PATVIRTINIMAS APIE ATLIKTO DARBO SAVARANKIŠKUMĄ
Patvirtinu, kad įteikiamas magistro baigiamasis darbas „Farmacinių veiksnių įtaka skystų dermatologinių formuluočių su askorbo rūgštimi farmaciniam pasisavinimui―. 1. Yra atliktas mano paties (pačios).
2. Nebuvo naudotas kitame universitete Lietuvoje ir uţsienyje.
3. Nenaudojau šaltinių, kurie nėra nurodyti darbe, ir pateikiu visą naudotos literatūros sąrašą.
Elektroniniu laišku patvirtinu, o darbas bus pasirašytas pasibaigus karantino ir ekstremaliosios situacijos dėl COVID-19 pandemijos Lietuvos Respublikoje laikotarpiui.
(data) (autoriaus vardas, pavardė) (parašas)
PATVIRTINIMAS APIE ATSAKOMYBĘ UŢ LIETUVIŲ KALBOS TAISYKLINGUMĄ ATLIKTAME DARBE
Patvirtinu lietuviu kalbos taisyklingumą atliktame darbe.
Elektroniniu laišku patvirtinu, o darbas bus pasirašytas pasibaigus karantino ir ekstremaliosios situacijos dėl COVID-19 pandemijos Lietuvos Respublikoje laikotarpiui.
(data) (autoriaus vardas, pavardė) (parašas)
MAGISTRO BAIGIAMOJO DARBO VADOVO IŠVADA DĖL DARBO GYNIMO
Elektroniniu laišku patvirtinu, o darbas bus pasirašytas pasibaigus karantino ir ekstremaliosios situacijos dėl COVID-19 pandemijos Lietuvos Respublikoje laikotarpiui.
(data) (autoriaus vardas, pavardė) (parašas)
MAGISTRO BAIGIAMASIS DARBAS APROBUOTAS KATEDROJE (KLINIKOJE, INSTITUTE)
Elektroniniu laišku patvirtinu, o darbas bus pasirašytas pasibaigus karantino ir ekstremaliosios situacijos dėl COVID-19 pandemijos Lietuvos Respublikoje laikotarpiui.
(aprobacijos data ) (katedros (klinikos, instituto) vedėjo (-os) (vadovo (-ės)) (parašas) vardas, pavardė)
Baigiamojo darbo recenzentas
Elektroniniu laišku patvirtinu, o darbas bus pasirašytas pasibaigus karantino ir ekstremaliosios situacijos dėl COVID-19 pandemijos Lietuvos Respublikoje laikotarpiui.
(vardas, pavardė) (parašas)
Baigiamųjų darbų gynimo komisijos įvertinimas:
MEDICINOS AKADEMIJA FARMACIJOS FAKULTETAS KLINIKINĖS FARMACIJOS KATEDRA
VIRGINIJA NADZEIKAITĖ
FARMACINIŲ VEIKSNIŲ ĮTAKA SKYSTŲ DERMATOLOGINIŲ FORMULUOČIŲ SU ASKORBO RŪGŠTIMI FARMACINIAM PASISAVINIMUI
Magistro baigiamasis darbas
Darbo vadovė: doc. dr. Asta Marija Inkėnienė
MEDICINOS AKADEMIJA FARMACIJOS FAKULTETAS KLINIKINĖS FARMACIJOS KATEDRA
TVIRTINU:
Farmacijos fakulteto dekanas: Ramunė Morkūnienė Data:
FARMACINIŲ VEIKSNIŲ ĮTAKA SKYSTŲ DERMATOLOGINIŲ FORMULUOČIŲ SU ASKORBO RŪGŠTIMI FARMACINIAM PASISAVINIMUI
Magistro baigiamasis darbas
Recenzentas:
Data:
Darbo vadovas:
Doc. dr. Asta Marija Inkėnienė
Darbą atlikto: Magistrantė
Virginija Nadzeikaitė Data:
TURINYS
SANTRAUKA ... 5
SUMMARY ... 6
SANTRUMPOS ... 7
ĮVADAS ... 8
DARBO TIKSLAS IR UŢDAVINIAI ... 10
Darbo tikslas ... 10
Darbo uţdaviniai: ... 10
1. LITERATŪROS APŢVALGA ... 11
1.1. Askorbo rūgšties taikymas farmaciniuose preparatuose ... 11
1.2. Farmaciniai veiksniai, turintys įtakos askorbo rūgšties biopasisavinimui iš skystų homogeninių sistemų ... 11
1.3. Farmaciniai veiksniai, turintys įtakos askorbo rūgšties biopasisavinimui iš skystų heterogeninių sistemų ... 13
2. TYRIMO METODIKA ... 16
2.1. Tyrimo medţiagos ir įranga ... 16
2.1.1.Tyrimo medţiagos ... 16
2.1.2. Tyrimo įranga ... 16
2.2. Tirpalų ir klampių tirpalų gamyba ... 17
2.2.1. Vandeninių tirpalų gamyba ... 17
2.2.2. Klampių tirpalų gamyba ... 17
2.3. Emulsijų gamyba ... 18
2.4. Mikroemulsijų gamyba ... 19
2.5. Skystų sistemų fizikocheminių rodiklių tyrimai ... 21
2.5.1. pH reikšmės nustatymas ... 21
2.5.2. Klampos tyrimas ... 21
2.5.3. Emulsijų mikrostruktūros nustatymas ... 21
2.5.4. Emulsijų išsisluoksniavimas ... 22
2.5.5. Mikroemulsijų vidutinio dalelių dydţio (VDD) ir pasiskirstymo įvertinimas ... 22
2.6. In vitro atpalaidavimo tyrimas ... 23
2.7. Statistinė analizė ... 24
3. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS ... 25
3.1. Skystų sistemų sudėčių parinkimas bei modeliavimas ... 25
3.2.2. pH reikšmės vertinimas ... 26
3.2.3. Klampos rodiklio vertinimas ... 29
3.2.4. Emulsijų išsisluoksniavimo bei mikrostruktūros įvertinimas ... 32
3.2.5. Mikroemulsijų vidutinio dalelių dydţio ir polidispersiškumo indekso vertinimas ... 35
3.3. Farmacinių veiksnių poveikis askorbo rūgšties atpalaidavimui iš skystų vaistų formų ... 37
3.3.1. Farmacinės formos įtaka askorbo rūgšties atpalaidavimui ... 37
3.3.2. Pagalbinių medţiagų įtaka askorbo rūgšties atpalaidavimui ... 42
3.3.3. Askorbo rūgšties atpalaidavimo priklausomybė nuo tyrimo sąlygų ... 45
3.3.3.1.Askorbo rūgšties atpalaidavimas rūgštinėje akceptorinėje terpėje ... 45
3.3.3.2. Askorbo rūgšties atpalaidavimas vandeninėje akceptorinėje terpėje ... 46
3.3.3.3. Askorbo rūgšties atpalaidavimas šarminėje akceptorinėje terpėje ... 47
4. IŠVADOS ... 49
PRAKTINĖS REKOMENDACIJOS ... 50
5. LITERATŪROS ŠALTINIAI ... 51
SANTRAUKA
V. Nadzeikaitės magistro baigiamasis darbas „Farmacinių veiksnių įtaka skystų dermatologinių formuluočių su askorbo rūgštimi farmaciniam pasisavinimui―. Mokslinio darbo vadovė Doc. dr. A. M. Inkėnienė. Lietuvos sveikatos mokslų universiteto, Farmacijos fakulteto, Klinikinės farmacijos katedra, Kaunas, 2020.
Tyrimo tikslas – nustatyti ir įvertinti farmacinių veiksnių įtaką sumodeliuotų skystų farmacinių formų su askorbo rūgštimi – tirpalų, klampių tirpalų, emulsijų ir mikroemulsijų – farmaciniam pasisavinimui.
Darbo uţdaviniai – nustatyti ir palyginti gamybos metodo ir sudėčių parinkimo svarbą skystų sistemų modeliavimui; įvertinti sumodeliuotų skystų farmacinių formų fizikocheminius rodiklius; įvertinti farmacinių veiksnių įtaką askorbo rūgšties atpalaidavimui iš skystų dermatologinių sistemų; nustatyti atpalaidavimo tyrimo rezultatų priklausomybę nuo tyrimo sąlygų.
Tyrimo metodai – skystų farmacinių formų: klampių tirpalų, emulsijų ir mikroemulsijų sudėtys parenkamos remiantis moksline literatūra. Preparatų stabilumas vertinamas pagal pH, klampos, emulsijų išsisluoksniavimo ir mikrostruktūros, mikroemulsijų VDD ir PDI. Biofarmaciniai in
vitro tyrimai atliekamai taikant vienos kameros modelį naudojant vertikalią difuzinę celę. Paimti
mėginiai tiriami UV spektrofotometru.
Tyrimo rezultatai ir išvados – klampūs tirpalai gaminti su klampą didinančiomis medţiagomis. Juose askorbo rūgšties koncentracija 5 proc. Emulsijos modeliuotos v/a tipo, emulsikliais pasirinkta Tween 80 ir Span 80 (1:1) bei naudotos pagalbinės medţiagos: PVA ir HM. Askorbo rūgšties koncentracija šiose sistemose 2,5 proc. ir 5 proc. Heterogeninės emulsinės sistemos a/v tipo modeliuotos su linų sėmenų aliejumi, išgrynintu vandeniu ir S – Tween 20 (1:2:19), ir v/a tipo su sėmenų aliejumi, išgrynintu vandeniu ir S – Tween 80 ir Span 80 (1:1) ir CoS – 1,2-propandioliu (14:1:24:1); (18:1:20:1). Askorbo rūgšties koncentracija 1 proc. Nustatyti tirtas sistemas charakterizuojantys rodikliai. pH reikšmė klampių tirpalų 2,39–2,65; emulsijų (E1-E8) 2,69–3,15; heterogeninių emulsinių sistemų (ME3-ME5) 5,77–6,30. Klampa klampių tirpalų 0,67–27,1 Pa·s; E4-E8 0,172–1,88 Pa·s; ME3-ME5 0,179–0,427 Pa·s. ME1-ME4 VDD 1880–4973 nm, PDI nuo 0,44– 0,68. Mikroskopavimo metu nustatyta, kad pagalbinės medţiagos ir jų kiekiai emulsijose daro įtaką vandens lašelių dydţiui ir jų pasiskirstymui aliejinėje terpėje. Askorbo rūgšties atpalaidavimui iš skystų sistemų įtakos turi: askorbo rūgšties koncentracija, farmacinė forma, pagalbinės medţiagos bei akceptorinė terpėje, kurioje vykdomas atpalaidavimas.
SUMMARY
V. Nadzeikaitė's master's thesis "Influence of pharmaceutical factors on the pharmaceutical uptake of liquid dermatological formulations with ascorbic acid". Research supervisor Doc. dr. A. M. Inkėnienė. Lithuanian University of Health Sciences, Faculty of Pharmacy, Department of Clinical Pharmacy, Kaunas, 2020.
The aim of the study was to determine and evaluate the influence of pharmaceutical factors on the pharmaceutical uptake of simulated liquid pharmaceutical forms with ascorbic acid - solutions, viscous solutions, emulsions and microemulsions.
Tasks of the thesis – to determine and compare the importance of production method and composition selection for modeling of liquid systems; to evaluate the physicochemical parameters of the simulated liquid pharmaceutical forms; to evaluate the influence of pharmaceutical factors on the release of ascorbic acid from liquid dermatological systems; to determine the dependence of the release test results on the test conditions
Methods of research – liquid pharmaceutical forms: the compositions of viscous solutions, emulsions and microemulsions are selected on the basis of scientific literature. The stability of the preparations is assessed by pH, viscosity, emulsion layering and microstructure, microemulsion VDD and PDI. In vitro biopharmaceutical studies are performed using a single-chamber model using a vertical diffusion cell. The samples taken are analyzed with a UV spectrophotometer.
Results and conclusions of the study – viscous solutions are produced with viscosity-increasing substances. They have an ascorbic acid concentration of 5%. The emulsions were modeled in w/o type, Tween 80 and Span 80 (1: 1) were selected as emulsifiers and excipients were used: PVA and HM. The concentration of ascorbic acid in these systems is 2.5%. and 5%. Heterogeneous emulsion systems o/w modeled with linseed oil, purified water and S - Tween 20 (1:2:19), and w/o with linseed oil, purified water and S – Tween 80 and Span 80 (1:1) and CoS – 1,2-propanediol (14:1:24:1); (18:1:20:1). Ascorbic acid concentration was 1%. The parameters characterizing the investigated systems were determined. pH value of viscous solutions 2.39–2.65; emulsions (E1-E8) 2.69–3.15; heterogeneous emulsion systems (ME3-ME5) 5.77–6.30. Viscosity of viscous solutions 0.67–27.1 Pa•s; E4-E8 0.172–1.88 Pa•s; ME3-ME5 0.179–0.427 Pa•s. ME1-ME4 VDD 1880– 4973nm, PDI from 0.44–0.68. Microscopy revealed that excipients and their amounts in emulsions affect the size of water droplets and their distribution in the oily medium. The release of ascorbic acid from liquid systems is influenced by: the concentration of ascorbic acid, the pharmaceutical form, the excipients and the acceptor medium in which the release takes place.
SANTRUMPOS
AA – askorbo rūgštis a/v – aliejus/vandenyje CD – ciklodekstrinas HLB – hidrofilinis-lipofilinis balansas HM – hipromeliozė ME – mikroemulsijaPAM – paviršiaus aktyvumo medţiagos PDI – polidispersiškumo indeksas PVA – polivinilo alkoholis
v/a – vanduo/aliejuje
ĮVADAS
Šiuolaikinis ţmogus gyvendamas dabartinėje aplinkoje, kur padidėjęs oro uţterštumas bei radiacija ir veikiamas gyvenimo būdo sąlygų, vis daţniau susiduria su odai aktualiomis problemos, kurios sąlygoja ankstyvą senėjimą, padidėjusią vėţinių susirgimų riziką, įvairių dermatologinių ligų atsiradimą ankstyvame amţiuje. Didelę įtaką tam turi oksidacinė paţaida. Tai procesas, kurio metu susidarę laisvieji radikalai atakuoja ląsteles ir sukelia daţnai negrįţtamus pakitimus [1]. Laisvieji radikalai yra generuojami tiek iš endogeninių, tiek iš egzogeninių šaltinių. Imuninių ląstelių aktyvavimas, uţdegiminė reakcija, išemija, infekcija, vėţiniai susirgimai, per didelis fizinis krūvis, psichologinis stresas bei senėjimas yra atsakingi uţ vidinių (endogeninių) laisvųjų radikalų gamybą. Išoriniai (egzogeniniai) atsiranda dėl aplinkos taršos, sunkiųjų metalų (Cd, Hg, Pb, Fe, As), vaistų, alkoholio vartojimo, cigarečių dūmų poveikio bei radiacijos. Egzogeniniams junginiams patekus į kūną jie gali būti metabolizuojami ir kaip šalutinis produktas susidaryti laisvieji radikalai [2].
Siekiant išvengti oksidacinės paţaidos, priimamas sprendimas naudoti preparatus, savo sudėtyje turinčius medţiagas, kurių antioksidacinės savybės yra stipriai išreikštos. Šiuo metu intensyviausi tyrimai vykdomi su vitaminu C, vitaminu E ir β-karotenu, kadangi jų įtaką oksidacinės ţalos sumaţinimui yra reikšminga [3].
Askorbo rūgštis saugo ląsteles nuo oksidacinio streso, palaikydama ląstelių oksidacijos-redukcijos pusiausvyrą. Ji, veikdama kaip elektronų donoras, gali sumaţinti laisvųjų radikalų kiekį, tad ląstelės apsaugomos nuo mutacijų, kitų DNR paţeidimų. Klinikiniai tyrimai parodė askorbo rūgšties, kaip priešvėţinio agento, veiksmingumą skiriant didelėmis dozėmis į veną pacientams, turintiems navikinių susirgimų [4,5]. Taip pat ji, kaip veiklioji medţiaga, daţnai pasirenkama dermatologų bei kosmetologų. Yra įrodyta, jog lokaliai naudojami antioksidantai naudingi paţeistai odai gydyti. Tyrimais įrodyta, jog askorbatas (tai prolilo ir lizilo hidroksilazės fermentų, atsakingų uţ kolageno stabilizavimą ir kryţminimą, kofaktorius) gali tiesiogiai stimuliuoti kolageno sintezę, slopinti elastano sintezę ir tokiu būdu prisidėti prie fotopigmentuotos odos gydymo [6].
Kol kas yra labai nedaug klinikinių tyrimų, kurių metu tiriamas vietinio naudojimo askorbo rūgšties preparatų poveikis. Askorbo rūgšties naudojimo potencialas, svarba ir pritaikomumas skatina mokslininkus analizuoti, kaip šią medţiagą galima pritaikyti ieškant tinkamos vaisto formos, kuri išlaikytų medţiagą stabilią bei kontroliuotų jos atpalaidavimą iš vaisto formos, įvertintų farmacinių veiksnių įtaką atpalaidavimui, įvertintų įsiskverbimą per odą bei uţtikrintų galimą poveikį [7].
Tyrimo objektas – farmacinių veiksnių poveikis askorbo rūgšties atpalaidavimui iš skystų farmacinių formų.
Darbo tikslas – nustatyti ir įvertinti farmacinių veiksnių įtaką sumodeliuotų skystų farmacinių formų su askorbo rūgštimi – tirpalų, klampių tirpalų, emulsijų ir mikroemulsijų – farmaciniam pasisavinimui.
DARBO TIKSLAS IR UŢDAVINIAI
Darbo tikslas:
nustatyti ir įvertinti farmacinių veiksnių įtaką sumodeliuotų skystų farmacinių formų su askorbo rūgštimi – tirpalų, klampių tirpalų, emulsijų ir mikroemulsijų – farmaciniam pasisavinimui.
Darbo uţdaviniai:
1. Nustatyti ir palyginti gamybos metodo ir sudėčių parinkimo svarbą skystų sistemų modeliavimui.
2. Įvertinti sumodeliuotų skystų farmacinių formų fizikocheminius rodiklius.
3. Įvertinti farmacinių veiksnių įtaką askorbo rūgšties atpalaidavimui iš skystų dermatologinių sistemų.
1. LITERATŪROS APŢVALGA
1.1. Askorbo rūgšties taikymas farmaciniuose preparatuose
Askorbo rūgštis – gamtoje laisvai randamas antioksidantas. L-askorbo rūgštis yra chemiškai aktyvi vitamino C forma, kuri yra biologiškai aktyvesnė, lyginant su izomerine molekule D-askorbo rūgštimi, ir naudingesnė medicinoje. Šios medţiagos vartojimas per burną, esant tam tikriems odos paţeidimams, nesuteikia norimo poveikio. Per burną vartojama askorbo rūgštis stiprina ţmogaus imuninę sistemą. Siekiant daugiau dermatologinio poveikio, rekomenduojama rinktis vietinio poveikio preparatus, kurie tikslingai nukreipti į paţeistą odos vietą [8].
Askorbo rūgštis yra plačiai naudojama tiek farmacijos, tiek kosmetikos srityse. Pastarojoje ją renkasi dėl senėjimo stabdymo, ryškaus raukšlių maţinimo, depigmentacijos bei antioksidacinių savybių. Ji dalyvauja kolageno sintezėje ir netgi pasiţymi ţaizdų gijimą skatinančiu poveikiu.
Oda, veikiama UV spindulių, suteikia sąlygas susidaryti laisviesiems radikalams, kurie geba sukelti ląstelių paţaidą. To pasekmė – neigiamai veikiama kolageno sintezė, sukeliamos DNR ląstelių membranos ir ląstelių baltymų paţaidos. Taigi jų neutralizavimui yra būtinos antioksidacinio poveikiu pasiţyminčios medţiagos, šiuo atveju askorbo rūgštis. Taip pat veikdama kaip depigmentuojanti medţiaga, ji naikina melanocitui toksiškas medţiagas. Jis, sąveikaudamas su vario jonais, slopina fermento tirozinazės veikimą ir melanino susidarymas sumaţėja [8,9].
Askorbo rūgšties nestabilumas ir prasiskverbimo pro odos barjerą neefektyvumas sukuria tam tikrus sunkumus kuriant vaisto formas. Taigi, ši medţiaga dermatologijoje naudojama plačiai, tačiau siekiant sukurti stabilią ir veiksmingą vaisto formą, labai svarbu atsiţvelgti į pH ir veikliosios medţiagos koncentraciją, technologinio proceso planavimą ir pagalbinių medţiagų parinkimą [10].
1.2. Farmaciniai veiksniai, turintys įtakos askorbo rūgšties biopasisavinimui iš
skystų homogeninių sistemų
Siekiant pagaminti stabilią vaisto formą, kuri atpalaiduotų reikiamą kiekį askorbo rūgšties, reikia atsiţvelgti į savybes, kurios gali daryti įtaką preparato kūrimo procesui. Skystos vaistų formos skirstomos atsiţvelgiant į tai, kokiu tikslu norima jas vartoti. Tai gali būti vidinio ar išorinio vartojimo preparatai, skirti vartoti ant gleivinės, į akis, ausis arba ant odos. Be to, skystos vaistų formos
klasifikuojamos remiantis fazių, iš kurių yra sudarytas vaistinis preparatas, skaičiumi. Homogeninės sistemos sudarytos iš vienos fazės. Jos turi plačias pritaikymo galimybes daugumoje gydymo sričių [11].
Tirpalas – skysta vaisto forma, kurioje ištirpinta kieta vaistinė medţiaga yra paruošta absorbcijai. Biopasisavinimas iš tirpalų yra greitesnis nei iš kitų farmacinių formų. Pagal veikliosios medţiagos tirpumą, pasirenkamas tirpiklis, kuris tampa tirpalo gamybos pagrindu. Modeliuojant skystas homogenines vaisto formas, visose jų naudotas išgrynintas vanduo. Askorbo rūgštis yra lengvai tirpi vandenyje, vadinasi, 1 g veikliosios medţiagos maksimaliai gali ištirpti 10 ml vandens [12]. Išgrynintas vanduo turi labai platų pritaikomumą ir šiuo atveju, atsiţvelgiant į askorbo rūgšties savybes, visoms skystoms vaisto formoms gaminti pasirenkamas kaip tirpiklis.
Tirpalus patogu vartoti, tačiau, siekiant juos pritaikyti vartojimui ant odos, reikia didinti klampą tam, kad sistema nenubėgtų, o išsilaikytų odos paviršiuje. Dėl šios prieţasties pasirenkama kita homogeninė skysta sistema – klampūs tirpalai. Jų gamyba šiek tiek sudėtingesnė, lyginant su tirpalais, kadangi naudojamos pagalbinės medţiagos ir gamybai reikia papildomų sąlygų. Pagalbinių medţiagų pagalba galima pakeisti preparato klampą bei koreguoti pH reikšmę [9].
Polivilino alkoholis – sintetinis polimeras, pasiţymintis geru biologiniu suderinamumu, geru tirpumu karštame vandenyje, difuziškumu, biologiniu skaidumu, mechaniniu stiprumu ir klampumu [13]. Labai plačiai taikomas daugumoje biomedicinos sričių taip pat farmacijoje, turi didelį pritaikomumo potencialą audinių inţinerijoje [14]. Atliktų tyrimų duomenimis, prarijus PVA biomedţiagas pastebėtas tik ţemas ūmaus toksiškumo lygis, nėra paţaidos audinių ląstelėms [13]. Vaisto formos, kurioms naudojamas PVA, yra lengvai paruošiamos. Be to, kaip pagalbinė medţiaga, pasiţymi labai geromis emulsinėmis savybėmis, mechaniniu stabilumu bei cheminiu atsparumu [15].
Hipromeliozė – daţniausiai naudojama kaip plėvelė tablečių dangai bei kietų kapsulių apvalkalų kūrimui, tačiau pritaikyta klampių tirpalų modeliavimui [16]. Tai bekvapė, beskonė, skaidri, stabili, išliekanti aliejuje medţiaga. Modeliuojant klampius tirpalus ir emulsijas, hipromeliozė pasirinkta dėl saugumo vartoti ant odos, maţo toksiškumo ir geromis plėvelę suformuojančiomis savybėmis [17]. Hipromeliozė yra viena iš medţiagų, kuri, esanti įvairių skystų vaistų formų sudėtyje, gali veikti kaip ţaizdų gijimą skatinantis komponentas. Šis polimeras, naudojamas vietiškai vartojamų preparatų sudėtyje, turi reikšmingą poveikį prailginto veikimo preparatams [18].
Ciklodekstrinai – tai grupė oligosacharidų, kurie sudaryti iš sujungtų ţiedu gliukozės vienetų. Tokia savybė parodo pagalbinės medţiagos sugebėjimą sudaryti stiprius kompleksus su vaistinių medţiagų molekulėmis ir pagerinti jų fizikines bei chemines savybes [19]. Skystų vaistų formų modeliavimui ciklodekstrinas pasirinktas kaip medţiagos tirpumą gerinantis ir jos pernešimą iki
membranos skatinantis komponentas. Jis pasiţymintis medţiagą stabilizuojančiomis savybėmis, tačiau sukelia nelabai malonų poveikį – odos sudirginimą [20,21].
1.3. Farmaciniai veiksniai, turintys įtakos askorbo rūgšties biopasisavinimui iš
skystų heterogeninių sistemų
Heterogeninės sistemos, emulsijos ir mikroemulsijos, daţniausiai vartojamos išoriškai. Šios skystos sistemos pasiţymi geru veikliosios medţiagos stabilumo išsaugojimu bei neretai yra pasirenkami dermatologų [11]. Šios farmacinės formos sudarytos iš dviejų tarpusavyje nesimaišančių fazių. Viena fazė vandeninė, kita – aliejinė. Modeliuotoms sistemoms, emulsijoms ir mikroemulsijoms, naudotas antioksidaciniu poveikiu pasiţymintis linų sėmenų aliejus. Remiantis Europos Farmakopėja, tai riebus aliejus, kuris gaunamas šaltojo spaudimo metu iš sunokusių sėjamojo lino (lot. Linum usitatissimum) sėklų [22].
Linų sėmenų aliejus – tai pagrindinis augalinių omega – 3 riebalų rūgščių šaltinis. Šiame aliejuje maţai sočiųjų riebalų rūgščių (9 proc.), vidutinio sunkumo mononesočiųjų riebalų rūgščių (18 proc.) ir gausu polinesočiųjų riebalų rūgščių (73 proc.). Pagrindinis komponentas – α-linoleno rūgštis (ALA), kurios aliejuje galima aptikti nuo 39 proc. iki 60,42 proc. Nors linų sėmenų aliejuje natūraliai daug antioksidantų, tokių kaip β-karotinas ir tokoferoliai, jis ganėtinai lengvai oksiduojasi po išgavimo ir išgryninimo [23].
Emulsija – tai skysta, heterogeninė sistema, sudaryta iš maţiausiai dviejų tarpusavyje nesimaišančių skystų fazių, kurios kartu sudaro dispersinę ir nenutrūkstamą fazes [24,25]. Emulsijos būna paprastos ir sudėtinės. Paprastosios – tai vanduo-aliejuje (v/a) arba aliejus-vandenyje (a/v). Vanduo aliejuje: vanduo yra dispersinė fazė, o aliejus – terpė. Emulsijų rūšį pasirenkama pagal tai, kur turėtų pasiskirstyti naudojama veiklioji medţiaga. Sudėtinės emulsijos yra kompleksinės. Tai aliejus-vandenyje-aliejuje (a/v/a) ar vanduo-aliejuje-vandenyje (v/a/v) dvigubos emulsijos. Pagrindinė emulsijų problema yra ta, jog jos nėra stabilios ir laikui bėgant dispersinė terpė atsiskiria nuo dispersinės fazės, kurios lašeliai susilieja į bendrą masę ir emulsija išsisluoksniuoja. Todėl yra labai svarbu emulsijos gamyboje ją stabilizuoti [11,26].
Paprastosios emulsijos yra stabilesnės lyginat su sudėtinėmis, dėl to sumaţinamos askorbo rūgšties oksidavimosi galimybes. Be to, gamybos procesas – paprastesnis [26,27]. Ţinoma, stabilumas labai priklauso nuo pagalbinių medţiagų fiziko-cheminių savybių, kurios dedamos į vandeninę fazę.
Laikymo metu lašelio vidinėje dalyje, paviršiuje bei nenutrūkstamoje fazėje vyksta cheminės reakcijos, kurios gali pakeisti skystos sistemos savybes. Tačiau sistema tokia, kad ištisinėje fazėje formuojasi naujos paviršinio aktyvumo molekulės, kurios gali keistis su paviršiuje absorbuotomis. Tai labai svarbu vertinant tokių sistemų stabilumą [28].
Emulsijas neretai pasirenka tiek kosmetikos, tiek vaistų pramonės gamintojai dėl gero medţiagų tirpimo, malonaus odos atsako ir plataus spektro veikliųjų ingredientų pritaikymo. Į šią skystą vaistų formą galima įterpti tiek hidrofilinius, tiek lipofilinius veikliuosius ingredientus. Be to, renkantis emulsinę sistemą, galima nukreipti vaisto atsipalaidavimą, t.y. veiklioji medţiaga gali būti tirpinama tiek vandeninėje, tiek aliejinėje fazėse ir, pasitelkiant pagalbines medţiagas, modifikuojamas jos išsiskyrimas iš vaisto formos [24].
Mikroemulsija – tai skysta, nesimaišančių tirpalų dispersija, kuri tampa homogeniška pridedant santykinai nemaţus kiekius paviršiui aktyvios medţiagos. Susideda iš kelių pagrindinių komponentų: vandens, aliejaus, paviršiui aktyviosios medţiagos bei papildomos paviršiaus aktyvios medţiagos [29,30]. Pastaroji daţnai yra reikalinga, norint sumaţinti aliejaus ir vandens sąsajos įtempimą, kuris reikalingas mikroemulsijos susiformavimui [31]. Šios vaisto formos pritaikymas dermatologijoje labai platus. Ji gali būti naudojama kaip askorbo rūgšties pernešimo sistema, efektyvų poveikį išreiškia fotooksidacijos stabdymui [29]. Mikroemulsijos yra skaidrūs izotropiniai tirpalai, maţos klampos, be to, tai termodinamiškai stabili vaisto forma, priešingai nei makroemulsija, o tai labai aktualu renkantis ją askorbo rūgščiai pernešti [30,32].
Mikroemulsijos yra skirstomos į keletą tipų. Tai gali būti: aliejus vandenyje (a/v), kai aliejaus koncentracija <30 proc.; vanduo aliejuje (v/a), kai vandeninės fazės koncentracija maţesnė lyginant su aliejinės fazės koncentracija; ir dvisluoksnės struktūros. Nepriklausomai nuo rūšies, paviršinio aktyvumo medţiaga vidinėje terpėje sudaro plėvelę, atskiriančia vandens ir aliejaus sritį [30,31].
Ruošiant mikroemulsiją, svarbu atsiţvelgti į tris pagrindinius dalykus. Visų pirma, paviršinio aktyvumo medţiagos (PAM) turi būti kruopščiai parinktos taip, kad aliejaus ir vandens susilietimo vietoje būtų galima pasiekti ypatingai maţą paviršiaus įtemptį. Be to, PAM koncentracija turi būti ganėtinai didelė, kad susidarytų pakankamas PAM molekulių skaičius, kurių reikia stabilizuojant lašelius, kurie susidaro esant ypač maţai paviršiaus įtampai. Taip pat turi būti pakankamai skysta PAM struktūra, kad mikroemulsijos susidarymas vyktų sklandţiai [33].
Gaminant v/a tipo mikroemulsijas, surfaktanto hidrofolinis-lipofilinis balansas turėtų būti nuo 3-8, o modeliuojant a/v nuo 8-18 [34].
Stabilios emulsijos suformavimui labai svarbus emulsiklių vaidmuo. Tai paviršinio aktyvumo medţiagos (PAM), kurios koncentruojasi skysčių paviršiuje, sumaţina paviršiaus įtempimą tarp nesimaišančių fazių, gali uţskirsti kelią lašelių flokuliacijai absorbuodamos lašelių paviršius [27]. Emulsikliai yra reikalingi emulsijoms formuoti, kadangi sudarydami pluoštą aplink naujai susiformavusius lašelius neleidţia jiems sulipti laikymo metu, dėl to emulsijų savybės yra išsaugomos [24].
Emulsikliai, naudojami emulsijų gamybai, turi būti chemiškai stabilūs, inertiški veikliosios medţiagos atţvilgiu, taip pat netoksiški ir nesukelti dirginimo. Be to, turėtų būti bekvapiai ir sąlyginai pigūs. Kai kurie emulsikliai pagerina emulsijos stabilumą. Jie, įsiterpdami į lašelius, sumaţina jų galimybę jungtis tarpusavyje. Emulsikliai klasifikuojami į tris pagrindines kategorijas: anijoniniai, katijoniniai ir nejoniniai. Pastarieji yra maţiausiai dirginantys ir maţiau toksiški. Nejoniniai emulsikliai, tokie kaip Tween (polioksietileno sorbitano esteris), naudojami vandeninėje fazėje, kadangi tirpūs vandenyje, taip pat Span (sorbitano monoleatas) pasirenkamas aliejinėje fazėje, nes tirpsta gerai aliejuje [35].
Neretai kyla klausimas, kaip pasirinkti tinkamą emulsiklių kiekį, kad emulsijos būtų stabilios. Tam yra pasitelkiamas HLB (hidrofilinis – lipofilinis balansas). Prieš pradedant naudotis HLB sistema, reikia įsivertinti, kokią makroemulsiją gaminsime: a/v ar v/a tipo. Išsiaiškinę savo poreikius, galime skaičiuot HLB.
HLB sistemoje kiekvienam emulsikliui yra priskiriama skaitinė reikšmė. Emulsiklio HLB tai jo hidrofilinių bei lipofilinių grupių emulsiklio dydţio ir stiprumo pusiausvyra. Lipofilinio pobūdţio emulsikliui yra priskiriamas maţas HLB skaičius (ţemiau 9,0), o hidrofiliniui – aukštas (virš 11,0). Sumaišius du emulsiklius, lengvai galima apskaičiuoti ir gauti mišinio HLB. Taikant HLB apskaičiavimo sistemą, gausime stabilią bei mūsų poreikius atitinkančią emulsinę sistemą [36].
Gamybos būdas taip pat labai svarbus siekiant gauti veiksmingą preparatą, kurio sudėtyje yra askorbo rūgštis. Kiekviena pasirinkta vaisto forma yra gaminama taikant tam tikrus metodus. Emulsijų gamybą galima pasilengvinti naudojant homogenizatorių, kuris pagreitina emulsijos susidarymo procesą. Mikroemulsijoms taikomas aliejaus titravimo metodas, kurio metu pasitelkiama pipetė ir aliejus lašinamas tol, kol sistema išskaidrėja.
Askorbo rūgšties farmacinis pasisavinimas priklausys nuo fizikocheminių sistemas charakterizuojančių savybių. Tai tam tikri parametrai: pH reikšmė, klampos dydis, vidutinis dalelių dydis bei jų pasiskirstymas, mikrostruktūra [26,37,38]. Kiekvienas jų turės įtaką modelinės medţiagos biologiniam pasisavinimui.
2. TYRIMO METODIKA
2.1. Tyrimo medţiagos ir įranga
2.1.1.Tyrimo medţiagos
1,2-propandiolis (Carl Roth GmbH+Co, Vokietija) Ciklodekstrinas (Sigma Life Science, USA)
Dializės vamzdelio celiuliozinė membrana (SIGMA-ALDRICH, USA)
Emulsiklis polioksietilen (20) sorbitano monolauratas (Tween 20) (LaboChema, Lietuva) Emulsiklis polioksietilen (80) sorbitano monooleatas (Tween 80)
Emulsiklis sorbitano monooleatas 80 (Span 80) Hidroksipropilmetilceliuliozės milteliai
Imersinis aliejus (Immersion oil, Reactifs Ral S.A., Prancūzija) Išgrynintas vanduo (Ph. Eur. 01/2008:0008, LSMU laboratorija) L-askorbo rūgštis (Fluka Analytical)
Linų sėmenų aliejus (šalto spaudimo) (Carl Roth GmbH+Co, Vokietija) PVA milteliai (polivinilo alkoholis) (Sigma-Aldrich)
2.1.2. Tyrimo įranga
Analitinės svarstyklės SBC – 31 (Scaltec Instruments GmbH, Vokietija); Automatinės pipetės (Transferpette, Vokietija);
Homogenizatorius Ultra Turrax (Janke&Kunkel, Vokietija);
Magnetinė maišyklė su kaitinimo įranga IKA® C – MAG H57 (IKA® – Werke GmbH&Co, Vokietija);
Mentinis prietaisas (Sotax AT 7smart, Šveicarija) Mikroskopas (Motic instruments, Kinija);
pH – metras 766 su elektrodu Knick SE 104N (Knick Eletronische MeßgeräteGmbH&Co, Vokietija)
Spektrofotometras Agilent 8453 UV- Vis (Agilent Technologies, JAV); Viskozimetras Vibro viscometer SV - 10 (A&D Company Limited, Japonija);
2.2. Tirpalų ir klampių tirpalų gamyba
2.2.1. Vandeninių tirpalų gamyba
Buvo nuspręsta gaminti 1 ir 5 proc. vandeninius askorbo rūgšties tirpalus. Šių koncentracijų tirpalai daţniausiai naudojami dermatologiniams produktams gaminti, be to, tokios koncentracijos pasirinktos, atsiţvelgiant į medţiagos tirpumą ir galimus analizės metodus. 1 g askorbo rūgšties tirpsta 10 ml išgryninto vandens [12,39]. Atitinkamas kiekis askorbo rūgšties buvo ištirpintas 50 ml vandens. Jokie papildomi maišymo būdai nebuvo taikomi, kadangi medţiaga greitai ir gerai ištirpo.
Vandeniniai askorbo rūgšties tirpalai, skirti palyginimui bei kitiems tyrimams, tyrimų metu buvo naudoti švieţiai pagaminti.
2.2.2. Klampių tirpalų gamyba
Polivinilo alkoholis (PVA) – tai hidrofilinė polimerinė medţiaga, gerai tirpi vandenyje, daţniausiai naudojama skystų vaistų modeliavime kaip klampą didinanti medţiaga. Vandeninis jo tirpalas plačiai naudojamas ţaizdų gijimui skatinti. Jis pasiţymi gebėjimu garinti vandenį, tad uţdėjus ant odos ji apsaugoma nuo išorės poveikio. Daţnai naudojamas kaip pagalbinė medţiaga klampos didinimui, atlieka stabilizatoriaus funkciją. Pasiţymi tirpumą gerinančiu poveikiu, kadangi turi paviršinio aktyvumo savybių. Be to, PVA tirpalas pasiţymi padidintu jautrumu pH reikšmės kitimui, o tai leidţia lengvai modeliuoti įvairaus vartojimo skystas vaisto formas [14,15].
Buvo gaminamas 5 proc. askorbo rūgšties klampus tirpalas 2 proc. PVA vandeniniame tirpale. Norint pagaminti 2 proc. PVA tirpalą, visų pirma vykdoma brinkinimo stadija šaltame vandenyje. Medţiaga disperguota dalyje tirpiklio. Po to, vykdyta tirpinimo stadija. Tirpalas kaitinamas vandens vonioje ant kaistančio paviršiaus, kol pasiekiama maţdaug 85 °C temperatūra. Pasiekus reikiamą temperatūrą supilamas likęs tirpiklio kiekis. Tirpalas nuolat maišomas ant magnetinės maišyklės. Tirpalą prieš kaitinimą naudinga pasverti, kad, ištirpus PVA milteliams, būtų galima įpilti išgaravusį vandens kiekį [15]. Gavus 2 proc. PVA tirpalą bei jam atvėsus, suberiami askorbo rūgšties milteliai, maišymui pasitelkiama magnetinė maišyklė. Gautas 5 proc. askorbo rūgšties tirpalas su polivinilo alkoholiu (PAA) paliekamas 24 val. ir tik po to pradedami atlikti tyrimai. Buvo pagaminti du tirpalai su polivinilo alkoholiu: vienas su askorbo rūgštimi (PAA), kitas be jos (PVA).
Modeliuojant klampius tirpalus, kita medţiaga – hipromeliozė (HM) – pasirinkta kaip pagalbinė medţiaga, didinanti klampą ir turinti įtakos askorbo rūgšties biopasisavinimui.
Hipromeliozės tirpalo paruošimo būdas dar vadinamas „karšto–šalto― metodu. Hipromeliozės milteliai pirmiausia disperguojami dalyje virinto išgryninto vandens, kurio temperatūra siekia 80 °C, vėliau supilamas likęs tirpiklio kiekis, ir galiausiai tirpalas atšaldomas tam, kad polimeras hidratuotųsi. Temperatūra palaikoma vandens vonios pagalba, kaitinimas vyksta pasitelkus magnetinę maišyklę su kaitinančiu paviršiumi [16]. Iš tiesų hipromeliozė yra tirpi ir šaltame vandenyje, tačiau pakaitinta ji išlaiko savo klampumą [17]. Pagaminti 2 proc. hipromeliozės tirpalai, tiek su askorbo rūgštimi (HAA), tiek be jos (HM), buvo palikti šaldytuve 24 val. Po to, atlikti tolimesni tyrimai.
Ciklodekstrinas (CD) naudojamas kaip hidrofobinių vaistų nešiklis. Jis, veikdamas nepriklausomai, sudaro veikliosios medţiagos agregatus vandeniniame tirpale ir padeda jiems lengviau prasiskverbti pro vaistų pernešimo sistemas [40]. Kadangi, ciklodekstrinas yra gerai tirpus vandenyje, klampaus tirpalo paruošimo procesas nėra sudėtingas [41]. Gaminant 2 proc. CD tirpalą, atitinkamas kiekis medţiagos ištirpintas 100 g išgryninto vandens. Pasitelkus magnetinę maišyklę, pagreitinamas ciklodekstrino ištirpimo procesas. Buvo pagaminti du tirpalai: 2 proc. CD (CD) ir 2 proc. CD su 5 proc. askorbo rūgšties tirpalu (CAA).
1 lentelė. Klampių tirpalų sudėtys
Kodas Klampą didinanti medţiaga (kiekis)
Askorbo r. koncentracija
Išgrynintas vanduo (kiekis)
PVA Polivinilo alkoholis, 2g 100g
PAA Polivinilo alkoholis, 2g 5proc. 100g
HM Hipromeliozė, 2g - 100g
HAA Hipromeliozė, 2g 5proc. 100g
CD Ciklodekstrinas, 2g - 100g
CAA Ciklodekstrinas, 2g 5proc. 100g
2.3. Emulsijų gamyba
Tyrimui buvo pasirinkta gaminti v/a tipo emulsijas, kuriose veiklioji medţiaga – askorbo rūgštis. Kiekviena emulsija (E1-E8) gaminta po 100 g, kad preparatų uţtektų visiems numatytiems tyrimams atlikti. Visos emulsijos modeliuotos taip, kad 60 proc. visos emulsijos masės sudarė aliejinė fazė – šalto spaudimo linų sėmenų aliejus bei Span 80 [42]. Emulsikliai E1-E8 emulsijose sudarė 20 proc. viso emulsijos kiekio ir dėti santykiu 1:1. Vandeninei fazei emulguoti pasirinktas Tween 80.
Bendras emulsiklių HLB – 9,65 [35]. Visos emulsijos buvo maišomos homogenizatoriumi Ultra Turrax (Janke & Kunkel, Vokietija) 400 aps/min, 5 minutes [42].
Emulsijų (E2-E8) vandeninė fazė buvo modeliuota su klampą didinančiomis pagalbinėmis medţiagomis: polivinilo alkoholiu ir hipromelioze. E2-E6 emulsijų vandeninėje fazėje įterptas 2 proc. PVA tirpalas, o E7-E8 emulsijų vandeninėje fazėje – 2 proc. HM tirpalas. Buvo siekiama padidinti emulsijos klampą ir įvertinti, kokią įtaką tai turi askorbo rūgšties atpalaidavimui.
Klampą didinančios medţiagos turi skirtingas fizikochemines savybes, o tai turėjo įtakos gautiems rezultatams. Askorbo rūgšties koncentracija emulsijose buvo 2,5 proc. ir 5 proc.
2 lentelė. Emulsijų sudėtys, medžiagų kiekis gramais
Emulsija Aliejus Emulsikliai (Span 80 ir Tween 80) Santykiu 1:1 Išgrynintas vanduo Askorbo rūgštis Polimerinė medţiaga E1 50,0 20,0 25,0 5,0 - E2 50,0 20,0 12,5 5,0 12,5 (2proc.) PVA tirpalas E3 50,0 20,0 - 5,0 25,0 (2proc.) PVA tirpalas E4 50,0 20,0 27,5 2,5 - E5 50,0 20,0 13,75 2,5 13,75 (2proc.) PVA tirpalas E6 50,0 20,0 - 2,5 27,5 (2proc.) PVA tirpalas E7 50,0 20,0 13,75 2,5 13,75 (2proc.)HM tirpalas E8 50,0 20,0 - 2,5 27,5 (2proc.) HM tirpalas
2.4. Mikroemulsijų gamyba
Mikroemulsijų gamybai buvo pasitelktas fazių titravimo metodas, t.y. lašinant aliejų sukuriama spontaninė PAM arba tirpiklio molekulių difuzija į ištisinę fazę dėl ypač maţos sąveikos su
paviršiumi [43]. Išgrynintas vanduo su veikliąja medţiaga bei surfaktantų/kosurfaktantų (S/CoS) mišinys buvo supilti į bendrą stiklinę. Ant magnetinės maišyklės su dviem vidutinio dydţio magnetais (apsisukimų greitis 50 rpm), nekaitinant, sukta 3 min., vandeninė fazė susimaišė su S/CoS mišiniu.
Linų sėmenų aliejumi titruota atsargiai, kad būtų galima pastebėti aiškią ribą, kada įvyko mikroemulsijos išskaidrėjimas.
Buvo pasirinktos trys skirtingos mikroemulsijų sudėtys. ME1 ir ME2 gamyba buvo pakartota. Dėl gautų rezultatų, buvo nuspręsta pailginti maišymo laiką iki 6 min., kad pagerėtų pasiskirstymas. Ilgesnio maišymo laiko mikroemulsijos paţymėtos atitinkamai ME3 ir ME4.
3 lentelė. Mikroemulsijų sudėtys, medžiagų kiekis procentais
Mikroemulsija Aliejus Vanduo Surfaktantai Kosurfaktantai Askorbo rūgštis
ME1; ME3 4,55 9,1 86,35 - 1
ME2; ME4
14:1:24:1 35 2,5 60 (1:1) 2,5 1
ME5
18:1:20:1 45 2,5 50 (1:1) 2,5 1
Visoms gamintoms mikroemulsijoms naudotas šalto spaudimo linų sėmenų aliejus, išgrynintas vanduo bei askorbo rūgšties milteliai.
ME1 ir ME3 gamintos tik su surfaktantu Tween 20. Tai a/v tipo mikroemulsija, kuria buvo siekiama įvertinti, kokią įtaką daro askorbo rūgšties savybėms bei atpalaidavimui daro kosurfaktanto įvedimas bei palyginti gautus rezultatus su v/a tipo mikroemulsijų rezultatais [44,45].
Mikroemulsijų v/a tipo ME2, ME4 ir ME5 modeliavimui naudoti surfaktantai Tween 80 ir Span 80, jų santykis 1:1, tačiau ME5 bendras surfaktantų kiekis 50 proc. visos mikroemulsijos masės, o ME2 ir ME4 – 60 proc. Be to, gaminant ME2, ME4 ir ME5 buvo naudojama papildoma PAM, kurios paskirtis – sumaţinti dviejų nesimaišančių fazių paviršiaus įtemptį. Kosurfaktantu pasirinktas 1,2-propandiolis, kuris, gaminant mikroemulsijas, pirmiausia buvo sumaišomas su išgrynintu vandeniu, kuriame jau ištirpinta askorbo rūgštis [37,45,46].
2.5. Skystų sistemų fizikocheminių rodiklių tyrimai
Pagrindinės daţniausiai nustatomos skystų sistemų charakteristikos yra pH reikšmė bei klampumas. Jos gali būti nustatomos: pH potenciometriniu metodu, o klampa viskozimetriniu metodu. Šiuo metodus galima pritaikyti tiek vandeniniams tirpalams bei klampiems tirpalams, tiek emulsijoms ir mikroemulsijoms. Emulsijoms papildomai gali būti taikomi mikrostruktūros bei išsisluoksniavimo tyrimai, o mikroemulsijoms – fazės dalelių dydţio ir pasiskirstymo tyrimai [47].
Visi tyrimai atliekami praėjus 24 valandoms po skystų vaisto formų pagaminimo, jas laikant natūraliomis sąlygomis, tamsoje, esant 15–25 °C kambario temperatūrai.
2.5.1. pH reikšmės nustatymas
Skystų vaistų formų pH reikšmė buvo nustatyta potenciometriniu metodu, naudojant pH - metrą (Knick pH – Meter 766 Calimatic), kuris skirtas skystų vaistų formų pH reikšmėms nustatyti. pH
reikšmė buvo matuota po formuluotės pagaminimo praėjus 24 val.
2.5.2. Klampos tyrimas
Visų skystų vaisto formų klampa buvo nustatoma viskozimetriniu metodu, naudojant viskozimetrą Sine - wave Vibro Viscometer SV – 10 (A&D Company, Limited, Japonija). Į specialų viskozimetro matavimo indą buvo įpilama apie 40 g tiriamos skystos vaisto formos. Indas įtvirtinamas prietaiso paviršiuje ir į tiriamąją medţiagą nuleidţiami davikliai. Klampa buvo matuota po formuluotės pagaminimo praėjus 24 val.
2.5.3. Emulsijų mikrostruktūros nustatymas
Emulsijos buvo tirtos Motic (Motic instruments, Kinija) mikroskopu. Ant specialaus stiklelio, kuris naudojamas dirbant su mikroskopu, uţlašinamas tiriamosios emulsijos lašelis. Dedamas dengiamasis stiklelis, kuris stipriai suspaudţiamas, kad emulsija pasiskirstytu plonu sluoksniu, tačiau
nesusidarytų oro tarpai. Ant dengiamojo stiklelio uţlašinamas nedidelis kiekis imersinio aliejaus ir paruošta tiriamoji medţiaga dedama ant mikroskopo darbinio paviršiaus. Mikroskopo vaizdas stebimas per x100 didinimą, esant 15–25 °C kambario temperatūrai.
Gauti vaizdo duomenys fiksuojami naudojant Moticam 1000 1,3 MPixel USB 2,0 kamerą ir matomi per kompiuterio ekraną naudojant Motic Images Plus 2,0ML programą [48].
2.5.4. Emulsijų išsisluoksniavimas
Siekiant įvertinti emulsijų kinetinį stabilumą, reikia išsiaiškinti, koks yra išsisluoksniavimo indeksas (CI) [49]. Taigi, pagamintos emulsijos E4-E8 praėjus 24 val. po pagaminimo, buvo supiltos į mėgintuvėlius po 15 ml.
Mėginiai buvo laikomi 15–25 °C kambario temperatūroje ir stebimi, kaip išsisluoksniuoja 7 dienų bėgyje. Išsisluoksniavę sluoksniai buvo išmatuoti liniuote.
Vėliau, pasitelkus turimus duomenis galima įsivertinti, koks yra bendras emulsijos aukštis (Ht) ir apskaičiuoti išsisluoksniavimo indeksą [50].
Bendras emulsijos aukštis (Ht) = HS+Hc;
Išsisluoksniavimo indeksas (CI) = (Hs
Ht) * 100
2.5.5. Mikroemulsijų vidutinio dalelių dydţio (VDD) ir pasiskirstymo įvertinimas
Mikroemulsijų vidutinio dalelių dydţio ir pasiskirstymo tyrimas atliktas dinaminiu šviesos sklaidos metodu. Tyrimui naudotas dalelių dydţio matavimo analizatorius Zetasizer Nano ZS (Malvern Instuments, Jungtinė Karalystė). Mikroemulsijų dalelių dydis matuotas 173° kampu 25 °C temperatūroje.
2.6. In vitro atpalaidavimo tyrimas
In vitro atpalaidavimo tyrimas buvo atliktas su visomis pagamintomis skystomis vaisto
formomis. Prieš atliekant eksperimentą, membranos buvo laikomos ne maţiau kaip 24 val. išgrynintame vandenyje.
Eksperimentams atlikti buvo pasitelktas mentinis prietaisas (Ph. Eur,. 01/2016:20903) [51– 53]. Klampių tirpalų, emulsijų bei mikroemulsijų atpalaidavimo tyrimai buvo atlikti trijose skirtingose akceptorinėse terpėse: išgrynintame vandenyje, rūgštinėje terpėje (pH 4–5, sureguliuotas su HCl rūgštimi) ir fosfatiniame buferyje (pH 7–8) [54,55]. Kiekvieno tyrimo metu akceptorinė terpės tūris — 250 ml. Donorinė terpė – 4 g tiriamos skystos vaisto formos.
Tiriamos vaisto formos mėginiai po 4 g supilami į membraninius maišelius (Dialysis tubing
cellulose membrane, Sigma-aldrich, USA) (7 cm) ir uţtvirtinami segtukais (1 pav.). Supylus reikiamą
kiekį, likęs atviras membranos galas taip pat uţspaudţiamas ir maišelis su tiriamąja medţiaga tvirtinamas prie mentės (2 pav.). Akceptorinės terpės temperatūra – 32±0,5 °C. Mentės sukimosi greitis 40–50rpm [53].
1 pav. Į membraną įterpta tiriama vaisto forma; 2 pav. Užpildytų donorine faze membraninių maišelių tvirtinimas prie prietaiso menčių
Mėginiai po 1 ml imami pipete iš akceptorinės terpės po 15 min., 30 min., 45 min., 60 min., 90 min., 120 min. Vykdant mikroemulsijų atpalaidavimo tyrimus mėginiai papildomai buvo imti po 180 min., ir 270 min. [32].
Kas kartą akceptorinė terpė švieţiai papildoma po 1 ml reikiamo tirpalo, priklausomai nuo to, kokioje akceptorinėje terpėje atpalaidavimas vyksta. Paimtas 1 ml mėginys filtruojamas, talpinamas į kiuvetę ir matuojama absrobcijja UV spektrofotometru (Agilent Technologies Inv., JAV). tirpalo absorbcija.
Askorbo rūgšties kiekybinis nustatymas. Askorbo rūgšties kiekis mėginyje nustatomas UV
spektrofotometru, bangos ilgis – 290 nm, palyginamasis tirpalas - vanduo [56–58].
In vitro atpalaidavimo rezultatai pateikiami kreivėmis grafikuose, atpalaiduotos veikliosios
medţiagos koncentracija procentais nuo askorbo rūgšties kiekio donorinėje fazėje.
2.7. Statistinė analizė
Tyrimų duomenys apdoroti naudojant Microsoft Office Excel 2013 (Microsoft, JAV) programa. Visi bandymai kartoti po tris kartus. Rezultatai pateikti kaip vidutinė reikšmė. Statistiškai reikšmingas skirtumas skaičiuojamas pasitelkiant „unpaired t test― ir skirtumas reikšmingas tada, kai p<0,05.
3. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS
3.1. Skystų sistemų sudėčių parinkimas bei modeliavimas
Modeliuojant skystas vaisto formas buvo atsiţvelgta į askorbo rūgšties tirpumą. Tai III biofarmacijos klasei priklausanti medţiaga, kuri gerai tirpsta vandenyje, tačiau pasiţymi prastu praeinamumu pro membranas [59,60]. Švieţiai gaminti 1 ir 5 proc. askorbo rūgšties vandeniniai tirpalai, tūris – 100ml. Vandeninius tirpalus nuspręsta gaminti tam, kad būtų galima palyginti su kitomis vaisto formomis ir pagalbinėmis medţiagomis, kadangi mikroemulsijose askorbo rūgšties koncentracija 1 proc., o emulsijose bei klampiuose tirpaluose – 5 proc. Vandeniniai tirpalai tyrimams visada naudoti švieţiai pagaminti.
Klampūs tirpalai, skirtingai nei vandeniniai tirpalai, yra formuluotės, kurios galėtų būti pritaikytos dermatologijoje. Preparatų gamybos technologija, lyginant su vandeniniais tirpalais, kiek sudėtingesnė. Reikalingas papildomas maišymas, kaitinimas bei šaldymas, priklausomai nuo klampą didinančios medţiagos.
Modeliuojant emulsijas, vandeninė fazė buvo išgrynintas vanduo ir klampūs tirpalai, emulsikliai Tween 80 ir Span 80, santykiu 1:1. Emulsijos tarpusavyje skiriasi pagalbinėmis medţiagomis, pagalbinių medţiagų kiekiu bei askorbo rūgšties koncentracija. Tokios sudėtys pasirinktos siekiant įvertinti pagalbinių medţiagų bei modelinės medţiagos įtaką skystai farmacinei sistemai. Emulsijų gamybai pasitelktas homogenizatorius, kuris paspartino emulsijų susidarymą.
Mikroemulsijose askorbo rūgšties koncentracija 1 proc., surfaktantais pasirinkti Tween 80 ir Span 80, kosurfaktantas 1,2-propandiolis, kuris maišytas kartu su išgrynintu vandeniu ir askorbo rūgštimi. Gauta v/a tipo mikroemulsija. A/v tipo mikroemulsijos modeliavimui pasirinktas surfaktantas Tween 20, jo kiekis beveik 87 proc. visos mikroemulsijos masės. Kiekvienos ruoštos mikroemulsijos suformavimui taikytas titravimo metodas, kurio metu stebėta, kada sistema išskaidrės ir tuo metu laikoma, jog susiformavo mikroemulsija.
Sumodeliuotos formuluotės skiriasi pagalbinių medţiagų kiekiu, farmacine forma, farmacinės formos savybėmis, kurie ir nulemia fizikocheminių savybių bei biofarmacinio tyrimo rezultatų skirtumus.
3.2. Skystų sistemų fizikocheminių rodiklių tyrimai
Askorbo rūgšties vandeninis tirpalas, nepriklausomai nuo koncentracijos, yra skaidrus ir bespalvis. Laikant tirpalą, kuriame tik modelinė medţiaga ir tirpiklis, buvo pastebėta, jog jis pradeda gelsti. Iš to galima daryti išvadą, jog askorbo rūgštis, būdama tirpalo sudėtyje, praranda stabilumą. Todėl siekiant išvengti netikslumų, prieš kiekvieną tyrimą buvo pagaminamas švieţias vandeninis askorbo rūgšties tirpalas.
Norint įvertinti, kokią įtaką askorbo rūgšties atpalaidavimui turi farmaciniai veiksniai, nustatytos formuluotės charakteristikos: pH reikšmė ir klampumas. Mokslininkų Sheraz M. A. et al
(2015) teigimu, jie gali smarkiai paveikti askorbo rūgšties stabilumą [9]. Suformuluotuos emulsijos
vertinamos pagal išsisluoksniavimą ir mikroskopinę analizę, o mikroemulsijoms nustatomas vidutinis dalelių dydis (VDD) bei polidisperiškumo indeksas (PDI) [27,33,44].
3.2.2. pH reikšmės vertinimas
Modeliuojant askorbo rūgšties preparatus, svarbu atsiţvelgti į pH reikšmę. Odos pH reikšmė normaliai yra šiek tiek rūgštinė, ji svyruoja nuo 4–6, tačiau siekiant preparatus naudoti dermatologijoje pH rodiklis turėtų būti nuo 3–5 kadangi, esant tokiai pH reikšmei, pasiekiamas aktyviausias medţiagos įsisavinimas per odą [61,62].
Pagal tyrimo rezultatus matome, jog askorbo rūgšties rūgštinės savybės formuluotėje priklauso ne tik nuo veikliosios medţiagos kiekio, tačiau ir nuo pasirinktų pagalbinių medţiagų. Pastebėta, jog įtaką daro ir farmacinė sistema, į kurią askorbo rūgštis yra įterpta, ir pagalbinių medţiagų savybės.
3 pav. pH reikšmė. Askorbo rūgšties (5 proc.) įtaka klampių tirpalų pH reikšmės formavimui
6,12 2,65 6,5 2,44 5,38 2,39 0 1 2 3 4 5 6 7
PVA PAA HM HAA CD CAA
Įterpus askorbo rūgštį į modeliuojamus klampius tirpalus, kurių pH reikšmė svyravo nuo 5,38–6,5, pH rodiklis statistiškai reikšmingai (p<0,05) sumaţėjo iki 2,39–2,65. Siekiant pritaikyti klampaus tirpalo vartojimą ant odos, reikėtų įtraukti pagalbines medţiagas, kad pH reikšmę šiek tiek padidinti iki rekomenduojamos odos preparatams pH reikšmės [61].
4 pav. pH reikšmės pokyčiai emulsijose. Vertinta praėjus 24 val. ir po 7 d.
Lyginant vaistų formas tarpusavyje (4 pav.) pastebima, jog askorbo rūgšties koncentracija skystoje sistemoje daro reikšmingą įtaką vaisto formos pH rodikliui. E1-E3 5 proc., o E4-E6 2,5 proc., be to E2-E3 ir E5-E6 emulsinių sistemų vandeninė fazė modeliuota su polivinilo alkoholio tirpalu. Lyginant emulsijas su 2,5 proc. ir 5 proc. askorbo rūgštimi yra pastebėta, kad emulsijose koncentracijų pokytis pH reikšmę keičia neţymiai, tačiau statistškai reikšmingai (p<0,05).
Paveiksle (5 pav.) pateikiami klampių tirpalų bei emulsijų pH reikšmės duomenys. Siekiama palyginti, kaip pH rodiklis priklauso nuo farmacinės formos.
5 pav. Klampių tirpalų ir emulsijų pH rodiklių palyginimas
PAA, E2, E3, E5, E6 yra skystos sistemos, kurių sudėtyje yra polivinilo alkoholio tirpalas, HAA, E7, E8 modeliuotos su hipromeliozės tirpalu. Nustatytas reikšmingas skirtumas tarp klampaus
2,69 2,73 2,92 3,06 3,07 3,15 2,51 2,54 2,83 2,94 2,92 3,02 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 E1 E2 E3 E4 E5 E6 pH Po 24val. Po 7d. 2,65 2,73 2,92 3,07 3,15 2,44 3,03 3,06 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 PAA E2 E3 E5 E6 HAA E7 E8 pH re ik šm ė
PAA tirpalo bei E5 ir E6 emulsijų (p<0,05). Emulsijų pH rodiklis padidėja, kai askorbo rūgšties koncentracija maţesnė.
Emulsijų su HAA, pH reikšmė didesnė nei klampaus tirpalo. Nustatytas reikšmingas skirtumas (p<0,05) tarp klampaus HM tirpalo bei E7 ir E8 emulsijų. Tačiau, lyginant E5 su E6 ir E7 su E8 reikšmingas pH reikšmės skirtumas nenustatytas, priešingai nei tarp E2 su E3. Galima daryti prielaidą, jog pH reikšmė nepriklauso nuo naudotų pagalbinių medţiagų kiekio, kai askorbo rūgšties koncentracija yra 2,5 proc. (5 pav.) Kai modelinės medţiagos koncentracija 5 proc. pagalbinės medţiagos reikšmingai (p<0,05) keičia šį rodiklį.
Remiantis emulsijų (5 pav.) ir mikroemulsijų (6 pav.) pH rodiklio rezultatais galima teigti, jog preparatuose, kuriuose veiklioji medţiaga askorbo rūgštis, pH reikšmė po 7 dienų turi polinkį maţėti.
6 pav. pH reikšmės pokyčiai mikroemulsijose. Vertinta praėjus 24 val. ir po 7 d.
ME3 a/v tipo mikroemulsija, o ME4 ir ME5 v/a. Mikroemulsijos skiriasi surfaktanto kiekiu sistemoje. Vertinant pH rodiklį matome, jog įterpiant tokį patį kiekį askorbo rūgšties, gaunami skirtingi rezultatai. Atskirai vertint ME3 su ME4, gaunamas statiškai reikšmingas (p<0,05) skirtumas tiek po 24 val., tiek praėjus 7 dienoms. Šios emulsijos skiriasi pagalbinėmis medţiagomis bei jų kiekiu sistemoje. ME3 surfaktanto kiekis siekia 86,35 proc. ir naudotas Tween 20, o ME4 – 60 proc., naudoti Tween 80 ir Span 80. Vertinant ME3 ir ME5 pH rodiklį po 24 val. didelio skirtumo nėra, tačiau po 7 dienų pH reikšmė ţenkliai pasikeičia.
Galima teigti, jog mikroemulsijos tipas ir naudoto surfaktanto kiekis lemia tokio paties kiekio modelinės medţiagos pH rodiklio skirtumus mikroemulsijose. Skirtingos pH reikšmės, lyginant ME4 su ME5, yra statistiškai reikšmingos (p<0,05), o įtaką turėjo surfaktantų kiekio skirtumas. ME5 jis sudarė 50 proc. visos mikroemulsijos masės, ME4 – 60 proc., o ME3 – 86,35 proc. Gauti rezultatai rodo, kad mikroemulsijose pH reikšmės sumaţėjimas po 7 d. priklauso nuo surfaktantų koncentracijos.
6,40 5,77 6,30 5,84 5,24 4,87 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 ME 3 ME 4 ME 5 pH po 24val. po 7d.
pH reikšmė buvo skirtinga, priklausomai nuo pasirinktos farmacinės formos, taip pat naudotų pagalbinių medţiagų bei askorbo rūgšties koncentracijos. Atlikus tyrimus su mikroemulsijomis padaryta išvada, jog PAM kiekis keičia pH reikšmę, tad galima teigti, jog šis veiksnys gali daryti įtaką pH rodiklio reguliavimui, pasitelkiant pagalbines medţiagas ir jų savybes.
3.2.3. Klampos rodiklio vertinimas
Klampa yra labai svarbus rodiklis skystoms dermatologinėms sistemoms dėl patogesnio vartojimo, todėl buvo siekiama įvertinti, kokią įtaką klampiems tirpalams turi askorbo rūgšties įterpimas. Didinant klampą galima uţtikrinti, jog preparatas nenubėgs nuo odos ir ilgiau uţsilaikys veikimo vietoje [63]. Klampių tirpalų klampa vertinta su veikliąja medţiaga ir be jos tam, kad būtų galima įvertinti askorbo rūgšties įtaką klampos dydţiui.
7 pav. Sumodeliuotų sistemų su askorbo rūgštimi klampos rodiklio palyginimas ir askorbo rūgšties įtaka klampos rodikliui
Paveiksle matome (7 pav.), jog askorbo rūgšties ištirpinimas klampiuose PVA, HM ir CD tirpaluose reikšmingai keičia klampių tirpalų klampą. Visais atvejais gauname, jog skirtumas yra statistiškai reikšmingas (p<0,05). Modeliuojant preparatus iš klampių tirpalų, reikia atsiţvelgti, jog įterpus vaistinę medţiagą klampos rodiklis gali pakisti.
Išanalizavus klampių tirpalų savybę – klampumą, buvo nuspręsta ištirti v/a tipo emulsijas, kurių vandeninė fazė yra klampūs tirpalai. Šiuo tyrimu buvo siekiama pademonstruoti, kokią įtaką emulsijų klampai padaro vandeninės fazės klampa. Ištirtos emulsinės sistemos, kurių vandeninės fazės yra polivinilo alkoholio bei hipromeliozės vandeniniai tirpalai.
1,46 1,7 20,7 27,1 0,5 0,67 0 5 10 15 20 25
PVA PAA HM HAA CD CAA
K la m pa (P a· s)
Keičiant vandeninės fazės sudėtį, atliktas pagalbinių medţiagų įtakos emulsijų savybėms palyginimas. Klampa vertinta E4-E8 emulsijų formuluočių, kurios modeliuotos su klampiais tirpalais vandeninėje fazėje. Askorbo rūgšties koncentracija šiose skystose sistemose buvo 2,5 proc.
8 pav. Sumodeliuotų emulsijų E4-E8 klampos dydis
Vertinant rezultatus (8 pav.) pastebėta, jog klampos dydį statistiškai reikšmingai (p<0,05) didina pasirinktos pagalbinės medţiagos bei jų kiekis. E4 emulsijos vandeninę fazę sudaro išgrynintas vanduo, E5 ir E6 modeliuotos su polivinilo alkoholio tirpalu, o E7 ir E8 su hipromeliozės tirpalu. Analizuojant klampos rodiklio duomenis, pastebima, kad E6 ir E8 emulsinės sistemos klampa yra didesnė, lyginant su E5 ir E7. Šis pokytis yra statistiškai reikšmingas (p<0,05) ir priklauso nuo klampą didinančios medţiagos tirpalo koncentracijos.
Mikroemulsijų klampa priklauso nuo įvairių veiksnių: naudotų PAM, aliejaus bei išgryninto vandens kiekių, taip pat pH rodiklio ir laikymo temperatūros [32]. Modeliuojant mikroemulsijas buvo atsiţvelgta į tai, jog išgryninto vandens kiekis – labai nedidelis, tad buvo nuspręsta gaminti tokias mikroemulsijas, kuriose askorbo rūgšties koncentracija būtų 1proc.
9 pav. Sumodeliuotų mikroemulsijų (ME3–ME5) klampos dydis
0,172 0,286 2,07 0,812 1,88 0 0,5 1 1,5 2 2,5 E4 E5 E6 E7 E8 K la m pa P a * S E4 E5 E6 E7 E8 0,427 0,179 0,194 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 ME 3 ME 4 ME 5 K la m pa P a ◦S ME 3 ME 4 ME 5
Vertinant gautus rezultatus (9 pav.), pastebėta, jog mikroemulsijos tipas ir naudotos pagalbinės medţiagos turėjo įtakos klampos dydţiui. Sistemos modeliuotos su skirtingomis pagalbinėmis medţiagomis. ME3 gaminta su Tween 20, o ME4 ir ME5 su Tween 80 ir Span 80 bei kosurfaktantu 1,2-propandioliu. Lyginant a/v tipo mikroemulsiją ME3 su v/a tipo mikroemulsijomis ME4 ir ME5gautas statistiškai reikšmingas (p<0,05) skirtumas, todėl galima teigti, jog tipas v/a sistemoje pasiţymėjo maţesne klampa.
Lyginant suformuluotų skystų sistemų klampos rodiklį (10 pav.), nustatyta, jog pagalbinės medţiagos, daro įtaką klampos dydţiui.
10 pav. Klampos reikšmės skirtumai tarp klampių tirpalų ir emulsijų
Gauti rezultatai rodo (10 pav.), kad naudojant polivinilo alkoholio tirpalą emulsijose kaip vandeninę fazę, gauname didesnę klampą. Su polivinilo alkoholiu gaunama didesnės klampos emulsija (E6) lyginant su PAA tirpalu. Remiantis tyrimo rezultatais, tai priklauso nuo PVA koncentracijos sistemoje.
Hipromeliozė, priešingai nei polivinilo alkoholis, didţiausią klampą sudaro vandeniniam tirpalui, o panaudota emulsijose, kaip vandeninė fazė, emulsijų klampą sumaţina. Analizuojant rezultatus pastebėta, jog didesnis klampumas gaunamas toje sistemoje (E8), kur naudotas didesnės koncentracijos HM vandeninis tirpalas. Tačiau vandeninis hipromeliozės tirpalas su modeline medţiaga askorbo rūgštimi yra statistiškai reikšmingai (p<0,05) klampesnis nei sumodeliuotos emulsinės sistemos.
Mikroemulsijų ir emulsijų klampos pokyčiai taip pat reikšmingi ir pateikiami ţemiau esančiame paveiksle (11 pav.).
1,7 27,1 0,172 0,286 2,07 0,812 1,88 0 5 10 15 20 25 30 PAA HAA E4 E5 E6 E7 E8 K la m pa (P a•s )
11 pav. Klampos reikšmės skirtumai tarp emulsijų ir mikroemulsijų
Pastebėta, jog klampą didinančios medţiagos: polivinilo alkoholis ir hipromeliozė, statistiškai reikšmingai (p<0,05) didina sumodeliuotų emulsinių sistemų klampą, lyginant su E4 emulsine sistema, kurios vandeninė fazė yra tik išgrynintas vanduo. Be to, lyginant emulsinių sistemų rezultatus su modeliuotų mikroemulsijų sistemų rezultatais pastebėta, kad PAM (Tween 80 ir Span 80) kiekio skirtumas E4, ME4 ir ME5 sistemose, reikšmingos įtakos klampos dydţiui neturi. Galima teigti, jog siekiant modeliuoti skystų preparatų klampos rodiklį, reikšmingą įtaką daro pagalbinių klampą didinančių medţiagų kiekiai ir jų savybės.
3.2.4. Emulsijų išsisluoksniavimo bei mikrostruktūros įvertinimas
Emulsijos išsisluoksniavimas ir mikrostruktūra yra tie kriterijai, pagal kuriuos galime įvertinti emulsinės sistemos stabilumą. Emulsijos stabilumas – tai geba atsispirti savybių pokyčiams per tam tikrą laiką: kuo ji stabilesnė, tuo savybės kinta lėčiau.
Dėl sudėtyje esančio vandens, emulsijos yra linkusios oksiduotis, nes lipidinė frakcija sluoksniuojasi ir dėl šios prieţasties prarandamas stabilumas. Šiam procesui sulėtinti, ar visiškai uţkirsti jam kelią, galima naudoti antioksidantus, kurie modeliuojant emulsines sistemas gali būti naudojami kaip stabilizatoriai [28]. Šiai skystai farmacinei formai įtaką taip pat gali daryti ir temperatūriniai pokyčiai. Be to, labai svarbus homogenizavimo laikas bei greitis. Emulsijos stabilumas taip pat priklauso nuo dalelių dydţio ir jų pasiskirstymo [27].
Emulsijų išsisluoksniavimas tai toks reiškinys, kurio metu išsisklaidţiusi fazė išsiskiria, bet sudaro ištisinės fazės sluoksnį viršuje. Pastarasis lengvai sugrįţta į emulsinę sistemą supurčius. Šią savybę galima sumaţinti, tačiau tokiu atveju reikėtų didinti emulsijos klampą [47].
0,172 0,286 2,07 0,812 1,88 0,179 0,194 0 0,5 1 1,5 2 2,5 E4 E5 E6 E7 E8 ME4 ME5 K la m pa (P a•s )
Emulsijų išsisluoksniavimas pradţioje buvo stebėtas 7 dienas. Nei viena tirta sistema neišsisluoksniavo, tad buvo nuspręsta tyrimo rezultatus vertinti dar po savaitės (iš viso po 14 d.). Pokyčiai nebuvo nustatyti nei vienoje sistemoje.
E1 E2
E3 E4
E7 E8
12 pav. E1–E8 emulsijų mikrostruktūra
Emulsijos skiriasi pagalbinėmis medţiagomis bei askorbo rūgšties koncentracija sistemoje. E1-E3 emulsijose modelinės medţiagos koncentracija buvo 5 proc., o jos pačios skyrėsi pagalbinės medţiagos kiekiu. Vertinant E1-E3 sistemas pastebimas pasiskirstymo skirtumas. Tai lėmė klampą didinančio PVA tirpalo naudojimas ir jo kiekio sistemoje reikšmingumas. E1 emulsijos, kurioje PVA tirpalas naudotas nebuvo, matomas geriausias dalelių pasiskirstymas nei E2 bei E3. 5 proc. askorbo rūgšties emulsijose, kurių sudėtyje PVA tirpalas buvo panaudotas, matomas ir pasiskirstymo, ir dalelių dydţio skirtumas. Galima daryti prielaidą, kad maţesnis klampaus tirpalo kiekis sąlygoja geresnį dalelių pasiskirstymą ir maţesnį jų dydį.
Lyginant tokių pačių sudėčių sistemas E1-E6, kurios skiriasi modelinės medţiagos koncentracija, matome, kokią įtaką daro askorbo rūgštis. Labiausiai skirtumas matosi tarp E3 ir E6, kuriose vandeninė fazė – PVA tirpalas. Šios dvi sistemos skiriasi klampaus tirpalo kiekiu bei askorbo rūgšties koncentracija. Mokslininkų Tuba C. et al (2013) atliktame tyrime polivinilo alkoholis pasirinktas kaip nejoninė paviršinio aktyvumo medţiaga, kuri geba stabilizuoti emulsines sistemas, sudaryti maţo dydţio daleles, pagerinti pasiskirstymą ir taip stabilizuoti emulsinę sistemą [64]. Iš karto pastebimas dalelių dydţio skirtumas, nes E6 emulsijos dalelės yra ţenkliai maţesnės nei E3, bei tolygesnis jų pasiskirstymas E6 emulsijoje. Dėl šios prieţasties galima teigti, jog pagalbinės medţiagos turi įtakos mikrostruktūrai.
Vertinant emulsijas E7-E8, kuriose kaip pagalbinė medţiaga pasirinktas hipromeliozės tirpalas, askorbo rūgšties koncentracija 2,5 proc., bei lyginant su E4, kurioje pagalbinės medţiagos nebuvo, bet modelinės medţiagos koncentracija tokia pati, pastebima, kad E8 emulsijoje lašeliai susilieja ir stebimas sistemos išsisluoksniavimas. E7 dalelės pasiskirstė panašiai kaip ir be pagalbinių medţiagų, sistema homogeniška.
Tarpusavyje lyginant E5 su E7 ir E6 su E8 galima daryti išvadą, kad dalelės pasiskirsto geriau, kai emulsinė sistema modeliuojama su PVA tirpalu. Be to, dalelių dydis E5 ir E6 yra maţesnis nei E7 ir E8.
Reikšmingą įtaką emulsijų mikrostruktūros tolygumui daro parinktos pagalbinės medţiagos ir jų kiekiai. Geriausi rezultatai gauti tose sistemose, kurių vandeninę fazę sudarė ir klampios medţiagos tirpalas, ir išgrynintas vanduo.
3.2.5. Mikroemulsijų vidutinio dalelių dydţio ir polidispersiškumo indekso
vertinimas
Mikroemulsijos pasiţymi savaiminiu formavimusi gamybos metu. Vieni didţiausių jų privalumų — termodinaminis stabilumas ir galimybė geriau prasiskverbti pro odą. Dėl šių savybių, mikroemulsijos pradėtos taikyti daugumos dermatologinių ir kosmetologinių preparatų gamybos procese, kaip vaisto forma, kurios tikslas – išsaugoti stabilią veikliosios medţiagos struktūrą ir pagerinti preparato veiksmingumą. Moksliniais tyrimais nustatyta, kad jos yra veiksmingesnė priemonė, vartojama vietiškai ant odos, lyginant su kremais bei geliais [37,46].
Vidutinis dalelių dydis (VDD) yra vienas iš kriterijų vertinant mikroemulsijos stabilumą. Šis rodiklis parodo, koks yra dalelių dydţio pasiskirstymas mikroemulsijoje. Buvo atliktas tyrimas įvertinti sumodeliuotų mikroemulsijų VDD.
13 pav. Modeliuotų heterogeninių sistemų VDD reikšmių palyginimas
Mokslininkų atliktų dinaminio šviesos sklaidos tyrimų duomenimis, teigiama, jog maţesni mikroemulsijos lašeliai padidina prasiskverbimo laiką, todėl VDD mikroemulsijose turėtų būti iki
4973 2518 1909 1880 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
ME1 ME2 ME3 ME4
200nm, o PDI iki 0,3 [37,45,65]. Dėl gautų VDD rezultatų, šios sistemos negali būti vadinamos mikroemulsijomis. Gautos heterogeninės emulsinės sistemos, kurios modeliuotos kaip mikroemulsijos.
ME1 ir ME3 yra a/v, o ME2 ir ME4 – v/a tipo heterogeninės emulsinės sistemos. Skirtumas tarp jų: ME3 ir ME4 maišytos dvigubai ilgiau. Vertinant VDD, galima teigti, jog modeliuojamų heterogeninių sistemų dalelės yra didelės. Siektinas vidutinis dalelių dydis turėtų būti iki 200nm [66].
Dalelių dydį galima sumaţinti pasitelkiant technologinius metodus, tokius kaip aukšto slėgio homogenizavimą, taip pat mikroemulsijas homogenizuojant ne trumpiau kaip 10 min., 60–70 °C temperatūroje [66]. Pasak mokslininkų Bodkhe A. et al (2018), mikroemulsijų, gaminamų iš natūralių aliejų, VDD gali svyruoti nuo 457,9nm iki 8675,9nm [66].
Pagal Ramli S. et al (2015) ir Pakkang N. et al (2018) atliktų tyrimų duomenis, VDD priklauso nuo vandeninės fazės kiekio ir jame esančios askorbo rūgšties koncentracijos. Pastebėta, jog didinant vandens kiekį sistemoje, dalelių dydis maţėja [65,67].
14 pav. Modeliuotų heterogeninių sistemų PDI reikšmių palyginimas
Analizuojant gautus pasiskirstymo duomenis (14 pav.) galima teigti, jog pailginus homogenizavimo laiką, gauti geresni PDI duomenys. Nors PDI reikšmė yra per didelė, tačiau pastebima homogenizavimo laiko įtaka modeliuotoms sistemoms. Nors heterogeninių sistemų ME3 ir ME4 PDI yra maţesnis, lyginant su ME1 ir ME2, šie rezultatai nėra statistiškai reikšmingi, tačiau galime teigti, jog ilgesnis maišymo laikas sąlygojo geresnį pasiskirstymą ir maţesnę PDI reikšmę [66].
Tyrimo metu nustatyta, jog PDI reikšmė statistiškai reikšmingai (p<0,05) priklauso nuo heterogeninės emulsinės sistemos tipo. Skystos sistemos, kurios yra v/a tipo, polidispersiškumo indeksas yra reikšmingai maţesnis. Įvertinus gautus rezultatus ir išanalizavus mokslinius straipsnius buvo nustatyta, jog maišymo laiko pailginimas reikšmingai (p<0,05) sumaţina VDD ir PDI reikšmes.
0,68 0,51 0,59 0,44 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
ME1 ME2 ME3 ME4
P
