LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS
MEDICINOS AKADEMIJA
FARMACIJOS FAKULTETAS
VAISTŲ TECHNOLOGIJOS IR SOCIALINĖS FARMACIJOS KATEDRA
SIMONA GEDMINAITĖ
HIDROGELIŲ, PAGAMINTŲ SU GELIFIKUOJANČIA MEDŽIAGA
CARBOPOL® ULTREZ 30, TECHNOLOGIJA IR KOKYBĖS VERTINIMAS
Magistro baigiamasis darbas
Darbo vadovė:
Doc., dr. Gailutė Drakšienė
LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS
MRDICINOS AKADEMIJA
FARMACIJOS FAKULTETAS
VAISTŲ TECHNOLOGIJOS IR SOCIALINĖS FARMACIJOS KATEDRA
TVIRTINU
Farmacijos fakulteto dekanas prof. Vitalis Briedis 2017-...-...
HIDROGELIŲ, PAGAMINTŲ SU GELIFIKUOJANČIA MEDŽIAGA
CARBOPOL® ULTREZ 30, TECHNOLOGIJA IR KOKYBĖS VERTINIMAS
Magistro baigiamasis darbas
Darbo vadovė: Doc., dr. Gailutė Drakšienė
Recenzentas Darbą atliko
Prof. dr. Kristina Ramanauskienė Magistrantė Simona Gedminaitė
2017-...-... 2017-...-...
TURINYS
SANTRAUKA ... 5 SUMMARY ... 6 PADĖKA ... 7 SANTRUMPOS ... 8 SĄVOKOS ... 9 ĮVADAS ... 10 1. LITERATŪROS APŽVALGA ... 13 1.1. Gelis ... 13 1.2. Hidrogelis ... 14 1.3. Alavijo ekstraktas ... 14 1.4. Poliakrilo rūgštis ... 15 1.5. Karbomerai ... 16 1.6. Carbopol®Ultrez 30 ... 16 1.7. Propilenglikolis ... 17 1.8. Glicerolis ... 18 1.9. Ksantano lipai ... 18 1.10. Neutralizatoriai ... 18 2. TYRIMO METODIKA ... 192.1. Darbe naudotos medžiagos ir aparatūra ... 19
2.1.1. Darbe naudotos medžiagos ... 19
2.1.2. Darbe naudoti prietaisai ir apratūra ... 19
2.2. Metodai ... 20
2.2.1. Hidrogelių gamyba ... 20
2.2.2. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 juslinių savybių analizė . 20 2.2.3. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30, pH reikšmės nustatymas20 2.2.4. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 viskozimetrinis klampos tyrimas 21 2.2.5. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 šildymo - šaldymo ciklo metodo tyrimas ... 21
2.2.6. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 spektrofotometrinis skaidrumo tyrimas ... 21
2.2.7. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 tekstūros analizė ... 22
2.2.9. Statistinė analizė ... 23
3. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS ... 24
3.1. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 sudėčių sudarymas ir gamyba24 3.2. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 juslinių savybių vertinimas ... 26
3.3. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 stabilumo tyrimas atliekant šildymo - šaldymo ciklą ... 28
3.4. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol Ultrez 30 pH reikšmės vertinimas laiko atžvilgiu ... 30
3.5. Gelių su Carbopol Ultrez 30 polimerais klampos vertinimas ... 32
3.6. Hidrogelių, pagamintų su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30, skaidrumo analizė laiko atžilgiu ... 34
3.7. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 tekstūros profilio analizė ... 36
3.8. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 stabilumo tyrimas, atliekant tekstūros analizės tyrimą ... 38
4. IŠVADOS ... 41
5. PRAKTINĖS REKOMENDACIJOS ... 42
SANTRAUKA
S. Gedminaitės magistro baigiamasis darbas ,,Hidrogelių, pagamintųsu gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30, technologija ir kokybės vertinimas". Mokslinė vadovė doc., dr. G. Drakšienė; Lietuvos Sveikatos mokslų universiteto, Medicinos akademijos, Farmacijos fakulteto, Vaistų technologijos ir socialinės farmacijos katedra. Kaunas, 2017.
Tyrimo tikslas - Pagaminti poliakrilo rūgšties hidrogelius su gelifikuojančia medžiaga
Carbopol® Ultrez 30 ir skirtingomis pagalbinėmis medžiagomis, įvertinti gelių stabilumą ir atlikti tekstūros analizę.
Uždaviniai: Remiantis mokslinės literatūros analize, parengti hidrogelių su gelifikuojančia
medžiagaCarbopol® Ultrez 30 ir skirtingomis pagalbinėmis medžiagomis receptūras ir pagaminti gelius. Įvertinti pagamintų gelių fizikinį stabilumą, atliekant šildymo - šaldymo ciklo testą ir juslinių savybių analizę. Įvertinti Carbopol® Ultrez 30 hidrogelių stabilumą, atliekant pH reikšmės ir klampos tyrimus. Įvertinti gelifikuojančios medžiagos Carbopol® Ultrez 30 koncentracijos ir pagalbinių medžiagų įtaką gelių skaidrumui. Įvertinti Carbopol® Ultrez 30 koncentracijos, pagalbinių medžiagų ir temperatūros įtaką hidrogelių tekstūrai.
Metodika: Hidrogelių su alavijo ekstraktu stabilumas buvo vertinamas atliekant fizikinius
stabilumo tyrimus: pH reikšmės nustatymas, viskozimetrinis klampos tyrimas, juslinių savybių įvertinimas, šildymo - šaldymo ciklas, skaidrumo matavimas, termostatavimas. Norint įvertinti hidrogelių stabilumą laiko atžvilgiu, tyrimai atlikti trijų laikotarpių atkarpomis: pagaminus, po 1 mėnesio ir po 3 mėnesių.Mechaninės savybės vertintos tekstūros analizatoriumi.
Rezultatai: Vertinant pagamintų hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30
stabilumą nustatyta, kad mažesniu stabilumu pasižymėjo hidrogelis, kurio sudėtyje buvo mažesnė gelifikuojančios medžiagos koncentracija (0,6%) ir gelio sudėtyje nebuvo ksantano lipų. Šis mėginys neišliko stabilus kambario temperatūroje ir klimatinėje kameroje tyrimo metu. Atlikus tyrimus tekstūros analizatoriumi, galima teigti, jog geriausiomis savybėmis pasižymėjo tas mėginys, kurio sudėtyje buvo didesnė koncentracija (0,8%) gelifikuojančios medžiagos Carbopol® Ultrez 30 ir ksantano lipų bei glicerolio. Nustatyta, jog didėjant gelifikuojančios medžiagos koncentracijai, didėja ir mechaninių savybių rodmenys (tvirtumas, kohezija, konsistencija, klampos indeksas).
Išvados:Atsižvelgiant į gautus tyrimo rezultatus, nustatyta, kad temperatūra hidrogelių
stabilumui įtakos neturėjo. Subalansuotomis fizinėmis ir mechaninėmis savybėmis pasižymėjo hidrogelis, pagamintas su didesne gelifikuojančios medžiagos Carbopol® Ultrez (0,8%) koncentracija, ksantano lipais ir gliceroliu.
SUMMARY
Master Thesis by S. Gedminaitė“THE EVALUATION OF TECHNOLOGY AND QUALITYOF HYDROGELS MADE ON THE BASE OF GELIFYING SUBSTANCE CARBOPOL® ULTREZ 30“. Scientific supervisor doc. Dr. G. Drakšienė;Lithuanian University of Health Sciences, Medical Academy, Faculty of Pharmacy, Pharmaceutical Technology and Social Pharmacy Department. - Kaunas.
The aim of research: to produce polyacryl acid hydrogels with gelifying substance
Carbopol® Ultrez 30 and different supporting materials, to evaluate stability of gels and to carry out the texture analysis.
The tasks of research: according to scientific literature analysis, to prepare hydrogels with
gelifying substance Carbopol® Ultrez 30 and different supporting materials’ principles of prescription writing, and to make gels; to evaluate made gels physical stability, while carrying out the test cycle of heating – cooling and sensual characteristics analysis; to evaluate Carbopol® Ultrez 30 stability in conducting pH meaning and viscosity researches; to evaluate gelifying substance Carbopol® Ultrez 30 concentration and supporting materials influence to the transparency of gels; to evaluate the concentration Carbopol® Ultrez 30, supporting materials and temperature influence to the texture of hydrogels.
The method: The hydrogels with aloe extract stability was evaluated in carrying out physical
stability researches: pH meaning evaluation, viscosimeric viscosity research, sensual characteristic evaluation, cycle of heating – cooling, transparency measurement, thermostatation. In order to evaluate hydrogels stability in time point, the researches were carried out in three lines of time: after the made, after 1 month and after 3 months. Mechanical properties were evaluated with the texture analyzator.
The results: while evaluating stability of already made hydrogels with gelifying substance
Carbopol® Ultrez 30, it was stated, that lower stability has hydrogel, which composition has smaller concentration (0,6%) of gelifying substance, and there were no xhantan lips in gel composition. This sample did not sustain neither in room temperature, neither in climatic freezer in the time of research. After the researches were carried out with the texture analyzator, it can be claimed, that the best qualities had the sample, which composition had a bigger concentration (0,8%) of gelifying substance Carbopol® Ultrez 30, also – in which composition were xhantan lips and glycerol. There were stated, that while gelifying substance concentration increases, the indications (hardness, cohesion, consistency, index of viscosity) of mechanical propertiesincrease as well.
Conclusions:taking into account the obtained results, it was stated that temperature did not
have the influence to the hydrogels stability. Well balanced physical and mechanical properties had hydrogel made with the bigger gelifying substance Carbopol® Ultrez (0,8%) concentration, xhantan lips and glycerol.
PADĖKA
Dėkoju Lietuvos Sveikatos mokslų universiteto Medicinos akademijos Vaistų technologijos ir Socialinės farmacijos katedrai ir savo darbo vadovei Doc., dr. Gailutei Drakšienei už suteiktas darbo sąlygas ir pagalbą atliekant farmacijos magistro baigiamąjį darbą "Hidrogelių, pagamintų su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30, stabilumo tyrimai ir tekstūros analizė".
SANTRUMPOS
ang. - angliškai % - procentai t. - temperatūra
°C - laipsniai pagal Celcijų g - gramai s - sekundė min. - minutė mėn. - mėnuo mm - milimetrai ml - mililitrai t.t - taip toliau t. y - tai yra kt. - kiti pvz. - pavyzdžiui
pH - vandenilio jonų koncentracijos matas Pa*s - paspaskaliai per sekundę
pav - paveikslas
SĄVOKOS
Alavijo ekstraktas - tai natūralus produktas, kurio sudėtyje yra daug mineralinių medžiagų, vitaminų,
fermentų, aminorūgščių bei kitų žmogaus odai naudingų medžiagų. Ekstraktas ramina saulės sudirgintą odą, pasižymi antibakteriniu veikimu, odai suteikia minkštumo bei drėkina [15].
Gelis - tai skystoje terpėje išbrinkęs polimero tinklas, kuris yra sujungtas skersinėmis jungtimis. Hidrogelis - tai vandens pagrindu sudarytas gelis [29].
Karbopolis - visa poliakrilo rūgšties polimerų serija (ang. Carbopol).
Karbomerai - didelės molekulinės masės akrilo rūgšties polimerai, kurie skersiniais ryšiais sujungti su
polialkoholiais.
Drėkiklis - medžiaga, sulaikanti drėgmę.
Klampos indeksas –matavimo vienetas,kurisžymi klampos pokytį keičiantis temperatūrai. Reologinės savybės - tai farmacinės formos konsistencija, klampumas - elastingumas, kietumas. Modelinė medžiaga - alavijo ekstraktas
Lyginamasis gelis - pramoniniu būdu, ˶Sebapharma˝ firmos pagamintas hidrogelis, kurio sudėtyje yra
ĮVADAS
Geliai kasdien sulaukia vis didesnio vaistų pramonės susidomėjimo dėl savo savybių: gera sistema vaistams įsisavinti, vaistinė medžiaga yra gerai absorbuojama, garantuotas vietinis poveikis, didelė vaistinės medžiagos koncentracija, patogus naudojimas bei nesudėtinga gamyba. Gaminant gelius yra naudojamos gelifikuojančios medžiagos, kurių būna įvairiausių: natūralūs polimerai, pusiau sintetiniai polimerai, sintetiniai polimerai, neorganiniai junginiai bei paviršinio aktyvumo medžiagos [35,11].
Gelių pagrindo gamybai buvo pasirinkta sintetinio polimero gelifikuojanti medžiaga Carbopol® Ultrez 30. Tai naujos kartos karbomeras, kuris leidžia pasiekti norimas reologines ir estetines savybes. Elektrolitų tolerancija ir platus pH reikšmės spektras leidžia idealiai formuoti produktus su augalų ekstraktais arba vandenyje tirpiomis druskomis, taip pat rūgštiniais ingridientais, tokiais kaip: alfa hidroksi rūgštimis, salicilo rūgštimi ar organinių rūgščių konservantais, kurių pH reikšmė tesiekia 4,0 - 4,5. [6,7].
Alavijo ekstraktas buvo pasirinktas modeline medžiaga. Ekstrakto sudėtyje gausu biologiškai aktyvių junginių: fermentų, mineralinių medžiagų, rūgščių, ligninų, saponinų, sterolių, vitaminų ir kt. Alavijas plačiai naudojamas, nes paižymi priešuždegiminėmis, antibakterinėmis, priešvirusinėmis, raminamosiomis savybėmis [4,36,14].
Nors šiuo metu yra plačiai naudojamas Carbopol Ultrez 30, tačiau iki šiol nėra tyrimo, kurio metu būtų bandyta derinti naujos kartos gelifikuojančią medžiagą su daug biologiškai aktyvių junginių turinčiu ekstraktu. Siekiant įvertinti gamintojų rekomendacijas, jog Carbopol Ultrez 30 puikiai derinamas su augalų ekstraktais ir išlieka stabilus plačiose pH reikšmės ribose, buvo atliktas tyrimas, kurio metu pagaminti skirtingos sudėties hidrogeliai ir atlikti tyrimai stabilumui bei tekstūros analizei. Taip pat buvo siekiama išsiaiškinti, kokia hidrogelio sudėtis yra optimaliausia.
DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI
Darbo tikslas:
Pagaminti poliakrilo rūgšties hidrogelius su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 ir skirtingomis pagalbinėmis medžiagomis; įvertinti gelių stabilumą ir atlikti tekstūros analizę.
Darbo uždaviniai:
1. Remiantis mokslinės literatūros analize, parengti hidrogelių su gelifikuojančia medžiagaCarbopol Ultrez 30 ir skirtingomis pagalbinėmis medžiagomis receptūras ir pagaminti gelius.
2. Įvertinti pagamintų gelių fizikinį stabilumą, atliekant šildymo - šaldymo ciklo testą ir juslinių savybių analizę.
3. Įvertinti Carbopol Ultrez 30 hidrogelių stabilumą, atliekant pH reikšmės ir klampos tyrimus. 4. Įvertinti gelifikuojančios medžiagos Carbopol Ultrez 30 koncentracijos ir pagalbinių medžiagų
įtaką gelių skaidrumui.
5. Įvertinti Carbopol Ultrez 30 koncentracijos, pagalbinių medžiagų ir temperatūros įtaką hidrogelių tekstūrai.
Tyrimo objektas:
Hidrogeliai, turintys skirtingas poliakrilo rūgšties polimerų koncentracijas Carbopol®Ultrez 30 (0,6% ir 0,8 %), taip pat turintys alavijo ekstrakto beiskirtingų pagalbinių medžiagų.
Tyrimo metodologija
• Hidrogelių tiesioginis gamybos metodas
• Hidrogelių fizinio stabilumo tyrimas pagreitinto sendinimo metodu ( 37±2°C; 75% drėgmė) • Hidrogelių pH reikšmės nustatymas
• Hidrogelių viskozimetrinis klampos tyrimas ( 10aps./min; L4 suklys) • Hidrogelių šildymo - šaldymo ciklo tyrimas ( 5 ciklai: -18°C ir +25±2°C) • Hidrogelių šviesossugertiestyrimas
Darbo naujumas ir praktinė reikšmė
Poliakrilo rūgšties polimerai vis dažniau sutinkami pusiau kietos vaistų formos. Nors gamintojų teigimu naujos kartos gelifikuojanti medžiaga Carbopol® Ultrez 30 pasižymi puikiu suderinamumu su augalų ekstraktais, tyrimo metu buvo siekta įvertinti šios medžiagos suderinamumą su daug biologiškai aktyvių junginių turinčiu alavijo ekstraktu. Taip pat siektaįvertinti Carbopol® Ultrez 30 koncentracijos įtaką gelių stabilumui bei mechaninėms savybėms. Siekta įvertinti medžiagos praktiškumą, kad ateityje, pasinaudojus gautais rezultatais, būtų galimybė kurti naujus receptus su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30. Nors naujos kartos karbomero Carbopol Ultrez 30 populiarumas ir susidomėjimas didėja, tačiau iki šiol nebuvo atlikto nė vieno tyrimo panaudojant abi medžiagas viename produkte, siekiant įvertinti stabilumą ir tekstūrą.
1. LITERATŪROS APŽVALGA
1.1. Gelis
Šiuolaikinio pasaulio vaistų pramonėje geliai sutinkami vis dažniau, nes vaistinė medžiaga yra gerai absorbuojama iš gelių, patogus naudojimas, tai gera vaistinės medžiagos pernešimo sistema bei užtikrinamas vietinis poveikis [33].
Gelis apibūdinamas kaip pusiau kieta sistema, kurios pagrindą dažniausiai sudaro vanduo, glicerolis, propilenglikolis [10].
Gelių sudarymui yra naudojamos gelifikuojančios medžiagos - polimerai (sintetinės arba natūralios kilmės), kurie formuoja struktūrinį tinklą [33]. Jie klasifikuojami į:
• Natūralius polimerus: ➢ Baltymus 1. Želatina 2. Kolagenas ➢ Polisacharidus 1. Agaras 2. Algininė rūgštis 3. Pektinas 4. Ksantanas 5. Guaro guma 6. Tragakantas ir kt.
• Pusiau sintetinius polimerus: ➢ Celiuliozės dariniai 1. Metilceliuliozė 2. Karboksimetilceliuliozė 3. Hidroksipropilceliuliozė ir kt. • Sintetinius polimerus: ➢ Karbomerai 1. Karbopolis 940 2. Karbopolis 941 ir kt. ➢ Poloksamerai 1. Poliakrilamidas
2. Polivinilalkoholis ir kt.
• Neorganinius junginius: 1. Moliai
2. Aliuminio hidroksidas ir kt.
• Paviršinio aktyvumo medžiagos: 1. Brij - 96
2. Cetostearilo alkoholis [9].
1.2. Hidrogelis
Hidrofiliniai geliai (hidrogeliai) - tai tinklinės struktūros medžiaga, kurios pagrindą sudaro vanduo ir hidrofiliniai tirpikliai. Tinklinę struktūrą sudaro polimerinis tinklas, kuris sugeba sugerti daug vandens jame neištirpdamas. Net iki 99% hidrogelio masės gali sudaryti vanduo. [3,10]
Vanduo yra sulaikomas dėl polimero grandinėje esančių hidrofilinių grupių: hidroksilo, karboksilo ir amino. Hidrogeliuose susidaro trimatė struktūra dėl polimerinių tinklų, kurie susijungia kryžminėmis jungtimis.[5,15]
Hidrogelių fizinės savybės leidžia juos plačiai naudoti transdermaliniuose preparatuose. Poringa hidrogelių struktūra lemia vaistinės medžiagos sulaikymą gelio matricoje. Dėl vandens sulaikymo savo struktūroje praeinamumo per membranas bei didelės vaistinės medžiagos koncentracijos ir suderinamumo su audiniais hidrogeliai yra vis dažniau taikomi vaistinių medžiagų tiekimui per odą. Galimas ir sisteminis poveikis, jei vaistinė medžiaga gali prasiskverbti pro odos sluoksnį. Hidrogeliai lengvai suderinami su daugeliu gelius sudarančių medžiagų. [3,15]
1.3. Alavijo ekstraktas
Alavijas - tai daugiametis augalas, priklausantis lelijinių (Liliaceae) šeimai, dėl savo savybės kaupti lapų viduje skysčius geba augti sausringose vietovėse. Augalas turi kardiškos formos spygliuotais pakraščiais tamsiai žalius lapus [4,38]. Storų lapų viduje yra skaidrios spalvos gelis, kuriame per 70 maistinių medžiagų ir apie 200 aktyvių junginių ( vitaminų, sterolių, saponinų, fermentų, mineralinių medžiagų, ligninų ir t.t.),dėl kurių augalas pasižymi priešuždegiminėmis ir analgetinėmis savybėmis. Medžiagos, lemiančios šias savybes, kaupiamos ne tik augalo viduje esančiame gelyje, bet ir išorinėje lapo dalyje. Alavijo ekstraktas gali būti derinamas įvairiose farmacinėse formose: kremai, geliai, veido tirpalai ir t.t. [29, 36]
Tradiciškai kremai naudojami esant odos nudegimams ar nušalimams. Odontologijoje geliai padeda mažinti dantenų uždegimą bei patinimą. Dermatologai alavijo turinčius preparatus naudoja gydant spuogus. Akims skirti produktai su alaviju mažina akių uždegimą. Sporto treneriai alavijo tepalus rekomenduoja sportininkams, esant raumenų skausmui ir patempimui. Alavijas įeina į daugelio kosmetikos ir odos priežiūros priemonių sudėtį. Taip pat naudojami ir geriamieji alavijo preparatai, kurie turi teigiamą poveikį esant artritui, opoms, diabetui ir kitiems sveikatos sutrikimams.[4,29]
Alavijo teigiamos savybės:
• Priešuždegiminis poveikis, • Antibakterinis poveikis, • Priešvirusinis poveikis, • Priešgrybelinis poveikis,
• Gliukozės kiekį kraujyje mažinantis poveikis, • Veikia antioksidantiškai,
• Skatina žaizdų gijimą. [12]
1.4. Poliakrilo rūgštis
2 - propeno rūgštis (CH2=CHCOOH) - tai paprasčiausia nesočioji karboksilo rūgštis, kurioje yra viena dviguboji jungtis prie trečiojo anglies atomo ir turi vieną karboksilo grupę. Akrilo rūgštis yra organinis junginys, turintis dvi funkcines grupes, kurios reikalingos polimerizacijai vykti. Akrilo rūgštis - tai bespalvis skaidrus skystis, turintis specifinį aitrų kvapą, lengvai maišosi su vandeniu, eteriu ir alkoholiu. Akrilo rūgštis ir rūgšties esteriai vykdo reakcijas, suformuodami homopolimerus ar kopolimerus. [23]
Poliakrilo rūgštis - tai balti milteliai, kurie gali absorbuoti daug didesnį kiekį vandens nei sveria patys. Dėl šios savybės poliakrilo rūgštis yra plačiai naudojama farmacijos pramonėje kaip suspenduojanti medžiaga, taip pat naudojama ir asmeninėms reikmėms kaip tirštinanti medžiaga. Vandenių tirpalų pH reikšmė neutrali, dėl to šalutinės grandinės praranda teigiamą krūvį turinčias daleles, dėl šios priežaties grandinė įgauną neigiamą krūvį. [27]
Gelio struktūrai sudaryti yra naudojamos laisvos kryžminės struktūros medžiagos (gaunamos formuojant kovalentinius arba nekovalentinius ryšius), kurios lengvai brinksta vandenyje ar kitame tirpiklyje. Tokios struktūros geliai dažniausiai yra gaminami panaudojant polimerizacijos mechanizmus, kurių metu monomerų vienetai yra jungiami į ilgas grandines naudojantis jų dvigubosiomis jungtimis. [12]
1.5. Karbomerai
Karbomeras yra apibrėžiamas kaip universalus polimeras, kuris yra plačiai taikomas farmacijoje. Jis gali būti naudojamas kaip klampumą didinanti medžiaga ar net vaitinės medžiagos nešėjas į konkrečią organizmo vietą. Karbomero molekulinė masė varijuoja nuo 2-30x10*6, o pH reikšmė vandeniniuose tirpaluose kinta nuo 2,8-3,2. Karbomero grandinė būdama sausa yra spiralinės formos, tačiau pridėjus tirpiklių ji lėtai išsivynioja. [40,20]
1.6. Carbopol®Ultrez 30
Carbopol® Ultrez šeimos polimerai - tai anijoninės kilmės polimerai, turintys daugelį teigiamų savybių: puikios juslinės savybės, didelis klampumas, skaidrumas, greitai sudrėkstantys, gerai toleruoja elektrolitus, plačiose pH reikšmėse išlaiko stabilumą. [32,8]
Carbopol ®Ultrez 30 polimeras - tai baltos spalvos milteliai, poliakrilo rūgšties tinklinės struktūros homopolimeras. Naujos kartos karbomeras Carbopol® Ultrez 30 pasižymi puikiomis reologinėmis, estetinėmis savybėmis. Veido priežiūros priemonėse ,,kovoja" prieš senėjimą ir dėmes. Carbopol®Ultrez 30 pasižymi tolerancija elektrolitams, puikiai tirštėja plačiose pH reikšmės ribose. [9,18, 37]
Carbopol®Ultrez 30 polimeras leidžia pasiekti norimas reologines ir estetines savybes. Elektrolitų tolerancija ir platus pH reikšmės spektras leidžia idealiai formuluoti produktus su augalų ekstraktais arba vandenyje tirpiomis druskomis, taip pat rūgštiniais ingridientais, tokiais kaip alfa hidroksi rūgštimis, salicilo rūgštimi ar organinių rūgščių konservantais, kurių pH reikšmė tesiekia 4,0 - 4,5. [18, 20]
• Lengva naudoti gaminant rankomis ir pramoniniu būdu • Tolerantiškas elektrolitams
• Efektyviai tirštėja, esant prastoms elektrolitų sistemoms • Pranašus klampos atžvilgiu plačiam pH reikšmės intervalui • Puikios juslinės savybės
Įeina į šių priemonių sudėtį:
• Produktai nuo senėjimo (anti -aging) • Priemonės po skutimosi
• Kūno losijonai/Kremai/geliai • Akių srities odos produktai • Veido priežiūros priemonės • Rankų dezinfekcinės priemonės • Rankų/kojų priežiūros priemonės • Apsauga nuo saulės
• Servetėlės Pagrindinės funkcijos:
• Reologinis modifikatorius • Tirštiklis [9,18,]
1.7. Propilenglikolis
Propilenglikolis - tai skaidrus, bespalvis, bekvapis, vandenyje tirpus alkoholis. Savo fizikinėmis savybėmis primenantis etilenglikolį, tik mažiau toksiškas. [20]
Propilenglikolis yra organinis junginys, kuris plačiai naudojamas farmacijos pramonėje kaip tirpiklis, drėkiklis, minkštiklis, taip pat kaip klampumą reguliuojanti medžiaga. Naudojamas kosmetikos gaminiuose, skirtuose odai ir plaukams. Gelių sudėtyje padeda išsilaikyti vandeniui. [19] Maisto pramonėje gali būti naudojamas kaip drėkiklis. Propilenglikolis yra saugus vartoti išoriškai, o vartojant į vidų dideliais kiekiais gali būti toksiškas [20].
1.8. Glicerolis
Glicerolis - tai bespalvis, skaidrus, klampus, higroskopinis skystis, kuris yra plačiai naudojamas tiek farmacijos, tiek maisto pramonėje. Glicerolis pasižymi drėkinančiomis, minkštinančiomis savybėmis, naudojamas kaip tirpiklis. Glicerolio mišiniai su vandeniu ar etanoliu yra stabilūs, dėl šios priežasties jie dažnai derinami tarpusavyje. [31]Glicerolis 5 - 10% koncentracijomis įeina į įvairių pusiau kietų formų sudėtis kaip minkštumą didinanti priemonė. [34]
1.9. Ksantano lipai
Ksantano lipai - tai natūralūs polisacharidai ir svarbūs pramonėje biopolimerai. Ksantano lipai yra netoksiški, neslopina augimo, taip pat nesukelia odos ar akių dirginimo. Maisto bei kosmetikos pramonėje plačiai naudojami kaip tirštikliai dėl puikaus veikimo plačiose pH reikšmės ribose. Dažnai naudojami kaip stabilizatorius ar tekėjimo savybes gerinanti medžiaga šampūnuose ar skystame muile. Tai gali būti puiki rišamoji medžiaga geliams, dantų pastoms.
Ksantano lipai išgaunami pramoniniu būdu iš (exo - polysaccharides) anglies šaltinių fermentacijos būdu, naudojant gram - neigiamas bakterijas Xanthomonas campestris.[25]
1.10. Neutralizatoriai
Gelifikuojanti medžiaga Carbopol® Ultrez 30 turi būti neutralizuojama, norint pasiekti didesnį kalmpumą. Optimalus klampumas įprastai yra pasiekiamas esant 6,5-7,5 pH reikšmei. [31].Hidrogeliai buvo neutralizuojami natrio hidroksido (18%) tirpalu. [39,16]
Natrio hidroksidas esant kambario temperatūrai yra balti, bekvapiai, higroskopiški kristalai. Jiems tirpstant vandenyje ar reaguojant su rūgštimis išsiskiria didelis kiekis šilumos. [2,8]
2. TYRIMO METODIKA
2.1. Darbe naudotos medžiagos ir aparatūra
2.1.1. Darbe naudotos medžiagos
Tyrimui atlikti buvo naudojamos šios medžiagos:
• Carbopol®Ultrez30 (Lubrizol Corporation, JAV)
• Alavijo ekstraktas(CH ERBSLOH GMBH AND CO KG, Meksika) • Glicerolis(Dow Deutschland GmbH & Co. Vokietija)
• Propilenglikolis (Sigma - Aldrich, JAV) • Išgrynintas vanduo(Ph.Eur.01/2008:0008)
• Natrio hidroksidas (18%) (Sigma - Aldrich, JAV) • Ksantano lipai
• Konservantas Euxyl®Pe 9010 (Schülke and Mayr GmbH, Vokietija)
2.1.2. Darbe naudoti prietaisai ir apratūra
Tyrimui atlikti buvo naudojami šie praitaisai bei aparatūra: • pH - metras - InoLab pH/ION7320
• Tekstūros analizatorius- TA.XT.plus (Stable Micro Systems Ltd, Godalming, Surrey, Jungtinė Karalystė)
• Klampomatis - FungiLab ALPL 101532 (Ispanija) • Analitinės svarstyklės - AXIS AD510 (Lenkija) • UV spektrofotometras - Eppendorf (Vokietija)
• Klimatinė kamera - Climacell - MMM Medcenter Einrichtungen GmbH (Vokietija) • Šaldytuvas - LIEBHERR Comfort (Vokietija)
2.2. Metodai
2.2.1. Hidrogelių gamyba
Gelinio pagrindo gamyba su Carbopol® Ultrez 30: į plataus paviršiaus indą yra pilamas
išgrynintas vanduo. Atsvėrus reikiamą kiekį gelifikuojančios medžiagos miltelių, jie tolygiai barstomi ant vandens paviršiaus. Paliekama stovėti, kol milteliai išbrinks. Kitame inde, kuriame yra atsvertas reikalingas kiekis glicerolio ar propilenglikolio, yra disperguojami ksantano lipai. Jiems ištirpus, turinys pilamas į karbopolio ir vandens mišinį. Masė išmaišoma ir neutralizuojama natrio hidroksido (18%) tirpalu, įvedamas alavijo ekstraktas, jei reikia, dar neutralizuojama iki reikiamos pH reikšmės (6,5 - 7,1). Lašinama konservanto.
2.2.2. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 juslinių
savybių analizė
Hidrogelių juslinės savybės buvo vertintos vizualiai, atidžiai apžiūrint gelių mėginius. Mėginiai turėjo atitikti spalvos, skaidrumo, kvapo, konsistencijos ir homogeniškumo keliamus reikalvimus. Mėginiai buvo analizuojami tris kartus, per tris skirtinguslaiko intervalus - pagaminus, po 1 mėnesio ir po 3 mėnesių. Taip pat buvo įvertinta ir tempertūros reikšmė gelių juslinėms savybėms. Geliai buvo laikomi kambario (25±2°C) temperatūroje ir esant 60%±5% drėgmei, klimatinėje kameroje (40±2°C) ir esant 75%±5% drėgmei.
2.2.3. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30, pH reikšmės
nustatymas
Hidrogelių pH reikšmė buvo nustatoma naudojantis pH - metru (InoLab
pH/ION7320).Ruošiantis šiam tyrimui, pirmiausia buvo pagaminti 5% gelių vandeniniai tirpalai,
naudojant išgrynintą vandenį. Tyrimas buvo atliekamas kambario temperatūroje (25±2°C), merkiant pH- metro elektrodą į stiklinę su tiriamuoju tirpalu, rezultatus gaunant prietaiso ekrane. Atlikus matavimą, kaskart elektrodas buvo plaunamas išgrynintu vandeniu. Matavimai buvo atliekami tris kartus, o rezultatai pateikiami apskaičiavus aritmetinį vidurkį. Tyrimas buvo atliekamas skirtingomis sąlygomis (kambario temperatūroje (25±2°C) ir klimatinėje kameroje (40±2°C) laikomų mėginių).
Matavimai vyko tris kartus, per tris skirtingus laiko intervalus (pagaminus, po mėnesio ir po 3 mėnesių).
2.2.4. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 viskozimetrinis
klampos tyrimas
Hidrogelių klampa buvo nustatoma Fungilab ALPHA series viskozimetru, naudojant L4 suklį ir esant 10rpm (apsisukimų per minutę) greičiui. Vienodo kiekio geliai buvo talpinami į matavimui skirtą laboratorinę stiklinę ir, nuleidus daviklį į pagrindą iki nurodytos žymos, buvo matuojama klampa. Visi matavimai buvo atliekami esant kambario temperatūros (25±2°C) geliams. Duomenys užrašomi po 30sek., matavimai kartojami 3 kartus. Rezultatai pateikti apskaičiavus aritmetinį vidurkį.Tyrimas buvo atliekamas skirtingomis sąlygomis (kambario temperatūroje (25±2°C) ir klimatinėje kameroje (40±2°C) laikomų mėginių). Matavimai vyko per tris skirtingus laiko intervalus (pagaminus, po mėnesio ir po 3 mėnesių).
2.2.5. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 šildymo -
šaldymo ciklo metodo tyrimas
Šis tyrimas buvo atliekamas naudojant skirtingas -18±2°C ir +25±2°C temperatūras,gelių mėginius laikant po parą vienoje ir kitoje temperatūroje. Ciklas kartojamas 5 kartus. Mėginiai buvo talpinami į 2ml tūrio mėgintuvėlius, kiekvieno gelio po 3 mėginius. Gelių stabilumas buvo vertinamas vizualiai, stebėti spalvos, skaidrumo, fazių atsiskyrimo, kvapo pasikeitimai. Tyrimas buvo atliekamas skirtingomis sąlygomis (kambario temperatūroje (25±2°C) ir klimatinėje kameroje (40±2°C) laikomų mėginių).
2.2.6. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30
spektrofotometrinis skaidrumo tyrimas
Prieš atliekant spektrofotometrinį skaidrumo tyrimą, iš hidrogelių buvo pašalinami oro burbuliukai, centrifūguojama. Centrifūguojama buvo Eppendorf (Vokietija) centrifūga. Hidrogeliai buvo talpinami į plastikines kiuvetes ir centrifūguojami 2 minutes, esant 1000aps/min.
Skaidrumas nustatomas UV spektrofotometru su diodų matricos detektoriumi: Shimadzu UV-1800, esant bangos ilgiui 550nm. Etaloninis tirpalas buvo distiliuotas vanduo, kuris talpintas į pirmąją padėtį; antroje padėtyje buvo talpinama kiuvetė su tiriamuoju gelio mėginiu. Tyrimas buvo atliekamas skirtingomis sąlygomis (kambario temperatūroje (25±2°C) ir klimatinėje kameroje (40±2°C). Analizuojama buvo trimis skirtingais laiko intervalais (pagaminus, po mėnesio ir po 3 mėnesių). Iš tyrimo gautų duomenų buvo skaičiuojami aritmetiniai vidurkiai ir lyginami.
Iš absorbcijos (A) apskaičiuojamas skaidrumas (T, %): A = log (1/T) = −log T
T = 100 * 10 –A [35] (1 formulė)
2.2.7. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 tekstūros
analizė
Geliai buvo analizuojami TA.XT.plus tekstūros analizatoriumi (Stable Micro Systems Ltd, Godalming, Surrey, Jungtinė Karalystė). Tyrimui buvo naudojami specialūs vienodos talpos indai, į kuriuos buvo talpinama 50g. gelio ir statoma ant platformos. Ant suklio prisukamas pritaikytas pagal dydį kompresinis diskas, kuris leidžiamas į indą su geliu.
Kadangi tekstūros analizatorius yra prijungtas prie kompiuterio, programoje (Exponent Stable Micro systems, pasirinkus ,,kosmetika ir odos priežiūros produktai” bei atgalinio išstūmimo (angl. back extrusion) testą, leidžiantis strypeliui į tiriamąjį gelį (spaudimo metu), galima nustatyti gelio tvirtumą, apskaičiuojant maksimalią gelio jėgą (g) bei nustatyti mėginio konsistenciją (g*s). Kylant strypeliui į viršų (ištraukimo metu) yra nustatoma gelio kohezija (g) ir klampos indeksas (g*s). Kompresinis diskas leidžiasi į tiriamą mėginį iki tam tikro nustatyto gylio, šiuo atveju 20mm (greitis 1mm/s). Leidžiantis žemyn ir kylant aukštyn programa braižo grafiką ir žymi tyrimų rezultatus.
Naudojantis ta pačia programa galima nustatyti ir gelio tepumą. Prie suklio prisukamas kūgio formos zondsas (HDP/SR), kuris yra leidžiamas į specialų indą, pripildytą geliu. Leidžiantis zondui (12mm 3mm/s greičiu), programa brėžia grafiką ir pateikia duomenis apie gelio tepumą. Tepumo matavimu nustatomas hidrogelių kietumas bei šlyties jėga.Tyrimai buvo atliekami skirtingomis sąlygomis (kambario temperatūroje (25±2°C) ir klimatinėje kameroje (40±2°C). Tyrimai analizuojami trimis skirtingais laiko intervalais (pagaminus, po mėnesio ir po 3 mėnesių).
2.2.8. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30
termostatavimas
Norint įvertinti temperatūros įtaką hidrogelių stabilumui, mėginiai buvo laikomi klimatinėje kameroje, esant (40±2°C) temperatūrai ir (75±5%) santykinei drėgmei. Atliekant tyrimus buvo lyginama laikytų hidrogelių kambario temperatūroje (25±2°C) ir ,,stresinėmis” sąlygomis pH reikšmė, klampa, skaidrumas, tekstūra ir tepumas. Tyrimai buvo atlikti trimis skirtingais laiko intervalais (pagaminus, po 1 mėnesio ir po 3 mėnesių).
2.2.9. Statistinė analizė
Tyrimo metu gauti duomenys apdoroti naudojant ˶Microsoft® Office Excel 2007" kompiuterinę programą ir ˶IBM SPSS Statistics 22" programą. Buvo skaičiuojamasaritmetinis vidurkis, patikimumas bei koreliacija. Patikimumas apskaičiuotas taikant „chi-kvadrato“ testą. Duomenys patikimi, kai p<0,05.
3. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS
3.1. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 sudėčių
sudarymas ir gamyba
Medžiagų, esančių hidrogelių sudėtyje, parinkimas ir paskirtis:medžiagos, naudotos hidrogelių sudėtyje, buvo parinktos literatūros analizės metodu. Šių medžiagų paskirtis:
• Carbopol® Ultrez 30 polimeras -tai naujos kartos reologinis modifikatorius, kuris pasižymi puikia tolerancija elektrolitams, naudojamas plačiose pH reikšmės ribose, įeinantis į daugelio kosmetikos priemonių sudėtį. [31]
• Vanduo - tirpiklis, naudojamas gelių gamyboje.
• Alavijo ekstraktas - minkštiklis, kosmetikos gaminiuose naudojamas kaip švelninanti odą priemonė. [18]
• Glicerolis - drėkiklis, tirpiklis, kosmetikos priemonėse naudojamas kaip drėkinanti ar minkštinanti priemonė. [18, 13]
• Propilenglikolis - drėkiklis, tirpiklis, kosmetikos priemonėse naudojamas kaip odos kondicionavimo medžiaga, klampumą reguliuojanti medžiaga, taip pat odą drėkinanti priemonė. [18,25]
• Ksantano lipai - rišiklis, klampumą reguliuojanti medžiaga, kosmetikos priemonėse suriša sudedamąsias mišinio dalis. [18]
• Natrio hidroksidas - naudojamas buvo 18% tirpalas - neutralizatorius ( pH reikšmę reguliuojanti medžiaga) poliakrilo rūgšties neutralizacijai.
• Euxyl® Pe 9010 - konservantas, suteikiantis kosmetikos gaminiams priešgrybelinį ir antibakterinį poveikį.
Hidrogelių su Carbopol® Ultrez 30 sudėtys:
1 lentelė. Hidrogelių su poliakrilo rūgštimi sudėtys:
Medžiaga Hidrogelių kodas, Medžiagos kiekis (%) K06 BG K06 SG K06 BP K06 SP K08 BG K08 SG K08 BP K08 SP K01 K02 Carbopol ® Ultrez30 0,6 0,6 0,6 0,6 0,8 0,8 0,8 0,8 0,6 0,6 Alavijo ekstraktas 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 - - Medžiaga Hidrogelių kodas, Medžiagos kiekis (%) K06 BG K06 SG K06 BP K06 SP K08 BG K08 SG K08 BP K08 SP K01 K02 Ksantano guma - 0,16 - 0,16 - 0,16 - 0,16 0,16 - Glicerolis 5 5 - - 5 5 - - 5 5 Propilengl ikolis - - 5 5 - - 5 5 - - Natrio hidroksida s (18%) q.s q.s q.s q.s q.s q.s q.s q.s q.s q.s Išgryninta s vanduo 93,4 93,2 4 93,4 93,2 4 93,2 93,0 4 93,2 93,0 4 93,74 93,9 Euxyl®Pe 9010 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
K06 ir K08 nurodo Carbopol®Ultrez 30 polimero koncentraciją (0,6% ir 0,8%); B - be ksantano lipų, S - su ksantano lipais; G - glicerolis; P - propilenglikolis; K01 ir K02 - kontroliniai geliai, kurių sudėtyje nėra alavijo ekstrakto; (-) - nurodo, kad sudėtyje ši medžiaga nenaudota.
Tyrimo metu buvo pagaminta 10 skirtingos sudėties mėginių, naudojant skirtingas gelifikuojančios medžiagos Carbopol® Ultrez 30 koncentracijas (0,6% ir 0,8%). Šios medžiagos koncentracijos pasirinktos remiantis gamintojo rekomendacijomis. Alavijo ekstrakto koncentracija visuose mėginiuose pasirinkta vienoda, tik kontroliniuose mėginiuose jo nebuvo dėta, siekiant įvertinti alavijo ekstrakto įtaką gelių tekstūrai ir stabilumui. Taip pat buvo pasirinktos ir skirtingos pagalbinės medžiagos (minkštikliai, drėkikliai) - glicerolis, propilenglikolis. Mėginių gamybai buvo naudojama
nejonogeninė medžiaga - ksantano lipai bei skirtingas kiekis išgryninto vandens. Gelių sudėtys pateikiamos 1 lentelėje
3.2.
Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 juslinių
savybių vertinimas
Pagaminti hidrogeliai buvo atidžiai apžiūrimi, įvertintos juslinės savybės: spalva, skaidrumas, kvapas, konsistencija, homogeniškumas. Pagal pateiktus savybių apibūdinimus buvo sudaryta hidrogelių juslinių savybių lentelė. Numatytais lentelėje kriterijais vadovautasi visą tyrimo laikotarpį (2 lentelė). Gelių juslinės savybės buvo vertinamos tris kartus: pagaminus, po mėnesio ir po 3 mėnesių. Vertinami mėginiai laikyti skirtingose sąlygose: kambario temperatūroje (25±2°C) ir klimatinėje kameroje (40±2°C). Tyrimo rezultatai pateikiami 2 lentelėje.
2lentelė. Gelių juslinių savybių vertinimas
Gelio kodas
Hidrogelių juslinės savybės
S pa lva S ka idruma s Kva pa s Konsist enc ij a Homoge nišku mas S pa lva S ka idruma s Kva pa s Konsist enc ij a Homoge nišku mas S pa lva S ka idruma s Kva pa s Konsist enc ij a Homoge nišku mas
Pagaminus Po 1 mėnesio Po 3 mėnesių
Kambario temperatūroje (25±2°C) laikomi geliai
K06BG + + + + + + + + + + + + + + + K06SG + + + + + + + + + + + + + + + K06BP + + + + + + + + + + + + + # + K06SP + + + + + + + + + + + + + + + K08BG + + + + + + + + + + + + + + + K08SG + + + + + + + + + + + + + + + K08BP + + + + + + + + + + + + + + + K08SP + + + + + + + + + + + + + + + K01 + + + + + + + + + + + + + + + K02 + + + + + + + + + + + + + + +
Klimatinėje kameroje (40±2°C) laikomi geliai
K06BG + + + + + + + + + + + + + + + K06SG + + + + + + + + + + + + + + + K06BP + + + + + + + + + + + + + # + K06SP + + + + + + + + + + + + + + + K08BG + + + + + + + + + + + + + + + K08SG + + + + + + + + + + + + + + + K08BP + + + + + + + + + + + + + + + K08SP + + + + + + + + + + + + + + + K01 + + + + + + + + + + + + + + +
K02 + + + + + + + + + + + + + + +
Hidrogelis su poliakrilo rūgšties polimerais atitinka (+), neatitinka (-), iškeltus juslinių savybių reikalavimus, kurie pateikti 3 lentelėje, (#) - pokytis nežymus, tiriamas mėginys toliau, nes neinformatyvus.
3lentelė. Hidrogelių juslinių savybių apibūdinimas
Savybės Juslinės savybės apibūdinimas Spalva Bespalvis
Skaidrumas Skaidrus
Kvapas Turi silpną specifinį kvapą Konsistencija Pusiau kieta medžiaga
Homogeniškumas Gelis vienalytis, nepastebėta jokių fazių atsiskyrimo požymių
Nustatant hidrogelių, laikytų kambario temperatūroje (25±2°C) ir klimatinėje kameroje (40 ± 2°C),stabilumą, buvo atliktas juslinių savybių vertinimas. Vertinama buvo trimis skirtingais laiko intervalais (pagaminus, po 1 mėnesio ir po 3 mėnesių). Vertinimas buvo atliktas vizualiai pagal
3lentelėjepateiktus kriterijus, o rezultatai surašomi į 2 lentelę.
Kontrolinių gelių juslinių savybių vertinimas.Analizuojant kontrolinius mėginius, kuriuose
nėra alavijo ekstrakto, nebuvo nustatyta jokių juslinių savybių pakitimų laikant tiek kambario temperatūroje (25±2°C), tiek termostate (40±2°C). Mėginiai visą tyrimo laikotarpį atitiko keliamus juslinių savybių reikalavimus.
Tiriamųjų mėginių juslinių savybių vertinimas. Nustatyta, kad laikomų kambario
temperatūroje (25±2°C) ir klimatinėje kameroje (40 ± 2°C) hidrogelių juslinės savybės nepakito. Taip pat gelių stabilumui įtakos neturėjo ir gelifikuojančios medžiagos koncentracija (0,6% ir 0,8%). Geliai išsaugojo savo pirmines spalvos, skaidrumo, kvapo, homogeniškumo ir konsistencijos savybes. Lyginant mėginius pagal pagaminimo laiką, jokių skirtumų nepastebėta. Galima teigti, jog gelių mėginiai visą tyrimo laikotarpį išsaugojo savo pirmines savybes ir išliko stabilūs. Tačiau vertinant hidrogeliosu poliakrilo rūgšties karbomero 0,6% koncentraciją, kuriame nėra ksantano lipų, o pagalbinė medžiaga propilenglikolis (K06BP), buvo nustatyta nežymių nestabilumo pokyčių praėjus trimsmėnesiams, laikant kambario temperatūroje (25±2°C) ir klimatinėje kameroje (40 ± 2°C). Nestabilumo pokyčius būtų galima paaiškinti taip: mėginys turėjo mažesnę gelifikuojančios medžiagos koncentraciją ir jo sudėtyje nebuvo ksantano lipų. Kadangi pokytis nežymus, mėginys neinformatyvus, tyrimas tęsiamas toliau.
Apibendrinant galima teigti, jog tiriamų mėginių juslinėms savybėms laikymo sąlygos įtakos neturėjo. Įtakos galėjo turėti gelifikuojančios medžiagos koncentracija ir ksantano lipų buvimas hidrogelių sudėtyje.
3.3. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30 stabilumo
tyrimas atliekant šildymo - šaldymo ciklą
Šis hidrogelių su poliakrilo rūgšties polimerais tyrimas buvo atliktas su dviem skirtingose sąlygose laikytais gelių mėginiais (kambario temperatūroje (25±2°C) ir klimatinėje kameroje (40±2°C). Vertinama temeratūrų svyravimų (-18±2°C ir +25±2°C) įtaka hidrogelių stabilumui, stebint, ar neatsirado nestabilumo požymių.Gelių su poliakrilo rūgšties polimerais juslinių savybių vertinimo kriterijai pateikti4 lentelėje. Gauti rezultatai surašomi5 lentelėje.
4 lentelė. Gelių su poliakrilo rūgšties polimerais juslinių savybių vertinimo kriterijai
Juslinės savybės Juslinių savybių apibūdinimas
Spalva Bespalvis
Skaidrumas Skaidrus
Kvapas Būdingas specifinis nestiprus Konsistencija Pusiau kieta sistema
5 lentelė. Šildymo - šaldymo ciklo tyrimo rezultatai (n=3)
Hidro gelio kodas Juslinės savybės Spal va Skai d ru m as K vapa s K onsi st en ci ja Spal va Skai d ru m as K vapa s K onsi st en ci ja Spal va Skai d ru m as K vapa s K onsi st en ci ja Spal va Skai d ru m as K vapa s K onsi st en ci ja Spal va Skai d ru m as K vapa s K onsi st en ci ja
Šildymo - šaldymo ciklas
1 2 3 4 5
Kambario temperatūroje laikomi hidrogeliai (25±2°C)
K06BG + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + K06SG + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + K06BP + + + + + + + + + + + + + + + + + + + # K06SP + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + K08BG + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + K08SG + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + K08BP + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + K08SP + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + K01 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + K02 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Hidro gelio kodas Juslinės savybės Spal va Skai d ru m as K vapa s K onsi st en ci ja Spal va Skai d ru m as K vapa s K onsi st en ci ja Spal va Skai d ru m as K vapa s K onsi st en ci ja Spal va Skai d ru m as K vapa s K onsi st en ci ja Spal va Skai d ru m as K vapa s K onsi st en ci ja
Šildymo - šaldymo ciklas
1 2 3 4 5
Klimatinėje kameroje laikomi hidrogeliai (40±2°C)
K06BG + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + K06SG + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + K06BP + + + + + + + + + + + + + + + + + + + # K06SP + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + K08BG + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + K08SG + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + K08BP + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + K08SP + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + K01 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + K02 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Hidrogelių šildymo - šaldymo ciklo metu buvo vertinama mėginių spalva, skaidrumas, kvapas, konsistencija, remiantis 5 lentelėje pateiktais kriterijais, (#) - pokytis nežymus, mėginys nepakankamai informatyvus, todėl mėginio tyrimas tęsiamas toliau. Hidrogelis atitinka (+), neatitinka (-), iškeltus reikalavimus, kurie nurodomi 5 lentelėje.
K – geliai, pagaminti su Carbopol Ultrez 30; (0,6; 0,8) - skaitmenys nurodo gelifikuojančios medžiagos koncentraciją, S - nurodo, jog sudėtyje yra ksantano lipai, G- glicerolis; P-propilenglikolis; K01 ir K02 - kontroliniai mėginiai, kurių sudėtyje nėra alavijo ektrakto
Kontrolinių mėginių rezultatų vertinimas. K01 ir K02 gelių mėginiams, kurių sudėtyje
nebuvo alavijo ekstrakto, temperatūrų skirtumai stabilumui įtakos neturėjo. Geliai laikyti kambario temperatūroje (25±2°C) ir klimatinėje kameroje (40±2°C) išliko stabilūs visus 5 šildymo - šaldymo ciklus.
Tiriamųjų mėginių rezultatų apžvalga. Temperatūros svyravimai mėginių stabilumui įtakos
neturėjo. Gelių mėginiai išliko stabilūs ir atitiko vertinimo kriterijus 5 šildymo - šaldymo ciklus, nepriklausomai nuo to, kokiose sąlygose prieš tai buvo laikomi (kambario ar klimatinės kameros).
Tačiau vienas mėginys, kurio sudėtyje buvo mažesnė koncentracija (0,6%) gelifikuojančios medžiagos Carbopol® Ultrez 30, nebuvo ksantano lipų (K06BP), nežymiai pakeitė savo konsistenciją po 5 šildymo - šaldymo ciklo. Mėginys neinformatyvus, tyrimas tęsiamas toliau.
Apibendrinant tyrimo rezultatus, galima teigti, jog mėginiai, veikiami skirtingos temperatūros, išliko stabilūs. Tik vienas mėginys K06BP 5 šildymo - šaldymo ciklo metu nežymiai pakeitė konsistencijos savybes. Rezultatą galima paaiškinti taip: mėginyje buvo mažesnė gelifikuonačios medžiagos koncentracija,mėginio sudėtyje nebuvo ksantano lipų. Taigi, didesnė polimero koncentracija ir ksantano lipai daro junginius stabilesnius.
3.4. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol Ultrez 30 pH reikšmės
vertinimas laiko atžvilgiu
Hidrogeliai su poliakrilo rūgšties polimerais buvo gaminami pH reikšmės ribose nuo 6,5 pH iki 7,1. Šiuo tyrimu buvo siekiama įvertinti pagamintų gelių pH reikšmės kitimą laiko atžvilgiu, tyrimui buvo naudoti kambario temperatūroje (25±2°C) ir termostate (40±2°C) laikomi geliai. Mėginiai analizuojami tris kartus- pagaminus, po 1 mėnesio ir po 3 mėnesių.
1pav. Gelių pH reikšmės pokytis laiko atžvilgiu, laikant kambario temperatūroje (25±2°C) (n=3) 6 6.4 6.8 7.2 K06BP K06SG K06SP K06BG K08BP K08SG K08SP K08BG K01 K02 p H r e ikšm ė k am b ar io T °C (25 ±2 °C)
Iš karto po pagaminimo Po 1 mėnesio Po 3 mėnesių *
**
* p<0,05, lyginant pH iš karto po pagaminimo su pH po 1 mėnesio **p<0,05, lyginant pH po 1 mėnesio su pH po 3 mėnesių
Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30, laikytų kambario temperatūroje (25±2°C), pH reikšmės kitimo vertinimas laiko atžvilgiu
Tyrimo metu kontrolinių gelių K01 ir K02 pH reikšmė kito nežymiai. K01gelio pH reikšmė pagaminus siekė 6,65, po mėnesio – 6,68, o po 3 mėnesių – 6,7. K02 gelio pH reikšmė atitinkamai nustatyta: 6,69; 6,71 ir 6,72. Atlikus tyrimus nustatyta, kad K01 ir K02 gelių pH reikšmės kitimo skirtumai nėra statistiškai reikšmingi (p>0,05).
Vertinant K06SG, K06SP, K06BG, K08BP, K08SG, K08SP, K08BG gelių su alavijo ekstraktu ir skirtingomis gelifikuojančios medžiagos koncentracijomis (0,6% ir 0,8%) pH reikšmę, visą tyrimo laikotarpį ji kito nežymiai (p>0,05).
Tačiau K06BP gelio pH reikšmės pokytis buvo statitiškai reikšmingas(p<0,05). Pagaminus buvo-6,88, po mėnesio- 6,98 ir po 3 mėnesių- 7,09. Gauti tyrimo rezultatai pateikiami 1pav.
2pav. pH reikšmės pokytis gelių mėginiuose, laikytuose klimatinėje kameroje (40±2°C)
Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30, laikytų klimatinėje kameroje (40±°C), pH reikšmės kitimo vertinimas laiko atžvilgiu
Tyrimo metu kontroliniai mėginiai, kurie yra be alavijo ekstrakto (K01 ir K02), kito nežymiai.K01 mėginio rezultatai: pagaminus- 6,60, po mėnesio- 6,62, po trijų mėnesių- 6,62.K02 mėginio rezultatai: pagaminus- 6,69, po mėnesio- 6,73, po trijų mėnesių- 6,74. Reikšmingų pokyčių dėl laiko nebuvo (p>0,05). 6 6.4 6.8 7.2 K06BP K06SG K06SP K06BG K08BP K08SG K08SP K08BG K01 K02 p H r e ikšm ė te rm o stat e ( 40 ±2 °C )
Iš karto po pagaminimo Po 1 mėnesio Po 3 mėnesių *
Vertinant kitų gelių (K06BG, K06SG, K06SP, K08BG, K08BP, K08SG, K08SP), kurių sudėtyje yra alavijo ekstrakto ir skirtingos gelifikuojančios medžiagos koncentracijos, reikšmingų pokyčių nebuvo, pH reikšmė laiko atžvilgiu kito nežymiai (p>0,05).
Tačiau viename mėginyje, kuriame yra mažesnė gelifikuojančios medžiagos Carbopol® Ultrez 30 koncentracija, nėra ksantano lipų, o drėkikliu naudojamas propilenglikolis (K06BP), buvo pastebėtas reikšmingas pokytis (p<0,05). Pagaminus pH reikšmė buvo- 6,88,po mėnesio- 7,08 ir po 3 mėnesių- 7,11. Gauti tyrimo rezultatai pateikiami 2pav.
Apibendrinant tyrimų rezultatus nustatyta, kad įtakos pH reikšmės kitimui galėjo padaryti maža (0,6%) Carbopol® Ultrez 30 koncentracija ir tai, kad mėginyje nebuvo ksantano lipų.
3.5. Gelių su Carbopol Ultrez 30 polimerais klampos vertinimas
Norint įvertinti alavijo ekstrakto įtaką bei poliakrilo rūgšties polimerų koncentracijos (0,6% ir 0,8%) įtaką gelių stabilumui laiko atžvilgiu, buvo atliktas klampos vertinimas. Buvo matuojama gelių, laikomų skirtingose salygose - kambario temperatūroje (25±2°C) ir termostate (40±2°C),klampa. Matavimai atlikti trimis skirtingais laiko periodais (pagaminus, po 1 mėnesio ir po 3mėnesių). Gauti rezultatai buvo palyginti ir pateikti3 ir 4pav.
3 pav. Hidrogelių, laikomų kambario temperatūroje (25±2°C),alavijo ekstrakto ir laiko atžvilgiu (n=3), klampos pokytis 0 20000 40000 60000 80000 100000 K01 K02 K06BP K06BG K06SP K06SG K08BG K08BP K08SP K08SG K lam p a (m Pa* s) k am b ar io T °C (25 ±2 °C)
Iš karto po pagaminimo Po 1 mėnesio Po 3 mėnesių
*p<0,05, skirtingais laikotarpiais lyginant K01 gelio klampą su kitais geliais **p<0,05, skirtingais laikotarpiais lyginant K02 gelio klampą su kitais geliais
* **
Hidrogelių su poliakrilo rūgšties pomilerais, laikytų kambario temperatūroje (25±2°C), klampos vertinimas alavijo ekstrakto atžvilgiu. Palyginus kontrolinius mėginius (K01 ir K02),
kuriuose nėra alavijo ekstrakto, ir mėginius (K06BP, K06BG, K06SP, K06SG, K08BG, K08BP, K08SP, K08SG), kurių sudėtyje yra alavijo ekstrakto, gauti duomenys buvo reikšmingi (p<0,05). Kontrolinio mėginio K01 klampa buvo tokia: pagaminus- 80172,33, po mėnesio- 79806,00 ir po trijų mėnesių- 79083,33. K02 mėginio klampos duomenys: pagaminus- 96859,67, po mėnesio- 96643,00 ir po trijų mėnesių- 97434,67. Mažiausią lyginamų (kontrolinių) mėginių rezultatų skirtumą turėjo K08SG mėginys, kurio sudėtyje yra didesnė gelifikuojančios medžiagos koncentracija (0,8%), taip pat yra ksantano lipų. Šio mėginio klampa pagaminus- 65426,33, po mėnesio- 65517,00 ir po trijų mėnesių- 69179,67. Didžiausią skirtumą bei mažiausią klampą turėjoK06BP mėginys. Šio hidrogelio sudėtyje yra mažesnė gelifikuojančios medžiagos koncentracija (0,6%) bei nėra ksantano lipų. Šio mėginio klampa pagaminus- 22337,33, po mėnesio- 19770,08 ir po trijų mėnesių- 18665,65.
Gelių, laikytų kambario temperatūroje (25±2°C), klampos vertinimas laiko atžvilgiu.
Gauti tyrimų rezultatai pateikti3pav. Reikšmingų (p<0,05) klampos pokyčių laiko atžvilgiu nebuvo užfiksuota nė viename gelio mėginyje.
4pav. Hidrogelių, laikomų klimatinėje kameroje (40±2°C),alavijo ekstrakto ir laiko atžvilgiu (n=3), klampos pokytis 0 20000 40000 60000 80000 100000 K01 K02 K06BP K06BG K06SP K06SG K08BG K08BP K08SP K08SG K lam p a (m Pa* s) t e rm o stat e (40 ±2 °C)
Iš karto po pagaminimo Po 1 mėnesio Po 3 mėnesių
* **
*p<0,05, skirtingais laikotarpiais lyginant K01 gelio klampą su kitais geliais **p<0,05, skirtingais laikotarpiais lyginant K02 gelio klampą su kitais geliais
Hidrogelių su poliakrilo rūgšties pomilerais, laikytų klimatinėje kameroje (40±2°C), klampos vertinimas alavijo ekstrakto atžvilgiu.
Vertinant alavijo ekstrakto įtaką klampos atžvilgiu, visi mėginiai turėjo reikšmingą pokytį (p<0,05). Mažiausią skirtumą su lyginamaisiais (kontroliniais) mėginiais turėjo K08SG mėginys, kurio sudėtyje yra didesnė gelifikuojančios medžiagos koncentracija (0,8%), taip pat yra ksantano lipų. Šio mėginio klampa iš karto pagaminus buvo 65426,33, po mėnesio- 67665,67 ir po trijų mėnesių- 70649,68. Didžiausią skirtumą bei mažiausią klampą turėjo K06BP mėginys. Šio hidrogelio sudėtyje yra mažesnė gelifikuojančios medžiagos koncentracija (0,6%) bei nėra ksantano lipų.Atitinkamai šio mėginio klampos reikšmės buvo tokios: pagaminus- 22337,33, po mėnesio- 21189,12 ir po trijų mėnesių 17334,33.
Gelių, laikytų klimatinėje kameroje (40±2°C), klampos vertinimas laiko atžvilgiu.
Reikšmingų klampos pokyčių laiko atžvilgiu pastebėta nebuvo (p>0,05). Visi hidrogeliai išliko stabilūs net ir laikant ypatingose stresinėse sąlygose (40±2°C).
Vertinant Carbopol® Ultrez 30 koncentracijos įtaką gelių klampai, galima teigti, jog didesnę poliakrilo rūgšties koncentraciją turėję mėginiai buvo stabilesni.
3.6. Hidrogelių, pagamintų su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez
30,skaidrumo analizė laiko atžilgiu
Skaidrumo tyrimo metu siekta įvertinti gelifikuojančios medžiagos Carbopol® Ultrez 30 koncentracijos (0,6% ir 0,8%) bei skirtingų pagalbinių medžiagų įtaką skaidrumui laiko atžvilgiu.
Tyrimas buvo atliekamas tris kartus- pagaminus, po mėnesio ir po 3 mėnesių. Analizuojami mėginiai buvo laikomi kambario temperatūroje (25±2°C), klimatinėje kameroje (40±2°C). Kiekvienas hidrogelis turėjo tris mėginius, iš mėginių rezultatų buvo apskaičiuojamas aritmetinis vidurkis ir sudaromas grafikas. Rezultatai pateikiami (5 ir 6 pav.)
5pav. Hidrogelių su gelifikuojančia medžiaga Carbopol® Ultrez 30, laikomų kambario temperatūroje (25±2°C), skaidrumo tyrimas laiko ir pagalbinių medžiagų atžvilgiu (n=3)
Hidrogelių, laikomų kambario temperatūroje (25±2°C),skaidrumo tyrimo vertinimas laiko atžvilgiu.Tyrimo metu (pagaminus, po mėnesio ir po 3 mėnesių) tiriamieji mėginiai kito
nežymiai ir reikšmingų pokyčių pastebėta nebuvo (p>0,05).
Hidrogelių, laikomų kambario temperatūroje (25±2°C), skaidrumo tyrimo vertinimas pagalbinių medžiagų atžvilgiu. Didesniu skaidrumu pasižymėjo hidrogeliai, kurių sudėtyje yra
ksantano lipų. Rezultatai pateikiami 5pav.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 K06BP K06SG K06SP K06BG K08BP K08SG K08SP K08BG K01 K02 Skai d ru m as (p ro c.) kam b ar io T °C (25 ±2 ºC)
Iš karto po pagaminimo Po 1 mėnesio Po 3 mėnesių
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 K06BP K06SG K06SP K06BG K08BP K08SG K08SP K08BG K01 K02 Skai d ru m as (p ro c.) te rm o stat e (40 ±2ºC)
