LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS
MEDICINOS AKADEMIJA
FARMACIJOS FAKULTETAS
VAISTŲ TECHNOLOGIJOS IR SOCIALINĖS FARMACIJOS KATEDRA
AGNĖ OLENDRAITĖ
VILNŲ RIEBALŲ IR JŲ ALKOHOLIO EMULSUOJANČIŲ
SAVYBIŲ TYRIMAS
Magistro baigiamasis darbas
Darbo vadovė: Prof., dr. Jurga Bernatonienė
LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS
MEDICINOS AKADEMIJA
FARMACIJOS FAKULTETAS
VAISTŲ TECHNOLOGIJOS IR SOCIALINĖS FARMACIJOS KATEDRA
TVIRTINU:
Farmacijos fakulteto dekanas prof. Dr. Vitalis Briedis
VILNŲ RIEBALŲ IR JŲ ALKOHOLIO EMULSUOJANČIŲ
SAVYBIŲ TYRIMAS
Magistro baigiamasis darbas
Darbo vadovė:
Prof., dr. Jurga Bernatonienė
Recenzentas: Darbą atliko:
Magistrantė Agnė Olendraitė
TURINYS
SANTRAUKA ...5
SUMMARY ...6
SANTRUMPOS ...7
ĮVADAS ...8
DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI ...9
1. LITERATŪROS APŽVALGA ...10
1.1 Vilnų riebalų ir vilnų riebalų alkoholio struktūra, nomenklatūra bei fizikinės savybės ... 10
1.2 Vilnų riebalų ir jų alkoholio gamybos ypatumai ... 11
1.3 Vilnų riebalų ir jų alkoholio panaudojimas bei toksiškumas ... 12
1.4 Vilnų riebalų ir jų alkoholio stabilumas ir laikymo sąlygos ... 14
1.5 Veiksniai įtakojantys emulsijos stabilumą ... 14
2. TYRIMŲ METODOLOGIJA ...18
2.1 Tyrimo objektai ... 18
2.2 Tyrimo metodai ... 18
2.2.1 Emulsiklių gebos emulsuoti hidrofilinę fazę tyrimas ... 18
2.2.2 Emulsijų gamyba ... 19
2.2.3 Diferencinis emulsijos stabilumo tyrimas ... 20
2.2.4 Mikroskopinis emulsijos tyrimas ... 20
2.2.5 Emulsijos tipo nustatymas ... 21
2.2.6 Preparatų klampos tyrimas ... 21
2.2.7 Emulsijų tekstūros analizė ... 21
2.2.8 Statistinė analizė ... 21
3. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS ...22
3.1.1 Emulsiklių gebos emulsuoti vandenį nustatymas, taikant farmakopėjinį metodą 22 3.1.2 Emulsiklių gebos emulsuoti vandenį nustatymas, taikant temperatūros ir maišymo
režimą ... 24
3.1.3 Emulsiklių gebos emulsuoti vandenį nustatymas, naudojant aparatą „Unguator 2100“ ... 25
3.2 Emulsiklio ir hidrofilinės fazės mišinių stabilumo tyrimas ... 26
3.3 Emulsiklio ir hidrofilinės fazės įtaka jų mišinio mikrostruktūrai ... 28
3.4 Emulsijų stabilumo tyrimas diferencinio centrifugavimo metodu ... 32
3.5 DMMM ir PAM įtaka emulsijos rutulėlių dydžiui ... 34
3.6 Emulsijų maišymo metodo ir lipofilinės fazės įtaka emulsijų stabilumui ... 36
3.7 Emulsijų maišymo metodo ir lipofilinės fazės įtaka emulsijų rutulėlių dydžiui ... 38
3.8 Emulsijos tipo nustatymas ... 40
3.9 Emulsijų sudėties įtaka emulsinių sistemų klampai ... 41
3.10 Emulsijų tekstūros analizė ... 42
4. IŠVADOS ...46
5. PRAKTINĖS REKOMENDACIJOS ...47
6. LITERATŪROS SĄRAŠAS ...48
SANTRAUKA
A. Olendraitės magistro baigiamasis darbas/ mokslinė vadovė dr., Prof. Jurga Bernatonienė; Lietuvos sveikatos mokslų universiteto, Farmacijos fakulteto, Vaistų technologijos ir socialinės farmacijos katedra. – Kaunas.
Darbo tikslas – nustatyti vilnų riebalų ir jų alkoholio emulsines savybes ir įvertinti šių emulsiklių bei jų kiekio įtaką emulsinių sistemų savybėms. Darbo uždaviniai – ištirti ir palyginti vilnų riebalų ir jų alkoholio gebą absorbuoti vandenį, taikant skirtingus gamybos metodus ir gamybos sąlygas; įvertinti skirtingų emulsiklių bei PAM įtaką emulsijų fiziniam stabilumui; ištirti lipofilinės fazės (saulėgrąžų, parafino aliejų, balto minkšto parafino) ir maišymo režimo įtaką emulsijos rutulėlių dydžiui bei emulsijų fiziniam stabilumui; įvertinti stabilių emulsinių sistemų kietumą, šlyties jėgą, klampą.
Tyrimo objektai – emulsija, pagaminta naudojant skirtingas lipofilines fazes (saulėgrąžų, parafino aliejų, baltą minkštą parafiną), PAM polisorbatą 20 bei nejonogeninius emulsiklius (vilnų riebalai, vilnų riebalai su vandeniu, vilnų riebalų alkoholis).
Rezultatai. Nustatyta, kad didžiausią kiekį vandens vilnų riebalų alkoholis absorbavo taikant farmakopėjoje nurodytą metodiką, o vilnų riebalai ir vilnų riebalai su vandeniu – esant 40-60oC temperatūrai bei 400-600 aps./min režimui. Emulsijos, kurių gamyboje naudoti vilnų riebalai (10%) ar vilnų riebalai su vandeniu (10%) – nestabilios. Į emulsiją, pagamintą su vilnų riebalais, įterpus polisorbato 20 (2-4%), emulsija visiškai destabilizavosi. Emulsijose, pagamintose su vilnų riebalų alkoholiu, nustatyta, kad PAM emulsijos stabilumą didina. Nustatyta, kad vilnų riebalų alkoholio emulsijų gamybai naudotos lipofilinės fazės kilmė turi įtakos emulsijos stabilumui bei rutulėlių dydžiui. Kaip lipofilinę fazę naudojant parafino aliejų, išsiskyrusios lipofilinės fazės kiekis 91,63% (p<0,05), o rutulėlių dydis – 17,95% (p<0,05) mažesnis nei emulsijose, pagamintose su saulėgrąžų aliejumi. Naudojant baltą minkštą parafiną, suformuotos stabilios emulsijos, pasižyminčios mažiausiu rutulėlių dydžiu. Nustatyta, kad emulsijos kietumas, šlyties jėga, klampa priklauso nuo vilnų riebalų alkoholio kiekio, lipofilinės fazės tipo, kiekio bei hidrofilinės fazės kiekio.
SUMMARY
Thesis aim – to determine the wool fat and wool fat alcohol emulsifying properties and to assess the emulsifiers and their quantity influence on the properties of emulsion systems.
Thesis objectives – to assess and compare the wool fat and their alcohol water-absorption capacity, using different production methods and conditions; to evaluate different emulsifiers and surfactants influence on the physical stability of the emulsion; to determine the lipophilic phase (sunflower, paraffin oils, white soft paraffin) and mixing mode influence on the emulsion droplet size and the physical stability; to assess hardness, shear force, viscosity of the stable emulsion systems.
Thesis object – emulsion, made with different lipophilic phases (sunflower, paraffin oil, white soft paraffin), surfactant polysorbate 20 and non-ionic emulsifiers (wool fat, wool fat with water, wool fat alcohol).
Results. It was found that the biggest quantity of water wool fat alcohol absorbed, using the pharmacopoeia methodology; wool fat and wool fat with water – at a temperature of 40-60 oC and 400-600 rev./min mode. Emulsions, made with wool fat (10%) or wool fat with water (10%) – unstable. The emulsion, made with wool fat, by adding polysorbate 20 (2-4%), became completely unstable. Emulsion, made with wool fat alcohol, found that surfactant increased emulsion stability. It was found that lipophilic phase origin affects the wool fat alcohol emulsion stability and droplet size: as lipophilic phase using paraffin oil, the amount of released lipophilic phase was 91.63% (p<0.05) lower, and the droplet size was 17.95% (p<0.05) lower than the emulsion, made with sunflower oil. White soft paraffin formed a stable emulsion with the smallest droplet size. It was found that the emulsion hardness, shear force, viscosity depends on the wool fat alcohol content, lipophilic phase type and content, hydrophilic phase content.
SANTRUMPOS
g gramai
ml mililitrai
% procentai
°C Celcijaus laipsnis
g/cm3 gramai kubiniame centimetre
aps./min apsisukimai per minutę
n kartojimų skaičius CI centrifugavimo indeksas Nr. numeris Pav. paveikslas µm mikrometrai m/m masės-masės metodas w/w tūrio-tūrio metodas Tween 20 polisorbatas 20
Prep. Nr. preparato numeris
PAM paviršinio aktyvumo medžiagos
DMMM didelės molekulinės masės medžiagos
A/V aliejus vandenyje
V/A vanduo aliejuje
(CO2-SFE) superkritinių skysčių ekstrakcija anglies
dioksidu
ĮVADAS
Darbo aktualumas. Emulsija, kaip vaisto forma, plačiai naudojama sveikatos priežiūroje, ypač dermatologijos srityje, todėl yra aktualu parinkti tinkamą emulsijos receptūrą bei stabilumą. Vienas pagrindinių emulsijos stabilumą įtakojančių veiksnių – emulsiklis ir jo koncentracija preparate.
Literatūroje rasta įvairios informacijos apie emulsiklių (vilnų riebalų, vilnų riebalų su vandeniu, vilnų riebalų alkoholio) taikymą šiuolaikinėje farmacijos, kosmetikos pramonėje, jų savybes, gebą formuoti stabilias emulsijas. Tarp teigiamų vilnų riebalų savybių išskirtos ir kelios neigiamos: specifinis, nemalonus kvapas, gyvūninė kilmė bei galimybė užsikrėsti galvijų ligomis, sukeliamos alergijos, iš skirtingų regionų išgautų vilnų riebalų nevienoda sudėtis (priklauso nuo avių rūšies, amžiaus, auginimo regiono, pašarų) [3]. Vilnų riebalų alkoholis nepasižymi nemaloniu kvapu, geba absorbuoti didesnį kiekį hidrofilinės fazės. Analizuojant literatūros šaltinius, neteko aptikti duomenų, kuriuose būtų tokiais pačiais metodais tiriami bei tarpusavyje lyginami paminėti emulsikliai. Darbe aktualu, pritaikant tas pačias sąlygas, ištirti ir palyginti vilnų riebalų, vilnų riebalų su vandeniu bei vilnų riebalų alkoholio emulsines savybes, suformuotų emulsijų stabilumą, PAM naudojimo kartu galimybes.
DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI
Darbo tikslas – nustatyti vilnų riebalų ir jų alkoholio emulsines savybes ir įvertinti šių emulsiklių bei jų kiekio įtaką emulsinių sistemų savybėms.
Darbo uždaviniai:
1. Ištirti ir palyginti vilnų riebalų ir jų alkoholio gebą absorbuoti vandenį, taikant skirtingus gamybos metodus ir gamybos sąlygas.
2. Įvertinti skirtingų emulsiklių bei PAM įtaką emulsijų fiziniam stabilumui.
3. Ištirti lipofilinės fazės (saulėgrąžų, parafino aliejų, balto minkšto parafino) ir maišymo metodo įtaką emulsijos rutulėlių dydžiui bei emulsijų fiziniam stabilumui.
1. LITERATŪROS APŽVALGA
1.1
Vilnų riebalų ir vilnų riebalų alkoholio struktūra, nomenklatūra bei
fizikinės savybės
Vilnų riebalai yra išgryninta, vaško konsistencijos medžiaga [4, 5, 6, 7]. Vilnų riebalai – tai esterių, diesterių, hidroksiesterių mišinys, sudarytas iš didelės molekulinės masės alkoholių (alifatinių C14-C37 [8] ir steroidinių) ir didelės molekulinės masės riebalų rūgščių [5, 6, 7]. Esteriai sudaro mažiausiai 98% bendros vilnų riebalų sudėties, o juose riebalų rūgštys ir riebalų alkoholiai pasiskirsto 50:50 santykiu [4]. Vilnų riebaluose aptinkama daugiau nei 104 monoesterių komponentų [9, 10]. Yra identifikuota daugiau nei 180 riebalų rūgščių ir 80 alkoholių, įeinančių į vilnų riebalų sudėtį [11]. Sudėtyje nėra glicerolio ar gliceridų [7].
Sinonimai: lanolinas, bevandenis lanolinas, išgrynintas lanolinas, Adeps lanae, cera lanae, E913, Lanis, vilnų vaškas, Lantrol 1650, Pharmalan, rafinuoti vilnų riebalai, Protalan anhydrous,
Coronet [4].
Vilnų riebalai yra geltonos spalvos, vaško konsistencijos, aliejinga, silpno, nemalonaus, charakteringo kvapo medžiaga. Išlydyti vilnų riebalai – skaidrus ar beveik skaidrus, geltonas skystis. Lydomų vilnų riebalų kvapas sustiprėja. Lydymosi taškas – 38-44 °C [4, 7, 12]. Tankis – 0,932-0,945 g/cm3 esant 15 °C.
Gerai tirpūs benzene, chloroforme, eteryje, acetone; šiek tiek tirpūs šaltame etanolyje (95°C), geriau – verdančiame etanolyje (95 °C ); praktiškai netirpūs vandenyje [4, 3].
Vilnų riebalai su vandeniu sudaryti iš vilnų riebalų ir vandens. Sudėtyje privalo būti 72,5-77,5% vilnų riebalų [12].
Sinonimai: lanolinas su vandeniu, adeps lanae cum aqua,adeps lanae hydrosus, Lipolan [4]. Vilnų riebalai su vandeniu yra blyškiai gelsvos, kreminės spalvos, būdingo kvapo, tepalo konsistencijos medžiaga. Lydymosi taškas – 38-44 °C. Juos lydant atsiskiria skaidrus, aliejingas vilnų riebalų sluoksnis ir skaidrus vandens sluoksnis.
Tirpūs dietileteryje, cikloheksane. Tirpstant atsiskiria vandens sluoksnis. Praktiškai netirpūs chloroforme, vandenyje [4].
Sinonimai: vilnų alkoholis, lanolino alkoholis, alkoholis adipis lanae, vilnų vaško alkoholis, lanalcolum, alcolanum, Lantrol 1780, Lanis AL, Ritawax [4].
Vilnų riebalų alkoholis yra gelsvos, aukso spalvos kieta (esant kambario temperatūrai – plastiška, vėsiai temperatūrai – biri), silpno, charakteringo kvapo medžiaga. Lydosi ne žemesnėje nei 58 °C temperatūroje. Tankis – 0,98 g/cm3 [4].
Gerai tirpūs chloroforme, eteryje, dichlormetane, vazeline; 1 dalis tirpi 25 dalyse verdančio 95% etanolio; silpnai tirpūs 90% etanolyje; praktiškai netirpūs vandenyje.
Europos farmakopėja nurodo, kad tiek vilnų riebalai, tiek jų alkoholis bei vilnų riebalai su vandeniu sudėtyje gali turėti ne daugiau 200 ppm antioksidanto butilhidroksitolueno [4, 7]. Europos farmakopėjoje reglamentuojamas ir vilnų riebalų bei vilnų riebalų alkoholio sudėtyje esantis vandens kiekis – leidžiama ne daugiau kaip 0,5% (w/w) [12].
1.2
Vilnų riebalų ir jų alkoholio gamybos ypatumai
Vilnų riebalai išgaunami iš avių (Ovis aries) vilnos [14]. Pradžioje vilnos plaunamos vandeniu ir detergentu, siekiant pašalinti purvą, prakaito druskas ir neišgrynintus vilnų riebalus. Vykdant plovimo procesą, centrifugos pagalba nepertraukiamai atskiriami neišgryninti vilnų riebalai. Atskirta masė koncentruojama į vaško konsistencijos medžiagą, besilydančią maždaug 38 °C temperatūroje. Šie neišgryninti vilnų riebalai muilinami silpnu šarmu. Susidariusi emulsija centrifuguojama siekiant atskirti vandeninę fazę. Vandeninėje fazėje, kurioje yra muilo tirpalas, atsiskiria dalinai išgryninti vilnų riebalai. Toliau veikiama CaCl2; negesintomis kalkėmis, siekiant pašalinti likusį vandenį. Galutinai vilnų riebalai ekstrahuojami acetonu, kuris po ekstrakcijos pašalinamas distiliacijos būdu [4].
Vilnų riebalai su vandeniu gaminami iš vilnų riebalų. Į išlydytus vilnų riebalus palaipsniui įterpiamas vanduo. Proceso metu sistema homogenizuojama maišant. Vilnų riebalai su vandeniu sudaryti iš 75% (m/m) vilnų riebalų ir 25% (m/m) vandens.
Vilnų riebalų alkoholis gaminamas iš vilnų riebalų. Jis iš vilnų riebalų esterių atskeliamas muilinimo būdu. Po to atskiriama cholesterolio ir kitų alkoholių frakcija. Siekiant pagerinti organoleptines savybes (kvapą, spalvą), toliau tęsiami daugiapakopiai molekuliniai distiliacijos procesai [4].
1.3
Vilnų riebalų ir jų alkoholio panaudojimas bei toksiškumas
Vilnų riebalai plačiai naudojami farmacijos, kosmetikos pramonėje daugelį šimtmečių. M. J. Zirwas (2008) atliktame tyrime buvo nustatyta, kad vilnų riebalai įeina į 9,8% (276/27) tirtų drėkinančių kremų/losjonų sudėtį [16]. Jie pasižymi minkštinančiomis, emulsuojančiomis bei drėkinančiomis savybėmis, geba inkorporuoti didelius kiekius vandens į savo struktūrą, todėl gali būti naudojami: kaip disperguojanti medžiaga vaistuose (pavyzdžiui, cinko oksido tepalas); kaip emulsiklis oftalminiuose tepaluose, pagrindas išorinio vartojimo formose nuo odos infekcinių ligų; kaip antimikrobinių savybių turinti medžiaga (neleidžia atsirasti blogam kvapui kosmetikos priemonėse); kaip veikliosios medžiagos pernešėjas žvakutėse; kaip plastifikatorius ir rišanti medžiaga chirurgijoje [3, 4, 17]. JAV mokslininkas D. Friedman ir kt. (2013) tyrime „Moisturizing foam containing lanolin“ panaudojo vilnų riebalus formuojant odą bei gleivinę drėkinančias putas. Ištyrus 2 skirtingas putų sistemas (vilnų riebalai sudarė 5% ir 15%), nustatyta, kad putos reikšmingai užtikrina paviršiaus hidrataciją mažiausiai 6 valandoms. Tyrime palygintos pagamintų putų bei rinkoje esančių produktų (12% amonio laktato losjono) drėkinančios savybės, kurios skyrėsi nežymiai. Putos galėtų būti naudojamos kaip saugesnė ir labiau kasdienai tinkanti alternatyva [18].
Vilnų riebalai geba absorbuoti dvigubai didesnį kiekį hidrofilinės fazės nei sveria patys [4, 12]. Literatūroje rasta duomenų, kad šis kiekis gali didėti iki 4 kartų [3]. Vilnų riebalai, dėl galimybės absorbuoti didelį kiekį hidrofilinės fazės, plačiai naudojami išorinio vartojimo, vietinio poveikio farmacinėse formose ir kosmetikoje. Jie maišomi su skystaisiais parafinais, augaliniais aliejais bei kitomis medžiagomis sudaro emulsinio tipo minkštinamuosius kremus, kremus nuo saulės, skutimosi kremus, emolientus, muilus, šampūnus, lūpų balzamus ir kt.
cheminė sąveika tarp vilnų riebalų ir salicilo rūgšties. Emulsinio gelio pagrindas įvertintas kaip inertiška medžiaga, kuri gali būti naudojama kaip biologiškai aktyvių medžiagų nešiklis. Nustatyta, kad vaisto formuluotė užtikrina termodinaminį sistemos stabilumą, o veiklioji medžiaga gerai pasiskirsto pagrinde. Šiuo būdu užtikrinamas tikslus vaisto dozavimas [8].
Įrodyta, jog vilnų riebalai pasižymi priešuždegiminiu, antimikrobiniu, atstatančiomis odos barjerą savybėmis. Sukuria laikinai orui nepralaidų barjerą, taip žaizdoje sulaikoma drėgmė, kuri ir skatina žaizdos, ypač nudegimų, gijimą [3, 19]. 2010 metų M. Abou-Dakn ir kt. klinikiniame tyrime nustatyta, kad aukšto grynumo vilnų riebalai yra tinkami bei veiksmingi maitinančių moterų pažeistų krūtų spenelių gydymui. Tyrimo metu ištirtos bei gydytos 84 maitinančios moterys. Nustatyta, kad pažeisti speneliai gijo efektyviai bei greitai, o 3 paras naudojant išgrynintus vilnų riebalus skausmas sumažėjo 65%, 7 paras – 87%, 14 parų – 89% respondenčių [19].
Vilnų riebalų alkoholiai naudojami: kaip farmakologiškai veikliosios medžiagos nešiklis pro odą; yra stabilūs plačiame pH reikšmių intervale, todėl naudojami šarminėse ar rūgštinėse aliejus vandenyje (A/V) tipo emulsijose bei kosmetikoje kaip klampą didinanti medžiaga; sausos odos ir jautrių, perštinčių akių preparatų gamyboje kaip fiziologiškai drėkinanti medžiaga. Vilnų riebalų alkoholis pasižymi emulsuojančiomis savybėmis. Į emulsinius tepalų pagrindus dedama 1-5% koncentracijos vilnų riebalų alkoholis [1, 4]. Vilnų riebalų alkoholio emulsijos spartina žaizdų gijimą, nesuyra pridėjus citrinų, pieno, vyno rūgšties [4, 17].
Vilnų riebalų alkoholis pasižymi geresnėmis paviršiaus aktyvumo savybėmis nei vilnų riebalai, kuriuos sudaro esteriai. Kadangi alkoholiai poliškesni nei esteriai, jie pasižymi didesne vandens absorbcijos geba [13]. Naudojant vilnų riebalus ir siekiant preparatui suteikti malonias juslines savybes, derėtų naudoti daug kvapiklių bei dažiklių, kurie papildomai padidintų alergijos riziką. Preparatų gamybai naudojant bekvapį vilnų riebalų alkoholį, sukuriama geresnė preparato estetinė išvaizda bei kvapas [3].
Toksiškumas: vilnų riebalai ir jų alkoholiai apibūdinami kaip netoksiška ir nedirginanti medžiaga. Tačiau jie siejami su odos hiperjautrumo reakcijomis. Dalis teigia, jog ši nuomonė susiformavo dėl klaidingų komercinių „dėmių“ testo rezultatų. Manoma, jog jautrumas siejamas su laisvų vilnų riebalų alkoholių kiekiu, kuris didėja vykstant autooksidacijos procesams [4].
Alergija vilnų riebalams dažniau pasitaiko žmonėms, turintiems odos problemų (žaizdelės, egzema), o alergiškas žmogus, nebūtinai bus alergiškas visiems preparatams, kurių sudėtyje yra vilnų riebalų [16]. S. H. Wakelin ir kt. (2001) nustatė, kad alergija vilnų riebalams dažniausiai pasireiškia sergantiems kojų, išangės ar genitalijų dermatitais (imtis – 24449 pacientai). Įvertinus tyrimo rezultatus, padaryta išvada, kad vilnų riebalai alergiją sukelia santykinai retai net tarp didesnės rizikos pacientų (sergančių dermatitu, egzema), o didesnė rizika pasireikšti alergijai stebima tarp moteriškos lyties bei vyresnio amžiaus pacientų [14].
1.4
Vilnų riebalų ir jų alkoholio stabilumas ir laikymo sąlygos
Vilnų riebalai neapsaugoti nuo pernelyg didelio ar ilgalaikio karščio patamsėja, įgauna stiprų sutroškusį kvapą. Vilnų riebalai nesuderinami su stipriais oksidatoriais [4]. Laikomi ne aukštesnėje nei 25 °C temperatūroje [4, 12].
Vilnų riebalų alkoholis nesuderinamas su rezorcinoliu, fenoliu, ichtamoliu. Emulsijos, pagamintos su vilnų riebalų alkoholiu, priešingai nei su vilnų riebalais, nekeičia spalvos (netamsėja) bei, esant per didelei temperatūrai, jose neatsiranda nepageidaujamas kvapas [4].
Laikomi vilnų riebalai ir jų alkoholis nėra atsparūs oro deguonies, šviesos poveikiui. Dažnai pasireiškia autooksidacija, kuri gali turėti įtakos ne tik vilnų riebalų ir jų alkoholio, bet ir vaistinės medžiagos stabilumui. Siekiant išvengti šio proceso, kaip antioksidantas naudojamas butilhidroksitoluenas [4].
Vilnų riebalai ir jų alkoholis laikomi pilnai pripildytose, sandariai uždarytose talpyklose; apsaugoti nuo šviesos, sausoje, vėsioje vietoje. Vidutinis tinkamumo laikas – 2 metai [4, 12].
1.5
Veiksniai įtakojantys emulsijos stabilumą
1. Dėl tarpfazinės laisvosios energijos, esančios tarp dispersinės terpės ir fazės, pertekliaus. Pavyzdžiui, V/A (vanduo/aliejuje) tipo emulsijos dėl to yra termodinamiškai nestabilios, o emulsinė sistema yra linkusi susiskaidyti per įvairius fizikocheminius mechanizmus, įskaitant flokuliaciją, koalescenciją. Šio tipo emulsijos didina riebaluose tirpių biologiškai aktyvių junginių bioprieinamumą ir apsaugo juos nuo žalingo aplinkos poveikio, todėl gamintojui yra svarbu užtikrinti jų stabilumą. Paprastai tarpfazinės laisvosios energijos pertekliui sumažinti naudojami emulsikliai. Jie mažina paviršiaus įtempimą, absorbuodamiesi ant naujai suformuotų rutulėlių paviršiaus. Taip užkertamas kelias rutulėlių rekoalescencijai.
Tarpfaziniame sluoksnyje rutulėlius veikia traukos ir stūmos jėgos. Jei dominuoja traukos jėgos, emulsijos tarpfazinis sluoksnis tampa labai plonas, jis pažeidžiamas ir emulsija koalescuoja: rutulėliai susijungia į didesnius agregatus, o po tam tikro laiko tarpo emulsinėje sistemoje stebimas fazių atsiskyrimas. Koalescencija priklauso nuo tarpfazinio sluoksnio storio bei rutulėlių susidūrimo dažnio: kai veikia traukos jėgos, rutulėliai gali deformuotis, suplokštėti, o tai paskatina emulsijos rutulėlių susidūrimą. Kai tarpfaziniame sluoksnyje dominuoja stūmos jėgos, emulsija koalescuoja sunkiai [21, 24, 25, 26].
2. Dėl dispersinės terpės ir fazės tankių skirtumo. Tankis lemia emulsijos patvarumą sedimentacijos procesui: kuo skirtumas tarp tankių mažesnis, tuo sedimentacinis (kinetinis) stabilumas – didesnis ir rutulėlių nusėdimas vyksta lėčiau. Remiantis Stokso dėsniu, emulsijos rutulėlių nusėdimo greitis apskaičiuojamas formule Nr. 1 [1, 27]:
Iš formulės matoma, kad rutulėlių nusėdimo greitis yra atvirkščiai proporcingas klampai, o rutulėlių skersmuo – proporcingas tiesiogiai. Mažinant rutulėlių skersmenį ir didinant klampą, galima didinti emulsinės sistemos kinetinį stabilumą. Esant dideliam skirtumui tarp dispersinės fazės ir terpės tankių, emulsinės sistemos stabilumą užtikrinti sunku: jei d1>d2, tai rutulėliai linkę nusėsti į dugną, jei d1<d2, emulsija kremėja (creaming), o rutulėliai linkę flokuliuoti [1, 21, 26, 27].
Literatūroje rasta duomenų, kad emulsijos stabilumas priklauso nuo lipofilinės fazės. Jos poliškumas gali turėti įtakos aliejaus ir vandens tarpfaziniam paviršiaus įtempimui. F. Y. Ushikubo ir R. L. Cunha tyrime “Stability mechanisms of liquid water-in-oil emulsions” (2012) nustatyta, kad mažesnės klampos lipofilinė fazė suformuoja V/A tipo emulsiją, kurioje vyksta greitesnis fazių atsiskyrimas. Tyrime naudotas sojų pupelių aliejus pasižymėjo didesne klampa, o pagaminta emulsija
V – rutulėlių nusėdimo greitis; Ƞ – terpės klampa;
– mažesniu sedimentacijos indeksu, lyginant su heksadekano suformuota emulsija [26]. M. L. Forchielli ir kt. (2013) atlikto tyrimo rezultatai parodė, kad didesniu rutulėlių dydžiu pasižymėjo emulsijos, kurių sudėtyje buvo tik alyvuogių/sojų pupelių aliejus. Emulsijų gamybai papildomai naudojant žuvų taukus, rutulėliai buvo mažesni, o emulsija – stabilesnė [28]. Emulsijos stabilumas priklauso ir nuo emulsijos sudedamųjų dalių cheminės struktūros, pavyzdžiui, riebalų rūgščių grandinės ilgio, nesočiųjų jungčių skaičiaus, molekulių konfigūracijos [26].
Taip pat stabilumui įtakos turi emulsijos rutulėlių dydis, emulsijos klampa, emulsiklio ir PAM kiekis, tipas ir HLB reikšmė. Šių parametrų įtaka aptarta plačiau:
Emulsijose rutulėlių dydis svyruoja tarp 10-7– 10-5 m [1]. Esant mažiems dispersinės fazės
rutulėliams, dėl didelio paviršiaus ploto, reikia didesnės paviršiaus energijos, norint juos išlaikyti atskirai, nepakitusios formos. Kadangi kiekviena fizinė sistema stengiasi pasiekti mažiausią galimą energijos lygį, per ilgą laiką emulsijos kinta: rutulėliai flokuliuoja, koalescuoja ir pasireiškia agregatinis (kondensacinis) nestabilumas. Šiuo atveju naudojami emulsikliai, kurie tam tikrą laiką užtikrina rutulėlių pasipriešinimą agregacijai [29]. 2013 metais atlikto tyrimo metu S. W. Chan ir kt. nustatė, kad emulsijos rutulėlių dydžiui įtakos turi saugojimo laikas. Šio tyrimo metu matuotas rutulėlių skersmuo po 10, 20, 30 dienų. Nustatyta, kad rutulėlių dydis tiesiogiai proporcingas saugojimo laikui – ilgėjant saugojimo laikui, didėja rutulėlių dydis [25]. Didėjant emulsijos rutulėlių dydžiui, pasireiškia sedimentacinis (kinetinis) nestabilumas: lašelius labiau veikia sunkio jėga, todėl emulsija destabilizuojasi [26].
Sedimentaciniam stabilumui užtikrinti gaminamos nanoemulsijos, kurios pasižymi ypač mažu rutulėlių dydžiu – 20-200 nm [30]. Jos yra viena perspektyviausių vaistų sistemų, skirtų transderminiam veikliųjų medžiagų pristatymui į reikiamą vietą – taikinį. Nanoemulsijoms būdingas ilgalaikis stabilumas, organinių tirpiklių nebuvimas bei geras tiek lipofilinių, tiek hidrofilinių junginių tirpumas. Tokiu būdu gerinamas veikliųjų medžiagų prasiskverbimas pro odą bei mažai vandenyje tirpių veikliųjų medžiagų absorbcija [31].
Emulsijos rutulėlių dydis dažnai vertinamas po tam tikro laiko tarpo, siekiant įvertinti emulsijų stabilumo pokytį. Dažniausiai esant rutulėlių agregacijai stebima flokuliacija ar koalescencija [27].
Emulsiklio ir PAM kiekis, tipas ir HLB reikšmė: emulsiklis – tai mažinančios paviršiaus įtempimą bei didinančios emulsijos stabilumą medžiagos. Naudojant emulsiklius yra įmanoma suformuoti termodinamiškai stabilią emulsiją tam tikram laiko tarpsniui. Esant per mažam emulsiklio kiekiui, didėja laisvosios paviršiaus energijos kiekis, tarpfazinis sluoksnis suplonėja, emulsijos rutulėliai pradeda didėti, o emulsija išsisluoksniuoja [1, 26]. M. Jaworska ir kt. (2013) tyrime emulsijos stabilumas vertintas dinaminės šviesos sklaidos metodu (rutulėlių dydžio matavimas). Nustatyta, kad sumažėjus emulsijos gamybos metu emulsiklio kiekiui, sumažėja emulsijos stabilumas: kintant polisorbato 80 kiekiui emulsijose nuo 90 iki 70 santykinių dalių, emulsijos rutulėlių dydis 27,75 kartus padidėjo [31]. Panašius rezultatus parodė S. J. Choi ir kt. (2014) atliktas tyrimas. Nustatyta, kad didinat Tween 60 koncentraciją emulsijose nuo 200 iki 400 µmol, emulsijos stabilumo indeksas didėjo, o rutulėlių dydis mažėjo nuo 8,4 iki 7,0 µm [27].
Emulsijos stabilumas priklauso nuo emulsiklio kiekio bei tipo. Pavyzdžiui, emulsijas galime stabilizuoti tam tikrais proteinais, tačiau labai svarbus tinkamas apdorojimas, nes galimas karščio, pH reikšmės poveikis baltymams, jų denatūracijai ir tuo pačiu emulsijos suirimui [32, 33]. Literatūroje rasta duomenų, kad mažos molekulinės masės emulsikliai neužtikrina ilgalaikio emulsijos stabilumo, todėl dažniau naudojamos didelės molekulinės masės medžiagos (DMMM): polisacharidai, gumiarabikas, maltodekstrinas, modifikuotas krakmolas, vilnų riebalai ir kt. [24, 25].
2. TYRIMŲ METODOLOGIJA
2.1
Tyrimo objektai
1. Emulsija, pagaminta naudojant skirtingas lipofilines fazes (saulėgrąžų, parafino aliejų, baltą minkštą parafiną), PAM polisorbatą 20 bei nejonogeninius emulsiklius.
2. Nejonogeniniai emulsikliai:
a) vilnų riebalai (Eur. Ph. 01/2008:0134);
b) vilnų riebalai su vandeniu (Eur. Ph. 01/2008:0135); c) vilnų riebalų alkoholis (Eur. Ph. 01/2008:0593).
2.2
Tyrimo metodai
2.2.1 Emulsiklių gebos emulsuoti hidrofilinę fazę tyrimas
Emulsiklio ir hidrofilinės fazės mišiniai buvo pagaminti 3 skirtingais būdais. Taikant farmakopėjinį metodą
10 gramų vilnų riebalų grūstuvėje išlydyti ir atvėsinti iki kambario temperatūros. Grūstuvė pasverta ir maišant, palaipsniui (su 0,2-0,5 ml biurete) buvo įterpiamas vanduo iki tol, kol lašeliai nebesiemulsavo.
Į 10 gramų vilnų riebalų su vandeniu maišant, palaipsniui (su 0,2-0,5 ml biurete) buvo įterpiamas vanduo iki tol, kol pastebėti nebesiemulsuojantys vandens lašeliai.
0,6 gramai vilnų riebalų alkoholio, 9,4 gramai balto minkšto parafino išlydyti ir atvėsinti iki kambario temperatūros. Palaipsniui, maišant įterpta 20 ml vandens. Pagal farmakopėjos monografijoje nurodytus reikalavimus, po 24 valandų turi neatsiskirti vandeninė fazė. Šiam tyrimui naudotos skirtingos lipofilinės fazės (baltas minkštas parafinas, saulėgrąžų, parafino aliejai).
Taikant temperatūros ir maišymo režimą
Emulsiklio geba emulsuoti vandenį stebėta taikant šaltąjį ir šiltąjį būdus.
Šaltasis maišymo būdas taikytas vilnų riebalams bei vilnų riebalams su vandeniu. Dėl esančios kietos konsistencijos kambario temperatūroje, vilnų riebalų alkoholiui – netaikytas. Pasvertas reikiamas emulsiklio kiekis, maišant, palaipsniui įterptas išgrynintas vanduo.
stebint, vandeninė fazė atsiskyrė. Kad lengviau matytųsi fazių atsiskyrimo riba, gaminamas mėginys buvo nebešildomas ir jo konsistencija stebėta kambario temperatūroje.
Emulsiklio ir hidrofilinės fazės mišinys gamintas maišykle IKA® Eurostar 200 digital (Vokietija) 400-600 apsisukimų per minutę (aps./min) greičiu.
Emulsiklio ir hidrofilinės fazės gamyba, naudojant aparatą Unguator 2100
Ant emulsiklio (vilnų riebalų, vilnų riebalų su vandeniu) užpiltas tikslus kiekis išgryninto vandens – 20 ml (remiantis farmakopėja, 10 gramų tiek vilnų riebalų, tiek vilnų riebalų su vandeniu geba emulsuoti bent 20 ml vandens) ir toliau buvo maišoma.
Vilnų riebalų alkoholis, dėl esančios kietos konsistencijos kambario temperatūroje, pirmiausia išlydytas atsižvelgiant į jo lydymosi temperatūrą (esant 58 °C). Hidrofilinė fazė pašildyta iki emulsiklio lydymosi temperatūros. Ant vilnų riebalų alkoholio užpiltas pašildyto išgryninto vandens tikslus kiekis ir maišoma.
Naudotas farmacinių formų gamybos aparatas Unguator 2100 (Vokietija), taikytas 2 minučių trukmės „emulsion“ režimas.
2.2.2 Emulsijų gamyba
Siekiant įvertinti nejonogeninio emulsiklio įtaką gaminamų emulsijų formavimosi dinamikai, pasirinktos skirtingos emulsiklių (vilnų riebalų, vilnų riebalų su vandeniu, vilnų riebalų alkoholio) koncentracijos – nuo 3% iki 10%. Siekiant emulsijas suformuoti bei stabilizuoti, naudota PAM – polisorbatas 20.
Gaminant emulsijas buvo naudojamos skirtingos lipofilinės fazės (saulėgrąžų, parafino aliejus, baltas minkštas parafinas) bei skirtingi gamybos būdai (naudojant maišyklę, gaminant ekstemporaliai):
1. Naudojant maišyklę: emulsiklis lėkštelėje išlydytas, pridėta tokios pačios temperatūros pašildyta lipofilinė fazė. Šildant maišyta iki homogeninės masės. Po to dalimis (po 5-1 ml) įterptas pašildytas išgrynintas vanduo. Emulsija buvo maišoma maišykle IKA® Eurostar 200 digital (Vokietija) 400-600 apsisukimų per minutę greičiu. Tiek aliejus, tiek vanduo buvo šildomi atsižvelgiant į emulsiklio lydymosi temperatūrą (40-60 °C). Emulsija buvo homogenizuojama iki visiško jos atvėsimo.
temperatūros hidrofilinė fazė. Emulsija maišyta grūstuvėliu iki jos homogenizavimo (emulsijai būdingo traškesio).
2.2.3 Diferencinis emulsijos stabilumo tyrimas
Į tris 2 ml tūrio mėgintuvėlius buvo dedamas vienodas tiriamųjų emulsijų kiekis. Tirti visi 3 mėginiai. Centrifuguota (Sigma 3-18 KS, Vokietija) 5 minutes 3000 aps./min greičiu. Centrifugavimo metu buvo naudojamos skirtingos temperatūros: 25±2 °C ir 4-8 °C. Sistemos stabilumas vizualiai vertintas pagal vandeninės ir aliejinės fazių atsiskyrimą. Mėginių stabilumas buvo vertinamas centrifugavimo indeksu (CI), kuris apskaičiuotas remiantis formule Nr. 2:
CI = a * 100/ m
CI – centrifugavimo indeksas (%) a – atsiskyrusios fazės kiekis (g) m – paimto tirti mėginio masė (g)
2.2.4 Mikroskopinis emulsijos tyrimas
Emulsijos rutulėlių dydis matuotas optiniu mikroskopu (Motic Type 102M, Vokietija), naudojant kompiuterinę programą (Motic® Images Plus 2,0). Plonas emulsijos sluoksnis užteptas ant objektinio stiklelio ir gerai prispaustas dengiamuoju stikleliu. Šie preparatai buvo ruošiami iš šviežiai pagamintų emulsijų. Naudotas mikroskopo objektyvo didinimas – 400 kartų. Mikroskopas buvo sujungtas su kompiuteriu, kuriame kompiuterinės programos pagalba išmatuoti kiekvieno preparato 500 emulsijos rutulėlių skersmenys ir suskaičiuotas jų vidurkis. Tyrimo metu buvo daromos preparatų nuotraukos [2].
2.2.5 Emulsijos tipo nustatymas
Emulsijos tipas nustatytas maišant emulsiją tiek su lipofiline, tiek su hidrofiline faze. Ant stiklinės plokštelės užlašintas nedidelis kiekis emulsijos. Šalia jo (iš vienos ir iš kitos lašo pusės) lašinti išgryninto vandens ir lipofilinės fazės lašai. Palenkus stiklą stebėtas emulsijos bei lašų susiliejimas. Priklausomai nuo emulsinės sistemos susiliejimo su hidrofiline ar lipofiline faze, nustatomas emulsijos tipas: emulsijos lašui susimaišius su išgrynintu vandeniu – emulsija yra aliejus vandenyje (A/V) tipo, o susimaišius su lipofiline faze – vanduo aliejuje (V/A) tipo.
2.2.6 Preparatų klampos tyrimas
Stabilių emulsinių sistemų dinaminė klampa matuota rotaciniu viskozimetru ST-2010. Vienodas kiekis tiriamų sistemų patalpinamas į 9,5 cm aukščio ir 4 cm skersmens laboratorinius matavimo indus. Matuota 100 aps./min greičiu. Matavimo proceso trukmė – 1 minutė, naudotas suklis R7. Tyrimas atliktas kambario temperatūroje (25±2 °C).
2.2.7 Emulsijų tekstūros analizė
Stabilių emulsinių sistemų tekstūra įvertinta TA.XT.plus (Stable Micro Systems Ltd, Vienna) tekstūros analizatoriumi, naudojant kompiuterinę programą (Exponent). Emulsinės sistemos tirtos pagaminimo dieną, esant kambario temperatūrai (25±2 °C). Emulsijos patalpintos į vienodus, išvirkščio kūgio formos stiklinius indus, į kuriuos 18 mm žemyn 3 mm/s greičiu leistas stiklinis kūgio formos zondas. Vieno matavimo metu zondas automatiškai į tiriamą mėginį leistas 5 kartus. Rezultatuose pateikti ir aptarti pirmo nusileidimo duomenys, nes tuo metu kietumas didžiausias, manoma, kad dėl pirminės sistemos mikrostuktūros deformacijos. Kiekvienos emulsinės sistemos mėginiai matuoti 3 kartus, siekiant nustatyti vidutines parametrų reikšmes. Kompiuterinėje programoje nubraižytas grafikas ir pateikti matavimo rezultatai [2].
2.2.8 Statistinė analizė
3. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS
3.1
Emulsiklių geba emulsuoti hidrofilinę fazę
Tyrimo metu nustatyta emulsiklių (vilnų riebalų, vilnų riebalų su vandeniu ir vilnų riebalų alkoholio) geba emulsuoti vandenį. Tirti emulsiklių ir hidrofilinės fazės mišiniai, pagaminti 3 skirtingais metodais: naudojant farmacinių formų gamybos aparatą „Unguator 2100“, taikant temperatūros (priklausomai nuo emulsiklių lydymosi temperatūros) bei maišymo (400-600 aps./min greičiu) režimą ir pagal farmakopėjoje nurodytą metodiką. Siekta įvertinti gamybos sąlygų įtaką tirtųjų emulsiklių emulsavimo galiai. Tyrimui naudotas vienodas kiekvieno emulsiklio kiekis – po 10 gramų, tam, kad kuo tiksliau būtų įvertinta ir palyginta tiriamųjų emulsiklių emulsinė galia.
3.1.1 Emulsiklių gebos emulsuoti vandenį nustatymas, taikant farmakopėjinį
metodą
Farmakopėja reglamentuoja visų 3 tiriamų emulsiklių (vilnų riebalų, vilnų riebalų su vandeniu, vilnų riebalų alkoholio) gebos emulsuoti vandenį nustatymą. Jis atliktas atsižvelgiant į kiekvieno emulsiklio monografijoje pateiktus reikalavimus [12]. Siekiant įvertinti mišinio su vilnų riebalų alkoholiu tyrimo metu naudojamos lipofilinės fazės įtaką emulsavimo galiai, tyrimui naudotas ne tik baltas minkštas parafinas bet ir kitos lipofilinės fazės: parafino ir saulėgrąžų aliejai. Rezultatai pateikti 1 lentelėje.
1 lentelė. Emulsiklių geba emulsuoti hidrofilinę fazę, taikant farmakopėjinį metodą (n=3-5)
Emulsiklis Emulsuotas išgryninto vandens kiekis (ml)
Vilnų riebalai 10,0 g 35,0±1,0
Vilnų riebalai su vandeniu 10,0 g 31,0±1,0 Vilnų riebalų alkoholis 0,6 g + baltas
minkštas parafinas 9,4 g
9,0±0,5* (150)**
Vilnų riebalų alkoholis 0,6 g + saulėgrąžų aliejus 9,4 g
8,5±0,5* (141,67)**
Vilnų riebalų alkoholis 0,6 g + parafino aliejus 9,4 g
8,0±1,0* (133,33)**
* p<0,05 vs vilnų riebalai ir vilnų riebalai su vandeniu;
Remiantis farmakopėja, 10 gramų vilnų riebalų ar 10 gramų vilnų riebalų su vandeniu emulsuoja ne mažiau 20 ml vandens [12]. Iš lentelėje pateiktų duomenų matyti, jog vilnų riebalai emulsavo 75±2% reikšmingai daugiau, o vilnų riebalai su vandeniu – 55±3,6% daugiau (p<0,05) nei reglamentuoja farmakopėja. Vilnų riebalai emulsuoja 11,43±0,7% daugiau vandens (p<0,05) nei vilnų riebalai su vandeniu, nes vilnų riebalų su vandeniu sudėtyje yra 25-30% vandens [12].
Europos farmakopėjoje nurodyta, kad pagal aprašytą metodiką vilnų riebalų alkoholis geba absorbuoti 20 ml išgryninto vandens, o po vandens įterpimo praėjus 24 valandoms, turi neatsiskirti hidrofilinė fazė. Į tiriamą vilnų riebalų alkoholio ir balto minkšto parafino mišinį įvedus reikiamą kiekį (20 ml) išgryninto vandens, matyti, kad mišinyje iš karto atsiskiria neabsorbuota hidrofilinė fazė (1 pav. B). Į vilnų riebalų alkoholio ir balto minkšto parafino mišinį įvedus tokį kiekį, kokį geba mišinys absorbuoti (9 ml), po 24 valandų, vizualiai stebint, hidrofilinė fazė neatsiskyrė. Gauti skirtumai matyti 1 paveiksle.
1 pav. A. Vilnų riebalų alkoholio 0,6 g (3,16%) ir balto minkšto parafino 9,4 g (49,47%) mišinys + 9 ml vandens (47,37%); B. Vilnų riebalų alkoholio 0,6 g (2%) ir balto minkšto parafino 9,4 g
(31,33%) mišinys + 20 ml vandens (66,67%)
Tolesnėje eigoje tirta balto minkšto parafino geba emulsuoti vandenį. Nustatyta, kad 9,4 g emulsuoja 1,32 g vandens. Tai atitinka 14,67% viso vandens kiekio, kurį geba emulsuoti vilnų riebalų alkoholio ir balto minkšto parafino mišinys.
Norint įvertinti rezultatų skirtumus tarp emulsiklių, reikia įvesti vienodą emulsiklio kiekį. Perskaičiavus duomenis gauta, kad 10 g vilnų riebalų alkoholio ir balto minkšto parafino mišinys emulsuotų 150 g vandens. Tai yra tik 45% vandens kiekio, kuris nustatytas farmakopėjoje. Šie tyrimo rezultatai galimi dėl naudotos hidrofilinės fazės įterpimo technikos, kuri farmakopėjoje nenurodyta.
Pastebėti rezultatų skirtumai, naudojant skirtingas lipofilines fazes. Vilnų riebalų alkoholio ir saulėgrąžų aliejaus mišinys emulsuoja 5,56±0,2% mažiau nei mišinys su baltu minkštu parafinu, tačiau
Emulsija
Neabsorbuota
hidrofilinė fazė
skirtumas statistiškai nėra reikšmingas. Po 24 valandų tiek mišiniuose su saulėgrąžų, tiek su parafino aliejumi matomas vandeninės fazės atsiskyrimas.
3.1.2 Emulsiklių gebos emulsuoti vandenį nustatymas, taikant temperatūros ir
maišymo režimą
Siekiant įvertinti temperatūros režimo įtaką emulsiklio gebai emulsuoti vandenį, pasirinkti 2 būdai:
Nenaudojant temperatūros režimo (šaltuoju būdu), įterpti vandenį į vilnų riebalus ar vilnų riebalus su vandeniu, naudojantis maišykle – nepavyko. Dėl pakankamai kietos emulsiklių konsistencijos, šis procesas technologiniu požiūriu buvo neįmanomas.
Naudojant temperatūros režimą (priklausomai nuo emulsiklių lydymosi temperatūros) tirti visi 3 emulsikliai. Rezultatai pateikti 2 lentelėje.
2 lentelė. Emulsiklių geba emulsuoti išgrynintą vandenį, taikant temperatūros ir maišymo režimą (n=3-5)
Emulsiklis 10,0 g Emulsuotas išgryninto vandens kiekis (ml)
Vilnų riebalai 54,0±4,0*
Vilnų riebalai su vandeniu 40,0±3,0
Vilnų riebalų alkoholis 51,0±2,0*
*p<0,05 vs vilnų riebalai su vandeniu.
3.1.3 Emulsiklių gebos emulsuoti vandenį nustatymas, naudojant aparatą
„Unguator 2100“
Emulsiklių ir hidrofilinės fazės mišinių gamybai naudotas farmacinių formų gamybos aparatas „Unguator 2100“. Įvertinta emulsiklių geba absorbuoti hidrofilinę fazę, o gauti rezultatai pateikti 3 lentelėje.
3 lentelė. Emulsiklių geba emulsuoti vandenį, naudojant aparatą „Unguator 2100“ (n=3-5) Emulsiklis 10,0 Emulsuotas išgryninto vandens kiekis (ml)
Vilnų riebalai 15,5±2,0*
Vilnų riebalai su vandeniu 16,5±2,0* Vilnų riebalų alkoholis # 98,0±6,0 * p<0.05 vs vilnų riebalų alkoholis.
# pirmiausia išlydomas (58 °C temperatūroje) ir tik tada maišomas su tokios pačios temperatūros vandeniu.
Remiantis 3 lentelės rezultatais nustatyta, jog vilnų riebalai emulsavo 22,5% mažiau (p<0,05), o vilnų riebalai su vandeniu – 17,5% mažiau (p<0,05) išgryninto vandens negu nurodyta farmakopėjos monografijoje. Naudojant aparatą „Unguator 2100“ nustatyta, kad vilnų riebalai pasižymi mažesne geba emulsuoti vandenį nei vilnų riebalai su vandeniu. Šiems rezultatams įtakos galėjo turėti prastesnės vilnų riebalų reologinės savybės (didesnis tankis, mažesnis takumas), dėl kurių maišymo procesas tapo neproduktyviu. Galima daryti prielaidą, jog šis metodas nėra tinkamas įterpti vandenį į tiriamus emulsiklius arba sąlygas (maišymo trukmę, režimą, įpilamo vandens kiekį) reikėtų optimizuoti.
Vilnų riebalų alkoholis pasižymėjo apie 6,5 karto (p<0,05) didesne absorbcijos geba nei kiti emulsikliai. Tam įtakos galėjo turėti temperatūros režimo skirtumai: vilnų riebalų alkoholis maišomas išlydytas su tokios pačios temperatūros išgrynintu vandeniu, o kiti emulsikliai – kambario temperatūros.
gebą absorbuoti vandenį. Vilnų riebalų alkoholio gebos emulsuoti hidrofilinę fazę tyrimas, naudojant „Unguator 2100“, patvirtintų tą pačią hipotezę. Taikant šį metodą, vilnų riebalai absorbavo 71,3% mažiau (p<0,05), o vilnų riebalai su vandeniu – 58,75% mažiau (p<0,05) hidrofilinės fazės nei taikant temperatūros ir maišymo režimą. Rezultatams įtakos galėjo turėti maišymo proceso trukmė, kuri buvo 2 minutės (kitais metodais – 0,5-1 valanda). Vilnų riebalų alkoholis, skirtingai nuo vilnų riebalų ir vilnų riebalų su vandeniu, didžiausia geba emulsuoti hidrofilinę fazę pasižymėjo gamybai naudojant aparatą „Unguator 2100“ bei taikant farmakopėjinį metodą. Vertinant šiuos rezultatus ir tyrimo metu įgytą patirtį, galima daryti prielaidą, kad vilnų riebalų alkoholio absorbcinei galiai daugiausiai įtakos turėjo mechaninė (spaudimo) jėga. Įvertinus emulsiklio gebą absorbuoti vandenį, naudojant skirtingus metodus, nustatyta, kad emulsiklio geba priklauso ne tik nuo emulsiklio prigimties, kiekio, bet ir nuo pasirinkto hidrofilinės fazės įterpimo būdo bei sąlygų.
3.2
Emulsiklio ir hidrofilinės fazės mišinių stabilumo tyrimas
Tyrimo metu vizualiai buvo vertinamas hidrofilinės ir lipofilinės fazių atsiskyrimas. Tirti ką tik (šviežiai) pagaminti emulsiklio ir hidrofilinės fazės mišiniai, pagaminti skirtingais metodais (pagal farmakopėjoje nurodytą metodiką, taikant temperatūros bei maišymo režimą, naudojant aparatą „Unguator 2100“). Centrifuguota esant 2 skirtingoms sąlygoms: 25±2 °C ir 4-8 °C temperatūrai. Stabilumas vertintas pagal išsiskyrusių hidrofilinės ir lipofilinės fazių procentinį kiekį (centrifugavimo indeksą), kuris apskaičiuotas pagal formulę Nr. 2. Rezultatai pateikti 4-6 lentelėse.
4 lentelė. Emulsiklio ir lipofilinės fazės įtaka stabilumui, taikant farmakopėjinį metodą (n=3)
Emulsiklis CI 25±2 °C (%) Hidrofilinė f. CI 25±2 °C (%) Lipofilinė f. CI 4-8 °C (%) Hidrofilinė f. CI 4-8 °C (%) Lipofilinė f. Vilnų riebalai + – + –
Vilnų riebalai su vandeniu + – + –
Vilnų riebalų alkoholis 0,6 g + baltas minkštas parafinas 9,4 g
1,25±0,2 + + +
Vilnų riebalų alkoholis 0,6 g + saulėgrąžų aliejus 9,4 g
33,5±2,9 42,17±1,2 28,7±0,7 39,27±0,5
Vilnų riebalų alkoholis 0,6 g + parafino aliejus 9,4 g
36,33±1,85 15,83±1,6 32,0±2,0 7,67±0,6
+ pažymėti mėginiai, kuriuose hidrofilinė ar lipofilinė fazė neatsiskyrė.
Taikant diferencinio centrifugavimo testą nustatyta, kad emulsiklių (vilnų riebalų, vilnų riebalų su vandeniu) ir hidrofilinės fazės mišiniai, pagaminti taikant farmakopėjinį metodą, yra stabilūs.
Nustatyta, kad vilnų riebalų alkoholio emulsijos stabilumas priklauso nuo lipofilinės fazės. Centrifuguojant emulsiją, pagamintą su baltu minkštu parafinu, 25±2 °C temperatūroje, išsiskyrė 1,25±0,2% hidrofilinės fazės, o lipofilinės – ne. Ta pati emulsija, centrifuguojant 4-8 °C temperatūroje, išliko stabili. Kitos emulsijos nestabilios centrifugavimo testo metu, taikant abu temperatūros režimus. Centrifuguojant emulsijas, pagamintas su saulėgrąžų aliejumi, 25±2 °C temperatūroje, atsiskiria 8,67% daugiau (p<0,05) hidrofilinės fazės ir 2,9% daugiau (p>0,05) lipofilinės fazės, negu centrifuguojant 4-8 °C temperatūroje. Atitinkamai ir emulsijose su parafino aliejumi – 4,33% daugiau (p>0,05) hidrofilinės ir 48,45% daugiau (p<0,05) lipofilinės fazės.
5 lentelė. Emulsiklio ir hidrofilinės fazės įtaka mišinio stabilumui* (n=3)
Emulsiklis CI 25±2°C (%) CI 4-8 °C (%)
Vilnų riebalai 2,29±0,2 1,57±0,1
Vilnų riebalai su vandeniu 4,7±0,6 3,4±0,4
Vilnų riebalų alkoholis + +
+ pažymėti mėginiai, kuriuose hidrofilinė fazė neatsiskyrė.
*tyrimui naudotas temperatūros ir maišymo režimas (žr. skyriuje 2.2.1).
Emulsiklio ir hidrofilinės fazės mišiniai, pagaminti taikant temperatūros ir maišymo režimą – nestabilūs, išskyrus mišinius su vilnų riebalų alkoholiu. Centrifuguojant 25±2 °C temperatūroje mišinį su vilnų riebalais, vandeninės fazės išsiskyrė 31,44% reikšmingai daugiau nei centrifuguojant 4-8 °C temperatūroje, o mišinyje, kuriame kaip emulsiklis naudoti vilnų riebalai su vandeniu – 27,66% daugiau. Galime daryti prielaidą, jog emulsiklio ir hidrofilinės fazės mišiniai yra stabilesni 4-8 °C nei 25±2 °C temperatūroje.
6 lentelė. Emulsiklio ir hidrofilinės fazės įtaka stabilumui* (n=3)
Emulsiklis CI 25±2°C (%) CI 4-8 °C (%)
Vilnų riebalai 3,88±0,6 3,85±0,4
Vilnų riebalai su vandeniu 1,94±0,4 1,57±0,2
Vilnų riebalų alkoholis 8,03±1,95 7,87±1,97
Emulsiklio ir hidrofilinės fazės mišiniai, pagaminti maišant juos su farmacinių formų gamybos aparatu „Unguator 2100“ – nestabilūs. Mišiniuose su vilnų riebalais išsiskyrė 41-50% reikšmingai daugiau hidrofilinės fazės nei mišiniuose, pagamintuose naudojant vilnų riebalus su vandeniu. Su visais emulsikliais gaminti skirtingi mišiniai stabilesni 4-8 °C temperatūroje, nors, sudėtyje turinčių vilnų riebalų, vilnų riebalų alkoholio, centrifugavimo indeksas, esant skirtingoms temperatūroms, statistiškai reikšmingai nesiskyrė.
Apibendrinant visus rezultatus, nustatyta, kad gamybos metodas yra labai svarbus stabilumui užtikrinti. Šio tyrimo metu nustatyta, kad emulsiklio ir hidrofilinės fazės mišiniai, pagaminti taikant farmakopėjinį metodą – stabilesni nei gaminti kitais metodais. Išskyrus mišiniai su vilnų riebalų alkoholiu. Jie stabiliausi gamyboje pritaikant temperatūros ir maišymo režimą (40-60 °C; 400-600 aps./min). Visais metodais gaminti mišiniai stabilesni juos centrifuguojant 4-8 °C nei 25±2 °C temperatūroje. Kaip ir emulsiklių gebos emulsuoti vandenį nustatymas, taip ir šis tyrimas parodė, kad gamybos metodas yra svarbus mišinių savybėms bei gaminamų preparatų kokybei.
3.3
Emulsiklio ir hidrofilinės fazės įtaka jų mišinio mikrostruktūrai
2,3,4 paveiksluose matoma emulsiklių ir hidrofilinės fazės (išgryninto vandens) mišinių, pagamintų skirtingais metodais, mikrostruktūra. Jie pagaminti naudojant skirtingus emulsiklius: vilnų riebalus (A), vilnų riebalus su vandeniu (B) ir vilnų riebalų alkoholį (C). Vilnų riebalų alkoholio emulsijose, kuomet taikomas farmakopėjinis metodas, tyrimui naudotas ne tik emulsiklis, bet ir baltas minkštas parafinas bei kitos lipofilinės fazės: parafino ir saulėgrąžų aliejai.
A. B. C*.
D*. E*.
2 pav. Emulsiklių ir hidrofilinės fazės (*bei lipofilinės fazės) mišinių, pagamintų taikant farmakopėjinį metodą, mikrostruktūra. Naudotas objektyvo didinimas – 400 kartų. Naudoti emulsikliai (*bei lipofilinės fazės): A. Vilnų riebalai; B. Vilnų riebalai su vandeniu; C*. Vilnų
riebalų alkoholis 0,6 g + baltas minkštas parafinas 9,4 g; D*. Vilnų riebalų alkoholis 0,6 g + saulėgrąžų aliejus 9,4 g; E*. Vilnų riebalų alkoholis 0,6g + parafino aliejus 9,4 g
* papildomai naudota ir lipofilinė fazė.
A. B. C.
3 pav. Emulsiklių ir hidrofilinės fazės mišinių, pagamintų taikant temperatūros ir maišymo režimą, mikrostruktūra. Naudotas objektyvo didinimas – 400 kartų. Naudoti emulsikliai: A. Vilnų riebalai;
B. Vilnų riebalai su vandeniu; C. Vilnų riebalų alkoholis
Emulsiklių ir hidrofilinės fazės mišinių gamybai naudotas farmacinių formų gamybos aparatas „Unguator 2100“. 4 paveiksle matomas didelis skirtumas tarp vilnų riebalų alkoholio ir kitų emulsiklių mišinių mikrostruktūros. Vilnų riebalų alkoholio ir hidrofilinės fazės mišinys (C) pasižymi nevienalyte, šerkšną primenančia mikrostruktūra. Vilnų riebalų (A) ir vilnų riebalų su vandeniu (B) mišiniuose matoma panaši mikrostruktūra. Vilnų riebalų su vandeniu (B) ir hidrofilinės fazės mišiniuose matoma daugiau bei didesnių dispersinės fazės dalelių.
A. B. C.
4 pav. Emulsiklių ir hidrofilinės fazės mišinių, pagamintų naudojant aparatą „Unguator 2100“, mikrostruktūra. Naudotas objektyvo didinimas – 400 kartų. Naudoti emulsikliai: A. Vilnų riebalai;
B. Vilnų riebalai su vandeniu; C. Vilnų riebalų alkoholis
riebalų alkoholio ir hidrofilinės fazės mišiniuose, didinant mikroskopu 400 kartų, atskiros dispersinės fazės dalelės nebuvo matomos (3,4 pav.). Manoma, kad vilnų riebalų alkoholis pasiskirstė tolygiau nei kiti emulsikliai.
5 paveiksle pateikti dispersinės fazės dalelių dydžiai mišiniuose, kurie pagaminti naudojant skirtingus emulsiklius (bei lipofilines fazes) ir skirtingus gamybos metodus.
5 pav. Hidrofilinės fazės ir emulsiklių mišinių dispersinės fazės dalelių analizė. Matuota 400-500 dalelių. 0 – dalelės neišmatuojamos
*p<0,05 vs vilnų riebalai.
Vilnų riebalų su vandeniu ir hidrofilinės fazės mišinys didžiausiomis dalelėmis pasižymi, kai gamybai naudojamas farmacinių formų gamybos aparatas „Unguator 2100“. Tiek taikant temperatūros ir maišymo režimą, tiek farmakopėjinį metodą didesnės neištirpusios dalelės pastebimos vilnų riebalų ir hidrofilinės fazės mišiniuose nei vilnų riebalų su vandeniu ir hidrofilinės fazės mišiniuose, o naudojant “Unguator 2100“ – priešingai. Temperatūros ir maišymo režimas leidžia gauti reikšmingai mažesnes daleles nei naudojant aparatą „Unguator 2100“.
Emulsijose su saulėgrąžų aliejumi emulsiniai rutulėliai didesni 9,3% (p<0,05) nei emulsijose su parafino aliejumi. Emulsijose su baltu minkštu parafinu emulsinių rutulėlių aptikti nepavyko.
7,61 16,12 48,58 0 12,43 57,42 0 66,68 60,50 0 10 20 30 40 50 60 70 80
Taikant farmakopėjinį metodą Taikant temperatūros ir maišymo režimą Naudojant Unguator 2100 Dispe rsinė s fa zė s da lelių dy dis (µm) Vilnų riebalai
Vilnų riebalai su vandeniu
Vilnų riebalų alkoholis 0,6 g + baltas minkštas parafinas 9,4 Vilnų riebalų alkoholis 0,6 g + saulėgrąžų aliejus 9,4 Vilnų riebalų alkoholis 0,6 g + parafino aliejus 9,4
0 0
3.4
Emulsijų stabilumo tyrimas diferencinio centrifugavimo metodu
Tyrimo metu vizualiai vertintas kiekvienos emulsijos fazių atsiskyrimas. Emulsijos pagamintos naudojant visus tiriamus emulsiklius. Joms suformuoti pasirinktos skirtingos emulsiklių koncentracijos: 5-10%, kurios pateiktos 7 lentelėje. Lipofilinė fazė (saulėgražų aliejus) sudarė 20% emulsijos bendro kiekio, o likusią kiekio dalį – hidrofilinė fazė (išgrynintas vanduo). Pagamintose vilnų riebalų bei vilnų riebalų su vandeniu emulsijose, emulsiklio koncentracijai esant 10%, vizualiai žiūrint, matomas nestabilumas (emulsija sluoksniavosi, atsiskyrė lipofilinė fazė). Vilnų riebalų alkoholio koncentracijai esant 10%, emulsijos nesiformavo, todėl tyrimo metu nuspręsta didelės molekulinės masės emulsiklius (vilnų riebalus, vilnų riebalus su vandeniu, vilnų riebalų alkoholį) derinti su paviršinio aktyvumo medžiagomis (PAM). Šios dvi emulsijas formuojančios junginių klasės pasižymi skirtingais emulsijos sistemą sudarančiais mechanizmais. Siekiant emulsijas suformuoti bei stabilizuoti, naudotas polisorbatas 20 (Tween 20). Emulsijos (sudėtys pateiktos 7 lentelėje) centrifuguotos esant 2 skirtingoms sąlygoms: 25±2°Cir 4-8 °C temperatūrai. Išsiskyrusios vandeninės ir aliejinės fazės kiekis apskaičiuojamas remiantis centrifugavimo indeksu (CI). Rezultatai pateikiami 7 lentelėje.
7 lentelė. Emulsijų, pagamintų su saulėgrąžų aliejumi (20%) ir skirtingais emulsikliais, stabilumo tyrimas, taikant diferencinio centrifugavimo testą (n=3)
Prep. Nr. Emulsiklis CI 25±2 °C (%) Hidrofilinė f. CI 25±2 °C (%) Lipofilinė f. CI 4-8 °C (%) Hidrofilinė f. CI 4-8 °C (%) Lipofilinė f. 1. Vilnų riebalai 10% 6,77±0,15 1,86±0,8 5,94±0,4 +
2. Vilnų riebalai 10% + 2% Tween 20
22,25±1,5 2,6±0,2 20,03±0,8 1,12±0,6
3. Vilnų riebalai 10% + 4% Tween 20
35,5±4,5 5,94±1,6 21,42±1,2 1,62±0,5
4. Vilnų riebalai su vandeniu 10%
6,09±0,3 3,77±0,9 5,89±0,6 3,26±0,5
5. Vilnų riebalų alkoholis 10% – – – –
6. Vilnų riebalų alkoholio 5% + 2% Tween 20 (į emulsiją)
+ + + +
7. Vilnų riebalų alkoholio 5% + 2% Tween 20 (į vandenį)
55,31±2,5 + 47,83±1,25 +
8. Vilnų riebalų alkoholio 10% +0,8% Tween 20 (į emulsiją)
+ + + +
Vilnų riebalų alkoholis vienas emulsijos neformavo, todėl PAM naudojimas buvo būtinas. Esant vilnų riebalų alkoholio 10% koncentracijai bei 0,8% polisorbato 20 koncentracijai, suformuota emulsija (Nr. 8) – stabili. Į emulsijas, turinčias sudėtyje 5% vilnų riebalų alkoholio, 2% PAM įterptos skirtingais būdais. Nustatyta, kad Tween 20 įvedimo į emulsiją eiga, turi įtakos emulsijos stabilumui. Įterpiant 2% polisorbato 20 į vandenį, su kuriuo gaminta emulsija (Nr. 7), pasireiškė nestabilumas – atsiskyrė 47,83-55,31% hidrofilinės fazės. PAM dedant į jau pagamintą 5% koncentracijos vilnų riebalų alkoholio emulsiją (Nr. 6), suformuota stabili emulsija. PAM koncentracijos parinktos eksperimentiškai, palaipsniui į emulsiją dedant vis didesnį PAM kiekį, kurio, vizualiai stebint, užtektų sudaryti stabiliai emulsijai.
Gauti rezultatai rodo, kad emulsija, pagaminta su vilnų riebalais (Nr. 1) – nestabili, o į ją įterpiant polisorbatą 20 (emulsija Nr. 2) ir didinant jo kiekį (emulsija Nr. 3) – stabilumas mažėja. Įterpus 2% polisorbato 20 į emulsiją, hidrofilinės fazės atsiskyrė 3,29 karto (p<0,05), o lipofilinės – 1,4 karto (p<0,05) daugiau nei pradinėje emulsijoje; padidinus PAM kiekį iki 4%, atitinkamai išsiskyrė 5,24 kartais (p<0,05) didesnis hidrofilinės fazės ir 3,19 karto (p<0,05) lipofilinės fazės kiekis nei pradinėje emulsijoje (emulsija Nr. 1). Didinant PAM koncentraciją, vizualiai buvo matomas emulsijos klampos mažėjimas. Mažėjant klampai, didėja disperguotų rutulėlių nusėdimo greitis, judrumas, susijungimo galimybė bei emulsijos nestabilumas [26]. Tyrimai, gaminant emulsijas su vilnų riebalais su vandeniu (Nr. 4), netęsiami (emulsija nestabilizuota PAM), nes manoma, kad rezultatai bus tapatūs emulsijos su vilnų riebalais rezultatams (emulsijos Nr. 2, 3).
A. B.
6 pav. A. 10% koncentracijos vilnų riebalų emulsija be PAM (emulsija Nr. 1); B. 10% koncentracijos vilnų riebalų emulsija su 4% polisorbato 20 (emulsija Nr.3)
6 paveiksle pateikiamas 10% koncentracijos vilnų riebalų emulsijos (Nr. 1) vaizdas prieš (A – emulsija Nr. 1) ir po stabilizavimo polisorbatu 20 (B – emulsija Nr. 3). Aiškiai matomas lipofilinės ir hidrofilinės fazės atsiskyrimas.
3.5
DMMM ir PAM įtaka emulsijos rutulėlių dydžiui
Tolesnėse studijose tirta skirtingų DMMM (vilnų riebalais, vilnų riebalais su vandeniu, vilnų riebalų alkoholiu) ir PAM įtaka emulsijos rutulėlių dydžiui. 7,8 paveiksle matoma emulsijų mikrostruktūra. Emulsijoms pagaminti naudotas saulėgrąžų aliejus. Jo koncentracija kiekvienoje emulsijoje – 20%. Emulsijos stabilizuotos polisorbatu 20. Naudotų emulsiklių bei PAM kiekiai (emulsijų sudėtys) pateikti 7 lentelėje. Rezultatai pateikti 7-8 paveiksluose:
A. B. C.
D.
7 pav. Emulsijų, pagamintų naudojant saulėgrąžų aliejų, vilnų riebalus, vilnų riebalus su vandeniu bei skirtingas polisorbato 20 koncentracijas, mikrostruktūra. Naudotas objektyvo didinimas – 400
kartų
Iš 7 paveiksle pateiktos emulsijų mikrostruktūros matyti, kad didžiausiu dispersinės fazės rutulėlių dydžiu pasižymi 10% vilnų riebalų (A) ir 10% vilnų riebalų su vandeniu (D) emulsijos. 10% vilnų riebalų su vandeniu (D) emulsijos mikrostruktūroje matoma daugiau mažesnio dydžio rutulėlių nei 10% vilnų riebalų (A) emulsijoje. Įterpus į 10% koncentracijos vilnų riebalų emulsiją 2% polisorbato 20 (B), rutulėlių dydis, vizualiai stebint, akivaizdžiai sumažėjo. Tolesnėje tyrimo eigoje, padidinus polisorbato 20 koncentraciją iki 4%, emulsijos (C) mikrostruktūra pakito, tačiau nežymiai.
8 paveiksle pateiktose mikrostruktūrose dispersinės fazės rutulėlių dydžiai, išsidėstymas akivaizdžiai skiriasi. Įterpiant 2% polisorbato 20 į 5% vilnų riebalų alkoholio jau pagamintą emulsiją
A. Emulsija Nr. 1* B. Emulsija Nr. 2* C. Emulsija Nr. 3* D. Emulsija Nr. 4*
(E), jos mikrostruktūroje matyti daugiau dispersinės fazės rutulėlių, nei emulsijos, kurioje pirmiau įterpta tiek pat PAM į vandenį, kuriuo vėliau gaminta emulsija (F), mikrostruktūroje. 10% vilnų riebalų alkoholio ir 0,8% polisorbato 20 emulsijos (G) mikrostruktūros vaizde pastebime tvarkingai išsidėsčiusius rutulėlius. 8 paveiksle matyti, jog vilnų riebalų alkoholio emulsijos mikrostruktūra priklauso nuo emulsiklio koncentracijos, PAM koncentracijos bei įterpimo į emulsiją būdo.
E. F. G.
8 pav. Emulsijų, pagamintų naudojant saulėgrąžų aliejų, vilnų riebalų alkoholį, bei skirtingas polisorbato 20 koncentracijas, mikrostruktūra. Naudotas objektyvo didinimas – 400 kartų.
E. Emulsija Nr. 6*; F. Emulsija Nr. 7*; G. Emulsija Nr. 8*
*emulsijų sudėtis žiūrėti 7 lentelėje.
7, 8 paveiksluose pateiktose mikrostruktūrose matoma, kad emulsiniai rutulėliai tvarkingiausiai išsidėstę 10% vilnų riebalų alkoholio emulsijoje (G), stabilizuotoje 0,8% polisorbato 20. Tuo tarpu kitose emulsijose rutulėliai išsidėstę netvarkingai, matomi pavieniai rutulėliai, besiskiriantys dydžiu.
Nustatyta, kad po 6 mėnesių rutulėlių dydis padidėjo 19,77 karto: nuo 4,884±0,093 µm iki 96,456±5,485 µm [36].
9 pav. Dispersinės fazės rutulėlių dydžio priklausomybė nuo emulsiklio ir PAM koncentracijos. Matuota 400-500 emulsijos rutulėlių
*emulsijų sudėtis žiūrėti 7 lentelėje. ** p<0,05 vs emulsijos Nr. 1 ir Nr. 4. # p<0,05 vs emulsija Nr. 1.
Mažiausiais rutulėliais pasižymėjo vilnų riebalų alkoholio emulsija (Nr. 7) sudėtyje turinti 5% vilnų riebalų alkoholio ir 2% polisorbato 20, kuris ištirpintas vandenyje prieš emulsijos gamybą. Kai 2% polisorbato 20 įterpti į jau pagamintą emulsiją (emulsija Nr. 6), jos rutulėlių dydis didesnis, skyrėsi – 20,4% (p<0,05 vs emulsija Nr. 7).
10% koncentracijos vilnų riebalų (Nr. 1) ir 10% koncentracijos vilnų riebalų su vandeniu (Nr.4) emulsijų (7 pav. A, D) mikrostruktūra skyrėsi nežymiai, tačiau mikroskopinė dispersinės fazės rutulėlių dydžio analizė parodė reikšmingus skirtumus. 10% koncentracijos vilnų riebalų su vandeniu emulsijos (Nr. 4) rutulėlių dydis mažesnis 60,32% (p<0,05) už 10% koncentracijos vilnų riebalų emulsijos (Nr. 1) rutulėlių dydį.
3.6
Emulsijų maišymo metodo ir lipofilinės fazės įtaka emulsijų stabilumui
Tolesnėje darbo eigoje tikslinga buvo nustatyti bei įvertinti maišymo metodo (naudojant maišyklę, gaminant ekstemporaliai (maišant ranka)) bei lipofilinės fazės įtaką emulsijų stabilumui.Atsižvelgiant į farmakopėjos monografijoje (Eur. Ph. 01/2008:0593) nurodytus vilnų riebalų alkoholio gebos absorbuoti vandenį nustatymo reikalavimus bei į šio darbo atliktų tyrimų rezultatus (1 lentelė), nuspręsta naudoti tas pačias (jau studijose naudotas) lipofilines ir hidrofilines fazes. Naudotos lipofilinės fazės (saulėgrąžų, parafino aliejai, baltas minkštas parafinas), kurios emulsijose sudarė 50,8% (9,4 g). Siekiant objektyvių rezultatų, į visas emulsijas įterptas vienodas hidrofilinės fazės kiekis – 45,96% (8,5 ml). Gamintos 3,24% koncentracijos (0,6 g) vilnų riebalų alkoholio emulsijos. Emulsijų sudėtys bei rezultatai pateikti 8 lentelėje. Taikytas diferencinio centrifugavimo testas, esant 2 skirtingoms temperatūroms (25±2°Cir 4-8 °C).
8 lentelė. Maišymo metodo ir lipofilinės fazės įtaka emulsijų, pagamintų su vilnų riebalų alkoholiu, stabilumui (n=3)
Prep. Nr.
Emulsiklis + lipofilinė fazė CI 25±2 °C (%)
Hidrofilinė f. CI 25±2 °C (%) Lipofilinė f. CI 4-8 °C (%) Hidrofilinė f. CI 4-8 °C (%) Lipofilinė f. 9. Vilnų riebalų alkoholis 0,6 g +
baltas minkštas parafinas 9,4g#
+ + + +
10. Vilnų riebalų alkoholis 0,6 g + baltas minkštas parafinas 9,4g
+ + + +
11. Vilnų riebalų alkoholis 0,6 g + parafino aliejus 9,4 g#
31,4±1,7 2,45±0,55 25,75±1,0 2,41±0,46
12. Vilnų riebalų alkoholis 0,6 g + parafino aliejus 9,4
33,24±2,3 4,72±0,61 26,4±1,0 4,5±0,54
13. Vilnų riebalų alkoholis 0,6 g + saulėgrąžų aliejus 9,4 g#
34,61±1,95 29,27±1,12 30,38±2,1 28,9±1,62
14. Vilnų riebalų alkoholis 0,6 g + saulėgrąžų aliejus 9,4 g
35,28±2,63 32,73±1,58 31,92±1,6 29,38±1,3
+ pažymėti mėginiai, kuriuose hidrofilinė ar lipofilinė fazė neatsiskyrė, emulsija stabili.
# pažymėtos emulsijos (Nr. 9,11,13), kurios pagamintos naudojant maišyklę IKA® Eurostar 200 digital 400-600 aps./min greičiu.
temperatūroje išsiskyrė atitinkamai mažiau 15,24% (p<0,05 vs emulsija Nr. 13) ir 95,12% (p<0,05 vs emulsija Nr. 13). Rezultatai rodo, jog lipofilinės fazės atsiskyrimui didelę įtaką turi lipofilinės fazės prigimtis.
Maišykle pagamintose parafino aliejaus emulsijose (Nr. 11) hidrofilinės fazės, centrifuguojant 25±2 °C temperatūroje, atsiskiria 5,53% (p>0,05) mažiau, o lipofilinės – 48,1% (p<0,05) nei ekstemporaliai maišytose emulsijose (Nr. 12). Centrifuguojant 4-8 °C temperatūroje išsiskyrė atitinkamai 2,46% (p>0,05) ir 46,44% (p<0,05) mažiau. Nustatyta, jog lipofilinės fazės atsiskyrimui iš emulsijų, pagamintų su parafino aliejumi, didelę įtaką turi maišymo būdas. Maišykle pagamintose saulėgražų aliejaus emulsijose (Nr. 13), centrifuguojant 25±2 °C temperatūroje, hidrofilinės fazės atsiskiria mažiau 1,9 % (p>0,05), o lipofilinės – 10,58% (p<0,05) nei ekstemporaliai gamintose emulsijose (Nr. 14). Centrifuguojant 4-8 °C temperatūroje išsiskyrė atitinkamai mažiau 4,82% (p>0,05) ir 1,63% (p>0,05). Emulsijų gamybos, maišymo būdas emulsijų, pagamintų su saulėgrąžų aliejumi, stabilumui nėra statistiškai reikšmingas.
3.7
Emulsijų maišymo metodo ir lipofilinės fazės įtaka emulsijų rutulėlių
dydžiui
Tolesnėse studijose tirta emulsijų maišymo režimo ir lipofilinės fazės įtaka emulsijų rutulėlių dydžiui. 10 paveiksle matomas emulsijų, pagamintų su skirtingomis lipofilinėmis fazėmis (saulėgrąžų, parafino aliejus, baltas minkštas parafinas) bei skirtingu maišymo metodu (maišant maišykle, gaminant ekstemporaliai (maišant rankomis)), mikrostruktūra. Naudotos lipofilinės fazės, emulsijų sudėtys pateiktos 8 lentelėje. Rezultatai pateikti 10 paveiksle.
