ความคืบหน้าการวิจัยเกี่ยวกับสารลดแรงตึงผิวของแชมพู

แชมพูเป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในชีวิตประจำวันของผู้คนเพื่อขจัดสิ่งสกปรกออกจากหนังศีรษะและเส้นผมและทำให้หนังศีรษะและเส้นผมสะอาดส่วนผสมหลักของแชมพูคือสารลดแรงตึงผิว (เรียกว่า สารลดแรงตึงผิว), สารเพิ่มความข้น, ครีมนวดผม, สารกันบูด ฯลฯ ส่วนผสมที่สำคัญที่สุดคือสารลดแรงตึงผิวหน้าที่ของสารลดแรงตึงผิวไม่เพียงแต่ทำความสะอาด การสร้างฟอง การควบคุมพฤติกรรมทางรีโอโลยี และความอ่อนโยนของผิว แต่ยังมีบทบาทสำคัญในการตกตะกอนของประจุบวกอีกด้วยเนื่องจากโพลีเมอร์ประจุบวกสามารถสะสมอยู่บนเส้นผม กระบวนการนี้จึงสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการทำงานของพื้นผิว และกิจกรรมบนพื้นผิวยังช่วยสะสมส่วนประกอบที่เป็นประโยชน์อื่นๆ (เช่น อิมัลชันซิลิโคน สารออกฤทธิ์ป้องกันรังแค)การเปลี่ยนระบบลดแรงตึงผิวหรือการเปลี่ยนระดับอิเล็กโทรไลต์จะทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ของเอฟเฟกต์การปรับสภาพโพลีเมอร์ในแชมพูเสมอ

1.กิจกรรมตาราง SLES

SLS ให้ความชุ่มชื้นที่ดี สามารถผลิตโฟมเข้มข้น และมีแนวโน้มที่จะสร้างแฟลชโฟมอย่างไรก็ตาม มีปฏิกิริยาโต้ตอบที่รุนแรงกับโปรตีนและระคายเคืองต่อผิวหนังอย่างมาก ดังนั้นจึงไม่ค่อยมีการใช้เป็นกิจกรรมบนพื้นผิวหลักสารออกฤทธิ์หลักในปัจจุบันของแชมพูคือ SLESผลการดูดซับของ SLES บนผิวหนังและเส้นผมนั้นต่ำกว่าผลการดูดซับของ SLS ที่เกี่ยวข้องอย่างเห็นได้ชัดผลิตภัณฑ์ SLES ที่มีระดับเอทอกซีเลชันสูงกว่าจริง ๆ แล้วจะไม่มีผลต่อการดูดซับนอกจากนี้โฟมของ SLES ยังมีเสถียรภาพที่ดีและทนทานต่อน้ำกระด้างได้ดีผิวหนัง โดยเฉพาะเยื่อเมือก มีความทนทานต่อ SLES มากกว่า SLS มากSodium laureth sulfate และ ammonium laureth sulfate เป็นสารลดแรงตึงผิว SLES สองชนิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในตลาดการวิจัยโดย Long Zhike และคนอื่นๆ พบว่า laureth sulfate amine มีความหนืดของโฟมสูงกว่า ความคงตัวของฟองที่ดี ปริมาณฟองปานกลาง สารชะล้างที่ดี และเส้นผมนุ่มขึ้นหลังการสระ แต่เกลือแอมโมเนียม laureth sulfate ก๊าซแอมโมเนียจะแยกตัวออกภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง ดังนั้นโซเดียม laureth ซัลเฟตซึ่งต้องการช่วง pH ที่กว้างขึ้นนั้นมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากกว่า แต่ก็ระคายเคืองมากกว่าเกลือแอมโมเนียมด้วยโดยปกติจำนวนหน่วย SLES ethoxy จะอยู่ระหว่าง 1 ถึง 5 หน่วยการเติมหมู่เอทอกซีจะลดความเข้มข้นของไมเซลล์วิกฤต (CMC) ของสารลดแรงตึงผิวซัลเฟตCMC ที่ลดลงมากที่สุดเกิดขึ้นหลังจากเพิ่มกลุ่มเอทอกซีเพียงกลุ่มเดียว ในขณะที่หลังจากเพิ่มกลุ่มเอทอกซี 2 ถึง 4 กลุ่ม การลดลงจะต่ำกว่ามากเมื่อหน่วยเอทอกซีเพิ่มขึ้น ความเข้ากันได้ของ AES กับผิวหนังจะดีขึ้น และแทบไม่มีการสังเกตอาการระคายเคืองผิวหนังใน SLES ที่มีเอทอกซีประมาณ 10 ยูนิตอย่างไรก็ตาม การแนะนำกลุ่มอีทอกซีจะเพิ่มความสามารถในการละลายของสารลดแรงตึงผิว ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการสร้างความหนืด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องสร้างสมดุลแชมพูเชิงพาณิชย์จำนวนมากใช้ SLES ที่มีเอทอกซีเฉลี่ย 1 ถึง 3 ยูนิต

โดยสรุป SLES มีความคุ้มค่าในสูตรแชมพูไม่เพียงแต่มีโฟมเข้มข้น ทนทานต่อน้ำกระด้างได้ดี ข้นง่าย และมีการตกตะกอนประจุบวกอย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงยังคงเป็นสารลดแรงตึงผิวกระแสหลักในแชมพูปัจจุบัน 

2. สารลดแรงตึงผิวของกรดอะมิโน

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจาก SLES มีไดออกเซน ผู้บริโภคจึงหันมาใช้ระบบลดแรงตึงผิวที่มีความเข้มข้นน้อยกว่า เช่น ระบบลดแรงตึงผิวของกรดอะมิโน ระบบลดแรงตึงผิวอัลคิลไกลโคไซด์ เป็นต้น

สารลดแรงตึงผิวของกรดอะมิโนส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นอะซิลกลูตาเมต, N-acyl sarcosinate, N-methylacyl taurate เป็นต้น

2.1 เอซิลกลูตาเมต

อะซิลกลูตาเมตแบ่งออกเป็นเกลือโมโนโซเดียมและเกลือไดโซเดียมสารละลายที่เป็นน้ำของเกลือไดโซเดียมจะมีสภาพเป็นกรด และสารละลายที่เป็นน้ำของเกลือไดโซเดียมจะมีสภาพเป็นด่างระบบลดแรงตึงผิวอะซิลกลูตาเมตมีความสามารถในการเกิดฟอง มีคุณสมบัติในการทำให้ชื้นและการชะล้างที่เหมาะสม และต้านทานน้ำกระด้างที่ดีกว่าหรือคล้ายกับ SLESมีความปลอดภัยสูง ไม่ทำให้เกิดการระคายเคืองและอาการแพ้ต่อผิวหนังเฉียบพลัน และมีความเป็นพิษต่อแสงต่ำการระคายเคืองต่อเยื่อบุตาเพียงครั้งเดียวนั้นไม่รุนแรง และการระคายเคืองต่อผิวหนังที่ได้รับบาดเจ็บ (สารละลายที่เป็นเศษส่วนมวล 5%) นั้นใกล้เคียงกับน้ำเอซิลกลูตาเมตที่เป็นตัวแทนมากกว่าคือไดโซเดียมโคโคอิลกลูตาเมต.ไดโซเดียม โคโคอิล กลูตาเมตทำมาจากกรดมะพร้าวธรรมชาติที่ปลอดภัยอย่างยิ่งและกรดกลูตามิกหลังอะซิลคลอไรด์หลี่เฉียง และคณะพบได้ใน “การวิจัยการใช้ไดโซเดียมโคโคอิลกลูตาเมตในแชมพูที่ปราศจากซิลิโคน” ว่าการเติมไดโซเดียมโคโคอิลกลูตาเมตในระบบ SLES สามารถปรับปรุงความสามารถในการเกิดฟองของระบบและลดอาการคล้าย SLES ได้ระคายเคืองแชมพูเมื่อปัจจัยการเจือจางเป็น 10 เท่า, 20 เท่า, 30 เท่า และ 50 เท่า ไดโซเดียม โคโคอิล กลูตาเมต ไม่ส่งผลต่อความเร็วการตกตะกอนและความเข้มข้นของระบบเมื่อปัจจัยการเจือจางเป็น 70 เท่าหรือ 100 เท่า ผลการจับตัวเป็นก้อนจะดีกว่า แต่การทำให้หนาขึ้นนั้นยากกว่าเหตุผลก็คือมีกลุ่มคาร์บอกซิลสองกลุ่มในโมเลกุลของไดโซเดียม โคโคอิล กลูตาเมต และกลุ่มหัวที่ชอบน้ำถูกดักจับที่ส่วนต่อประสานพื้นที่ที่ใหญ่ขึ้นส่งผลให้พารามิเตอร์การบรรจุที่สำคัญน้อยลง และสารลดแรงตึงผิวจะรวมตัวกันเป็นรูปร่างทรงกลมได้ง่าย ทำให้ยากต่อการสร้างไมเซลล์ที่มีลักษณะคล้ายหนอน และทำให้ข้นได้ยาก

2.2 เอ็น-เอซิล ซาร์โคซิเนต

N-acyl sarcosinate มีผลทำให้เปียกในช่วงที่เป็นกลางถึงเป็นกรดอ่อน มีฟองรุนแรงและทำให้เกิดความเสถียร และมีความทนทานต่อน้ำกระด้างและอิเล็กโทรไลต์สูงสารที่เป็นตัวแทนมากที่สุดคือโซเดียมลอโรอิลซาร์โคซิเนต.โซเดียม ลอโรอิล ซาร์โคซิเนต มีผลการทำความสะอาดที่ดีเยี่ยมเป็นสารลดแรงตึงผิวชนิดประจุลบชนิดกรดอะมิโนที่เตรียมจากแหล่งธรรมชาติของกรดลอริกและโซเดียมซาร์โคซิเนต โดยผ่านปฏิกิริยาสี่ขั้นตอนของพาทาไลเซชัน การควบแน่น การทำให้เป็นกรด และการเกิดเกลือตัวแทน.ประสิทธิภาพของโซเดียม ลอโรอิล ซาร์โคซิเนตในแง่ของประสิทธิภาพการเกิดฟอง ปริมาตรโฟม และประสิทธิภาพการลดฟอง ใกล้เคียงกับประสิทธิภาพของโซเดียม ลอเรท ซัลเฟตอย่างไรก็ตาม ในระบบแชมพูที่มีโพลีเมอร์ประจุบวกเหมือนกัน จะมีเส้นโค้งการจับตัวเป็นก้อนของทั้งสองอยู่ความแตกต่างที่ชัดเจนในขั้นตอนการเกิดฟองและการถู แชมพูระบบกรดอะมิโนมีความลื่นในการถูต่ำกว่าระบบซัลเฟตในขั้นตอนการฟลัชชิ่ง ไม่เพียงแต่ความลื่นของการฟลัชจะต่ำกว่าเล็กน้อย แต่ความเร็วการฟลัชของแชมพูกรดอะมิโนยังต่ำกว่าความเร็วของแชมพูซัลเฟตด้วยวังควน และคณะพบว่าระบบสารประกอบของโซเดียมลอโรอิลซาร์โคซิเนตและสารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีประจุ, ประจุลบและสวิตเตอร์ไอออนจากการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ เช่น ปริมาณและอัตราส่วนของสารลดแรงตึงผิว พบว่าสำหรับระบบสารประกอบไบนารี อัลคิลไกลโคไซด์จำนวนเล็กน้อยสามารถทำให้เกิดความหนาที่เสริมฤทธิ์กันในขณะที่ในระบบสารประกอบแบบไตรภาค อัตราส่วนนี้มีผลกระทบอย่างมากต่อความหนืดของระบบ ซึ่งการรวมกันของโซเดียมลอโรอิลซาร์โคซิเนต, โคคามิโดโพรพิลเบทาอีน และอัลคิลไกลโคไซด์สามารถให้ผลที่ทำให้หนาขึ้นในตัวเองได้ดีขึ้นระบบลดแรงตึงผิวของกรดอะมิโนสามารถเรียนรู้ได้จากรูปแบบการทำให้หนาขึ้นประเภทนี้

2.3 เอ็น-เมทิลอะซิลทอรีน

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของ N-methylacyl taurate นั้นคล้ายคลึงกับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของโซเดียมอัลคิลซัลเฟตที่มีความยาวโซ่เท่ากันอีกทั้งยังมีคุณสมบัติเป็นฟองที่ดีและไม่ได้รับผลกระทบจากค่า pH และความกระด้างของน้ำได้ง่ายมีคุณสมบัติการเกิดฟองที่ดีในช่วงที่มีความเป็นกรดอ่อน แม้ในน้ำกระด้าง ดังนั้นจึงใช้ได้หลากหลายกว่าอัลคิลซัลเฟต และระคายเคืองต่อผิวหนังน้อยกว่า N-โซเดียม ลอริล กลูตาเมต และโซเดียม ลอริล ฟอสเฟตใกล้เคียงกัน ต่ำกว่า SLES มาก เป็นสารลดแรงตึงผิวที่ไม่รุนแรงและระคายเคืองต่ำตัวแทนที่มากกว่าคือโซเดียมเมทิลโคโคอิลทอเรตโซเดียมเมทิลโคโคอิลทอเรตเกิดจากการควบแน่นของกรดไขมันที่ได้จากธรรมชาติและโซเดียมเมทิลทอเรตเป็นสารลดแรงตึงผิวของกรดอะมิโนทั่วไปที่มีฟองเข้มข้นและมีความคงตัวของฟองที่ดีโดยพื้นฐานแล้วจะไม่ได้รับผลกระทบจากค่า pH และน้ำผลกระทบความแข็งโซเดียมเมทิลโคโคอิลทอเรตมีผลในการเสริมฤทธิ์กันกับสารลดแรงตึงผิวแบบแอมโฟเทอริก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารลดแรงตึงผิวแบบแอมโฟเทอริกชนิดเบทาอีนเจิ้ง เสี่ยวเหมย และคณะใน “การวิจัยประสิทธิภาพการใช้สารลดแรงตึงผิวของกรดอะมิโน 4 ชนิดในแชมพู” มุ่งเน้นไปที่โซเดียม โคโคอิล กลูตาเมต, โซเดียม โคโคอิล อะลาเนต, โซเดียม ลอโรอิล ซาร์โคซิเนต และโซเดียม ลอรอยล แอสปาร์เตตมีการศึกษาเปรียบเทียบประสิทธิภาพการใช้แชมพูมีการใช้โซเดียมลอเรทซัลเฟต (SLES) เป็นข้อมูลอ้างอิง โดยมีการอภิปรายถึงประสิทธิภาพการเกิดฟอง ความสามารถในการทำความสะอาด ประสิทธิภาพการทำให้ข้น และประสิทธิภาพการจับตัวเป็นก้อนจากการทดลอง สรุปได้ว่าประสิทธิภาพการเกิดฟองของโซเดียมโคโคอิลอะลานีนและโซเดียมลอโรอิลซาร์โคซิเนตดีกว่า SLES เล็กน้อยความสามารถในการทำความสะอาดของสารลดแรงตึงผิวของกรดอะมิโนทั้งสี่มีความแตกต่างกันเล็กน้อย และทั้งหมดนั้นดีกว่า SLES เล็กน้อยโดยทั่วไปประสิทธิภาพการทำให้หนาขึ้นจะต่ำกว่า SLESโดยการเติมสารทำให้ข้นเพื่อปรับความหนืดของระบบ ความหนืดของระบบโซเดียมโคโคอิลอะลานีนสามารถเพิ่มเป็น 1,500 Pa·s ในขณะที่ความหนืดของระบบกรดอะมิโนอีกสามระบบยังคงต่ำกว่า 1,000 Pa·sเส้นโค้งการจับตัวเป็นก้อนของสารลดแรงตึงผิวของกรดอะมิโนทั้งสี่ชนิดนั้นอ่อนโยนกว่าของ SLES ซึ่งบ่งชี้ว่าแชมพูกรดอะมิโนจะชะล้างช้าลง ในขณะที่ระบบซัลเฟตจะชะล้างเร็วขึ้นเล็กน้อยโดยสรุป เมื่อเพิ่มความเข้มข้นของสูตรแชมพูกรดอะมิโน คุณสามารถพิจารณาเติมสารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีประจุเพื่อเพิ่มความเข้มข้นของไมเซลล์เพื่อเพิ่มความหนาได้คุณยังสามารถเพิ่มสารเพิ่มความหนาโพลีเมอร์ เช่น PEG-120 เมทิลกลูโคส ไดโอเอต ได้อีกด้วยนอกจากนี้ การผสมสารปรับสภาพประจุบวกที่เหมาะสมเพื่อปรับปรุงความสามารถในการหวียังคงเป็นปัญหาในสูตรประเภทนี้

3. สารลดแรงตึงผิวอัลคิลไกลโคไซด์แบบไม่มีประจุ

นอกจากสารลดแรงตึงผิวของกรดอะมิโนแล้ว สารลดแรงตึงผิวชนิดไม่มีไอออนิกอัลคิลไกลโคไซด์ (APGs) ยังได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากการระคายเคืองต่ำ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และเข้ากันได้ดีกับผิวหนังเมื่อใช้ร่วมกับสารลดแรงตึงผิว เช่น แฟตตี้แอลกอฮอล์โพลีอีเทอร์ซัลเฟต (SLES) APG ที่ไม่ใช่ไอออนิกจะช่วยลดแรงผลักไฟฟ้าสถิตของกลุ่ม SLES ที่มีประจุลบ จึงทำให้เกิดไมเซลล์ขนาดใหญ่ที่มีโครงสร้างคล้ายแท่งไมเซลล์ดังกล่าวมีโอกาสแทรกซึมเข้าสู่ผิวหนังได้น้อยซึ่งจะช่วยลดปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนของผิวหนังและทำให้เกิดการระคายเคืองฟู่ เหยียนหลิง และคณะพบว่า SLES ถูกใช้เป็นสารลดแรงตึงผิวแบบประจุลบ, cocamidopropyl betaine และโซเดียม lauroamphoacetate ถูกใช้เป็นสารลดแรงตึงผิวที่มีสวิตเตอร์ไอออน และใช้ decyl glucoside และ cocoyl glucoside เป็นสารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีประจุหลังจากการทดสอบ สารออกฤทธิ์ สารลดแรงตึงผิวแบบประจุลบมีคุณสมบัติการเกิดฟองที่ดีที่สุด รองลงมาคือสารลดแรงตึงผิวที่มีสวิตเตอร์ไอออน และ APG มีคุณสมบัติการเกิดฟองที่แย่ที่สุดแชมพูที่มีสารลดแรงตึงผิวแบบประจุลบเป็นสารออกฤทธิ์ที่พื้นผิวหลักจะมีการจับตัวเป็นก้อนอย่างเห็นได้ชัด ในขณะที่สารลดแรงตึงผิวที่มีสวิตเตอร์ไอออนและ APG มีคุณสมบัติการเกิดฟองที่แย่ที่สุดไม่มีการตกตะกอนเกิดขึ้นในแง่ของคุณสมบัติการสระผมและการหวีผมเปียก ลำดับจากดีที่สุดไปหาแย่ที่สุดคือ: APG > แอนไอออน > zwitterionics ในขณะที่ผมแห้ง คุณสมบัติการหวีของแชมพูที่มีประจุลบและ zwitterions เป็นสารลดแรงตึงผิวหลักนั้นเทียบเท่ากันแชมพูที่มี APG เป็นสารลดแรงตึงผิวหลักมีคุณสมบัติในการหวีที่แย่ที่สุดการทดสอบเมมเบรน chorioallantoic ของตัวอ่อนไก่แสดงให้เห็นว่าแชมพูที่มี APG เป็นสารลดแรงตึงผิวหลักมีความอ่อนโยนที่สุด ในขณะที่แชมพูที่มีประจุลบและสวิตเตอร์ไอออนเป็นสารลดแรงตึงผิวหลักมีความอ่อนโยนที่สุดค่อนข้าง.APG มี CMC ต่ำและเป็นผงซักฟอกที่มีประสิทธิภาพมากสำหรับผิวหนังและไขมันในไขมันดังนั้น APG จึงทำหน้าที่เป็นสารลดแรงตึงผิวหลักและมีแนวโน้มที่จะทำให้ผมรู้สึกแห้งแตกและแห้งแม้ว่าพวกเขาจะอ่อนโยนต่อผิว แต่ก็สามารถสกัดไขมันและเพิ่มความแห้งกร้านของผิวได้ดังนั้น เมื่อใช้ APG เป็นสารลดแรงตึงผิวหลัก คุณต้องพิจารณาถึงขอบเขตที่ APG จะกำจัดไขมันในผิวหนังออกไปสามารถเติมมอยเจอร์ไรเซอร์ที่เหมาะสมลงในสูตรเพื่อป้องกันรังแคสำหรับความแห้งกร้านผู้เขียนยังถือว่าสามารถใช้เป็นแชมพูควบคุมความมันได้เพื่อการอ้างอิงเท่านั้น

โดยสรุป กรอบงานหลักในปัจจุบันของการออกฤทธิ์ของพื้นผิวในสูตรแชมพูยังคงถูกครอบงำโดยการออกฤทธิ์ของพื้นผิวประจุลบ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วแบ่งออกเป็นสองระบบหลักประการแรก SLES จะถูกรวมเข้ากับสารลดแรงตึงผิวที่มีสวิตเตอร์ไอออนหรือสารลดแรงตึงผิวที่ไม่มีไอออนิกเพื่อลดการระคายเคืองระบบสูตรนี้มีโฟมเข้มข้น ข้นง่าย และมีการตกตะกอนอย่างรวดเร็วของสารปรับสภาพน้ำมันประจุบวกและซิลิโคน และมีต้นทุนต่ำ ดังนั้นจึงยังคงเป็นระบบลดแรงตึงผิวกระแสหลักในตลาดประการที่สอง เกลือของกรดอะมิโนประจุลบจะถูกรวมเข้ากับสารลดแรงตึงผิวที่มีสวิตเตอร์ไอออนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเกิดฟอง ซึ่งเป็นจุดสำคัญในการพัฒนาตลาดผลิตภัณฑ์สูตรประเภทนี้มีความอ่อนโยนและมีฟองเข้มข้นอย่างไรก็ตาม เนื่องจากสูตรระบบเกลือกรดอะมิโนจะจับตัวเป็นก้อนและแดงอย่างช้าๆ ผมของผลิตภัณฑ์ประเภทนี้จึงค่อนข้างแห้ง.APG ที่ไม่ใช่ไอออนิกได้กลายเป็นทิศทางใหม่ในการพัฒนาแชมพูเนื่องจากมีความเข้ากันได้ดีกับผิวหนังความยากลำบากในการพัฒนาสูตรประเภทนี้คือการหาสารลดแรงตึงผิวที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อเพิ่มความเข้มข้นของโฟม และเพื่อเพิ่มมอยเจอร์ไรเซอร์ที่เหมาะสมเพื่อบรรเทาผลกระทบของ APG บนหนังศีรษะสภาพแห้ง