CC BY
14
УДК 544.77
Шулаев С.В., Мурашова Н.М.
НАНОКОМПОЗИТ НА ОСНОВЕ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ ЛЕЦИТИНА И СУБМИКРОННЫХ ЧАСТИЦ ОКСИДА МЕДИ (II)
Шулаев Сергей Валерьевич, аспирант кафедры наноматериалов и нанотехнологии, e-mail: [email protected]; Мурашова Наталья Михайловна, к.х.н., доцент, преподаватель кафедры наноматериалов и нанотехнологий, email: [email protected];
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
В ходе работы была проанализирована патентная информация по применению наночастиц меди и оксида меди в составе ранозаживляющих композиций. Была разработана методика получения нанокомпозита на основе жидких кристаллов лецитина и субмикронных частиц оксида меди (II), а также исследованы реологические свойства полученных образцов.
Ключевые слова: оксид меди (II), лецитин, жидкие кристаллы, нанокомпозит.
NANOCOMPOSITE BASED ON LECITHIN LIQUID CRYSTALS AND SUBMICRON PARTICLES OF COPPER (II) OXIDE
Shulaev S.V., Murashova N.M.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
In this work, patent information on the use of copper and copper oxide nanoparticles in the wound healing compositions was analyzed. A method for producing of nanocomposite based on liquid crystals of lecithin and submicron particles of copper (II) oxide was developed, and the rheological properties of the samples were studied.
Keywords: copper (II) oxide, lecithin, liquid crystals, nanocomposite.
Самоорганизующиеся наноструктуры
поверхностно-активных веществ (ПАВ) являются перспективными материалами для медицины и химической технологии. Мицеллярные системы, микроэмульсии и жидкие кристаллы, образованные различными типами поверхностно-активных веществ, применяются для процессов разделения веществ, как среды для полимеризации и темплатного синтеза наночастиц, как носители для адресной доставки лекарственных веществ. [1, 2]. Ранее была предложена композиция для трансдермальной доставки лекарственных веществ, представляющая собой жидкие кристаллы в системе лецитин - жирное растительное масло - эфирное масло - вода [3].
Создание новых противовоспалительных и заживляющих лекарственных препаратов обуславливается достаточно высоким уровнем травматизма в Российской Федерации. Травматизм, как один из повреждающих факторов, может приводить к нарушению здоровой функциональности организма. К тому же, высокая сопротивляемость и устойчивость
микроорганизмов, инфицирующих поврежденные ткани и раны, приводит к усложнению процесса восстановления и ранозаживления. В этой связи, разработка и применение новых медицинских средств, обладающих противовоспалительными, антимикробными и ранозаживляющими действиями, является актуальной задачей на сегодняшний день.
Ранозаживление является довольно сложным процессом, протекание которого требует баланса веществ с антимикробной активностью и компонентов, усиливающих регенерацию -антиоксидантов, микроэлементов и др. Одним из металлов, нехватка которого приводит к снижению скорости ранозаживления, является медь. В тоже время медь проявляет антимикробную активность. Поэтому введение в ранозаживляющую композицию меди или оксида меди может одновременно обеспечить как антимикробное действие, так и усиление регенерации поврежденных тканей.
Перспективным подходом является введение действующих веществ в такую композицию в форме наночастиц.
По мнению авторов [4] исследования по влиянию наночастиц различных металлов на биологические системы позволили выявить их уникальные свойства:
1) наночастицы металлов в 7-50 раз менее токсичны, чем металлы в ионной форме;
2) наночастицы оказывают пролонгированное действие благодаря своей способности осуществлять роль депо элементов в организме;
3) наночастицы, введенные в биотических дозах, стимулируют обменные процессы в организме;
4) наночастицы обладают полифункциональным действием [4].
Сегодня в качестве препаратов для лечения заболеваний кожи используются средства,
содержащие в своем составе высокодисперсные порошки различных металлов. Уже разработаны повязки, пропитанные мазью с содержанием наночастиц серебра, обладающие
антибактериальными свойствами.
В качестве примеров можно рассматривать ранозаживляющие препараты, содержащие в своем составе наночастицы магния и железа [5, 6]. Известны патенты, в которых предлагается вводить в состав ранозаживляющих средств наночастицы меди или оксида меди [4, 7].
Например, авторами патента [7] предложена антисептическая мазь наружного применения, которая содержит основу и антисептический агент в виде дисперсного бентонитового порошка, интеркалированного ионами Ag+ или/и ионами ^2+, которые получены при модификации водными растворами нитрата серебра или сульфата меди бентонита, предварительно обогащенного катионами Na + при обработке его водным раствором неорганической соли натрия с последующей его очисткой от анионов, согласно изобретению в качестве основы используют вазелин медицинский или смесь вазелина медицинского с ланолином при соотношении их вес.ч., соответственно, как 1:(0,1-0,5), при этом мазь дополнительно содержит эфирное растительное масло и имеет следующее содержание компонентов в ней: смесь бентонитовых порошков, проинтеркалированных ионами Ag+ и ^2+, - 2,5 г, при их соотношении -1:0,2; количественное содержание серебра в дисперсном бентонитовом порошке - 4 мас.%, содержание меди - 3,5 мас.%; розовое масло -0,075 мл; смесь вазелина медицинского и ланолина безводного при соотношении 1:0,3 -остальное до 50 г мази. количественное содержание металлов в мази составило: 0,2 мас.%.
Авторы патента [4] предлагают использовать препарат, представляющий собой раствор низкомолекулярных хитозанов в гидрогеле, содержащем метилцеллюлозу (МЦ-100), нипагин и наночастицы меди и оксида меди. Размер частиц при этом составляет 77-119 нм и фазовый состав: кристаллическая медь 0.5-3.3%, CuO - 27.1-90.0% и ^^ - 9.05-69.50. В качестве основы разработанных препаратов предпочтительно используют метилцеллюлозу (МЦ-100), а также Твин-80, глицерин; в качестве консерванта более предпочтительно применяют нипагин.
Представленный авторами препарат может иметь следующий состав (мас. %): наночастицы меди -0.00002-0.002; хитозан - 0.005-0.05; вазелиновое масло - 10.0- 15.0; метилцеллюлоза (МЦ -100) -3.0-4.0; Твин-80 - 2.0-3.0; нипагин - 0.1-0.3; вода очищенная до 100.0.
Была разработана лабораторная
технологическая схема получения мази на основе метилцеллюлозы (МЦ) с наночастицами меди [8]. На первом этапе готовили гель МЦ: навеску МЦ добавляли в водный раствор консерванта (нипагина) для набухания. На втором этапе
готовили вазелиновую суспензию наночастиц меди: для этого точную навеску нанопорошка помещали в вазелиновое масло и полученную смесь диспергировали на ультразвуковом диспергаторе УЗДН-А в режиме: 0,5 А, 44 кГц при охлаждении. При этом использовали следующую схему в 3 цикла: 30 с озвучивания, 1 мин. перерыва. На третьем этапе к гелю МЦ, полученному на первом этапе, добавляли твин-80 и эмульгировали. К вазелиновой суспензии с наночастицами меди (или к вазелиновому маслу — в случае приготовления мазевой основы) добавляли равное количество геля МЦ и перемешивали, следя за тем, чтобы в полученную массу не попадали пузырьки воздуха. Оставшееся количество геля МЦ добавляли постепенно, каждый раз тщательно перемешивая. Отметим, что описанная методика получения препарата является достаточно сложной.
Мы предлагаем нанокомпозит с наночастицами оксида меди на основе ранее разработанной жидкокристаллической
композиции для трансдермальной доставки активных веществ [3].
Преимуществом предлагаемого препарата является простая технологическая схема получения нанокомпозита, а также наличие в его составе таких компонентов, как растительное масло авокадо и эфирное масло чайного дерева, которые обладают гипоаллергенными,
регенерирующими, ранозаживляющим,
противовоспалительными, питательными и смягчающими свойствами, благотворно влияют на состояние кожи и имеют приятный запах.
В ходе работы была разработана методика получения частиц CuO со средним размером 150 нм. Для получения субмикронных частиц оксида меди применялся механический способ измельчения частиц. Использовалась планетарная микромельница модели Pulverisette 7 ^г^Л). Была разработана методика введения полученных частиц в жидкие кристаллы лецитина, которая обеспечивает их равномерное распределение в образце.
Методика получения нанокомпозита следующая.
1. В две стеклянные ёмкости вносили навеску фосфолипидного концентрата в количествах, соответствующих половине от расчетного.
2. Сначала в первой емкости в течении 15-20 мин. производим интенсивное перемешивание полученных наночастиц оксида меди с водой при комнатной температуре.
3. Во вторую емкость добавляем только смесь масла авокадо и эфирного масла чайного дерева.
4. Затем в первую ёмкость прозводим добавление лецитина и перемешиваем полученную массу до получения гомогенной смеси в течение 1 часа при комнатной температуре.
5. Параллельно во второй ёмкости перемешивали лецитин с маслами 3 часа при температуре 37С до получения гомогенной смеси.
6. Затем содержимое обеих ёмкостей соединяли и перемешивали до получения однородной системы в течении 30-50 мин.
Общее время получения образца составляло примерно 2,5 часа.
По приведенной методике были получены серии образцов нанокомпозитов на основе субмикронных частиц оксидов меди и жидкого кристалла лецитина в системе лецитин - жирное растительное масло - эфирное растительное масло - вода. Были исследованы кривые течения образцов при различных температурах.
Список литературы
1. Мурашова Н.М, Полякова А.С., Юртов Е.В. Анализ динамики научных публикаций в областях, связанных с нанотехнологией и экстракцией // Наноиндустрия. 2017. №3(73). с. 46-54.
2. Мурашова Н.М., Трофимова Е.С., Юртов Е.В. Динамика научных публикаций по применению наночастиц и наноструктур для адресной доставки лекарственных веществ // Наноиндустрия. 2019. Т.12. № 1 (87). С. 24-38
3. Мурашова Н.М., Костюченко М.Ю., Бизюкова А.Н., Юртов Е.В. Жидкокристаллическая композиция для трансдермальной доставки
биологически активных веществ. Патент RU № 2623210 (Россия) от 19.04.2016.
4. Патент РФ № 2011116961/15, 28.04.2011. Богословская О.А., Рахметова А.А., Глущенко Н.Н., Овсянникова М.Н., Ольховская И.П., Варламов В.П., Левов А.Н., Ильина А.В., Зубарева А.А. Препарат, ускоряющий ранозаживление // Патент России № 2460532. 2012 Бюл. № 25.
5. Байтукалов Т.А., Глущенко Н.Н., Богословская О.А., Ольховская И.П., Лейпунский И.О., Жигач А.Н., Шафрановский Э.А. Препарат, ускоряющий ранозаживление // Патент России № 2306141 2007 Бюл. №26
6. Байтукалов Т.А., Глущенко Н.Н., Богословская О.А., Ольховская И.П., Фолманис Г.Э., Арсентьева И.П. Ранозаживляющий состав и способ его получения // Патент России № 2296571 2007 Бюл. №10
7. Беклемышев В.И., Махонин И.И., Мауджери У.Д,, Солодовников В.А., Беклемышева Е.Ф., Мешкова И.М., Барбаков В.И. Антисептическая мазь наружного применения (2 варианта) // Патент России № 2429820. 2011. Бюл. № 27
8. Рахметова А.А., Глущенко Н.Н., Ольховская И.П. Ранозаживляющее действие мазей с различным содержанием наночастиц меди // Вестник Российского Университета Дружбы Народов, серия: медицина, № 4. 2011 г. 139142 с.
