CC BY
93
УДК 544.773.33
Трофимова Е.С., Костюченко М.Ю., Лаврентьева А.И., Мурашова Н.М., Юртов Е.В.
кинетика высвобождения лекарственных веществ из жидких кристаллов и микроэмульсии лецитина
Трофимова Екатерина Сергеевна, аспирант, ведущий инженер кафедры наноматериалов и нанотехнологии, email: [email protected];
Костюченко Мария Юрьевна, магистрант 2 курса кафедры наноматериалов и нанотехнологии; Лаврентьева Анна Игоревна, студент 4 курса кафедры наноматериалов и нанотехнологии; Мурашова Наталья Михайловна, к.х.н., доцент кафедры наноматериалов и нанотехнологии; Юртов Евгений Васильевич, д.х.н., профессор, заведующий кафедрой наноматериалов и нанотехнологии Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Проведено сравнение кинетики высвобождения водорастворимых лекарственных веществ с использованием модельной системы с водорастворимым красителем Родамином С. Метод равновесного диализа через полупроницаемую целлюлозную мембрану с размером пор 3,5 кДа показал, что на начальных этапах времени скорость высвобождения Родамина С из микроэмульсии сопоставима со скоростью высвобождения красителя из жидких кристаллов. С течением времени скорость высвобождения из жидких кристаллов существенно замедляется, что объясняется различием в вязкости микроэмульсии и жидких кристаллов. Полученные данные позволяют предложить наноструктурированные составы для медицины и косметики.
Ключевые слова: микроэмульсия, жидкие кристаллы, лецитин, высвобождение лекарственного вещества, наноструктурированные системы, наномедицина.
KINETICS OF DRUG RELEASE FROM LECITHIN-BASED LIQUID CRYSTALS AND MICROEMULSION
Trofimova E.S., Kostuchenko M.Yu., Lavrenteva A.I., Murashova N.M., Yurtov E.V. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The kinetics of the release of water-soluble drug substances using a model system with a water-soluble dye Rodamin C was compared. The equilibrium dialysis method through a semipermeable cellulose membrane with a pore size of 3.5 kD showed that at the initial time stages the rate of release of Rodamine C from the microemulsion is comparable to the release rate of the dye from a liquid crystals. With the passage of time, the rate of release from the liquid crystals is significantly slowed down, which is explained by the difference in the viscosity of the microemulsion and liquid crystals. The obtained data allow us to propose nanostructured compositions for medicine and cosmetics.
Keywords: microemulsion, liquid crystals, lecithin, drug release, nanostructured systems, nanomedicine.
Самоорганизующиеся наноструктуры,
образованные лецитином и другими фосфолипидами - лецитиновые органогели, микроэмульсии и лиотропные жидкие кристаллы могут использоваться в качестве носителей для трансдермальной доставки лекарственных веществ. В отличие от липосом, эти наноструктуры являются термодинамически стабильными (лиофильными коллоидными системами), они образуются самопроизвольно при смешивании необходимых компонентов и при неизменном составе и температуре могут существовать неограниченно долго. Следствием термодинамической
стабильности являются достоинства этих носителей с точки зрения технологии - простые методы получения, зависимость свойств только от состава системы и их независимость от условий смешивания
компонентов, возможность длительных сроков хранения [1].
Микроэмульсии - термодинамически
устойчивые изотропные дисперсии масла и воды, содержащие капли нанометрового размера, стабилизированные поверхностно-активным
веществом (веществами). В системах лецитин -масло - вода, т.е. в отсутствии соПАВ, лецитин не образует микроэмульсии. Для тройных систем лецитин - алифатический углеводородный растворитель - вода характерно образование других наноструктур- лиотропных жидких кристаллов и лецитиновых органогелей.
Лиотропные жидкие кристаллы лецитина существуют в бинарных системах лецитин -полярный растворитель и в тройных системах лецитин - вода - масло в области высоких
концентраций фосфолипида и средних концентраций воды и масла.
Целью работы являлось сравнение кинетики высвобождения лекарственных веществ из самоорганизующихся наноструктурированных
систем на основе лецитина.
Для сравнения скорости высвобождения лекарственного вещества использовались микроэмульсия и жидкий кристалл на основе лецитина, описанные в [2] и [3], соответственно. Гомогенность образца жидкого кристалла и наличие жидкокристаллической структуры определяли методом поляризационной микроскопии с помощью микроскопа «Axiostarplus» для наблюдения в проходящем свете (Zeiss, Германия) с цифровой фотокамерой «Canon» (рисунок 1).
Рис.1. Микрофотография образца жидкокристаллической композиции для трансдермальной доставки биологически активных веществ, полученная методом поляризационной микроскопии через скрещенные поляризаторы
На микрофотографии видна текстура образца, характерная для лиотропных жидких кристаллов ламеллярного строения.
Наличие наноструктуры и размер капель микроэмульсии определяли методом динамического светорассеяния (фотон-корреляционной
спектроскопии) с помощью анализатора размера частиц Zetasizer Nano ZS (Malvern, Великобритания). На рисунке 2 представлена зависимость распределения числа частиц (N,%) по размеру.
N.%
41 ] m ¡m low i ни
Рис.2. Гидродинамический диаметр капель микроэмульсии при t=25°C
Средний гидродинамический диаметр капель микроэмульсии составил 43 нм. Такой размер капель является характерным для микроэмульсий.
Одной из важнейших биофармацевтических характеристик любой лекарственной формы является высвобождение лекарственного вещества. Унифицированного теста, позволяющего оценить профиль высвобождения лекарственного вещества, в настоящее время, не разработано. Однако на стадии фармацевтической разработки возможно
использовать методы, основанные на диализе. Чаще всего применяют метод равновесного диализа через полупроницаемую мембрану [4]. Для определения кинетики высвобождения водорастворимых лекарственных веществ была использована модельная система с водорастворимым красителем Родамином С. Для диализа была использована регенерированная целлюлозная трубчатая мембрана Cellu Sep (MFPI, США) с размером пор 3,5 кДа. Размер диализного мешка составлял 4,6*5 см, масса образца, помещенного в диализный мешок была равна 5 г, объем дистиллированной воды, в которую переносили краситель - 500 мл, концентрация красителя в микроэмульсии и жидком кристалле -0,2 мас. %.
Определение интенсивности высвобождения родамина проводилось с помощью
спектрофотометра Cary 50 (Varian, США), полученные данные представлены на рисунке 3 в виде зависимости оптической плотности (D) от времени (t, ч).
Согласно полученным данным, скорость высвобождения Родамина С из жидкого кристалла в первый час сопоставима со скоростью высвобождения Родамина С из микроэмульсии, разница в значениях оптической плотности составила около 15%. Далее скорость высвобождения родамина С из жидкого кристалла становится существенно ниже. Это можно объяснить различием в коэффициенте диффузии Родамина С в объеме жидкого кристалла по сравнению с микроэмульсией, что связано с различной вязкостью систем.
Рис.3. Профиль высвобождения Родамина С в 1 -микроэмульсии и 2 - жидком кристалле в зависимости от времени
Для определения различия в вязкости между исследованными жидким кристаллом и микроэмульсией были построены зависимости динамической вязкости (п, Па*с) от скорости сдвига (у', с-1) (кривые течения) каждой системы, представленные на рисунке 4.Вязкость исследовали при помощи ротационного вискозиметра с коаксиальными цилиндрами «Rheotest 2» (Германия) в диапазоне скоростей сдвига для микроэмульсии -от 3,0 до 1312 с-1, для жидкого кристалла - от 0,1667 до 81,02 с-1 при температуре 25 °С.
П
Па-с
1000
0,1 ! 10 100 10» у\ С4
Рис. 4. Зависимость динамической вязкости образцов 1 -микроэмульсии и 2 - жидкого кристалла от скорости сдвига
Как видно из графика, вязкость исследуемых систем отличается на 3 порядка. Такое существенное различие вязкости объясняет различие в
наблюдаемых скоростях высвобождения родамина С из микроэмульсии и жидкого кристалла.
Полученные данные позволяют предложить наноструктурированные составы для медицины и косметики, предназначенные для быстрого высвобождения лекарственных веществ на основе микроэмульсии и для создания средств пролонгированного действия с медленным высвобождением действующих веществ на основе лиотропных жидких кристаллов лецитина.
Список литературы
1. Мурашова Н.М., Юртов Е.В. Лецитиновые органогели как перспективные функциональные наноматериалы // Российские нанотехнологии. -2015. - Т.10, № 7-8. - С. 5-14.
2. Мурашова Н.М., Трофимова Е.С., Юртов Е.В. Композиция на основе лецитина // Патент России № 2620250. 2017. Бюл. № 15.
3. Костюченко М.Ю., Юсупова Р.Н., Мурашова Н.М. Влияние растительных масел на вязкость жидкокристаллической композиции для трансдермальной доставки биологически активных веществ // Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр. - М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2016. - Т. XXX, № 12 (181). - С.34-36.
4. Фармацевтическая разработка: концепция и практические рекомендации. Научно - практическое руководство для фармацевтической отрасли / Под ред. Быковского С.Н. и др. - М. Изд-во Перо, 2015. -472 с.
