Związki powierzchniowo czynne (tenzydy)

Emulgatory kosmetyczne

Związki powierzchniowo czynne (tenzydy) posiadają właściwosci:

myjące

emulgujące

zwilżające

dyspergujące

piorące

pianotwórcze

solubiluzujące

Niektóre z nich, wykazują także aktywność przeciwdrobnoustrojową

Substancje powierzchniowo czynne znajdują szerokie zastosowanie w chemii gospodarczej, kosmetyce i farmacji

Charakterystyczną cechą struktury tenzydów jest jednoczesna obecność w budowie ich cząsteczki przynajmniej jednej grupy hydrofilowej oraz podstawnika...........1.......

Niepolarny fragment lipofilowy tenzydu najczęściej występuje w postaci 10-20-węglowego rodnika alifatycznego lub alkiloaromatycznego i stanowi dobrze rozpuszczalną w fazie olejowej resztę cząsteczki tenzydu

Rolę polarnej funkcji hydrofilowej związku, wykazującej powinowactwo do fazy wodnej, mogą spełniać grupy:

karboksylowa

sulfonowa

fosforanowa

hydroksylowa

polioksyalkilowa

aminowa lub amoniowa

Fragmenty polarne i niepolame cząsteczek tenzydów są na tyle odległe od siebie, że każdy z nich niezależnie przejawia swoje powinowactwo do fazy wodnej lub olejowej

dlatego też, w rozcieńczonych roztworach wodnych związki powierzchniowo czynne wykazują na granicy faz olej-woda większe stężenie niż w masie roztworu

Używane w kosmetyce tenzydy nie są związkami o dokładnie zdefiniowanej strukturze - stanowią mieszaniny połączeń zbliżonych budową

np. alkilowa reszta tłuszczowa wielu tenzydów obejmuje z reguły łańcuchy 12-, 14-, 16-oraz 18-węglowe

podobnie jak hydrofilowy łańcuch polioksyetylenowy [-(CH2CH2O)nH] może mieć różną wartość n

Klasyfikacja chemiczna tenzydów uwzględnia:

budowę hydrofilowego fragmentu cząsteczki oraz

rodzaj występującego tam ........2...........

Według tych kryteriów, tenzydy można podzielić na:

- Jonowe:

............3.........

............4........

............5.......

- Niejonowe:

............6.......

............7.......

Tenzydy anionowe wywodzą się przede wszystkim z:

soli kwasów tłuszczowych, czyli mydeł (R-COO-Me+)

soli monoestrów kwasu siarkowego z alkoholami tłuszczowymi (R-O-SO3Me+) oraz

soli kwasów alkilosulfonowych (R-SO3Me+)

R oznacza alkilową resztę tłuszczową

W roztworach wodnych tenzydy anionowe dysocjują, przy czym fragment lipofilowy cząsteczki R pozostaje przy..........8..........

Zdecydowana większość kosmetycznych tenzydów kationowych daje się opisać poniższymi wzorami ogólnymi. Substancje opisane wzorem I wywodzą się z soli III-rzedowych amin tłuszczowych (Z=H) lub ich IV-rzędowych pochodnych (Z=grupa alkilowa)

Do grupy kosmetycznych tenzydów kationowych należą też sole IV-rzędowych zasad heterocyklicznych, najczęściej pirydyny (wzór II)

W odróżnieniu od tenzydów anionowch, tenzydy kationowe dysocjują, pozostawiając fragment lipofilowy (R) przy................9........

Tenzydy amfolityczne (amfotenzydy) są substancjami o budowie soli...........10.......

Charakterystycznym elementem struktury kosmetycznych tenzydów amfolitycznych jest obecność w budowie ich cząsteczki fragmentu aminokwasu (I), betainy lub alkiloamidobetainy (II)

Ładunek cząsteczki tenzydów amfolitycznych uzależniony jest od ......11...........

związki tego typu w środowisku alkalicznym wykazują właściwości tenzydów anionowych, natomiast przy niskiej wartości pH zachowują się jak tenzydy kationowe

w punkcie izoelektrycznym formę soli wewnętrznej lub cząsteczki obojętnej, wykazując jednocześnie najniższą dla nich rozpuszczalność oraz najsłabszą aktywność powierzchniową

W tenzydach niejonogennych, w odróżnieniu od związków powierzchniowo czynnych omówionych powyżej, fragment.............12..........cząsteczki w roztworze wodnym nie jest zjonizowany

Grupę hydrofilową związku tworzą najczęściej

- reszta alkoholu wielowodorotlenowego

- łańcuch polioksyetylenowy [R-X-(CH2CH2O)nH] związany z fragmentem lipofilowym tenzydu (R) mostkiem eterowym (X=-O-), estrowym (X=-COO-) lub amidowym [(X=-CON(H)-)]

Im wyższy stopień oksyetylenowania cząsteczki, tym wyższa wartość HLB ( hydrophilic - lipophilic balance)

Niskie wartości HLB odpowiadają cząsteczkom lipofilowym, a wartości wysokie hydrofilowym

Niejonowe SPC są zwykle stosowane w parach lipofilowy - hydrofilowy

pozwala to na wzmocnienie granicy faz i uzyskanie stabilniejszej emulsji

Wykazują stosunkowo dużą łagodność dla skóry i są podstawowymi środkami SPC stosowanymi jako emulgatory

Ułatwiają wprowadzenie do roztworów wodnych substancji nierozpuszczalnych w wodzie

Zastosowanie w kosmetyce tenzydów z poszczególnych grup może być różne i wielokierunkowe:

Tenzydy anionowe

stosowane są głównie jako:

środki myjące o dobrych własciwościach pianotwórczych (mydła, detergenty - szampony, preparaty myjące i in.)

wyjątkowo jako emulgatory

(przez detergenty należy rozumieć syntetyczne substancje powierzchniowo czynne o identycznym zastosowaniu z mydłami)

Amfotenzydy

mają dobre właściwości pieniące i myjące

są dobrze tolerowane przez skórę i błony śluzowe

W kosmetyce amfotenzydy wykorzystywane są

głównie jako czynniki myjące w szamponach

niektóre z nich mogą jednocześnie spełniać funkcję środków przeciwdrobnoustrojowych

Tenzydy niejonogenne są przede wszystkim emulgatorami

mogą też pełnić funkcję:

solubilizatorów

dyspergatorów

czynników natłuszczających

Ponadto są często również komponentami myjącymi w preparatach do pielęgnacji ciała i włosów (dobra tolerancja przez skórę i błony śluzowe oraz niska toksyczność )

Tenzydy kationowe wykorzystuje się jako:

składniki o działaniu przeciwdrobnoustrojowym (konserwanty, deodoranty, preparaty do pielęgnacji jamy ustnej)

Tenzydy kationowe działają bakteriobójczo i grzybobójczo, jeżeli łańcuch alkilowy jest krótki, a antystatycznie - jeżeli łańcuch alkilowy jest długi

Często składnikami artykułów przeznaczonych do pielęgnacji włosów (właściwości antystatyczne oraz powinowactwo do keratyny)

Tenzydy kationowe są często stosowane w kosmetycznych preparatach do pielęgnacji włosów, gdzie występują w charakterze avivage (fr. Aviver - ożywiać)

Obecność avivage w preparacie sprawia, że włosy uzyskują połysk, stają się jedwabiste, dobrze się czeszą i układają oraz się nie elektryzują

Podsumowując:

w kosmetyce związki powierzchniowo czynne są istotnymi składnikami:

artykułów mających formę emulsji kosmetycznych

preparatów do mycia ciała (mydła, płyny do kąpieli)

do mycia i pielęgnacji włosów

preparatów do pielęgnacji jamy ustnej (płyny do płukania ust, pasty do zębów)

Emulgatory kosmetyczne

zajmują w kosmetyce szczególne miejsce:

pozwalają na równomierne rozprowadzanie aktywnych składników preparatu, rozpuszczalnych zarówno w olejach, jak i w wodzie

wykazując przy tym dużą zgodność z właściwościami skóry

Emulsja jest układem dyspersyjnym, składającym się z dwóch nie mieszających się lub mieszających się słabo cieczy (oleju i wody)

Układ taki wytwarza się najczęściej w sposób mechaniczny - przez wytrząsanie składników, lub też w sposób termiczny, przez ogrzewanie ich mieszaniny

Składnik emulsji, występujący w przewadze, jest określany jako faza ciągła, składnik zawieszony natomiast w ośrodku ciągłym jest nazywany fazą zdyspergowaną (rozproszoną)

Ze względu na objętość poszczególnych faz w układzie dyspersyjnym, emulsje dzielą się na dwie zasadnicze grupy:

emulsje typu o/w (olej w wodzie)

emulsje ty­pu w/o (woda w oleju).

Emulgatory ułatwiają przejście oleju i wody w układ rozproszony przez obniżanie napięcia międzyfazowego, a ponadto utrwalają utworzony układ dyspersyjny, np. napięcie powierzchniowe między fazą wodną a benzenem obniża się około tysiąc razy po dodaniu oleinianu sodu, jako czynnika emulgującego, i niewielkiej ilości chlorku sodu

Charakterystyczną cechą budowy emulgatorów, niezależnie od ich pochodzenia, jest jednoczesna obecność w cząsteczce związku ugrupowania hydrofilowego oraz reszty lipofilowej

Emulgatory pochodzenia naturalnego:

Steroidy (cholesterol, fitosterole)+

Tłuszcze owczej wełny (Lanolina, Lanum, Lanichol, Crona)

Wosk pszczeli

Lecytyny

Euceryna jest mieszaniną cholesterolu i innych alkoholi lanolinowych

jest to żółtawa masa, topiąca się w 50° C

baza bardzo dobrych kremów i maści

świetny emulgator typu W/O i

efektywny emulgator pomocniczy w emulsjach typu O/W

Bardzo dobrze wchłania wodę

Nie wywołuje alergii (rzadkie przypadki u osób z owrzodzeniami podudzi)

Emulgatory syntetyczne

Emulgatory syntetyczne wywodzą się z tenzydów anionowych, kationowych i niejonogennych, przy czym znaczenie tych ostatnich w kosmetyce jest...........13.........

Niejonogenne emulgatory syntetyczne wykorzystywane w kosmetyce można zaszeregować do następujących grup:

oksyetylenowanych alkoholi tłuszczowych, amin tłuszczowych, alkilofenoli oraz amidów kwasów tłuszczowych

estrów kwasów tłuszczowych z alkoholami heterołańcuchowymi i wielowodorotlenowymi

Emulgatory nie należące do środków powierzchniowo czynnych

Do emulgatorów nie należących do środków powierzchniowo czynnych należą koloidy lipofilowe i pseudoemulgatory sproszkowane:

bentonit

kaolin

stearyniany: wapniowy, magnezowy i glinowy

Dobór emulgatora do rodzaju emulsji zależy od jego budowy:

jeśli w cząsteczce emulgatora przeważa fragment hydrofilowy, to ma on większe powinowactwo do fazy wodnej i wykazuje właściwości emulgatora typu O/W

gdy w cząsteczce emulgatora przeważa fragment lipofilowy (hydrofobowy), to taki emulgator ma zwiększone powinowactwo do fazy olejowej i wykazuje właściwości emulgatora typu W/O

Miarą hydro- i lipofilowości emulgatorów jest wskaźnik........14.......... (Hydrophilic-Lipophilic Balance), tzw. stała równowagi hydrofilowo-hydrofobowej, który ułatwia dobór SPC do konkretnych emulsji

HLB substancji niejonowych zależy od stosunku:

masa cząsteczkowa części hydrofilowej

masa cząsteczkowa emulgatora

W emulsjach kosmetycznych szczególną rolę odgrywają emulgatory niejonowe, które muszą mieć odpowiedni wskaźnik HLB w zależności od rodzaju wytwarzanej emulsji

HLB < 10 mają emulgatory o przewadze właściwości lipofilowych i stosowane są do wytwarzania emulsji typu W/O

HLB > 10 mają emulgatory o zwiększonej hydrofilności i stosowane są do wytwarzania emulsji typu O/W

Emulgator dobrze „działa", jeśli budowa jego grupy lipofilowej jest podobna do struktury emulgowanego tłuszczu, np. w cząsteczce emulgatora i tłuszczu występują wiązania podwójne

Dobry efekt działania zapewniają jedynie emulgatory dobrane do określonego układu składników. Aby uzyskać dobry efekt, często konieczne jest użycie kilku środków powierzchniowo czynnych z dodatkiem specjalnych substancji wspomagających

W nowoczesnych emulsjach wykorzystuje się stabilizujące działanie polimerów, np. zmodyfikowane oleje silikonowe (polisiloksany) stosowane są jako emulgatory, środki zwilżające i pieniące.

Specyficzną grupę SPC stanowią solubilizatory

są to silnie hydrofilowe preparaty, pozwalające na otrzymywanie klarownych, wodnych roztworów substancji normalnie nierozpuszczalnych w wodzie

stosuje się je często w celu wprowadzenia kompozycji zapachowych do wodnych roztworów kosmetycznych

Spany

Estry tłuszczowe..........15.........(spany) należą do kosmetycznych emulgatorów z grupy estrów tłuszczowych alkoholi polihydroksylowych

Sorbitan powstaje z heksahydroksylowego alkoholu cukrowego zwanego sorbitolem (sorbitem), który jest produktem redukcji grupy aldehydowej w glukozie

Estryfikując sorbitan kwasami tłuszczowymi (laurynowy, palmitynowy, stearynowy, oleinowy) otrzymuje się estry sorbitanu - bardzo dobre emulgatory niejonowe, (Rewoderm D 0960, Grill, Alkamuls, Span).

Ogólny wzór na przykładzie monoestrów serii Span:

Monoestry sorbitanu wykazują konsystencję od oleistej do woskowatej i są dobrze tolerowane przez skórę i błony śluzowe

Wartość wskaźnika HLB tych związków zawarta jest w granicach...........16........(emulgatory typu W/O)

Pełnią również funkcję środka zagęszczającego, stabilizatora emulsji lub czynnika natłuszczającego

Zbliżone zastosowanie i właściwości do monoestrów sorbitanu mają również jego trójestry (tristearynian sorbitanu — Span 65, trioleinian sorbitanu — Span 85)

Tweeny

Tweeny - oksyetylenowane monoestry sorbitanu

Tweeny są to brązowe, oleiste ciecze, substancje hydrofilowe, dobre emulgatory typu O/W ...........17...........

Stosowane są jako środki zwilżające, stabilizatory olejków perfumeryjnych i innych olejowych składników preparatów

Wykazują działanie natłuszczające

Tweeny są trwałe jedynie w obecności środków konserwujących, np. soli amonowych lub estrów kwasu 4-hydroksybenzoesowego

Wpływ pH na zachowanie się amfotenzydów aminokwasowych

---