HIDROKSIETILCELIULIOZĖS KONCENTRACIJOS ĮTAKA GELIŲ TECHNOLOGINĖMS SAVYBĖMS

MEDICINOS AKADEMIJA

FARMACIJOS FAKULTETAS

VAISTŲ TECHNOLOGIJOS IR SOCIALINĖS FARMACIJOS KATEDRA

INGA SOKOLOVA

HIDROKSIETILCELIULIOZĖS KONCENTRACIJOS

ĮTAKA GELIŲ TECHNOLOGINĖMS SAVYBĖMS

Magistro baigiamasis darbas

Darbo vadovė

Prof. Jurga Bernatonienė

LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS

MEDICINOS AKADEMIJA

FARMACIJOS FAKULTETAS

VAISTŲ TECHNOLOGIJOS IR SOCIALINĖS FARMACIJOS KATEDRA

TVIRTINU:

Farmacijos fakulteto dekanas

dr. prof. Vitalis Briedis

HIDROKSIETILCELIULIOZĖS KONCENTRACIJOS

ĮTAKA GELIŲ TECHNOLOGINĖMS SAVYBĖMS

Magistro baigiamasis darbas

Darbo vadovė

Prof. Jurga Bernatonienė

Recenzentas

Darbą atliko

Magistrantė

Inga Sokolova

TURINYS

1.1. Darbo tikslas ir uždaviniai ... 9

1.2. Darbo naujumas ir praktinė reikšmė ... 10

2.LITERATŪROS APŽVALGA ... 11

2.1. Hidroksietilceliuliozės savybės ... 11

2.2. Sintezė ir struktūra ... 11

2.3. Gelio paruošimo būdai ... 11

2.4. Hidroksietilceliuliozės privalumai ir trūkumai ... 12

2.5. Panaudojimas ... 12

2.6. Hidrogelių charakteristika ... 13

2.7. Gelifikuojančių medžiagų charakteristika ... 14

2.8. Gelius sudarančios medžiagos ... 14

3. TYRIMO METODIKA IR METODAI ... 17

3.1. Darbe naudotos medžiagos ir aparatūra ... 17

3.1.1. Darbe naudotos medžiagos ... 17

3.1.2. Darbe naudota aparatūra ir prietaisai ... 17

3.2. Metodai ... 18

3.2.1. Hidroksietilceliuliozės gelio gamyba naudojant magnetinę maišyklę ... 18

3.2.2. 1,5 % koncentracijos hidroksietilceliuliozės gelio gamyba neutralizuojant 10% trolamino tirpalu.... 18

3.2.3. Hidroksietilceliuliozės gelio gamyba su hidrofilinėmis ir hidrofobinėmis medžiagomis ... 18

3.2.4. Viskozimetrija ... 19

3.2.5. pH – metrija ... 20

3.2.6. Mikroskopija ... 20

3.2.7. Kompleksonometrija ... 20

3.2.8. Centrifugavimas ... 21

3.2.9. Šaldymo – šildymo ciklas ... 21

3.2.10. Fizinio stabilumo tyrimas ... 21

3.2.11. Statistinė duomenų analizė ... 21

4. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS ... 22

4.2. Hidroksietilceliuliozės ir trolamino tirpalo koncentracijos įtaka gelių pH reikšmei ... 23

4.3. Hidroksietilceliuliozės koncentracijos įtaka gelių klampai ... 25

4.4. Trolamino tirpalo koncentracijos įtaka gelių klampai ... 26

4. 5. Gamybos metodo įtaka gelių stabilumui ... 27

4.6. Maišymo greičio įtaka gelių klampai ... 29

4.7. Maišymo greičio įtaka gelių pH reikšmei ... 29

4.8. Maišymo trukmės įtaka gelių klampai ... 30

4.9. Maišymo trukmės įtaka gelių pH reikšmei ... 31

4.10. Maišymo trukmės įtaka gelių stabilumui ... 32

4.10.1. Stabilumo tyrimas taikant diferencinio centrifugavimo testą ... 32

4.10.2. Fizinio stabilumo tyrimas ... 32

4.11. Gelių maišymo trukmės ir temperatūros įtaka gelių klampai ... 33

4.12. Gamybos metu naudojamos temperatūros įtaka gelių stabilumui ... 34

4.12.1. Stabilumo tyrimas taikant šaldymo – šildymo ciklą ... 34

4.12.2. Fizinio stabilumo tyrimas ... 35

4.13. Hidrofobinių ir hidrofilinių medžiagų įtaka gelinių pagrindų formavimuisi ... 36

4.13.1. Cinko oksido įtaka gelių pH reikšmei ... 36

4.13.2. Cinko oksido įtaka gelių klampai ... 36

4.13.3. Maišymo greičio įtaka cinko oksido sedimentacijai ... 37

4.13.4. Gelių su cinko oksidu stabilumo tyrimas taikant diferencinio centrifugavimo testą ... 39

4.13.5. Pieno rūgšties įtaka gelių pH reikšmei ... 39

4.13.6. Pieno rūgšties koncentracijos įtaka gelių klampai ... 40

4.13.7. Natrio chlorido, etanolio, mentolio ir kamparo įtaka gelių klampai... 41

4.13.8. Gelių su hidrofilinėmis/ hidrofobinėmis medžiagomis stabilumo tyrimas taikant diferencinio centrifugavimo testą ... 42

4.13.9. Gelių su hidrofilinėmis/ hidrofobinėmis medžiagomis fizinio stabilumo tyrimas ... 42

5. IŠVADOS ... 45

SANTRUMPOS

HEC – hidroksietilceliuliozė TEA – trolaminas

pH – vandenilio jonų (H+) koncentracijos tirpale matas Ph. Eur. – Europos farmakopėja

% - procentai pav. – paveikslas min. – minutės ml – mililitrai

aps/min – apsisukimų skaičius per minutę g – gramai

mg – miligramai NaCl – natrio chloridas ZnO – cinko oksidas NaOH – natrio hidroksidas HCl – vandenilio chlorido rūgštis

SANTRAUKA

I. Sokolova. Hidroksietilceliuliozės koncentracijos įtaka gelių technologinėms savybėms: Magistro baigiamasis darbas/ Mokslinis vadovas prof. Jurga Bernatonienė; Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Medicinos akademijos, Farmacijos fakulteto, Vaistų technologijos ir socialinės farmacijos katedra. – Kaunas.

Tyrimo tikslas: ištirti nejonogeninio polimero – hidroksietilceliuliozės – įtaką vandeninių gelinių

pagrindų fizinėms ir tecnologinėms savybėms.

Tyrimo objektai – geliai su hidroksietilceliulioze, geliai su hidrofilinėmis/hidrofobinėmis

medžiagomis (natrio chloridu, cinko oksidu, etanoliu, pieno rūgštimi, mentoliu ir kamparu).

Tyrimo uždaviniai – remiantis literatūros analize pasirinkti gelio receptūros sudėtį; įvertinti skirtingų

hidroksietilceliuliozės koncentracijų įtaką polimero drėkinimo laikui ir gelio klampai; įvertinti polimero maišymo trukmės, klampos ir fizinio stabilumo priklausomybę; nustatyti vandeninio gelinio polimero klampos, temperatūros ir stabilumo priklausomybę; nustatyti galimą cheminį ir fizinį gelinio pagrindo (ne)stabilumą sąveikaujant su hidrofobinėmis ir hidrofilinėmis medžiagomis.

Rezultatai. Palyginus gelių gamybos metodus nustatyta, kad gamybos laikas naudojant magnetinę

maišyklę yra 7,5 karto ilgesnis nei naudojant neutralizatorių. Pastebėta, kad gelio gamybos metodas reikšmingai įtakoja klampą. Nustatyta, kad gelio formavimosi laikui hidroksietiloceliuliozės koncentracija įtakos neturi ir visų tirtų koncentracijų geliai susiformuoja per tą patį laiką. Išmatavus 1,5, 2 ir 3 proc. koncentracijų hidroksietilceliuliozės gelių klampas pastebėta, kad didėjant polimero koncentracijai, reikšmingai didėja gelių klampa. Nustatyta, kad maišymo trukmė neturi įtakos gelių klampai ir fiziniam stabilumui. Tiriant temperatūros įtaką gelių klampai ir stabilumui nustatyta, kad didžiausia klampa pasižymi geliai, kurie gaminami aukščiausioje 100 °C temperatūroje. Tyrimo rezultatai parodė, kad temperatūrinis rėžimas neturi įtakos gelių stabilumui. Tiriant gelinių pagrindų sąveiką su hidrofilinėmis/hidrofobinėmis medžiagomis pastebėta, kad geliai išlaiko savo pradinį fizinį stabilumą sąveikaujant su natrio chloridu, etanoliu, pieno rūgštimi, cinko oksidu, mentoliu ir kamparu. Nustatyta, kad 1 % pieno rūgšties užtikrina visišką gelio stabilumą. Ištyrus hidroksietilceliuliozės gelinio pagrindo sąveika su cinko oksidu nustatyta, kad norint užtikrinti geresnį cinko oksido dalelių pasiskirstymą ir lėtesnę sedimentaciją, gelis turėtų būti maišomas 5 min. 400 aps/min greičiu.

SUMMARY

I. Sokolova. Influence of hydroxyethylcellulose concentration on the technological properties of gels. Degree master of pharmacy. Scientific supervisor prof. J. Bernatonienė. Lithuanian University of Health Sciences, Medical Academy, Faculty of Pharmacy, Deparment of Drug Technology and Social Pharmacy – Kaunas.

The aim of the research – to investigate the influence of non-ionogenic polymer –

hydroxyethylcellulose – on the physical and technological properties of gels.

Research object – gels with hydroxyethylcellulose, gels with hydrophilic/hidrophobic materials

(sodium chloride, zinc oxide, lactic acid, ethanol, menthol and camphor).

Research objectives – to choose the composition of the gel formulations using the literary analysis; to

evaluate the influence of different hydroxyethylcellulose concntrations on the gel viscosity and polymer swelling time; to evaluate the dependence of polymer mixing time, viscosity and physical stability; to identify potential chemical and physical (in)stability of gels interacting with hydrophobic and hydrophilic materials.

Results. The study showed that gel production method using neutralizer is simplier than using

magnetic stirrer. It was found that the gel production method significantly influences the viscosity. However, In order to reduce time, it is recommended to produce gel using the neutralizer. The study showed that the gel formation time is not affected by different hydroxyethylcellulose concentrations. By increasing concentration of hydroxyethylcellulose, viscosity increased. 1,5% gel viscosity without neutralizer is 49,70% higher compared with the gel, which is neutralized by 1 percent 10% trolamine solution. It was found that gel mixing time does not affect gel viscosity and physical stability. Furthemore, the results showed that gels, which were produced at 100° C temperature, are more viscous, than gels, which were produced at 40 °C temperature. Thus, it is recommended to produce gel by using higher temperature. The further study showed that the interaction between hydroxyethylcellulose and hydrophilic / hydrophobic materials does not affect the stability of gels. It was found that 1 % 90 percent lactic acid ensures complete stability of gel. The study showed that in order to ensure slower sedimentation and better distribution of zinc oxide particles, gel should be mixed 5 minutes 400 r/min.

PADĖKA

Už pagalbą bei konsultacijas atliekant farmacijos magistro darbą norėčiau padėkoti prof. Jurgai Bernatonienei, Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Medicinos akademijos Vaistų technologijos ir socialinės farmacijos katedros bei Lietuvos sveikatos mokslų universiteto gamybinės vaistinės darbuotojams.

1. ĮVADAS

Polisacharidai yra karbohidratai, kuriuose dešimtys, šimtai ar tūkstančiai paprastų cukrų molekulių yra susijungę glikozidiniais ryšiais [24]. Celiuliozė tai polisacharidas, kuris susideda iš kelių tūkstančių D – gliukozės vienetų susijungusių 1,4‘ – β – glikozidiniu ryšiu [44]. β – glikozidinis ryšys celiuliozės grandinėms suteikia linijinę struktūrą [20, 43]. Kada dvi ar daugiau celiuliozės grandinių susijungia, OH grupės formuoja vandenilinius ryšius. Jungiantis celiuliozės grandinėms susidaro netirpus, tvirtas, pluoštinis polimeras, kuris yra tinkama medžiaga formuoti augalų ląstelių sieneles [20].

Celiuliozę sudaro didelis kiekis – OH grupių, kurios gali reaguoti su karboksilinėmis rūgštimis ir sudaryti esterius [23] . Pramonėje yra naudojamas didelis kiekis celiuliozės derivatų, kuriuose kiekvieno gliukozės vieneto dvi ar trys laisvos hidroksilo grupės yra paverstos esteriu arba eteriu. Šis pakeitimas turi svarbią reikšmę fizikinėms polimerų savybėms [20]. Reikšmingos celiuliozės derivatų savybės yra jų tirpumas vandenyje ir organiniuose tirpikliuose, šiluminis plastiškumas, tirštinančios ir koloidus stabilizuojančios savybės [46].

Viena iš pusiau sintetinių polimerinių medžiagų, vis dažniau naudojama farmacinių preparatų gamyboje, yra hidroksietilceliuliozė. HEC ir celiuliozė yra polinės, hidrofilinės ir chemiškai labai panašios medžiagos [40]. Šis celiuliozės derivatas pasižymi gelifikuojančiomis savybėmis, todėl yra naudojamas įvairios paskirties gelių produktuose. Gelio gamybos metu svarbu pasirinkti tinkamą temperatūrą ir pH, norint paruošti idealų gelį, kuris išlaikytų savo pradinę klampą ir stabilumą bei būtų skaidrus ir bekvapis.

1.1. Darbo tikslas ir uždaviniai

Darbo tikslas:

Ištirti nejonogeninio polimero – hidroksietilceliuliozės - įtaką vandeninių gelinių pagrindų fizinėms ir technologinėms savybėms.

Darbo uždaviniai:

1. Remiantis literatūros analize pasirinkti gelio receptūros sudėtį;

2. Įvertinti skirtingų hidroksietilceliuliozės koncentracijų įtaką polimero drėkinimo laikui ir gelio klampai;

3. Įvertinti polimero maišymo trukmės, klampos ir fizinio stabilumo priklausomybę;

4. Nustatyti vandeninio gelinio polimero klampos, temperatūros ir stabilumo priklausomybę; 5. Nustatyti galimą cheminį ir fizinį gelinio pagrindo (ne)stabilumą sąveikaujant su

hidrofobinėmis ir hidrofilinėmis medžiagomis.

1.2. Darbo naujumas ir praktinė reikšmė

Geliai dažnai naudojami kaip vaistų pernešimo sistemos, todėl gamintojams yra svarbu pasirinkti tinkamą gelifikuojančią medžiagą, kuri atitiktų keliamus reikalavimus. Viena tokių medžiagų yra hidroksietilceliuliozė, kuri pasižymi stabilumu ir yra netoksiška. Įvairūs celiuliozės polimerai gelių gamyboje naudojami jau ilgą laiką, tačiau HEC yra gana naujas polimeras. Kadangi geliuose be gelifikuojančios medžiagos dar naudojami drėkikliai, skvarbos stiprikliai, konservantai, neutralizatoriai ir įvairios kitos farmakologinį poveikį turinčios medžiagos, svarbu ištirti šių medžiagų įtaką gelių stabilumui.

2012 metais Indijoje buvo atliktas tyrimas, kurio metu buvo tiriama hidroksietilceliuliozės fazės būsena vandeniniuose tirpaluose, naudojant skirtingas polimero koncentracijas (c = 0,002 – 5 %). Tyrimo metu buvo nustatytos trys HEC fazės: praskiesto tirpalo fazė c < 0,2 %, kai polimero skaidulos yra disperguojamos vandenyje; pusiau praskiesto tirpalo fazė 0,2 < c < 1 %, kuri sudaryta iš tirpių hidratuotų HEC skaidulų ir pastebimos klampesnės tirpalo savybės; kai koncentracija 1 < c < 5 % nustatyta tirpimo fazė ir vyrauja stipri skaidulos – skaidulos sąveika. Taigi, kai polimero koncentracija mažesnė už 1 % stebima praskiesto tirpalo fazė, o esant didesnėms polimero koncentracijoms vyksta negrįžtamas gelifikacijos procesas [9]. 2006 m. buvo atliktas tyrimas, kurio metu buvo vertinami hidroksietilceliuliozės struktūros pokyčiai tirpalą paveikus neutralizuojančiu reagentu. Buvo nustatyta, kad neutralizatorius pagreitina gelifikacijos procesą ir hidrogelio formavimosi laiką [35].

2009 m. atlikto tyrimo metu buvo nustatyta, kad mentolis ir kamparas geriau patenka į gilesnius odos sluoksnius iš hidrogelių nei iš aliejinių tirpalų [13]. Šios medžiagos turi ne tik terapinį poveikį, bet ir naudojamos kaip skvarbos stiprikliai. Todėl svarbu ištirti šių medžiagų įtaką hidrogelių su hidroksietilceliulioze stabilumui.

Hidroksietilceliuliozė yra gana naujas polimeras, todėl atlikus literatūros analizę nebuvo aptikta tyrimų, kuriuose būtų tiriama temperatūros, maišymo trukmės ar hidrofobinių/hidrofilinių medžiagų įtaka vandeninių HEC tirpalų klampai ir stabilumui.

2. LITERATŪROS APŽVALGA

2.1. Hidroksietilceliuliozės savybės

Hidroksietilceliuliozė (Hydroxyethylcellulosum, HEC) – balti, geltonai – balti, pilkšvai balti milteliai ar granulės. Tirpūs karštame ir šaltame vandenyje, sudaro koloidinį tirpalą, praktiškai netirpūs acetone, etanolyje (96 %) ir toluene [18]. HEC – nejonogeninis, higroskopiškas, turintis tvirtą grandinę celiuliozės eteris [8,25]. Klampumas – 2–20,000 mPa 2 % vandeniniame tirpale [25].

2.2. Sintezė ir struktūra

Hidroksietilceliuliozė sintezuojama reaguojant šarminei celiuliozei su etileno oksidu. Sintezei naudojamas celiuliozės polimeras, linijinis nešakotas polisacharidas, sudarytas iš gliukopiranozės monosacharidų sujungtų 1, 4 padėtyje [25, 40].

1 pav. Dviejų pasikartojančių hidroksietilceliuliozės grandinių cheminė struktūra [32]

2.3. Gelio paruošimo būdai

Priklausomai nuo molekulinės masės, pramonėje yra gaunami skirtingos klampos geliai. Skaidrūs geliai yra ruošiami tirpinant HEC karštame ar šaltame vandenyje. Dispersijos paruošimą galima pagreitinti keičiant maišymo greitį, temperatūrą ar pH reikšmę. Lėtai maišant kambario

temperatūroje vyksta polimero drėkinimas. Didinat temperatūrą šios stadijos metu, didėja dispergavimo greitis. HEC formuoja gelius šarminėje aplinkoje. Nors hidroksietilceliuliozės dispersijos yra stabilios plačiame pH intervale, išlaikant būdingą pH reikšmę gerėja dispergavimas. Temperatūros ir pH išsaugojimas, apsauga nuo mikrobinės taršos lemia reologines HEC dispersijos savybes. Klampumas mažėja didinant temperatūrą, tačiau kambario temperatūroje grįžta į pradinę klampą. Kai kurie mikrobų sekretuojami fermentai mažina polimero dispersijos stabilumą. Didelis elektrolitų kiekis taip pat gali destabilizuoti dispersiją. Norint išlaikyti hidroksietilceliuliozės gelių stabilumą į sudėtį yra būtina įtraukti antimikrobinį konservantą [20].

2.4. Hidroksietilceliuliozės privalumai ir trūkumai

Privalumai:

 Plati panaudojimo sritis (maisto, farmacijos ir kosmetikos pramonėje);

 netoksiška medžiaga, nepasižymi odą ir akis dirginančiomis savybėmis [39,16];

 įvairus klampumo laipsnis (mažas, vidutinis ar didelis); [25,7];

 tirpi karštame ir šaltame vandenyje [18];

 stabili plačiame pH intervale [20];

 neturi kvapo ir skonio;

 pasižymi tirštiklio savybėmis [25]. Trūkumai:

 farmacinių polimerų kaina yra didesnė lyginant su nemedicininiais polimerais [25];

 gana naujas polimeras, todėl atlikta dar nedaug tyrimų;

 neatspari mikrobinei taršai;

 įkvėpus gali suerzinti kvėpavimo takus [16].

2.5. Panaudojimas

Hidroksietilceliuliozė gali būti naudojama kaip tirštiklis, surišamoji medžiaga, klampumą didinanti medžiaga ar stabilizatorius [15,25]. HEC kaip pagalbinė medžiaga naudojama įvairios paskirties gelių produktuose:

 Olfen gelis 1 % 50 g;

 Cathejell L 20/ 0,5 mg/g šlaplės gelis;

HEC gali būti naudojama oftalmologiniuose preparatuose, tam kad prailginti kontakto su ragena laiką ir padidinti vaisto koncentraciją akies viduje [17]. Hidroksietiloceliuliozės yra šiuose preparatuose:

 Tobrin 0.3 % akių lašai, tirpalas 5 ml;

 Tobradex 3 mg/1 mg/ml akių lašai, suspensija;.

 Trusopt 20 mg/ml akių lašai (tirpalas);

 Dotimopt 20 mg+5 mg/ml akių lašai (tirpalas) [3];

Farmacijos pramonėje hidroksietiloceliuliozė gali būti naudojama tablečių gamyboje. 2011 m. atlikto tyrimo metu buvo nustatyta, jog HEC įtakoja baltyminių medžiagų atsipalaidavimą iš tablečių skrandžio ir žarnyno terpėse. Šis celiuliozės derivatas su magnio stearatu sudaro netirpius junginius, kurie apsaugo tabletes nuo suirimo skrandžio terpėje [1]. Taip pat hidroksietilceliuliozė gali būti taikoma diaderminių pleistrų, kurie yra skirti vaistinių junginių pernašai pro odą į organizmą, adhezyvinei plėvelei suformuoti [2]. HEC naudojama kaip dangalas tam tikrose kietose vaistų formose [25]. Vis dažniau hidroksietiloceliuliozė naudojama tepalų ir kremų gamyboje [7].

Dažų pramonėje hidroksietilceliuliozė yra naudojama kaip tirštiklis ir stabilizatorius. Suteikia mechaninį ir cheminį stabilumą dažų sistemose, taip pat kontroliuoja dažų reologines savybes gamybos, laikymo ir naudojimo metu. Dažniausiai naudojamas kaip tirštiklis gaminant lateksinius dažus [12].

2.6. Hidrogelių charakteristika

Hidrofiliniai geliai (hidrogeliai) yra preparatai, kurių pagrindus dažniausiai sudaro vanduo, glicerolis ar propilenglikolis, gelifikuoti atitinkamomis gelifikuojančiomis medžiagomis, pvz., krakmolu, celiuliozės dariniais, karbomerais ir magnio – aliuminio silikatais [4]. Hidrogelius sudaro medžiagos, kurios yra disperguojamos kaip koloidai arba yra tirpios vandenyje. Jiems priskiriami organiniai hidrogeliai, neorganiniai hidrogeliai ir natūralūs bei sintetiniai lipai. Hidrogelius formuoja: natūralios ir sintetinės medžiagos – tragakantas, sodos alginatas ir pektinas, neorganinės molekulės – bentonitas, silicis, ir organinės medžiagos tokios kaip celiuliozės derivatai [9]. Gelių sistemos gali būti skaidrios kaip vanduo, kitos – drumstos, nes dalelės ne iki galo disperguojasi arba formuoja agregatus, kurie labai prailgina dispergavimo procesą [6]. Tinkama pH, didesnė polimero koncentracija ir molekulinė masė, skatina greitesnį gelifikacijos procesą, gaunami stabilesni ir stipresni geliai [7]. Dažniausiai didelės molekulinės masės polimerai, esant didesnėms koncentracijoms formuoja tirštesnius gelius [20].

Gelių sistemos turi daug privalumų:

 juos lengva pagaminti;

 daugelis pacientų teikia pirmenybę geliams, nes jie yra neriebūs ir lengvai tepasi, turi gerą išvaizdą, taip pat yra maišūs su vandeniu ir daugumą gelių galima lengvai nuplauti vandeniu;

 tai stabili vaistų forma [6,7];

Geliai tampa populiariomis vaistų pernešimo sistemomis, kurios gali būti pritaikomos oraliniuose, transdermaliniuose, vaginaliniuose, nosies bei akių preparatuose. Daug dermatologinių gelių yra naudojami gydant aknę, egzemą, dermatitą, psoriazę ir įvairias alergijas. Oraliai vartojami geliai naudojami, norint numalšinti dantų skausmą, dantų ėduonį, apsaugant dantis nuo apnašų. Vaginaliniai geliai naudojami gydant bakterinę vaginozę ir kitas infekcines ligas [20].

2.7. Gelifikuojančių medžiagų charakteristika

Dažniausiai tai didelės molekulinės masės medžiagos gaunamos iš natūralių šaltinių ar sintetiniu būdu. Disperguojamos vandenyje jos brinksta ir padidina dispersijos klampą. Ideali gelifikuojanti medžiaga neturi sąveikauti su kitais komponentais ir turi būti atspari mikrobiniam poveikiui. Polimeras turi būti ekonomiškas, lengvai prieinamas, formuoti bespalvius gelius, turėti malonų kvapą. Temperatūros ir pH pakitimai netūrėtų keisti reologinių savybių [20]. Gelifikuojančių medžiagų koncentracija geliuose gali būti iki 10 % , dažniausiai būna nuo 0,5 % iki 2 %. Esant didelėms gelifikuojančių medžiagų koncentracijoms geliai gali virsti drebučiais [6,7].

Gelifikuojančių medžiagų ir kitų ingredientų maišymo tvarka turi įtakos gelių formavimosi procesui. Jei kitos medžiagos gali paveikti gelifikuojančios medžiagos brinkimą, jos yra dedamos po gelio susiformavimo [20]. Jei į gelius yra įterpiamos druskos, jos turėtų būti dedamos po polimero hidratacijos, nes tirpalai gali nepasiekti maksimalios klampos ir skaidrumo. Celiuliozės polimerams reikia apie 24 – 48 valandų kad įvyktų pilna hidratacija [20,7].

2.8. Gelius sudarančios medžiagos

Pagrindiniai komponentai naudojami gaminant gelius yra gelifikuojanti medžiaga, drėkiklis, neutralizatorius ir tirpiklis. Norint geliui suteikti kitų savybių, į jų sudėtį papildomai įtraukiamos kvapą suteikiančios medžiagos, skvarbos stiprikliai, terapinį poveikį turinčios medžiagos. Svarbiausi gelio komponentai panaudoti tyrimo metu:

Glicerolis ( propan-1,2,3-triolis) – tąsus, bespalvis, skaidrus skystis, higroskopiškas. Maišosi su vandeniu ir alkoholiu, silpnai tirpsta acetone, praktiškai netirpsta riebaliniuose ir eteriniuose aliejuose [18]. Glicerolis yra naudojamas dermatologinėje kosmetikoje ir įvairiuose farmaciniuose preparatuose, nes pasižymi odą drėkinančiomis savybėmis, pagerina epiderminio barjero funkciją ir sumažina uždegimo požymius [11,34]. 2008 m. Vokietijoje buvo atliktas tyrimas siekiant ištirti glicerolio poveikį pacientams, kurie serga atopiniu dermatitu. Tyrimo metu 24 pacientai buvo suskirstyti į dvi grupes. Viena grupė naudojo emolientą su gliceroliu, o placebo grupė paprastą emolientą. Buvo įrodyta, kad naudojant emolientą su gliceroliu atsinaujino epiderminio barjero funkcija . Taip pat buvo pastebėtas reikšmingai stipresnis odos drėkinimas palyginus su placebo grupe [11]. Atlikus literatūros analizę pastebėta, kad glicerolis yra tinkama alternatyva mažinant atopinio dermatito simptomus palyginus su kremais, kuriuose yra karbamido arba natrio chlorido [33].

Trolaminas (TEA) – bespalvis, tirštas, skaidrus skystis, higroskopiškas. Maišosi su vandeniu ir alkoholiu [18]. Dermatologinėje kosmetikoje ir įvairiuose farmaciniuose preparatuose naudojamas kaip nautralizatorius ar emulsiklis [5].

Etanolis (96%) – bespalvis, skaidrus, lakus, higroskopiškas skystis. Gerai maišosi su vandeniu [18]. Etanolis yra naudojamas farmacinių preparatų, kosmetikos produktų gamyboje. Vietiškai etanolis veikia kaip skvarbos stipriklis ir gali palengvinti transdermalinę absorbciją [29]. Naudojamas preparatuose skirtuose gydyti įvairius odos sudirgimus ir dermatitą. Etanolis nesukelia odos dirginimo ar sensibilizacijos [27].

Pieno rūgštis – bespalvis skystis, gerai maišosi su vandeniu ir etanoliu (96 %) [18]. Remiantis literatūros duomenimis geliai su pieno rūgštimi yra gerai toleruojami ir naudojami esant saulės pažeistai odai. Taip pat ši rūgštis naudojama įvairiuose farmaciniuose preparatuose ,pvz., vaginaliniuose geliuose ar aknės pažeistos odos priežiūrai [44].

Natrio chloridas – balti kristaliniai milteliai ar bespalviai kristalai. Labai gerai tirpsta vandenyje [18]. Natrio chloridas gali koreguoti vaistų išsiskyrimą iš gelių ar emulsijų, taip pat reguliuoja tirpalų klampumą. Natrio chloridas geliuose gali būti naudojamas kaip antiseptikas ir paskatinti žaizdų gijimo procesą.

Cinko oksidas – balti ar gelsvai balti amorfiniai milteliai. Praktiškai netirpsta vandenyje ir etanolyje (96 %) [18]. Tirpsta praskiestose mineralinėse rūgštyse. Cinko oksidas yra naudojamas daugelyje odos priežiūros produktų, pvz., apsauginėse priemonėse nuo saulės, sudirgusiai ir pažeistai odai skirtose priemonėse [22]. Remiantis literatūros duomenimis farmaciniai preparatai su cinko oksidu gali būti naudojami kaip veiksminga ir saugi terapija karpų gydymui [28].

Mentolis – blizgūs, bespalviai kristaliniai milteliai. Praktiškai netirpsta vandenyje, gerai tirpsta 96% etanolyje, silpnai tirpsta glicerolyje [18]. Mentolis naudojamas įvairiuose dermatologiniuose produktuose, kadangi pasižymi antiseptiniu, šaldančiu, skausmą ir niežulį

malšinančiu poveikiu. [37]. Farmaciniuose preparatuose mentolis gali būti naudojamas kaip skvarbos stipriklis [10]. Remiantis literatūros duomenimis mentolio ir etanolio derinys gelyje pagerina vaistų analgetinį poveikį, nes sinergistiškai veikia kaip skvarbos stiprikliai. Taip pat suteikia antiseptinį poveikį saugant pažeistą vietą nuo infekcijos [19, 38]. 2013 m. buvo atliktas tyrimas, kurio metu buvo nustatyta, kad gelis su mentoliu gali sumažinti skausmą ir pagerinti kelio funkciją pacientams sergantiems osteoartritu [45].

Kamparas – balti birūs kristaliniai milteliai, labai lakūs net kambario temperatūroje. Silpnai tirpsta vandenyje, labai gerai tirpsta 96 % etanolyje, silpnai tirpsta glicerolyje.[18]. Mentolis ir kamparas turi ne tik farmakologinį poveikį, bet taip pat abu veikia kaip skvarbos stiprikliai [31]. 2011 m. atlikto tyrimo metu buvo nustatyta, kad kamparas pasižymi stipresnėmis skvarbos savybėmis palyginus su mentoliu [41].

3. TYRIMO METODIKA IR METODAI

3.1. Darbe naudotos medžiagos ir aparatūra

3.1.1. Darbe naudotos medžiagos

Tiriamajame darbe buvo naudojamos šios cheminės medžiagos:

 Hidroksietilceliuliozė (Ph.Eur. 01/2008:0336);

 Išgrynintas vanduo (Ph.Eur. 01/2008:0008);

 Glicerolis (Ph.Eur. 01/2008:0496);

 10 % trolamino tirpalas (Ph.Eur. 01/2008:1577);

 96 % etanolis (Ph.Eur. 01/2008:1317);

 90 % pieno rūgštis (Ph.Eur. 01/2008:0458);

 Natrio chloridas (Ph.Eur. 01/2008:0193);

 Cinko oksidas (Ph.Eur. 01/2008:0252);

 Mentolis (Ph.Eur. 01/2008:0623);

 Kamparas (Ph.Eur. 01/2008:0655);

 Vandenilio chlorido rūgštis (Ph.Eur. 01/2002:0002);

 Natrio hidroksidas (Ph.Eur. 01/2002:0677);

 Natrio edetatas (Ph.Eur. 01/2002:0232);

 Amonio hidroksidas (Ph.Eur. 01/2008:0877)

3.1.2. Darbe naudota aparatūra ir prietaisai

Tyrimams atlikti ir įvertinti buvo naudojami šie prietaisai bei aparatūra:

 Rotacinis viskozimetras SELECTA P ST-2010 ( Ispanija);

 pH-metras Cyberscan pH/mV/oC Meter (EUTECH Instrument, Nyderlandai);

 Maišyklė Heidolph RZR 2020;

 Magnetinė maišyklė Yellowline MSC basic C (Imlab, Prancūzija);

 Analitinės svarstyklės SCALTEC (Scaltec Instruments GmbH, Vokietija);

 Kaitinimo plytelė SB160 (Stuart, Jungtinė Karalystė);

 Mikroskopas YJ – 2001B (Manufacturer, Kinija);

 Termometras.

3.2. Metodai

3.2.1. Hidroksietilceliuliozės gelio gamyba naudojant magnetinę maišyklę

Hidroksietilceliuliozės gelis pagamintas masės – tūrio metodu. Kaip tirpiklis buvo naudotas išgrynintas vanduo. Pagaminti 1,5; 2 ir 3 % koncentracijos hidroksietilceliuliozės geliai. Matavimo cilindru pamatuotas reikiamas tūris išgryninto vandens ir supiltas į 100 ml stiklinėlę. Atsvertas reikiamas kiekis hidroksietilceliuliozės miltelių ir suberta į stiklinėlę su tirpikliu. Įpilama 10 % glicerolio. Į stiklinėlę įdėtas magnetinis strypelis ir, pastačius ant magnetinės maišyklės Heidolph RZR 2020, maišyta, kol susidarė skaidrus gelis. Proceso metu palaikoma 60 °C temperatūra. Maišymo – trukmė 15 min.

3.2.2. 1,5 % koncentracijos hidroksietilceliuliozės gelio gamyba neutralizuojant 10

% trolamino tirpalu

Hidroksietilceliuliozės geliai buvo pagaminti masės – tūrio metodu, naudojant skirtingos 1; 2; 3 ir 4 % koncentracijos 10 % trolamino tirpalą. Matavimo cilindre buvo pamatuotas reikiamas tūris išgryninto vandens ir supiltas į porceliano lėkštelę. Pasvertas atitinkamas kiekis hidroksietilceliuliozės ir supilamas į porceliano lėkštelę su vandeniu. Tuomet lašinamas atitinkamos koncentracijos 10% trolamino tirpalas ir dedama 10 % glicerolio. Maišant stikline lazdele, maždaug per 1 minutę susiformavo skaidrus gelis.

3.2.3. Hidroksietilceliuliozės gelio gamyba su hidrofilinėmis ir hidrofobinėmis

medžiagomis

Geliai buvo gaminami masės – tūrio metodu. Pagaminti geliniai pagrindai iš 1,5 % hidroksietilceliuliozės, 2 % trolamino tirpalo, 10 % glicerolio ir atitinkamo kiekio išgryninto vandens. Vėliau į šiuos gelinius pagrindus buvo įvedamos hidrofilinės/hidrofobinės medžiagos ir maišoma maišykle (Heidolph RZR 2020) 5 min, maišymo greitis – 200 aps/min. Naudotos medžiagos pateikiamos 1 lentelėje.

1 lentelė. Gelių gamyboje naudotos hidrofilinės/hidrofobinės medžiagos ir jų kiekiai Hidrofilinės medžiagos Kiekis

Kietos konsistencijos: Natrio chloridas 0,9 % Cinko oksidas 0,2 % Skystos konsistencijos: 96% Etanolis 5 ml 90 % Pieno rūgštis 0,2 %; 0,5 %; 1 % Hidrofobinės medžiagos Kietos konsistencijos: Mentolis 0,25 % Kamparas 0,25 %

Prieš įvedant į gelį natrio chloridą, jis buvo ištirpinamas nedideliame kiekyje vandens, tirpalas filtruojamas pro vatos tamponą. Geliai su cinko oksidu buvo gaminami pagal Deriagino taisyklę (pagal šią taisyklę cinko oksidas buvo disperguojamas su vandeniu, kuris sudarė 60 % disperguojamos medžiagos kiekio). Prieš įvedant į gelinį pagrindą kamparą ir mentolį, jos buvo ištirpinamos 0,5 ml etanolio.

3.2.4. Viskozimetrija

Pagamintų gelių klampos buvo matuojamos rotaciniu viskozimetru Selecta. Prieš dedant tiriamąjį gelį į 100 ml stiklinėlę, jis gerai sumaišomas stikline lazdele. Klampai matuoti buvo naudojamas R7 viskozimetro suklis, kuris panardinamas į tiriamąjį gelį iki žymos. Viskozimetras užprogramuojamas, pasirenkant tam tikrus numatytus matavimo parametrus. Nustatomas matavimo laikas yra 10 sekundžių. Viskozimetro R7 spindulio apsisukimų skaičius – 50 rpm (kartų per minutę). Matavimai atliekami, esant kambario temperatūrai (20±2 °C). Vieno tyrimo metu kiekvieno gelio klampa matuojama tris kartus.

3.2.5. pH – metrija

pH reikšmė buvo nustatyta naudojant pH – metrą Cyberscan pH/mV/o

C Meter. Norint išmatuoti gelio pH reikšmę, pasigaminamos kiekvieno mėginio 5 % vandeninės ištraukos. Matavimai atlikti kambario temperatūroje 20±2 °C. Prieš kiekvieną matavimą pH – metro elektrodas nuplaunamas etanoliu ir išgrynintu vandeniu. Į tiriamąjį mėginį panardinamas elektrodas ir laukiama, kol prietaiso ekrane parodoma pH reikšmė. Tiriamųjų gelių pH reikšmė matuojama 3 kartus, apskaičiuotas aritmetinis vidurkis.

3.2.6. Mikroskopija

Cinko oksido dalelių skaičius buvo matuojamas optiniu (Lambda, Ltd.) mikroskopu, naudojant kompiuterinę programą (LECO Corp., Michigan, USA). Preparatas ruošiamas ant objektinio stiklelio užtepant labai nedidelį kiekį gelio ir prispaudžiant dengiamuoju stikleliu. Preparatai paruošiami iš gelių su cinko oksidu, kurie buvo maišyti skirtingais greičiais. Preparatas apžiūrimas ir matuojamas padidinus 400 kartų. Kompiuterio ekrane, kiekvieną kartą pažymimas toks pats pasirinktas plotas ir skaičiuojamos dalelės pasitelkiant automatinį skaičiavimą. Mikroskopavimo metu daromos tiriamųjų preparatų nuotraukos, kurios įrašomos į kompiuterio atmintį.

3.2.7. Kompleksonometrija

Ant pergamento kapsulės pasveriama 3 g gelio su cinko oksidu. Kapsulė su geliu dedama į kolbutę, užpilama 5 ml koncentruotos HClir šildoma tol, kol ištirps cinko oksidas. Paskui atšaldoma, o rūgšties perteklius neutralizuojamas NaOH 10 % tirpalu, naudojant indikatorių metilraudonajį. Į neutralizuotą tirpalą įpilama 10 ml amoniakinio buferio tirpalo, įberiama indikatoriaus juodojo chromogeno ir titruojama trilono B 0,1 M tirpalu, kol mišinys nusidažo mėlyna spalva. Cinko oksido kiekis apskaičiuojamas remiantis formule:

X – cinko oksido kiekis gelyje g;

V – nutitruotas trilono B 0,1 M tirpalo kiekis, ml; b – gelio kiekis g;

3.2.8. Centrifugavimas

Gelių stabilumas tiriamas naudojant diferencinio centrifugavimo testą. Geliai buvo dedami į 2 ml tūrio mėgintuvėlius, pasveriamas vienodas kiekis ir centrifuguojama 5 minutes 3000 apsisukimų per minutę greičiu. Sistemos stabilumas vertinamas pagal vandeninės fazės atsiskyrimą arba neatsiskyrimą iškart po pagaminimo, praėjus 1, 7, 14 ir 28 paroms.

3.2.9. Šaldymo – šildymo ciklas

Į 2 ml tūrio mėgintuvėlius įdedama vienodas tiriamųjų gelių kiekis. Mėginiai parą patalpinami į šaldiklį (-18 °C). Po to parą laikomi kambario temperatūroje 20±2 °C. Sistemos stabilumas vertinamas pagal vandeninės fazės (ne)atsiskyrimą.

3.2.10. Fizinio stabilumo tyrimas

Geliai buvo laikomi natūraliomis sąlygomis (kambario temperatūroje 20±2 °C). Apžiūrint gelius buvo vertinamos fizinės savybės ( spalva, kvapas, vienalytiškumas ir skaidrumas). Fiziniai gelių pokyčiai buvo stebimi iškart po pagaminimo, praėjus 1,7,14 ir 28 paroms.

3.2.11. Statistinė duomenų analizė

Gauti duomenys apdoroti naudojant Microsoft® Office Excel 2007 programą. Analizuojant duomenis buvo skaičiuojamas statistinis patikimumas (p<0,05), aritmetinis vidurkis ir standartinė paklaida.

4. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS

4.1. Hidroksietilceliuliozės gelių gamyba

Remiantis literatūra, naudojant 0,2 % ir 0,5 % hidroksietilceliuliozės koncentracijas gelinė struktūra nesusiformuoja, o su 1 % pastebimas tik nežymus klampos padidėjimas. Mažėjant molekulinei masei, polimero skaidulos mažiau susijungia tarpusavyje, todėl pseudoplastinės savybės nėra stipriai išreikštos [36]. Todėl geliams gaminti buvo pasirinktos šios koncentracijos: 1,5 %, 2 %, 3 %. Naudojant didesnes HEC koncentracijas, susijungusios polimero skaidulos hidratuojasi ir formuojantis stiprioms skaidulos – skaidulos jungtims vyksta negrįžtamas gelifikacijos procesas [9].

Atlikus literatūros analizę pastebėta, kad pagrindiniai komponentai gaminant gelius yra gelifikuojanti medžiaga, drėkiklis, neutralizatorius ir tirpiklis. Todėl be pasirinktų hidroksietilceliuliozės koncentracijų, geliams gaminti buvo naudojamas 1, 2, 3 arba 4 % koncentracijos 10 % trolamino tirpalas, glicerolis bei išgrynintas vanduo. Gelių sudėtys, naudotos tyrimams, pateikiamos 2 lentelėje.

2 lentelė. Hidroksietilceliuliozės gelių receptūros

Pasirenkant gamybos būdą, labai svarbu įvertinti gamybos trukmę, sunaudotus išteklius ir paties gelio savybes (stabilumą, klampumą, pH reikšmę). Atlikus literatūros analizę, nebuvo aptikta konkrečių hidroksietilceliuliozės gelių gamybos būdų, todėl geliai buvo gaminami dviem būdais: ekstemporaliai (papildomai įdedant neutralizatorių) ir naudojant magnetinę maišyklę.

Nustatyta, kad kambario temperatūroje hidroksietilceliuliozė pradeda brinkti po 40±2 min. Pastebėta, jog glicerolis polimero drėkinimo laikui įtakos neturi. Remiantis literatūra, polimero hidratacijos laikas yra veikiamas dviejų veiksnių: temperatūros ir pH [36]. Naudojant magnetinę maišyklę, t.y. energingai maišant bei kaitinant tirpalą iki 60±2 °C, galima pagreitinti HEC hidratacijos

Gelio sudėtis

Ingredientų kiekis, %

Hidroksietilceliuliozė Vanduo Glicerolis 10 % trolamino tirpalas 1 1,5 88,5 10 0 2 2 88 10 0 3 3 87 10 0 4 1,5 87,5 10 1 5 1,5 86,5 10 2 6 1,5 85,5 10 3 7 1,5 84,5 10 4

laiką ir gelinė struktūra susiformuoja per 15 min. Taigi galima daryti išvadą, kad maišymo greitis ir temperatūra greitina polimero drėkinimo laiką. Pastebėta, kad gelio formavimosi laikui hidroksietilceliuliozės koncentracija įtakos neturi ir visų tirtų koncentracijų HEC geliai susiformuoja per tą patį laiką (15 min). Remiantis literatūros duomenimis, hidroksietilceliuliozės hidratacijos laikas reikšmingai mažėja, jei paruoštas HEC ir vandens tirpalas papildomai veikiamas neutralizuojančiu agentu [35]. Taip pat yra žinoma, kad hidroksietilceliuliozė formuoja gelius šarminėje aplinkoje. Todėl tyrimo metu pasirinktas 10% trolamino tirpalas. Maišant gelis susiformuoja per 2 min., nes didėja pH reikšmė ir suintensyvėja gelifikacijos procesas. Gaunami bespalviai, bekvapiai, skaidrūs ir vienalyčiai geliai, kurie yra neriebūs ir maloniai tepasi ant odos.

Taigi naudojant neutralizatorių, galima greičiau pagaminti gelį nenaudojant papildomų prietaisų. Gamybos procesas trunka trumpiau ir per tą patį laiką galima pagaminti daugiau gelio. Gamybos būdų palyginimas pateiktas 3 lentelėje.

3 lentelė. Hidroksietilceliuliozės gelių gamybos būdų palyginimas

Gamybos būdas Gamybos

charakteristika

Naudojant magnetinę maišyklę Ekstemporalus (nauojant 10% _{trolamino tirpalą)}

Gelio sudėtis* 1,2,3 4,5,6,7 Gamybos trukmė 15 min 2 min

Prietaisai Magnetinė maišyklė -

Neutralizatorius - 10 % trolamino tirpalas Temperatūrinis rėžimas 60±2 °C kambario temperatūra, 20±2 °C

*žiūrėti 2 lentelėje.

4.2. Hidroksietilceliuliozės ir trolamino tirpalo koncentracijos įtaka gelių pH

reikšmei

Tyrimo metu buvo atliktas skirtingų gelių sudėčių pH reikšmės nustatymas. Išmatavus gelių pH pastebėta, kad hidroksietilceliuliozė su vandeniu sudaro silpnai rūgštinę terpę, o paveikus 10 % TEA tirpalu geliai neutralizuojami iki silpnai šarminės terpės. Literatūroje akcentuojama, kad hidroksietilceliuliozė formuoja gelius šarminėje aplinkoje, todėl svarbu ištirti skirtingos trolamino koncentracijos įtaką gelių pH reikšmei. [20]

Įvertinta gelių pH priklausomybė nuo hidroksietilceliuliozės koncentracijos. Iš grafiko matyti, kad pH reikšmė nežymiai didėja, didėjant polimero koncentracijai (p<0,05). Hidroksietilceliuliozės 1,5 % gelio pH reikšmė yra 5,73, 2 % – 5,74, 3 % – 5,84. Nedidelius pH svyravimus lyginant skirtingos koncentracijos HEC gelius galėjo sąlygoti gamybos proceso ar matavimo netikslumai. Taigi galima teigti, kad polimero koncentracija neturi įtakos gelio pH reikšmei. Gauti rezultatai pateikti 2 paveiksle.

2 pav. Skirtingos hidroksietilceliuliozės koncentracijos įtaka gelių pH reikšmei * p<0,05 vs 1,5 % ir 2 % hidroksietilceliuliozės geliais. n=3

Tyrimo metu buvo vertinama skirtingos koncentracijos trolamino tirpalo įtaka gelio pH reikšmei. Iš grafiko matyti, kad didėjant neutralizatoriaus koncentracijai, didėja gelio pH reikšmė (p<0.05). (3 pav. ) 1,5 % HEC gelio, kuriame yra 1 % trolamino tirpalo, pH reikšmė yra 7,74, 2 % – 8,02, 3 % – 8,34, 4 % – 8,39. Taigi gelio, kuriame yra 4 % neutralizatoriaus pH padidėjo 7,75 % lyginant su geliu, kuriame yra 1 % trolamino tirpalo. Atsižvelgiant į gautus tyrimo rezultatus, galima daryti išvadą, kad trolamino tirpalas gali būti naudojamas kaip pH modifikatorius, siekiant sukurti reikiamą pH terpę atitinkam produktui.

3 pav. Trolamino tirpalo koncentracijos įtaka gelio pH reikšmei * p<0,05 vs 1 % ir 2 % 10 proc. trolamino tirpalo koncentracijos geliais. n=3

Palyginus 1,5 % hidroksietilceliuliozės gelių pH reikšmes, buvo pastebėta, kad gelio be neutralizatoriaus pH reikšmė yra 25,97 % mažesnė už gelio, kuriame yra 1 proc. 10% trolamino tirpalo ir 31,70 % mažesnė už gelio, kuriame yra 4 proc. 10 % trolamino tirpalo. Taigi galima daryti išvadą, kad hidroksietilceliuliozė formuoja gelius ir silpai rūgštinėje, ir silpnai šarminėje aplinkoje.

4.3. Hidroksietilceliuliozės koncentracijos įtaka gelių klampai

Išmatavus gelių klampą rotaciniu viskozimetru Selecta, įvertinta klampos priklausomybė nuo hidroksietilceliuliozės koncentracijos. Duomenys pateikti 4 paveiksle. Išmatavus 1,5, 2 ir 3 % koncentracijos su magnetine maišykle pagamintų hidroksietilceliuliozės gelių klampą, galima teigti, kad didėjant HEC koncentracijai, statistiškai reikšmingai didėja gelio klampa (p<0,05). Hidroksietilceliuliozės 1,5 % gelio klampa (9270,51 mPa·s) yra 46,0% mažesnė negu 2 % gelio (17166,54 mPa·s), o 2 % HEC klampa yra 47,30 % mažesnė negu 3 % gelio (32579 mPa·s). Gauti rezultatai atitinka literatūroje aprašomą klampos didėjimą, didėjant polimero koncentracijai. [26]

4 pav. Gelių klampos priklausomybė nuo hidroksietilceliuliozės koncentracijos *p<0,05 vs 1,5 % ir 2 % HEC koncentracijomis. n=3

4.4. Trolamino tirpalo koncentracijos įtaka gelių klampai

Išmatavus gelių klampą rotaciniu viskozimetru Selecta, įvertinta klampos priklausomybė nuo trolamino tirpalo koncentracijos. Buvo nustatyta, kad didėjant neutralizatoriaus koncentracijai, gelio klampa reikšmingai mažėja (p<0,05). (5 pav.) Gelio, kuriame yra 2 % neutralizatoriaus, klampa (4387,93 mPa·s) yra 5,91 % mažesnė negu gelio, kuriame yra 1 % trolamino tirpalo (4663,61 mPa·s). Gelio su 3 % TEA klampa (4173,82 mPa·s) yra 4,88 % mažesnė negu gelio, kuriame yra 2 % neutralizatoriaus, 4 % klampa (3787,44 mPa·s) – 9,26 % mažesnė negu gelio, kuriame yra 3 % trolamino tirpalo. Remiantis literatūra, sauso polimero molekulės yra susisukusios į pluoštus. Disperguojant hidroksietilceliuliozę vandenyje, molekulės hidratuojasi, brinksta ir išsivynioja tik dalinai. Norint pagreitinti šį išsilankstymo procesą, tirpalas yra neutralizuojamas. Tačiau atliktas tyrimas įrodo, kad per didelis neutralizatoriaus kiekis gali pakeisti gelio viskoelastines savybes. [9, 21]

5 pav. Hidroksietilceliuliozės gelių klampos priklausomybė nuo skirtingų koncentracijų trolamino tirpalo

* p<0,05 vs 3 % ir 4 % trolamino tirpalo koncentracijomis. n=3

Pastebėta, kad gamybos būdas turi įtakos gelių klampai. 1,5 % HEC gelio klampa be neutralizatoriaus yra 49,70 % didesnė palyginus su geliu, kuris neutralizuotas 1 % trolamino tirpalu ir 59,15 % didesnė negu gelio, kuris neutralizuotas 4 % trolamino tirpalu. Taigi gamybos metu naudojant magnetinę maišyklę yra pagaminami klampesni geliai palyginus su geliais, kurie neutralizuoti trolamino tirpalu.

4. 5. Gamybos metodo įtaka gelių stabilumui

Visų pagamintų sudėčių gelių stabilumas buvo tiriamas naudojant diferencinio centrifugavimo testą iškart po gelių pagaminimo, praėjus 1, 7, 14 ir 28 paroms. Geliai buvo laikomi kambario temperatūroje 20±2 °C . Atlikus diferencinio centrifugavimo testą, visi tirti geliai išliko stabilūs. Praėjus 28 paroms po pagaminimo, buvo stebimas fizinis gelių nestabilumas. Pastebėta, kad pakito spalva ir iš bespalvių geliai tapo gelsvais. Visų receptūrų geliuose atsirado nemalonus kvapas ir buvo stebimas drumstumas. Taigi galima daryti išvadą, kad gamybos būdas neturi įtakos gelių fiziniam stabilumui ir visuose geliuose stebimi tokie patys pokyčiai.

Praėjus 28 paroms po pagaminimo buvo tiriamas gelių klampos pokytis. Rotaciniu viskozimetru buvo išmatuota pakitusi gelių klampa. Gelio su mažiausia 1,5 % hidroksietilceliuliozės koncentracija klampa sumažėjo 48,64 % (nuo 9270,51 iki 4761,06 mPa·s), su 2 % koncentracija – 71,62 % (nuo 17166,54 iki 4871,11 mPa·s), o su 3 % – 93,75 % (nuo 32579,00 iki 2037,27 mPa·s).

Didžiausias klampos sumažėjimas pastebėtas gelio su didžiausia HEC koncentracija. Gauti rezultatai atitinka literatūroje aprašomą molekulinės masės įtaką gelių klampos pokyčiui. Kuo didesnė polimero molekulinė masė, tuo stebimas didesnis klampos pokytis [36]. Klampos kitimas pastebėtas ir gelių, kuriuose buvo naudojamas neutralizatorius. Gelių su 1 % trolamino tirpalu klampa sumažėjo 29,58 % (nuo 4663,61 iki 3284,13 mPa·s), su 2 % – 34,81 % (nuo 4387,94 iki 2860,35 mPa·s), 3 % – 40,67 % (nuo 4173,82 iki 2476,11 mPa·s), 4 % – 43,27 % (nuo 3778,41 iki 2143,67 mPa·s). Dižiausias klampos pasikeitimas pastebėtas gelyje, kuriame yra didžiausia trolamino tirpalo koncentracija. Remiantis literatūros analize, geriausias klampos stabilumas išsaugomas kai pH reikšmė yra 6,5–8, kaip šiuo atveju geliuose, kuriuose yra 1–2 % trolamino tirpalo [36]. Klampos pokytis praėjus 28 paroms pateiktas 6 paveiksle.

6 pav. Gelių klampos pokyčio palyginimas. n=2 *žiūrėti 2 lentelėje

Tolimesniems tyrimams pasirinktas greitesnis gamybos būdas, naudojant neutralizatorių. Literatūroje pateikiamos dažniausiai naudojamos hidroksietilceliuliozės koncentracijos yra 1,5–2 proc. 3 % HEC gelis pasižymi didžiausiu klampos pokyčiu, taip pat formuoja per tirštus gelius, kurie labiau panašūs į drebučius. Pasirinkta 1,5 % hidroksietilceliuliozės koncentracija, nes gaunami pakankamai klampūs geliai naudojant minimalų polimero kiekį. Tyrimams pasirinkta 2 % trolamino tirpalo koncentracija gelyje.

4.6. Maišymo greičio įtaka gelių klampai

Geliai su 1, 5% HEC, 2 proc. 10% TEA tirpalu, gliceroliu ir vandeniu buvo maišomi maišykle Heidolph 5 minutes, esant skirtingiems apsisukimų greičiams. Gelio, kurio maišymo greitis yra 60 aps/min, klampa (4823,61 mPa·s) yra 2,74 % mažesnė nei gelio, kuris gamintas maišant 200 aps/min greičiu (4959,43 mPa·s) ir 9,19 % mažesnė už gelio, kurio maišymo greitis yra 2000 aps/min (5312,13 mPa·s). Rezultatai pateikti 7 paveiksle. Palyginus su geliu, kuris buvo pagamintas ekstemporaliai (maišant magnetine lazdele), 60 aps/min maišyto gelio klampa yra 9,03 % didesnė, o maišyto 2000 aps/min – 17,39 % didesnė. Taigi galima teigti, kad maišymo greitis turi įtakos gelių klampai.

7 pav. Maišymo greičio įtaka gelių klampai. n=2

4.7. Maišymo greičio įtaka gelių pH reikšmei

Buvo išmatuotos visų mėginių, maišytų 60, 200, 400, 1050 ir 2000 aps/min greičiais, pH reikšmės. Statistiškai reikšmingų skirtumų nepastebėta, todėl galima teigti, kad maišymo greitis neturi įtakos gelių pH reikšmei. Duomenys pateikti 4 lentelėje.

4 lentelė. Maišymo greičio įtaka pH reikšmei. n=3

Maišymo greitis

aps/min 60 200 400 1050 2000 Gelio pH reikšmė 8,05 ± 0,15 8,04 ± 0,10 8,05 ± 0,10 8,03 ± 0,12 8,04 ± 0,15

4.8. Maišymo trukmės įtaka gelių klampai

Pagaminti geliai su 1,5 % HEC, 2 proc. 10 % TEA tirpalu, gliceroliu ir išgrynintu vandeniu buvo maišomi magnetine maišykle, esant skirtingai maišymo trukmei: 5 min, 10 min, 15min. Pagaminto gelio, kurio maišymo trukmė 5 min., klampa – 5135,92 mPa, 10 min. – 5276,71 mPa, 15 min. – 5412,43 mPa. Gelių, kurie buvo maišomi 5 ir 10 min, klampa tarpusavyje reikšmingai nesiskiria, tačiau 15 min maišyto gelio klampa yra 5,11 % didesnė palyginus su gelio, kuris buvo maišomas 5 min.

Gelių klampos pokytis buvo tiriamas praėjus 1, 7, 14 ir 28 paroms po jų pagaminimo dienos. Geliai buvo laikomi kambario temperatūroje 20±2 °C. Rezultatai pateikti 8 paveiksle. Praėjus vienai parai buvo pastebėtas gelių klampos padidėjimas. Remiantis literatūros duomenimis, celiuliozės polimerai visiškai hidratuojasi praėjus maždaug 24–48 valandoms [20]. Taigi gauti rezultatai patvirtina šį teiginį, įvykus pilnai polimero hidratacijai, reikšmingai padidėja gelių klampa (p<0,05). Tyrimai parodė, kad 5 min maišyto gelio klampa padidėjo 12,79 % (nuo 5135,92 iki 5889,31 mPa·s), 10 min maišyto gelio klampa padidėjo 10,57 % (nuo 5276,71 iki 5900,33 mPa·s), o 15 min – klampa padidėjo 11,63 % (nuo 5412,43 iki 5935,45 mPa·s). Taigi, praėjus parai, klampos skirtumas tarp skirtingą laiką maišytų gelių sumažėjo. Atsižvelgiant į gautus tyrimo rezultatus, galima daryti išvadą, kad gelių maišymo trukmė neturi reikšmingos įtakos gelių klampai. Tolimesnių tyrimų metu buvo stebimas gelių klampos mažėjimas. Praėjus 28 paroms, gelio, kuris buvo maišomas 5 minutes, klampa sumažėjo 24,62 % (nuo 5135,92 iki 3871,22 mPa·s), 10 minučių – 26,23 % (nuo 5276,71 iki 3892,31 mPa·s), 15 minučių – 27,07 % (nuo 5412,43 iki 3947,30 mPa·s). Taigi maišymo trukmė neturi įtakos gelių klampos stabilumui ir visuose geliuose stebimas klampos mažėjimas.

8 pav. Maišymo trukmės įtaka gelių klampai. n=2

4.9. Maišymo trukmės įtaka gelių pH reikšmei

Tyrimo metu buvo išmatuotos skirtingą laiką maišytų gelių pH reikšmės. Tolimesnių tyrimų metu buvo stebima laiko įtaka gelių pH reikšmėms. Geliai buvo laikomi kambario temperatūroje 20±2 °C. Tyrimo rezultatai pateikti 5 lentelėje.

5 lentelė. Laiko įtaka gelių pH reikšmei. n=3

Maišymo trukmė (min) Laikas (para) pH reikšmė 5 0 8,04 ± 0,10 1 8,01 ± 0,15 7 7,97 ± 0,10 14 7,71 ± 0,10 28 7,23 ± 0,12 10 0 8,02 ± 0,15 1 8,01 ± 0,15 7 7,98 ± 0,10 14 7,70 ± 0,10 28 7,21 ± 0,10 15 0 8,03 ± 0,05 1 8,00 ± 0,10 7 7,98 ± 0,05 14 7,71 ± 0,10 28 7,24 ± 0,10

Iš lentelės matyti, kad praėjus 14 parų, gelių pH reikšmės pradeda mažėti. Praėjus 28 paroms pastebimas reikšmingas pH reikšmių sumažėjimas (p<0,05). Gelio, kuris buvo maišomas 5 min., pH reikšmė sumažėjo 10,07 %, 10 min. – pH reikšmė sumažėjo 10,09 %, o 15 min. – sumažėjo 9,84 %. Atsižvelgiant į gautus tyrimo rezultatus, galima daryti išvadą, kad gelius laikant kambario temperatūroje nėra užtikrinamas pH stabilumas. Tam įtakos galėjo turėti mikrobinis užterštumas, kadangi geliai savo sudėtyje neturi konservuojančių medžiagų.

4.10. Maišymo trukmės įtaka gelių stabilumui

4.10.1. Stabilumo tyrimas taikant diferencinio centrifugavimo testą

Gelių stabilumas buvo vertinamas atliekant diferencinio centrifugavimo testą. Tyrimo metu geliai buvo laikomi kambario temperatūroje 20±2 °C. Centrifugavus gelius iškart po jų pagaminimo, taip pat praėjus 1, 7, 14 ir 28 paroms, nestabilumas ir vandens išsiskyrimas nebuvo stebimas. (5 lentelė) Taigi galima daryti išvadą, kad maišymo trukmė neturi įtakos gelių diferenciniam stabilumui.

6 lentelė. Maišymo trukmės įtaka gelių stabilumui taikant diferencinio centrifugavimo testą

Laikas (para)

Maišymo trukmė

5 10 15 Išsiskyrusios vandeninės fazės kiekis

(%) 0 - - - 1 - - - 7 - - - 14 - - - 28 - - - „- “vanduo neišsiskyrė

4.10.2. Fizinio stabilumo tyrimas

Stabilumo tyrimų metu buvo vertinamas gelių fizinis stabilumas iškart po gelių pagaminimo, praėjus 1, 7,14 ir 28 paroms. Tyrimo metu geliai buvo laikomi kambario temperatūroje 20±2 °C. Fizinis nestabilumas buvo pastebėtas praėjus 28 paroms po gelių pagaminimo dienos. Skirtingą laiką maišytuose geliuose buvo stebimi fizinių savybių pokyčiai. Savybių palyginimas gelių pagaminimo

dieną ir praėjus 28 paroms pateiktas 7 ir 8 lentelėse. Galima daryti išvadą, kad maišymo trukmė neturi įtakos gelių fiziniam stabilumui ir visuose geliuose stebimi tokie patys pokyčiai.

7 lentelė. Fizinių savybių vertinimas gelių pagaminimo dieną

Maišymo trukmė

Gelio savybės

Spalva Kvapas Vienalytiškumas Skaidrumas 5 min. bespalvis bekvapis vienalytis skaidrus 10 min. bespalvis bekvapis vienalytis skaidrus 15 min. bespalvis bekvapis vienalytis skaidrus

8 lentelė. Fizinio stabilumo vertinimas praėjus 28 paroms po gelių pagaminimo

Maišymo trukmė

Gelio savybės

Spalva Kvapas Vienalytiškumas Skaidrumas 5 min. gelsvas nemalonus

kvapas nevienalytis drumstas 10 min. gelsvas nemalonus

kvapas nevienalytis drumstas 15 min. gelsvas nemalonus

kvapas nevienalytis drumstas

4.11. Gelių maišymo trukmės ir temperatūros įtaka gelių klampai

Geliai su 1,5 % HEC, 2 proc. 10 % TEA tirpalu, gliceroliu ir vandeniu buvo maišomi magnetine maišykle, esant skirtingai maišymo trukmei (5 min., 10 min., 15 min.) ir skirtingai temperatūrai (40°C, 60°C, 100°C) . Rezultatai pateikti 9 paveiksle. Pastebėta, kad temperatūra turi įtakos gelių klampai. Iš grafiko matyti, kad didžiausia klampa pasižymi geliai, kurie gaminami aukščiausioje 100°C temperatūroje. Gelis, kuris buvo maišomas 5 minutes 60 ˚C temperatūroje (6212,32 mPa·s) yra 9,01 % klampesnis už 40˚C temperatūroje pagamintą gelį (5652,31 mPa·s). Gelis, kuris buvo maišomas 100 ˚C temperatūroje (7245,63 mPa·s) yra 14,26% klampesnis už gelį, kuris buvo pagamintas 60 ˚C temperatūroje. Taigi didėjant temperatūrai, statistiškai reikšmingai didėja gelių klampa (p<0,05). Temperatūra yra vienas iš parametrų, kuris turi įtakos polimero hidratacijos laikui ir gelifikacijos procesui. Esant didesnei temperatūrai greitėja polimero dispergavimas. Remiantis

literatūros duomenimis hidroksietilceliuliozė išlieka stabili iki 107 °C. [6] Atliktas tyrimas pavirtino polimero stabilumą aukštoje temperatūroje. Temperatūra nekeičia gelių fizinių savybių, pagaminami bespalviai, bekvapiai ir skaidrūs geliai.

9 pav. Gelių klampos priklausomybė nuo maišymo trukmės ir temperatūros (p<0,05). n=2

4.12. Gamybos metu naudojamos temperatūros įtaka gelių stabilumui

4.12.1. Stabilumo tyrimas taikant šaldymo – šildymo ciklą

Tyrimo metu, taikant šaldymo – šildymo ciklą, buvo vertinama temperatūros įtaka gelių stabilumui. Tyrimui naudoti ankstesnio tyrimo metu pagaminti geliai, naudojant skirtingą temperatūrinį rėžimą (40, 60, ir 100 °C). Į 2 ml tūrio mėgintuvėlius dedamas vienodas tiriamųjų gelių kiekis. Mėginiai parą patalpinami į šaldiklį (-18 °C). Po to parą laikomi kambario temperatūroje 20±2 °C. Siekiant ištirti gelių stabilumą, atlikta 15 šaldymo – šildymo ciklų. Po kiekvieno ciklo geliams buvo taikomas diferencinio centrifugavimo testas, tačiau vandens išsiskyrimas nebuvo pastebėtas. Atsižvelgiant į gautus tyrimo rezultatus, galima daryti išvadą, kad stresinėmis sąlygomis geliai išlieka stabilūs, nepriklausomai nuo to, kokiame temperatūros rėžime jie buvo gaminami.

4.12.2. Fizinio stabilumo tyrimas

Tolimesnių tyrimų metu buvo vertinama fizinio stabilumo priklausomybė nuo gamybos metu naudojamos temperatūros. Geliai buvo laikomi kambario temperatūroje 20±2 °C. Iškart po pagaminimo geliai buvo bespalviai, bekvapiai, skaidrūs ir vienalyčiai. Praėjus 28 paroms visuose geliuose buvo stebimi fiziniai pokyčiai, pasikeitė gelių savybės. Rezultatai pateikti 9 lentelėje. Taigi tokie geliai galėtų būti laikomi kambario temperatūroje tik trumpalaikiam naudojimui. Galima daryti išvadą, kad temperatūra, naudojama gamybos metu, neturi įtakos gelių fiziniam stabilumui ir stebimi tokie patys pokyčiai kaip ir geliuose, kurie buvo gaminami nenaudojant temperatūros.

Buvo pastebėta, kad laikymo sąlygos turi įtakos gelių fiziniam stabilumui. Vertinant gelius, su kuriais buvo atlikta 15 šaldymo – šildymo ciklų (tyrimas truko 30 parų), buvo pastebėta, kad gelių pradinės fizinės savybės nepakito. Rezultatai pateikti 10 lentelėje. Galima daryti išvadą, kad geliai išlieka fiziškai nepakitę, jei jie yra laikomi šaldytuve. Remiantis literatūra, gelius laikant aukštesnės temperatūros sąlygomis, padidėja skaidulų judrumas ir trumpėja grandinių susijungimo gyvavimo laikas [36].

9 lentelė. Gelių fizinių savybių tyrimas po 28 parų ( geliai laikyti 20±2 °C)

Gelio maišymo trukmė ir temperatūra

Gelio savybės

Spalva Kvapas Skaidrumas Vienalytiškumas 5 min. (40 °C, 60 °C, 100 °C) gelsvi nemalonaus kvapo drumsti nevienalyčiai 10 min. (40°C, 60°C, 100 °C) gelsvi nemalonaus kvapo drumsti nevienalyčiai 15 min. (40°C, 60°C, 100°C) gelsvi nemalonaus kvapo drumsti nevienalyčiai

10 lentelė. Gelių fizinių savybių tyrimas po šaldymo – šildymo ciklo

Gelio maišymo trukmė ir temperatūra

Gelio savybės

Spalva Kvapas Skaidrumas Vienalytiškumas 5 min. (40°C, 60°C, 100°C) bespalviai bekvapiai skaidrūs vienalyčiai 10 min. (40°C, 60°C, 100°C) bespalviai bekvapiai skaidrūs vienalyčiai 15 min. (40°C, 60°C, 100°C) bespalviai bekvapiai skaidrūs vienalyčiai

4.13. Hidrofobinių ir hidrofilinių medžiagų įtaka gelinių pagrindų formavimuisi

4.13.1. Cinko oksido įtaka gelių pH reikšmei

Buvo pagaminti 1,5 % hidroksietilceliuliozės geliai su 0,2 g cinko oksidu, 2 proc. 10% trolamino tirpalu, 10% gliceroliu ir atitinkamu kiekiu išgryninto vandens. Geliai buvo maišomi esant skirtingiems maišyklės greičiams ( 60, 200, 400). Pagaminami balkšvi, bekvapiai geliai. Buvo tiriama cinko oksido įtaka gelių pH reikšmėms. Išmatuotos pH reikšmės pateiktos 11 lentelėje. Jau ankstesniame tyrime buvo nustatyta, kad didėjant maišymo greičiui pH reikšmė nekinta. Taip pat šiuo tyrimu buvo nustatyta, kad sąveika su cinko oksidu neturi įtakos gelių pH reikšmei.

11 lentelė. Cinko oksido įtaka gelių pH reikšmei. n=3

Maišymo greitis (aps/min) Gelio pH reikšmė 60 8,02 ± 0,10 200 8,03 ± 0,05 400 8,03 ± 0,10

4.13.2. Cinko oksido įtaka gelių klampai

Tyrimo metu buvo siekiama ištirti cinko oksido įtaką gelių klampai. Gelio, kuris buvo maišytas 60 aps/min greičiu, klampa (4823,61 mPa·s) padidėjo 18,56 % palyginus su kontrole (gelis maišytas 60 aps/min greičiu be cinko oksido), maišyto 200 aps/min – klampa (4959,42 mPa·s) padidėjo 21,66 %, o 400 aps/min (5133,11 mPa·s) – 26,37 %. Pastebėta, kad cinko oksidas statistiškai reikšmingai didina gelių klampą (p<0,05). Gelių klampai taip pat įtakos turi maišymo greitis. Gelio, kuris buvo maišytas 200 aps/min greičiu, klampa yra 1,02 kartus didesnė lyginant su 60 aps/min maišyto gelio klampa. Gelio, maišyto 400 aps/min, klampa yra 1,10 kartus didesnė lyginant su 200 aps/min maišyto gelio klampa. Gauti rezultatai ir palyginimas su kontrole pateikti 10 paveiksle.

10 pav. Cinko oksido įtaka gelių klampai ir palyginimas su kontrole. *p<0,05 vs 200 ir 60 aps/min greičiu maišytais geliais. n=3

4.13.3. Maišymo greičio įtaka cinko oksido sedimentacijai

Cinko oksido dalelių pasiskirstymas gelyje buvo vertinamas taikant mikroskopinį tyrimą. Atlikti šį tyrimą naudinga, nes jis suteikia informacijos apie dalelių pasiskirstymą ir jų kiekį. Cinko oksidas yra suspensinė medžiaga, kuri linkusi sedimentuoti, todėl yra svarbu ištirti ar maišymo greitis turi įtakos dalelių sedimentacijai. Dalelės buvo matuojamos pastovaus dydžio plote – 2 cm3

. Naudotas 400 kartų objektyvo didinimas. Kai mašymo greitis 60 aps/min, dalelių skaičius nustatytame plote – 582, 200 aps/min – 643, 400 aps/min – 1142. Taigi didėjant maišymo greičiui, statistiškai reikšmingai didėja dalelių skaičius matuojamame plote ir stebimas mažesnis išsisluoksniavimas. Atsižvelgiant į gautus tyrimo rezultatus, galima daryti išvadą, kad maišymo greitis turi įtakos dalelių pasiskirstymui. Tyrimo rezultatai pateikti 11 paveiksle.

A

B

C

11 pav. Maišymo greičio įtaka cinko oksido dalelių pasiskirstymui gelyje. ZnO dalelių skaičius buvo matuojamas optiniu (Lambda, Ltd.) mikroskopu. Naudotas 400 kartų objektyvo didinimas. A) gelyje, kuris buvo maišomas 60 aps/min nustatyta 582 dalelių, B) gelyje, kuris buvo maišomas

200 aps/min – 643 dalelės, C) gelyje, kuris buvo maišomas 400 aps/min – 1142 dalelės.

Tolimesnių tyrimų metu buvo siekiama ištirti cinko oksido koncentraciją skirtingu greičiu maištuose geliuose. Cinko oksido kiekis buvo nustatomas kompleksonometriniu būdu, naudojant titrantą – trilono B tirpalą. Rezultatai pateikti 12 paveiksle. Didžiausia cinko oksido koncentracija nustatyta gelyje, kuris buvo maišytas didžiausiu greičiu – 400 aps/min. Gelio, kuris buvo maišytas 200 aps/min greičiu, cinko oksido koncentracija yra 11,11 % didesnė negu gelio, kuris buvo maišomas 60 aps/min greičiu, o gelio, kuris buvo maišomas 400 aps/min greičiu, cinko oksido koncentracija yra 14,29 % didesnė negu 200 aps/min greičiu maišyto gelio. Taigi galima daryti išvadą, kad gelį maišant didesniu greičiu cinko oksido dalelės geriau pasiskirsto ir lėčiau sedimentuoja. Gaminant ekstemporalius kartinius preparatus, reikėtų atsižvelgti į gelio maišymo greitį, siekiant cinko oksido stabilumo įvairiuose sluoksniuose.

14 pav. Cinko oksido koncentracijos priklausomybė nuo maišymo greičio *p<0,05 vs 400 aps/min greičiu. n=3

4.13.4. Gelių su cinko oksidu stabilumo tyrimas taikant diferencinio

centrifugavimo testą

Gelių su cinko oksidu stabilumas buvo vertinamas taikant diferencinio centrifugavimo testą. Geliai buvo laikomi kambario temperatūroje 20±2 °C. Geliai tirti iškart po pagaminimo, praėjus 1, 7, 14 ir 28 paroms. Centrifugavus geliai išliko nepakitę ir fazės neatsiskyrė viso tyrimo metu. Atsižvelgiant į gautus tyrimo rezultatus, galima daryti išvadą, kad sąveika su cinko oksidu neturi įtakos hidroksietilceliuliozės gelių stabilumui.

4.13.5. Pieno rūgšties įtaka gelių pH reikšmei

Tyrimo metu buvo pagaminti hidroksietilceliuliozės geliai su 0,2 %, 0,5 % ir 1 % pieno rūgštimi. Pagaminti skaidrūs, bekvapiai, bespalviai ir vienalyčiai geliai. Tyrimo metu buvo vertinamos gelių su 0,2 %, 0,5 % ir 1 % pieno rūgštimi pH reikšmės. Į gelį įterpus 0,2 % pieno rūgšties pH reikšmė sumažėjo 20,07%, 0,5 % – pH reikšmė sumažėjo 50,99 %, o įterpus 1 % – sumažėjo 59,85% (vs 5 sudėties geliu, kuris neutralizuotas 2 % trolamino tirpalu) . Lyginant gelius, kurie buvo paveikti pieno rūgštimi nuo 0,2 % iki 1% pH reikšmė sumažėjo 49,77%. Galima daryti išvadą, kad hidroksietilceliuliozė išlieka stabili plačiame pH intervale. Taigi pieno rūgštis galėtų būti pritaikoma gaminant vaginalinius gelius, kadangi pasižymi pH modifikuojančiomis savybėmis ir galima sukurti

reikiamą terpę, kuri būtų artima fiziologinei. Taip pat pieno rūgštis gali būti naudojama geliuose, kurie skirti prižiūrėti aknės pažeistą odą, kadangi stabilizuoja pH odos paviršiuje Vertinant laiko įtaką pH reikšmės pokyčiui, statistiškai reikšmingų skirtumų nebuvo pastebėta. Rezultatai pateikti 12 lentelėje. Galima daryti išvadą, kad laikas neturi įtakos pH reikšmei ir ji išlieka stabili praėjus 28 paroms. pH galėjo nepakisti dėl to, kad pieno rūgštis yra konservantas.

12 lentelė. Laiko įtaka gelių su pieno rūgštimi pH reikšmėms. n=3

4.13.6. Pieno rūgšties koncentracijos įtaka gelių klampai

Tyrimo metu buvo pagaminti hidroksietilceliuliozės geliai su 0,2 %, 0,5 % ir 1 % pieno rūgštimi ir įvertinta klampos priklausomybė nuo pieno rūgšties koncentracijos. Nustatyta, kad 0,5 % pieno rūgšties gelio klampa (5975,44 mPa·s) yra 5,48% didesnė palyginus su geliu, kuriame yra 0,2 % pieno rūgšties (5648,12 mPa·s). Gelio, kuriame yra 1 % pieno rūgšties, klampa (6273,37 mPa·s) yra 4,75% didesnė palyginus su 0,5 % geliu. Gauti rezultatai parodė, kad didėjant pieno rūgšties koncentracijai, reikšmingai didėja gelių klampa.

Tyrimo metu buvo stebimas gelių klampos pokytis praėjus 1, 7, 14 ir 28 paroms po jų pagaminimo dienos. Geliai buvo laikomi kambario temperatūroje 20±2°C. Tyrimo rezultatai pateikti 15 paveiksle. 0,2 % pieno rūgšties gelio klampa, praėjus 28 paroms po pagaminimo, sumažėjo 88,97 % (nuo 5648,12 iki 622,72 mPa·s), 0,5 % – sumažėjo 59,25 % (nuo 5975,44 iki 2434,62 mPa·s), 1 % –

Pieno rūgšties

koncentracija (%) Laikas (para)

Gelio pH reikšmė 0,2 0 6,41 ± 0,10 1 6,39 ± 0,05 7 6,39 ± 0,01 14 6,38 ± 0,05 28 6,39 ± 0,05 0,5 0 3,93 ± 0,01 1 3,92 ± 0,01 7 3,93 ± 0,05 14 3,93 ± 0,10 28 3,94 ± 0,10 1 0 3,22 ± 0,10 1 3,23 ± 0,05 7 3,22 ± 0,05 14 3,22 ± 0,01 28 3,23 ± 0,01

32,48 % (nuo 6273,37 iki 4235,23 mPa·s). Taigi galima daryti išvadą, kad norint išlaikyti pradines gelio savybes, reikia naudoti didesnes pieno rūgšties koncentracijas.

15 pav. Gelių klampos pokyčio priklausomybė nuo pieno rūgšties koncentracijos. n=2

4.13.7. Natrio chlorido, etanolio, mentolio ir kamparo įtaka gelių klampai

Tyrimo metu buvo tiriama gelių, pagamintų su hidrofobinėmis/hidrofilinėmis medžiagomis, klampa. Pagaminti geliai su natrio chloridu, etanoliu, kamparu ir mentoliu buvo maišomi 5 minutes, 200 aps/min greičiu. Atlikus tyrimą pastebėta, kad gelio su natrio chloridu klampa (5760,81 mPa·s) yra 13,90 % didesnė už kontrolinio gelio klampą (gelis, maišytas 5 min, 200 aps/min greičiu, be papildomų medžiagų, 4959,43 mPa·s), gelio su etanoliu klampa (6217,83 mPa·s) yra 20,24 % didesnė, su mentolu (5426,72 mPa·s) – 8,61 % didesnė, o gelio su kamparu klampa (4778,79 mPa·s) yra 3,78 % mažesnė. Taigi geliniam pagrindui sąveikaujant su hidrofilinėmis/ hidrofobinėmis medžiagomis kinta gelių klampa.