CC BY
4
УДК 544.773.33
Мищенко Е.В., Данилова Ю.А., Буянова Д.А., Королёва М.Ю.
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ИОНОГЕННЫХ ПАВ НА РАЗМЕР И Z-ПОТЕНЦИАЛ НАНОЧАСТИЦ ПАРАФИНА
Мищенко Екатерина Валерьевна - аспирант 3-го года обучения кафедры наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д.И. Менделеева; [email protected]
Данилова Юлия Андреевна - студент 2-го года обучения кафедры наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д.И. Менделеева;
Буянова Дарья Андреевна - студент 1-го года обучения кафедры наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д.И. Менделеева;
Королёва Марина Юрьевн - д.х.н., профессор кафедры наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д.И. Менделеева
Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9.
В работе представлены результаты изучения влияния ионогенных поверхностно-активных веществ (ПАВ) цетилтриметиламмоний бромида (ЦТАБ) и додецилсульфата натрия (ДСН) на размер и Z-потенциал твёрдых липидных наночастиц парафина, полученных методом температурной инверсии фаз и стабилизированных Tween 60 и Span 60.
Ключевые слова: твёрдые липидные наночастицы, парафин, температурная инверсия фаз.
STUDY OF THE INFLUENCE OF IONIC SURFACTANTS ON THE SIZE AND Z-POTENTIAL OF SOLID LIPID NANOPARTICLES OF PARAFFIN WAX
Mishchenko E.V., Danilova Yu.A., Buyanova D.A., Koroleva M.Yu. Mendeleev University of Chemical Technology, Moscow, Russian Federation
This work presents the results of the study of the effect of ionic surfactants cetriltrimethylammonium bromide (CTAB) and sodium dodecyl sulfate (SDS) on the size and Z-potential of solid lipid nanparticles of paraffin wax, prepared by temperature phase inversion method and stabilized by nonionic surfactants: Tween 60, Span 60. Key words: solid lipid nanoparticles, paraffin wax, temperature phase inversion.
Разработка биосовместимых и биоразлагаемых носителей липофильных лекарственных соединений (ЛС), обладающих высокой степенью загрузки ЛС, малыми размерами и способностью накапливаться в целевых клетках остаётся острой проблемой, т.к. использование гидрофобных ЛС связано с рядом ограничений, к примеру, низкая растворимость в водной среде приводит к низкой биодоступности. Решением проблемы является создание систем адресной доставки липофильных ЛС, которые позволяют повысить биодоступность и время высвобождения лекарственных агентов, снизить побочные эффекты, при этом действуя целенаправленно на повреждённую область. Твёрдые липидные наночастицы (ТЛН) обладают большим потенциалом в качестве носителей липофильных ЛС из-за их размера и устойчивости [1-3].
В данной работе были получены ТЛН парафина методом температурной инверсией фаз [4, 5]. Для этого смесь состава: парафин - ПАВ - водный раствор 0,9 мас.% NaCl нагревали до 85 °С. Затем резко охлаждали на ледяной бане при постоянном перемешивании на магнитной мешалке.
Для получения ТЛН были использованы следующие реактивы производства фирмы Sigma-Aldrich: парафин (> 90 %),
полиэтиленгликольсорбитанмоностеарат — Tween 60 (> 90 %), сорбитанмоностеарат — Span 60 (> 90 %), ЦТАБ (> 99,5 %), ДСН (> 99,5 %), NaCl (> 99,5
%). Во всех экспериментах использовалась бидистиллированная вода.
Доля дисперсной фазы, состоящей из парафина, была равна 10 об.%. В качестве стабилизаторов были использованы неионогенные ПАВ Tween 60 и Span 60. Суммарная концентрация ПАВ составляла 6 об. %. Размер и Z-потенциал капель НЭ определяли методом динамического светорассеяния и измерением электрофоретической подвижности частиц на приборе Malvern Zetasizer Nano.
На рис. 1а представлена зависимость среднего диаметра ТЛН от времени. Средний диаметр наночастиц парафина изменялся в пределах погрешности измерений и составлял 62±6 нм, т.е. системы оставались стабильными к агрегации более 35 сут. Для определения устойчивости к седиментации были построены зависимости обратного рассеяния света от высоты столба суспензии ТЛН парафина (рис. 1б). Обратное рассеяние света в образцах ТЛН парафина практически не изменялось более 28 сут и оставалось постоянным по высоте столба суспензии ТЛН. Это говорит о высокой агрегативной и седиментационной устойчивости полученных образцов.
100 90 80 и 70 * 60
й я Я
50 40 30 20
а)
перезарядке поверхности и увеличению заряда до =0,3 мВ.
Ш
5 10 15 20 25 30 35 40 Время, сут
70 0 сут
65 1 сут
Я 60 -5 сут
Я В! 55 -15 сут
о о 50
« Ва -28 сут
О Н 1/ и 45
о ■го я 40 35 ;
н
а. ю 30
О
25
20 1 1 1
б)
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Доля от высоты
Рис. 1. Зависимость среднего диаметра ТЛНот времени (а); профили обратного рассеяния света в суспензии ТЛН (б)
Для стабилизации ТЛН чаще всего используют неионогенные ПАВ из-за их низкой токсичности [6, 7]. С другой стороны, создание небольшого по величине заряда на поверхности частиц может улучшить их взаимодействие с клетками. Придание положительного заряда липидным наночастицам может привести к увеличению проницаемости инкапсулируемых ЛС при трасдермальной доставке, так как клетки эпидермиса имеют отрицательный заряд [8].
В данной работе было исследовано влияние ионогенных ПАВ ЦТАБ и ДСН на дисперсность и заряд ТЛН парафина. На рис. 2 представлены зависимости ^-потенциала ТЛН от концентрации ДСН или ЦТАБ. При увеличении концентрации ДСН до 5 мас.% происходило уменьшение ^-потенциала от -3,1±0,3 мВ до -8,9±0,8 мВ. Увеличение концентрации ЦТАБ до 5 мас.% приводило к
4 6
Концентрация ДСН и ЦТАБ, мас.%
-10 I-
Рис. 2. Влияние концентрации ДСН и ЦТАБ на потенциал ТЛН
На рис. 3 представлено распределение ТЛН парафина по размерам при разных концентрациях ионогенных ПАВ: ДСН или ЦТАБ.
Диаметр, нм б) Концентрация ЦТАБ, мас.%
■ 0
Диаметр, нм
Рис. 3. Распределения ТЛН парафина по размерам при добавлении ДСН (а) и ЦТАБ (б) в разной концентрации
Средний диаметр ТЛН парафина без добавления со-ПАВ составлял 62±6 нм. При увеличении концентрации до 5 мас.% ДСН средний размер частиц изменялся в пределах погрешности измерений (рис. 3а). Получить ТЛН с добавлением большего количества ДСН не удалось из-за сильного увеличение вязкости системы.
При добавлении ЦТАБ до 5 мас.% происходило уменьшение размеров ТЛН до =15 нм (рис. 3б). При этом при концентрации ЦТАБ 3-5 мас.% распределение частиц по размерам было бимодальным, на нем имелся небольшой пик, соответствующий агрегатам или крупным частицам размером >1000 нм. Это может быть связано с тем, что Z-потенциал при данной концентрации ЦТАБ близок к 0.
Для получения ТЛН парафина с мономодальным распределением наночастиц по размерам и отрицательным зарядом на поверхности необходимо добавление 3-5 мас.% ДСН. Добавление ЦТАБ до 5 мас.% недостаточно для образования ТЛН парафина с положительным зарядом.
Авторы Мищенко Е.В. и Королёва М.Ю. выражают благодарность РФФИ за финансовую поддержку (грант № 19-53-06014).
Список литературы
1. Koroleva M., Gorbachevski O., Yurtov E. Preparation and characterization of lipid microcapsules coated with SIO2@AL2O3 core-shell nanoparticles as carries for lipophilic drug delivery // Materials Chemistry and Physics. 2017. V. 202. pp. 1-6.
2. Koroleva M.Y., Gorbachevski O.S., Yurtov E.V. Paraffin wax emulsions stabilized with polymers, surfactants, and nanoparticles // Theoretical
Foundations of Chemical Engineering. 2017. V. 51. pp. 125-132.
3. Koroleva M., Portnaya I., Mischenko E., Abutbul-Ionita I., Kolik-Shmuel L., Danino D. Solid lipid nanoparticles and nanoemulsions with solid shell: Physical and thermal stability // J. Colloid Interface Sci. 2022. V. 610. pp. 61-69.
4. Мищенко Е.В., Гилёва А.М., Курбанова Л.А., Марквичева Е.А., Королёва М.Ю. Исследование свойств твёрдых липидных наночастиц на основе стеариновой кислоты // Химия и технология биологически активных веществ для медицины и фармации. 2021. С.61.
5. Мищенко Е.В., Королёва М.Ю., Юртов Е.В. Изучение стабильности твёрдых липидных наночастиц, образованных стеариновой кислотой // Сборник тезисов XI ежегодной конференции Нанотехнологического общества России. 2020. С. 47-49.
6. Мищенко Е.В., Королёва М.Ю., Portnaya I., Danino D. Изучение фазовых переходов в наноэмульсиях и твердых липидных наночастицах методом дифференциальной сканирующей калориметрии, Успехи в химии и химической технологии. 2021. С. 38-40.
7. Мищенко Е. В., Королёва М. Ю., Юртов Е. В. Изучение стабильности наноэмульсии, стабилизированных TWEEN 60 И SPAN 60 // Актуальные аспекты химической технологии биологически активных веществ. 2020. С. 83-84.
8. Mirgorodskaya A. B., Koroleva M. Yu., Kushnazarova R. A., Mishchenko E. V., Petrov K. A., Lenina O. A., Vyshtakalyuk A. B., Voloshina A. D., Zakharova L.Ya. // Microemulsions and nanoemulsions modified with cationic surfactants for improving the solubility and therapeutic efficacy of loaded drug indomethacin // Nanotechnology. 2022. V.33. pp. 1-28.
