Разрушение лецитиновых органогелей при контакте с водной средой Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 544.773.33

Л.А.Прокопова*, А. А. Дамбиева, Н.М.Мурашова

Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20,корп. 1 * li.prokopova@gmail.com

РАЗРУШЕНИЕ ЛЕЦИТИНОВЫХ ОРГАНОГЕЛЕЙ ПРИ КОНТАКТЕ С ВОДНОЙ СРЕДОЙ

Исследовано разрушение лецитиновых органогелей при контакте с водными средами. Показано, что при контакте органогеля с водной средой наблюдается образование жидкокристаллической фазы и выделение капель органического растворителя вблизи межфазной границы со стороны органической фазы. Это аналогично расслаиванию лецитиновых органогелей на жидкий кристалл и органический растворитель при добавлении избытка воды в образец геля.

Ключевые слова: лецитиновые органогели, жидкие кристаллы лецитина

Лецитин - одно из наиболее известных природных поверхностно-активных веществ. Лецитин образует мономолекулярные слои, бимолекулярные плёнки, липосомы и везикулы, жидкие кристаллы, эмульсии, микроэмульсии и органогели [1].

Лецитиновые органогели состоят из обратных цилиндрических мицелл лецитина. Фосфолипид лецитин, являющийся гелеобразователем в таких системах, способствует ускорению транспорта биологически активных компонентов через кожу, является нетоксичным и биосовместимым.

Лецитиновые органогели предлагаются для использования в качестве основы лекарственных и косметических средств. Для понимания того, как изменяется структура композиции при попадании в организм, необходимо изучить её взаимодействие со средой, имитирующей жидкость в эпидермисе, например, с водой, физиологическим раствором и водными растворами с различным рН.

Лецитиновые органогели существуют в узком диапазоне концентрации воды. Введение избыточного количества воды приводит к разрушению лецитинового органогеля и разделению образца на фазы. Например, в системе фосфолипидный концентрат с содержанием лецитина 40 % - вазелиновое масло - вода при концентрации воды, избыточной для существования геля, наблюдалось образование дисперсии двупреломляющих частиц в масле (везикул лецитина) и жидкокристаллической фазы в равновесии с маслом [2].

Ранее методом поляризационной оптической микроскопии было изучено взаимодействие жидких кристаллов в системе ФЛК «Мослецитин» - вазелиновое масло - вода с водой, физиологическим раствором, водными

растворами с рН=1,0 (раствор серной кислоты) и рН=12,0 (раствор гидроксида натрия), а также с этиловым спиртом и гексаном [3]. Было показано,

что разрушение жидкокристаллической структуры в водных средах происходит довольно медленно, в течение часов, независимо от рН среды. При этом в объеме водной среды образуются липосомы. Представляет интерес сравнить взаимодействие и других структур лецитина с различными жидкими средами.

Цель работы - изучить разрушение лецитиновых органогелей при контакте с водными средами.

Основной используемый в работе метод исследования - поляризационная оптическая микроскопия. Этот метод позволяет зарегистрировать двулучепреломляющие

структуры, которые могут образоваться в процессе разрушения органогеля водным раствором: везикулы и жидкие кристаллы.

Изучение разрушения лецитиновых органогелей при контакте с водой проводилось при помощи поляризационного оптического микроскопа «Axiostar plus» (Zeiss, Германия) с фотоприставкой. По 10 мкл образца и водной среды помещали на расстоянии 5-7 мм друг от друга на предметное стекло, прижимали сверху покровным стеклом так, чтобы капли геля и водного раствора образовали границу контакта.

Для получения органогеля были использованы фосфолипидные концентраты (ФЛК) компании Lipoid, Германия: Lipoid S75 и Lipoid S100, содержащие 63,9% и 96,3% чистого лецитина соответственно. В качестве основы был использован органический растворитель додекан.

Органогели готовились следующим методом: к навеске ФЛК добавлялось при помощи пипетки-дозатора необходимое количество растворителя, после чего образец помещался на магнитную мешалку и перемешивался при температуре 80C до полного растворения лецитина. Далее микропипеткой добавлялась вода: пошагово для определения области существования и единовременно для исследуемых далее образцов.

Рис. 1. Результаты анализа методом динамического светорассеивания (Malvern Zetasizer Nano, Германия) образца органогеля состава Lipoid S100-додекан-вода.

Size Distribution by Number

Было выяснено, что Lipoid S75 образует в додекане органогели при мольном соотношении воды и лецитина (W) от 4 до 7, а Lipoid S100 - при W от 1 до 3. Мицеллярная структура геля была подтверждена методом динамического светорассеяния (рис.1).

При избытке воды органогель расслаивался, сначала образуя везикулы, а затем -жидкокристаллическую фазу (рис. 2) в равновесии с органическим растворителем. Текстура жидкокристаллической фазы типа «маслянистые бороздки» соответствует жидким кристаллам ламеллярной структуры.

Дальнейшие исследования велись на середине области существования органогеля. При контакте органогеля с физиологическим раствором (рис. 3) наблюдается образование двупреломляющей фазы вблизи межфазной границы со стороны органической фазы (область 1). Текстура этой двупреломляющей фазы сходна с текстурой жидкокристаллической нижней фазы, образующейся при расслаивании лецитинового органогеля при избытке воды. Органический растворитель, который выделяется при расслаивании лецитинового органогеля, образует вблизи межфазной границы капли, окруженные двупреломляющей фосфолипидной оболочкой (область 2). Аналогичные результаты были получены при контакте органогеля с дистиллированной водой и водным раствором с

рН=1.

Рис. 2. Органогель состава Lipoid S100-додекан-вода в избытке воды (W=5), микрофотография нижнего слоя после расслоения.

Рис. 3. Взаимодействие органогеля «Lipoid S75-додекан-вода» с физиологическим раствором, фото через 5 минут после начала взаимодействия (на фото гель находится слева).

Скорость образования двупреломляющей фазы при контакте органогеля с водным раствором различна, наиболее быстро этот процесс происходит в кислой среде при pH=1, в воде и физиологическом растворе - медленнее. В целом, разрушение геля и образование двупреломляющей фазы при контакте лецитинового органогеля с водной средой начинается через 2-5 мин после приведения геля и воды в контакт. Это существенно быстрее, чем происходит разрушение жидкокристаллической фазы при контакте с водной средой и образование везикул. Разрушение геля при контакте с водой становится заметным через несколько минут, а разрушение жидкого кристалла - через десятки минут и продолжается в течение нескольких часов [3].

Таким образом, при контакте как это происходит при добавлении избытка воды

лецитинового органогеля и водной среды в лецитиновый органогель.

происходит диффузия воды в фазу лецитинового Полученные результаты позволяют лучше

органогеля и наблюдается расслаивание геля на понять процессы, происходящие при нанесении

органический растворитель и лецитинового органогеля на кожу и

жидкокристаллическую фазу, аналогично тому, трансдермальном переносе его компонентов, в том

числе биологически активных веществ.

Прокопова Лилия Александровна аспирант кафедры наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д.И.Менделеева, Россия, Москва

Дамбиева Аюна Александровна студентка кафедры наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва

Мурашова Наталья Михайловна к.х.н., доцент кафедры наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва

Литература

1. Щипунов Ю.А. Самоорганизующиеся структуры лецитина // Успехи химии. — 1997. — № 4. — С. 328-352.

2. Юртов Е.В., Мурашова Н.М. Получение и свойства лецитиновых гелей в углеводородном масле // Химическая технология, 2002 - №5, С.36-39.

3. Прокопова Л.А., Мурашова Н.М., Юртов Е.В. Взаимодействие жидких кристаллов в системе фосфолипиды - вазелиновое масло - вода с жидкими средами различной полярности // Сб. научных трудов "Успехи в химии и химической технологии", 2012, Т. ХХУ1, № 7, с. 88-92.

Prokopova Liliya Aleksandrovna*, Dambieva Ayuna Alexandrovna, Murashova Nataliya Mikhailovna

D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. * e-mail: li.prokopova@gmail.com

LECITHIN ORGANOGELS DESTRUCTION IN CONTACT WITH WATER SOLUTIONS

The destruction of lecithin organogels in contact with water solutions is investigated. During the contact of organogel and water phase the formation of liquid crystalline phase and droplets of organic solvent near the interface is observed. It is similar to the separation of lecithin organogels to the liquid crystals and organic solvent at addition an excess of water in the gel sample.

Keywords: lecithin organogels, lecithin liquid crystals