CC BY
33
Успехи в хцмии и химической технологии. ТОМ XXXIII. 2019. № 1
УДК 544.77
Мурашова Н.М., Трофимова Е.С., Юртов Е.В.
САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ НАНОСТРУКТУРЫ ЛЕЦИТИНА ДЛЯ МЕДИЦИНСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
Мурашова Наталья Михайловна, к.х.н., доцент кафедры Наноматериалов и нанотехнологии e-mail: [email protected];
Трофимова Екатерина Сергеевна, аспирант кафедры Наноматериалов и нанотехнологии e-mail: [email protected];
Юртов Евгений Васильевич, д.х.н., профессор, заведующий кафедрой Наноматериалов и нанотехнологии e-mail: [email protected];
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская площадь, д. 9
В работе рассматриваются самоорганизующиеся наноструктуры лецитина - органогели из обратных цилиндрических мицелл, ламеллярные жидкие кристаллы и обратные микроэмульсии и их использование в качестве носителей для трансдермальной доставки лекарственных веществ.
Ключевые слова: лецитин, органогели, жидкие кристаллы, микроэмульсии, наноматериалы для медицины.
SELF-ASSEMBLED LECITHIN NANOSTRUCTURES FOR MEDICAL APPLICATION
Murashova N.M., Trofimova E.S., Yurtov E.V.
D. MendeleevUniversity of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The paper discusses self-organizing lecithin nanostructures — organogels from reverse cylindrical micelles, lamellar liquid crystals and reverse microemulsions and their use as carriers for transdermal drug delivery.
Keywords: lecithin, organogels, liquid crystals, microemulsions, nanomaterials for medicine.
Наноматериалы для медицины на основе лецитина и других фосфолипидов обладают такими достоинствами, как биосовместимость, возможность солюбилизации биологически активных веществ, способность ускорять транспорт через кожу. Это делает их привлекательными для широкого применения в медицине и косметике.
Хорошо известны такие фосфолипидные наноструктуры, как липосомы. Липосомные препараты находятся на стадии клинических испытаний и сертификации, отдельные препараты уже вышли на рынок. В качестве носителей для трансдермальной доставки лекарственных веществ могут выступать самоорганизующиеся
наноструктуры фосфолипидов - лецитиновые органогели, жидкие кристаллы и микроэмульсии. В отличие от липосом, эти структуры образуются самопроизвольно при смешивании компонентов, это лиофильные коллоидные системы. Они могут сохраняться неограниченно долго при условии неизменности химического состава и температуры. Самоорганизующиеся наноструктуры поверхностно -активных веществ могут, аналогично липосомам, использоваться в качестве носителей для адресной доставки лекарственных веществ [1].
Лецитиновые органогели. В неполярных органических растворителях лецитин в присутствии следовых количеств воды образует органогели, структура которых построена из цилиндрических обратных мицелл (лецитиновые органогели). Солюбилизация воды приводит к превращению
сферических мицелл лецитина, присутствующих в безводном растворе, в цилиндрические [2].
Высокая стоимость очищенного лецитина является основным недостатком, препятствующим широкому применению лецитиновых органогелей в медицине и косметике. Поэтому была поставлена задача получить лецитиновые органогели на основе доступных по цене фосфолипидных концентратов.
Было показано существование лецитинового органогеля при 20 °С в системе, содержащей следующие компоненты: смесь фосфолипидов сои с содержанием фосфатидилхолина 40 масс. % («SIGMA», США), углеводородное вазелиновое масло и воду в области концентраций фосфатидилхолина выше 1,2 масс. % в диапазоне значений W=[H2O]/^^ от 3,25 до 7,0. Была изучена зависимость вязкости системы фосфолипидный концентрат - вазелиновое масло -вода в зависимости от концентраций воды, лецитина и температуры. Предложены уравнения, позволяющие рассчитывать вязкость гелей при заданных концентрации лецитина и температуре [3].
В сотрудничестве с лабораторией патологии и фармакологии гемостаза Гематологического научного центра РАМН был разработан состав на основе лецитинового геля, предназначенный для предотвращения тромбозов и улучшения микроциркуляции крови. Наноструктуры лецитина играют в нем роль переносчика активных компонентов через кожу. В качестве действующих веществ использованы маслорастворимые вещества - омега-3 полиненасыщенные жирные кислоты иа-
Успехи в хцмии и химической технологии. ТОМ XXXIII. 2019. № 1
токоферола ацетат. Испытания на животных показали, что разработанное средство снижает агрегацию тромбоцитов кролика, способствуя тем самым предотвращению тромбозов и улучшению микроциркуляции крови. На основе полученного патента в сотрудничестве с ООО «Нанолек» был разработан состав для косметического применения, исследованы его реологические свойства и структура. Была наработана и передана на сертификацию опытная партия средства для улучшения микроциркуляции крови в форме лецитинового органогеля.
Жидкие кристаллы. Для косметических и медицинских средств наружного применения могут быть использованы жидкие кристаллы на основе фосфолипидных концентратов, которые широко выпускаются в качестве пищевых добавок. Разработана методика получения ламеллярных жидких кристаллов в системах фосфолипидный концентрат - вазелиновое масло - вода для фосфолипидных концентратов с содержанием лецитина 22, 40 и 60 % (масс.), определена их область существования и изучены реологические свойства [4]. Основными технологическими операциями получения жидких кристаллов в системе фосфолипидный концентрат - вазелиновое масло -вода являются растворение фосфолипидный концентрата в масле и солюбилизация воды.
Снижение концентрации лецитина в фосфолипидном концентрате от 60 до 22 % масс. расширяет область существования жидких кристаллов и приводит к образованию структуры с более высокой вязкостью. Солюбилизационная емкость жидких кристаллов в изученной системе составляет от десятых долей до нескольких процентов масло- и водорастворимых биологически активных веществ. Чтобы избежать использования вазелинового масла, которое образует пленку на коже, был предложен состав жидкокристаллической композиции для медицины и косметики в системе лецитин - жирное растительное масло - эфирное растительное масло - вода.
Микроэмульсии
Благодаря присутствию водной и органической фаз, микроэмульсии являются «универсальными растворителями», способными одновременно включать гидрофильные и гидрофобные вещества. Микроэмульсии обладают большим, по сравнению с мицеллярными системами, внутренним объемом капель, что обеспечивает большую
солюбилизационную емкость таких систем. Микроэмульсии обладают меньшей на 2 -3 порядка величин вязкостью, чем жидкие кристаллы, что облегчает их нанесение на кожу. Однако, в системах лецитин - масло - вода, т.е. в отсутствии соПАВ,
лецитин не образует микроэмульсии. Обратные микроэмульсии лецитина с размером капель 5 - 8 нм можно получить при введении в систему лецитин -углеводородный растворитель - вода четвертого компонента, например олеиновой кислоты [5].
Исследование влияния олеиновой кислоты на систему лецитин - олеиновая кислота - додекан -вода позволяет выделить область существования микроэмульсий при соотношении [олеиновая кислота]/[лецитин] равном от 0,6 до 1,2 [5]. При установленном соотношении олеиновой кислоты и лецитина предложены микроэмульсии в системах, содержащих приемлемые для медицины органические растворители - вазелиновое мало и смесь жирных и эфирных растительных масел. Показано, что солюбилизационная ёмкость микроэмульсий лецитина по отношению к биологически активным веществам сравнима с жидкими кристаллами в случае маслорастворимых веществ, однако существенно меньше при солюбилизации водорастворимых лекарственных веществ. Методом диализа через целлюлозную мембрану была исследована кинетика высвобождения водорастворимого красителя из микроэмульсии и жидких кристаллов лецитина в физиологический раствор. В течение 8 часов наблюдается скорость высвобождения вещества из микроэмульсии примерно в 4 раза выше, чем из жидких кристаллов, что объясняется значительным различием в вязкости этих носителей.
Список литературы
1. 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.
2. Мурашова Н.М., Юртов Е.В. Лецитиновые органогели как перспективные функциональные наноматериалы // Российские нанотехнологии. 2015. Т. 10, № 7-8. С. 5-14.
3. Юртов Е.В., Мурашова Н.М. Лецитиновые органогели в углеводородном масле // Коллоидный журнал. 2003. № 1. С. 124-128.
4. Мурашова Н.М., Юртов Е.В., Кузнецова Е.А. Получение и свойства жидких кристаллов в системе фосфолипиды — вазелиновое масло — вода // Химическая технология. 2013. № 8. С. 492-498.
5. Murashova N.M., Prokopova L.A., Trofimova E.S., Yurtov E.V. Effects of Oleic Acid and Phospholipids on the Formation of Lecithin Organogel and Microemulsion // Journal of Surfactants and Detergents. 2018. Vol. 21. Issue 5. P. 635-645.
