cocamidopropyl betaine-sodium methyl cocoyl taurate ၏ sulfate-free surfactant ရောစပ်မှုများ၏ rheological dynamics ကို ဖွဲ့စည်းမှု၊ pH နှင့် ionic အခြေအနေများအလိုက် လက္ခဏာရပ်ဖော်ပြခြင်း

မိတ်ဆက်

ဆန့်ကျင်ဘက်အားသွင်းထားသော မျိုးစိတ်များပါဝင်သည့် ရေနှစ်မျိုးလုံးပါဝင်သော စနစ်များကို အလှကုန်၊ ဆေးဝါး၊ စိုက်ပျိုးရေးဓာတုဗေဒနှင့် အစားအသောက်ပြုပြင်ရေးလုပ်ငန်းများ အပါအဝင် စက်မှုလုပ်ငန်းကဏ္ဍများစွာတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် အသုံးပြုကြသည်။ ဤစနစ်များကို ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် လက်ခံကျင့်သုံးလာခြင်းမှာ အဓိကအားဖြင့် ၎င်းတို့၏ သာလွန်ကောင်းမွန်သော အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုနှင့် rheological လုပ်ဆောင်ချက်များကြောင့်ဖြစ်ပြီး မတူညီသော ဖော်မြူလာများတွင် စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ပေးပါသည်။ ထိုကဲ့သို့သော surfactants များကို wormlike၊ entangled aggregates များအဖြစ် synergistic self-assembly သည် viscoelasticity တိုးလာခြင်းနှင့် interfacial tension လျော့နည်းသွားခြင်းအပါအဝင် အလွန်ချိန်ညှိနိုင်သော macroscopic ဂုဏ်သတ္တိများကို ပေးစွမ်းသည်။ အထူးသဖြင့် anionic နှင့် zwitterionic surfactants များ ပေါင်းစပ်ခြင်းသည် မျက်နှာပြင်လှုပ်ရှားမှု၊ viscosity နှင့် interfacial tension modulation တို့တွင် synergistic မြှင့်တင်မှုများကို ပြသသည်။ ဤအပြုအမူများသည် surfactants များ၏ polar head အုပ်စုများနှင့် hydrophobic tails များအကြား ပိုမိုပြင်းထန်သော electrostatic နှင့် steric interactions များမှ ပေါ်ပေါက်လာပြီး single-surfactant စနစ်များနှင့် ဆန့်ကျင်ဘက်အနေဖြင့် repulsive electrostatic forces များသည် စွမ်းဆောင်ရည် အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် မကြာခဏ ကန့်သတ်လေ့ရှိသည်။

Cocamidopropyl betaine (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCC(=O)NCCCCN+ (C)CC([O−])=O) သည် ၎င်း၏ အပျော့စား သန့်စင်ပေးနိုင်သော အာနိသင်နှင့် ဆံပင်ပျော့ဆေးပေးသည့် ဂုဏ်သတ္တိများကြောင့် အလှကုန် ဖော်မြူလာများတွင် တွင်ကျယ်စွာ အသုံးပြုသော amphoteric surfactant တစ်ခုဖြစ်သည်။ CAPB ၏ zwitterionic သဘောသဘာဝသည် anionic surfactants များနှင့် electrostatic synergy ကို ဖြစ်စေပြီး အမြှုပ်တည်ငြိမ်မှုကို မြှင့်တင်ပေးကာ ပိုမိုကောင်းမွန်သော ဖော်မြူလာ စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ပေးပါသည်။ လွန်ခဲ့သော ငါးဆယ်စုကျော်အတွင်း CAPB–sodium lauryl ether sulfate (SLES) ကဲ့သို့သော sulfate-based surfactants များနှင့် CAPB ရောစပ်မှုများသည် ကိုယ်ရေးကိုယ်တာ စောင့်ရှောက်မှု ထုတ်ကုန်များတွင် အခြေခံအုတ်မြစ် ဖြစ်လာခဲ့သည်။ သို့သော် sulfate-based surfactants များ၏ ထိရောက်မှုရှိသော်လည်း ၎င်းတို့၏ အရေပြားယားယံခြင်း အလားအလာနှင့် ethoxylation လုပ်ငန်းစဉ်၏ ဘေးထွက်ပစ္စည်းဖြစ်သော 1,4-dioxane ရှိနေခြင်းနှင့် ပတ်သက်၍ စိုးရိမ်မှုများက sulfate-free အစားထိုးပစ္စည်းများအပေါ် စိတ်ဝင်စားမှုကို တွန်းအားပေးခဲ့သည်။ အလားအလာရှိသော ကိုယ်စားလှယ်လောင်းများတွင် taurates၊ sarcosinates နှင့် glutamates ကဲ့သို့သော amino-acid-based surfactants များ ပါဝင်ပြီး ၎င်းတို့သည် ဇီဝလိုက်ဖက်ညီမှုနှင့် အပျော့စား ဂုဏ်သတ္တိများ ပိုမိုကောင်းမွန်သည် [9]။ သို့တိုင်၊ ဤအစားထိုးပစ္စည်းများ၏ နှိုင်းရအားဖြင့် ကြီးမားသော ဝင်ရိုးစွန်းဦးခေါင်းအုပ်စုများသည် အလွန်အမင်းရှုပ်ထွေးနေသော မိုက်ဆယ်လာဖွဲ့စည်းပုံများ ဖွဲ့စည်းခြင်းကို မကြာခဏ အဟန့်အတားဖြစ်စေပြီး rheological modifiers များကို အသုံးပြုရန် လိုအပ်လာပါသည်။

ဆိုဒီယမ် မီသိုင်း ကိုကိုအီလ် တောရိတ် (SMCT; SMILES:
CCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) သည် N-methyltaurine (2-methylaminoethanesulfonic acid) နှင့် အုန်းသီးမှရရှိသော fatty acid chain နှင့် amide coupling မှတစ်ဆင့် ဆိုဒီယမ်ဆားအဖြစ် ပေါင်းစပ်ထားသော anionic surfactant တစ်ခုဖြစ်သည်။ SMCT တွင် amide နှင့်ချိတ်ဆက်ထားသော taurine headgroup ပါဝင်ပြီး anionic sulfonate group ပြင်းထန်စွာပါဝင်သောကြောင့် ၎င်းသည် ဇီဝပျက်စီးနိုင်ပြီး အရေပြား pH နှင့် လိုက်ဖက်ညီစေကာ sulfate ကင်းစင်သော ဖော်မြူလာများအတွက် အလားအလာကောင်းသော ရွေးချယ်မှုတစ်ခုအဖြစ် သတ်မှတ်သည်။ Taurate surfactants များကို ၎င်းတို့၏ သန့်စင်ပေးနိုင်သော အစွမ်းထက်မှု၊ ရေမာကျောမှုဒဏ်ခံနိုင်ရည်ရှိမှု၊ နူးညံ့မှုနှင့် pH တည်ငြိမ်မှု ကျယ်ပြန့်ခြင်းတို့ဖြင့် သွင်ပြင်လက္ခဏာရှိသည်။

shear viscosity၊ viscoelastic moduli နှင့် yield stress အပါအဝင် Rheological parameters များသည် surfactant-based ထုတ်ကုန်များ၏ တည်ငြိမ်မှု၊ texture နှင့် စွမ်းဆောင်ရည်ကို ဆုံးဖြတ်ရာတွင် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ မြင့်မားသော shear viscosity သည် substrate ထိန်းသိမ်းမှုကို တိုးတက်စေနိုင်ပြီး yield stress သည် ဖော်မြူလာ၏ လိမ်းပြီးနောက် အရေပြား သို့မဟုတ် ဆံပင်နှင့် ကပ်ငြိမှုကို ထိန်းချုပ်ပေးသည်။ ဤ macroscopic rheological attributes များကို surfactant ပါဝင်မှု၊ pH၊ အပူချိန်နှင့် co-solvents သို့မဟုတ် additives များရှိနေခြင်း အပါအဝင် အချက်များစွာဖြင့် ပြုပြင်မွမ်းမံထားသည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အားသွင်းထားသော surfactants များသည် spherical micelles နှင့် vesicles မှ liquid crystalline phases အထိ မတူညီသော microstructural transitions များကို ဖြတ်သန်းနိုင်ပြီး၊ ၎င်းသည် bulk rheology ကို ပြင်းထန်စွာ သက်ရောက်မှုရှိသည်။ amphoteric နှင့် anionic surfactants ရောစပ်ထားသော ပစ္စည်းများသည် viscoelastic ဂုဏ်သတ္တိများကို သိသိသာသာ မြှင့်တင်ပေးသည့် ရှည်လျားသော wormlike micelles (WLMs) များကို မကြာခဏ ဖွဲ့စည်းလေ့ရှိသည်။ ထို့ကြောင့် microstructure-property relationships ကို နားလည်ခြင်းသည် ထုတ်ကုန်စွမ်းဆောင်ရည်ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်စေရန် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။

CAPB–SLES ကဲ့သို့သော အလားတူ ဒွိစုံစနစ်များစွာကို ၎င်းတို့၏ ဂုဏ်သတ္တိများ၏ အဏုကြည့်ဖွဲ့စည်းပုံ အခြေခံကို ရှင်းလင်းစွာ ဖော်ပြရန်အတွက် စမ်းသပ်လေ့လာမှုများစွာ ပြုလုပ်ခဲ့ပါသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ Mitrinova et al. [13] သည် rheometry နှင့် dynamic light scattering (DLS) ကိုအသုံးပြု၍ CAPB–SLES–medium-chain co-surfactant အရောအနှောများတွင် micelle အရွယ်အစား (hydrodynamic radius) ကို solution viscosity နှင့် ဆက်စပ်နေပါသည်။ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ rheometry သည် ဤအရောအနှောများ၏ အဏုကြည့်ဖွဲ့စည်းပုံ ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်ကို ထိုးထွင်းသိမြင်စေပြီး WLM relaxation လုပ်ငန်းစဉ်များနှင့် အထူးသဖြင့် သက်ဆိုင်သည့် အချိန်တိုအတွင်း ဒိုင်းနမစ်များကို ဖမ်းယူနိုင်သည့် diffusing wave spectroscopy (DWS) ကို အသုံးပြု၍ optical microrheology ဖြင့် မြှင့်တင်နိုင်ပါသည်။ DWS microrheology တွင်၊ embedded colloidal probes များ၏ mean square displacement ကို အချိန်နှင့်အမျှ ခြေရာခံပြီး generalized Stokes–Einstein relation မှတစ်ဆင့် ပတ်ဝန်းကျင်အလတ်စား၏ linear viscoelastic moduli ကို ထုတ်ယူနိုင်စေပါသည်။ ဤနည်းပညာသည် နမူနာပမာဏ အနည်းငယ်သာ လိုအပ်ပြီး ပစ္စည်းရရှိနိုင်မှု အကန့်အသတ်ရှိသော ရှုပ်ထွေးသော အရည်များကို လေ့လာရန်အတွက်၊ ဥပမာ protein-based formulations များ စသည်တို့အတွက် အကျိုးရှိပါသည်။ <Δr²(t)> ဒေတာကို ကျယ်ပြန့်သောကြိမ်နှုန်းရောင်စဉ်များတစ်လျှောက် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းသည် mesh အရွယ်အစား၊ entanglement length၊ persistence length နှင့် contour length ကဲ့သို့သော micellar parameters များကို ခန့်မှန်းရန်လွယ်ကူစေသည်။ Amin နှင့်အဖွဲ့သည် CAPB–SLES ရောစပ်မှုများသည် Cates ၏သီအိုရီမှ ခန့်မှန်းချက်များနှင့် ကိုက်ညီကြောင်း၊ ဆားထည့်ခြင်းဖြင့် viscosity သိသိသာသာတိုးလာကြောင်း ပြသခဲ့ပြီး၊ ထိုထက်ကျော်လွန်၍ viscosity သည် လျင်မြန်စွာကျဆင်းသွားကြောင်း ပြသခဲ့သည် - WLM စနစ်များတွင် ပုံမှန်တုံ့ပြန်မှုတစ်ခုဖြစ်သော Xu နှင့် Amin တို့သည် SLES–CAPB–CCB ရောစပ်မှုများကို စစ်ဆေးရန် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ rheometry နှင့် DWS ကိုအသုံးပြုခဲ့ပြီး entangled WLM ဖွဲ့စည်းမှုကိုညွှန်ပြသော Maxwellian rheological response ကို ဖော်ထုတ်ခဲ့ပြီး၊ ၎င်းကို DWS တိုင်းတာမှုများမှ ကောက်ချက်ချထားသော microstructural parameters များဖြင့် ထပ်မံအတည်ပြုခဲ့သည်။ ဤနည်းလမ်းများကို အခြေခံ၍ လက်ရှိလေ့လာမှုသည် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ rheometry နှင့် DWS microrheology တို့ကို ပေါင်းစပ်ထားပြီး CAPB–SMCT ရောစပ်မှုများ၏ microstructural ပြန်လည်ဖွဲ့စည်းမှုများသည် shear အပြုအမူကို မည်သို့မောင်းနှင်သည်ကို ရှင်းလင်းစွာဖော်ပြထားသည်။

ပိုမိုနူးညံ့ပြီး ရေရှည်တည်တံ့သော သန့်စင်ဆေးများအတွက် တိုးမြင့်လာသော ၀ယ်လိုအားကြောင့်၊ ဖော်မြူလာဆိုင်ရာစိန်ခေါ်မှုများရှိနေသော်လည်း ဆာလဖိတ်ကင်းစင်သော အန်နီယွန် မျက်နှာပြင်တက်ကြွပစ္စည်းများကို စူးစမ်းလေ့လာခြင်းသည် အရှိန်အဟုန်ရလာခဲ့သည်။ ဆာလဖိတ်ကင်းစင်သောစနစ်များ၏ ထူးခြားသော မော်လီကျူးဗိသုကာများသည် မကြာခဏဆိုသလို ကွဲပြားသော rheological profile များကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး ဆား သို့မဟုတ် polymeric thickening ကဲ့သို့သော viscosity မြှင့်တင်ရန်အတွက် ရိုးရာဗျူဟာများကို ရှုပ်ထွေးစေသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ Yorke နှင့်အဖွဲ့သည် alkyl olefin sulfonate (AOS)၊ alkyl polyglucoside (APG) နှင့် lauryl hydroxysultaine တို့ပါဝင်သော binary နှင့် ternary surfactant ရောစပ်မှုများ၏ အမြှုပ်ထွက်ခြင်းနှင့် rheological ဂုဏ်သတ္တိများကို စနစ်တကျ စုံစမ်းစစ်ဆေးခြင်းဖြင့် non-sulfate အစားထိုးများကို စူးစမ်းလေ့လာခဲ့သည်။ AOS–sultaine အချိုး 1:1 သည် CAPB–SLES နှင့်ဆင်တူသော shear-thinning နှင့် foam ဝိသေသလက္ခဏာများကို ပြသခဲ့ပြီး WLM ဖွဲ့စည်းမှုကို ညွှန်ပြသည်။ Rajput နှင့်အဖွဲ့။ [26] သည် အခြား sulfate-free anionic surfactant တစ်ခုဖြစ်သည့် sodium cocoyl glycinate (SCGLY) ကို DLS၊ SANS နှင့် rheometry မှတစ်ဆင့် nonionic co-surfactants (cocamide diethanolamine နှင့် lauryl glucoside) တို့နှင့်အတူ အကဲဖြတ်ခဲ့သည်။ SCGLY တစ်ခုတည်းဖြင့် အဓိကအားဖြင့် spherical micelles များကို ဖွဲ့စည်းခဲ့သော်လည်း၊ co-surfactant ထည့်သွင်းခြင်းသည် pH-driven modulation ကို လက်ခံနိုင်သော ပိုမိုရှုပ်ထွေးသော micellar morphology များကို တည်ဆောက်နိုင်စေခဲ့သည်။

ဤတိုးတက်မှုများရှိသော်လည်း၊ CAPB နှင့် taurate များပါဝင်သည့် ရေရှည်တည်တံ့သော ဆာလဖိတ်ကင်းစင်သောစနစ်များ၏ rheological ဂုဏ်သတ္တိများကို ပစ်မှတ်ထားသည့် စုံစမ်းစစ်ဆေးမှုအနည်းငယ်သာရှိပါသည်။ ဤလေ့လာမှုသည် CAPB–SMCT binary စနစ်၏ ပထမဆုံးစနစ်တကျ rheological ဝိသေသလက္ခဏာများထဲမှ တစ်ခုကို ပံ့ပိုးပေးခြင်းဖြင့် ဤကွာဟချက်ကို ဖြည့်ဆည်းရန် ရည်ရွယ်ပါသည်။ surfactant ဖွဲ့စည်းမှု၊ pH နှင့် ionic strength ကို စနစ်တကျပြောင်းလဲခြင်းဖြင့်၊ shear viscosity နှင့် viscoelasticity ကို ထိန်းချုပ်သောအချက်များကို ကျွန်ုပ်တို့ ရှင်းလင်းစွာဖော်ပြပါသည်။ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ rheometry နှင့် DWS microrheology ကို အသုံးပြု၍ CAPB–SMCT ရောစပ်မှုများ၏ shear အပြုအမူ၏အခြေခံ microstructural ပြန်လည်ဖွဲ့စည်းမှုများကို ကျွန်ုပ်တို့ တွက်ချက်ပါသည်။ ဤတွေ့ရှိချက်များသည် WLM ဖွဲ့စည်းမှုကို မြှင့်တင်ခြင်း သို့မဟုတ် ဟန့်တားခြင်းတွင် pH၊ CAPB–SMCT အချိုးနှင့် ionic အဆင့်များအကြား အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို ရှင်းလင်းစွာဖော်ပြပြီး မတူညီသော စက်မှုလုပ်ငန်းအသုံးချမှုများအတွက် ရေရှည်တည်တံ့သော surfactant-based ထုတ်ကုန်များ၏ rheological profile များကို စိတ်ကြိုက်ပြင်ဆင်ရာတွင် လက်တွေ့ကျသော ထိုးထွင်းသိမြင်မှုများကို ပေးဆောင်ပါသည်။