Policealne Studium Kosmetyczne Kielce, 02.05.2005
„OMEGA”
ul. Jasna 20/22
Kielce
Chemia kosmetyczna
Temat: Substancje powierzchniowo czynne.
mgr Piotr Manecki
Opracowanie
Magdalena Staniec
Tenzydy to związki chemiczne mające właściwości powierzchniowo czynne (ZPC), zdolne do zmniejszania napięcia na powierzchni kontaktu fazowego. Mają charakterystyczną budowę amfifilową (biegunową), ponieważ zawierają w swojej cząsteczce asymetrycznie rozłożone, zarówno polarne grupy hydrofilowe, jak i niepolarne - lipofilowe. Wskutek takiej budowy mają zdolność ustawiania się w sposób zorientowany na powierzchni kontaktu fazowego i zmniejszenia napięcia powierzchniowego.
Przykładem grup hydrofilowych mogą być :
grupy karboksylowe z jednowartościowymi kationami (-COONa, K+, NH4+),
siarczanowe z jednowartościowymi kationami (-OSO3Na),
sulfonianowe z jednowartościowymi kationami (-CH2SO3Na),
aminowe jedno lub dwupodstawione (-NHR, -NR1, -R2).
Do grup hydrofobowych (lipofilowych) możemy zaliczyć resztę węglowodanów alifatycznych o długich łańcuchach węglowych (C11 - C17) oraz węglowodory cykliczne.
Związki powierzchniowo czynne podzielono na klasy:
1. Jonowe (dysocjujące), a wśród nich:
a) anionowo czynne - część powierzchniowo czynną stanowi anion cząsteczki;
b) kationowe czynne - część powierzchniowo czynną stanowi kation cząsteczki;
c) amfoteryczne - w zależności od pH część powierzchniowo czynna może przyjmować postać kationu lub anionu.
2. Niejonowe (niedysocjujące).
Tenzydy anionowe to te, w których część powierzchniowo czynną stanowi ujemnie naładowana grupa hydrofilowa, a więc anion dysocjującej na jony cząsteczki. Do tej grupy związków należą: mydła, siarczany alkilowe, niektóre sulfoniany alkilowe i alkilo- arylosulfonowe oraz saponiny.
Kationowo czynnymi związkami powierzchniowymi nazywamy związki, w których część hydrofobowa, nie łącząca się z wodą związana jest dodatnio naładowaną grupą hydrofilową. Typowymi ich przedstawicielami są czwarto-rzędowe zasady amoniowe zwane również mydłami inwertowanymi.
Do amfoterycznych substancji powierzchniowo czynnych należą anionowe i kationowe czynne lecytyny i proteiny.
Niedysocjujące związki powierzchniowo czynne to: alkohole, estry, eteroestry kwasów tłuszczowych i hydroksy-kwasów karboksylowych oraz cukrów wielowodoro-tlenowych. Najbardziej znanymi są spany i tweeny.
Pierwsze z nich są estrami sorbitanu z kwasami tłuszczowymi, natomiast tweeny powstają z tychże estrów przez wprowadzenie do ich cząsteczki łańcuchów polioksyetylenoglikolowych.
Wśród tenzydów niejonowych najczęściej stosowanymi w technologii farmaceutycznej są:
estry sorbitolu i kwasów tłuszczowych - spany ;
oksyetylenowane estry sorbitolu i kwasów tłuszczowych - tweeny;
etery glikoli polioksyetylenowanych i alkoholi tłuszczowych - brije;
estry kwasu stearynowego i polioksyetylenoglikoli - myrje;
kopolimery polietylenoglikolu i polipropylenoglikolu - pluroniki (synperomki, poloxamery);
addukty tlenków alkilenowych do alkoholi tłuszczowych - rokanole;
produkty addycji tlenku etylenu do glicerydów pochodzenia roślinnego - rokacety;
Pluroniki - mogą być stosowane doustnie, zewnętrznie i pozajelitowo. W farmacji mają zastosowanie jako niejonogenne tenzydy do stabilizacji zawiesin, jako emulgatory lub emulgatory pomocnicze, jako substancje zwilżające i pośredniki rozpuszczalności. Pluronik F-68 ułatwia resorpcję niektórych substancji leczniczych w przewodzie pokarmowym. Połączenia te ułatwiają rozpuszczenie wielu substancji leczniczych, jak jod, czy olejki eteryczne. Stosowane są również jako pośredniki rozpuszczalności dla antybiotyków, witamin albo jako nośniki antybiotyków. W mieszaninach proszków stosuje się płynne połączenia dla związania bardzo małych cząstek; zapobiega to ich "spiekaniu". Związki te mogą być również stosowane jako podłoża do czopków. Z uwagi na reaktywność w stosunku do protein plazmy ludzkiej, pluroniki F-68 i F-108, wykorzystywane są jako emulgatory perfluoropochodnych składników tlenonośnych syntetycznych zamienników krwi.Pluroniki to wielkie wyzwanie i ogromne możliwości dla technologów wykorzystujących ten związek. Obecnie prowadzone są szerokie badania nad zastosowaniem pluroników w połączeniach z kwasami poliakrylowymi (PAA) i chitostanem (hydrolizowaną pochodną chityny - z krewetek i powłok krabów). Wczesne wyniki badań wykazały, że połączenie kopolimerowe pluronik-PAA nie tylko opóźniają tempo dyfuzji leków przeciwko zaćmie z macierzy polimeru lecz także spowalniają tempo rozpuszczania. Hydrożel pluronik-chitostan wykorzystywano
w badaniach nad uwalnianiem protein przeciwzapalnych w podawaniu donosowym blokerów receptorów cytokin, interleukin-1 i TNF (tumor necrosos factor np. astma). Ponieważ receptory te to zwykle grupy anionowe, kationowy szkielet chitostanu łączył się z nim bardzo silnie, a proteina uwalniana była w postaci całkowicie aktywnej. Dotychczas proteiny były denaturowane
w czasie umieszczania w polimerze lub podczas uwalniania.
Rokopole - (polskie odpowiedniki pluroników) stosuje się do otrzymywania lipożeli kontaktowych, a także endoemulsji umożliwiającej wiarygodną endoskopową diagnostykę górnego odcinka przewodu pokarmowego.
Spany - stosowane są w postaciach leku do użytku zewnętrznego i wewnętrznego jako substancje zwilżające lub solubilizujące dla substancji leczniczych trudno lub nierozpuszczalnych w podłożach lipofilowych. Są stosowane jako emulgatory dla emulsji typu w/o i jako emulgatory pomocnicze w emulgatorach kompleksowych w połączeniu z emulgatorami hydrofilnymi (tweeny, myrje) dla emulsji typu o/w. Najlepsze właściwości emulgujące typu w/o posiadają estry z kwasem olejowym
Tweeny - stosowane są w doustnych i pozajelitowych postaciach leku oraz do preparatów użytku zewnętrznego. Tweeny działają jako substancje zwilżające w zawiesinach dla trudno rozpuszczalnych substancji leczniczych (głównie tween 80 ). Służą także, jako stabilizatory dla nierozpuszczalnych lub słabo rozpuszczalnych w wodzie substancji takich jak: olejki eteryczne, witaminy, sterydy, barbiturany w stężeniu 0,25-10%. Jako emulgatory typu o/w stosowane są doustnie dla zwiększenia resorpcji tłuszczu i rozpuszczalnych w tłuszczach witamin. Tween wykorzystuje się do produkcji witaminy A+D3, witaminy E i hormonów steroidowych. Niektóre z nich, jak tween: 20, 60, 80 stosowane są do produkcji tabletek jako substancje hydrofilizujące zwiększające w ten sposób skuteczność pęczniejących substancji rozsadzających. Tweeny wchodzące w skład podłoży do czopków, maści i kremów w połączeniu z odpowiednimi emulgatorami lipofilowymi działają jako kompleksowe emulgatory typu o/w, natomiast w preparatach na skórę wywierają działanie "poślizgowe" zwiększające działanie substancji leczniczej.
Brije - niejonogenne substancje stosowane są do użytku zewnętrznego, jako emulgatory emulsji typu o/w i jako stabilizatory dla emulsji typu o/w i w/o. Dodane do maści znacznie polepszają jej rozsmarowywalność. Ponadto stosowane są jako pośredniki rozpuszczalności np. dla olejków eterycznych, oraz jako substancje wytwarzające żele.
Rokacety - produkty addycji tlenku etylenu do kwasów tłuszczowych. Wśród nich na szczególną uwagę zasługują rokacety z szeregu R (R26, R40, R70) - oksyetylenowane trójglicerydy kwasu rycynolowego. Produkty te znalazły już zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, między innymi w: chemii gospodarczej, przemyśle włókienniczym i skórzanym. Charakteryzują się bardzo dobrą jakością i wysokim stopniem biorozkładalności.
Myrje - połączenia o niższej zawartości grup polioksyetylenowuch służą jako emulgatory typu O/W. Połączenia o wyższej zawartości grup polioksyetylenowych stosowane są częściej jako emulgatory kompleksowe w mieszaninie emulgatorami lipofilnymi (spany) do sporządzenia emulsji typu o/w w maściach, kremach, emulsjach płynnych do stosowania zewnętrznego. Ponadto połączenia te mają zastosowanie jako substancje zwilżające hydrofobowe substancje lecznicze w zawiesinach. Wykorzystywane są również jako pośredniki rozpuszczalności (solubilizatorów).