Policealne Studium Kosmetyczne

Policealne Studium Kosmetyczne Kielce, 02.05.2005

Chemia kosmetyczna

Temat: Substancje powierzchniowo czynne.

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).