Ett lager av lipider täcker vår hud, och med dess hjälp behåller vår hud fukt och förblir frisk. I lipidskiktet, en förening som kallas ceramid bildar en "lamellär gel" med kolesterol, fettsyror, och vatten. Lamellära geler är blandningar som är tjocka, flödar inte lätt, och kan hålla stora mängder vatten. Naturlig ceramid är därför en viktig faktor för vätskeansamling i vår hud. En typ av lamellär gel, kallas "α-gelen, " kan formuleras genom att blanda föreningar som kallas ytaktiva ämnen med en fettalkohol och vatten. Som du kanske har gissat av denna förklaring, α-geler används ofta i hudvårdsprodukter som hudkrämer.

I en ny studie publicerad i Kolloider och ytor A , forskare från Tokyo University of Science och Miyoshi Oil and Fat Co. Ltd., Japan, ledd av Dr. Kenichi Sakai, syntetiserade en α-gel med användning av ett oljesyrabaserat ytaktivt ämne, som potentiellt kan användas i hudvårdsprodukter. Detta är ett ytaktivt ämne som de tidigare utvecklat och är strukturellt likt naturlig ceramid (båda är amfifiler med två svansar). "Jag var intresserad av om α-geler kunde framställas med hjälp av gemini-tensider (tvåsvansiga och tvåhövdade ytaktiva ämnen), och i vad deras strukturella och fysikaliska egenskaper skulle vara, " säger Dr Sakai.

När α-gelen var klar, Dr Sakai och hans team använde en teknik som kallas små- och vidvinkelröntgenspridning (SWAXS), en annan teknik som kallas kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi, och ett optiskt mikroskop för att bekräfta dess egenskaper. För detta, de framställde flera blandningar som innehöll olika molära förhållanden av det oljesyrabaserade ytaktiva ämnet, vatten, och 1-tetradekanol (en fettalkohol). Fynden var, verkligen, tillfredsställande.

SWAXS-mätningar avslöjade den typiska lamellära eller arkliknande strukturen hos a-geler:lager av molekyler staplade över varandra så att ett vertikalt tvärsnitt har molekyler inriktade i raka linjer och ett horisontellt tvärsnitt kan se sexkantigt ut. Detta betyder att den beredda blandningen bildade en a-gel. Strukturen förblev mycket välordnad även när 90 viktprocent av blandningen var vatten.

När forskarna ytterligare analyserade SWAXS-mätningarna, de fann att en ökning av molhalten av fettalkoholen i blandningen ökar utrymmet mellan de molekylära "dubbelskikten" i α-gelens staplade struktur. Dubbelskikt är ett par molekylära lager där bakändarna på båda lagren pekar mot varandra. En egenskap hos α-geler är att vatten fyller utrymmet mellan dessa dubbelskikt. I detta fall, forskarna tror att ökningen av utrymmet mellan dubbelskikten måste bero på att mer vatten fyllde det.

NMR-spektroskopi visade sedan att ökningen av molarhalten av fettalkohol också orsakade en minskning av rörelsen av protoner inom de molekylära dubbelskikten, vilket överensstämmer med egenskaper som lamellära geler är kända för att ha.

Dr Sakai och hans team var också medvetna om att α-gelsystem är kända för att visa "skjuvförtunning, "dvs. när de trycks och dras mot en yta, de sprids ut jämnt som en klick färg skulle göra när de applicerades på en vägg med en pensel. Alla blandningar i studien visade skjuvförtunning, så forskarna tittade genom ett optiskt mikroskop för att ta reda på varför. De såg en progressiv och specifik förändring i strukturen av α-gelen med en ökning av fettalkoholhalten. Rapporter från tidigare studier hade berättat för dem att denna specifika strukturella förändring gör att a-geler blir så tjocka som är nödvändigt för skjuvförtunning.

Således, övergripande, den preparerade α-gelens förmåga att hålla vatten och spridas jämnt över ytor gör den lämplig för hudvårdsprodukter som hudkrämer. Vad mer, det oljesyrabaserade ytaktiva ämnet är lättlösligt i vatten, och så är produktionen enklare och möjlig till låga energikostnader. Dr Sakai förklarar, "Det är ett miljövänligt funktionellt organiskt material eftersom även när det tillsätts i små mängder, det uppvisar ytkemiska funktioner som inte är sämre än konventionella ytaktiva ämnen."

Så, håll tummarna; den perfekta hudkrämen kan vara här snart!