סקירה כללית של בטיחות חומרים פעילי שטח

בטיחות שלחומרים פעילי שטח

חומרים פעילי שטח ומטבוליטים שלהם גורמים לשינויים ביולוגיים באורגניזם, דהיינו תופעות לוואי ורעילות אפשריות על הגוף, כולל רעילות חריפה, רעילות תת-חריפה, רעילות כרונית, השפעות על פוריות ורבייה, רעילות עוברית, טרטוגניות, מוטגניות, קרצינוגניות, רגישות, המוליזה וכן הלאה. חומרים פעילי שטח באים במגע עם חלקים שונים בגוף האדם בדרכים שונות, ובהתאם לכך נקבעות דרישות שונות לתופעות הלוואי והרעילות שהוזכרו לעיל.

חומרים פעילי שטח נמצאים בשימוש נרחב יותר ויותר במערכות הבאות במגע עם גוף האדם, כגון תרופות, מזון, קוסמטיקה ומוצרי היגיינה אישית. עם שיפור רמת החיים של אנשים, יותר ויותר תשומת לב ניתנה לתופעות הלוואי והרעילות של חומרים פעילי שטח בניסוחים שונים הבאים במגע עם אדם. למטרות יישום שונות, הדאגות המרכזיות בנוגע לחומרים פעילי שטח מתמקדות בעיקר בגירוי רירי, רגישות עור, רעילות, רעילות גנטית, קרצינוגניות, טרטוגניות, המוליזה, יכולת עיכול וספיגה, כמו גם פירוק ביולוגי. לדוגמה, בתחום הקוסמטיקה, העיקרון המסורתי של בחירת רכיבים נתן עדיפות לאפקטים קוסמטיים. בבחירת חומרים פעילי שטח, ניתנה התחשבות רק בהשגת הפונקציות העיקריות האופטימליות כגון ניקוי, הקצפה, אמולסיה ופיזור; פונקציות משניות או עזר נחשבו רק כדאגות משניות, בעוד שמעט מאוד, או ללא התחשבות, ניתנה להשפעת החומרים הפעילי שטח על המצב הטבעי של העור והשיער. כיום, עקרון הבחירה של חומרים פעילי שטח עבר בהדרגה להבטחת הגנה על מצבם התקין והבריא של העור והשיער ולמזער תופעות לוואי ורעילות על גוף האדם, לפני התחשבות באופן שבו ניתן לממש את הפונקציות העיקריות והמשניות האופטימליות של חומרים פעילי שטח. מגמת פיתוח זו מציבה אתגר בפני ספקי חומרי גלם, יצרנים ויצרנים של חומרים פעילי שטח, כלומר, כיצד לזהות ולהעריך מחדש את הבטיחות והעדינות של חומרים פעילי שטח, על מנת לספק לצרכנים מוצרים שהם הבטוחים, העדינים והיעילים ביותר. לכן, יש צורך עצום להעריך מחדש את הבטיחות והעדינות של סוגים קיימים וחדשים של חומרים פעילי שטח.

חומרים פעילי שטח קטיוניים משמשים בדרך כלל כחומרי חיטוי וקוטלי בקטריות, בעלי השפעה הורגת חזקה על חיידקים, עובשים ופטריות שונים, אך הם גם מייצרים תופעות לוואי ורעילות בו זמנית. הם יכולים לפגוע בתפקודי מערכת העצבים המרכזית ומערכת הנשימה, ולגרום לגודש בקיבה. לחומרים פעילי שטח אניוניים יש רעילות נמוכה יחסית ולא יגרמו נזק רעיל חריף לגוף האדם בטווח הריכוזים המקובל של יישום, אך בליעה דרך הפה עלולה לגרום לאי נוחות במערכת העיכול ולשלשולים. חומרים פעילי שטח לא יוניים הם בעלי רעילות נמוכה או לא רעילים ואינם רעילים במתן דרך הפה. ביניהם, לחומרים פעילי שטח PEG יש את הרעילות הנמוכה ביותר, ואחריהם לאסטרים של סוכרים, סדרות AEO, Span ו-Tween, בעוד שלאלקילפנול אתוקסילטים יש רעילות גבוהה יחסית.

עבור בעלי חיים ימיים, הרעילות הכוללת של חומרים פעילי שטח לא-יוניים גבוהה מזו של חומרים פעילי שטח אניוניים.

בדיקות רעילות תת-אקוטית וכרונית אורכות בדרך כלל זמן רב. עקב הבדלים בין בעלי חיים ניסויים ותנאי ניסוי אחרים, קשה להשוות נתונים שונים. עם זאת, מקובל בדרך כלל שתוצאות בדיקות הרעילות התת-אקוטית והכרונית של חומרים פעילי שטח לא-יוניים נופלות תחת הקטגוריה של "לא רעילים". צריכה ארוכת טווח לא תגרום לתגובות פתולוגיות. רק זנים מסוימים עשויים להגביר את ספיגת השומנים, הוויטמינים או חומרים אחרים בגוף האדם, או לגרום לשינויים תפקודיים הפיכים באיברים מסוימים כאשר הם נלקחים דרך הפה במינונים גבוהים. לכן, ניתן להשתמש בחומרים פעילי שטח לא-יוניים כחומרים בעלי בטיחות גבוהה.

בתעשיית המזון, חומרים פעילי שטח לא-יוניים משמשים בדרך כלל כמתחלבים. לעיתים, נדרשים גם תפקידיהם כגון הקצפה, הסרת הקצפה, הרטבה, פיזור, נוגד התגבשות, אנטי אייג'ינג, מניעת רטרוגרדציה, אגירת מים, עיקור ותכונות נוגדות חמצון. חומרים פעילי שטח המשמשים כמתחלבים למזון כפופים למגבלות מחמירות. רק זנים בודדים מאושרים לשימוש בדרך כלל, וחלקם מוגבלים עוד יותר על ידי מדד הצריכה היומית המקובלת (ADI, מ"ג/ק"ג), המתייחס למינון המרבי של תוסף מסוים שגוף האדם יכול לבלוע ברציפות ליחידת משקל גוף מבלי לגרום להשפעות בריאותיות שליליות.

חומרים פעילי שטח לא-יוניים משמשים בדרך כלל כממיסים, מתחלבים או חומרי השעיה בזריקות תרופות והזרקות חומרי הזנה. עבור תרחישים הכוללים נפח הזרקה גדול, במיוחד הזרקה תוך ורידית, יש להתייחס ברצינות לתכונה ההמוליטית של חומרים פעילי שטח. חומרים פעילי שטח אניוניים מפגינים את ההשפעה ההמוליטית החזקה ביותר ובדרך כלל אינם משמשים בזריקות; חומרים פעילי שטח קטיוניים מדורגים במקום השני בפעילות ההמוליטית, בעוד שחומרים פעילי שטח לא-יוניים הם בעלי הפוטנציאל ההמוליטי הנמוך ביותר. מבין חומרים פעילי שטח לא-יוניים, אסטרים של חומצת שמן קיק מוקשה PEG מפגינים השפעות המוליטיות נמוכות יחסית והם מתאימים ביותר להזרקה תוך ורידית. עם זאת, הגדלת מידת הפולימריזציה של PEG תגרום לפעילות המוליטית גבוהה יותר מאשר חומרים פעילי שטח מסוג Tween. הסדר ההמוליטי של חומרים פעילי שטח לא-יוניים הוא: Tween＜אסטר חומצות שומן PEG＜PRG אלקילפנול＜AEO. בתוך סדרת Tween, הסדר ההמוליטי הוא: Tween 80.