Użycie kationowych środków powierzchniowo czynnych jest od dawna szeroko rozpowszechnione- w szczególności w preparatach do pielęgnacji włosów, gdzie wykorzystywane są kationowe surfaktanty, zawierające jeden łańcuch alkilowy w cząsteczce. Jednak bardzo niewiele związków z powyższej grupy ulega łatwej biodegradacji i jest bezpieczna dla środowiska.
Skupiając się na zbadaniu zależności pomiędzy strukturą chemiczną mono-alkilowanych kationowych surfaktantów, a ich toksycznością dla środowiska, japońscy naukowcy zidentyfikowali N-[-(3-dimetyloamino)propylo]dokozanoamid (APA-22). Związek ten, jako jedyny z kationowych związków do pielęgnacji włosów, spełnia surowe normy środowiskowe zdefiniowane przez GHS (Global Harmonized System).
Badania Takaya Sakai i wsp., wskazują że jest on szybko biodegradowalny oraz nietoksyczny dla organizmów morskich nawet w wysokich stężeniach (powyżej 1mg/L). Jednocześnie wykazuje świetne właściwości kondycjonujące włosy, takie jak zmniejszenie elektryzowania i ułatwione rozczesywanie.
Ze względu na obiecujące właściwości APA-22, naukowcy zbadali ten środek dokładniej w celu wyjaśnienia przyczyn jego bardzo wysokiej rozpuszczalności w wodzie, pomimo obecności długiego łańcucha alkilowego (o charakterze hydrofobowym) w cząsteczce.
Jednym z elementów badań była analiza punktów załamania krzywej napięcia powierzchniowego roztworu APA-22 HCl, która dostarcza pewnych wskazówek co do przyczyn wysokiej rozpuszczalności.
Zaobserwowano 3 stężenia, przy których dochodzi do załamania krzywej napięcia powierzchniowego. Załamanie to jest związane najczęściej z tworzeniem agregatów bądź rozdziałem faz. W związku z tym, wysoka rozpuszczalność APA-22 uwarunkowana jest prawdopodobnie zdolnością do tworzenia agregatów, o różnym stopniu organizacji, zapobiegających jego wytrącaniu się z roztworu.
Zaobserwowano, że APA-22 HCl rozpuszcza się w wodzie około stukrotnie lepiej niż jego odpowiedniki z krótszymi łańcuchami alkilowymi, a pierwsze agregaty pojawiają się przy stężeniu dziesięciokrotnie przekraczającym limit rozpuszczalności odpowiadających mu związków. Właściwości te są prawdopodobnie związane ze strukturą związku, na którą składa się bardzo długi łańcuch alkilowy i duże grupy o charakterze hydrofilowym (amidowa oraz dimetyloaminowa). Struktura ta, warunkuje zdolność do stopniowego tworzenia agregatów wraz ze wzrostem stężenia w roztworze.
Podsumowując, APA-22 HCl jest przyjaznym dla środowiska związkiem z grupy kationowych środków powierzchniowo czynnych, który wykazuje bardzo dobrą rozpuszczalność w wodzie i może znaleźć zastosowanie w pielęgnacji włosów.
Ryc. Struktura chemiczna N-[-(3-dimetyloamino)propylo]dokozanoamidu (APA-22). R=C21H43.
Oprac.: Jacek Wabik
Źródło: The Excellent Water Solubility of N-[3-(dimethyl-amino)propyl] dokosanamide Chloride: The Most Eco-friendly Cationic Hair Conditioning Agent, J. Oleo Sci. 57, (10) 521-527 (2008)
