de AAS de cadeia linear ligadas uma à outra por um grupo espaçador. Existem 2 esquemas possíveis para a síntese quimioenzimática de surfactantes à base de aminoácidos do tipo gemini (Figuras 6 e 7). Na Figura 6, 2 derivados de aminoácidos reagem com o composto como um grupo espaçador e depois são introduzidos 2 grupos hidrofóbicos. Na Figura 7, as 2 estruturas de cadeia linear estão diretamente ligadas entre si por um grupo espaçador bifuncional.
O primeiro desenvolvimento da síntese catalisada por enzimas de lipoaminoácidos gemini foi iniciado por Valivety et al. Yoshimura et al. investigaram a síntese, adsorção e agregação de um surfactante gemini à base de aminoácidos à base de cistina e brometo de n-alquil. Os surfactantes sintetizados foram comparados com os surfactantes monoméricos correspondentes. Faustino et al. descreveram a síntese de AAS monoméricos à base de uréia aniônica à base de L-cistina, D-cistina, DL-cistina, L-cisteína, L-metionina e L-sulfoalanina e seus pares de gêmeos por meio de condutividade, tensão superficial de equilíbrio e estabilidade -estado de caracterização de fluorescência deles. Foi demonstrado que o valor de cmc de gêmeos foi menor comparando monômero e gêmeos.
Fig.6 Síntese de gemini AAS usando derivados de AA e espaçador, seguida de inserção do grupo hidrofóbico
Fig.7 Síntese de AAS gemini usando espaçador bifuncional e AAS
5.2.3 Síntese de surfactantes de aminoácidos/peptídeos glicerolipídicos
Os surfactantes de aminoácidos/peptídeos glicerolipídicos são uma nova classe de aminoácidos lipídicos que são análogos estruturais de mono- (ou di-) ésteres e fosfolipídios de glicerol, devido à sua estrutura de uma ou duas cadeias gordurosas com um aminoácido ligado à estrutura do glicerol. por uma ligação éster. A síntese destes surfactantes começa com a preparação de ésteres de glicerol de aminoácidos a temperaturas elevadas e na presença de um catalisador ácido (por exemplo, BF 3). A síntese catalisada por enzimas (utilizando hidrolases, proteases e lipases como catalisadores) também é uma boa opção (Figura 8).
A síntese catalisada por enzimas de conjugados de glicerídeos de arginina dilaurilados usando papaína foi relatada. A síntese de conjugados de éster de diacilglicerol a partir de acetilarginina e a avaliação de suas propriedades físico-químicas também foram relatadas.
Fig.8 Síntese de conjugados de aminoácidos mono e diacilglicerol
espaçador: NH-(CH2)10-NH: compostoB1
espaçador: NH-C6H4-NH: composto B2
espaçador: CH2-CH2: compostoB3
Fig.9 Síntese de anfifílicos simétricos derivados de Tris(hidroximetil)aminometano
5.2.4 Síntese de surfactantes de aminoácidos/peptídeos à base de bola
Os anfifílicos do tipo bola à base de aminoácidos contêm 2 aminoácidos que estão ligados à mesma cadeia hidrofóbica. Franceschi et al. descreveram a síntese de anfifílicos do tipo bola com 2 aminoácidos (D- ou L-alanina ou L-histidina) e 1 cadeia alquílica de diferentes comprimentos e investigaram sua atividade superficial. Eles discutem a síntese e agregação de novos anfifílicos do tipo bola com uma fração de aminoácidos (usando um β-aminoácido incomum ou um álcool) e um grupo espaçador C12-C20. Os β-aminoácidos incomuns usados podem ser um aminoácido de açúcar, um aminoácido derivado de azidotimina (AZT), um aminoácido norborneno e um aminoálcool derivado de AZT (Figura 9). a síntese de anfifílicos simétricos do tipo bola derivados de tris (hidroximetil) aminometano (Tris) (Figura 9).
06 Propriedades físico-químicas
É bem conhecido que os surfactantes à base de aminoácidos (AAS) são diversos e versáteis por natureza e têm boa aplicabilidade em muitas aplicações, tais como boa solubilização, boas propriedades de emulsificação, alta eficiência, alto desempenho de atividade superficial e boa resistência à água dura (íon de cálcio). tolerância).
Com base nas propriedades surfactantes dos aminoácidos (por exemplo, tensão superficial, cmc, comportamento de fase e temperatura de Krafft), as seguintes conclusões foram alcançadas após extensos estudos - a atividade superficial do AAS é superior à do seu equivalente surfactante convencional.
6.1 Concentração Crítica de Micelas (cmc)
A concentração crítica de micelas é um dos parâmetros importantes dos surfactantes e governa muitas propriedades tensoativas, como solubilização, lise celular e sua interação com biofilmes, etc. Em geral, aumentar o comprimento da cadeia da cauda de hidrocarboneto (aumentando a hidrofobicidade) leva a uma diminuição no valor cmc da solução surfactante, aumentando assim sua atividade superficial. Os surfactantes à base de aminoácidos geralmente apresentam valores de cmc mais baixos em comparação aos surfactantes convencionais.
Através de diferentes combinações de grupos de cabeças e caudas hidrofóbicas (amida mono-catiônica, amida bi-catiônica, éster à base de amida bi-catiônica), Infante et al. sintetizaram três AAS à base de arginina e estudaram seus cmc e γcmc (tensão superficial em cmc), mostrando que os valores de cmc e γcmc diminuíram com o aumento do comprimento da cauda hidrofóbica. Em outro estudo, Singare e Mhatre descobriram que a cmc dos surfactantes de N-α-acilarginina diminuiu com o aumento do número de átomos de carbono da cauda hidrofóbica (Tabela 1).
Yoshimura et al. investigaram a cmc de surfactantes gemini à base de aminoácidos derivados de cisteína e mostraram que a cmc diminuiu quando o comprimento da cadeia de carbono na cadeia hidrofóbica foi aumentado de 10 para 12. Aumentar ainda mais o comprimento da cadeia de carbono para 14 resultou em um aumento na cmc, que confirmou que os surfactantes gemini de cadeia longa têm menor tendência de agregação.
Faustino et al. relataram a formação de micelas mistas em soluções aquosas de surfactantes aniônicos gemini à base de cistina. Os surfactantes gemini também foram comparados com os correspondentes surfactantes monoméricos convencionais (C 8 Cys). Os valores de cmc das misturas lipídico-surfactantes foram relatados como inferiores aos dos surfactantes puros. surfactantes gemini e 1,2-diheptanoil-sn-gliceril-3-fosfocolina, um fosfolipídio formador de micelas solúvel em água, tiveram cmc no nível milimolar.
Shrestha e Aramaki investigaram a formação de micelas viscoelásticas semelhantes a vermes em soluções aquosas de surfactantes aniônicos-não iônicos à base de aminoácidos mistos na ausência de sais de mistura. Neste estudo, descobriu-se que o N-dodecil glutamato tem uma temperatura de Krafft mais alta; porém, ao ser neutralizado com o aminoácido básico L-lisina, gerou micelas e a solução passou a se comportar como um fluido newtoniano a 25 °C.
6.2 Boa solubilidade em água
A boa solubilidade em água do AAS é devida à presença de ligações CO-NH adicionais. Isto torna o AAS mais biodegradável e ecológico do que os surfactantes convencionais correspondentes. A solubilidade em água do ácido N-acil-L-glutâmico é ainda melhor devido aos seus 2 grupos carboxila. A solubilidade em água do Cn(CA) 2 também é boa porque existem 2 grupos iônicos de arginina em 1 molécula, o que resulta em adsorção e difusão mais eficazes na interface celular e até mesmo em inibição bacteriana eficaz em concentrações mais baixas.
6.3 Temperatura Krafft e ponto Krafft
A temperatura de Krafft pode ser entendida como o comportamento específico de solubilidade de surfactantes cuja solubilidade aumenta acentuadamente acima de uma determinada temperatura. Os surfactantes iônicos têm tendência a gerar hidratos sólidos, que podem precipitar na água. A uma determinada temperatura (a chamada temperatura de Krafft), é normalmente observado um aumento dramático e descontínuo na solubilidade dos surfactantes. O ponto Krafft de um surfactante iônico é sua temperatura Krafft em cmc.
Esta característica de solubilidade é geralmente observada para surfactantes iônicos e pode ser explicada da seguinte forma: a solubilidade do monômero livre de surfactante é limitada abaixo da temperatura de Krafft até que o ponto de Krafft seja alcançado, onde sua solubilidade aumenta gradualmente devido à formação de micelas. Para garantir solubilidade completa, é necessário preparar formulações de surfactantes em temperaturas acima do ponto Krafft.
A temperatura Krafft do AAS foi estudada e comparada com a dos surfactantes sintéticos convencionais. Shrestha e Aramaki estudaram a temperatura Krafft do AAS à base de arginina e descobriram que a concentração crítica de micelas exibia comportamento de agregação na forma de pré-micelas acima de 2-5 ×10-6 mol-L -1 seguido de formação normal de micelas (Ohta et al. sintetizaram seis tipos diferentes de N-hexadecanoil AAS e discutiram a relação entre sua temperatura de Krafft e resíduos de aminoácidos.
Nos experimentos, descobriu-se que a temperatura de Krafft do N-hexadecanoil AAS aumentou com a diminuição do tamanho dos resíduos de aminoácidos (sendo a fenilalanina uma exceção), enquanto o calor de solubilidade (absorção de calor) aumentou com a diminuição do tamanho dos resíduos de aminoácidos (com com exceção da glicina e da fenilalanina). Concluiu-se que tanto nos sistemas de alanina como de fenilalanina, a interacção DL é mais forte do que a interacção LL na forma sólida do sal N-hexadecanoil AAS.
Brito et al. determinou a temperatura de Krafft de três séries de novos surfactantes à base de aminoácidos usando microcalorimetria de varredura diferencial e descobriu que a mudança do íon trifluoroacetato para íon iodeto resultou em um aumento significativo na temperatura de Krafft (cerca de 6 °C), de 47 °C para 53 °C C. A presença de ligações duplas cis e a insaturação presente nos derivados Ser de cadeia longa levaram a uma diminuição significativa na temperatura de Krafft. Foi relatado que o n-dodecil glutamato tem uma temperatura de Krafft mais alta. No entanto, a neutralização com o aminoácido básico L-lisina resultou na formação de micelas em solução que se comportaram como fluidos newtonianos a 25 °C.
6.4 Tensão superficial
A tensão superficial dos surfactantes está relacionada ao comprimento da cadeia da parte hidrofóbica. Zhang et al. determinou a tensão superficial do cocoil glicinato de sódio pelo método da placa Wilhelmy (25±0,2)°C e determinou o valor da tensão superficial em cmc como 33 mN-m -1, cmc como 0,21 mmol-L -1. Yoshimura et al. determinou a tensão superficial da tensão superficial baseada em aminoácidos do tipo 2C n Cys de agentes tensoativos baseados em 2C n Cys. Verificou-se que a tensão superficial em cmc diminuiu com o aumento do comprimento da cadeia (até n = 8), enquanto a tendência foi invertida para surfactantes com n = 12 ou comprimentos de cadeia maiores.
O efeito do CaC1 2 na tensão superficial de surfactantes à base de aminoácidos dicarboxilados também foi estudado. Nestes estudos, CaC1 2 foi adicionado a soluções aquosas de três surfactantes do tipo aminoácido dicarboxilados (C12 MalNa 2, C12 AspNa 2 e C12 GluNa 2). Os valores de platô após cmc foram comparados e verificou-se que a tensão superficial diminuiu em concentrações muito baixas de CaC1 2. Isto se deve ao efeito dos íons cálcio na disposição do surfactante na interface gás-água. as tensões superficiais dos sais de N-dodecilaminomalonato e N-dodecilaspartato, por outro lado, também foram quase constantes até a concentração de 10 mmol-L -1 de CaC1 2. Acima de 10 mmol-L -1, a tensão superficial aumenta acentuadamente, devido à formação de precipitação do sal de cálcio do surfactante. Para o sal dissódico de N-dodecil glutamato, a adição moderada de CaC1 2 resultou numa diminuição significativa na tensão superficial, enquanto o aumento contínuo na concentração de CaC1 2 já não causou alterações significativas.
Para determinar a cinética de adsorção do AAS tipo gemini na interface gás-água, a tensão superficial dinâmica foi determinada usando o método de pressão máxima de bolha. Os resultados mostraram que durante o maior tempo de teste, a tensão superficial dinâmica do 2C 12 Cys não se alterou. A diminuição da tensão superficial dinâmica depende apenas da concentração, do comprimento das caudas hidrofóbicas e do número de caudas hidrofóbicas. O aumento da concentração de surfactante, a diminuição do comprimento da cadeia, bem como o número de cadeias, resultaram em um decaimento mais rápido. Os resultados obtidos para concentrações mais elevadas de C n Cys (n = 8 a 12) foram muito próximos do γ cmc medido pelo método de Wilhelmy.
Em outro estudo, as tensões superficiais dinâmicas da dilaurilcistina sódica (SDLC) e da didecaminocistina sódica foram determinadas pelo método da placa de Wilhelmy e, além disso, as tensões superficiais de equilíbrio de suas soluções aquosas foram determinadas pelo método do volume de gotas. A reação das ligações dissulfeto também foi investigada por outros métodos. A adição de mercaptoetanol à solução 0,1 mmol-L -1SDLC levou a um rápido aumento na tensão superficial de 34 mN-m -1 para 53 mN-m -1. Como o NaClO pode oxidar as ligações dissulfeto do SDLC em grupos ácido sulfônico, nenhum agregado foi observado quando NaClO (5 mmol-L -1 ) foi adicionado à solução 0,1 mmol-L -1 do SDLC. Os resultados da microscopia eletrônica de transmissão e do espalhamento dinâmico de luz mostraram que nenhum agregado foi formado na solução. Verificou-se que a tensão superficial do SDLC aumentou de 34 mN-m -1 para 60 mN-m -1 durante um período de 20 min.
6.5 Interações binárias de superfície
Nas ciências da vida, vários grupos estudaram as propriedades vibracionais de misturas de AAS catiônicos (surfactantes à base de diacilglicerol arginina) e fosfolipídios na interface gás-água, concluindo finalmente que esta propriedade não ideal causa a prevalência de interações eletrostáticas.
6.6 Propriedades de agregação
A dispersão dinâmica de luz é comumente usada para determinar as propriedades de agregação de monômeros à base de aminoácidos e surfactantes gemini em concentrações acima de cmc, produzindo um diâmetro hidrodinâmico aparente DH (= 2R H ). Os agregados formados por C n Cys e 2Cn Cys são relativamente grandes e possuem uma distribuição em ampla escala em comparação com outros surfactantes. Todos os surfactantes, exceto 2C 12 Cys, normalmente formam agregados de cerca de 10 nm. os tamanhos das micelas dos surfactantes gemini são significativamente maiores do que os de seus equivalentes monoméricos. Um aumento no comprimento da cadeia de hidrocarbonetos também leva a um aumento no tamanho da micela. ohta et al. descreveram as propriedades de agregação de três estereoisômeros diferentes de N-dodecil-fenil-alanil-fenil-alanina tetrametilamônio em solução aquosa e mostraram que os diastereoisômeros têm a mesma concentração crítica de agregação em solução aquosa. Iwahashi et al. investigado por dicroísmo circular, RMN e osmometria de pressão de vapor a formação de agregados quirais de ácido N-dodecanoil-L-glutâmico, N-dodecanoil-L-valina e seus ésteres metílicos em diferentes solventes (como tetrahidrofurano, acetonitrila, 1,4 -dioxano e 1,2-dicloroetano) com propriedades rotacionais foram investigadas por dicroísmo circular, RMN e osmometria de pressão de vapor.
6.7 Adsorção interfacial
A adsorção interfacial de surfactantes à base de aminoácidos e sua comparação com seu equivalente convencional também é uma das direções da pesquisa. Por exemplo, foram investigadas as propriedades de adsorção interfacial de ésteres dodecílicos de aminoácidos aromáticos obtidos de LET e LEP. Os resultados mostraram que LET e LEP exibiram menores áreas interfaciais na interface gás-líquido e na interface água/hexano, respectivamente.
Bordes et al. investigaram o comportamento da solução e a adsorção na interface gás-água de três surfactantes de aminoácidos dicarboxilados, os sais dissódicos de dodecil glutamato, dodecil aspartato e aminomalonato (com 3, 2 e 1 átomos de carbono entre os dois grupos carboxila, respectivamente). De acordo com este relatório, a cmc dos surfactantes dicarboxilados foi 4-5 vezes maior que a do sal de dodecil glicina monocarboxilado. Isto é atribuído à formação de ligações de hidrogénio entre os surfactantes dicarboxilados e moléculas vizinhas através dos grupos amida neles contidos.
6.8 Comportamento das fases
Fases cúbicas descontínuas isotrópicas são observadas para surfactantes em concentrações muito altas. Moléculas de surfactante com grupos de cabeças muito grandes tendem a formar agregados de curvatura positiva menor. Marques et al. estudaram o comportamento de fase dos sistemas 12Lys12/12Ser e 8Lys8/16Ser (ver Figura 10), e os resultados mostraram que o sistema 12Lys12/12Ser possui uma zona de separação de fases entre as regiões de solução micelar e vesicular, enquanto o sistema 8Lys8/16Ser O O sistema 8Lys8/16Ser mostra uma transição contínua (região de fase micelar alongada entre a região de fase micelar pequena e a região de fase de vesícula). Deve-se notar que para a região de vesículas do sistema 12Lys12/12Ser, as vesículas estão sempre coexistindo com micelas, enquanto a região de vesículas do sistema 8Lys8/16Ser possui apenas vesículas.
Misturas cataniônicas de surfactantes à base de lisina e serina: par 12Lys12/12Ser simétrico (esquerda) e par 8Lys8/16Ser assimétrico (direita)
6.9 Capacidade emulsionante
Kouchi et al. examinaram a capacidade emulsificante, tensão interfacial, dispersibilidade e viscosidade de N-[3-dodecil-2-hidroxipropil]-L-arginina, L-glutamato e outros AAS. Em comparação com os surfactantes sintéticos (seus equivalentes convencionais não iônicos e anfotéricos), os resultados mostraram que os AAS têm maior capacidade emulsificante do que os surfactantes convencionais.
Baczko et al. sintetizou novos surfactantes de aminoácidos aniônicos e investigou sua adequação como solventes de espectroscopia de RMN orientada quiral. Uma série de derivados anfifílicos de L-Phe ou L-Ala à base de sulfonato com diferentes caudas hidrofóbicas (pentil-tetradecil) foram sintetizados pela reação de aminoácidos com anidrido o-sulfobenzóico. Wu et al. sais de sódio sintetizados de N-acil graxo AAS einvestigaram sua capacidade de emulsificação em emulsões óleo em água, e os resultados mostraram que esses surfactantes tiveram melhor desempenho com acetato de etila como fase oleosa do que com n-hexano como fase oleosa.
6.10 Avanços na síntese e produção
A resistência à água dura pode ser entendida como a capacidade dos surfactantes de resistir à presença de íons como cálcio e magnésio em água dura, ou seja, a capacidade de evitar a precipitação em sabões de cálcio. Surfactantes com alta resistência à água dura são muito úteis para formulações de detergentes e produtos de higiene pessoal. A resistência à água dura pode ser avaliada calculando a mudança na solubilidade e na atividade superficial do surfactante na presença de íons cálcio.
Outra forma de avaliar a resistência à água dura é calcular a porcentagem ou gramas de surfactante necessária para que o sabão de cálcio formado a partir de 100 g de oleato de sódio seja disperso em água. Em áreas com água com alta dureza, altas concentrações de íons de cálcio e magnésio e conteúdo mineral podem dificultar algumas aplicações práticas. Freqüentemente, o íon sódio é usado como contra-íon de um surfactante aniônico sintético. Como o íon cálcio divalente está ligado a ambas as moléculas do surfactante, ele faz com que o surfactante precipite mais rapidamente da solução, tornando a detergência menos provável.
O estudo da resistência à água dura do AAS mostrou que a resistência à água dura e ácida foi fortemente influenciada por um grupo carboxila adicional, e a resistência à água dura e ácida aumentou ainda mais com o aumento do comprimento do grupo espaçador entre os dois grupos carboxila . A ordem de resistência à água ácida e dura foi glicinato C 12 < aspartato C 12 < glutamato C 12. Comparando a ligação amida dicarboxilada e o surfactante amino dicarboxilado, respectivamente, verificou-se que a faixa de pH deste último era mais ampla e sua atividade superficial aumentava com a adição de uma quantidade apropriada de ácido. Os N-alquil aminoácidos dicarboxilados apresentaram efeito quelante na presença de íons cálcio, e o aspartato C12 formou um gel branco. O glutamato c 12 apresentou alta atividade superficial em alta concentração de Ca 2+ e espera-se que seja usado na dessalinização de água do mar.
6.11 Dispersibilidade
Dispersibilidade refere-se à capacidade de um surfactante de evitar a coalescência e sedimentação do surfactante em solução.A dispersibilidade é uma propriedade importante dos surfactantes que os torna adequados para uso em detergentes, cosméticos e produtos farmacêuticos.Um agente dispersante deve conter uma ligação éster, éter, amida ou amino entre o grupo hidrofóbico e o grupo hidrofílico terminal (ou entre os grupos hidrofóbicos de cadeia linear).
Geralmente, os tensoativos aniônicos, como os sulfatos de alcanolamido, e os tensoativos anfotéricos, como a amidosulfobetaína, são particularmente eficazes como agentes dispersantes para sabões de cálcio.
Muitos esforços de pesquisa determinaram a dispersibilidade do AAS, onde a N-lauroil lisina foi considerada pouco compatível com a água e difícil de usar em formulações cosméticas.Nesta série, os aminoácidos básicos substituídos por N-acil apresentam excelente dispersibilidade e são usados na indústria cosmética para melhorar formulações.
07 Toxicidade
Os surfactantes convencionais, especialmente os surfactantes catiônicos, são altamente tóxicos para os organismos aquáticos. Sua toxicidade aguda se deve ao fenômeno da interação íon-adsorção dos surfactantes na interface célula-água. A diminuição da cmc dos surfactantes geralmente leva a uma adsorção interfacial mais forte dos surfactantes, o que geralmente resulta em sua elevada toxicidade aguda. Um aumento no comprimento da cadeia hidrofóbica dos surfactantes também leva a um aumento na toxicidade aguda do surfactante.A maioria dos AAS são pouco ou não tóxicos para os seres humanos e para o ambiente (especialmente para os organismos marinhos) e são adequados para utilização como ingredientes alimentares, farmacêuticos e cosméticos.Muitos pesquisadores demonstraram que os surfactantes de aminoácidos são suaves e não irritantes para a pele. Os surfactantes à base de arginina são conhecidos por serem menos tóxicos do que os seus equivalentes convencionais.
Brito et al. estudaram as propriedades físico-químicas e toxicológicas de anfifílicos à base de aminoácidos e seus [derivados de tirosina (Tyr), hidroxiprolina (Hyp), serina (Ser) e lisina (Lys)] formação espontânea de vesículas catiônicas e forneceram dados sobre sua toxicidade aguda para Daphnia magna (IC 50). Eles sintetizaram vesículas catiônicas de brometo de dodeciltrimetilamônio (DTAB)/derivados de Lys e/ou misturas de derivados de Ser/Lys e testaram sua ecotoxicidade e potencial hemolítico, mostrando que todos os AAS e suas misturas contendo vesículas eram menos tóxicos que o surfactante convencional DTAB .
Rosa e outros. investigaram a ligação (associação) do DNA a vesículas catiônicas baseadas em aminoácidos estáveis. Ao contrário dos surfactantes catiônicos convencionais, que muitas vezes parecem ser tóxicos, a interação dos surfactantes de aminoácidos catiônicos parece não ser tóxica. O AAS catiônico é baseado em arginina, que forma espontaneamente vesículas estáveis em combinação com certos surfactantes aniônicos. Os inibidores de corrosão à base de aminoácidos também são considerados não tóxicos. Esses surfactantes são facilmente sintetizados com alta pureza (até 99%), baixo custo, facilmente biodegradáveis e completamente solúveis em meio aquoso. Vários estudos demonstraram que os surfactantes de aminoácidos contendo enxofre são superiores na inibição da corrosão.
Em um estudo recente, Perinelli et al. relataram um perfil toxicológico satisfatório de ramnolipídios em comparação aos surfactantes convencionais. Sabe-se que os ramnolípidos actuam como intensificadores da permeabilidade. Eles também relataram o efeito dos ramnolipídios na permeabilidade epitelial de drogas macromoleculares.
08 Atividade antimicrobiana
A atividade antimicrobiana dos surfactantes pode ser avaliada pela concentração inibitória mínima. A atividade antimicrobiana dos surfactantes à base de arginina foi estudada detalhadamente. Descobriu-se que as bactérias Gram-negativas são mais resistentes aos surfactantes à base de arginina do que as bactérias Gram-positivas. A atividade antimicrobiana dos surfactantes é geralmente aumentada pela presença de hidroxila, ciclopropano ou ligações insaturadas nas cadeias acil. Castillo et al. mostraram que o comprimento das cadeias acilo e a carga positiva determinam o valor HLB (equilíbrio hidrofílico-lipofílico) da molécula, e estes têm um efeito na sua capacidade de romper membranas. O éster metílico de Nα-acilarginina é outra classe importante de surfactantes catiônicos com atividade antimicrobiana de amplo espectro e é facilmente biodegradável e tem baixa ou nenhuma toxicidade. Estudos sobre a interação de surfactantes à base de éster metílico de Nα-acilarginina com 1,2-dipalmitoil-sn-propiltrioxil-3-fosforilcolina e 1,2-ditetradecanoil-sn-propiltrioxil-3-fosforilcolina, membranas modelo, e com organismos vivos em a presença ou ausência de barreiras externas mostraram que esta classe de surfactantes possui boa atividade antimicrobiana. Os resultados mostraram que os surfactantes possuem boa atividade antibacteriana.
09 Propriedades reológicas
As propriedades reológicas dos surfactantes desempenham um papel muito importante na determinação e previsão de suas aplicações em diferentes indústrias, incluindo alimentos, produtos farmacêuticos, extração de petróleo, cuidados pessoais e produtos para cuidados domésticos. Muitos estudos foram realizados para discutir a relação entre viscoelasticidade de surfactantes de aminoácidos e cmc.
10 Aplicações na indústria cosmética
Os AAS são usados na formulação de muitos produtos de cuidados pessoais.O N-cocoilglicinato de potássio é suave para a pele e é usado na limpeza facial para remover resíduos e maquiagem. O ácido n-acil-L-glutâmico possui dois grupos carboxila, o que o torna mais solúvel em água. Dentre esses AAS, os AAS à base de ácidos graxos C 12 são amplamente utilizados na limpeza facial para remover resíduos e maquiagem. AAS com cadeia C 18 são usados como emulsificantes em produtos para cuidados com a pele, e os sais de N-Lauril alanina são conhecidos por criar espumas cremosas que não irritam a pele e podem, portanto, ser usadas na formulação de produtos para cuidados com bebês. Os AAS à base de N-Lauril usados em cremes dentais têm boa detergência semelhante ao sabão e forte eficácia inibidora de enzimas.
Nas últimas décadas, a escolha de surfactantes para cosméticos, produtos de higiene pessoal e produtos farmacêuticos tem se concentrado em baixa toxicidade, suavidade, suavidade ao toque e segurança. Os consumidores destes produtos estão perfeitamente conscientes da potencial irritação, toxicidade e fatores ambientais.
Hoje, os AAS são usados para formular muitos xampus, tinturas de cabelo e sabonetes de banho devido às suas muitas vantagens sobre seus equivalentes tradicionais em cosméticos e produtos de higiene pessoal.Os surfactantes à base de proteínas possuem propriedades desejáveis e necessárias para produtos de cuidados pessoais. Alguns AAS possuem capacidade de formação de filme, enquanto outros possuem boa capacidade de formação de espuma.
Os aminoácidos são importantes fatores hidratantes naturais no estrato córneo. Quando as células epidérmicas morrem, elas se tornam parte do estrato córneo e as proteínas intracelulares são gradualmente degradadas em aminoácidos. Esses aminoácidos são então transportados para o estrato córneo, onde absorvem gordura ou substâncias semelhantes à gordura no estrato córneo epidérmico, melhorando assim a elasticidade da superfície da pele. Aproximadamente 50% do fator hidratante natural da pele é composto por aminoácidos e pirrolidona.
O colágeno, um ingrediente cosmético comum, também contém aminoácidos que mantêm a pele macia.Problemas de pele como aspereza e opacidade são devidos em grande parte à falta de aminoácidos. Um estudo mostrou que a mistura de um aminoácido com uma pomada aliviou queimaduras na pele e as áreas afetadas voltaram ao estado normal sem se transformarem em cicatrizes quelóides.
Descobriu-se também que os aminoácidos são muito úteis no cuidado de cutículas danificadas.Cabelo seco e disforme pode indicar uma diminuição na concentração de aminoácidos no estrato córneo gravemente danificado. Os aminoácidos têm a capacidade de penetrar na cutícula da haste do cabelo e absorver a umidade da pele.Essa capacidade dos surfactantes à base de aminoácidos os torna muito úteis em xampus, tinturas de cabelo, amaciantes e condicionadores de cabelo, e a presença de aminoácidos torna o cabelo forte.
11 Aplicações em cosméticos do dia a dia
Atualmente, há uma demanda crescente por formulações de detergentes à base de aminoácidos em todo o mundo.Os AAS são conhecidos por terem melhor capacidade de limpeza, capacidade de formação de espuma e propriedades de amaciamento de tecidos, o que os torna adequados para detergentes domésticos, xampus, sabonetes corporais e outras aplicações.Um AAS anfotérico derivado de ácido aspártico é relatado como um detergente altamente eficaz com propriedades quelantes. Verificou-se que a utilização de ingredientes detergentes constituídos por N-alquil-β-aminoetoxiácidos reduz a irritação da pele. Foi relatado que uma formulação de detergente líquido que consiste em N-cocoil-β-aminopropionato é um detergente eficaz para manchas de óleo em superfícies metálicas. Um surfactante de ácido aminocarboxílico, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa, também demonstrou ter melhor detergência e é usado para limpeza de têxteis, carpetes, cabelos, vidro, etc. O derivado do ácido acetoacético é conhecido por ter boa capacidade de complexação e, portanto, confere estabilidade aos agentes de branqueamento.
A preparação de formulações de detergentes baseadas em N-(N'-acil-β-alanil)-β-alanina de cadeia longa foi relatada por Keigo e Tatsuya em sua patente para melhor capacidade e estabilidade de lavagem, fácil quebra de espuma e bom amaciamento de tecidos. . Kao desenvolveu uma formulação de detergente à base de N-Acil-1-N-hidroxi-β-alanina e relatou baixa irritação da pele, alta resistência à água e alto poder de remoção de manchas.
A empresa japonesa Ajinomoto utiliza AAS pouco tóxicos e facilmente degradáveis à base de ácido L-glutâmico, L-arginina e L-lisina como principais ingredientes em xampus, detergentes e cosméticos (Figura 13). A capacidade dos aditivos enzimáticos em formulações de detergentes para remover incrustações de proteínas também foi relatada. N-acil AAS derivado de ácido glutâmico, alanina, metilglicina, serina e ácido aspártico foram relatados para seu uso como excelentes detergentes líquidos em soluções aquosas. Esses surfactantes não aumentam em nada a viscosidade, mesmo em temperaturas muito baixas, e podem ser facilmente transferidos do recipiente de armazenamento do dispositivo espumante para obter espumas homogêneas.
Horário da postagem: 09/06/2022