CC BY
29
УДК 544.773
Дронова Е.К., Мурашова Н.М.
ПОЛУЧЕНИЕ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ В СИСТЕМЕ ЛЕЦИТИН-СМЕСЬ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ-ВОДА
Дронова Екатерина Константиновна, студент 2 курса факультета магистратуры кафедры наноматериалов и нанотехнологии;
Мурашова Наталья Михайловна, к.х.н., доцент кафедры наноматериалов и нанотехнологии Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Жидкие кристаллы на основе лецитина являются нетоксичными и биосовместимыми, они могут использоваться в качестве носителей для трансдермальной доставки лекарственных веществ. В настоящей работе исследованы свойства жидких кристаллов в системе лецитин - масло авокадо - эфирное масло чайного дерева - вода. В результате работы была определена термическая стабильность жидких кристаллов и разработана технологическая схема.
Ключевые слова: жидкие кристаллы, лецитин, наноструктуры.
PREPARATION OF LIQUID CRYSTALS IN THE SYSTEM OF LECITHIN-MIXTURE OF VEGETABLE OILS-WATER PRODUCTS.
Dronova E.K., Murashova N.M.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Lecithin-based liquid crystals are non-toxic and biocompatible; they can be used as carriers for transdermal drug delivery. In this paper, we investigated the properties of liquid crystals in the system of lecithin - avocado oil - tea tree essential oil -water. As a result of the work, the thermal stability of the liquid crystals was determined and the technological scheme was developed.
Keywords: liquid crystals, lecithin, nanostructures
Ранее на кафедре НМНТ была разработана жидкокристаллическая композиция для
трансдермальной доставки биологически активных веществ, содержащая лецитин, воду, жирное растительное масло и эфирное растительное масло [1]. Суть разработанной ранее методики получения указанной жидкокристаллической композиции -параллельное приготовление отдельно «водной» и отдельно «масляной» фазы и их последующее смешивание. Это позволяет вводить в состав композиции биологически активные вещества, неустойчивые к нагреванию [2]. Состав образца: фосфолипидный концентрат - 70 мас.%, масло авокадо - 10 мас.%, масло чайного дерева 5 мас.%, дистиллированная вода - 15 мас.%.
Созданная ранее методика получения - достаточно трудоемкий процесс, она рассчитана на получение образца в количестве 5,0 г. Поэтому она не годится для получения жидких кристаллов в нужных количествах для проведения физико-химических и биологических исследований. В связи с этим актуальным представляется масштабирование методики
получения жидких кристаллов.
Для выбора оптимального температурного режима для получения жидких кристаллов был использован метод дифференциальной сканирующей калориметрии в сочетании с термогравиметрией.
Был исследован образец жидких кристаллов указанного ранее состава в сравнении со смесью масел авокадо и чайного дерева и жидких кристаллов в бинарной смеси лецитин - вода. Такой подход позволяет точнее описать процессы, происходящие
при нагревании сложной смеси веществ в системе лецитин - масло авокадо - эфирное масло чайного дерева - вода. Интервал температур был выбран от комнатной до 130 °С.
Для смеси масел было взято соотношение 1:2, то есть одна часть масла чайного дерева и две части масла авокадо. Кривая синхронного термического анализа для масел представлена на Рисунке 1. По мере повышения температуры потеря массы связана с испарением органических компонентов. Температура вспышки (возгорания при соприкосновением с огнем) эфирных масел составляет 53-92 °С. Поэтому на ДСК-кривой пик находится на отметке в 66,4 °С, и именно при этой температуре на ТГ-кривой начинается интенсивная потеря массы образца
Рис. 1. ДСК-кривая и ТГ-кривая для смеси масел авокадо и чайного дерева
Для жидких кристаллов в системе лецитин - вода использовали образец, содержащий 70 мас.% соевого
лецитина и 30 мас.% воды. Кривая синхронного термического анализа для бинарной системы представлена на Рисунке 2. По мере повышения температуры потеря массы связана с испарением воды, так как остаточная масса составляет 70 %. На ДСК-кривой присутствует два пика. Первый при 88,5 это объясняется тем, что испаряется свободная влага. А второй пик при 104,1 X связан с испарением уже непосредственно коллоидно-связанной влаги.
Рис. 2. ДСК-кривая и ТГ-кривая жидких кристаллов в системе лецитин - вода
Кривая синхронного термического анализа для жидких кристаллов в системе лецитин - масло авокадо - эфирное масло чайного дерева - вода представлена на Рисунке 3. По мере повышения температуры потеря массы связана с испарением воды и органических компонентов. Интенсивная потеря массы начинается после 66 °С На ДСК-кривой обнаружены 4 пика, первый при 73,6 второй при 92,1 третий при 95,4 четвертый при 101,2 °С Делая выводы из предыдущих результатов анализа, можно предположить, что первый пик (73,6°С) на ДСК-кривой связан непосредственно с маслами, второй пик и третий пик (при 92,1 95,4) связан с испарением свободной воды, а последний(101,2 °С) - со связанной. Остаточная масса равна 70%, что указывает на то, что лецитин не испарился.
Рис. 3. ДСК-кривая и ТГ-кривая жидких кристаллов в системе лецитин - масло авокадо - эфирное масло чайного дерева - вода
Так как для растворения большого объема лецитина в смеси масел требуется достаточно большое количество времени, то полученные данные позволяют выбрать оптимальный температурный режим для приготовления образца массой 100 грамм. Температура нагрева не должна превышать 66 градусов. С помощью метода дифференциальной сканирующей калориметрии и термогравиметрии можно сделать вывод, что состав термоустойчив при комнатной температуре, отсутствует интенсивное испарение каких-либо компонентов до 66 градусов. Это значит, что жидкие кристаллы в системе лецитин -масло авокадо - эфирное масло чайного дерева - вода устойчивы к температуре человеческого тела, даже если она повышена, его можно транспортировать без специальных охладительных установок в жаркую погоду.
Таким образом, с помощью метода дифференциальной сканирующей калориметрии и термогравиметрии было установлено, что жидкие кристаллы в системе лецитин - масло авокадо -эфирное масло чайного дерева - вода термостабильны до температуры 66 °С.
На основе данных дифференциальной сканирующей калориметрии и термогравиметрии был разработан процесс получения жидких кристаллов указанного выше состава в расчете на разовое производство 100 г образца.
Растворение лецитина в масле авокадо проводилось при нагреве до 60 скорости мешалки 500 об/мин в течение 6-8 часов. Для перемешивания была выбрана верхнеприводная лопастная мешалка. После охлаждения до комнатной температуры в полученный раствор вводили эфирное масло чайного дерева и перемешивали при скорости мешалки 500 об/мин около 1 часа без нагрева. Параллельно в другом сосуде проводили смешивание лецитина и воды при комнатной температуре. Финальная стадия процесса -смешивание «водной» и «масляной» фазы, проводилось при нагреве до 35 скорости мешалки 500 об/мин в течение 2-4 часа. Время получения образца составляло 8-10 часов в зависимости от крупности гранул лецитина. Потери при производстве 100 г продукта составили 3 г.
Список литературы
1. Мурашова Н.М., Костюченко М.Ю., Бизюкова
A.Н., Юртов Е.В. Жидкокристаллическая композиция для трансдермальной доставки биологически активных веществ. Патент ЯИ № 2623210 (Россия) от 19.04.2016.
2. Мурашова Н.М., Василевская Е.Р., Пчелкина
B.А., Новикова А.А., Юртов Е.В. Разработка ранозаживляющего средства на основе лиотропных жидких кристаллов лецитина / Сборник тезисов X ежегодной конференции Нанотехнологического общества России. - Москва. - 2019 - с. 97-98.
