CC BY
65
УДК 544.773
Новопольцева Т.С., Горбачевский О.С., Аистова А.А., Королёва М.Ю.
ТВЕРДЫЕ ЧАСТИЦЫ ПАРАФИНА И СТЕАРИНОВОЙ КИСЛОТЫ, СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ SPAN 80 И TWEEN 80
Новопольцева Татьяна Сергеевна, магистрант 1 курса кафедры наноматериалов и нанотехнологии; Горбачевский Олег Станиславович, аспирант кафедры наноматериалов и нанотехнологии, e-mail: [email protected];
Аистова Анна Андреевна, студент 4 курса кафедры наноматериалов и нанотехнологии; Королёва Марина Юрьевна, д.х.н., профессор кафедры наноматериалов и нанотехнологии Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., д. 9
В данной работе исследованы твердые частицы парафина и стеариновой кислоты, полученные методом температурной инверсии фаз, стабилизированные комбинацией поверхностно-активных веществ - сорбитан моноолеатом Span 80 и полиэтиленгликоль сорбитан моноолеатом Tween 80. Установлено, что в диапазоне суммарных концентраций Span 80/Tween 80 5 - 12,5 об.% средний размер частиц парафина уменьшался от 110 до 40 нм, стеариновой кислоты - от 160 до 50 нм.
Ключевые слова: твердые липидные частицы, инверсия фаз, парафин, стеариновая кислота, Span 80, Tween 80.
SOLID PARTICLES OF PARAFFIN AND STEARIC ACID STABILIZED BY SPAN 80 AND TWEEN 80
Novopoltseva T.S, Gorbachevski O.S., Aistova A.A, Koroleva M.Y. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
In this paper paraffin and stearic acid particles obtained by temperature phase-inversion method and stabilized by mixture of surfactant: sorbitan monooleate Span 80 and polyethylene glycol sorbitan monooleate Tween 80 were investigated. The average size ofparaffin particles decreased from 110 to 40 nm in the range of total Span 80/Tween 80 concentrations of 5 - 12.5 vol.%. The sizes of stearic acid particles decreased from 160 to 50 nm in the range of total surfactant concentrations of 5 - 12.5 vol %.
Keywords: solid paraffin particles, phase inversion, paraffin, stearic acid, Span 80, Tween 80.
Разработка и внедрение новых лекарственных форм является важным аспектом фармацевтической промышленности. В настоящее время перспективными носителями лекарственных веществ являются твердые липидные частицы (ТЛЧ). ТЛЧ обладают рядом преимуществ: нетоксичность, биосовместимость, биоразлагаемость, а также обеспечение пролонгированного действия лекарственного вещества. Кроме того, ТЛЧ относительно просты в получении с точки зрения аппаратурного оформления и масштабируемости производства [1, 2]. Для стабилизации эмульсий, содержащих ТЛЧ, используются неионогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ), т.к. они нетоксичны и, соответственно, безопасны для организма человека [2]. Неионогенные ПАВ нашли широкое применение в медицинской промышленности благодаря совместимости с большинством лекарственных веществ, ускорению их резорбции, а также обеспечению пролонгированного действия лекарственных веществ. В данной работе для стабилизации эмульсий, содержащих твердые частицы парафина и стеариновой кислоты, использовались неионогенные ПАВ Span 80 и Tween 80. Span 80 -сорбитан моноолеат, ГЛБ - 4,3. Применяется в производстве кремов, в том числе липофобных барьерных кремов для кожи. Tween 80 -полиэтиленгликоль сорбитан моноолеат, ГЛБ - 15. Является эмульгатором и солюбилизатором жиров в составе косметических средств по уходу за кожей и волосами.
Эмульсии, содержащие ТЛЧ парафина или стеариновой кислоты, получали методом температурной инверсии фаз [3]. Концентрация Span 80 и Tween 80 в полученных эмульсиях составляла 5,0 -12,5 об. %, объемное соотношение Span 80 и Tween 80 -0,42. Доля дисперсной фазы (парафина или стеариновой кислоты) во всех эмульсиях составляла 20 мас.%. В качестве дисперсионной среды использовался изотонический раствор (0,9 мас.% NaCl). Для получения ТЛЧ парафин или стеариновая кислота, изотонический водный раствор и стабилизаторы термостатировались при 90 oC в течение 5 мин. После расплавления парафина или стеариновой кислоты смесь перемешивалась со скоростью 1000 об/мин в течение 1 мин. При этом происходило образование обратной эмульсии. Затем обратная эмульсия резко охлаждалась на ледяной бане при перемешивании со скоростью 1000 об/мин в течении 5 мин. При этом протекала инверсия фаз, затвердевание парафина или стеариновой кислоты, и происходило образование суспензии ТЛЧ. Измерения размеров частиц проводились на приборе Zeta Sizer Nano (Malvern, UK).
На рис. 1 и 2 приведены зависимости среднего диаметра частиц парафина и стеариновой кислоты от концентрации Span 80/Tween 80.
Увеличение концентрации Span 80/Tween 80 до 10 об.% приводило к уменьшению размера и образованию наночастиц парафина диаметром 40 нм и стеариновой кислоты диаметром 50 нм. При более высоких
концентрациях ПАВ размер наночастиц практически не изменялся.
Увеличение концентрации ПАВ приводило к увеличению степени заполнения адсорбционного слоя на поверхности частиц, что повышало устойчивость эмульсий к коалесценции до затвердевания парафина и стеариновой кислоты 140
120
100
|
[ 80 | 60 ^ 40 20 0
б 8 10 12 14
Концентрация Span80 Tween 80. о6%
16
Рис. 1. Зависимость среднего диаметра частиц парафина от суммарной концентрации Span 80 и Tween 80
200 180 160 140 | 120 гт юо ^ 80 60 40 20 0
S
я
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Концентрация SpanSO/TweenSO. об. % Рис. 2. Зависимость среднего диаметра частиц стеариновой от суммарной концентрации Span 80 и Tween 80
.Следует отметить, что в исследованных суспензиях присутствовали не только отдельные наночастицы дисперсной фазы, но и их агрегаты В качестве примера на рис. 3 приведены распределения по размерам частиц стеариновой кислоты в дисперсиях, содержащих 10,0 и 12,5 об.% Span 80 и Tween 80, на которых первый пик соответствует одиночным частицам, второй - агрегатам. В данной работе для стабилизации наночастиц использовались неионогенные ПАВ, которые не диссоциируют в водной среде. Поэтому электростатическая стабилизация наночастиц отсутствовала, происходила только стерическая стабилизация наночастиц. С увеличением концентрации ПАВ более 10,0 об.% доля агрегатов в суспензиях частиц парафина и стеариновой кислоты снижалась.
Таким образом, частицы парафина, полученные методом температурной инверсии фаз, стерически стабилизированные и Span 80/Tween 80, имели размер 110 - 40 нм, стеариновой кислоты - 160 - 50 нм в исследованных диапазонах концентраций ПАВ. Метод температурной инверсии фаз, получивший распространенное применение для получения наноэмульсий [4], может быть также использован для получения твердых липидных наночастиц.
20
15
10
а)
A J
i
30 50 80 120 190 300 460 710 1100 Диаметр, нм
20 п
15
s
10 -
S)
30 45 70 НО 160 260 400 620
Диаметр, нм
Рис. 3. Распределение по размерам частиц стеариновой кислоты в дисперсиях, содержащих 10,0 об.% (а) и 12,5 об.% (б) Span80 и Tween80
Данная работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ -грант 10.4702.2017 и РФФИ - грант 16-03-00658.
Список литературы
1. Mueller R.H., Maeder K., Gohla S. Solid lipid nanoparticles (SLN) for controlled drug delivery - a review of the state of the art // European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. - 2000. - Vol. 50. - P. 161-177.
2. Koroleva M.Y., Nagovitsina T.Y., Bydanov D.A., Gorbachevski O.S. Nano- and microcapsules as drug-delivery systems // Resource-Efficient Technologies. - 2016. - Vol. 2. -P. 233-239.
3. Koroleva M.Y, Gorbachevski O.S., Yurtov E.V. Paraffin wax emulsions stabilized with polymers, surfactatnts and nanoparticles // Theoretical Foundations of Chemical Engineering - 2017. Vol. 51. - No 1. - P. 125-132.
4. Королева М.Ю., Юртов Е.В. Наноэмульсии: свойства, методы получения и перспективные области применения // Успехи химии. - 2012. - Т. 81. - С. 21-43.
5. Горбачевский О.С., Королева М.Ю., Юртов Е.В. Получение парафиновых эмульсий, стабилизированных наночастицами диоксида кремния // Успехи в химии и химической технологии. - 2015.-Т. 29, № 6 (165). - С. 118-119.
6. Горбачевский О.С., Королева М.Ю. Влияние полимерных стабилизаторов на дисперсность парафиновых эмульсий // Успехи в химии и химической технологии. - 2016. - Т. 30, № 12 (181). - С. 15-17.
