CC BY
8
УДК 544.77
Королева Е.А., Мурашова Н. М.
ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ В СИСТЕМЕ ЛЕЦИТИН - СМЕСЬ МАСЕЛ - ВОДА НА ИХ ВЯЗКОСТЬ
Королева Елизавета Алексеевна - студентка 4-го года обучения кафедры наноматериалов и нанотехнологии; [email protected]
Мурашова Наталья Михайловна - кандидат химических наук, доцент кафедры наноматериалов и нанотехнологии;
ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева», Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9.
В работе было изучено влияние изменения концентрации лецитина, изменения pH водной фазы лецитина, добавок масел и витаминов на вязкость жидких кристаллов в системе лецитин - жирное растительное масло - эфирное масло - вода. Полученные данные позволяют предлагать жидкие кристаллы для создания носителей для трансдермальной доставки биологически активных веществ с необходимой вязкостью. Ключевые слова: лецитин, лиотропные жидкие кристаллы, вязкость, наноструткурированный носитель лекарственных веществ, трансдермальная доставка.
THE EFFECT OF THE COMPOSITION OF LIQUID CRYSTALS IN THE LECITHIN -MIXTURE OF OILS - WATER SYSTEM ON THEIR VISCOSITY
Koroleva E. A.1, Murashova N. M. 1
1 D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
The article discusses the effect of changes in the concentration of lecithin, changes in the pH of the aqueous phase of lecithin, additives of oils and vitamins on the viscosity of liquid crystals in the system lecithin - fatty vegetable oil -essential oil - water. The data obtained make it possible to propose liquid crystals for the creation of carriers for transdermal delivery of biologically active substances with the required viscosity. Key words: lecithin, lyotropic liquid crystals, viscosity, drug nanocarrier, transdermal delivery.
Введение
Лецитин - фосфолипид (фосфатидилхолин), входящий в состав многих биологических мембран. К уникальным свойствам лецитина, как поверхностно-активного вещества, относят биосовместимость и нетоксичность. Лиотропные жидкие кристаллы на основе лецитина позволяют солюбилизировать сравнимое количество как гидрофильных, так и липофильных лекарственных веществ, а благодаря термодинамической устойчивости они обладают такими достоинствами, как простота методов получения и длительность сроков хранения [1].
Ранее на кафедре НМНТ РХТУ им. Д. И. Менделеева были предложены лиотропные жидкие кристаллы лецитина в системе лецитин - масло -вода, как носители для трансдермальной доставки биологически активных веществ [2]. Данные наноструктурированные композиции могут применяться для создания препаратов пролонгированного действия с возможностью замедленного высвобождения лекарственных веществ [1]. Было показано, что разработанные жидкие кристаллы с добавлением в качестве действующего вещества метилурацила или белково-пептидного экстракта из органов иммунной системы свиньи оказывают ранозаживляющее действие [3]. Однако, в ходе экспериментов in vivo обнаружено, что предложенные жидкие кристаллы трудно наносятся на поврежденную ткань из-за их высокой вязкости, таким образом, необходимо найти способы варьирования вязкости разработанной
жидкокристаллической композиции за счет изменения ее состава.
Целью работы является исследование влияния изменения концентрации лецитина и рН водного раствора, добавляемого в образец, добавок различных масел и витаминов на вязкость жидкокристаллическои композиции в системе лецитин - жирное растительное масло - эфирное масло - вода.
Экспериментальная часть
Получение образцов жидких кристаллов проводили путем смешивания компонентов в необходимых количествах, согласно методике [2]. Контрольный образец содержит (мас. %): лецитин -70, масло авокадо - 10, масло чайного дерева - 5, вода - 15. Исследование с помощью метода поляризационной микроскопии подтверждают ламеллярную структуру полученных образцов жидких кристаллов. Анализирование динамической вязкости происходило при 25°С и 37°С в диапазоне скоростей сдвига 0,01-1,00 с-1 при помощи реометра Нааке Viscotester измерительное устройство коаксильные цилиндры, при увеличении скорости сдвига. Кривые течения были построены, как среднее по 3-м измерениям.
В ходе работы было определено, что кривые течения полученных образцов соответствуют псевдопластическим неньютоновским жидкостям, их вязкость снижается в сотни раз с увеличением скорости сдвига.
Для исследования влияния концентрации лецитина на вязкость жидких кристаллов были приготовлены образцы, содержащие от 50 до 70 мас.% лецитина. Из рис.1 видно, что при 25°С для образца с содержанием лецитина 50 мас.% вязкость снизилась в 8,84 раз в сравнении с контрольным образцом, а для образца, содержащего 60 мас.% - 3,12 раза. Были получены аналогичные кривые течения жидких кристаллов при 37°С. При повышении температуры до 37°С для образца, содержащего 50 мас.% лецитина, наблюдалось расслоение фаз на жидкий кристалл и микроэмульсию и вязкость жидкокристаллических композиций с содержанием 50 и 60 мас.% уменьшается в сравнении с контрольным образцом в 8,22 и 9,72 раз.
Рис. 1. Зависимость динамической вязкости образцов от скорости сдвига при 25°С, где 1- образец, содержащий 50 мас.% лецитина;
2- образец, содержащий 52 мас.% лецитина;
3- образец, содержащий 55 мас.% лецитина;
4 - образец, содержащий 60 мас.% лецитина;
5- образец, содержащий 65 мас.% лецитина;
6- контрольный образец.
Для изучения влияния рН водной фазы были приготовлены образцы жидких кристаллов, содержащих водные растворы №ОН и НС1 со значениями рН: 1, 3, 9 и 11. Из графика на рис.2 установлено, что при 25°С введение растворов с рН 1 и 3 увеличивают вязкость композиций в 3,233 и 1,452 раз, а 9 и 11 уменьшают в 1,577 и 1,095 раз соответственно. При 37°С вязкость образца, содержащего водный раствор НС1, с рН=1, увеличивается в 5,036 раз, а с добавлением водных растворов с рН=3; 9; 11 уменьшается в 2,273; 1,949 и 2,674 раз соответственно.
Рис. 2. Зависимость динамической вязкости образцов от скорости сдвига при 25°C, где 1-контрольный образец; 2- образец, содержащий водный раствор HCl, pH=l; 3- образец, содержащий водный раствор HCl, pH=3; 4 - образец, содержащий водный раствор NaOH, pH=9; 5-образец, содержащий водный раствор NaOH, pH=11.
Было изучено влияние витаминов Е и С на вязкость жидких кристаллов. Была исследована динамическая вязкость жидких кристаллов следующего состава (мас. %): лецитин - 70, масло авокадо - 5, масло чайного дерева - 5, витамин Е - 5, вода - 15 и лецитин - 70, масло авокадо - 10, масло чайного дерева - 5, витамин С (50 мг/мл) - 15. В результате эксперимента обнаружено, что при добавлении 5 мас.% витамина Е и 15 мас.% витамина С (50 мг/мл) вязкость жидких кристаллов в системе лецитин - масло авокадо - масло чайного дерева -вода увеличивается по сравнению с контрольным образцом в 6,885 и 1,035 раз при 25°C (рис. 3). Установлено, что при 37°C вязкость образца, содержащего витамин Е, увеличивается в 6,062 раз. При добавлении в образец водного раствора витамина С фосфолипидный концентрат окислялся, о чем свидетельствует изменение окраски полученного жидкого кристалла на более темную. Окисление лецитина приводит к изменению биологических свойств полученной композиции, что нежелательно.
с е.; п..! о.ь з.з ;
л пмссп. ч^лгл,: ,т
Рис. 3. Зависимость динамической вязкости образцов от скорости сдвига при 25°С, где 1-образец с содержанием витамина С; 2- образец с содержанием витамина Е; 3- контрольный образец.
Для изучения влияния добавок различных масел были приготовлены образцы жидких кристаллов следующего состава (мас. %): лецитин - 70, масло авокадо - 5, масло чайного дерева - 5, рыбий жир/облепиховое масло - 5, вода - 15. Установлено, что при добавлении 5 мас.% облепихового масла и рыбьего жира вязкость жидких кристаллов в системе лецитин - масло авокадо - масло чайного дерева -вода увеличивается по сравнению с контрольным образцом в 8,07 и 5,43 раз при 37°^ а при 25^ - в 3,27 и 3,36 соответственно. Заключение
Во всем исследованном диапазоне скоростей сдвига вязкость жидких кристаллов лецитина увеличивается при введении 5 мас.% облепихового масла, рыбьего жира, и витаминов С и Е в сравнении с контрольным образцом вне зависимости от
температуры, при которой проводится измерение. Введение водных растворов с кислой и щелочной средой увеличивает и уменьшает динамическую вязкость при 25°C, однако, при 37°C вязкость образца, содержащего водный раствор HCl, с pH=1, увеличивается, а с добавлением водных растворов HCl и NaOH, с pH=3; 9; 11, - уменьшается. Обнаружено, что вязкость снижается в несколько раз при уменьшении содержания лецитина в образцах жидких кристаллов.
Таким образом, с помощью введения различных добавок и изменения концентрации лецитина можно регулировать вязкость лиотропных жидких кристаллов лецитина, предназначенных для трансдермальной доставки лекарственных веществ. Полученные в работе данные позволят разрабатывать составы жидкокристаллических носителей для доставки лекарственных веществ, обладающих требуемой вязкостью.
Список литературы
1. Мурашова Н.М., Трофимова Е.С., Костюченко М.Ю., Мезина Е.Д., Юртов Е.В. Микроэмульсии и лиотропные жидкие кристаллы лецитина как системы для трансдермальной доставки лекарственных веществ // Российские нанотехнологии. - 2019. - Т.14, № 1-2. - С.69-75.
2. Мурашова Н.М., Костюченко М.Ю., Бизюкова
A.Н., Юртов Е.В. Жидкокристаллическая композиция для трансдермальной доставки биологически активных веществ //Патент RU. -2017. - №.2623210
3. Л. В. Федулова, Н. М. Мурашова, Е. Р. Василевская, В. А. Пчелкина, А. А. Новикова, Е.
B. Юртов. Лиотропные жидкие кристаллы лецитина как система доставки биомолекул животного происхождения // Биофармацевтический журнал. - 2019. - Т.11, №5. - С. 19-23
