LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS
MEDICINOS AKADEMIJA
FARMACIJOS FAKULTETAS
KLINIKINĖS FARMACIJOS KATEDRA
EGLĖ MATULIAUSKAITĖ – NAUDŢIŪNIENĖ
FARMACINIŲ VEIKSNIŲ ĮTAKA ANTIOKSIDACINIAM
AKTYVUMUI BEI ASKORBO RŪGŠTIES
ATPALAIDAVIMUI IŠ EMULSINIŲ SISTEMŲ SU LINŲ
SĖMENŲ ALIEJUMI
Magistro baigiamasis darbas
Darbo vadovė: doc. dr. Asta Marija Inkėnienė
LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS
MEDICINOS AKADEMIJA
FARMACIJOS FAKULTETAS
KLINIKINĖS FARMACIJOS KATEDRA
TVIRTINU:
Farmacijos fakulteto dekanas Ramunė Morkūnienė Data:
FARMACINIŲ VEIKSNIŲ ĮTAKA ANTIOKSIDACINIAM
AKTYVUMUI BEI ASKORBO RŪGŠTIES
ATPALAIDAVIMUI IŠ EMULSINIŲ SISTEMŲ SU LINŲ
SĖMENŲ ALIEJUMI
Magistro baigiamasis darbas
Darbo vadovas:
Doc. dr. Asta Marija Inkėnienė
Recenzentas: Darbą atliko:
Magistrantė
Eglė Matuliauskaitė-Naudţiūnienė
Data: Data:
TURINYS
SANTRAUKA ... 5
SUMMARY ... 7
SANTRUMPOS ... 9
ĮVADAS ... 10
DARBO TIKSLAS IR UŢDAVINIAI ... 11
1. LITERATŪROS APŢVALGA ... 12
1.1 Farmaciniai veiksniai turintys įtakos emulsinėms sistemoms ... 12
1.2 Emulsija, kaip farmacinė forma: (biofarmaciniai aspektai) ... 13
1.2.1 Emulsijos v/a tipo ypatumai: ... 14
1.3.1 Fizikocheminiai rodikliai ... 14
1.3.2 Emulsikliai ... 16
1.3.3 Pagalbinės medţiagos ... 16
1.3.4 Aliejaus kiekis ... 17
2. TYRIMO METODIKA ... 18
2.1 Tyrimo medţiagos ir įranga ... 18
2.1.1 Tyrimo medţiagos ... 18
2.1.2 Tyrimo įranga ... 18
2.2 Emulsijos (V/A) sudėties parinkimas ... 18
2.3.1 Skirtingų koncentracijų emulsijų (v/a) technologija su modeline medţiaga ir be jos 21 2.3.2 Skirtingų koncentracijų sudėtinių emulsijų (v/a/v) technologija su modeline medţiaga ... 22
2.4 Emulsijų stabilumo tyrimo metodai ... 23
2.4.1. Mikrostruktūros tyrimas ... 23
2.4.2. Emulsijų klampos tyrimas ... 23
2.4.3. Emulsijų pH reikšmės nustatymas ... 23
2.4.4. Emulsijų išsisluoksniavimas ... 24
2.4.5. Emulsijų turbidimetrinė analizė... 24
2.4.6. Emulsijų tankio nustatymas ... 24
2.5. In vitro atpalaidavimo tyrimas ... 25
2.6 Antioksidacinio aktyvumo nustatymas ... 25
3.1 Emulsijos v/a sudėties parinkimas ... 27
3.1.1 Vidinės fazės koncentracijos kiekio nustatymas pagal fizikocheminius rodiklius... 27
3.1.2 Emulsiklio kiekio nustatymas pagal fizikocheminius rodiklius (klampa, lašelių dydis, pH reikšmė) ... 27
3.1.3 Askorbo rūgšties įtaka emulsinės sistemos stabilumui ... 28
3.2. Emulsijų v/a ir v/a/v su linų sėmenų aliejumi stabilumo vertinimas ... 28
3.2.1 Mikrostruktūros tyrimas ... 28
3.2.2 Emulsijų klampos tyrimas ... 32
3.2.3 Emulsijų pH nustatymas ... 34
3.2.4 Emulsijų išsisluoksniavimas ... 35
3.2.5 Emulsijų turbidimetrinė analizė ... 36
3.2.6 Emulsijų tankio nustatymas ... 37
3.3 Modelinės medţiagos - askorbo rūgšties, atpalaidavimo iš emulsinių sistemų v/a tyrimas ... 38
3.3.1 Emulsiklių kiekio įtaka modelinės medţiagos – askorbo rūgšties atsipalaidavimui iš (v/a) emulsinių sistemų ... 38
3.3.2 Pagalbinių medţiagų, polivinilo alkoholio (PVA) ir bičių vaško, įtaka modelinės medţiagos – askorbo rūgšties atsipalaidavimui iš (v/a) emulsinių sistemų ... 39
3.3.3 Askorbo rūgšties atpalaidavimas iš sudėtinių emulsinių sistemų (v/a/v) ... 41
3.4 Antioksidacinio aktyvumo nustatymas ... 42
3.4.1 Emulsijos be modelinės medţiagos antioksidacinio aktyvumo nustatymas ... 42
IŠVADOS ... 44
PRAKTINĖS REKOMENDACIJOS ... 45
LITERATŪROS SĄRAŠAS ... 46
SANTRAUKA
E. Matuliauskaitės - Naudţiūnienės magistro baigiamasis darbas „Farmacinių veiksnių įtaka antioksidaciniam aktyvumui bei askorbo rūgšties atpalaidavimui iš emulsinių sistemų su linų sėmenų aliejumi―. Mokslinio darbo vadovė Doc. dr. A. M. Inkėnienė. Lietuvos sveikatos mokslų universiteto, Farmacijos fakulteto, Klinikinės farmacijos katedra, Kaunas, 2019.
Tyrimo tikslas – nustatyti farmacinių veiksnių įtaką sumodeliuotų emulsinių sistemų
(v/a) ir (v/a/v) fizikocheminiams parametrams ir stabilumui, ištirti farmacinių veiksnių įtaką modelinės medţiagos atpalaidavimui in vitro iš emulsijos su linų sėmenų aliejumi ir farmacinės formos įtaką antioksidaciniam veikimui.
Darbo uţdaviniai – remiantis moksline literatūra ir eksperimentu parinkti linų sėmenų
emulsinės sistemos (v/a) ir (v/a/v) sudėtį ir nustatyti vertinimo kriterijus; įvertinti farmacinių veiksnių įtaką emulsijų fizikocheminiams parametrams ir stabilumui; įvertinti modelinės medţiagos - askorbo rūgšties, atpalaidavimą in vitro iš emulsijų (v/a) ir (v/a/v) bei nustatyti priklausomybę nuo farmacinių veiksnių: farmacinės formos, pagalbinių medţiagų ir fizikocheminių parametrų; nustatyti farmacinės formos ir pagalbinių medţiagų įtaką antioksidaciniam emulsinių sistemų aktyvumui.
Tyrimo metodai – emulsijų (v/a) ir (v/a/v) su linų sėmenų aliejumi sudėtys parenkamos
remiantis moksline literatūra. Emulsijų stabilumas vertinamas pagal mikrostruktūros, klampos, pH, emulsijų išsisluoksniavimo, turbidimetrinės analizės bei tankio kitimus. Biofarmaciniai in vitro tyrimai, modelinės medţiagos atpalaidavimui iš emulsinių sistemų (v/a) ir (v/a/v), atliekami taikant vienos kameros modelį naudojant vertikalią cilindrinę celę, paimti mėginiai tiriami UV spektrofotometru. Emulsijų (v/a) ir linų sėmenų aliejaus antioksidacinis aktyvumas buvo vertinamas spektrofotometriniu DPPH• metodu.
Tyrimo rezultatai ir išvados – nagrinėjant mokslinę literatūrą, nuspręsta gaminti
emulsijas, kurių HLB skaičius būtų 9,65; aliejinė terpė sudarė 60proc., vandeninė fazė – 40proc. visos emulsijos; emulsikliai Tween 80 ir Span 80, santykiu 1:1; modelinė medţiaga – askorbo rūgštis. Mikroskopavimo metodas parodė, kad vandens lašelių dydis ir pasiskirstymas aliejinėje terpėje priklausė nuo emulsiklio koncentracijos ir pagalbinių medţiagų bei jų koncentracijos emulsinėse v/a sistemose. Didėjant emulsiklių, PVA ir bičių vaško koncentracijai, susidaro maţesni ir tolygiai pasiskirstę vandens lašeliai aliejinėje terpėje. Emulsinių klampos rodiklis yra tiesiogiai priklausomas nuo emulsiklio kiekio ir pagalbinių medţiagų. Modelinė medţiaga emulsijų pH reikšmę sumaţino nuo 6,7 iki 2,5 (E1-12) – 3,44 (ES1-5). E1-6 ir ES1-5 emulsijose didţiausią įtaką askorbo rūgšties atpalaidavimui darė emulsiklio koncentracija, o emulsijose E7-12 nustatyta, kad pagalbinės medţiagos
didina ir greitina askorbo rūgšties atsipalaidavimo kiekį. Tirtose emulsijose antioksidacinis aktyvumas yra 15,03-20,5proc.. Lyginant gryno linų sėmenų aliejaus antioksidacinį aktyvumą su emulsijos E5, šios emulsijos antioksidacinis aktyvumas maţesnis 37,16proc.. Emulsija, kaip farmacinė forma nepaveikia linų sėmenų aliejaus antioksidacinio aktyvumo.
SUMMARY
E. Matuliauskaitė-Naudţiūnienė’s Master's Thesis ―Influence of Pharmaceutical Factors on Antioxidative Activity and Ascorbic Acid Release from Emulsion Systems with Flaxseed Oil‖. Supervisor of scientific work – doc. dr. A. M. Inkėnienė. Lithuanian University of Health Sciences, Faculty of Pharmacy, Department of Clinical Pharmacy, Kaunas, 2019.
The aim of the study was to determine the influence of pharmaceutical factors on the physicochemical parameters and stability of modeled emulsion systems (w/o) and (w/o/w), and to examine the influence of pharmaceutical factors on the release of model material in vitro from the emulsion with flaxseed oil and the influence of the pharmaceutical form on antioxidant activity.
Tasks of the thesis - to select the composition of the flaxseed emulsion system (w/o) and (w/o/w) on the basis of scientific literature and an experiment and to determine the evaluation criteria; to evaluate the influence of pharmaceutical factors on the physicochemical parameters and stability of emulsion systems; to evaluate in vitro release of modeling material - ascorbic acid from emulsions (w/o) and (w/o/w) and to determine dependence on pharmaceutical factors: pharmaceutical form, excipients and physicochemical parameters; to determine the influence of pharmaceutical form and excipients on antioxidant activity of emulsion systems.
Methods of research - formulations of emulsions (w/o) and (w/o/w) with flaxseed oil were selected on the basis of scientific literature. Emulsion stability was assessed by microstructure, viscosity, pH, emulsion stratification, turbidimetric analysis, and density variation 24 hours after emulsion production. Biopharmaceutical in vitro studies for modeling agent – release of ascorbic acid from emulsion systems (w/o) and (w/o/w) were performed using a single-chamber model using a vertical cylindrical cell, and the samples taken were subjected to UV spectrophotometry (Agilent Technologies Inc., USA) measuring the absorbance of solutions at 290nm wavelength. The antioxidant activity of the prepared (w/o) emulsions and flaxseed oil was assessed by the spectrophotometric DPPH• method.
Results and conclusions of the study – by exploring and examining scientific literature, it was decided to produce (w/o) and (w/o/w) emulsions with an HLB of 9.65; to achieve this number, emulsions with an oil content of 60proc. and an aqueous phase of 40proc. were chosen for the total emulsion; as emulsifiers were chosen to dissolve Tween 80 in the aqueous phase and Span 80 in the oil medium in a ratio of 1: 1; ascorbic acid was dissolved in the aqueous phase and contained 2proc. of the emulsion. Microscopy results showed that the size and distribution of water droplets in the oil medium depended on the concentration of emulsifier and the excipients and their concentration in emulsion
systems. The higher the concentration of emulsifiers and PVA and beeswax, the lower and evenly distributed water droplets in the oil medium. In the viscosity study, the emulsion systems were found to have a viscosity that is affected by the concentration of emulsifier and excipients – the higher the concentration, the greater the emulsion viscosity. The (w/o) and (w/o/w) viscosity of simulated emulsion systems is directly dependent on the amount of emulsifier and excipients. It was found that model material - ascorbic acid. Insertion that reduced the pH of the emulsions from 6.7 to 2.5 (E1-12) - 3.44 (ES1-5). It was found that the emulsifier concentration had the greatest influence on the release of ascorbic acid in the experimental emulsion group of E1-6 and ES1-5, while the emulsions E7-12 determined that the excipients increase and accelerate the amount of ascorbic acid relaxation. The results showed that the emulsions tested had antioxidant activity of 15.03-20.5proc.. When comparing the antioxidant activity of pure flaxseed oil with the emulsion E5, the antioxidant activity of the emulsion is lower by 37.16proc.. It has also been found that the emulsion as a pharmaceutical form does not affect the antioxidant activity of flaxseed oil.
SANTRUMPOS
aps/min – apsisukimai per minutę
a/v – aliejus vandenyje
DPPH• - 2,2-difenil-1-pikrilhidrazilo radikalas HLB – hidrofilinis – lipofilinis balansas
mPa·s – milipaskaliai sekundei
PAM – paviršiaus aktyvumo medţiagos
PVA – polivinlo alkoholis
Span 80 - sorbitano monooleatas
Tween 80 - polioksietilen(20) sorbitano monooleatas
v/a – vanduo aliejuje
v/a/v – vanduo aliejuje vandenyje
ĮVADAS
Pastaruoju metu, vis daugiau pradedama gaminti įvairiausią kosmetiką, kurios sudėtyje naudojamos ne sintetinės, o natūralios, augalinės kilmės medţiagos. Daţniausiai kosmetikos gamyboje yra naudojami augalinės kilmės aliejai, tokie kaip alyvuogių, saulėgrąţų, ricinos ar linų sėmenų aliejai. Dermatologinės emulsijos ne išimtis. Jų sudėtys yra kuriamos su įvairiausiais aliejais, taip pat naudojant ir augalinės kilmės pagalbines medţiagas emulsijų stabilizavimui. Tačiau norint pagaminti efektyvų ir tinkamą vartoti dermatologinį produktą, reikia tinkamai sumodeliuoti emulsinės sistemos sudėtį, kad emulsija būtų kokybiška, stabili, saugi vartoti ant odos, efektyvi ir ilgą laiką išlaikytų savo gydomąsias savybes.
Vienas iš pagrindinių iššūkių gaminant emulsijas yra gerai parinkta emulsijos sudėtis, kad emulsija ilgai išsilaikytų stabili ir jos nepaveiktų įvairūs fizikocheminiai parametrai, tokie kaip klampos, pH reikšmės, tankio pokyčiai. Todėl kuriant emulsijas reikia atsiţvelgti ir parinkti tinkamą HLB reikšmę, reikia nepamiršti atsiţvelgti ir į aliejinės terpės bei vandeninės fazės tankių skirtumus, taip pat reikia gerai apgalvoti emulsijos sudėtyje naudojamų emulsiklių kiekio pasirinkimą, bei nepamiršti pagalbinių medţiagų, kurios padės sureguliuoti emulsijų klampumą [2].
Visame pasaulyje linų sėmenų aliejus yra vertinamas dėl savyje turinčių ypač dideliu polinesočiųjų riebalų rūgščių kiekiu. Jis taip pat pasiţymi antibakteriniu poveikiu, slopina odos uţdegimus ir apsaugo ją nuo ţalingo aplinkos poveikio, gydo ţaizdas. Taip pat šio aliejaus sudėtyje yra randama antioksidaciniu poveikiu pasiţyminčių medţiagų, tokių kaip tokoferoliai ar fenolinės rūgštys. Tokį vertingą aliejų yra aktualu naudoti dermatologinių emulsijų kūrime. Tačiau naudojant linų sėmenų aliejų emulsinių sistemų modeliavime, ypač svarbu ištirti, kokią įtaką emulsija kaip farmacinė vaisto forma turi šio aliejaus antioksidacinio aktyvumo išlaikymui [3].
Tyrimo objektas – farmacinių veiksnių poveikis vaistinės medţiagos atpalaidavimui ir antioksidaciniam veikimui.
Darbo tikslas - nustatyti farmacinių veiksnių įtaką sumodeliuotų emulsinių sistemų (v/a) ir (v/a/v) fizikocheminiams parametrams ir stabilumui, bei ištirti farmacinių veiksnių įtaką modelinės medţiagos atpalaidavimui in vitro iš emulsijos su linų sėmenų aliejumi ir farmacinės formos įtaką antioksidaciniam veikimui.
DARBO TIKSLAS IR UŢDAVINIAI
Darbo tikslas: nustatyti farmacinių veiksnių įtaką sumodeliuotų emulsinių sistemų (v/a) ir (v/a/v) fizikocheminiams parametrams ir stabilumui, bei ištirti farmacinių veiksnių įtaką modelinės medţiagos atpalaidavimui in vitro iš emulsijos su linų sėmenų aliejumi ir farmacinės formos įtaką antioksidaciniam veikimui.
Darbo uţdaviniai:
1. Remiantis moksline literatūra ir eksperimentu parinkti linų sėmenų emulsinių sistemų (v/a) ir (v/a/v)
sudėtį bei nustatyti vertinimo kriterijus;
2. Įvertinti farmacinių veiksnių įtaką emulsinių sistemų (v/a) ir (v/a/v) fizikocheminiams parametrams ir
stabilumui;
3. Įvertinti modelinės medţiagos - askorbo rūgšties, atpalaidavimą in vitro iš emulsijų (v/a) ir (v/a/v) bei
nustatyti priklausomybę nuo farmacinių veiksnių: farmacinės formos, pagalbinių medţiagų ir fizikocheminių parametrų;
4. Nustatyti farmacinės formos ir pagalbinių medţiagų įtaką antioksidaciniam emulsinių sistemų aktyvumui.
1. LITERATŪROS APŢVALGA
1.1 Farmaciniai veiksniai turintys įtakos emulsinėms sistemoms
Farmaciniai veiksniai lemia medicininių preparatų saugumą, efektyvumą ir stabilumą. Reikia į juos atsiţvelgti, norint sukurti tinkamą vaistą, kuris pasiţymėtų geru terapiniu efektyvumu. Farmaciniai veiksniai yra klasifikuojami į:
Gamyboje naudojami technologiniai procesai;
Vaisto forma;
Pasirinktos vaistinės medţiagos fizikinė būklė;
Pasirinktos vaistinės medţiagos cheminė struktūra;
Pagalbinių medţiagų savybės ir kiekiai.
Visi šie farmaciniai veiksniai lemia vaistinės medţiagos atpalaidavimą ir pageidaujamą pagaminto produkto poveikį [51].
Gamybos technologija emulsinėse sistemose yra labai svarbi, nes nuo jos priklauso ar emulsija bus gerai sumaišyta, ilgai išliks neišsisluoksniavusi, stabili. Todėl emulsijų maišymui yra naudojami homogenizatoriai, kurie greitai ir per trumpą laiką sumaišo emulsijas, jos įgauna vartojimui reikiamas savybes, gerą išvaizdą, padaro emulsijas stabilesnes, todėl jų vartojimo terminas pasidaro ilgesnis. Tačiau reikia rasti optimalų emulsijos homogenizavimo greitį bei laiką, nes įtensyviai maišant emulsijas, jos gali pradėti kaisti, bet kuri fazė gali būti suskaidyta į smulkių lašelių dispersiją kitoje nesimaišančioje fazėje, taip pat gali sumaţėti emulsijų klampa, tuomet jos tampa nestabilios, taip pat tai turi įtakos vaistinės medţiagos atpalaidavimui [52].
Gaminant emulsijas reikia tinkamai pasirinkti vaistinę medţiagą atsiţvelgiant į jos cheminę struktūrą bei fizikinę būklę. Atsiţvelgiant į vaistinės medţiagos fizikochemines savybes yra pasirenkama, kurioje emulsijos fazėje vaistinė medţiaga bus tirpinama. Nuo vaistinės medţiagos dalelių dydţio priklauso emulsinių sistemų stabilumas, vaistinės medţiagos atsipalaidavimo kiekis, greitis bei vaistinio preparato terapinis efektyvumas. Jei šios dalelės yra per didelės, sumaţėja vaistinės medţiagos biologinis prieinamumas, tokiu atveju vaistinė medţiaga gali ne visa patekti į organizmą, taip pat gali per greitai iš jo pasišalinti, sukeldama nepageidaujamus reiškinius vartotojui [53].
Pagalbinės medţiagos emulsijų kūrime naudojamos, kad išlaikytų emulsijų stabilumą ilgesnį laiką, taip pat padėtų sukurti tam tikros konsistencijos emulsijas, priimtinas vartotojui. Gaminant emulsijas reikia tinkamai rinktis pagalbines medţiagas. Pagal jų savybes yra parenkama emulsijos
fazė, kurioje bus tirpinama atitinkama pagalbinė medţiaga. Gamyboje taip pat svarbus pagalbinių medţiagų kiekiai, kurie turi būti optimalus, kad emulsija būtų išlaikoma stabili, reikiamos konsistencijos, tačiau netrukdytų vaistinės medţiagos atpalaidavimui [53].
1.2 Emulsija, kaip farmacinė forma: biofarmaciniai aspektai
Emulsinės sistemos plačiai naudojamos visame pasaulyje tiek kosmetikos pramonėje, tiek vaistiniuose preparatuose. Ši vaisto forma priimtina dėl savo glotnios, švelnios konsistencijos. Emulsija tai dispersinė sistema, kurią sudaro dvi viena su kita nesimaišančios terpės, per kurias vaistinė medţiaga difunduoja atsipalaiduodama organizme. Išskiriamos trys pagrindinės dermatologinių emulsijų funkcijos:
1. Apsaugo paţeistą odos vietą nuo aplinkos poveikio bei skatina jos gijimą; 2. Drėkina, maitina bei ramina odą;
3. Sistemiškai ar vietiškai atpalaiduoja veikliąją medţiagą, tokiu būdu suteikia terapinį efektyvumą [39].
Emulsijos skirstomos į vanduo/aliejuje (v/a), aliejus/vandenyje (a/v), bei daugianares emulsijas – vanduo/aliejus/vandenyje (v/a/v) ir aliejus/vanduo/aliejuje (a/v/a). Aliejus/vandenyje emulsijas, dar vadinamas pirmo tipo emulsijomis, sudaro vandeninė (hidrofilinė) terpė, kurioje yra pasiskirstęs aliejus lašelių pavidalu (hidrofobinė fazė). Tokios emulsijos gerai drėkina odą, labai lengvai įsigeria, iš šių tipų emulsijų veikliosios medţiagos, kurios yra tirpios vandenyje, lengvai atsipalaiduoja ir prasiskverbia į odą [34].
Kalbant apie vanduo/aliejuje (v/a) tipo emulsijas, dar vadinamomis – atvirkštinėmis emulsijomis, jų dispersinę fazę sudaro vanduo, o dispersinę terpę – aliejus. Šios emulsijos pasiţymi odą minkštinančiu bei riebalinančiu poveikiu, yra sunkiai nuplaunamos nuo odos. Šiose emulsijose greičiau atsipalaiduoja riebaluose tirpios nei vandenyje tirpios medţiagos. Nors visgi veikliosios medţiagos sunkiau atsipalaiduoja v/a tipo emulsijose nei a/v tipo emulsijose, tačiau geba prasiskverbti į gilesnius odos sluoksnius [34].
Emulsines sistemas, kurios būtų plačiai naudojamos dermatologijoje, nėra taip paprasta pagaminti: jos turi turėti ne tik estetinę priimtiną išvaizdą, bet turi atitikti ir fizikocheminius stabilumo reikalavimus, būti netoksiškos, bei puikiai pernešti modelinę medţiagą per odą [37]. Pagamintos a/v emulsijos pasiţymi geresniu įsigėrimu į odą, nėra tokios riebios, greičiau nusiplauna, o v/a emulsijos labiau tinkamos, norint pagaminti odos drėkinimui bei apsauginių odos funkcijų atstatymui skirtą dermatologinį produktą [34].
1.2.1 Emulsijos v/a tipo ypatumai
Kuriant v/a tipo emulsijas svarbu atkreipti dėmesį į emulsijų technologinio gaminimo aspektų ypatumus ir gaminamos emulsijos panaudojimo galimybes. Kadangi gaminamos emulsijos klampiojoje terpėje disperguota vandeninė fazė yra stabili, todėl emulsijos išsisluoksniavimas vyksta lėčiau nei a/v tipo emulsijose. Tačiau emulsijų gamyboje vis teik reikia naudoti emulsiklius, kad jie sukurtų reikiamą klampą bei stabilizuotų emulsinę sistemą.
Teisingas emulsiklių parinkimas yra labai svarbus emulsijos sistemos gamyboje ir jos stabilizavime. V/a tipo emulsines sistemas stabilizuoja emulsikliai, kurie yra tirpūs aliejuje, dar vadinami – hidrofiliniais emulsikliais. Bet kurio emulsiklio veiksmingumas ir tinkamumas yra išreiškiamas hidrofiliniu - lipofiliniu balansu (HLB). Riba tarp hidrofilinių ir lipofilinių emulsiklių yra maţdaug ties skaičiumi 10. Kai HLB 10, tai tokie emulsikliai yra linkę sudaryti v/a tipo emulsijas, o kai HLB 10, tai tokie emulsikliai linkę sudaryti a/v tipo emulsijas [34, 52].
V/a tipo emulsijos yra riebios, todėl sunkiai susigeria į odą ir ne taip lengvai nusiplauna nuo jos. Tai turi įtakos šioms emulsijoms, nes jos tampa maţiau patrauklios vartotojui nei a/v emulsijos. Tačiau būtent dėl šios savybės v/a tipo emulsijos yra labiau minkštinančios ir drėkinančios nei pirmo tipo emulsijos. Kadangi v/a tipo emulsijos yra riebios, todėl sudaro riebalinę plėvelę ant odos, kuri geba suminkštinti odos raginį sluoksnį, tokiu būdu pagerindama veikliųjų medţiagų prasiskverbimą į gilesnius odos sluoksnius, taip stiprindama emulsijų terapinį efektyvumą. Šios emulsijos taip pat gerina ir vandens prasiskverbimą į gilesnius odos sluoksnius, taip išsaugodamos jos drėgmę [54].
1.3.1 Fizikocheminiai rodikliai
Modeliuojant emulsinę sistemą, svarbu pagaminti ją kuo stabilesnę, nes emulsijos stabilumas turi įtakos modelinės medţiagos atsipalaidavimo kiekiui ir greičiui iš emulsinių sistemų, bei emulsijos antioksidaciniam veikimui. Laikui bėgant, emulsijose vyksta senėjimo procesai, todėl kinta jų pH, klampa, lašelių dydis, taip pat didėja dispersinės fazės ir dispersinės terpės tankių skirtumas, todėl atsiranda emulsijų išsisluoksniavimas [40]. Emulsijų nestabilumą galima apibūdinti išsisluoksniavimo, sedimentacijos, flokuliacijos ir koalescencijos procesais. Šie procesai priklauso nuo emulsijų sudėties (aliejaus, emulsiklių, tirštiklių, t.t.) ir skirtumo tarp dispersinės terpės ir dispersinės fazės tankių (kuo šis skirtumas maţesnis tuo emulsijų sedimentacinis stabilumas didesnis).
Būtent išsisluoksniavimo ir sedimentacijos procesai susiję su dideliu tankių skirtumu tarp dispersinės fazės ir dispersinės terpės. Šie procesai atsiranda dėl išorinių veiksnių, daţniausiai tai yra gravitacija arba išcentrinės jėgos. Dėl šių reiškinių didesni lašeliai pradeda greičiau judėti į emulsijos viršų (jei jų tankis yra maţesnis nei terpės tankis) arba dugno (jei jų tankis yra didesnis uţ terpės
tankį). Todėl norint išvengti emulsijų išsisluoksniavimo ir sedimentacijos reikia didinti dispersinės terpės klampą arba maţinti emulsinių lašelių dydį. Išsisluoksniavimas atsiranda dėl didesnio dispersinės terpės tankio nei dispersinės fazės.
Flokuliacija tai procesas, kuris susijęs su lašelių susiliejimu į didesnius lašelius ir nors yra išlaikomas lašelio vientisumas, vis tiek pasikeičia emulsijos stabilumas ir savybės, emulsija gali išsisluoksniuoti. Koalescencija yra procesas, kai du ar daugiau lašelių susijungia, kad susidarytų didesni lašeliai. Retesniais atvejais, gali pasitaikyti visiškas emulsijos atsiskyrimas į dvi, visiškai atskiras fazes. Šio proceso galima išvengti pridedant į emulsijas emulsiklių, kurie sudaro apsauginį sluoksnį aplink emulsinius lašelius ir neleidţia jiems sukibti [34, 49, 50].
Pagrindiniai fizikocheminiai rodikliai turintys įtakos emulsijų nestabilumui yra klampos ir pH pokyčiai, lašelių dydis, išsisluoksniavimo atsiradimas bei dispersinės terpės ir dispersinės fazės tankių skirtumas:
Klampa: Didinant emulsinių sistemų klampą, gaunami maţesni emulsiniai lašeliai. Tai
suteikia emulsijai stabilumą ilgesnį laiką. Klampą galima reguliuoti pridedant į emulsijos sudėtį emulsiklių. „Stoke dėsnis― (ang. Stoke’s law) teigia, kad klampa yra atvirkščiai proporcinga emulsijų išsisluoksniavimo procesui, tačiau negalima persistengti dėl klampos didinimo, ji turi gautis optimali, kad būtų gaunama patraukli vartotojui emulsija, kurią galimą būtų lengvai ir patogiai naudoti [33].
pH reikšmė: Oda atlieka termoreguliacinę, jutiminę ir apsauginę funkcijas. Kadangi odos pH
svyruoja pH 4-6 intervale, todėl manoma, kad būtent toks pH suteikia odai antimikrobinę apsaugą. Kuriant emulsijas, kurios bus naudojamos dermatologijoje, reiktų atkreipti dėmesį į odos rūgštinį pH ir stengtis jį palaikyti rūgštinį [38].
Lašelių dydis: Norint, kad emulsinės sistemos skvarba per odą būtų kuo geresnė, reikia
gaminti emulsijas, su kuo maţesniais emulsiniais lašeliais [37]. Tačiau emulsinių lašelių dydis turi būti 0,1 – 100µm dydţio intervale. Jei lašelių dydis yra maţesnis nei 0,1µm, gali atsirasti koloidinė dimensija, o jei dalelių dydis viršija 100µm – emulsija tampa nestabili [34].
Išsisluoksniavimas: Emulsijų išsisluoksniavimas labai priklauso nuo emulsinių lašelių
dydţio, emulsijos klampumo ir nuo vandeninės bei aliejinės fazių tankių skirtumo. Labiausiai emulsijų išsisluoksniavimą lemia būtent fazių tankių skirtumas, kuo šis skirtumas didesnis, tuo greičiau emulsija išsisluoksniuoja [34].
Norint išvengti emulsijų išsisluoksniavimo, reikia naudoti stabilizatorius – emulsiklius. Emulsijos technologijoje naudojant emulsiklius, yra sumaţinami emulsinių lašelių dydţiai. Taip pat
stabilizatoriai didina emulsijų klampą maţindami emulsinių lašelių judėjimą. Visi šie reiškiniai saugo emulsijas nuo išsisluoksniavimo. Stabili emulsija yra gaunama, kai emulsiniai lašeliai išlieka nepakitę ir vienodai pasiskirstę dispersinėje terpėje [39].
Dispersinės terpės ir dispersinės fazės tankių skirtumas: Jei pagamintoje emulsijoje
dispersinės terpės tankis yra didesnis uţ dispersinės fazės tankį, tai emulsiniai lašeliai tampa nestabilūs ir kyla į paviršių. Norint išlaikyti emulsiją stabilią, reikia didinti dispersinės fazės klampą bei maţinti emulsinių lašelių dydį [49].
1.3.2 Emulsikliai
Gaminant emulsijas, svarbu yra sugalvoti, kokiu būdu bus išlaikomas jų stabilumas, kuo ilgesnį laiką. Stabilumo išlaikymui daţniausiai yra naudojami emulsikliai, dar kitaip vadinami – paviršiaus aktyvumo medţiagos (PAM). Šios medţiagos plėvele padengia dispersinės fazės daleles, taip suformuodamos stabilius, koalescencijai atsparius lašelius ir sumaţina emulsijų paviršiaus įtampą fazių susiliejimo vietose, taip uţtikrindamos emulsinių sistemų agregatinį stabilumą. Naudojant įvairius emulsiklius yra reguliuojama emulsijų konsistencija, taip išgaunant norimo produkto prekinę išvaizdą, stabilumą bei galiojimo laiką [42].
Emulsikliai yra organinės medţiagos, kurie gali būti natūralūs, sintetiniai arba pusiau sintetiniai, o sudėtyje turi hidrofobinių ar hidrofilinių molekulių grupių. Dėl šių struktūros savybių emulsikliai yra tirpūs organiniuose tirpikliuose ar vandenyje [41]. Farmacijos pramonėje daţniausiai naudojami emulsikliai yra pusiau sintetinės kilmės, nejoniniai emulsikliai: Tween (polioksietileno sorbitano monoleatas) ir Span (sorbitano monoleatas). Šios medţiagos yra populiarios, nes yra maţai toksiškos ir neturi dirginamojo poveikio naudojant ant odos. Taip pat šias dvi medţiagas yra lengva derinti su kitomis medţiagomis, jos yra maţai jautrios pH pokyčiams, bei elektrolitų koncentracijos didėjimui [43].
1.3.3 Pagalbinės medţiagos
Gaminant emulsija, jų sudėtyje yra pridedama pagalbinių medţiagų. Taip daroma norint pagaminti emulsiją kaip dermatologinę priemonę, kuri minkštintų odą, saugotų ją nuo aplinkos poveikio, veiktų priešuţdegimiškai. Pastaruoju metu farmacijos pramonėje vis labiau populiarėja dermatologines priemones gaminti su kuo daugiau natūralių produktų ar vitaminų, pavyzdţiui, su bičių vašku ar askorbo rūgštimi.
Bičių vaškas – šią medţiagą gamina bitės, kaip konstrukcinę medţiagą korių statybai.
bei maitina odą, taip pat sukuria apsauginę plėvelę, kuri apsaugo odą nuo ţalingo aplinkos poveikio ir drėgmės netekimo. Taip pat jis turi antiseptinių savybių. Emulsijų gamyboje naudojamas kaip tirštiklis, stabilizatorius, kietiklis [44].
Askorbo rūgštis – tai hidrofilinė medţiaga, lengvai tirpsta vandenyje. Šis vitaminas yra
vienas populiariausių ir plačiausiai naudojamų farmacijos pramonėje. Kadangi ţmogaus organizme askorbo rūgštis nesigamina, tai dauguma vaistų bei dermatologinių priemonių yra gaminamos su ja. Askorbo rūgštis turi antioksidacinių savybių, gerai apsaugo nuo ţalingo laisvųjų radikalų poveikio, taip pat skatina ţaizdų gijimą, bei maţina senėjimo procesą [45]. Askorbo rūgštis yra nestabilus vitaminas, todėl odos prieţiūros priemonėse daţnai naudojamas su vitaminu E, tam, kad prailgintų jo fiziologines savybes bei sulėtintų askorbo rūgšties oksidacinį skaidymąsi, dėl kurio ir atsiranda senėjimo poţymiai, bei odos dėmės [7,8].
Emulsijų gamyboje taip pat yra naudojamos ir sintetinės medţiagos, pavyzdţiui, polivinilo alkoholis (PVA). Ši medţiaga plačiai naudojama tiek vaistų kūrime, ypač oftalmologiniuose vaistuose, tiek dermatologiniuose preparatuose. PVA pasiţymi geru tirpumu bei maţu toksiškumu [46]. Emulsijų gamyboje ši medţiaga yra naudojama emulsijų stabilizavimui bei tirštinimui [47].
1.3.4 Aliejaus kiekis
Modeliuojant emulsines sistemas, svarbu gerai pasirinkti aliejų, kuris padėtų sudaryti tinkamos klampos ir stabilumo emulsiją, būtų tinkamos juslinės savybes, būtų antioksidantas, taip pat netrukdytų veikliosios medţiagos atsipalaidavimui [48]. Aliejų cheminė struktūra, riebiųjų rūgščių grandinių ilgis bei jų sotumo laipsnis, didina emulsijų klampumą [56].
Atsiţvelgiant į kokybę, sudėtį ir kainą, emulsijų gamyboje daţnai naudojami augaliniai aliejai, vienas jų – linų sėmenų aliejus. Visame pasaulyje linų sėmenų aliejus yra ţinomas kaip turtingiausias omega-3 riebalų rūgšties ir alfa linoleno rūgšties šaltinis. Nuo seno linų sėmenys buvo naudojami aliejui gauti, kurį paskui naudodavo pramoniniais tikslais: daţų, lakų, kosmetikos gamybai. Tačiau ištyrus linų sėmenyse esančių komponentų svarbą, šis aliejus pradėtas vartoti maisto produktuose, mitybos gerinime, kai kurių ligų prevencijoje ar gydime, bei farmacijos pramonėje. Linų sėmenų aliejus pasiţymi priešuţdegiminiu poveikiu, taip pat skatina ţaizdų gijimą [1].
2. TYRIMO METODIKA
2.1 Tyrimo medţiagos ir įranga
2.1.1 Tyrimo medţiagos
Linų sėmenų aliejus (šalto spaudimo) (Carl Roth GmbH+Co., Vokietija);
Emulsiklis polioksietilen (20) sorbitano monooleatas (Tween 80) (AppliChem, Vokietija);
Emulsiklis sorbitano monooleatas (Span 80) (AlfaAesar, Vokietija);
Išgrynintas vanduo (Ph.eur. 01/2008:0008, LSMU laboratorija);
Askorbo rūgštis
PVA milteliai (polivinilo alkoholis)
Bičių vaškas
Imersinis aliejaus (Immersion oil, Reactifs Ral S.A., Prancūzija).
2.1.2 Tyrimo įranga
Automatinės pipetės (Transferpette, Vokietija);
Analitinės svarstyklės SBC – 31 (Scaltec Instruments GmbH, Vokietija);
Homogenizatorius Ultra Turrax (Janke&Kunkel, Vokietija);
Spektrofotometras Agilent 8453 UV- Vis (Agilent Technologies, JAV);
Magnetinė maišyklė su kaitinimo įranga IKA® C – MAG H57 (IKA® – Werke GmbH&Co, Vokietija);
Viskozimetras Vibro viscometer SV - 10 (A&D Company Limited, Japonija);
pH – metras 766 su elektrodu Knick SE 104N (Knick Elektronische MeßgeräteGmbH&Co, Vokietija);
Mikroskopas (Motic instruments, Kinija).
2.2 Emulsijos (V/A) sudėties parinkimas
Prieš gaminant emulsijas buvo analizuojami moksliniai darbai, norint parinkti tinkamus emulsiklius, jų kiekius, reikiamą HLB reikšmę, kad būtų gaunamos kuo stabilesnės ir kokybiškesnės emulsijos. Tyrimui atlikti buvo pasirinkta gaminti emulsijas, kurių HLB reikšmė būtų 9,65, nes remiantis atliktais eksperimentiniais tyrimais buvo nustatytas būtent šis HLB skaičius reikalingas v/a linų sėmenų aliejaus stabiliai emulsijai suformuoti. Visos emulsijos buvo gaminamos po 100g. Aliejinė fazė sudarė 60 proc., o emulsikliai sudarė 20 proc. viso emulsijos kiekio. Aliejinei fazei buvo naudojamas emulsiklis Span 80, vandeninei fazei – Tween 80, santykiu 1:1.
Kaip modelinė medţiaga buvo pasirinkta askorbo rūgštis, dėl savo antioksidacinių bei kitų dermatologijoje naudojamų savybių. Askorbo rūgšties buvo dedama po 2,5g į vandeninę fazę visų sudėčių emulsijose [3,4].
Trys emulsijos E7-9 (2 lentelė) buvo gaminamos įterpiant į vandeninė fazę polivinilo alkoholio (PVA). Jis pasirinktas kaip emulsijos stabilizatorius dėl savo savybių: didina klampą, nėra toksiškas, jo struktūra panaši į audinio, todėl organizmas jį lengvai priima [10].
Taip pat buvo gaminamos trys emulsijos E10-12 (3 lentelė) į kurių aliejinę fazę buvo įterpiamas bičių vaškas. Naudojant šį stabilizatorių dermatologinėse emulsijose, jis apsaugo odą nuo ţalingų aplinkos poveikių, dehidratacijos bei minkština odą, taip pat jis tirština bei kietina emulsijas [12, 14].
Tiek PVA, tiek bičių vaškas emulsinėse sistemose buvo pasirinktos tam, kad didintų emulsijų klampą, tankį, bei jas tirštintų, taip stabilizuojant emulsinę sistemą. Didinant tai vienos, tai kitos emulsijos fazės klampumą yra pasiekiamas abiejų emulsinių fazių tankių vienodumas, taip uţtikrinant emulsijos stabilumą, nes kuo didesnis yra fazių skirtumas, tuo greičiau vyksta sedimentacija [55].
Gaminamos emulsijos buvo uţkoduotos. Kodų paaiškinimai pateikti 1 lentelėje:
1 lentelė. Emulsijų kodavimas
Emulsijos uţkodavimas Emulsijos kodo reikšmė
E1 Emulsija 5proc. be askorbo rūgšties
E2 Emulsija 5proc. su askorbo rūgštimi
E3 Emulsija 10proc. be askorbo rūgšties
E4 Emulsija 10proc. su askorbo rūgštimi
E5 Emulsija 20proc. be askorbo rūgšties
E6 Emulsija 20proc. su askorbo rūgštimi
E7 Emulsija su 0,5proc. PVA
E8 Emulsija su 1proc. PVA
E9 Emulsija su 2proc. PVA
E10 Emulsija su 1proc. bičių vašku
E11 Emulsija su 3proc. bičių vašku
E12 Emulsija su 5proc. bičių vašku
ES1 Emulsija su 1proc. emulsiklių vandeninėje fazėje
ES2 Emulsija su 20proc. emulsiklių vandeninėje
fazėje
ES3 Emulsija su 0,7proc. emulsiklių vandeninėje
ES4 Emulsija su 12proc. emulsiklių vandeninėje fazėje
ES5 Emulsija su 10proc. emulsiklių vandeninėje
fazėje
2 lentelė. Emulsijų 100g (v/a) sudėtis su ir be askorbo rūgštimi
Emulsijos sudėtis E1 E2 E3 E4 E5 E6 Aliejinė fazė Linų sėmenų aliejus 57,5 57,5 55,0 55,0 50,0 50,0 Span 80 2,5 2,5 5,0 5,0 10,0 10,0 Vandeninė fazė Išgrynintas vanduo 37,5 35,0 35,5 32,5 30,0 27,5 Tween 80 2,5 2,5 5,0 5,0 10,0 10,0 Askorbo rūgštis - 2,5 - 2,5 - 2,5
3 lentelė. Emulsijų (v/a) su askorbo rūgštimi ir su PVA arba bičių vašku sudėtis
Emulsijos sudėtis
E7 E8 E9 E10 E11 E12
Aliejinė fazė Linų sėmenų aliejus 50,0 50,0 50,0 49,4 48,2 47,0 Span 80 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 Bičių vaškas - - - 0,6 1,8 3,0 Vandeninė fazė PVA 6,88 2proc. 13,75 2proc. 27,5 2proc. - - - Išgrynintas vanduo 20,62 13,75 - 27,5 27,5 27,5
Tween 80 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 Askorbo
rūgštis
2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5
2.3.1 Skirtingų koncentracijų emulsijų (v/a) technologija su modeline
medţiaga ir be jos
Buvo gaminamos iš viso 6 skirtingos koncentracijos (5proc., 10proc. ir 20proc.) emulsijos (E1-6) su modeline medţiaga, askorbo rūgštimi, ir be jos (2 lentelė). Gaminant emulsijas, pirmiausiai buvo pagaminama aliejinė fazė į kurią vėliau buvo supilama pagaminta vandeninė fazė. Gautas emulsiklių mišinys buvo maišomas homogenizatoriumi Ultra Turrax (Janke & Kunkel, Vokietija) 5000 aps/min 7 minutes [21].
1 pav. Emulsijų v/a paruošimo eiga
Maišymo laikas yra vienas iš pagrindinių veiksnių maišant emulsijas. Pasak Gonglun ir Daniel (2005), disperguotos fazės lašelių spinduliai maţėja didėjant maišymo greičiui ir maišymo laikui. Taip pat ilgas maišymo laikas padidina emulsiklių poveikį. Tačiau pernelyg ilgas maišymo laikas padidina maišomos emulsijos temparatūrą, kuri skatina koaguliuoti emulsinius lašelius, taip pat maţėja emulsijos klampa ir pati emulsija tampa nebestabili [59].
Taip pat buvo gaminamos trys emulsijos (E7-9) su polivinilo alkoholiu (PVA) (3lentelė). Pirmiausiai gaminamas PVA: 4g PVA miltelių ištirpinami 200g distiliuotame vandenyje. Brinkinimas vyksta šaltame vandenyje, paskui tirpalas yra maišomas naudojant IKAMAG ® C-MAG HS7 magnetinę maišyklę su kaitinamuoju paviršiumi (IKA-Werke GmbH & Co. KG, Staufenas,Vokietija), palaikant 90-98oC temperatūrą, kol visiškai ištirpsta [9]. Pagaminto polivinilo alkoholio klampa esant kambario temperatūrai yra 1,40mPa•S. Tuomet yra gaminamos emulsijos, į kurių vandeninę fazę atitinkamai įdedama 0,5proc., 1proc., 2proc. PVA. Emulsiklių mišinys homogenizatoriumi maišomas 5000aps/min 4min [20].
Buvo gaminamos trys emulsijos E10-12 (3 lentelė) į kurių aliejinė fazę buvo įterpiamas 1proc., 3proc., 5proc. bičių vaškas. Pirmiausiai bičių vaškas tirpinamas ant šildyklės. Ištirpus vaškui, į
Paruošiama aliejinė
fazė vandeninė fazė Paruošiama
Vandeninė fazė pilama į aliejinė fazę
Homogenizatoriumi maišomi emulsikliai
jį pilamas linų sėmenų aliejus ir Span 80. Tada į aliejinę fazę pilama pagaminta vandeninė fazė. Sumaišyti emulsikliai maišomi homogenizatoriumi 1000aps/min 4min [19].
2.3.2 Skirtingų koncentracijų sudėtinių emulsijų (v/a/v) technologija su
modeline medţiaga
Buvo gaminamos penkios skirtingų koncentracijų sudėtinės emulsijos po 100g. Emulsijos ES1, ES2, ES3 ir ES4 gaminamos pagal vienodą technologiją: pirmiausiai gaminama pirminė emulsija (v/a), kuri sveria 50g. Visų sudėtinių emulsijų pirminės emulsijos sudėtis buvo ta pati ir savo sudėtimi atitiko seniau gamintos emulsijos E6 sudėtį. Ši emulsija buvo pasirinkta dėl savo ilgalaikio stabilumo. Pirminėje emulsijoje buvo įterpiama askorbo rūgštis.
Pasigaminus pirminę emulsiją buvo gaminama sudėtinė emulsija (v/a/v). Pirmiausiai buvo pagaminama vandeninė fazė sverianti 50g, kuri turėjo skirtingų koncentracijų emulsiklio TWEEN 80 kiekį: 0,7proc., 1proc., 12proc. ir 20proc.. Pagamintas tirpalas lėtai supilamas į pirminę emulsiją ir emulsijos ES1 ir ES2 maišomos homogenizatoriumi 5000aps/min po 5min, ES3 maišoma 15min, o ES4 maišoma 11min [22].
Sudėtinė emulsija ES5 gaminama kitokia technologija: jos fazių (v/a/v) santykis atitinka 1:4:5 [23]. Pirmiausiai gaminamos pirminės emulsijos vandeninė ir aliejinė fazė, kurios yra kaitinamos iki 75oC temperatūros, tada vandeninė fazė supilama į aliejinę fazę ir maišoma homogenizatoriumi 5min vis didinant apsisukimus nuo 1000aps/min iki 8000aps/min. Gauta pirminė emulsija atvėsinama iki 25oC temperatūros. Tada gaminama sudėtinės emulsijos vandeninė fazė, kuri yra supilama į atvėsusią pirminę emulsiją ir maišoma homogenizatoriumi 5min didinant apsisukimus nuo 1000aps/min iki 8000aps/min [24].
4 lentelė. Emulsijų (V/A/V) su askorbo rūgštimi sudėtis
Emulsijos sudėtis
ES1 ES2 ES3 ES4 ES5
Vandeninė fazė Išgrynintas vanduo 13,75 13,75 13,75 13,75 7,75 Tween 80 5,0 5,0 5,0 5,0, 1,0 Askorbo rūgštis 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25
Aliejinė fazė Linų sėmenų
aliejus
2.4 Emulsijų stabilumo tyrimo metodai
Pagamintų emulsijų stabilumas buvo vertinamas pagal mikrostruktūrą, taip pat buvo matuojama emulsijų klampa, pH reikšmė, išsisluoksniavimas, turbidiškumas, antioksidacinis aktyvumas. Visi šie matavimai buvo atliekami praėjus 24val po emulsijų pagaminimo, laikant jas kambario temperatūroje. Dėl tikslumo kiekvienas matavimas buvo atliekamas 3 kartus ir išvedami jų vidurkiai.
2.4.1. Mikrostruktūros tyrimas
Emulsijos buvo tirtos Motic (Motic instruments, Kinija) mikroskopu. Ant specialaus mikroskopui naudojamo stiklelio buvo uţdedamas tiriamosios emulsijos lašelis labai plonu sluoksniu ir stipriai prispaudţiama mikroskopavimo stikleliu nepaliekant oro tarpelių. Tuomet ant stiklelio uţlašinamas nedidelis lašelis imersinio aliejaus ir tiriamoji medţiaga dedama ant mikroskopo darbinio paviršiaus, bei nuleidţiamas mikroskopo objektyvas. Mikroskopo vaizdas stebimas per x100 padidinimą esant kambario temperatūrai. Gaunami vaizdo duomenys yra matomi per kompiuterio ekraną naudojant Motic Images Plus 2.0 ML programą bei Moticam 1000 1,3 MPixel USB 2.0 kamerą [11].
2.4.2. Emulsijų klampos tyrimas
Emulsijų klampa buvo nustatoma naudojant viskozimetrą Sine – wave Vibro Viscometer SV – 10 (A&D Company, Limited, Japonija). Į specialų viskozimetro matavimo indą įpilama 45ml tiriamosios emulsijos. Matavimo indas padedamas ant aparato paviršiaus ir į tiriamąją medţiagą nuleidţiami viskozimetro davikliai, kurie vibruoja. Klampa (mPa•S) matuojama esant kambario temperatūrai [13, 17].
2.4.3. Emulsijų pH reikšmės nustatymas
Emulsijų pH reikšmė buvo nustatinėjama naudojant pH – metrą (Knick pH – Meter 766 Calimatic), kuris yra skirtas matuoti būtent puskiečių sistemų pH reikšmes. Tiriamosios medţiagos matuojamos esant kambario temperatūrai [18].
Span 80 5,0 5,0 5,0 5,0 4,0 Vandeninė fazė Išgrynintas vanduo 49,5 40,0 49,65 37,5 5,0 Tween 80 0,5 10,0 0,35 12,5 45,0
2.4.4. Emulsijų išsisluoksniavimas
Pagamintos emulsijos (E1-E6) po 10ml buvo pilamos į mėgintuvėlius ir laikomos kambario temperatūroje 24val. Praėjus laikui buvo stebimas emulsijų išsisluoksniavimas: emulsijos išsiskirstė į kreminį sluoksnį viršuje ir skystą sluoksnį apačioje. Liniuote buvo matuojama kiek centimetrų sudarė apatinis skystasis sluoksnis. Emulsijų išsisluoksniavimas buvo apskaičiuojamas pagal išsisluoksniavimo koeficientą [14, 17].
Išsisluoksniavimo indeksas (CI)=100*( ); HS- bendras emulsijos aukštis mėgintuvėlyje; HE – skystojo sluoksnio aukštis.
Išsisluoksniavimo indeksas parodo netiesioginį lašelių susiliejimą emulsijose: kuo didesnė lašelių agregacija, tuo yra didesnės dalelės ir emulsija greičiau išsisluoksniuoja.
2.4.5. Emulsijų turbidimetrinė analizė
Spektrofotometrinis turbidimetrinės analizės metodas yra naudingas norint stebėti drumstumo pokyčius. Kuo labiau yra išsklaidoma šviesa, tuo didesnis turbidiškumas (drumstumas). Dėl šio poţymio tankiau susidaro daug maţų lašelių, o tai daro emulsiją stabilesnę [5].
Kad būtų gaunamas drumstas tirpalas, buvo imami pagaminti emulsijų mėginiai po 0,1g ir praskiedţiami po 50g vandens (500 kartų). Gautas tirpalas maišomas 25 kartus ir iškarto matuojamas drumstumas UV spektrofotometru (Agilent 8453 UV – Vis) esant 600nm bangos ilgiui [6].
Emulsijos tubidiškumas apskaičiuojamas taikant formulę [6, 17]:
Turbidiškumas = 100 - proc.T; T - šviesos pralaidumas prie 600 nm bangos ilgio.
2.4.6. Emulsijų tankio nustatymas
Emulsijų, kurių sudėtyje yra PVS ir bičių vaško, buvo nustatinėjamas tankis. Gaminant emulsijas su PVA buvo sveriamas 1ml vandeninės fazės, o gaminant emulsijas su bičių vašku, buvo sveriamas 1ml aliejinės fazės. Tankis buvo apskaičiuojamas pagal formulę:
ρ
;
ρ – tankis, m – aliejinės ar vandeninės fazės masė, V – fazės paimtas tūris (1ml).2.5. In vitro atpalaidavimo tyrimas
In vitro tyrimas buvo atliekamas su visomis darytomis emulsijomis. Prieš atliekant eksperimentą, membranos buvo laikomos išgrynintame vandenyje kambario temperatūroje ne maţiau kaip 24val.
Buvo taikomas vienos kameros modelis naudojant vertikalią cilindrinę celę. Difuzijos plotą sudarė 1,77cm2
. Kiekvieno tyrimo metu akceptorine terpe buvo pasirinkta 20ml išgryninto vandens, kad pilnai apsemtų tiriamąją emulsiją. Donorinė terpė – 2g tiriamosios emulsijos. Naudojamuose mėginiuose buvo po 2proc. modelinės medţiagos, askorbo rūgšties. Emulsijų mėginiai po 2g supilami į celes, kurių gale yra pritvirtinamos regeneruotos celiuliozinės dializės membranos Cuprophan® (Medicell International Ltd., Didţioji Britanija). Akceptorinė terpė patalpinama į termostatą, kuriame nustatyta 37,0 1oC ir maišoma, naudojant IKAMAG ® C-MAG HS7 magnetinę maišyklę su kaitinamuoju paviršiumi (IKA-Werke GmbH & Co. KG, Staufenas,Vokietija) [15]. Pasiekus šią temperatūrą emulsijų mėginiai panardinami į akceptorinę terpę ir fiksuojamas įdėjimo laikas.
1 ml mėginiai pipete imami iš akceptorinės terpės po 15 min, 30 min, 45min, 90min, 120min ir yra papildoma švieţia akceptorinė terpė po 1ml distiliuoto vandens. Paimtas 1ml mėginys supilamas į kiuvetę ir su UV spektrofotometru (Agilent Technologies Inc., JAV) matuojama tirpalo absorbcija esant 290nm bangos ilgiui. Lyginamas tirpalas yra naudojamas išgrynintas vanduo [16].
2.6 Antioksidacinio aktyvumo nustatymas
Emulsijų antioksidacinio aktyvumo nustatymui pasirinktas fotometrinis 2,2-difenil-1-pikrilhidrazilo (DPPH•) laisvojo radikalo sujungimo metodas. Šiuo metodu tiriamos emulsijos E1, E3 ir E5 (1 lentelė) ir atskirai tirtas grynas linų sėmenų aliejus. Norint įvertinti antioksidacinį aktyvumą buvo matuojama, kiek procentų stabilaus DPPH radikalo neutralizuoja tiriamoje medţiagoje esantys ir antioksidaciniu aktyvumu pasiţymintys junginiai. DPPH• tirpalo spalva yra violetinė, o jam reaguojant su tariamąja medţiaga, įvyksta reagento redukcija ir tamsiai violetinė DPPH• tirpalo spalva išnyksta – tirpalas pasidaro gelsvas [25].
DPPH tirpalo paruošimas: į 200ml kolbą pilama etanolio 96 proc. ir 0,008g DPPH miltelių ir maišoma. Ant visos kolbos uţdedama folija, kad tirpalas nesureaguotu su šviesa. Kolba laikoma tamsoje, šaldytuve 24val [25].
Po paros atliekamas emulsijų antioksidacinio tyrimo nustatymas. Į kiuvetę pilama 0,1ml tiriamosios medţiagos, 2,9ml DPPH tirpalo ir laikoma tamsoje 30min. Absorbcija matuojama spektrofotometru, naudojant 518nm bangos ilgį. Palyginamasis tirpalas – etanolis 96proc. [25].
Antioksidacinis aktyvumas apskaičiuojamas pagal formulę inaktyvuoto DPPH• radikalo kiekiu procentais [25]:
DPPHproc. =
X
100proc.; A
o-
tuščiojo bandynio absorbcija (t=0);A
x – bandynio su tiriamuoju tirpalu absorbcija (t=30min).3. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS
3.1 Emulsijos v/a sudėties parinkimas
3.1.1 Vidinės fazės koncentracijos kiekio nustatymas pagal fizikocheminius
rodiklius
Norint pagaminti emulsijas, skirtas išoriniam vartojimui, reikia gerai apgalvoti jų sudėtį. Pasirinktas aliejus ir jo kiekis yra svarbus, nes jis turi didelę įtaką pagamintų emulsijų klampai, lašelių dydţiui, vaistinės medţiagos įsiskverbimui per odą [7].
Nagrinėjant mokslinius straipsnius, buvo padaryta išvada, kad emulsijų klampos didėjimas priklauso nuo pasirinkto aliejaus cheminės struktūros, riebiųjų rūgščių grandinių ilgio bei jų sotumo laipsnio. Taip pat ţinoma, kad aliejaus klampa yra didesnė nei vandens, ir kuo didesnė yra emulsijos klampa, tuo yra didesnis emulsijos stabilumas. Todėl ir emulsijose v/a tas stabilumas dalinai priklauso ir nuo aliejaus kaip klampios terpės kiekio. Kalbant apie emulsijas pagal jų tipą, lengviau yra pagaminti stabilią v/a tipo emulsiją nei a/v [56].
Tačiau aliejaus kiekis turi būti optimalus, nes jo perteklius, dėl didelio aliejaus klampumo, trukdo judėti emulsiniams lašeliams, taip maţindamas emulsijų išsisluoksniavimą [35]. Taip pat yra ţinoma, kad jei emulsija susideda iš nesočiųjų riebalų rūgščių, tai gali atsirasti absorbcijos skatinantis poveikis [57].
Nagrinėjant atliktus tyrimus su skirtingu linų sėmenų aliejaus kiekiu, pastebėta, kad pagamintos emulsijos, kurių aliejinę fazė buvo su 60proc. šio aliejaus, gavosi stabilesnės, nei emulsijos su 30 proc. šio aliejaus. Taip pat tyrimai parodė, kad emulsijose su didesniu kiekiu aliejaus, mikrostruktūra yra vientisesnė, visi aliejaus lašeliai panašaus dydţio ir tolygiau pasiskirstę aliejinėje terpėje. Todėl remiantis darytais tyrimais, buvo pasirinkta, kad aliejinė fazė sudarytų būtent 60proc. visos emulsijos kiekio [4].
3.1.2 Emulsiklio kiekio nustatymas pagal fizikocheminius rodiklius
(klampa, lašelių dydis, pH reikšmė)
Emulsiklių kiekis emulsijos sudėtyje turi įtakos jos klampai bei dalelių dydţiui, kas sąlygoja emulsijos stabilumą. Didinant emulsiklių kiekį, maţėja emulsinių lašelių dydis, emulsijai išsisluoksniuoti reikia ilgesnio laiko, o tai padaro ją stabilesnę [35].
Kuo didesnis emulsiklių kiekis emulsijos sudėtyje, tuo emulsijos konsistencija tampa labiau kreminė. Emulsikliai apgaubia emulsinius lašelius trukdydami jiems judėti, taip didinant emulsijos
stabilumą [26]. Tačiau remiantis modifikuotu Grifino metodu, v/a emulsijos gamybai reikia rinktis tik 10 – 20 proc. emulsiklio kiekio nuo aliejinės fazės, norint gauti optimaliai stabilią emulsiją [36].
Remiantis katedroje atliktais eksperimentų rezultatais, kurių metu buvo tiriamos v/a emulsijų stabilumas su skirtingomis HLB reikšmėmis, gauti rezultatai parodė, kad stabiliausia v/a emulsija ta, kurios HLB reikšmė yra 9,65 ir jos sudėtyje emulsiklių kiekis yra 1:1. Todėl šiam tyrimui atlikti buvo pasirinkta santykis 1:1 emulsiklių aliejinėje ir vandeninėje fazėse ir jų kiekis buvo intervale 5 – 20proc. nuo aliejinės fazės.
Emulsikliu galima pasirinkti emulsijų gamybai bet kokią paviršiaus aktyvumo medţiagą (PAM), nes jos geba sudaryti ploną tarpinę plėvelę tarp dviejų skysčių ir išlaikyti emulsiją stabilią, sumaţindama galimybę susilieti dispersinei fazei su dispersine terpe [59].
3.1.3 Askorbo rūgšties įtaka emulsinės sistemos stabilumui
Antioksidacinių medţiagų naudojimas emulsinėse sistemose stabdo nesočiųjų aliejų oksidaciją. Oksidacijos stabdymas sulėtina tam tikrų veikliųjų medţiagų skaidymą. Emulsinės sistemos yra jautrios bakterijų ir grybelių atsiradimui. Šiuo atveju būtent antioksidantai gali būti naudojami, kaip medţiagos stabdančios mikroorganizmų atsiradimą emulsinėse sistemose. Išvengus mikrobų augimo preparatuose, yra išlaikoma jų kokybė, stabilumas ir tinkamumo vartoti laikas [58].
Nagrinėjant atliktus tyrimus, pastebėta, kad askorbo rūgšties naudojimas emulsiniuose preparatuose, stabdo išsisluoksniavimo atsiradimą, taip suteikdami jiems stabilumo. Askorbo rūgštis yra maţai toksiška, todėl tinka komponuoti į emulsijos sudėtis, kad šie preparatai būtų saugiai naudojami ant odos nesukeliant dirginimo ar sensibilizuojančių reakcijų [58]. Todėl askorbo rūgšties buvo pasirinkta įterpti po 2,5g, ištirpinant vandeninėje fazėje. Tiriant jos atpalaidavimą iš eksperimentinių emulsijų, buvo nustatyta emulsijos kaip farmacinės formos ir pagalbinių medţiagų įtaka atpalaidavimo kinetikai.
3.2. Emulsijų v/a ir v/a/v su linų sėmenų aliejumi stabilumo vertinimas
3.2.1 Mikrostruktūros tyrimas
Emulsijų stabilumui turi įtakos emulsinių lašelių dydţiai jose, nes būtent dėl jų atsiranda nestabilumo reiškiniai emulsijose. Lašelių koncentracija turi didelę įtaką emulsijos tekstūrai, išvaizdai, juslinėms savybėms, stabilumui [30]. Lašelių dydis ypatingai lemia emulsijos išsisluoksniavimą. Todėl lašelių dydţio matavimai suteikia daug informacijos apie sukurtų emulsijų savybes. Lašelių dydţio matavimus galima atlikti mikroskopavimo metodu, paskui pamatuojant lašelių dydį kompiuteriu [29].
Mikroskopavimo metodu iš viso buvo tirta 12 emulsijų – E1-12. Gauti rezultatai parodė, kad didţiausius lašelius turi emulsijos E1 – 19,1μm ir E2 – 22,5μm, savo sudėtyje turinčios maţiausią emulsiklių kiekį ir neturinčios pagalbinių medţiagų (PVA, bičių vaško). Maţiausi lašeliai buvo pastebėti emulsijoje E12, lašelių dydis siekė tik 1,0μm. Ši emulsija savo sudėtyje turi pagalbinę medţiagą – 5proc. bičių vaško.
Lyginant emulsijas E1-6 tarpusavyje, kokią įtaką turi lašelių dydţiui emulsiklio kiekis ir askorbo rūgštis emulsijų sudėtyje, rezultatai parodė, kad emulsiniai lašeliai yra maţiausi emulsijoje E6 (2,0μm), kurios sudėtyje yra daugiausiai emulsiklio (20g) ir yra askorbo rūgštis. Kadangi ši emulsija gauta stabiliausia, buvo mėginta paţiūrėti, kokią įtaką emulsijos stabilumui turi pagalbinės medţiagos. Buvo gaminamos papildomai 6 emulsijos E7-12, kurių sudėtis tokia, kaip ir emulsijos E6, tik emulsijose E7-9, vandeninėje fazėje, vietoje vandens, įterpiama skirtingos koncentracijos PVA, o emulsijose E10-12, aliejinėje fazėje papildomai įterpiamas skirtingos koncentracijos bičių vaškas. Lyginant emulsijas E7-9, matoma, kad emulsija E9, savo sudėtyje turinti daugiausiai PVA, turi maţiausius lašelius (3,1μm), todėl emulsija tampa stabilesnė ilgesnį laiką. Lyginant emulsijas E10-12, matoma, kad emulsijoje E12, kuri turi didţiausią kiekį bičių vaško, gauti patys maţiausi emulsiniai lašeliai, kurių dydis siekia tik 1,0μm.
Nuotraukos
5proc. be vit.C (E1)
10proc. be vit.C (E3)
10proc. su vit.C (E4)
20proc. be vit.C (E5)
20proc. su vit.C (E6)
PVA 1proc. (E8)
PVA 2proc. (E9)
Bičių vaškas 1proc. (E10)
Bičių vaškas 3proc. (E11)
Pagal gautus rezultatus, galima daryti išvadą, kad emulsijos lašelių dydţiui ir tolygiam pasiskirstymui aliejinėje terpėje, turi daugiausiai įtakos emulsiklių ir pagalbinių medţiagų kiekis emulsijų sudėtyje. Kuo maţesni susidaro emulsiniai lašeliai, tuo pagaminta emulsija bus stabilesnė ilgesnį laiką, tuo ją bus sunkiau paveikti bet kokiems farmaciniams veiksniams. Kuo didesnė emulsiklių koncentracija, tuo maţesni ir tolygiai pasiskirstę vandens lašeliai (apie 2,0 μm) aliejinėje terpėje. Emulsijų su PVA vandeninėje fazėje ir bičių vašku aliejinėje terpėje mikrostruktūra tolygi, dauguma lašelių siekia tik 1,0 μm (E12 su 5 proc. bičių vaško).
3.2.2 Emulsijų klampos tyrimas
Klampos tyrimas emulsijoms yra būtinas, norint sukurti stabilią ir vartotojui priimtiną produktą. Vartojant emulsiją išoriškai, ji negali būti per skysta, kad nenubėgtų per odą, bet negali būti ir per didėlės klampos, per kieta, kad ją būtų galima patogiai tepti ir tolygiai paskirstyti ant odos [31].
Buvo tiriama visų E1-12 v/a emulsijų ir ES1-5 v/a/v sudėtinių emulsijų klampa. Iš tiriamų emulsijų E1-6 matoma, kad didţiausią klampą turi emulsija E7 (45,1mPa·s), o maţiausia klampa pasiţymi emulsija E1 (16,6mPa·s). Galima daryti išvadą, kad didinant emulsiklių kiekį emulsijose, didėja jų klampa (1pav).
Emulsijų E7-9 su PVA klampos rezultatai yra maţiausi iš visų tirtų septyniolikos emulsijų. Nors šių emulsijų klampa proporcingai didėja nuo 7,43mPa·s iki 11,21mPa·s didinant PVA koncentraciją jose, šios emulsijos nėra pakankamai stabilios laikui bėgant (1pav).
Tirtos emulsijos E10-12 su bičių vašku ypač pasiţymėjo didele klampa nuo 329mPa·s iki 390mPa·s atitinkamai didinant bičių vaško kiekį jose. Šios emulsijos pagal gautus rezultatus turi būti stabilios ilgesnį laiką ir jų konsistenciją panaši į kreminę (1 pav).
1pav. Emulsijų E1-E12 klampa
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 K la m pa m P a ◦S
Klampos tyrime buvo nustatyta, kad emulsinių sistemų klampą veikia emulsiklio koncentracija – kuo didesnė koncentracija, tuo didesnė emulsijos klampa (E1-6). Rezultatas patvirtina mikrostruktūros tyrimo duomenis – kuo smulkesni vienodai pasiskirstę vidinės fazės lašeliai, tuo didesnės klampos sistema.
Emulsinių sistemų , kurių klampa buvo modeliuojama su pagalbinėmis medţiagomis PVA ir bičių vaško pagalba, tyrimo metu nustatyta, kad didinant vidinės fazės vandeninės fazės klampą hidrofiline polimerine medţiaga PVA, padidinama visos emulsinės sistemos klampa. O didţiausios klampos emulsinės sistemos E10 (329 mPa·s), E11 (351 mPa·s), E12 (390 mPa·s) gaunamos, kai į aliejinę fazę įterpiamas tirštiklis – bičių vaškas.
Tiriant sudėtines emulsijas v/a/v ES1-5, pastebėta, kad jų klampa priklauso nuo emulsiklių kiekio antrojoje vandeninėje terpėje. Gauti rezultatai parodė, kad maţiausia klampa gauta emulsijoje ES1 (23,5mPa·s), kurioje buvo tik 0,7 proc. emulsiklio Tween80, o didţiausia klampa gauta emulsijoje ES4 (43,3mPa·s), kurioje emulsiklis Tween80 sudarė 12proc. (2pav).
2pav. Emulsijų v/a/v ES1-ES5 klampa
Pagal gautus rezultatus, galima teigti, kad klampai įtakos daugiausia turi emulsiklio ir kitų pagalbinių medţiagų kiekis emulsinių sistemų sudėtyje. Kuo daugiau dedama į emulsijų sudėtį emulsiklių, kurie apgaubia emulsinius lašelius ir stabdo jų judėjimą, tuo emulsijos klampa būna didesnė ir pati emulsija tampa stabilesne. Pagalbinių medţiagų pagalba galima stabilizuoti skystas emulsines sistemas, tai yra svarbu kuriant vartotojui priimtiną dermatologinį produktą – kad ji nebūtų per skysta ir nenubėgtų nuo odos, taip pat nebūtų per kieta ir būtų galima lengvai ir tolygiai paskirstyti ant odos [26]. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 K la m pa m P a ◦S
3.2.3 Emulsijų pH nustatymas
Norint pagamintas emulsijas vartoti dermatologijoje, reikia tirti jų pH, kurio gautais duomenimis galima nustatyti emulsijų stabilumą bei tinkamumą vartojant ant odos. Kadangi ţmogaus odos pH reikšmė svyruoja 4,0 – 7,0, pagamintų emulsijų pH reikšmė tūrėtų būti tame intervale, norint jas vartoti ant odos [32]. Remiantis eksperimentiniai duomenimis, nustatyta, kad jei emulsijos pH yra 3,5, tai skatina veiksmingą askorbo rūgšties prasiskverbimą per odą [58]. Taip pat rūgštinė emulsijos pH skatina veiksmingą antimikrobinį slopinimą bei gerina produkto stabilumą [11].
Buvo tiriama visų pagamintų emulsijų pH. Nustatyta, kad didţiausia pH pokyčiams emulsinėse sistemose turėjo modelinės medţiagos – askorbo rūgšties įterpimas į emulsijas (v/a) ir (v/a/v). Lyginant emulsijas v/a E1-6, didţiausia pH reikšmė buvo gauta emulsijoje E5 (6,7), o maţiausia pH reikšmė gauta emulsijoje E2 (2,5). Matoma, kad emulsijose, kuriose yra askorbo rūgštis, pH reikšmė maţėja, tačiau, kuo daugiau emulsijoje yra emulsiklių, tuomet pH reikšmė maţėja neţymiai (3pav.)
Emulsijose E7-9, kurių sudėtyje yra PVA, pH reikšmės svyruoja labai nedaug, bet matoma, kad didėjant PVA kiekiui, didėja emulsijų pH (3pav.).
Emulsijose E10-12 su bičių vašku, pH reikšmės daug nesiskyrė, kaip ir emulsijose su PVA. Šių emulsijų pH taip pat didėjo, didinant bičių vaško kiekį sudėtyje (3pav.).
3pav. Emulsijų v/a E1-E12 pH
0 1 2 3 4 5 6 7 8 pH
Remiantis gautais duomenimis, galima teigti, kad pH reikšmės maţėjimui eksperimentinėse emulsijose didţiausią įtaką turi modelinės medţiagos – askorbo rūgšties įterpimas vandeninėje fazėje. Pagalbinių medţiagų, tokių kaip polivinilo alkoholio ir bičių vaško, bei emulsiklių naudojimas emulsinėse sistemose, pH reikšmės maţėjimui didelės įtakos neturėjo.
Sudėtinių emulsijų (v/a/v) pH reikšmės, įterpus modelinę medţiagą – askorbo rūgštį, svyravo nedaug, tarp 3,06 – 3,44. Gauti rezultatai parodė, kad didinant emulsiklių kiekį sudėtyje – emulsijų pH reikšmės didėja (4pav.).
4pav. Emulsijų v/a/v ES1-ES5 pH
Pagal gautus visų emulsinių sistemų tiek (v/a), tiek (v/a/v) rezultatus, galima daryti išvadą, kad emulsijų pH reikšmei turi didelės įtakos sudėtyje esanti askorbo rūgštis, kuri stipriai rūgština emulsijų terpę. Todėl šios eksperimentinės emulsijos yra tinkamos dermatologiniam naudojimui, nes atitinka ţmogaus odos pH reikšmės intervalui. Taip pat galima teigti, kad emulsijų pH reikšmę galima didinti, didinant emulsiklių bei pagalbinių medţiagų kiekį emulsijų sudėtyse, nes kuo didesnė emulsiklių ir pagalbinių medţiagų koncentracija emulsinėse sistemose, tuo maţesni susidaro emulsiniai lašeliai ir emulsijų pH reikšmė didėja [29].
3.2.4 Emulsijų išsisluoksniavimas
Emulsijų išsisluoksniavimas yra natūralus reiškinys, kuris visada įvyksta, emulsijai pastovėjus tam tikrą laiką. Tačiau šis reiškinys yra vienas iš emulsijų stabilumo matavimo parametrų (ang. Creamin index). Išsisluoksniavimo greitis priklauso nuo tankio skirtumo tarp emulsijų vandeninės ir aliejinės fazių, klampos ir lašelių dydţio [33]. Emulsijos išsisluoksniavimo nustatymas yra paprastas stabilumo tyrimo metodas, kuriam tereikia optimalaus stebėjimo. Išsisluoksniavimas pastebimas, kai
2,8 2,9 3 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 pH
emulsijos viršuje nusistovi baltai/geltonos spalvos sluoksnis, o apačioje atsiranda nuosėdų sluoksnis [29].
Emulsijų išsisluoksniavimas buvo tirtas su emulsijomis E1-6 ir stebėta, kaip emulsijų išsisluoksniavimas pakito po 24val ir po 4mėn. Pastebėta, kad laikui bėgant emulsijų išsisluoksniavimas didėja, tačiau kuo daugiau emulsijose yra emulsiklio, tuo jų išsisluoksniavimas maţesnis. Taip pat tyrimas parodė, kad emulsija E6, kurioje yra daugiausia emulsiklio (20proc.), praėjus net 4 mėn. visiškai neišsisluoksniavo (5pav.).
5pav. Emulsijų išsisluoksniavimų skirtumai po 24val ir 4mėn.
Pagal gautus rezultatus, remiantis Stoke dėsniu (ang. Stoke’s law), galima daryti išvadą, kad kuo didesni emulsiniai lašeliai yra susidarę emulsijose, tuo jie greičiau susilieja ir tuo greičiau emulsija išsisluoksniuoja ir destabilizuojasi. Taip pat, pagal emulsijų išsisluoksniavimą yra matoma, kad kuo daugiau emulsijai išsisluoksniavus ji turi didesnį kreminį sluoksnį padidindama pačios emulsijos skaidrumą. Todėl galima teigti, kad emulsiklių kiekis emulsijos sudėtyje stipriai didina emulsijos stabilumą ilga laiką [33].
3.2.5 Emulsijų turbidimetrinė analizė
Drumstumo kitimai emulsijose parodo apie koncentracijos, dalelių dydţio ir dispersijos pokyčius. Laikui bėgant dalelių dydţio ir koncentracijos pokyčiai atsiranda nestabiliose emulsijose dėl dalelių susidarymo ir koaguliacijos [27]. Pagamintos emulsijos v/a E1-6 buvo tiriamos ir vertinamas jų stabilumas naudojant turbidimetrinės analizės metodą, nes jis yra greitas ir paprastas. Drumstumo matavimai atliekami naudojant spektrinę absorbciją, kad būtų galima nustatyti emulsijos stabilumą per santykinai trumpą laiką. Jei tiriamos emulsijos yra santykinai stabilios, jų dalelių dydţio pasiskirstymo pokyčiai atsiranda lėtai [26]. Todėl galima teigti, kad emulsijos, kuriose aptinkami maţiausi emulsiniai lašeliai, jų turbidiškumas laikui bėgant bus didţiausias, nes jos yra stabiliausios [28].
6,41 12,82 16,67 19,23 3,85 10,26 8,97 15,38 1,28 17,95 0 0 0 5 10 15 20 25 Po 24val. Po 4mėn. Iš si sl u o ksn iav im as (c m ) E1 E2 E3 E4 E5 E6
Tiriamos emulsijos E1, E3, E5 buvo be askorbo rūgšties, emulsijos E2, E4 ir E6 buvo su askorbo rūgštimi. Gauti turbidiškumo rezultatai parodė, kad emulsijos, kurių sudėtyje yra vitamino C turbidiškumas yra didesnis, nei tos pačios koncentracijos emulsijos, kuri neturi sudėtyje vitamino C. Taip pat gauti rezultatai parodė, kad didėjant emulsiklių kiekiui emulsijų sudėtyse, didėja emulsijų turbidiškumas (6pav.).
6pav. Emulsijų v/a turbidiškumo tyrimo rezultatai
Pagal gautus rezultatus galima daryti išvadą, kad emulsijų stabilumas didėja didinant emulsiklių kiekį emulsinėse sistemose, įdedant į jų sudėtį askorbo rūgšties. Tokiu atveju emulsijose susidaro maţi emulsijų lašeliai, turbidiškumas didėja, o emulsija išlieka stabili ilgesnį laiką.
3.2.6 Emulsijų tankio nustatymas
Tankis taip pat yra vienas iš emulsijos stabilumo nustatymo poţymių. Jei emulsijos lašeliai yra maţo tankio, jie yra linkę judėti taip, kad susikauptų ir sudarytų viršutinį emulsijos sluoksnį. Tačiau jei emulsiniai lašeliai yra didelio tankio, jie linkę judėti ţemyn, taip sudarydami apatinį emulsijos sluoksnį ir tai vadinama sedimentacija. Kadangi aliejaus tankis yra maţesnis nei vandens, todėl gaminamų v/a emulsijų kreminis sluoksnis nusėda [33].
Tiriami tankiai emulsijų E7-12. Pagal gautus tyrimo rezultatus pastebėta, kad didinant tiek PVA, tiek bičių vaško kiekį emulsijos sudėtyje, jos tankis didėja (7pav.).
96 96 97 97 98 98
5% emulsijos 10% emulsijos 20% emulsijos
Tu rb id išku m as p ro c. Be vit.C Su vit.C
