CC BY
96
слоя раствора, что согласуется с предложенной ранее моделью «изоморфного замещения». Исследована дефектная структура, показано, что релаксация упругих напряжений несоответствия в гетерокомпозициях, получаемых из раствора в условиях низких температур, происходит за счет образования включений на границе раздела подложка-слой. Анализ полученных результатов позволяет заключить, что можно управлять процессами генерации дефектов на границе подложка-слой, влияя на количество рассеивающих центров и увеличивая, тем самым, пропускание в УФ области спектра.
УДК 541.182.644
Е.В. Гуляева, Е.В. Токмакова, Н.М.Мурашова, Е.В. Юртов
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ЛЕЦИТИНОВЫЕ ОРГАНОГЕЛИ НА ОСНОВЕ ФОСФОЛИПИДНОГО КОНЦЕНТРАТА "МОСЛЕЦИТИН"
Region of existence and properties of the gels in the system phospholipidic concentrate "Moslecithin" - hydrocarbon oil - water were investigated. On the base of these data two ways of production of nanostructured lecithin gel for the medical and cosmetic usage were elaborated.
На основании полученных данных об области существования и свойствах гелей в системе фосфоли-пидный концентрат "Мослецитин" - вазелиновое масло - вода были разработаны способы получения наноструктурированного лецитинового геля для медицинского и косметического применения.
Перспективными материалами для медицинского и косметического применения являются наноструктурированные гели, существующие в системах лецитин - неполярный органический растворитель - вода в области низких концентраций воды (лецити-новые органогели). Пространственная структура лецитиновых органогелей образована из переплетенных между собой цилиндрических агрегатов диаметром единицы и длиной десятки и сотни нанометров - обратных мицелл лецитина. Благодаря такой структуре лецитиновые гели обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционно используемыми эмульсиями и липосомами.
Благодаря своей мицеллярной структуре лецитиновый органогель содержит как масляную, так и водную фазу (рис.1). Неполярные, маслорастворимые вещества в составе геля будут растворены в органическом растворителе. Полярные, водорастворимые вещества в составе геля будут солюбилизированы вместе с водной фазой внутри обратных мицелл фосфолипидов. Вещества дифильной природы, молекулы которых имеют полярную «голову» и неполярный «хвост», буду встраиваться в структуру мицелл вместе с молекулами гелеобразователя.
Достоинства лецитиновых органогелей как материалов для медицины, косметики и биотехнологии - устойчивость, возможность солюбилизации биологически активных веществ, способность ускорять транспорт веществ через кожу, простота приготовления, - делают их привлекательными для широкого применения. Лецитиновые гели могут, аналогично эмульсиям (кремам) и липосомам, использоваться в качестве основы медицинских и защитно-профилактических средств наружного применения.
Основным недостатком, препятствующим широкому применению лецитиновых органогелей в биотехнологии, медицине и косметике, является высокая стоимость очищенного лецитина. Поэтому актуальной задачей становится разработка состава и основ технологии получения наноструктурированного лецитинового органогеля с ис-
пользованием фосфолипидного концентрата отечественного производства с нием лецитина 20-25 % масс.
В качестве исходного фосфолипидного концентрата был использован «Мослецитин», который применяется как пищевая добавка. Состав препарата в таблице 1.
Компонент (%масс.)
Смесь липидов, из них: 89
Фосфатидилхолин(лецитин) 22
Фосфатидилэтаноламин 20
Фосфатидилнозитол 14
Жирные кислоты 18
Гликолипиды 15
Натуральные углеводы 8
Стабилизатор 3
В ходе работы была продемонстрирована возможность получения лецитинового геля на основе фосфолипидного концентрата с низким (22 % масс.) содержанием фос-фатидилхолина. Ранее был описаны лецитиновые органогели на основе высокочистого фосфатидилхолина [1,2] или фосфолипидного концентрата с содержанием фосфати-дилхолина 40 % масс. [3]. Была определена область концентраций воды, в которой существует гомогенный гель в системе фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вазелиновое масло - вода при двух температурах: температуре хранения медицинских препаратов (20°С) и температуре человеческого тела (37 °С) в интервале содержания фосфолипидного концентрата от 10 до 40 % масс. Показано, что лецитиновый гель на основе фосфолипидного концентрата «Мослецитин» может содержать до 3,2 массовых процентов воды, что заметно больше, чем для изученной ранее системы [3]. При избыточном для существования гелей количестве воды в системе образуются везикулы.
Область существования геля в системе фосфолипидный концентрат «Мослеци-тин» - вазелиновое масло - вода относительно узкая при низкой концентрации лецитина, заметно расширяется при повышении содержания фосфолипидного концентрата до 20 % масс. и при дальнейшем его возрастании до 40 % мас. изменяется незначительно. Такая же форма области существования лецитинового геля была показана для изученной ранее системы [3]. Получение и исследование образцов с содержанием фосфолипидного концентрата выше 40 % масс. не проводилось вследствие экономической нецелесообразности производства геля с высоким содержанием фосфолипидного концентрата (выше 40 % масс.) и вследствие трудностей при растворении таких больших количеств препарата «Мослецитин» в вазелиновом масле.
содержа-
препарат приведен
Вязкость изученных образцов незначительно зависит от скорости сдвига, что отличает гели в системе фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вазелиновое масло
- вода от исследованных ранее лецитиновых гелей. Вязкость изученных образцов не превышает 0,2 Па*с, в то время как значения вязкости ранее исследованных гелей в системе лецитин - вазелиновое масло - вода составляют десятки и сотни Па*с. Это говорит о том, что в системе фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вазелиновое масло - вода не образуется прочной пространственной структуры. Такие свойства изученных образцов объясняются влиянием примесей в препарате «Мослецитин», прежде всего фосфатидилэтаноламина. Это вещество присутствует в использованном для получения гелей препарате в количестве, сопоставимом с количеством гелеобразователя
- лецитина (табл.1). Известно, что введение фосфатидилэтаноламина в лецитиновый органогель в декане приводило к резкому снижению вязкости геля. Действие фосфати-дилэтаноламина объяснялось его влиянием на форму и устойчивость обратных мицелл лецитина [4]. Вязкость изученных гелей заметно снижается при возрастании температуры. Такое поведение характерно для лецитиновых гелей и объясняется снижением длины цилиндрических мицелл и среднего времени их жизни с повышением температуры, т.е. постепенным разрушением структуры геля при нагревании [1,2].
Было изучено влияние масла шиповника, масла облепихи и этилового спирта на область существования геля в системе фосфолипидный концентрат «Мослецитин» -вазелиновое масло - вода. Увеличение солюбилизационной емкости мицелл лецитина по отношению к воде при введении в состав геля биологически активных добавок, содержащих вещества полярной или дифильной природы, будет способствовать повышению устойчивости геля по отношению к влажному воздуху и парам воды, а также даст возможность вводить в гель большие количества водорастворимых компонентов. Показано, что введение масел облепихи и шиповника в количестве 2 % об. и выше вызывало существенное, в полтора-два раза, расширение области существования геля (по концентрации воды). Увеличение содержания добавки в интервале от 2 до 10 % об. не оказывало влияния на области существования геля в изученной системе. Введение масла облепихи приводило к несколько большему расширению области существования геля (до 6,3 % масс. воды), чем введение масла шиповника (до 5,3 % масс. воды).
Введение до 5 % этилового спирта в состав геля в системе фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вазелиновое масло - вода расширяло области существования геля. Этот эффект, однако, не так ярко выражен, как при введении масел облепихи и шиповника. Было установлено, что добавление этанола в концентрации большей, чем 5 % об., вызывает помутнение и расслаивание даже раствора фосфолипидного концентрата в вазелиновом масле, не содержащего воды. При этом, как и при добавлении избытка воды, наблюдалось образование везикул. Следовательно, этанол играет в изученной системе двоякую роль: в низких концентрациях (до 5 % об.) приводит к увеличению солюбилизационной емкости мицелл фосфолипидов по отношению к воде, что выражается в расширении области существования геля; в концентрациях выше 5 % об. сам играет роль полярной добавки, вызывая разрушение мицелл и образование везикул.
На основании полученных данных об области существования и свойствах гелей в системе фосфолипидный концентрат "Мослецитин" - вазелиновое масло - вода были разработаны два различных способа получения лецитинового геля для медицинского и косметического применения. Первый способ получения геля включает следующие операции:
• растворение препарата «Мослецитин» в вазелиновом масле при 40 °С и механическом перемешивании в течение 3 часов;
• солюбилизация воды при 40 °С и механическом перемешивании в течение 3 часов.
Достоинствами способа являются его простота и отсутствие сложного оборудования, его существенный недостаток - длительность процесса.
Второй способ получения лецитинового геля включает сходные операции:
• растворение препарата «Мослецитин» в вазелиновом масле при 50 °С и ультразвуковом воздействии в течение 10 минут;
• солюбилизация воды при 50 °С и ультразвуковом воздействии в течение 10 минут.
Достоинством способа является его высокая скорость, основной недостаток -использование дорогостоящего оборудования - ультразвукового диспергатора. Оба способа одинаково позволяют избежать заметного окисления фосфолипидов, наблюдаемого при растворении при высоких (выше 80 °С) температурах. В целом, второй способ представляется более предпочтительным с экономической точки зрения.
К сожалению, полученный по обоим способам лецитиновый органогель имеет неприятный запах рыбьего жира. Для устранения указанного недостатка в гель необходимо вводить отдушки, способные заглушить этот запах. В качестве отдушек были испытаны различные эфирные масла - бергамот, гвоздика, горная лаванда, грейпфрут, жасмин, корица, мирт, можжевельник, мята и эвкалипт, которые были добавлены в готовый гель в количестве 5 % об. Было выявлено, что наиболее приятный и устойчивый в течение длительного времени запах имели образцы геля, содержащие масла мяты, корицы и грейпфрута. Таким образом, технология получения лецитинового органогеля в качестве основы для медицинских и косметических средств должна включать еще одну операцию - введение отдушки. Отдушку необходимо вводить уже в полностью готовый гель при комнатной температуре и механическом перемешивании, чтобы исключить испарение и разрушение компонентов эфирного масла.
С помощью описанных выше способов были наработаны опытные партии леци-тинового геля, которые были переданы в Гематологический научный центр РАМН для проведения испытаний.
Список литературы
1. Luisi P.L., Scartazzini R., Haering G., Schurtenberg P. Organogels from Water-in-Oil Microemulsions // Colloid & Polymer Sci. - 1990. - v.268. - p.356-374.
2. Щипунов Ю.А. Самоорганизующиеся структуры лецитина // Успехи химии. -1997. -т.66, №4. - C.128-352.
3. Юртов, Е.В. Лецитиновые органогели в углеводородном масле/ Е.В.Юртов, Н.М.Мурашова // Коллоидный журн. 2003, №1, С.124-128
4. Шумилина, Е.В. Лецитиновые органогели: влияние добавок фосфатидилэтаноламина / Е.В. Шумилина, Ю.Л. Хромова, Ю.А. Щипунов // Коллоид. Журн. - 1997. - т. 59, № 4. - C. 552-557.
Работа выполнена при финансовой поддержке Департамента науки и промышленной политики города Москвы (контракт № 8/3-439н-06 от 08.12.2006 г.).
УДК 546.26-162
С.А. Денисов, А.Г. Чопурова, Б.В. Спицын*
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менеделеева, Москва, Россия *Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, Москва, Россия
ВОЗДЕЙСТВИЕ ГАЗОВОЙ ОБРАБОТКИ НА ПОВЕРХНОСТНЫЕ СВОЙСТВА НАНОАЛМАЗА
The detonation nanodiamond powders undergo reversible and irreversible changes of surface structure after high-temperature treatment in inert (Ar) and chemicaly active (H2, CCl4) gas media. According to Fourier
