CC BY
10
УДК 544.773
Горбачевский О.С., Малютина А.А., Бычкова А.В., Королёва М.Ю., Юртов Е.В. ТВЕРДЫЕ ЧАСТИЦЫ СТЕАРИНОВОЙ КИСЛОТЫ, СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ НАНОЧАСТИЦАМИ FesO4
Горбачевский Олег Станиславович, аспирант кафедры наноматериалов и нанотехнологии, e-mail: osgorbachevski@gmail.com;
Малютина Анастасия Алексеевна, студент 4 курса кафедры наноматериалов и нанотехнологии;
Бычкова Анна Владимировна, к.х.н., научный сотрудник Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля
Российской академии наук
Королёва Марина Юрьевна, д.х.н., профессор кафедры наноматериалов и нанотехнологии; Юртов Евгений Васильевич, член-корр., РАН, зав. кафедрой наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д.И. Менделеева
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., д. 9
В данной работе исследованы твердые частицы стеариновой кислоты, полученные методом температурной инверсии фаз, стабилизированные комбинацией поверхностно-активных веществ - сорбитанмоноолеатом Span 60 и полиэтиленгликоль сорбитанмоноолеатом Tween 60, и наночастицами Fe3O4. Показано, что в диапазоне концентраций Fe3O4 от 0,06 до 0,33 мг/мл средний размер частиц стеариновой кислоты составлял 260-300 нм, наличие отдельных наночастиц Fe3O4 и их агрегатов в дисперсионной среде не наблюдалось.
Ключевые слова: твердые липидные частицы, температурная инверсия фаз, стеариновая кислота, наночастицы Fe3O4, Tween 60, Span 60
SOLID PARTICLES OF STEARIC ACID STABILIZED BY FesO4 NANOPARTICLES
Gorbachevski O.S.1, Malyutina А.А.1, Bychkova A.V.2, Koroleva M.Y.1, Yurtov E.V.1
:D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia 2Emanuel Institute for Biochemical Physics
In this paper, stearic acid particles obtained by temperature phase-inversion method and stabilized by mixture of surfactant: sorbitan monooleate Span 60, polyethylene glycol sorbitan monooleate Tween 60, and Fe3O4 nanoparticles were investigated. The average size of stearic acid particles varied from 260 to 300 nm in the range of Fe3O4 nanoparticle concentrations of 0.06-0.33 mg/ml. Individual Fe3O4 nanoparticles and their aggregates were not observed in the aqueous phase of suspension.
Keywords: solid lipid particles, temperature phase inversion, stearic acid, Fe3O4 nanoparticles, Span 80, Tween 80.
В течение последних лет твердые липидные частицы (ТЛЧ) активно исследуются как носители лекарственных веществ для направленной доставки в организм человека [1]. ТЛЧ нетоксичны, биосовместимы, биоразлагаемы. Для стабилизации эмульсий, содержащих ТЛЧ, используются неионогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ) и наночастицы, такие как диоксид кремния, магнитные наночастицы и др. [2-4]. В данной работе для стабилизации эмульсий, содержащих твердые частицы стеариновой кислоты, использовались неионогенные ПАВ Span 60 и Tween 60, и наночастицы Fe3O4 в виде дисперсии в фосфат-цитратном буферном растворе (рН 4,5). Размер наночастиц магнетита составлял ~35 нм, дзета потенциал - около -40 мВ.
Эмульсии, содержащие ТЛЧ стеариновой кислоты, получали методом температурной инверсии фаз [5]. Концентрация стеариновой кислоты в полученных эмульсиях составляла 10 мас.%. Соотношение стеариновая кислота/ПАВ составляло 2:1, объемное соотношение Span
60/Tween 60 - 0,42. В качестве дисперсионной среды использовался 0,17 М раствор хлорида натрия. Для получения ТЛЧ стеариновая кислота, раствор NaCl и стабилизаторы термостатировались при 90 oC в течение 15 мин. После расплавления 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 происходила инверсия фаз, затвердевание стеариновой кислоты и образование суспензии ТЛЧ. Дисперсия наночастиц Fe3O4 добавлялась либо в термостатируемую при 90 oC смесь, либо после охлаждения суспензии ТЛЧ на ледяной бане. Концентрация наночастиц Fe3O4 составляла 0,06-0,33 мг/мл. Измерения размеров частиц проводились на приборе Zeta Sizer Nano (Malvern, UK).
На рис. 1 приведены распределения по размерам частиц стеариновой кислоты при добавлении Fe3O4 перед термостатированием и после охлаждения.
120 140 160 190 220 260300 340 400 460 Диаметр часты. нм
30 -i 25 -
120 140160 190 220 260 3 00 340 400 460 Диаметр частиц, нм
Рис. 1. Распределения по размерам частиц стеариновой кислоты при добавлении магнетита: а) перед термостатированием, б) после охлаждения суспензии ТЛЧ.
Концентрация магнетита 0,11 мг/мл.
Размеры частиц были идентичны в обоих случаях, однако при добавлении наночастиц магнетита перед термостатированием через 1-2 сут после получения суспензии наблюдалась седиментация частиц и, соответственно, деградация суспензии. В случае добавления наночастиц Бе304 после охлаждения суспензии частиц стеариновой кислоты были устойчивы в течение 4-7 сут.
На рис. 2 приведена зависимость размеров частиц стеариновой кислоты от концентрации магнетита.
320
« 300 к
^ 280 и
У 260
¡е
в
240 220 200 180
0 ОД 0.2 0.3 0.4
Концентрация Fe304, мг/мл
Рис. 2. Зависимость среднего диаметра частиц стеариновой кислоты концентрации наночастиц Fe3O4. Наночастицы магнетита добавлены после охлаждения.
В диапазоне концентраций Fe3O4 до 0,2 мг/мл наблюдалось увеличение размеров частиц стеариновой кислоты от ~ 190 до ~ 300 нм. Возрастание размеров частиц магнетита обусловлено адсорбцией наночастиц Fe3O4 на поверхности частиц стеариновой кислоты. При дальнейшем увеличении концентрации магнетита размер частиц стеариновой кислоты также увеличивался, но менее интенсивно.
На рис. 3 приведены распределения по размерам частиц стеариновой кислоты в суспензиях, содержащих 0,11 и 0,33 мг/мл Fe3O4.
120 140160 190 220 260 3 00 3 40 400 460 Диаметр частиц, ны
220 260 jOO 340 400 +60
Диаметр частиц, ны Рис. 2. Распределения по размерам частиц стеариновой кислоты для суспензий, содержащих Fe3O4: а) 0,11, б) 0,33 мг/мл. Магнетит добавлен после охлаждения.
В исследованном диапазоне концентраций Fe3O4 распределение частиц по размерам было мономодальным. Максимумы, соответствующие отдельным наночастицам магнетита (~ 35 нм), а также их агрегатам, не наблюдались.
Таким образом, частицы стеариновой кислоты, стабилизированные неионогенными ПАВ Span 60 и Tween 60, а также наночастицами Fe3O4, имели размер 260 - 300 нм. Отсутствие в суспензиях частиц стеариновой кислоты отдельных наночастиц магнетита, а также их агрегатов свидетельствует о том, что в исследованном диапазоне концентраций Fe3O4 наночастицы магнетита полностью адсорбировались на поверхности частиц стеариновой кислоты.
Данная работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ -грант 10.4650.2017/6.7 и РФФИ - грант 16-03-00658.
Список литературы
1. 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.
2. Koroleva M., Gorbachevski O., Yurtov E. Preparation and characterization of lipid microcapsules coated with SiO2@Al2O3 core-shell nanoparticles as carries for lipophilic drug delivery // Materials Chemistry and Physics. — 2017. — Vol. 202. — P. 1-6.
3. Koroleva M.Y., Nagovitsina T.Y., Yurtov E.V. Properties of nanocapsules obtained from oil - in - water nanoemulsions // Mendeleev Communications. - 2015. - Vol. 25, No 5. - P. 389-390.
4. Королева М.Ю., Горбачевский О.С., Юртов Е.В. Парафиновые эмульсии, стабилизированные полимером, ПАВ и наночастицами // Теоретические основы химической технологии. - 2017. - Т. 51, № 1. С. 118-126.
5. Новопольцева Т.С., Горбачевский О. С., Аистова А. А., Королёва М. Ю. Твердые частицы парафина и стеариновой кислоты, стабилизированные Span 80 и Tween 80 // Успехи в химии и химической технологии. — Т. 31. — РХТУ, 2017. — С. 40-41.
