Tensoactivo

Capa superficial de un tensoactivo sobre una superficie de agua.

Micela.

Los tensoactivos o tensioactivos (también llamados surfactantes) son sustancias que influyen por medio de la tensión superficial en la superficie de contacto entre dos fases (p.ej., dos líquidos insolubles uno en otro). El término surfactante es un anglicismo, tomado de la palabra surfactant, que a su vez es un término que proviene de "Surface active agent" (agente activo de superficie).​ Cuando se utilizan en la tecnología doméstica se denominan como emulsionantes; esto es, sustancias que permiten conseguir o mantener una emulsión. En función de su mayor o menor dispersión en agua, y su mayor o menor estabilización de las micelas o coloides, los tensioactivos se emplean como emulsionantes, humectantes, detergentes o solubilizantes.

Entre los tensoactivos se encuentran las sustancias sintéticas que se utilizan regularmente en el lavado, entre las que se incluyen productos como detergentes para lavar la ropa, lavavajillas, productos para eliminar el polvo de superficies, gel de ducha y champús. Fueron desarrollados en la primera mitad del siglo XX, y han suplantado ampliamente al jabón tradicional. Hoy día también se producen tensoactivos a partir de fuentes naturales por extracción, siendo algunos ámpliamente aceptados en cosmética natural y biológica (poliglucósidos).

Clasificación de los tensoactivos

Las propiedades de los tensoactivos se obtienen a través de su estructura molecular. Los tensoactivos se componen de una parte hidrófoba o hidrófuga y un resto hidrófilo, o soluble en agua. Se dice que son Moléculas anfifílicas.

Al contacto con el agua las moléculas individuales se orientan de tal modo que la parte hidrofóbica sobresale del nivel del agua, encarándose al aire, mientras tanto la parte hidrofílica se queda sumergida. Otro fenómeno es que las moléculas anfifílicas se alinean de tal manera que las partes hidrofílicas quedan de un lado y las partes hidrófobicas del otro lado, por lo que empiezan a formar burbujas,las partes hidrófobas quedan en el centro, y los restos solubles en agua quedan entonces en la periferia disueltos en el agua. Estas estructuras se denominan micelas.

La clasificación se fundamenta en el poder de disociación del tensoactivo en presencia de un electrolito y de sus propiedades fisicoquímicas. Pueden ser: iónicos o no-iónicos; y dentro de los iónicos según la carga que posea la parte que presenta la actividad de superficie serán: aniónicos, catiónicos y anfóteros.

Los iónicos, con fuerte afinidad por el agua, motivada por su atracción electrostática hacia los dipolos del agua, pueden arrastrar consigo a las soluciones de cadenas de hidrocarburos, por ejemplo el ácido pálmico, prácticamente no ionizable es insoluble, mientras que el palmitato sódico es soluble completamente ionizado.

Diferentes clases de tensioactivos según su naturaleza iónica

Tensoactivos aniónicos

Entre todos los tensioactivos o surfactantes, los aniónicos son los que más se producen a escala industrial en cuanto a volumen. En cuanto a relación efectividad/precio son los mejores en general.​

Por definición, la parte hidrofílica de la molécula del tensioactivo posee una carga negativa. Ésta suele tratarse de un grupo carboxilato, sulfato, sulfonato o fosfato.

Tensoactivos catiónicos

Por definición, la parte hidrofílica de estos tensioactivos posee una carga positiva. Estos tensoactivos suelen tener una alta adherencia en diferentes sustratos y una alta "persistencia" en esa adhesión. Un hecho experimental que caracteriza a estos compuestos es que cambia las propiedades superficiales y convierte una superficie hidrofílica en hidrofóbica y viceversa.​

Las aminas de cadena larga y sus sales, tanto aminas cuaternarias como imidazolinas, tienen propiedades bactericidas y pueden matar diferentes microorganismos o al menos retrasar su crecimiento.

Tensoactivos no iónicos

Por definición, los tensioactivos no iónicos son tensioactivos que no contienen grupos funcionales disociables (ionizables) y, por lo tanto, no se disocian en el agua en iones. Como todo tensioactivo, se compone de una parte no-polar y una parte polar. Como una parte no polar es principalmente una cadena alifática (de entre C12-C18), aunque hay tensioactivos no iónicos no alifáticos. Los grupos polares suelen ser un grupo alcohol o éter.​

Tensoactivos anfóteros

Por definición, son tensoactivos que poseen tanto un grupo catiónico como un grupo aniónico. El uso del término anfótero lo hace más restrictivo: La carga de la molécula debe cambiar con el pH, mostrando una estructura zwitteriónica a un pH intermedio (punto isoeléctrico).​

Jabones

Los jabones se consideran de dos tipos de tocador y de lavar. Los jabones de tocador más suaves llevan glicerina que es el que les da la suavidad, pero suelen realizarse con álcalis. Los jabones pueden llevar colorantes, grasas o aceites, perfumes y antisépticos. Los jabones duros se realizan con sosa o sales de sodio, mientras que los blandos con potasa o sales de potasio. Sin embargo la dureza depende de la cantidad de agua que se deje al producto final y del tipo de grasa empleada en la saponificación.

Una molécula de jabón tiene un extremo polar o iónico, mientras que el resto de la molécula es no polar; la cadena hidrocarbonada de doce a dieciocho átomos de carbono. El grupo polar tiende a hacer el jabón soluble en agua (hidrófilo) mientras que la porción no polar (hidrocarburo) tiende a hacerlo soluble en grasas (hidrófobo o lipófilo).

Las sustancias que disminuyen la tensión superficial de un líquido o la acción entre dos líquidos, se conoce como agentes tensioactivos. Los tensoactivos también pueden usarse para formular un «jabón» aunque no se produzcan por saponificación. Las formulaciones líquidas para la ducha a partir de tensoactivos presentan, con respecto a los jabones sólidos, algunas ventajas: - Son más higiénicas debido al acondicionamiento. - Su utilización es más simple. - Dejan la piel más suave y menos tirante después de la aplicación y el aclarado.

Detergentes sintéticos y naturales

La limitación de los jabones como agentes de limpieza ha dado impulso a la industria de detergentes o jabones tensoactivos. Actualmente se fabrican numerosos tensioactivos sintéticos y de origen natural que son utilizados en la industria cosmética.

Aunque estos compuestos varían considerablemente en su estructura química, las moléculas de todos ellos se caracterizan por tener una cadena hidrocarbonada no polar, soluble en grasas, y un extremo polar, soluble en agua. Es decir, son ambifílicos.

Estructuralmente los detergentes son de dos tipos:

1. Sales sódicas de los sulfatos de alquilo, derivados de los alcoholes de cadena larga.
2. Sales sódicas de los ácidos alquilbencenosulfónicos de cadena lineal, los sulfonatos de alquilbenceno lineal o "LAS" (Linear Alkylbenzene Sulfonates).

Según la carga de la molécula se pueden clasificar en:

• tensioactivos aniónicos: Contienen carga negativa en solución acuosa.

• tensioactivos catiónicos: Contienen carga positiva en solución acuosa.

• tensioactivos no iónicos: No se disocian en el agua, por lo que carecen de carga y apenas alteran la función barrera cutánea.

• tensioactivos anfóteros: Dependiendo del pH se comportan como aniónicos o catiónicos. Tienen capacidad para formar un ion tensioactivo con cargas tanto negativas como positivas, según el pH. En pH ácido se comportan como catiónicos. En pH básico, como aniónicos.

Los detergentes actúan en la misma forma que los jabones pero tienen ciertas ventajas sobre estos; son eficientes en aguas duras, porque los alquilsulfatos y los alquilsulfonatos de calcio y de magnesio son solubles en agua. Además, por ser sales de ácidos y de bases fuertes producen soluciones neutras, mientras que los jabones que son sales de ácidos débiles con bases fuertes producen soluciones ligeramente alcalinas.

Usos en droguería y cosmética

Los tensioactivos aniónicos son los ingredientes principales en los productos de acción desengrasante: champús, jabón de manos, gel de ducha, detergente lavadora, detergente lavavajillas, etc. Los tensioactivos catiónicos se suelen utilizar como acondicionadores: mascarilla capilar, suavizante textil, etc.

Surfactante pulmonar

Se le llama así a una sustancia presente en los pulmones (específicamente en los alvéolos), compuesta principalmente por fosfolípidos (en un 80%, el predominante es la dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC)), lípidos neutrales (8%) y proteínas (12%). Su principal función es reducir la tensión superficial alveolar. La DPPC por sí sola puede reducirla, pero los otros componentes son requeridos para facilitar la adsorción a la superficie y otros (como aumentar la defensa contra patógenos inhalados). También se utilizan estos compuestos, a veces sintetizados artificialmente, o extraídos de otros animales, en recién nacidos prematuros que requieren asistencia ventilatoria

El surfactante pulmonar es un agente tensoactivo, que en contacto con el agua modifica su tensión superficial.

Neumocitos tipo II son un tipo de células, de forma cuboidea, que cubren aproximadamente el 5% del epitelio alveolar, su función principal es sintetizar y secretar el surfactante pulmonar.

El surfactante se compone por aproximadamente de: • 90% de lípidos: La dipalmitoilfosfatidilcolina DPPC es una fosfatidilcolina saturada y es el componente más abundante del agente tensoactivo. Por si sola, tiene las propiedades de reducir la tensión superficial alveolar, pero requiere de las proteínas de surfactante y otros lípidos. • 10% de proteínas: Las proteínas son de dos tipos: - hidrofílicas, SP-A y SP-D, las que juegan un rol en la defensa contra patógenos inhalados - hidrofóbicas, SP-B y SP-C, que son necesarias para mejorar la extensión de los fosfolípidos en los espacios aéreos.

Algunas de las sustancias que modulan la síntesis de surfactante pulmonar son: Glucocorticoides (Aceleran la producción de fosfolípidos), Hormonas tiroídeas (Estimulan producción de DPPC), Prolactina, Receptores adrenérgicos, Purinoreceptores, Receptores de vasopresina y Lectina.

Los pulmones presentan una tendencia natural al rebote debido a su naturaleza elástica que los hacen estar en continua tendencia a entrar en colapso. La principal función del surfactante pulmonar es disminuir, durante la espiración, la tensión superficial de los alvéolos, evitando el colapso alveolar que produciría dificultades respiratorias. Además posee una función inmunológica.

Efectos del surfactante pulmonar:

• Mejora la función pulmonar: Mejoría en la oxigenación.
• Mejora la ventilación / perfusión
• Aumenta la capacidad residual funcional.
• Disminuye el retroceso elástico del pulmón.
• Mejora la expansión alveolar.
• Aumenta la distensibilidad pulmonar.

La deficiencia en la cantidad y/o calidad del surfactante conlleva a alteraciones importantes en la función pulmonar. ​ Un ejemplo es el síndrome de distrés respiratorio que se produce en neonatos prematuros que al salir al exterior aún no tienen la suficiente cantidad de surfactante pulmonar en sus alvéolos, lo que aumenta enormemente el trabajo que deben realizar en cada inspiración para hacer entrar el aire; pudiéndoles causar la muerte por fatiga si no se trata a tiempo.