CC BY
30
9
С Я в X В в химии и химической TexHonoim Том XXIII. 2009. №9 (102)
2. X. Devaux [ets.]; // Carbon, 2009. 47. P. 1244.
3. B.C. Satishkumar [ets.]; // Appl. Phys. Lett., 2000. 77(16). P. 2530
4. J. Wei [ets.]; Carbon, 2007. 45. P. 2152.
УДК 541.182.644
E. А. Кузнецова, E. В. Гуляева, II. M. Мурашова, E. В. Юртов Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева, Москва, Россия
ВЛИЯНИЕ СОЛЮБИЛЮАЦИИ ГИДРОКСИДА НАТРИЯ НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В СИСТЕМЕ ФОСФОЛИПИДНЫЙ КОНЦЕНТРАТ «МОСЛЕЦИТИН» - ВАЗЕЛИНОВОЕ МАСЛО - ВОДА
We had been researched influence effects sodium hydroxide on process of gel formation in system phospholipids concentrate "Moslecithin" - petrolatum - water. It is shown, that introduction sodium hydroxide in this system leads to a considerable Increase of viscosity, and also increase area of existence of organogels.
Было исследовано влияние гидроксида натрия на гелеобразование в системе фос-фолипидный концентрат «Мослецитин» - вазелиновое масло - вода. Показано, что введение в данную систему гидроксида натрия приводит к значительному увеличению вязкости, а также расширяет область существования органогелей.
В последнее время значительное внимание уделяется наиоструктури-рованным лецитиновым органогелям, которые применяются в медицине в качестве основы для доставки лекарственных средств в организм [1]. Подобное внимание к лецитиновым органогелям обусловлено тем, что фосфо-липид лецитин является одним из компонентов биологических мембран.
Лецитиновые органогели существуют в обогащенной маслом и лецитином области трехкомпонеитиых систем лецитин (фосфатидилхолин) - неполярный органический растворитель - вода в области низких концентраций воды. Лецитиновые органогели образуются самопроизвольно при смешивании необходимых компонентов. При добавлении воды к раствору лецитина в органическом растворителе происходит превращение сферических мицелл лецитина в цилиндрические. Таким образом, пространственная структура лецитиновых органогелей образована из переплетенных между собой обратных цилиндрических мицеллы диаметром 2 - 2.5 нм и длиной десятки и сотни нанометров. [2,3] Данная структура органогели обусловливает вязко-упругие свойства раствора. Вязкость системы может увеличиться на два порядка при добавлении 1 - 2 молекул воды на одну молекулу лецитина [3].
Ранее была показана возможность образования лецитиновых органогелей на основе фоефолшшдных концентратов с низким (порядка 20-25 % масс.) содержанием лецитина [4]. В качестве основной примеси, мешающей образованию вязких органогелей в таких системах, выступают жирные кислоты. Например, фосфолипидный концентрат «Мослецитин» содержит 22% лецитина и 18 % жирных кислот. Жирные кислоты могут быть нейтрализо-
Э § Я § § Я в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. № 9 (102)
ваны путем введения щелочей, например ЫаОН, так как соли жирных кислот не препятствуют гелеобразоваигао. Молекулы жирных кислот имеют значение упаковочного параметра, которое характерно для агрегатов сферической формы и в неполярных органических растворителях образуют сферические мицеллы, способные к солюбилизации некоторого количества воды. Поэтому при встраивании молекул, например, олеиновой кислоты в структуру цилиндрических мицелл лецитина вероятно происходит изменение формы последних на близкую к сферической, что и должно отражаться в снижении вязкости системы.
У гидратированной молекулы олеата натрия, напротив, значение упаковочного параметра более близко к его значению у фосфатидилхолина, поэтому при встраивании молекулы олеата натрия в структуру цилиндрической мицеллы лецитина не происходит значительного изменения ее формы. Следовательно, нейтрализация олеиновой кислоты щелочью предотвращает разрушение лецитинового геля.
В работе было рассмотрено влияние солюбилизации ИаОН на струк-турообразование в системе фосфолипидный концентрат "Мослецитин" - вазелиновое масло - вода. Выяснено, что значения вязкости в этой системе существенно возрастают при введении в систему определенных количеств воды и щелочи. Изменение концентрации воды в системе фосфолипидный концентрат - вазелиновое мало - вода, не содержащей №ОН, незначительно влияет на вязкость и не приводит к гелеобразованию. В то же время введение ЫаОН в систему фосфолипидный концентрат - вазелиновое мало - вода в малых (доли %) количествах вызывает существенное, в несколько раз, возрастание вязкости и образование наноструктурированиого лецитинового геля (рис.1). Гелеобразование наблюдалось при концентрации шелочи в системе выше определенного порогового значения. Так при содержании ИаОН 0,2 % гель не образуется, а при большем содержании щелочи наблюдалось гелеобразование. При дальнейшем увеличении числа молекул гидроксида натрия, приходящихся на одну молекулу жирной кислоты в системе наблюдалось возрастание вязкости органогеля.
Также было замечено, что наноструктурированный лецитиновый гель существует в системе фосфолипидный концентрат - вазелиновое мало - вода при содержании водной фазы (раствора ЫаОН) ниже, чем определенные граничные значения. При более высоких концентрациях водной фазы происходило помутнение и расслаивание геля с образованием плотного осадка фосфолипидов. При изучении помутневшего геля с помощью поляризационной микроскопии было выявлено присутствие двупреломляющих частиц характерной для везикул формы.
Помимо увеличения вязкости растворов при солюбилизации гидроксида натрия наблюдается значительное расширение области существования гелей в трехкомпонентной системе фосфолипидный концентрат "Мослецитин" - вазелиновое масло - вода. Заметно, что область существования значительно больше области раствора, в котором присутствует только полярный растворитель, в данном случае - вода. Так введение уже 5 масс% №ОН увеличивает максимальное содержание воды в данной системе до 4,4 масс%.
С Я '6 £ И В химии и химической технологии. Той XXIII. 2009. Nu 9 (102)
тогда как в отсутствие щелочи в системе могло содержаться максимально 3,3 масс%.
6,0 5.0
Л 2,0
1.0
0.0
0,0 100.0 200,0 300,0 ' 400,0 500,0 600,0 Скорость сдвиги, с"1
Рис. 1. Кривые течения образцов при в системе фосфолипидныП концен тра т «Мослецитин» - вазелиновое масло - вода при 20"С с содержанием фосфолипидного концентрата 40 i*iace%. Кривая 1 -Сцго = 3 масс%, кривая 2 - Сию " 1.7 масс% СКаон = 1,3 масс%
Важную роль в формировании органогелей играют гидроксидные группы щелочей. Это было доказано при сравнении действия гидроксидов натрия и калия, а также соли натрия, в данном случае использовали хлорид натрия, и глюкозы. Было выяснено, что гидроксид калия приводит к гелеоб-разованию в изученной системе аналогично гидроксиду натрия, различаются лишь незначительно (доли процентов) области существования геля. При введении хлорида натрия (содержит ионы натрия) и глюкозы (имеет ОН-группы, но не образует соль с жирными кислотами) гелеобразования не наблюдалось. Это служит подтверждением правильности предположения о влияиии именно солей жирных кислот на гелеобразование за счет изменения упаковочного параметра молекул при нейтрализации жирных кислот щелочыо.
Библиографические ссылки
1. Юртов Е.В., Мурашова Н.М. Лецитиновый органогель. [Пат. № 2155604, Россия]; [приоритет от 29.01.1998] // Бюл. изобретений, 2000. № 25.
2. Organogels from Water - in - Oil Microemulsions. / Luisi P.L. [ets// Colloid & Polymer Sei., 1900. V.268. PP. 356 - 374.
3. Щипунов Ю.А. Самоорганизующиеся структуры лецитина // Успехи химии, 1997. Т. 66. №4. С. 128 - 352.
4. Лецитиновые органогели на основе фосфолипидного концентрата "Мослеци-тин". / Е.В.Гуляева [и др.]; // Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. [под ред. П.Д. Саркисова и В.Б. Сажина]; / РХТУ им. Д.И. Менделеева М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. Т. XXI. № 8. С. 64-67.
