ŽEMOS PH REIKŠMĖS GELIO AKNEI TECHNOLOGIJA IR VERTINIMAS

FARMACIJOS FAKULTETAS

VAISTŲ TECHNOLOGIJOS IR SOCIALINĖS FARMACIJOS KATEDRA

SEVERINA ŠAULYTĖ

ŽEMOS PH REIKŠMĖS GELIO AKNEI TECHNOLOGIJA IR

VERTINIMAS

Magistro baigiamasis darbas

Darbo vadovė:

Doc. dr. Gailutė Drakšienė

Konsultantas:

Prof. Alvydas Pavilonis

LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS

FARMACIJOS FAKULTETAS

VAISTŲ TECHNOLOGIJOS IR SOCIALINĖS FARMACIJOS KATEDRA

TVIRTINU:

Farmacijos fakulteto dekanė

prof., dr. Ramunė Morkūnienė

Data

ŽEMOS PH REIKŠMĖS GELIO AKNEI TECHNOLOGIJA IR

VERTINIMAS

Magistro baigiamasis darbas

Konsultantas

Darbo vadovas

Prof. Alvydas Pavilonis

Data

TURINYS

DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI ... 11

1. LITERATŪROS APŽVALGA ... 12

1.1. Paprastosios aknės liga (lot. Acne vulgaris) ir jos paplitimas ... 12

1.2. Aknės patogenezė ... 12

1.3. Sveikos odos fiziologiniai parametrai ir sukuriamas apsauginis barjeras ... 13

1.3.1. Odos pH reikšmė paprastosios aknės kontrolėje ir patogenezėje ... 13

1.3.2. Mikrofloros vaidmuo aknės prevencijoje ir patogenezėje... 15

1.4. Aknės farmakoterapija ... 16

1.5. Hidroksirūgštys ... 17

1.6. Aknei naudojamos vietinio poveikio farmacinės formos ... 18

1.7. Gelių gamyboje naudojami ingredientai ... 19

1.8. Literatūros apžvalgos apibendrinimas ... 21

2. TYRIMO METODIKA ... 22

2.1. Tyrimo objektas ... 22

2.2. Tyrime naudotos medžiagos ir aparatūra ... 22

2.2.1. Tyrime naudotos medžiagos ... 22

2.2.2. Tyrime naudoti aparatūra ... 22

2.3. Tyrimų metodai ... 23

2.3.1. Žemos pH reikšmės gelių gamyba ... 23

2.3.2. Centrifugavimo testas ... 23

2.3.3. Šildymo-šaldymo ciklo testas ... 24

2.3.5. Gelių pH reikšmės nustatymas ... 24

2.3.6. Gelių viskozimetrinis klampos tyrimas ... 25

2.3.7. Gelių tekstūros analizė ... 25

2.3.8. Mikrobiologinis tyrimas ... 26

2.3.9. Statistinė analizė ... 27

3. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS ... 28

3.1. Žemos pH reikšmės gelių aknei sudėties modeliavimas ir technologija ... 28

3.2. Žemos pH reikšmės gelių stabilumo vertinimas atliekant centrifugavimo, šildymo-šaldymo testus ir juslinių savybių analizę ... 30

3.2.1. Stabilumo vertinimas atliekant centrifugavimo testą ... 30

3.2.2. Stabilumo vertinimas atliekant šildymo-šaldymo testą ... 31

3.2.3. Juslinių savybių analizė ... 33

3.3. Gelių pH reikšmės vertinimas ... 35

3.4. Gelių klampos vertinimas ... 37

3.4.1. Gelių klampos vertinimas priklausomai nuo sudėties ... 37

3.4.2. Gelių klampos vertinimas laiko atžvilgiu ... 39

3.5. Gelių tekstūros analizė ... 40

3.5.1. Atgalinio išstūmimo testas ... 41

3.5.2. Tepumo testas ... 43

3.6. Mikrobiologinis pagamintų gelių tyrimas ... 44

4. IŠVADOS ... 47

5. PRAKTINĖS REKOMENDACIJOS ... 48

SANTRAUKA

S. Šaulytės magistro baigiamasis darbas „Žemos pH reikšmės gelio aknei technologija ir vertinimas“. Mokslinė vadovė doc., dr. Gailutė Drakšienė; Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Farmacijos fakulteto Vaistų technologijos ir socialinės farmacijos katedra. – Kaunas.

Tyrimo tikslas: pagaminti žemos pH reikšmės gelius aknei su glikolio rūgštimi, pritaikant naujos kartos Carbopol® Ultez 30 polimerą, ir įvertinti pagamintų gelių kokybę.

Darbo uždaviniai: remiantis moksline literatūra, sumodeliuoti receptūras ir pagaminti žemos pH reikšmės gelius aknei su glikolio rūgštimi ir Carbopol® Ultrez 30 polimeru. Įvertinti pagamintųgelių fizikinįstabilumą, atliekant centrifugavimo, šildymo-šaldymo ciklo testus ir juslinių savybiųanalizę, pH reikšmės ir dinaminės klampos tyrimus. Nustatyti Carbopol® Ultrez. 30 polimero koncentracijos, pagalbinių medžiagų ir pH reikšmės įtaką gelių tekstūrai. Įvertinti antibakterinį gelių aktyvumą, atliekant kokybinį ir kiekybinį mikrobiologinį tyrimą.

Tyrimo objektas ir metodikos: žemos pH reikšmės geliai aknei su glikolio rūgštimi, pagaminti naudojant Carbopol® Ultrez 30 polimerą. Gelių receptūros sumodeliuotos ir geliai pagaminti remiantis mokslinės literatūros analize, fizikinis gelių stabilumas įvertintas, atliekant centrifugavimo, šildymo-šaldymo testus, juslinių savybių analizę, atlikti pH reikšmės ir klampos tyrimai. Tekstūros analizatoriumi nustatytos mechaninės gelių savybės ir gelių sudėties įtaka gelių tekstūrai. Gelių antibakterinio aktyvumo nustatymui atliktas mikrobiologinis tyrimas.

Rezultatai ir išvados: sumodeliuota ir pagaminta 17 žemos pH reikšmės gelių aknei su 1,0 proc. glikolio rūgšties, skirtingomis Carbopol® Ultrez 30 polimero koncentracijomis (1,0, 1,5 ir 2,0 proc.) ir pagalbinėmis medžiagomis (ksantano lipais). Atlikus centrifugavimo, šildymo-šaldymo, dinaminės klampos, pH reikšmės testus ir juslinių savybių analizę, nustatyta, jog stabilumą didina į sudėtį įtraukti ksantano lipai, jei nėra ksantano lipų – didesnė polimero koncentracija (1,0 < 1,5 < 2,0 proc.) ir aukštesnė pH reikšmė (4,0 < 4,5 < 5,0). Tekstūros analizės metu nustatyta tiesioginė tekstūros parametrų priklausomybė nuo gelių sudėties – tekstūros parametrų reikšmės statistiškai reikšmingai didėja (p < 0,05) sudėtyje didinant polimero koncentraciją (po 0,5 proc. intervale nuo 1,0 iki 2,0 proc.), pH reikšmę (nuo 4,0 iki 4,5 ir nuo 4,5 iki 5,0) ar pridėjus 0,5 proc. ksantano lipų. Mikrobiologinio tyrimo metu nustatyta, kad pagaminti žemos pH reikšmės geliai pasižymi antibakterinėmis savybėmis (p < 0,05) ir antibakterinio poveikio stiprumą didina žemesnė gelių pH reikšmė (4,0 > 4,5 > 5,0).

SUMMARY

Masters’ thesis by S. Šaulytė “The technology and quality evaluation of low pH value gel for acne”. Scientific supervisor Assoc. Prof. Dr. G. Drakšienė; Lithuanian University of Health Sciences Faculty of Pharmacy, Department of Pharmaceutical Technology and Social Pharmacy. – Kaunas.

The aim of the research: to produce and evaluate the quality of low pH value gels for acne made with 1,0 % of glycolic acid and new generation polymer – Carbopol® Ultrez 30.

The objectives of research: to prepare compositions according to scientific literature and produce low pH value gels for acne using 1,0 % of glycolic acid and Carbopol® Ultrez 30 polymer. To evaluate physical stability of produced gels by conducting a centrifugation, freeze – thaw tests and sensory analysis, pH value and viscosity measurements. To determine and asses the influence of gel composition for textural properties and to evaluate the antimicrobial activity of gels by conducting a microbiological testing.

The object and methods of research: low pH value gels for acne made with 1,0 % of glycolic acid and Carbopol® Ultrez 30 polymer. Compositions of gels were created based on analysis of scientific literature and the physical stability of gels were evaluated by: centrifugation, freeze – thaw tests, sensory analysis, pH value and viscosity measurements. A texture analyzer was used to determine the mechanical properties of gels and helped to evaluate the influence of gel composition for textural properties. The microbiological testing were used to determine and evaluate antimicrobial activity of produced gels.

Results and conclusions: 17 low pH value gels for acne were produced using different concentrations of Carbopol® Ultrez 30 polymer (1,0, 1,5, 2,0 %), 1,0 % of glycolic acid and excipients (xanthan gum). Centrifugation, freeze – thaw, pH value, viscosity tests and sensory analysis results showed that addition of xanthan gum remarkably increased the stability of gels while in compositions without xanthan gum the stability increased when higher amount of polymer were added (1,0 < 1,5 < 2,0 %) and higher pH value was reached (4,0 < 4,5 < 5,0). The texture analysis revealed that the texture parameters correlate with gel composition and that texture parameters’ values are statistically significant (p < 0,05) higher when 0,5 % of xanthan gum is added, the amount of polymer ir elevated by 0,5 % (in the interval from 1,0 to 2,0 %) and the value of gel pH is elevated form 4,0 to 4,5 and from 4,5 to 5.0. Microbiological test results showed that produced gels have antibacterial activity (p < 0,05) and that the lower pH value leads to stronger antimicrobial activity (4,0 > 4,5 > 5,0).

PADĖKA

SANTRUMPOS

angl – anglų kalboje

aps./min – apsisukimai per minutę BHA – beta hidroksirūgštys g∙s – gramai per sekundę konc – koncentracija kt – kiti

lot – lotynų kalboje

mm/s – milimetrai per sekundę mPa∙s – milipaskaliai per sekundę P. acnes – Propionbacterium acnes pav – paveikslas

pH – vandeninio jonų koncentracijos matas Ph. Eur – Europos farmakopėja

S. aureus – Staphylococcus aureus

SD – standartinis nuokrypis (angl. standard deviation) q.s – kiek reikia iki (lot. quantum satis)

SĄVOKOS

Disbiozė (disbakteriozė) – normalios mikrofloros kokybinės ir kiekybinės sudėties pasikeitimas; Epidermolizė – epidermio atsiskyrimas nuo dermos;

Fotosensibilizacija – saulės spindulių sukeliama imuninės sistemos reakcija, galinti pasireikšti odos nudegimais;

ĮVADAS

Paprastoji aknė (lot. Acne vulgaris) – viena iš dažniausiai nustatomų lėtinių odos ligų, pasireiškianti įvairaus sunkumo odos pažeidimais ant veido, kaklo, nugaros ar krūtinės ir sukelianti didelį psichologinį diskomfortą bei neigiamai veikianti gyvenimo kokybę beveik 9,4 proc. visos pasaulio populiacijos [1–4]. Aknės etiologija ir patogenezė nėra visiškai aiškios, tačiau vis daugiau dėmesio skiriama natūralios odos pH reikšmės atkūrimo ir palaikymo svarbai [5–8].

Raginio sluoksnio pH reikšmė rūgštinė ir yra būtina sveikai odai, o dėl padidėjusios pH reikšmės yra sutrikdoma apsauginio odos barjero funkcija – pažeidžiamas mikrofloros balansas, prarandamas barjero vientisumas, stebimas odos sausėjimas, sutrinka odoje esančių fermentų veikla, dėl kurių sutrinka keratinizacijos procesai, neigiamai veikiama odos riebalų sudėtis, silpnėja antimikrobinių peptidų poveikis – visa tai yra dalis aknės atsiradimo ir vystymosi priežasčių [6, 8–10]. Suvokiant neigiamą padidėjusios pH reikšmės poveikį odai ir siekiant atkurti natūralią odos pH reikšmę bei išvengti ar suvaldyti aknę, ieškoma saugių būtų rūgštinti odos paviršių.

Odos rūgštinimas vietinio poveikio preparatais padeda atkurti rūgštinę raginio sluoksnio pH reikšmę – taip gerinant odos būklę bei inhibuojant aknės patogenezėje dalyvaujančių bakterijų augimą, todėl gali būti pritaikomas, kaip alternatyva vietinio poveikio antibiotikams, dėl kurių pasaulyje vis dažniau susiduriama su antibiotikams atspariomis bakterijomis [11–14]. Taip pat dėl gebėjimo atstatyti apsauginio barjero funkciją odos rūgštinimas yra naudingas aknės prevencijoje ir greta kitų aknės gydymui skirtų vietinio poveikio preparatų, pažeidžiančių apsauginio barjero vientisumą ir funkciją [15]. Siekiant, jog raginio sluoksnio rūgštinimas būtų efektyvus ir saugus, reikia parinkti tinkamą rūgštį, preparato pH reikšmę ir farmacinę formą.

Žemos pH reikšmės geliai su maža glikolio rūgšties koncentracija (kuo mažesnė rūgšties koncentracija, tuo mažesnė nepageidaujamų reakcijų tikimybė) išsiskiria natūralius odos fiziologinius parametrus atstatančiomis savybėmis ir plačiomis pritaikymo galimybėmis ‒ atstato barjero vientisumą ir pasižymi drėkinančiomis savybėmis, kurias suteikia gelyje esantis vanduo, drėkiklis, glikolio rūgštis, žema pH reikšmė, kuri reikalinga natūralaus drėkinančio faktoriaus gamybai, taip pat dėl žemos pH reikšmės sudėtys yra tinkamos atstatyti rūgštinei raginio sluoksnio mantijai ir natūraliai odos mikroflorai [9, 16–18].

Gelių formavimui pasirinktas naujos kartos Carbopol® Ultrez 30 polimeras, kuris skirtingai nuo kitų polimerų, yra suderinamas su rūgštimis ir pritaikytas gaminti žemos pH reikšmės gelius. Polimeras išsiskiria gebėjimu suformuoti klampius, priimtinomis juslinėmis savybėmis pasižyminčius, stabilius gelius, kai pH reikšmė siekia vos 4,0 [14, 19, 20].

paskatino sumodeliuoti ir atlikti kokybės vertinimo tyrimus pagamintoms žemos pH reikšmės gelinėms sistemoms su 1,0 proc. glikolio rūgšties ir Carbopol® Ultrez 30 polimeru. Gelių kokybė vertinta atliekant tekstūros, juslinių savybių analizę, fizikinio stabilumo tyrimus, klampos ir pH reikšmės tyrimus bei mikrobiologinį tyrimą.

Šio darbo tikslas – pagaminti žemos pH reikšmės gelius aknei su glikolio rūgštimi, pritaikant naujos kartos Carbopol® Ultrez 30 polimerą, ir įvertinti pagamintų gelių kokybę.

DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI

Darbo tikslas: pagaminti žemos pH reikšmės gelius aknei su glikolio rūgštimi, pritaikant naujos kartos Carbopol® Ultez 30 polimerą, ir įvertinti pagamintų gelių kokybę.

Darbo uždaviniai:

1. Remiantis moksline litеratūra, sumodeliuoti recеptūras ir pagaminti žemos pH reikšmės gelius aknei su glikolio rūgštimi ir Carbopol® Ultrez 30 polimeru.

2. Įvertinti pagamintų gelių fizikinį stabilumą, atliekant centrifugavimo, šildymo-šaldymo ciklo tеstus ir juslinių savybių analizę.

3. Įvertinti žemos pH reikšmės gelių stabilumą, atliekant pH reikšmės ir dinaminės klampos tyrimus. 4. Nustatyti Carbopol® Ultrez 30 polimero koncentracijos, pagalbinių medžiagų ir pH reikšmės įtaką

gelių tekstūrai.

5. Įvertinti antibakterinį gelių aktyvumą, atliekant kokybinį ir kiekybinį mikrobiologinį tyrimą.

1. LITERATŪROS APŽVALGA

Paprastoji aknė arba paprastieji spuogai – viena iš dažniausių lėtinių odos ligų, paplitusi tarp paauglių ir jaunų suaugusiųjų [3–5]. Pastebėta, jog liga labiausiai paplitusi išsivysčiusiose šalyse – Jungtinėse Amerikos Valstijose akne serga apie 85 proc. žmonių, kurių amžius nuo 12 iki 25 metų, Jungtinėje Karalystėje dėl aknės užfiksuojama daugiau nei 3,5 milijono pacientų vizitų pas gydytojus per metus, o Lietuvoje situacija panaši – J. Karčiauskienės atlikto tyrimo metu nustatyta, jog 2015 metais Kauno mieste vaikų ir paauglių sergamumas akne buvo net 82,9 proc. [1, 3, 21]. Nors liga būdingiausia paaugliams, tačiau gali paveikti įvairias amžiaus grupes – apie 85 proc. žmonių nuo 12 iki 25 metų, 8 proc. suaugusiųjų nuo 25 iki 34 metų ir 3 proc. nuo 35 iki 44 metų [5, 22]. Aknė labiau paplitusi tarp bręstančių berniukų, nei mergaičių, tačiau suaugusiųjų aknė dažnesnė tarp moterų nei vyrų [1].

Liga daugiausiai pažeidžia veidą, kaklą, krūtinę, nugarą ir pasireiškia neuždegiminiais odos pažeidimais – uždarais ar atvirais komedonais, ar uždegiminiais pažeidimais – papulėmis, pustulėmis, mazgeliais, cistomis. Liga pagal pažeidimų sunkumą skirstoma į lengvos, vidutinės ir sunkios stadijos [4, 11, 23, 24].

Nors liga nėra pavojinga gyvybei ir nesukelia neįgalumo, tačiau gali reikšmingai paveikti socialinį gyvenimą ir paciento psichologinę ir emocinę būseną [25]. Vidutinės ar sunkios stadijos aknė dažnai palieka atrofinius randus ir použdegiminę hiperpigmentaciją, taip mažinamas pacientų pasitikėjimas savimi, jaučiama socialinė atskirtis, dažnai pacientai patiria nerimą, depresiją – visa tai stipriai prastina gyvenimo kokybę [4, 5, 25].

Šios ligos atsiradimui įtakos turi daug veiksnių – paveldėjimas, hormonų disbalansas, stresas, naudojama kosmetika ir veido priežiūros priemonės, suaktyvėjusi riebalų liaukų veikla, mikrofloros disbalansas ir odos pH reikšmės pokyčiai, kurie lemia odos apsauginio barjero vientisumo ir funkcijos sutrikimus [1, 2, 5, 12, 24, 26–29].

Tiksli patogenezė nėra visiškai aiški, tačiau dauguma sutinka, jog dėl hormonų, padidėjusios riebalų gamybos ir pakitusios riebalų sudėties (daugėja skvaleno, riebalai tirštėja ir sunkėja jų pasišalinimas į odos paviršių) užsikemša riebalinių liaukų latakai ir riebalų liaukos išveši [6, 21, 24]. Suaktyvėjusi raginio sluoksnio keratinizacija (ragėjimas) neleidžia odos riebalams pasišalinti į paviršių, todėl susiformuoja raginių ląstelių ir riebalų masė, kuri užkemša poras ir sudaro palankias sąlygas

atsiranda neuždegiminiai pažeidimai – uždari komedonai (spuogai su baltomis viršūnėlėmis) ir atviri komedonai (inkštirai), hipertrofuojasi riebalų liaukos [11, 24, 27]. Dėl bakterijų kolonizacijos išskiriami uždegimo mediatoriai, prasideda plauko maišelio uždegimas, kurio metu atsiranda papulės ir pustulės, kartais cistos, formuojasi neišnykstantys atrofiniai ar hipertrofiniai randai [4, 11, 23, 24].

Žinoma daug veiksnių, kurie aktyvina ir palaiko aknės patogenezėje dalyvaujančius patomechanizmus, vieni iš jų ‒ natūralių fiziologinių odos parametrų pakitimai ir odos apsauginio barjero funkcijos sutrikimas [6].

Apsauginį odos barjerą sudaro epidermis (lot. Epidermis) ir jį dengiantis raginis sluoksnis (lot.

Stratum corneum). Epidermis – savaime atsinaujinantis, daugiasluoksnis, kraujagyslių neturintis,

epitelinis audinys, kuris sudaro išorinį odos sluoksnį ir tiesiogiai apsaugo nuo kenksmingo aplinkos poveikio [30]. Epidermį dengiantis raginis sluoksnis – išorinis, mažai pralaidus epidermio sluoksnis, sudarytas iš negyvų, persidengiančių, keratinizuotų ląstelių – korneocitų, kuriuos dengia ekstraląstelinė lipidų matrica [22, 30, 31]. Raginis sluoksnis dalyvauja reguliuojant vandens homeostazę ir atlieka apsauginio barjero funkciją [30]. Raginio sluoksnio homeostazė ir funkcionalumas svarbus siekiant turėti sveiką odą ir priklauso nuo įvairių fiziologinių parametrų – vandens kiekio, pH reikšmės ir natūralios odos mikrofloros [10, 22]. Pagal fiziologinius parametrus galima įvertinti odos ir apsauginio barjero būklę, o pasireiškus parametrų pokyčiams, sukuriamos tinkamos sąlygos formuotis aknės pažeidimams.

Odos pH reikšmė paprastosios aknės kontrolėje ir patogenezėje

metabolizmo metu, natrio-vandenilio pernašos sistema, kuri reguliuoja vandenilio jonų koncentraciją, taip keisdama pH reikšmę [6, 8, 9, 34].

Oda yra nuolat veikiama daugybės veiksnių, kurie keičia jos natūralią pH reikšmę. Odos pH reikšmę veikiantys veiksniai gali būti skirstomi į egzogeninius ir endogeninius arba į koreguojamus ir nekoreguojamus [6, 8, 10]. Nekoreguojami veiksniai priklauso nuo žmogaus genetinio polinkio, lyties, rasės, amžiaus ir kūno vietos [6]. Dėl fiziologinių odos skirtumų tarp lyčių vyrų odos pH reikšmė dažniausiai yra žemesnė už 5, o moterų aukštesnė nei 5, todėl vyrai rečiau susiduria su odos problemomis [10, 35]. Labiau pigmentuota oda pasižymi žemesne pH reikšme, nei mažiau pigmentuota oda [8, 10, 33, 36]. Tik gimusių kūdikių odos pH reikšmė būna neutrali ir pradeda rūgštėti jau pirmaisiais gyvenimo metais, suaugusių odos pH reikšmė vyrauja nuo 4 iki 5,5, o senstant pH reikšmė vėl aukštėja [8, 10]. Kūno vieta, kurioje matuojama pH reikšmė taip pat labai svarbi, nes dėl įvairių liaukų išsidėstymo skirtingose kūno vietose odos pH reikšmė būna skirtinga [8]. Prie nekoreguojamų faktorių taip pat galima priskirti hormonus ir aplinkos poveikį [8, 33]. Koreguojami veiksniai – prausikliai, vietiškai ant odos vartojamos priemonės, prakaitas ir riebalai [6, 11, 34]. Prausikliai skirstomi į muilo pagrindo, kurie pasižymi šarminėmis savybėmis (pH reikšmė 9–10), arba ploviklio (detergento) pagrindo, kurie dažniausiai būna neutralūs arba rūgštiniai. Odos pH reikšmės pokytis tiesiogiai proporcingas naudoto prausiklio pH reikšmei ir didžiausias pokytis stebimas per pirmąją minutę po plovimo, tačiau poveikis grįžtamasis – odos pH reikšmė atsistato per 4–8 valandas. Svarbu paminėti, jog ne tik prausikliai, bet ir vanduo (pH reikšmė apie 8) net šešioms valandoms po prausimosi padidina odos pH reikšmę [8, 9, 28, 33, 37]. Nustatyta, jog vietiškai vartojami preparatai, skirti odos priežiūrai ar gydymui, dažnai lemia raginio sluoksnio pH reikšmės padidėjimą [11, 15]. Odos paviršių šarmina padidėjęs prakaito išsiskyrimas dėl aktyvios fizinės veiklos ar buvimo šiltoje aplinkoje [24, 27].

Rūgšti raginio sluoksnio pH reikšmė yra būtina apsauginio barjero funkcijai, todėl svarbu atkreipti dėmesį į visus pH reikšmę didinančius veiksnius ir imtis atitinkamų veiksmų, siekiant išvengti odos pažeidimų [10].

Pakitusi normali rūgščių ir šarmų pusiausvyra sutrikdo epidermio apsauginio barjero funkciją – prarandamas barjero vientisumas ir sudaromos tinkamos sąlygos aknės atsiradimui ir pasikartojimui [8–10, 28, 33, 34]. Prakash ir kt. (2017) atliko tyrimo duomenimis, kuriame buvo lyginta 200 sergančiųjų akne ir 200 sveikų pacientų veido odos pH reikšmė, nustatyta, jog sergančiųjų akne odos pH reikšmė žymiai didesnė, nei kontrolinių grupių [6, 7, 38]. Dėl mažėjančio raginio sluoksnio rūgštingumo:

 Ilgai padidėjusi odos pH reikšmė lemia padidėjusį transepiderminio vandens netekimą, stebimas odos sausėjimas [10]. Tik esant pH reikšmei <6,0 skatinamas natūralaus drėkinančio faktoriaus susidarymas odoje, todėl oda būna labiau dehidratuota [9];

 Riebaluose mažėja laisvųjų riebiųjų rūgščių, kurios svarbios sudarant rūgštinę mantiją, ir daugėja skvaleno – tirštėja išskiriami odos riebalai [40];

 Raginio sluoksnio pH reikšmės padidėjimas sutrikdo raginio sluoksnio vientisumą, todėl gali lemti didesnį odos jautrumą išoriniams veiksniams (pvz., kosmetikos sudedamosioms dalims – natrio lauryl sulfatui) [6, 34];

 Silpnėja antimikrobinių peptidų poveikis ir kinta natūrali bakterijų mikroflora – spartėja patogeniškų bakterijų (Staphylococcus aureus (S. aureus) ir P. acnes) dauginimasis, sukeliamos odos infekcijos [8, 9, 41]. Didžiausias su prakaitu išsiskiriančių dermicidino ir nitritų antibakterinis poveikis – kai odos pH reikšmė 5,5 [6].

Mikrofloros vaidmuo aknės prevencijoje ir patogenezėje

Natūrali odos mikroflora – sudėtingas, odos paviršių dengiantis ir nuo išorinių veiksnių apsaugantis barjeras, sudarytas iš daugybės bakterijų, grybelių ir virusų. Pagrindinės normalią odos mikroflorą sudarančios bakterijų rūšys yra Actinobacteria, Firmicutes, Proteobacteria ir Bacteroidetes, o dažniausiai sutinkamos gentys – Coryneabacteria, Propionibacteria ir Staphylococci. Bakterijų įvairovė ir kiekiai priklauso nuo kūno vietos, nes lokaliai skiriasi išsidėsčiusių prakaito ir riebalų liaukų kiekiai, plaukuotumas, odos storis, nuo cheminių odos savybių – pH reikšmės, riebiųjų rūgščių sudėties, drėgmės, lyties, rasės, antibiotikų vartojimo, naudojamos kosmetikos, amžiaus, sveikatos būklės [26, 32, 42, 43]. Dėl epidermio sudaromo barjero bakterijos per jį neprasiskverbia ir lieka ant paviršiaus, tačiau pažeidus barjero vientisumą, galimos bakterijų sukeltos infekcijos. Odos mikroflorą sudarančios bakterijos tarpusavyje sinergisiškai ar antagonistiškai sąveikauja ir palaiko pusiausvyrą, išskiria antimikrobinius peptidus, kurie prisideda prie rūgštinės mantijos suformavimo ir apsaugo nuo patogeniškų bakterijų kolonizacijos [9, 42–44]. Taip pat bakterijos geba perduoti signalus įgimtai imuninei sistemai bei sukelti priešuždegiminių citokinų atpalaidavimą [26, 32, 42]. Byrd ir kt. (2018) atliktame tyrime nustatė, jog rezidentinė odos mikroflora, būdinga nepažeistai odai (S. epidermidis, S.

lugdunensis ir S. hominis), slopina patogeniškų P. acnes ir S. aureus bakterijų kolonizaciją, o Propionibacterium rūšys elgiasi atvirkščiai – skatina S. aureus kolonizaciją, tiesiogiai proporcingai nuo

45]. P. acnes geriausiai auga, kai pH reikšmė 6,0–7,0, visiškai nebeauga esant pH reikšmei 4,0 [11, 45]. Atsižvelgiant į aknės patogenezėje dalyvaujančių patogeniškų bakterijų kolonizacijai palankias pH reikšmes ir natūralios mikrofloros tarpusavio sąveikas, ypatingai svarbu atkurti ir palaikyti rūgštinę odos pH reikšmę ir natūralią odos mikroflorą, siekiant išvengti aknės.

Vieni iš dažniausiai odos mikroflorą pažeidžiančių veiksnių – antibiotikų vartojimas, netinkama odos priežiūra, padidėjusi odos pH reikšmė [43]. Sutrikus natūraliai mikrofloros pusiausvyrai ir padidėjus patogeniškų bakterijų kolonizacijai, pasireiškia disbiozė, sutrikdoma apsauginio barjero funkcija – išskiriami uždegimo mediatoriai, aktyvinama imuninė sistema, prasideda uždegiminės reakcijos – atsiranda aknė [42–44].

Kaip žinoma, aknės patogenezėje ypatingai svarbų vaidmenį atlieka P. acnes bakterijos, tačiau taip pat svarbios ir S. aureus, kurios sudaro natūralią odos mikroflorą ir esant palankioms sąlygoms kolonizuojasi plauko folikulo kanale, priklauso prie pūlius sudarančių bakterijų ir dalyvauja aknės uždegiminių pažeidimų formavime [9, 15]. Ilgai trunkančius odos uždegimus sukelia S. aureus išskiriami egzotoksinai [46]. Siekant įrodyti stafilokokų vaidmens reikšmę aknės patogenezėje, buvo nustatyta bakterijų įvairovė aknės pažeistose vietose. Dreno ir kt. (2017) tyrimo metu palygino aknės nepažeistos ir pažeistos odos mikrofloros sudėtį ir nustatė, jog stafilokokų daugiau komedonuose, papulėse ir pustulėse nei ant nepažeistos odos ir jų kiekiai tiesiogiai proporcingi aknės stiprumui [42].

Kadangi S. aureus, P. acnes ir kitos bakterijos vis dažniau įgyja atsparumą antibiotikams, todėl ieškoma alternatyvių būdų kovoti su šiomis bakterijomis [26–28, 43].

Aknės terapijos uždaviniai – normalizuoti porų veiklą, užkirsti kelią jų užsikimšimui, naikinti

P. acnes bakterijas, mažinti uždegimą, koreguoti hormonų veiklą ir atstatyti apsauginę odos barjero

funkciją [29]. Gydymas gali būti:

 Vietinis – antibiotikai, retinoidai, vaistų mišiniai, fototerapija, specialios odos priežiūros priemonės, antimikrobiniai preparatai – benzoilo peroksidas, kiti – alfa hidroksirūgštys (AHA) ir beta hidroksirūgštys (BHA) [8, 16, 24];

 Sisteminis – geriamieji antibiotikai, retinoidai ir hormoniniai preparatai;

 Kitoks – atkuriamas odos paviršius, dermabrazija, transplantacijos [1, 5, 11, 12, 27].

terapijos, kurios metu yra tiesiogiai veikiama pažeidimo vieta ir yra mažesnė nepageidaujamų reakcijų tikimybė, nei vartojant geriamuosius preparatus [5, 12, 22, 24, 29].

Nors nepageidaujamų reakcijų tikimybė naudojant vietinio poveikio preparatus mažesnė, nei vartojant sisteminio poveikio preparatus, tačiau išlieka rizika pažeisti raginio sluoksnio vientisumą ir apsauginę jo funkciją, taip sunkinant ligos eigą bei lemiant nepalankų pacientų požiūrį į gydymą ir gydymo režimo nesilaikymą [3, 15, 16].

Rūgštinant odos paviršių vietinio poveikio preparatais, galima tiesiogiai paveikti pažeistas vietas, sumažinti pasikartojimų tikimybę ir lengvinti aknės eigą. Odos rūgštinimas padeda išvengti kitiems vietinio poveikio preparatams būdingų nepageidaujamų poveikių ir yra svarbus aknės terapijoje, kadangi sumažina padidėjusią aknės pažeistos odos pH reikšmę [6, 11]. Sparavigna ir kt. (2015) tyrimo metu nustatė, jog ant aknės pažeistos odos užtepus vietinio poveikio preparatą, kurio pH reikšmė 4,0, veikiami pirminiai ir antriniai aknės susidarymo veiksniai – slopinamas P. acnes bakterijų augimas, atstatoma apsauginio barjero funkcija – mikrofloros balansas ir odos rūgštinė mantija, raginio sluoksnio vientisumas, drėgmės balansas [11]. Taip pat raginio sluoksnio rūgštinimas padeda nusluoksniuoti raginį sluoksnį, taip atveriant užsikimšusius plauko folikulus, skatinamas epidermio atsinaujinimas (epitelizacija) ir žaizdų gijimas, slopinamas uždegimas [6, 8, 9]. Rūgštinė pH reikšmė slopina ir kitų patogeniškų bakterijų augimą, todėl žemos reikšmės preparatai gali būti naudojami kaip alternatyva vietinio poveikio antibiotikams, taip išvengiant antibiotikams atsparių bakterijų vystymosi [12, 28, 38, 47].

Odos rūgštinimui naudojamos hidroksirūgštys, nes jos ne tik pasižymi keratolitinėmis savybėmis, tačiau taip pat prisideda prie aknės gydymo ir prevencijos. Populiariausios farmaciniuose dermatologiniuose preparatuose naudojamos hidroksirūgštys yra alfa hidroksirūgštys (AHA) – glikolio, pieno rūgštys, ir beta hidroksirūgštys (BHA) – salicilo rūgštis [18]. AHA tinka žmonėms, kurie yra alergiški salicilatams, ir išskirtinai nuo BHA pasižymi drėkinančiomis savybėmis.

pasireiškia rūgščiai reaguojant su viršutiniu (raginiu) epidermio sluoksniu, kuriame yra susilpninama lipidų funkcija laikyti negyvas odos ląsteles kartu, taip raginis sluoksnis nusluoksniuojamas paliekant tik gyvas ląsteles. Nepaisant, jog ši rūgštis padeda korneocitams atkibti ir juos pašalinti, ji skatina epidermio atsinaujinimą ir padeda pagerinti odos barjero funkciją [49, 50]. Usuki ir kt. (2003) atliktame tyrime nustatyta, jog glikolio rūgtis slopina melanino formavimąsi žmogaus melanomos ląstelėse, kas leidžia teigti, jog glikolio rūgštis taip pat pasižymi odą šviesinančiomis savybėmis ir padeda kovoti su použdegimine odos hiperpigmentacija [51, 52]. Taip pat glikolio rūgštis, lyginant su kitomis hidroksirūgšimis, išsiskiria drėgmę sulaikančiomis savybėmis ir maža molekuline mase, todėl efektyviai veikia odą ir geba suaktyvinti kolageno ir hialurono rūgšties sintezę odoje [18, 23, 48].

Į aknę linkusios ir lengvos formos aknės pažeistos odos priežiūrai daugiausiai gaminamos sudėtys, kuriose yra 5–20 proc. rūgšties ir pH reikšmė vyrauja nuo 2 iki 8, o siekiant išlaikyti rūgščių stabilumą ir efektyvumą, rekomenduojama pasirinkti produktą, kurio pH reikšmė ne žemesnė, kaip 3,5 ir ne didesnė, nei 5,0 [18, 48]. Antibakterinis ir komedolitinis preparatų poveikis stiprėja didėjant koncentracijai (konc.) ir esant didesniam pH reikšmių skirtumui nuo natūralios odos pH reikšmės [38, 48]. Taip pat gaminami šveitikliai, kurių sudėtyse glikolio rūgšties konc. nuo 20 iki 70 proc., tačiau tokios sudėtys pavojingos ir su jomis gali dirbti tik dermatologai [48]. Remiantis mokslinėmis publikacijomis, įrodyta, jog naudojant 30 proc. glikolio rūgšties ir sukuriant <3,5 pH reikšmę, yra stipriai sumažinamas P. acnes bakterijų kiekis, kai esant pH reikšmei 5,5 ‒ bakterijų kiekis nesumažėja [49]. Abels ir kt. (2011) atlikto tyrimo metu nustatyta, jog emulsijos su 10 proc. glikolio rūgšties yra efektyvios gydant vidutinio sunkumo aknę [38].

Didelės glikolio rūgšties koncentracijos gali sudirginti ar pažeisti odą, todėl gaminant receptūras su rūgštimis, reikia atsargiai parinkti rūgšties koncentraciją ir pH reikšmę [48]. Naudojant mažas rūgšties konc. (iki 20 proc.) – mažinamas korneocitų sukibimas ir jų kiekis, tačiau naudojant didesnes konc. ir esant žemai pH reikšmei, ta pati rūgštis gali suskaldyti desmosomines prisijungimo vietas baziniame sluoksnyje ir sukelti epidermolizę [48, 52]. Nepageidaujamo glikolio rūgšties poveikio rizika proporcingai didėja didinant rūgšties koncentraciją ir gali pasireikšti odos sudirginimu, gėlimu, deginimo pojūčiu, skausmu, eritema ar fotosensibilizacija [18, 48].

sausinimo, nestabilumo – pasirenkama efektyvesnė ir tinkamesnė farmacinė forma – vandeninio pagrindo gelis [54, 55].

Geliai, kurių pagrindą sudaro vanduo, sudaryti iš kryžminėmis jungtimis sujungtų polimerinių grandinių trimačio tinklo ir vandens [56–59]. Tai pusiau kieta, neriebi vaisto forma, kuri dėl didesnio stabilumo ir priimtinesnių juslinių savybių laikoma pranašesne už kremus ir tepalus [54]. Taip pat geliai laikomi pranašesne farmacine forma nei kitos, nes dėl minkštos struktūros ir gebėjimo sugerti didelius vandens kiekius yra panašūs į tarpląstelinius skysčius, o dėl tinklinės struktūros ir porų – panašūs į biologinius audinius [60]. Jų porėta struktūra leidžia pernešti ir atpalaiduoti veikliąsias medžiagas, o koreguojant porų skaičių ir giminingumą vandeniui galima modifikuoti vaistinių medžiagų atpalaidavimą ir veikimo vietoje palaikyti didelę veikliosios medžiagos koncentraciją ilgą laiko periodą [61–63]. Vandens pagrindo geliai gerai absorbuojasi, drėkina, neužkemša porų, pasižymi priimtinomis tekstūros savybėmis, pasižymi stabilumu – dėl šių savybių geliai pasirinkti formuojant vietinio poveikio preparatus, skirtus žemos pH reikšmės atkūrimui ant odos paviršiaus [31, 57]. Vandens pagrindo geliai padeda atkurti drėgmės balansą ir odos apsauginio barjero funkcionalumą [11].

Norint suformuoti stabilų, saugų vartoti ir efektyvų gelį, reikia atsižvelgti į vartojimo paskirtį, suderinamumą tarp sudedamųjų dalių ir tinkamai parinkti ingredientus. Pagrindinės sudedamosios dalys geliuose, skirtuose vartoti vietiškai ant odos – gelifikuojančios medžiagos, drėkinančios medžiagos, tirštikliai, stabilizatoriai, konservantai ir kitos medžiagos (neutralizatorius, veiklioji medžiaga, išgrynintas vanduo) [64].

nesudarydamas nedisperguojamų aglomeratų [65]. Klampa didėja nuo 3,5 pH reikšmės ir kai pH reikšmė pasiekia 4,0, – sukuriama gelinė sistema. Siekiant padidinti klampą, galima pridėti nedidelius kiekius tirštiklių (ksantano lipų), neigiamai nepaveikiant sistemos tekstūros [19, 20].

Vartojant produktą vietiškai ant odos, siekiama, jog sudėtyje būtų medžiagų, pasižyminčių odą drėkinančiomis savybėmis, todėl reikalingos pagalbines medžiagos – drėkikliai. Drėkikliams priskiriamos medžiagos, turinčios drėgmę pritraukiančių ir sulaikančių savybių [16]. Drėkiklių funkcija – atstatyti epiderminio barjero drėgmę, nes vanduo be drėkiklių tik trumpam laikui padidina raginio sluoksnio drėgmę, taip pat drėkikliai prisideda prie aknės gydymo, nes padeda išvengti odos išsausėjimo, dalyvauja atstatant odos barjero vientisumą ir funkciją, pagerina odos būklę [16]. Į sudėtį įtraukiamas vienas iš dažniausiai naudojamų drėkiklių dermatologiniuose preparatuose – glicerolis [16, 17, 19]. Glicerolis susigeria į odą ir padeda palaikyti apsauginio barjero funkciją, skatina žaizdų gijimą, gerina raginio sluoksnio plastiškumą, nes pritraukia ir sulaiko vandenį raginiame sluoksnyje. Sudėtyse, skirtose vartoti ant odos, dažniausiai naudojama nuo 5 iki 10 proc. glicerolio. Naudojant nepraskiestą glicerolį oda dehidratuojama, nes vanduo dėl osmoso pašalinamas iš raginio sluoksnio. Glicerolis taip pat didina sistemų klampą, pasižymi antimikrobinio konservanto savybėmis [17, 65].

Tirštikliai naudojami siekiant padidinti gelių tirštumą, o stabilizatoriai – gelių stabilumą. Kadangi gaminant žemos pH reikšmės gelius susiduriama su mažos klampos ir nestabilumo problemomis, buvo nuspręsta į sudėtį įtraukti klampą ir stabilumą didinančių pagalbinių medžiagų. Ksantano lipai – natūralus hidrofilinis polimeras, kuris naudojamas kaip klampą didinanti, stabilizuojanti medžiaga farmacijos pramonėje [68, 69]. Jis netoksiškas, pasižymi plačiu suderinamumu su kitomis medžiagomis, išlieka stabilus ir klampus plačiame pH reikšmės (nuo 3 iki 12) ir temperatūros (10–60 °C) intervale. Preparatuose ksantano lipai užtikrina stabilumą šildymo-šaldymo metu [65]. Polimeras naudojamas nedideliais kiekiais, nes padauginus, jis suteikia vartotojui nepatrauklią estetinę produkto išvaizdą, didina lipnumo pojūtį [70].

Apibendrinant mokslinę literatūrą, galima teigti, jog aknė yra plačiai paplitusi neigiamai gyvenimo kokybę veikianti problema, kurios atsiradimo mechanizmai dar iki šiol nėra visiškai aiškūs, tačiau nustačius, jog pažeistas odos apsauginis barjeras atlieka svarbų vaidmenį spuogų atsiradimui ir vystymuisi, pastaruoju metu daug dėmesio skiriama apsauginio odos barjero funkcijos atstatymo ir palaikymo svarbai. Vienas iš būdų atkurti apsauginio barjero funkciją – atkurti rūgštinę odos pH reikšmę, nes ji ne tik padeda palaikyti natūralios mikrofloros balansą, antibakteriškai veikia patogeniškas bakterijas dalyvaujančias aknės patogenezėje, bet ir yra svarbi odos barjero vientisumui.

Odos rūgštinimui naudojamos hidroksirūgštys, kurių nepageidaujamo poveikio rizika (fotosensibilizacija, sudirginimas, deginimo jausmas, epidermolizė) proporcinga rūgšties koncentracijai, todėl gaminant odos rūgštinimui skirtus preparatus, svarbu parinkti saugiausias sudėtis. Dėl išskirtinių savybių (drėkinimo, antibakterinio poveikio, eksfoliacijos) aknės gydymui naudojama glikolio rūgštis. Pastebėta, jog rinkoje esančiuose preparatuose aknei glikolio rūgšties konc. yra ≥ 5,0 proc.

2. TYRIMO METODIKA

Žemos pH reikšmės geliai aknei su glikolio rūgštimi, pagaminti naudojant Carbopol® Ultrez 30 polimerą.

Tyrime naudotos medžiagos

 Carbopol® Ultrez 30 (Lubrizol Corporation, JAV);

 Glikolio rūgštis (ReagentPlus®, 99 proc. grynumo, Sigma–Aldrich Chemie GmBH, Steinhem, Vokietija);

 Glicerolis (>98 proc. grynumo, Ph. Eur. 01/2019:0497; Carl Roth GmbH & Co., Karlsruhe,Vokietija);

 Išgrynintas vanduo (Ph. Eur. 04/2018:0008; LSMU laboratorija);

 Natrio hidroksidas (18 proc.) (Ph. Eur. 01/2017:0677; Sigma–Aldrich Chemie GmBH, Steinhem, Vokietija);

 Ksantano lipai (Ph. Eur. 07/2017:1277; Sigma–Aldrich Chemie GmBH, Steinhem, Vokietija);  2–Fenoksietanolis (Ph. Eur. 07/2016:0781; Sigma–Aldrich Chemie GmBH, Steinhem, Vokietija);  Triptozės sojos agaras (Oxoid LTD, Basingstoke, Hampshire, Anglija);

 Miulerio–Hintono agaras (Oxoid LTD, Bsingstoke, Hampshire, Anglija);  Bakterijų kultūra: referentinės Stapyloccocus aureus ATCC 25923.

Tyrime naudoti aparatūra

 pH-metras – „WinLab® Data Line pH-Meter“ (WINDAUS Labortechnik GmbH & Co., Vokietija);  Tekstūros analizatorius – „TA.XT.plus“ (Stable Micro Systems Ltd, Godalming, Surrey, Jungtinė

Karalystė);

 Viskozimetras – „FungiLab ALPHA“ (S.A. Fungliab, Italija);  Analitinės svarstyklės – AXIS AD510 (Lenkija);

 Filtravimo popierius „Albet DP 400 125“ (S.L. Filalbet, Ispanija);  Šaldytuvas – LIEBHERR Comfort (Vokietija);

 Centrifuga – Sigma 3-18KS (Sigma Laborzentrifugen GmbH, Vokietija).

Žemos pH reikšmės gelių gamyba

Gelinio pagrindo gamyba su Carbopol® Ultrez 30. Rekomenduojama gamybos stadijų seka: 1) Carbopol® Ultrez 30 polimeras disperguojamas išgrynintame vandenyje;

2) Pridedamas glicerolis/glicerolyje išbrinkinti ksantano lipai, maišoma iki vienalytės konsistencijos; 3) Vandeninė polimero dispersija neutralizuojama 18 proc. natrio šarmo tirpalu;

4) Į susidariusią gelinę sistemą įterpiama dalyje vandens ištirpinta glikolio rūgštis ir maišoma kol susidaro homogeninis gelis;

5) Į homogeninį gelį įterpiamas konservantas;

6) Jei reikia, neutralizuojama iki reikiamos pH reikšmės (4,0, 4,5 ar 5,0) [20, 64].

Centrifugavimo testas

Gelių stabilumas tiriamas atliekant diferencinio centrifugavimo testą. Į 2,0 ml centrifugavimui skirtus mėgintuvėlius dedamas vienodas kiekis tiriamų mėginių, kiekvienas mėginys tiriamas 3 kartus. Mėginiai 5 min. 25 C° temperatūroje, centrifuguojami 3000 aps./min. ir 10000 aps./min. greičiais. Stabilumas vertinamas pagal atsiskyrusios vandeninės fazės koncentraciją. Mėginiai sveriami prieš centrifugavimą ir po atsiskyrusios vandeninės fazės pašalinimo, apskaičiuojamas atsiskyrusios vandeninės fazės procentas, remiantis 1 formule [72]:

𝐶 = 𝑎 × 100

𝑚 (1 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙ė)

C – atsiskyrusi vandeninė fazė (%)

a – atsiskyrusios vandeninės fazės kiekis (g) m – paimto tirti mėginio masė (g)

Šildymo-šaldymo ciklo testas

2 ml tūrio mėgintuvėliai užpildomi vienodu tiriamųjų gelių kiekiu. Tyrimo metu mėgintuvėliai su tiriamais geliais laikomi šaldiklyje vieną parą, esant (–18±2 °C) temperatūrai, po paros išraukiami ir paliekami kambario temperatūroje (25±2 °C) dar 24 valandas. Mėginiai centrifuguojami, gelių fizikinis stabilumas vertinamas pagal atsiskyrusios vandeninės fazės kiekį, todėl kiekvienas mėginys pasveriamas prieš centrifugavimą ir po išsiskyrusios vandeninės fazės pašalinimo. Išsiskyrusios vandeninės fazės procentas apskaičiuojamas pagal 1 formulę (nurodyta 2.3.2 poskyryje). Vedamas rezultatų vidurkis. Testas atliekamas 5 ciklus, tyrimas kartojamas 3 kartus [55].

Gelių juslinių savybių tyrimas

Pagamintų gelių juslinės savybės (fazių atsiskyrimas, spalvos pokytis, mėginių kvapas, konsistencija) vertintos vizualiniu metodu apžiūrint mėginius. Gelių juslinės savybės turėjo atitikti jiems keliamus reikalavimus. Analizuojamas temperatūros ir laiko poveikis gelių juslinėms savybėms. Mėginiai buvo laikomi kambario (25±2 °C) temperatūroje ir klimatinėje kameroje (40±2 °C, drėgmė 75±5 proc.), vertinami 3 kartus – šviežiai pagaminti, po 1 mėn., po 3 mėn. [73].

Gelių pH reikšmės nustatymas

Gelių viskozimetrinis klampos tyrimas

Viskozimetrinis klampos matavimas buvo atliekamas, vadovaujantis Europos farmakopėjos straipsnio Ph. Eur. 01/2008:20210 „klampa – rotacinio viskozimetro metodas“ metodiniais reikalavimais ir viskozimetro naudojimosi instrukcija, klampa matuojama rotaciniu viskozimetru AlphaL (Fungilab ALPHA., Ispanija). Parenkamas suklys (L4) ir sukimo dažnis – 10 apsisukimų per minutę. Suklys panardinamas į tiriamąjį gelį iki nurodytos žymos, matuojama gelių klampa, kuri nurodoma viskozimetro ekrane. Matavimai atliekami su kambario temperatūros (25±2 °C) mėginiais, rezultatai fiksuojami po 30 sekundžių. Klampos tyrimas atliktas su šviežiai pagamintais, 1 mėn. ir 3 mėn. geliais, laikytais kambario temperatūroje (25±2 °C) ir klimatinėje kameroje (40±2 °C, drėgmė 75±5 proc.). Bandymas atliekamas 3 kartus su kiekvienu mėginiu ir vedamas gautų rezultatų aritmetinis vidurkis [69].

Gelių tekstūros analizė

Pagamintų gelių tekstūros profilis nustatomas su tekstūros analizatoriumi TaxTplus Texture analyser (Stable Micro Systems Ltd, Godalming, Surrey, UK), naudojant kompiuterinę „Exponent stable

micro systems“ programą. Atliekami tepumo ir atgalinio išstūmimo testai [66, 73–75]. Bandymai

atliekami su šviežiai pagamintais, kambario temperatūros (25±2 °C), atrinktais stabiliais mėginiais, matuojama 3 kartus, vedamas aritmetinis rezultatų vidurkis.

Tepumo testas (angl. „spreadability test“) – tiriamasis gelis talpinamas į specialų indą, į kurį leidžiamas prie suklio prisukamas stiklinis kūgio formos zondas (HDP/SR). Parenkamas atitinkamas zondo leidimosi atstumas (15 mm) ir greitis (3 mm/s). Zondui leidžiantis į tiriamąjį mėginį, programa brėžia grafiką, pagal kurį apskaičiuojamas gelių kietumas ir šlyties jėga ir nustatomas tepumas [73].

Mikrobiologinis tyrimas

Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Mikrobiologijos. ir virusologijos. instituto mikrobiologijos laboratorijoje atliktas tyrimas, siekiant nustatyti skirtingų žemos pH reikšmių (pH 4,0, 4,5 ir 5,0) ir sudėčių (su ir be konservanto) gelių antibakterinį aktyvumą, laikant etaloninę bakterijų kultūrą Staphylococcus aureus ATCC25923 šiuose geliuose 5 min., 30 min., 1 val. ir 4 val. Tirti dvylikos skirtingų sudėčių žemos pH reikšmės geliai (1 lentelė).

1 lentelė. Mikrobiologiniam tyrimui naudotos žemos pH reikšmės gelių sudėtys

P1.0 ir P1.5 nurodo Carbopol® Ultrez 30 polimero koncentraciją (1,0 %, 1, 5%); B – be ksantano lipų, S – su ksantano lipais; 4.0, 4.5 ir 5.0 – gelių pH reikšmės

Tyrime naudotos etaloninė. bakterijų kultūra – Staphylococcus aureus ATCC 25923. Biologinės S. aureus bakterijų savybės: prokariotinė ląstelės struktūra, žmogaus natūrali mikroflora, geba sukelti pūlinius, uždegiminius, infekcinius procesus [42]. Šios bakterijos parinktos dėl jų vaidmens mikrofloros balanse ir odos pažeidimuose.

Etaloninė. mikroorganizmų kultūra auginta triptozės sojos agare (Oxoid LTD, Basingstoke, Hampshire. England) 20–24 val. 35–37 °C temperatūroje. Etaloninių bakterijų suspensijos paruošiamos fiziologiniame. natrio chlorido (0,9 proc.) tirpale ir yra standartizuojamos McFarland indikatoriumi. – naudotos 0,5 McFarland drumstumo bakterijų suspensijos. [76].

Žemos pH reikšmės gelių antibakterinio aktyvumo nustatymas. Sterilioje 25 ml stiklinėlėje buvo paruoštas mėginys, kurį sudarė 10 ml tiriamojo žemos pH reikšmės gelio ir 1 ml S. aureus bakterijų suspensijos. Po 5 min., 30 min., 1 val., 4 val. iš stiklinaitės paimta po 1 ml gelio ir bakterijų suspensijos mišinio ir supilta į mėgintuvėlius su 9 ml fiziologinio tirpalo, praskiedžiant 1:10. Po 5 min. iš 1-ojo mėgintuvėlio (skiedimas 1:10) imamas 1 ml tirpalo ir pilamas į 2-ąjį mėgintuvėlį su 9 ml fiziologinio tirpalo (skiedimas 1:100), iš 2-ojo mėgintuvėlio imamas 1 ml tirpalo ir pilamas į 3-ąjį mėgintuvėlį su 9 ml fiziologinio tirpalo (skiedimas 1:1000), iš 3-iojo mėgintuvėlio imamas 1 ml tirpalo ir pilamas į 4-ąjį mėgintuvėlį su 9 ml fiziologinio tirpalo (skiedimas 1:10000), iš 4-ojo mėgintuvėlio imamas 1 ml tirpalo ir pilamas į 5-ąjį mėgintuvėlį su 9 ml fiziologinio tirpalo (skiedimas 1:100000), iš 5-ojo mėgintuvėlio

imamas 1 ml tirpalo ir pilamas į 6-ąjį mėgintuvėlį su 9 ml fiziologinio tirpalo (skiedimas 1:1000000), iš 6-ojo mėgintuvėlio imamas 1 ml tirpalo ir pilamas į 7-ąjį mėgintuvėlį su 9 ml fiziologinio tirpalo (skiedimas 1:10000000). Tokia skiedimų seka paruošiami 30 min., 1 val. ir 4 val. tyrimo trukmės skiedimai. Etaloninės bakterijų kultūros kontrolė atlikta 1 ml bakterijų suspensijos sumaišius su 9 ml fiziologinio natrio chlorido tirpalu, skiedimų metodika tokia pat kaip ir tiriamųjų mišinių.

Iš kiekvieno 4-ojo, 5-ojo, 6-ojo ir 7-ojo mėgintuvėlių paimta po 1 ml tirpalo ir supilta į po dvi sterilias Petri lėkšteles. Po to į kiekvieną Petri lėkštelę su 1 ml tirpalo įpilta po 15 ml 45 °C temperatūros Miulerio-Hintono agaro ir sumaišyta su tirpalu. Agarui sustingus Petri lėkštelės inkubuojamos termostate 40–48 val., esant 35±1 °C temperatūrai. Po kultivavimo skaičiuojamos išaugusių bakterijų kolonijos Petri lėkštelėse, kuriose yra išaugę nuo 30 iki 300 kolonijų. Apskaičiuojamas 2-jose Petri lėkštelėse išaugusių kolonijų vidurkis, kuris dauginamas iš skiedimo laipsnio. Vertinant žemos pH reikšmės gelių antibakterinį aktyvumą, lyginama išaugusių bakterijų skaičius kontrolėje ir tiriamuosiuose mėginiuose.

1 pav. Mikrobiologinio tyrimo proceso ir vieno iš kontrolinių mėginių dešimtainio skiedimo pavyzdys

Statistinė analizė

3. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS

Remiantis literatūros duomenų analize, buvo parinktos žemos pH reikšmės gelių gamybai reikalingos ir tinkamos medžiagos, nurodyta jų paskirtis:

 Carbopol® Ultrez 30 polimeras – tai naujos kartos poliakrilo rūgšties homopolimeras, lengviau disperguojamas, pasižymintis pritaikomumu plačiame pH reikšmės intervale (pH 4–12), suteikiantis geresnes juslines savybes, didesnę klampą ir stabilumą nei kitos gelifikuojančios medžiagos žemos pH reikšmės sudėtyse. Naudojamas kaip reologinis modifikatorius, gelifikuojanti medžiaga [20, 67].  Glikolio rūgštis – alfa hidroksirūgštis (AHA) – pasižymi antibakterinėmis, uždegimą

slopinančiomis, drėkinančiomis, odos atsinaujinimą skatinančiomis, šviesinančiomis, savybėmis ir tinka odos raginio sluoksnio rūgštinimui [23, 38, 49]. Sudėtyje atlieka veikliosios ir pH reikšmę reguliuojančios medžiagos funkciją.

 Ksantano lipai – gaminant gelius naudojami kaip klampą didinanti, stabilizuojanti medžiaga [68]. Preparatuose ksantano lipai užtikrina stabilumą šildymo-šaldymo metu [65].

 Natrio hidroksidas (18 proc. vandeninis tirpalas) – akrilo rūgšties polimero vandeninės dispersijos neutralizatorius, pH reguliuojanti medžiaga [67].

 Glicerolis – didina sistemų klampą dermatologiniuose preparatuose, dėl gebėjimo pritraukti ir sulaikyti vandenį iš dermos ir drėgnos aplinkos į raginį sluoksnį yra naudojamas kaip drėkiklis [65].  Fenoksietanolis – vietiškai vartojamuose farmaciniuose preparatuose naudojamas kaip antimikrobinis konservantas. Sustiprina antibakterinį poveikį, apsaugo produktą nuo mikrobinio užteršimo naudojant ir taip prailgina tinkamumo vartoti laiką [65, 71].

 Išgrynintas dejonizuotas vanduo – atlieka tirpiklio funkciją.

gali pakenkti estetinei produkto išvaizdai ir juslinėms savybėms [19]. Natrio hidroksido 18 proc. vandeninio tirpalo konc. skyrėsi atitinkamai nuo to, kokios pH reikšmės (4,0, 4,5 ar 5,0) mėginys buvo gaminamas. Mėginių pH reikšmė parenkama atsižvelgiant į natūralios, raginį sluoksnį dengiančios, rūgštinės, apsauginės plėvelės pH reikšmę (pH 4,8–5,8), S. aureus ir P. acnes bakterijų augimą slopinančią pH reikšmę (pH <5,5) ir į AHA rūgščių stabilumui ir efektyvumui tinkamiausią pH reikšmę (pH <5,0) [9, 11]. Gaminant mėginius buvo naudoti vienodos glicerolio (7,0 proc.) ir konservanto (1,0 proc.) koncentracijos, o išgryninto vandens konc. skyrėsi priklausomai nuo mėginio sudėties. Sumodeliuotos sudėties geliai gaminami pagal 23 puslapyje (2.3.1.) pateiktą metodiką.

2 lentelė. Žemos pH reikšmės gelių aknei sudėtys

Ingredientai Mėginio kodas Carbopol® Ultrez 30 polimeras % Glikolio rūgštis % Ksantano lipai % Natrio hidroksido tirpalas (18%) Glicerolis % Konservantas (fenoksietanolis) % Išgrynintas dejonizuotas vanduo % P1.0B4.0 1,0 1,0 - q.s iki pH 4,0 7,0 1,0 q.s iki 100 P1.5B4.0 1,5 1,0 - 7,0 1,0 q.s iki 100 P2.0B4.0 2,0 1,0 - 7,0 1,0 q.s iki 100 P1.0S4.0 1,0 1,0 0,5 7,0 1,0 q.s iki 100 P1.5S4.0 1,5 1,0 0,5 7,0 1,0 q.s iki 100 P2.0S4.0 2,0 1,0 0,5 7,0 1,0 q.s iki 100 P1.0B4.5 1,0 1,0 - q.s iki pH 4,5 7,0 1,0 q.s iki 100 P1.5B4.5 1,5 1,0 - 7,0 1,0 q.s iki 100 P2.0B4.5 2,0 1,0 - 7,0 1,0 q.s iki 100 P1.0S4.5 1,0 1,0 0,5 7,0 1,0 q.s iki 100 P1.5S4.5 1,5 1,0 0,5 7,0 1,0 q.s iki 100 P2.0S4.5 2,0 1,0 0,5 7,0 1,0 q.s iki 100 P1.0B5.0 1,0 1,0 - q.s iki pH 5,0 7,0 1,0 q.s iki 100 P1.5B5.0 1,5 1,0 - 7,0 1,0 q.s iki 100 P2.0B5.0 2,0 1,0 - 7,0 1,0 q.s iki 100 P1.0S5.0 1,0 1,0 0,5 7,0 1,0 q.s iki 100 P1.5S5.0 1,5 1,0 0,5 7,0 1,0 q.s iki 100

P1.0, P1.5 ir P2.0 nurodo Carbopol® Ultrez 30 polimero koncentraciją (1,0 %, 1,5 % ir 2,0 %); B – be ksantano lipų, S – su ksantano lipais; 4.0, 4.5 ir 5.0 – gelių pH reikšmės; (-) – nurodo, kad sudėtyje

Stabilumo tyrimai atliekami siekiant įvertinti gelių kokybę ir atrinkti kokybiškiausias sudėtis. Šviežiai pagamintų gelių stabilumo vertinimui pasirinkti tyrimai (centrifugavimo, šildymo-šaldymo testai ir juslinių savybių analizė) leidžia greitai įvertinti fizikinį gelių stabilumą esant skirtingoms laikymo sąlygoms. Stabilumo įvertinimui neužtenka atlikti vieno testo, todėl atliekami keli, siekiant gauti patikimus rezultatus apie pagamintų gelių kokybę.

Stabilumo vertinimas atliekant centrifugavimo testą

Gelių fizikinis stabilumas tirtas atliekant diferencinio centrifugavimo testą naudojant skirtingus apsisukimų greičius (3000 aps./min. ir 10000 aps./min.) ir vertintas pagal išsiskyrusios vandeninės fazės koncentraciją. Apskaičiuotas kiekvieno mėginio išsiskyrusios vandeninės fazės procentas – kuo reikšmė didesnė, tuo pagamintas gelis nestabilesnis. Tyrimas buvo atliekamas su šviežiai pagamintais, 1 mėn. ir 3 mėn. geliais, laikytais skirtingose temperatūrose – kambario temperatūroje (25±2 °C) ir klimatinėje kameroje (40±2 °C), taip įvertinant laikymo sąlygų ir laiko daromą įtaką mėginių kokybei. Centrifugavimo testo rezultatai pateikiami 2 paveiksle.

2 pav. Šviežiai pagamintų žemos pH reikšmės gelių stabilumo vertinimas atlikus centrifugavimo testą (n = 3)

P1.0, P1.5 ir P2.0 nurodo Carbopol® Ultrez 30 polimero koncentraciją (1,0%, 1,5% ir 2,0%); B – be ksantano lipų, S – su ksantano lipais; 4.0, 4.5 ir 5.0 – gelių pH reikšmės

Pakartotinai atlikus tyrimą po 1 mėn. ir po 3 mėn., su stabiliais mėginiais laikytais klimatinėje kameroje (40±2 °C) ir kambario temperatūroje (25±2 °C), vandeninės fazės atsiskyrimas nenustatytas nei viename mėginyje, todėl galima teigti, jog fizikiniam gelių stabilumui laikas ir laikymo sąlygos įtakos neturėjo ir visi geliai išliko stabilūs.

Apibendrinant tyrimo rezultatus galima teigti, jog pagamintų žemos pH reikšmės gelių stabilumą didina sudėtyje esantys ksantano lipai, didesnė polimero konc. (1,0 < 1,5 < 2,0 proc.) ir aukštesnė pH reikšmė (4,0 < 4,5 < 5,0).

Stabilumo vertinimas atliekant šildymo-šaldymo testą

3 lentelė. Šviežiai pagamintų žemos pH reikšmės gelių stabilumo vertinimas pagal išsiskyrusios vandeninės fazės kiekį (proc.), atlikus šildymo-šaldymo testą (n = 3)

Geltonai pažymėti mėginiai, kurie neatitiko stabilumui keliamų reikalavimų po 1-ojo šildymo-šaldymo testo ciklo;

Oranžine spalva – mėginys, kuris neatitiko stabilumui keliamų reikalavimų po 2-ojo ciklo; Pilka spalva – mėginys, kuris neatitiko stabilumui keliamų reikalavimų po 4-ojo ciklo

Vertinant šviežiai pagamintų gelių stabilumą po pirmojo šildymo-šaldymo ciklo ir centrifugavus 3000 aps./min. greičiu, matome išsiskyrusią vandeninę fazę mėginiuose, kurių sudėtyje nėra ksantano lipų, pH reikšmė 4,0 ir polimero konc. 1,0 ir 1,5 proc. (P1.0B4.0 ir P1.5B4.0 – išsiskyrusios vandeninės fazės kiekis atitinkamai 15,22 ir 9,92 proc.), taip pat mėginiuose, kuriuose nėra ksantano lipų, pH reikšmės 4,5 ir 5,0, o polimero konc. 1,0 proc. (P1.0B4.5 ir P1.0B5.0 – atitinkamai 8,90 ir 5,34 proc.). Centrifugavus 10000 aps./min. greičiu, nestabilūs tapo dar du mėginiai, kurių sudėtyje nebuvo ksantano lipų, polimero konc. 1,0 ir 1,5 proc., o pH reikšmės 5,0 ir 4,5 (P1.0B5.0 – 9,39 proc. ir P1.5B4.5 – 9,72 proc.). Geliai, kurie neatitiko stabilumui keliamų reikalavimų, toliau tyrime nebuvo naudojami. Po antro šildymo-šaldymo ciklo, centrifugavus 3000 aps./min. greičiu, visi mėginiai išliko stabilūs, tačiau prie 10000 aps./min. greičio vandeninės fazės išsiskyrimas nustatytas mėginyje, kurio sudėtyje nebuvo ksantano lipų, polimero konc. 1,5 proc. ir pH reikšmė 5,0 (P1.5B5.0 – 7,6 proc.). Atlikus trečią ciklą, vandeninės fazės atsiskyrimas nenustatytas nei viename mėginyje, tačiau ketvirtame

Šildymo-šaldymo ciklai

Mėginio kodas

1 ciklas 2 ciklas 3 ciklas 4 ciklas 5 ciklas

cikle esant 10000 aps./min., nestabilus tapo mėginys be ksantano lipų, polimero konc. 2,0 proc. ir pH reikšmė 4,5 (P2.0B4.5 – 6,4 proc.). Po penkto ciklo visi mėginiai išliko stabilūs, nepastebėta jokių stabilumo pokyčių.

Atlikto tyrimo metu nustatyta, jog visi geliai, kuriuose buvo ksantano lipų, išliko stabilūs 5 šildymo-šaldymo ciklus. Praktiškai gauti rezultatai patvirtino mokslinėje literatūroje pateikiamą informaciją, jog ksantano lipai didina gelių stabilumą šildymo-šaldymo metu [65].

Apibendrinant tyrimo rezultatus, galima teigti, jog geliai, kurių sudėtyje nėra ksantano lipų, yra jautrūs temperatūros pokyčiams ir didesnį gelių stabilumą lemia didesnė polimero konc. (1,0 < 1,5 < 2,0 proc.) ir aukštesnė pH reikšmė (4,0 < 4,5 < 5,0)

Juslinių savybių analizė

Pagamintų gelių fizikinis stabilumas buvo vertinamas stebint juslinių savybių pokytį per laiką esant skirtingoms laikymo sąlygomis (kambario temperatūroje (25±2 °C) ir klimatinėje kameroje (40±2 °C). Juslinės savybės vertintos tris kartus – praėjus parai po pagaminimo, po 1 mėn. ir po 3 mėn., pagal kriterijus, pateiktus 4 lentelėje.

4 lentelė. Juslinių savybių vertinimo kriterijai

Juslinės savybės Juslinių savybių apibūdinimas

Spalva Bespalvis

Homogeniškumas Vienalytis, be matomo fazių atsiskyrimo

Kvapas Specifinis, silpnas, malonus

Konsistencija Pusiau kieta, gelinė sistema

Atlikus tyrimą, nustatyta, jog gelių juslinėms savybėms įtakos turėjo polimero konc. (1,0 proc., 1,5 proc., 2,0 proc.), ksantano lipai ir pH reikšmė (4,0, 4,5 ir 5,0). Gelių, kurių sudėtyje buvo ksantano lipų, juslinėms savybėms laikas ir temperatūros pokyčiai įtakos neturėjo, mėginiai atitiko stabilumui keliamus reikalavimus visą tyrimo laiką, laikant kambario temperatūroje ir klimatinėje kameroje.

Padidinus polimero koncentraciją iki 2,0 proc. (P2.0B4.0) – visą tyrimo laiką, skirtingose laikymo salygose, gelių konsistencija išliko labiau skysta nei pusiau kieta, tačiau nebuvo pastebėti kiti juslinių savybių pokyčiai. Tokie patys rezutatai gauti ir vertinant mėginius, kurių pH reikšmė 4,5 ir 5,0, sudėtyse nėra ksantano lipų ir polimero konc. 1,0 proc. Kiti mėginiai atitiko visus 4 lentelėje nurodytus kriterijus.

5 lentelė. Žemos pH reikšmės gelių juslinių savybių pokytis laiko ir skirtingų laikymo salygų atžvilgiu (n=3)

Žemos pH reikšmės gelis atitinka (+), neatitinka (-) 4 lentelėje nurodytus kriterijus, (#) – kriterijus tenkina tik iš dalies (konsistencija – labiau skysta, nei gelinė)

Įvertinus gautus rezultatus, galima teigti, jog geliuose, kurių pH reikšmė 4,0 ir sudėtyse nėra ksantano lipų, gelių stabilumą padidina didesnė polimero konc. (1,0 < 1,5 < 2,0 proc.), tačiau norint, jog konsistencija atitiktų nustatytus reikalavimus, rekomenduojama į sudėtį įtraukti ksantano lipus arba didinti pH reikšmę.

Apibendrinant centrifugavimo, šildymo-šaldymo testus ir juslinių savybių analizę matome, kad P1.0B4.0, P1.5B4.0, P2.0B4.0, P1.0B4.5, P1.0B5.0 sudėtys visuose tyrimuose neatitiko stabilumui

S pa lva H om ogeni škum as K va pa s K ons is te nc ij a S pa lva H om ogeni škum as K va pa s K ons is te nc ij a S pa lva H om ogeni škum as K va pa s K ons is te nc ij a S pa lva H om ogeni škum as K va pa s K ons is te nc ij a S pa lva H om ogeni škum as K va pa s K ons is te nc ij a P1.0B4.0 + + + # + - + - + - + - + - + - + - + -P1.5B4.0 + + + # + + + # + - + - + - + - + - + -P2.0B4.0 + + + # + + + # + + + # + + + # + + + # P1.0S4.0 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + P1.5S4.0 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + P2.0S4.0 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + P1.0B4.5 + + + # + + + # + + + # + + + # + + + # P1.5B4.5 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + P2.0B4.5 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + P1.0S4.5 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + P1.5S4.5 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + P2.0S4.5 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + P1.0B5.0 + + + # + + + # + + + # + + + # + + + # P1.5B5.0 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + P2.0B5.0 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + P1.0S5.0 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + P1.5S5.0 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Mėginio kodas

Šviežiai pagaminti Po 1 mėnesio Po 3 mėnesių

Juslinės savybės

Po 3 mėnesių

Klimatinėje kameroje (40 ± 2°C)

Po 1 mėnesio

keliamų reikalavimų, todėl yra atmetamos, tolimesniems tyrimams pasirenkami tik stabilūs geliai. Šildymo-šaldymo testo metu, nestabilumas nustatytas dar trijuose geliuose (P1.5B4.5, P2.0B4.5, P1.5B5.0), tačiau sudėtys atitiko juslinių savybių ir centrifugavimo testams keliamus reikalavimus, todėl mėginiai buvo tiriami toliau.

Buvo pagaminti trijų skirtingų pH reikšmių geliai – pH 4,0, 4,5 ir 5,0. Gelių pH reikšmės parinktos remiantis mokslinėse publikacijose pateikta informacija, siekiant atstatyti natūralią raginio sluoksnio pH reikšmę. Stebint gelių pH reikšmės pokyčius per laiką, siekta įvertinti polimero koncentracijos, ksantano lipų, skirtingų pH reikšmių ir temperatūros įtaką pagamintų gelių stabilumui. Mėginiai buvo laikomi kambario temperatūroje (25±2 °C) ir klimatinėje kameroje (40±2 °C), pH reikšmės rezultatai fiksuoti pagaminus, po 1 mėn. ir po 3 mėn. ir pateikiami 3 ir 4 paveiksluose.

Kambario temperatūroje (25±2 °C) laikytų gelių pH reikšmės pokyčio vertinimas laiko atžvilgiu. Vertinant tyrimo metu gautus rezultatus nustatyta, kad geliai, kurie buvo laikomi kambario temperatūroje (25±2 °C), išliko stabilūs visą tyrimo laiką. Nei viename mėginyje nebuvo nustatytas statistiškai reikšmingas (p > 0,05) pH reikšmės pokytis (3 pav.).

3,5 4,0 4,5 5,0 G E L IŲ P H R E IK ŠMĖ Pagaminus Po 1 mėn. Po 3 mėn.

Klimatinėje kameroje (40±2 °C) laikytų gelių pH reikšmės pokyčio vertinimas laiko atžvilgiu. Tyrimo metu trijuose geliuose, laikytuose klimatinėje kameroje (40±2 °C), nustatytas statistiškai reikšmingas (p < 0,05) pH reikšmės pokytis, lyginant šviežiai pagamintus gelius su 3 mėn. laikytais geliais (4 pav.). Nestabilūs tapo P1.5B4.5 ir P2.0B4.5 geliai, kurių sudėtyje nėra ksantano lipų, polimero konc. 1,5 ir 2,0 proc. ir pradinė pH reikšmė yra 4,5, taip pat P1.5B5.0 gelis be ksantano lipų, su 1,5 proc. polimero koncentracijos ir pradine pH reikšme 5,0. Pradinę P1.5B4.5 mėginio pH reikšmę lyginant su rezultatais gautais po 3 mėn., – stebimas 4,20 proc. sumažėjimas (nuo 4,52 iki 4,33), P2.0B4.5 – 3,78 proc. (nuo 4,50 iki 4,33), o P1.5B5.0 mėginio pH reikšmė kito mažiausiai – 3,62 proc. (nuo 4,97 iki 4,79).

Kitų klimatinėje kameroje (40±2 °C) laikytų gelių pH reikšmės laiko atžvilgiu kito nežymiai (p > 0,05),todėl galima teigti, jog geliai išliko stabilūs visą tyrimo laiką.

Vertinant gautus rezultatus, galima teigti, jog geliai, kurių sudėtyje yra mažesnė polimero konc., žemesnė pH reikšmė ir nėra ksantano lipų, yra jautrūs temperatūros pokyčiams laiko atžvilgiu, o į sudėtį pridėjus ksantano lipų, nepriklausomai nuo polimero kiekio ir pradinės gelių pH reikšmės, stabilumas statistiškai reikšmingai (p < 0,05) padidėja ir geliai išlieka stabilūs kambario temperatūroje ir klimatinėje kameroje visą tyrimo laikotarpį.

** ** ** 3,5 4,0 4,5 5,0 G E L IŲ P H R E IK ŠMĖ Pagaminus Po 1 mėn. Po 3 mėn.

Gelių klampos vertinimas priklausomai nuo sudėties

Siekiant geriau suprasti kokią įtaką gelinių sistemų klampai daro polimero konc., pagalbinės medžiagos ir pH reikšmė, buvo ištirtos ir palygintos šviežiai pagamintų, skirtingų sudėčių gelių klampos esant kambario temperatūrai (25±2 °C), rezultatai pateikti 5 paveiksle.

Tyrimo rezultatai parodė, jog didinant polimero koncentraciją, klampa taip pat didėja. Visuose mėginiuose nustatytas statistiškai reikšmingas (p < 0,05) klampos padidėjimas, padidinus polimero koncentraciją. Nustatyta stipri tiesioginė koreliacija tarp polimero koncentracijos ir dinaminės klampos: r = 0,878, p < 0,05 – tarp mėginių be ksantano lipų, kurių pH reikšmės 4,5 ir 5,0, o polimero konc. kinta nuo 1,5 iki 2,0 proc. (P1.5B4.5 ir P2.0B4.5, ir tarp P1.5B5.0 ir P2.0B5.0), r = 0,949, p < 0,05 – tarp mėginių, kurių sudėtyje yra ksantano lipų, pH reikšmė 4,0 ir 4,5, o polimero konc. kinta kas 0,5 proc. intervale nuo 1,0 iki 2,0 (P1.0S4.0, P1.5S4.0 ir P2.0S4.0, tarp P1.0S4.5, P1.5S4.5 ir P2.0S4.5), r = 0,878, p < 0,05 – tarp mėginių, kurių sudėtyje yra ksantano lipų, pH reikšmė 5,0, o polimero konc. kinta nuo 1,0 iki 1,5 proc. (P1.0S5.0 ir P1.5S5.0). Didžiausias klampos pokytis, padidinus polimero koncentraciją 0,5 proc. (nuo 1,5 iki 2,0 proc.) pastebėtas mėginyje, kurio pH reikšmė 4,5 ir sudėtyje nėra ksantano lipų (tarp P1.5B4.5 ir P2.0B4.5) – klampa padidėjo 3,77 karto (nuo 15954

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000

Be ksantano lipų Su ksantano lipais

K la m p a (m P a∙ s) * ** ***

5 pav. Skirtingų sudėčių gelių klampa (mPa∙s) po pagaminimo (n = 3)

iki 60093 mPa∙s). Mažiausias klampos pokytis padidinus polimero koncentraciją 0,5 proc. (nuo 1,5 iki 2,0 proc.) nustatytas mėginiuose, kurių pH reikšmė 4,0 ir 4,5, sudėtyje yra ksantano lipų (tarp P1.5S4.0 ir P2.0S4.0, tarp P1.5S4.5 ir P2.0S4.5) – klampa atitinkamai padidėjo 1,71 ir 1,70 karto (nuo 28088 iki 47928 mPa∙s ir nuo 52389 iki 89213 mPa∙s).

Tyrimo rezultatai parodė, kad ksantano lipai gelių sudėtyje didina ne tik stabilumą, bet ir klampą. Lyginant gelius, kurių sudėtis identiška, tačiau juose yra arba nėra ksantano lipų, visuose lygintuose mėginiuose nustatytas statistiškai reikšmingas (p < 0,05) klampos padidėjimas, į sudėtį pridėjus ksantano lipų. Taip pat nustatyta stipri tiesioginė koreliacija (r = 0,878, p < 0,05) tarp ksantano lipų ir mėginių dinaminės klampos. Į gelio sudėtį pridėjus ksantano lipų, didžiausias klampos padidėjimas nustatytas mėginyje, kurio pH reikšmė 4,5, polimero konc. 1,5 proc. ir nėra ksantano lipų (P1.5B4.5) – 3,28 kartus (nuo 15954 iki 52389 mPa∙s), mažiausias klampos padidėjimas stebimas mėginyje, kurio pH reikšmė 4,5, polimero konc. 2,0 proc. ir sudėtyje nėra ksantano lipų (P2.0B4.5) – klampa padidėja 1,49 kartus (nuo 60093 iki 89219 mPa∙s).

Tyrimo rezultatai parodė, jog keičiant gelių pH reikšmę, kinta ir klampa. Pastebėta, kad kuo aukštesnė pH reikšmė, tuo geliai klampesni. Tyrimo rezultatai parodė, jog padidinus pH reikšmę nuo 4,0 iki 4,5 ir nuo 4,5 iki 5,0, tirtuose mėginiuose statistiškai reikšmingai (p < 0,05) padidėja klampa. Nustatyta stipri tiesioginė koreliacija tarp mėginių pH reikšmės ir dinaminės klampos: r = 0,949, p < 0,01 – tarp mėginių, kurių sudėtyje yra ksantano lipų, polimero konc. 1,0 ir 1,5 proc., o pH reikšmė kinta nuo 4,0 iki 4,5 ir nuo 4,5 iki 5,0 (tarp P1.0S4.0, P1.0S4.5 ir P1.0S5.0, tarp P1.5S4.0, P1.5S4.5 ir P1.5S5.0), r = 0,999, p < 0,05 – tarp mėginių, kurių sudėtyje yra ksantano lipų, polimero konc. 2,0 proc., o pH reikšmė kinta nuo 4,0 iki 4,5 (P2.0S4.0 ir P2.0S4.5), r = 0,878, p < 0,05 – tarp mėginių, kurių sudėtyje nėra ksantano lipų, polimero konc. 1,5 ir 2,0 proc. ir pH reikšmė kinta nuo 4,5 iki 5,0 (tarp P1.5B4.5 ir P1.5B5.0, tarp P2.0B4.5 ir P2.0B5.0). Atlikus pagamintų mėginių analizę, nustatyta, jog padidinus pH reikšmę nuo 4,0 iki 4,5, klampa labiausiai padidėjo mėginiuose, kurių sudėtyje yra ksantano lipų ir polimero koncentracijos 1,5 ir 2,0 proc. – atitinkamai 1,87 ir 1,86 karto (nuo 28088 iki 52389 mPa∙s ir nuo 47928 iki 89219 mPa∙s), mažiausias pokytis nustatytas mėginyje, kuriame yra ksantano lipų, bet polimero konc. mažiausia (1,0 proc.) – 1,43 karto. pH reikšmę padidinus nuo 4,5 iki 5,0 – didžiausias klampos pokytis nustatytas mėginyje, kurio sudėtyje nėra ksantano lipų ir polimero konc. 1,5 proc. – klampa padidėjo 2,03 karto (nuo 15954 iki 32451 mPa∙s). Mažiausias klampos didėjimas nustatytas P1.5S4.5 mėginyje, pH reikšmę padidinus nuo 4,5 iki 5,0 – klampa padidėjo 1,26 karto (nuo 52389 iki 65757 mPa∙s).