FARMACIJOS FAKULTETAS
KLINIKINĖS FARMACIJOS KATEDRA
AUŠRINĖ POLITAITĖ
PUSKIEČIŲ SISTEMŲ SU SILIMARINO VANDENINIU TIRPALU
MODELIAVIMAS IR BIOFARMACINIS VERTINIMAS
Magistro baigiamasis darbas
Darbo vadovas
Lekt. dr. Modestas Žilius
LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS
FARMACIJOS FAKULTETAS
KLINIKINĖS FARMACIJOS KATEDRA
TVIRTINU
Farmacijos fakulteto dekanas Vitalis Briedis Data
PUSKIEČIŲ SISTEMŲ SU SILIMARINO VANDENINIU TIRPALU
MODELIAVIMAS IR BIOFARMACINIS VERTINIMAS
Magistro baigiamasis darbas
Darbo vadovas
Lekt. dr. Modestas Žilius Data
Recenzentas Darbą atliko
Magistrantė Aušrinė Politaitė
Data Data
TURINYS
SANTRAUKA ... 5
SANTRUMPOS ... 9
ĮVADAS ... 10
DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI ... 11
1. LITERATŪROS APŽVALGA ... 12
1.1. Puskiečių formų charakteristika ... 12
1.2. Tepalų charakteristika ir jų pagrindų klasifikacija ... 12
1.3. Kremų ir jų komponentų charakteristika ... 14
1.4. Hidrofilinių gelių charakteristika ... 16
1.5. Veikliųjų junginių atpalaidavimo ir skvarbos iš skirtingų puskiečių sistemų palyginimas ... 18
1.6. Tikrųjų margainių morfologija ir kaupiami junginiai ... 20
1.7. Silimarino veikimo mechanizmas ir biologinis aktyvumas ... 21
1.8. Tikrųjų margainių ekstrakto pritaikymas dermatologijoje ... 22
2. TYRIMO METODIKA ... 24
2.1. Tyrimo objektas ... 24
2.2. Tyrimų medžiagos ir įranga ... 24
2.2.1. Naudotos medžiagos ... 24
2.2.2. Naudota įranga ... 24
2.3. Tyrimų metodai ... 25
2.3.1. Vandeninių silimarino tirpalų gamyba ... 25
2.3.2. Silimarino vandeninių tirpalų analizė efektyviąja skysčių chromatografija ... 25
2.3.3. Eksperimentinių puskiečių sistemų su silimarino vandeniniais tirpalais gamyba ... 26
2.3.4. Eksperimentinių silimarino puskiečių sistemų fizikinės ir cheminės savybės ... 27
2.3.5. Akceptorinės terpės parinkimas in vitro atpalaidavimo tyrimams ... 27
2.3.6. Silimarino junginių atpalaidavimas iš eksperimentinių puskiečių sistemų ... 27
2.3.8. Statistinių duomenų vertinimas ... 28
3. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS ... 29
3.1. Silimarino vandeninių tirpalų kokybinės ir kiekybinės sudėties vertinimas ... 29
3.2. Eksperimentinių puskiečių sistemų pH ir klampos vertinimas ... 30
3.3. Eksperimentinių puskiečių sistemų reologinių savybių vertinimas ... 31
3.4. Akceptorinės terpės parinkimas biofarmaciniams tyrimams ... 35
3.5. Silimarino junginių atpalaidavimo iš eksperimentinių puskiečių sistemų in vitro vertinimas .... 36
3.6. Silimarino junginių skvarbos į odą ex vivo iš puskiečių sistemų vertinimas... 41
4. IŠVADOS ... 43
5. PRAKTINĖS REKOMENDACIJOS ... 44
6. LITERATŪROS SĄRAŠAS... 45
SANTRAUKA
PUSKIEČIŲ SISTEMŲ SU SILIMARINO VANDENINIU TIRPALU
MODELIAVIMAS IR BIOFARMACINIS VERTINIMAS
A. Politaitės magistro baigiamasis darbas / mokslinis vadovas lekt. dr. Modestas Žilius; Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Farmacijos fakulteto Klinikinės farmacijos katedra. – Kaunas.
Darbo tikslas: Įvertinti skirtingos sudėties emulsinių kremų, gelifikuotų kremų ir hidrogelių įtaką
tikrųjų margainių ekstrakto veikliųjų junginių atpalaidavimui iš tirtų puskiečių sistemų ir skvarbai į žmogaus odą.
Darbo uždaviniai: Pagrįsti tirpumą gerinančių medžiagų pasirinkimą gaminant silimarino
vandeninius tirpalus; įvertinti pagamintų puskiečių sistemų su silimarino vandeniniu tirpalu fizikines ir chemines savybes (pH, klampą, reologinius rodiklius); ištirti ir įvertinti tikrųjų margainių ekstrakto veikliųjų junginių (taksifolino, silikristino, silibino A ir B) atpalaidavimą iš skirtingų puskiečių sistemų; ištirti ir įvertinti tikrųjų margainių ekstrakto veikliųjų junginių skvarbą į odą ex vivo ir pasiskirstymą epidermyje ir dermoje.
Metodai: Silimarino junginių kokybiniam ir kiekybiniam įvertinimui naudotas validuotas
efektyviosios skysčių chromatografijos metodas. Eksperimentinių puskiečių sistemų reologiniai rodikliai matuoti 20°C temperatūroje, klampa matuota 20°C ir 32°C temperatūroje naudojant reometrą, pH nustatytas naudojant pH-metrą. Biofarmacinis tyrimas atliktas naudojant modifikuotas Franz tipo difuzines celes. Skvarbos į žmogaus odą ex vivo tyrimas atliktas naudojant „Bronaugh“ tipo pratakias difuzines celes.
Rezultatai: Suminis silimarino junginių kiekis vandeniniuose tirpaluose buvo nuo 157,1±26,0 iki
1344,6±32,9 µg/ml, priklausomai nuo naudotos tirpumą gerinančios medžiagos. Eksperimentinių puskiečių sistemų pH reikšmės buvo nuo 4,65±0,02 iki 6,66±0,01. Klampa esant 20°C temperatūrai – 84,3±3,9–335,2±2,1 Pa∙s, o esant 32°C temperatūrai – 27,9±1,1–554,0±8,7 Pa∙s. Visų sistemų tekėjimo indeksas buvo < 1, konsistencijos koeficientas – 152,3±7,7–391,7±7,0 (Pa∙sn
). Per 5 val. didžiausias suminis silimarino junginių kiekis atpalaiduotas iš hidrogelio, buvo 29,9 proc. (srautas buvo 120,0±8,6 µg/cm²). Iš gelifikuoto kremo kurio sudėtyje buvo silimarino 30 proc. labrasolio vandeniniame tirpale 0,231±0,09 proc. junginių prasiskverbė į dermą, o iš kremo su 4 proc. 2-hidroksipropil-β-ciklodekstrinu – 0,138±0,078 proc.
Išvados: tyrimai parodė, kad didžiausias kiekis silimarino junginių ištirpsta 30 proc. vandeniniame
labrasolio tirpale. Didžiausias silimarino junginių kiekis atpalaiduojamas iš hidrofilinę matricą turinčių nešiklių – hidrogelių. Gelifikuoti kremai su 10 proc. oleino rūgšties neskatina efektyvaus silimarino junginių tiekimo į odą.
SUMMARY
MODELLING AND BIOPHARMACEUTICAL EVALUATION OF
SEMISOLID SYSTEMS CONTAINING AQUEOUS SOLUTION OF
SILYMARIN
A.Politaitė‘s final thesis for masters’s degree/ scientific supervisor lect. dr. Modestas Žilius; Lithuanian University of Health Sciences, Faculty of Pharmacy, department of Clinical Pharmacy. – Kaunas.
The aim of work: To evalute the influence of diferent composinions of emulsion creams, gelified
creams and hydrogels on the release of milkt thistle active compounds from semisolid systems and penetration into human skin.
Main task: to justify choice solubilizers producing silymarin aqueous solutions; to evaluate physicochemical characteristics of prepared semisolid formulations containing silymarin aqueous solution by determining pH, viscosity and rheological properties; to investigate and evaluate the release of active compounds (taxifolin, silichristin, silibin A and B) of milk thistle extract from different semisolid systems; to analyze and evaluate penetration and distribution of milk thistle active compounds in skin layers
Methods: The validated HPLC method was used to identify and to quantify silymarin compounds.
The experimental semisolid systems pH was measured by pH–meter, viscosity measured in 20°C and 32°C temperatures and rheological properties were measured in 20°C temperature by rheometer. In
vitro release studies were performed using the modified Franz type diffusion cells. Ex vivo skin studies
penetration were performed using Bronaugh type flow–through diffusion cells with full-thickness human skin.
Results: The range of total silymarin actives compounds in aqueous solutions was from 157.1±26.0 to
1344.6±32.9 µg/ml. Semisolid systems pH values were in the range of 4.65±0.02–6.66±0.01. The viscosity at 20°C temperature varies from 84.3±3.9 to 335.2±2.1 Pa∙s and at 32°C was 27.9±1.1– 554.0±8.7 Pa∙s. Flow index of all semisolid system was < 1 and consistency indexes were in the range of 152.3±7.7–391.7±7.0 (Pa∙sn
). The largest amount of silymarin active compounds was released from hydrogel, it was about 29.9 % (the flux was 120.0±8.6 µg/cm²). Only 0.231±0.09 % of silychristin penetrated into derma after application of gelified cream containing silymarin in 30 % labrasol aqueous solution and gelified cream containing silymarin in 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin 4 % aqueous solution penetrated only 0.138±0.078 %.
Conclusions: The highest efficiency to dissolve silymarin active compunds showed 4 % of
2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin aqueous solution. The largest amout of silymarin active compounds were released from hydrophylic matrix vehicles like hydrogel. Insufficient efficacy of oleic acid as penetration enhancer demonstrated low penetration of milk thistle active compounds into human skin after application of gelified creams.
PADĖKA
Už suteiktas puikias darbo sąlygas, materialinius išteklius bei pagalbą rengiant mokslinį tiriamąjį darbą „Puskiečių sistemų su silimarino vandeniniu tirpalu modeliavimas ir biofarmacinis vertinimas“ dėkoju darbo vadovui lekt. dr. Modestui Žiliui, katedros vedėjui prof. dr. Vitaliui Briedžiui ir visam Klinikinės farmacijos katedros kolektyvui.
SANTRUMPOS
HP-β-CD – 2-hidroksipropil-β-ciklodekstrinas β-CD – β-ciklodekstrinas
G' – elastingumo modulis G'' – klampos modulis
LVI – linijinis viskoelastinis intervalas
logP – n-oktanolio-vandens pasiskirstymo koeficientas PAM – paviršinio aktyvumo medžiaga
PEG – polietilenglikolis γ – deformacija γ͘ – poslinkio greitis η – kompleksinė klampa τ – poslinkio įtempis ω – kampinis dažnis
ĮVADAS
Tikslingas puskiečių formų vystymas turi užtikrinti efektyvų veikliųjų medžiagų atpalaidavimą ir transderminį prasiskverbimą į odą. Pagal Europos farmakopėją puskietės vaistų formos yra klasifikuojamos į tepalus, kremus, gelius, pastas [24]. Šios puskietės formos pasižymi skirtingomis savybėmis, tepalai ir vanduo aliejuje tipo emulsiniai kremai sudaro riebalinę plėvelę ant odos ir dėl okliuzijos efekto yra išlaikoma drėgmė odoje. Emulsiniai aliejus vandenyje tipo kremai drėkina odą, lengvai į ją įsigeria. Geliai gali užtikrinti pastovų veikliosios medžiagos tiekimą ir prailgintą poveikį. Tinkamas pagalbinių medžiagų parinkimas leidžia užtikrinti produkto kokybę. Raginis sluoksnis yra pagrindinis barjeras, ribojantis vaistinių medžiagų skvarbą pro odą ir saugantis kūną nuo dehidratacijos [62]. Drėgmės kiekis raginiame sluoksnyje sudaro apie 15–20 proc. sausos audinių masės, svyruoja priklausomai nuo išorinių faktorių (drėgmės, oro temperatūros) ir odos susirgimų. Padidinus audinių hidratacijos laipsnį, yra skatinamas hidrofilinių ir lipofilinių medžiagų prasiskverbimas. Skvarbą skatinančios medžiagos, sąveikaujančios su membranų struktūriniais elementais – cholesteroliu ir lipidais – didina lipofilinių ir hidrofilinių junginių skvarbą į odos sluoksnius [78].
Tikrųjų margainių (Silybum marinaum L.) ekstraktas, dar vadinamas silimarinu – tai lipofilinių junginių kompleksas sudarytas iš septynių flavonolignanų (silikristino, izosilikristino ir silidianino, silibino A ir B, izosilibino A ir B), flavonoido – taksifolino. Silimarinas yra gaunamas iš subrendusių augalo sėklų [2,16]. Sausasis ekstraktas tradiciškai vartojamas medicinoje gydant lėtinius kepenų susirgimus, pasižymi stipriu hepatoprotekciniu poveikiu. Mokslinėje literatūroje gausu publikacijų apie silimarino antioksidacinį, priešuždegiminį ir imunomoduliacinį poveikį. Dėl šių savybių silimarinas naudojamos siekiant apsisaugoti nuo ultravioletinės spinduliuotės (UV) sukelto oksidacinio streso, kurio pasekmės – odos nudegimai, odos senėjimas, eritema ar vėžiniai susirgimai [3, 49, 60].
Silimarino junginiai praktiškai netirpsta vandenyje (< 0,1 mg/ml), todėl yra svarbu naudoti medžiagas gerinančias santykinai lipofilinių junginių tirpumą vandenyje bei ieškoti tinkamo nešiklio. Biologiškai aktyvių junginių, ypač hidrofilinių, skvarbai pro raginį odos sluoksnį būtina naudoti skvarbą skatinančias medžiagas ar organinius tirpiklius.
Šio darbo tikslas yra įvertinti skirtingos sudėties emulsinių kremų, gelifikuotų kremų ir hidrogelių įtaką tikrųjų margainių ekstrakto veikliųjų junginių atpalaidavimui iš tirtų puskiečių sistemų ir skvarbai į žmogaus odą.
DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI
Tyrimo objektas – eksperimentinės puskietės sistemos (emulsiniai kremai, gelifikuoti kremai
ir hidrogeliai) su vandeniniu silimarino tirpalu.
Darbo tikslas – įvertinti skirtingos sudėties emulsinių kremų, gelifikuotų kremų ir hidrogelių
įtaką tikrųjų margainių ekstrakto veikliųjų junginių atpalaidavimui iš tirtų puskiečių sistemų ir skvarbai į žmogaus odą.
Darbo uždaviniai:
1. Pagrįsti tirpumą gerinančių medžiagų pasirinkimą gaminant silimarino vandeninius tirpalus; 2. Įvertinti pagamintų puskiečių sistemų su silimarino vandeniniu tirpalu fizikines ir chemines
savybes (pH, klampą, reologinius rodiklius);
3. Ištirti ir įvertinti tikrųjų margainių ekstrakto veikliųjų junginių (taksifolino, silikristino, silibino A
ir B) atpalaidavimą iš skirtingų puskiečių sistemų;
4. Ištirti ir įvertinti tikrųjų margainių ekstrakto veikliųjų junginių skvarbą į odą ex vivo ir
1. LITERATŪROS APŽVALGA
1.1. Puskiečių formų charakteristika
Puskiečių formų įvairovė lemia platų pritaikymą dermatologijoje, kosmetologijoje ir farmacijoje. Visos puskietės sistemos yra neniutoniniai skysčiai ir pasižymi viskoelastinėmis savybėmis [52]. Puskiečių formų pH atitinka rūgštinį odos paviršiaus pH ir yra nuo 4 iki 6 [73]. Konsistencija svyruoja nuo lengvo emulsinio vanduo aliejuje (V-A) tipo kremo iki standaus gelio ar klampaus riebalinio tepalo pagrindo. Puskiečių nešiklių pagrindai yra sudaryti iš natūralių ar sintetinių medžiagų. Į jų sudėtį gali įeiti emulsikliai, antimikrobiniai konservantai, antioksidantai, tirštikliai bei skvarbą skatinančios medžiagos [27]. Puskietes sistemas pagal jų gydomąjį poveikį galima suskirstyti į tris kategorijas [47]:
atliekančios apsauginę funkciją ir leidžiančios odai gyti; maitinančios, drėkinančios ir raminančios sudirgusią odą; sukeliančios sisteminį poveikį.
Pagal Europos farmakopėją puskietės formos yra klasifikuojamos į tepalus, kremus, gelius ir pastas [24, 27]. Ant odos vartojami nešikliai neturi sukelti dirginančio poveikio, turi veikti vietiškai ir įterpus skvarbą skatinančių medžiagų, skatinti transderminį vaistų tiekimą. Pleistrai priešingai nei geliai ant odos būna ilgą laiko tarpą, todėl didėja vietinių alerginių reakcijų rizika. Gydant pažeistus odos paviršius ar siekiant sudrėkinti, pamaitinti išsausėjusią odą, puskietės formos yra tinkamesnė forma už skystas, tokias kaip emulsijos, suspensijos ir tirpalai, nes ilgiau išlieka ant odos paviršiaus [13]. Tinkamas puskiečių sistemų sudėties parinkimas ir jos vystymas biofarmacinių tyrimų metu užtikrina vaistinės medžiagos saugumą ir veiksmingumą.
1.2. Tepalų charakteristika ir jų pagrindų klasifikacija
Tepalai – homogeniška, riebi, klampi puskietė forma, kurios pagrinde yra ištirpinta arba disperguota vaistinė medžiaga [27]. Užtepus puskietę sistemą ant odos, ji linkusi suminkštėti, suskystėti. Pasklisdama ant odos ji sudaro riebalinę plėvelę, kuri sulaiko drėgmę odoje. Kintant vandens ir lipidų santykiui, odoje kinta (didėja) vandens kiekis, todėl fosfolipidų dvisluoksnio pralaidumas didėja [78]. Tepale esanti vaistinė medžiaga pasiskirsto ant odos, nedideli kiekiai patenka į gilesnius odos sluoksnius. Tepalams yra būdinga sudaryti okliuziją – riebalinę plėvelę, apsaugančią odą nuo drėgmės praradimo. Okliuzija sukuria drėkinamąjį efektą, todėl tepalai tinka jautriai, sausai odai [4, 27, 40].
Tepalai yra klasifikuojami pagal dispersinę sistemą – yra homogeniniai (lydiniai, tirpalai) arba heterogeniniai (suspensiniai ir emulsiniai). Tepalų pagrindai skirstomi į riebalinius, absorbcinius, vandenyje tirpius ir emulsinius vanduo aliejuje (V–A) ar aliejus vandenyje (A–V) tipo [27]. Emulsiniai tepalų pagrindai yra apibūdinami kaip kremai.
Riebaliniai pagrindai susideda iš lipofilinių medžiagų, pagrindinė sudedamoji dalis baltasis
vazelinas. Riebaliniai pagrindai yra bevandeniai, hidrofobiniai, netirpūs vandenyje ir nenuplaunami vandeniu. Šių pagrindų privalumai: inertiški, nedirginantys ir minkštinantys odą. Tepalai pasižymi apsauginėmis savybėmis, tačiau pagrindai negali absorbuoti vandens. Taip pat iš tepalų, kurių pagrindas yra vazelinas, neatpalaiduojama veiklioji medžiaga [27]. Vazelinas sudarydamas okliuziją, sulaiko transepiderminio vandens praradimą sveikoje (13,3±2,4 g/m2/h) ir pažeistoje (35,9±18,9 g/m2/h) odoje [33]. Vazeliną rekomenduojama naudoti po mažų chirurginių operacijų siekiant apsaugoti odą nuo infekcijų. Vazelinas retai sukelia kontaktinio dermatito reakcijas [19].
Absorbciniai pagrindai – bevandeniai tepalų pagrindai, galintys absorbuoti vandenį. Pasižymi
apsaugančiomis, padengiančiomis savybėmis. Šiems tepalų pagrindams būdinga okliuzija. Dažnai į absorbcinių pagrindų sudėtį įeina lanolinas. Šių puskiečių formų pagrindai sunkiai nuplaunami, ilgai išlieka ant odos, todėl kemša odos poras. Klasikinis absorbcinio pagrindo pavyzdys yra vazelinas ir bevandenis lanolinas [27]. Bevandenis lanolinas gaunamas išgrynant avių vilnų riebalus. Į lanolino sudėtį įeina cholesterolis, oksicholesterolis, steroliai, triterpenai ir alifatiniai alkoholiai. Bevandenis lanolinas yra geltonos spalvos, vaško konsistencijos, netirpus vandenyje, tačiau gali absorbuoti iki 50 proc. vandens. Lydosi esant 38–44°C temperatūrai. Vilnų riebalai pasižymi emulsuojančiomis savybėmis, gali sugerti didelius vandens kiekius ir išlaikyti drėgmę odoje. Ši medžiaga naudojama kosmetinių priemonių gamyboje [66].
Vandenyje tirpūs pagrindai. Tepalo pagrindas susideda iš vandenyje tirpių komponentų,
pavyzdžiui, polietilenglikolio (PEG) polimerų, dažniausiai iš PEG-400 ir PEG-4000. PEG yra saugi, neimunogeniška medžiaga. Tačiau mokslinėje literatūroje yra duomenų, kad PEG pagrindas gali turėti neigiamą poveikį vaistinėms medžiagoms. Vaistinių medžiagų karboksirūgščių grupės reaguoja su PEG hidroksi grupėmis, vyksta esterifikacijos reakcijos. Susiformuoja PEG ir veikliosios medžiagos esteriai. Esterifikacija yra grįžtamas procesas, tačiau organizme esterazės ne visada suskaido esterius į pradinius produktus. Dėl esterifikacijos reakcijų mažėja veikliosios medžiagos biologinis aktyvumas [67]. Pagrindiniai vandenyje tirpių pagrindų privalumai – nelieka riebios odos pojūčio, yra lengvai nuplaunami vandeniu, gali absorbuoti vandenį ir nedidelį kiekį alkoholio [27].
1.3. Kremų ir jų komponentų charakteristika
Kremai yra dispersinės sistemos, sudarytos iš dviejų tarpusavyje nesimaišančių fazių:
riebalinės ir vandeninės [42]. Tai termodinamiškai nestabilios sistemos, kurioms stabilizuoti naudojami emulsikliai. Medžiagos kaip emulsikliai, tirštikliai formuoja tankesnę matricą. Klampioje matricoje lašeliai praktiškai nejuda. Todėl parenkant tinkamus emulsiklius į kremus galima įterpti didelius kiekius vandens [4]. Gaminant kremus atsižvelgiama į vaistinės medžiagos prigimtį, medžiagos yra įterpiamos į hidrofilinę ar lipofilizę fazę. Kremai pasižymi odą minkštinančiomis, drėkinančiomis savybėmis. Derinant emulsiklius, paviršinio aktyvumo ir skvarbą skatinančias medžiagas, galima padidinti veikliųjų medžiagų prasiskverbimą į odą. Kremų pagrindai skirstomi į
emulsinius vanduo aliejuje (V-A) ir aliejus vandeje (A-V) tipo pagrindus. Dažniausiai gaminamoms
daugiafazėms emulsijoms yra būdingas V-A-V tipas [27, 69].
Vanduo aliejuje (V-A) tipo emulsiniai pagrindai. Šiuose pagrinduose vandens lašeliai yra
pasiskirstę klampioje hidrofobinėje matricoje. Šio tipo emulsiniai pagrindai pasižymi didesniu stabilumu nei A-V, jiems naudojami lipofiliniai emulsikliai ir didesni tirštiklių kiekiai. V-A tipo emulsiniai kremai naudojami kaip emoliantai. Jų vandeninė fazė drėkina odą, o riebalinė pasiskirsto ant odos, sudaro okliuziją ir apsaugo odą nuo drėgmės praradimo. Šių kremų pavyzdžiai: šaltieji kremai ir kremai su lanolinu. Pagrindiniai pavyzdžiuose pateiktų kremų trūkumai – riebi, lipni konsistencija, kuri užkemša poras [27, 68].
Aliejus vandenyje (A-V) tipo emulsiniai pagrindai. Šiuos emulsinius pagrindus sudaro
hidrofilinė terpė, kurioje pasiskirsto aliejaus lašeliai. A-V tipo emulsiniai pagrindai pasižymi didesniu drėkinančiu efektu, dėl kurio skatinamas junginių skverbimasis į odą. Priešingai nei V-A tipo emulsiniai pagrindai, A-V tipo emulsiniai pagrindai gerai geriasi į odą, yra lengvai nuplaunami ir maišosi su žaizdų eksudatu. Pagrindiniai šių emulsinių pagrindų atstovai yra hidrofiliniai tepalai ir plaunamieji kremai, jie lengvai nuplaunami vandeniu ir neriebaluoja odos [27].
V-A-V tipo emulsijos. Daugiafazės emulsijos gaunamos, kai vandens lašeliai emulsuojami
didesniuose priešingos fazės lašeliuose, kuriuos supa vandeninė fazė. Šio tipo emulsijos, kaip vaistų prasiskverbimą į odą gerinantys nešikliai, sulaukė didelio susidomėjimo farmacijoje [68].
Kremams naudojamos pagalbinės medžiagos – emulsikliai, skvarbą skatinančios medžiagos ir konservantai. Emulsiklių gebėjimas stabilizuoti sistemą išreiškiamas hidrofiliniu ir lipofiliniu balansu (HLB). Paviršinio aktyvumo medžiagos (PAM) – amfifiliniai organiniai junginiai, sudaryti iš hidrofobinės uodegėlės ir hidrofilinės galvutės [43]. Šios medžiagos sumažina sistemos vidinę energiją, kartu absorbuojasi fazių sąlyčio vietoje ir mažina intramolekulinę sąveiką dispersinėje fazėje, sukurdamos dvigubą elektrinį lauką paviršiuje. PAM naudojamos ne tik stabilizuoti emulsines sistemas, bet ir pagerinti lipofilinių medžiagų tirpumą. Ištirpusios medžiagos linkusios skverbtis pro
odos raginį sluoksnį [44]. Emulsikilio molekulėje HLB parodo santykį tarp lipofilinių ir hidrofilinių grupių. Kai emulsiklio HLB skaičius > 10 formuojama A-V tipo emulsija, priešingu atveju, kai skaičius < 10 gaunama V-A tipo emulsija [59]. V-A tipo emulsijoms stabilizuoti naudojami lipofiliniai emulsikliai. Dažnai V-A tipo emulsijos stabilizuojamos sorbitano monoesteriais. Korhonen ir kt. [42] nustatė, sorbitano monoesterių pajėgumą stabilizuoti trikomponenčius kremus. Sorbitano monolaureatas (Span 20) ir sorbitano monooleatas (Span 80) stabilizavo A-V ir V-A tipo emulsines sistemas, tačiau sorbitano monopalmitatas (Span 40) ir sorbitano monostearatas (Span 60) stabilizavo tik V-A tipo emulsijas. Esant mažam aliejinės fazės kiekiui visi emulsikliai gebėjo formuoti A-V tipo kremus, tačiau sočiųjų sorbitano monoesterių pajėgumas emulsuoti aliejų vidinėje fazėje, mažėja ilgėjant hidrofobinei angliavandenilių grandinei.
PAM yra grupuojamos pagal prigimtį ir hidrofilinės galvutės krūvį :
Anijoninės – įkrauts neigiamai, pavyzdžiui, kalio, natrio, šarminių metalų muilai, natrio dodecilsulfatas [43, 44, 77];
Katijoninės – įkrautos teigiamai, pavyzdžiui, tetrabutilamonio bromidas [44, 77];
Amfoterinės – molekulės krūvis priklauso nuo tirpalo pH. Šios paviršiuje aktyvios medžiagos gali būti apibūdinamos kaip cviterjonai. Jų molekulė turi katijoninį ir anijoninį centrą. Katijoninį centrą sudaro aminai ar amonio jonai, o anijoninį – sulfonatai. Amfoterinių PAM pavyzdys – fosfolipidai [56];
Nejoninės – paviršiuje aktyvi molekulės dalis neturi krūvio, yra mažai jautrios temperatūros ir pH pokyčiams, pavyzdžiui, Span 80 ,Tween 80, labrasolis, cetostearilo alkoholis [44, 56, 60, 68].
Labrasolis (kaprilo-kaproilo makrogolio gliceridas) – nejoninė paviršinio aktyvumo medžiaga, HLB – 12. Tai A-V tipo PAM, kuri gerina molekulių pasiskirstymą ir prasiskverbimą į odą. Labrasolis naudojamas stabilizuoti mikroemulsijas, taip pat pagerina mažai vandenyje tirpių medžiagų tirpumą, skatina pasyvią vaistinių molekulių pernašą per membranas, yra gerai toleruojamas ir netoksiškas [20].
Cetilo stearilo alkoholis yra mišinys, kurio 50–70 proc. sudaro stearilo alkoholio ir likusią dalį – cetilo alkoholis. Alifatiniai kieti riebalų rūgščių alkoholiai – stearilo, cetilo, cetilo stearilo alkoholiai – naudojami A-V ir V-A tipo emulsijų gamybai. Derinant juos su vandeniniais emulsikliais siekiama išvengti lašelių kolescencijos ir padidinti emulsinių sistemų stabilumą. Stearilo alkoholio kiekis lemia sistemos hidrofilines savybes, todėl didinamas pagrindo giminingumas absorbuoti vandenį iš terpės, yra skatinama vaisto difuzija ir atpalaidavimas. Didelė sistemų klampa ir netinkamas emulsiklių santykis gali riboti atpalaidavimą. Mekkawy ir kt. [54] nustatė, kad vandenyje tirpių tepalų, sudarytų iš polietilenglikolių, veiklioji medžiaga atpalaiduojama didesniais kiekiais nei iš A/V tipo emulsinių kremų su 20 proc. cetilo strearilo alkoholio.
Skvarbą skatinančios medžiagos naudojamos suardyti raginio sluoksnio barjerą ir palengvinti veikliųjų medžiagų prasiskverbimą pro epidermį [40]. Joms priklauso sulfoksidai, azonai, pirolidonai, riebalų rūgštys, alkoholiai, terpenai ir glikoliai. Remiantis moksline literatūra, riebalų rūgštys gali padidinti vaistų transderminį transportą ir yra tinkamos skatinti hibrofilinių ir hidrofobinių vaistų tiekimą pro odą [44]. Literatūroje gausu duomenų apie oleino rūgšties veikimo mechanizmą, ji įsiterpia į raginio odos sluoksnio lipidus, padidina lipidų takumą, skatindama medžiagų difuziją pro odą [23]. Jos molekulinė masė – 282,5 g/mol, logP 7,64. Riebalų rūgštys skiriasi savo efektyvumu skatinant junginių skvarbą pro odą. Ibrahim ir kt. [35] nustatė, kad skystų riebalų rūgščių, kaip oleino ir linolo skvarbą skatinantis efektas yra didesnis nei kietų riebalų rūgščių, kaip stearino ar tridekanoino rūgščių. Kietos riebalų rūgštys dėl aukštos lydymosi temperatūros (39,1–68,8°C) pasižymi mažu skvarbą skatinančiu efektu. Oleino rūgštis yra efektyvi skvarbą skatinanti priemonė. Nustatyta, kad oleino rūgštis padidino salicilo rūgšties srautą į žmogaus odą 28 kartus, o 5-fluorouracilo srautą – 56 kartus. Oleino rūgštį derinant su kitomis skvarbą skatinančiomis medžiagomis, pavyzdžiui, azonu, gaunamas sinergetinis poveikis [44]. Didelė oleino rūgšties koncentracija gali dirginančiai veikti odą [35].
1.4. Hidrofilinių gelių charakteristika
Geliai yra puskietės sistemos, sudarytos iš dviejų fazių: išorinio polinio arba nepolinio tirpiklio, kuris įsiterpia į nejudančią trimatę gelifikuojančios medžiagos struktūrą. Atsižvelgiant į gelio pagrindą, Europos farmakopėjoje geliai yra klasifikuojami į hidrofilinius ir lipofilinius gelius [24].
Hidrogeliai yra sudaryti iš polimerų, kurie brinkstant vandenyje formuoja tinklines struktūras, turinčias skersines jungtis [41, 53]. Hidrogeliai klasifikuojami į fizikinius ir cheminius. Fizikiniai hidrogeliai grįžtami dėl konformacinių pokyčių, cheminiai hidrogeliai ilgalaikiai ir negrįžtami, kovalentinės jungtys juose sudaromos tarp skirtingų polimero grandinių. Dvigubo tinklo hidrogeliai suformuojami derinant skersinėmis jungtimis susijungius fizikinius ir cheminius hidrogelius, veikiant elektrostatinėms sąveikoms. Tinklo hidrofiliškumą lemia hidrofilinės grupės (-OH, -CONH, -CONH2
ir -SO3H) ir osmoliariškumas [31].
Hidrogeliai pagal gelifikuojančios medžiagos prigimtį gali būti klasifikuojami į natūralius, sintetinius ir mišrius. Polimerinė hidrogelių skersinių jungčių struktūra apibrėžia jų fizikinę ar cheminę prigimtį. Atsižvelgiant į polimerinę sudėtį, geliai skirstomi į monopolimerinius ir multipolimerinius. Gelifikuojančios medžiagas klasifikuojamos į natūralias ir sintetinias. Natūralios gelifikuojančios medžiagos – hialiurono rūgštis, celiuliozė, dekstranas, alginatas, chitosanas. Sintetinės medžiagos:
polietilenglikolis, poloksomeras 188 ir 407, polihidroksimetakrilatas, poliakrilamidas, polivinilo alkoholis [31].
Poloksameriniai hidrogeliai. Poloksomeras 407 yra sintetinis, amfifilinis kopolimeras,
sudarytas iš hidrofobinio polioksipropileno (POP) ir dviejų hidrofilinių polioksietileno (POE) blokų.Poloksamero 407 strukrūra pateikiama 1 paveiksle [82].
1 pav. Poloksamero 407 cheminė struktūra: a) POE monomerai, b) POP monomerai
Polimero masė – 12600 Da, HLB – 22. Dėl amfifilinės prigimties poloksamero molekulės gali sudaryti tarpusavyje susijungiančias miceles. Micelių susidarymą lemia temperatūra ir polimero koncentracija. Vykstant gelifikavimosi procesui, hidrofobinė frakcija susijungiasu hidrofiline [50, 82]. Esant žemai temperatūrai, poloksameriniai geliai yra skysčiai. Keliant temperatūrą iki gelifikavimo temperatūros kritinės ribos, hidrogelių klampa didėja, o viršijus kritinę lydymosi temperatūrą, hidrogelių klampa mažėja. Gelifikavimosi temperatūra mažėja didėjant poloksamero koncentracijai. Papildomai įdėjus druskų tirpalų – natrio chlorido ar kalcio chlorido – gelifikavimosi temperatūra gali padidėti apie 30 proc. Į hidrogelius įterpiant nedidelius kiekius organinių tirpiklių, tokių kaip etanolis, ar didelės koncentracijos joninių PAM, tokių kaip natrio dodecilsulfatas, sustabdomas poloksamero 407 micelių formavimasis. Nejoninės PAM, kaip heksaetilenas ar mono-n-dodecilas, netrukdo poloksamerinių micelių formavimuisi [50].
Pagrindinis poloksamerinių gelių trūkumas – mažos mukoadhezinės savybės. Modifikuojant poloksamero grandinę akrilato arba tiolo grupėmis, didėja hidrogelių stabilumas, lėtėja hidrogelio tirpimo greitis ir prailginamas vaisto atpalaidavimas. Siekiant sumažinti polimero koncentraciją nekeičiant gelifikavimosi sąlygų, yra naudojami kiti polimerai arba įterpiamas papildomas kiekis druskų tirpalų. Poloksameriniai geliai, kurių koncentracija yra mažesnė nei 18 proc., esant 37°C temperatūrai, nesuformuoja standžios matricos. Pridėjus ksantano dervos ir guaro dervos santykiu 3:7 į 16–18 proc. poloksamerinius hidrogelius, padidinama jų galimybė gelifikuotis esant 37°C temperatūrai, apie 18 proc. sumažinamas gelio tirpumas [12]. Didėjant HP-β-CD koncentracijai, didėja ir poloksamerinių hidrogelių gelifikavimosi temperatūra [18]. Didėjant polimero koncentracijai ir skersinių jungčių tankiui lėtėja vaistinės medžiagos atpalaidavimas, gaunamas prailgintas poveikis [41].
1.5. Veikliųjų junginių atpalaidavimo ir skvarbos iš skirtingų puskiečių sistemų
palyginimas
Siekiant teisingai parinkti vaisto formą, kuri būtų veiksminga ir saugi gydant vietinius odos ir sisteminius susirgimus, svarbu įvertinti veikliųjų junginių fizikines ir chemines savybes, nešiklio įtaką vaistinės medžiagos atpalaidavimui ir skvarbai. Puskietės formos skiriasi ne tik savo sudėtimi, gamybos technologija, bet ir poveikiu. Atsižvelgiant į šiuos kriterijus, yra pradedamas vaistinės formos vystymo procesas.
Aliejiniai ir absorbciniai pagrindai yra lipofiliniai, jų matricos visiškai nesimaišo su vandeniu, dalelių judėjimą pagrindo matricoje riboja didelė pagrindų klampa, į akceptorinę terpę yra atsipalaiduojamas tik vaistinės medžiagos kiekis, esantis arčiausiai membranos. Xu ir kt. [79] atlikto tyrimo metu įvertintas acikloviro atlalaidavimas iš skirtingų tepalų pagrindų – riebalinio, absorbcinio ir vandenyje tirpaus. Veikliosios medžiagos kiekis visuose pagrinduose buvo 4 proc. Po 4 val. aliejinis ir absorbcinis pagrindai atpalaidavo nedidelį kiekį, apie 20 µg/cm2, acikloviro, tačiau vandenyje tirpus pagrindas po 4 val. atpalaidavo 4 mg/cm2. Nešikliai parenkami atsižvelgiant į junginių prigimtį. Lipofiliniai junginiai tirpsta riebalinės kilmės pagrinduose. Skirtingi puskiečių sistemų pagrindų gamybos būdai turi įtakos veikliosios medžiagos atpalaidavimui. Tepalai lydiniai prailgina vaistinės medžiagos atpalaidavimą, vaistinė medžiaga pasiskirsto vidinėje matricos dalyje. Į tepalų sudėtį įeinantis vazelinas lydymosi metu su skystu parafinu suformuoja stipresnes sąveikas nei disperguojant, todėl ilgėja medžiagos atpalaidavimo laikas. Bao ir kt. [10] nustatė, kad loteprednolio etabonatą greičiau atpalaidavo tepalai, kurių pagrinduose jis buvo disperguotas, o ne įterptas į tepalų lydynius, sudarytus iš balto vazelino ir skysto parafino. Tepalai padeda kontroliuoti veikliosios medžiagos prasiskverbimą į odą. Jedlinszki ir kt. [38] nustatė, kad iš tepalų kurių sudėtyje buvo 10 proc. taukių šaknų ekstrakto po 24 val. į žmogaus epidermį prasiskverbė iki 0,22 proc. (0,911–5,01 ng/cm2
) pirolizidino grupės alkaloidų. Skvarbą skatinančios medžiagos, kaip trigliceridai, oleino rūgštis didina junginių pernešimą pro odos barjerą. Iš riebalinių tepalų pagrindų junginiai skverbiasi sunkiai, todėl ieškoma medžiagų, kurios veiktų odos barjerą. Alsaqr ir kt. [6] nustatė, kad oleino rūgštis 4 kartus padidino vitamino D3 prasiskverbimą iš riebalinių tepalų pagrindų į epidermį ir 2 kartus – į dermą.
Medžiagų ir nešiklių lipofiliškumas turi įtakos skirtingiems atpalaidavimo ir skvarbos rezultatams. Dua ir kt. [22] nustatė, kad svarba ir atpalaidavimas iš hidroalkoholinių karbopolinių gelių su aceklofenaku buvo reikšmingai didesni nei iš vandenyje tirpaus tepalo pagrindo (sudaryto iš PEG polimerų), emulsinių kremų ir riebalinių tepalų pagrindų. Etanolis padidino aceklofenako tirpumą, sumažino gelių klampą ir veikdamas raginį sluoksnį padidino lipofilinio vaisto difuziją ir skvarbą. Kitu tyrimu Dua ir kt. [21] patvirtino, kad lipofilinės medžiagos geriau atpalaiduojamos iš hidrogelių. PEG pagrindo tepalas ir karbopolinis gelis per 7 val. atpalaidavo didžiausią kiekį (65,7–72,0 proc.) norfloksacino.
Didelis vaistinės medžiagos kiekis atpalaiduojamas iš hidrofilinių pagrindų, dėl akceptorinės vandeninės terpės poveikio. Atpalaidavimo tyrimo metu svarbus akceptorinės terpės, kuri neribotų junginių tirpumo, parinkimas. Gendy ir kt. [28] nustatė, kad naudojant lipofilinę akceptorinę terpę – izopropilo miristatą – flurbiprofeno kiekis iš karbopolinių ir poloksamerinių gelių buvo 1,5–3,1 karto didesnis, palyginti su kiekiu atpalaiduotu iš emulsinio kremo ir PEG pagrindo. Šis reiškinys yra siejamas su nešiklio prigimtini, struktūra bei veikliosios medžiagos ir nešiklio sąveika. Hidrogeliai, pasižymi pastoviu vaistinės medžiagos tiekimu ir prailgintu atpalaidavimu. Didėjanti polimero koncentracija prailgina vaistinės medžiagos atpalaidavimą. Harada ir kt. [32] atlikto tyrimo metu nustatyta, kad visas adrenomedulino kiekis iš PEG pagrindo tepalo buvo atpalaiduotas po 6val., riebalinis pagrindas neatpalaidavo veikliosios medžiagos, o hidrogelis per 24 val. palaipsniui atpalaidavo veikliąją medžiagą, todėl gali būti naudojamas prailginti vaisto veikimą Kremų gamyboje gali būti naudojamos natūralios medžiagos, kaip eteriniai aliejai, jų komponentai, pavyzdžiui, terpenoidai, kurie veikia kaip skvarbą skatinančios medžiagos. Patel ir kt. [61] tyrė mentolio įtaką medžiagų transderminiam prasiskverbimui. Į kremus ir gelius įterpus 12,5 proc. mentolio psoraleno skvarba į odą iš kremo ir gelio padidėjo nuo 1,3 iki 1,5 karto. Mokslininkai palyginę A-V tipo emulsinius kremus ir hidroksialkoholinius gelius, nustatė kad veiklioji medžiaga didesniais kiekiais atpalaiduojama iš hidroksipropilceliuliozinio gelio.
Didėjant puskiečių sistemų klampai ir lipofilinių komponentų kiekiui, lėtėja lipofilinių medžiagų atpalaidavimas. Yener ir kt. [80] palygino lipofilinių ir hidrofilinių nešiklių įtaką meloksikamo atpalaidavimui. Mokslininkai nustatė, kad karbopolinis gelis atpalaidavo didžiausią kiekį meloksikamo, o daugiafazė (V-A-V) emulsija atpalaidavo 5 kartus didesnį meloksikamo kiekį nei V-A emulsiniai kremai. Didinant gelifikuojančios medžiagos koncentraciją ar derinant ją su lipofiliniais komponentais, pavyzdžiui, lecitinu, prailginamas atpalaidavimas ir paskatinamas junginių prasiskverbimas į odą. Mady ir kt. [49], naudodami poloksamerinius gelius su lecitinu, prailgino silimarino atpalaidavimą.
Apibendrinant galima teigti, kad mokslininkų: Dua, Gendy, Harada, Patel, Yener ir kt. atlikti tyrimai rodo, kad junginių atpalaidavimui turi įtakos ne tik nešiklių hidrofiliškumas ir lipofiliškumas, bet ir akceptorinės terpės poveikis jų matricai. Atpalaidavimo tyrimų metu būtina parinkti akceptorinę terpę, kuri turėtų minimalų poveikį puskietėms sistemoms ir neribotų veikliųjų junginių atpalaidavimo iš jų. Kaupiant žinias apie skvarbą skatinančias medžiagas, jų poveikį raginiam sluoksniui ir tinkamai parenkant jų koncentraciją, galima padidinti vaistinių medžiagų prasiskverbimą iš puskiečių sistemų ir gauti sisteminį poveikį.
1.6. Tikrųjų margainių morfologija ir kaupiami junginiai
Tikrasis margainis (Silybum marianum L Gaertn) – vienmetis arba dvimetis vaistinis augalas, priklausantis astrinių šeimai (Asteraceae). Augalas kilęs iš Viduržemio jūros regiono, yra kultivuojamas centrinėje Europos dalyje, Šiaurės ir Pietų Amerikoje, Australijoje ir Azijoje [48. 51]. Tikrojo margainio stiebas yra 200–400 mm aukščio, lygus ar briaunotas, vertikalus, viršutinė jo dalis šakota, lapai dažniausiai margi, žiedynai – rožiniai, rečiau – balti. Sėklos – 5–8 mm ilgio lukštavaisiai, rudos ar juodos spalvos, su ilgais baltais pūkeliais. Žiedynas subrandina vidutiniškai 190 sėklų, o vienas augalas per metus – vidutiniškai 6350 sėklų [39, 48].
Skirtingi augalo genotipai ir aplinkos sąlygos turi įtakos silimarino junginių kiekiui. Lucini ir kt. [48] nustatė, kad silibino koncentracija tikrųjų margainių sėklose, priklausomai nuo augalo genotipo, įvairuoja nuo 3086 mg/kg iki 9499 mg/kg. Pagal Europos farmakopėją, silimarino išeiga iš subrendusių margainių sėklų yra ne mažesnė kaip 1,5 proc. sausų sėklų masės [24]. Martinelli ir kt. [51] nustatė, kad Naujojoje Zelandijoje ir Europoje auginamų tikrųjų margainių linijos skiriasi chemine sudėtimi ir silimarino kiekiu. Skirtingą fenotipą turintys augalai skiriasi antioksidaciniu aktyvumu – nustatyta, kad rožiniais žiedais žydinčių margainių sėklose silimarino kiekis 30 proc. didesnis nei baltai žydinčių augalų. Ištyrus kitas augalo dalis (šaknis, jaunus ir subrendusius lapus), nustatyta, kad baltai žydinčių augalų dalys pasižymi stipresniu antioksidaciniu poveikiu [3]. Didžiausias silimarino kiekis sukaupiamas sėklose, todėl ši žaliava tinkama ekstrakto gamybai. Margainių sėklų sausajame ekstrakte yra apie 70–80 proc. silimarino [2, 48].
Silimarinas yra augalinių junginių kompleksas, sudarytas iš septynių flavonolignanų (silikristino, izosilikristino ir silidianino, silibino A ir B, izosilibino A ir B), flavonoido – taksifolino. Taksifolinas yra silimarino junginių pirmtakas [48, 63, 72]. Iš flavonolignanų didžiausiu aktyvumu pasižymi silibinas. Silibino ekstrakte aptinkama apie 50–70 proc. Kitų silimarino junginių aptinkama tokiais kiekiais: silikristino – apie 20 proc., silidianino – apie 10 proc., izosilibino – apie 5 proc. Ekstrakte taip pat nustatyta 2,3-dehidroksilibino ir flavonoidų – taksifolino ir kvercetino [11]. Flavonolignanų gausu išorinėje vaisiaus dalyje (nuo perikarpio epidermio iki baltyminės dalies). Didžiausias šių junginių kiekis pasigamina, kai dirvožemio drėgmė siekia 60–65 procentus [2, 51]. Tikrųjų margainių sėklose yra 20–25 proc. riebalų rūgščių (iš kurių gausu nesočiųjų riebalų rūgčių – oleino, linolo), fosfolipidų ir vitamino E [2].
Silimarinas yra lipofilinis junginių kompleksas, praktiškai netirpus vandenyje (0,04 mg/ml) [37]. Bai ir kt. [9] nustatė temperatūros ir pH įtaką silimarino tirpumui. Temperatūrą keliant iki 45°C ir palaikant pH apie 6, silimarino koncentraciją vandeniniame tirpale galima padidinti iki 10 kartų. Komplekso ekstrakcija vykdoma metanoliu, acetonu, eteriu, dichlormetanu, ir chloroformu [70, 83]. Riebalų komponentai, kaip šalutiniai produktai, yra pašalinami ekstrakcijos proceso metu [2].
Mokslinės literatūros duomenimis, silimarinas tirpsta etanolyje, izopropilo alkoholyje, propilenglikolyje, PEG 200. Silimarino junginių tirpumą pagerina PEG-400, PEG-6000, dekstranas, polivinilpirolidonas, hidroksipropilmetilceliuliozė, β-ciklodekstrinas (β-CD), metil-β-ciklodekstrinas (M-β-CD) ir 2-hidroksipropil-β-ciklodekstrinas (HP-β-CD) [8, 70, 74, 81].
1.7. Silimarino veikimo mechanizmas ir biologinis aktyvumas
Tradiciškai silimarinas yra vartojamas per burną. Išgertas silimarino kiekis greitai absorbuojamas, maksimali koncentracija kraujyje pasiekiama per 2–4 val., pusinės eliminacijos laikas – apie 8 val. [37]. Silimarino junginių absorbcija nedidelė (20–50 proc.), tikrojo margainio junginiai organizme greitai metabolizuojami į neaktyvius gliukoronidų ir sulfatų konjugatus [63]. Nepaisant nedidelio biologinio pasisavinimo, silimarinas turi teigiamą poveikį gydant virškinamojo trakto ligas – gastritą, kepenų toksinius pažeidimus, lėtinį virusinį hepatitą, kepenų cirozę, geltą, tulžies pūslės dieglius ir blužnies susirgimus. Ilgą laiko tarpą moksliniai tyrimai buvo orientuoti į silimarino hepatoprotekcinį poveikį, taip pat lėtinių virusinių hepatitų, sukeltų hepatito B ir hepatito C virusų gydymą [9, 16].
Mokslininkai nustatė, kad silimarinas, vartojamas per burną, turi teigiamą uždegimo slopinamąjį, antipiretinį, analgezinį ir antihiperlipideminį poveikį. Uždegimą mažinanti silimarino savybė yra siejama su sumažėjusia branduolių faktoriaus kapa B (NF-κB) sinteze. Transkripcijos faktorius, dalyvaudamas tiesioginio antimikrobinio atsako metu uždegiminiuose procesuose, inicijuoja ir reguliuoja imuninį atsaką. In vivo atliktų tyrimų metu gauti teigiami rezultatai rodo, kad, priklausomai nuo dozės, silimarinas gali blokuoti interleukino (IL)-1b ir ciklooksigenazės-2 mRNR ekspresiją [7]. Silimarinas stimuliuodamas polimerazę-1 ir mRNR transkripciją, apsaugodamas ląstelių membranas nuo laisvųjų radikalų sukeltos pažaidos ir blokuodamas toksinus, kaip α-amanitiną skatina ribosominės RNR sintezę. Šie mechanizmai didina superoksido dismutazės aktyvumą limfocituose ir eritrocituose, glutationo koncentraciją serume, taip pat glutationo peroksidazės aktyvumą nuosekliai mažindami uždegiminius procesus [11]. Silimarinas veikia slopindamas citokinų ekspresiją, molekulių adheziją ir neutrofilų infiltraciją. Tikrųjų margainių ekstraktas veikia antibakteriškai gram teigiamus sukėlėjus. Minimali silimarino slopinanti koncentracija, veikianti sukėlėjus, svyruoja nuo 60 iki 241µg/ml, tačiau ekstraktas neveikia gram neigiamų sukėlėjų. Minimali batericidiškai veikianti silimarino junginių koncentracija > 241µg/ml. Tikrųjų margainių ekstraktas trukdo susiformuoti bioplėvelei, kurią formuoja mikroorganizmai, kaupdamiesi ekstraceliulinėje matricoje, ir pasižymi antiadheziniu aktyvumu [25].
1.8. Tikrųjų margainių ekstrakto pritaikymas dermatologijoje
Žmogaus oda kiekvieną dieną yra veikiama žalingų aplinkos sąlygų, tokių kaip UV spinduliuotė, kuri sukelia nudegimus, odos uždegimus, skatina oksidacinį stresą, DNR pažeidimus, imuninės sistemos slopinimą ir inicijuoja odos vėžinius susirgimus. Kelios UV spinduliuotės zonos – UVB (290–320 nm) ir UVA (320–400) – didina oksidacinį stresą, kurį patiria odos ląstelės. Reaktyviosios deguonies formos (ROS) skatina odos senėjimą ir karcinogenezę [26].
Tikrųjų margainių ekstraktas pasižymi antioksidaciniu ir uždegimą mažinančiu poveikiu. Antioksidancinis flavonolignanų aktyvumas iš emulsinių sistemų, turinčių 20 mg silimarino ir silimarino HP-β-CD fitokomplekso, įvertintas naudojant 2,2-difenil-pikrilhidrazilo radikalą (DPPH) [75]. Feher ir kt. [26] tyrė kremus, kurių sudėtyje buvo 5 proc. silimarino, ištirpinto transkutolyje arba disperguoto kremų pagrinduose. Mokslininkų atlikto tyrimo metu, nustatytas reikšmingai (p < 005) didesnis antioksidacinis šių fermentų: glutationo peroksidazės, superoksido dismutazės ir katalazės – aktyvumas. Prieš ir po UVB apšvitos antioksidacinis aktyvumas buvo didesnis, palyginti su kontroline grupe. Kremai su silimarinu pasižymi inhibuojančiu poveikiu UVB sukeltam oksidaciniam stresui. Mokslinėje literatūroje yra duomenų apie silibino veiksmingumą gydant UVA ir UVB spinduliuotės sukeltą karcinogenezę, kontaktinį dermatitą, odos hiperpigmentaciją ir radiodermatitą, atsiradusį po spindulinio gydymo. Becker-Schiebe ir kt. [11] nustatė, kad kremas „Leviaderm“ su tikrųjų margainių ekstraktu apsaugo odos ląsteles nuo UV spinduliuotės sukeliamo radiodermatito, sumažindamas antros klasės radiodermatito pasireiškimo dažnį nuo 54,0 iki 29,4 proc. Tyrimų su pelėmis metu nustatyta, kad silimarinas pasižymi odos epitelizaciją skatinančiu ir uždegimą mažinančiu poveikiu [72]. Histologiniai duomenys patvirtina, kad poloksamero-lecitino gelis su 0,2 proc. silimarino ekstrakto sumažino uždegiminių ląstelių infiltraciją į dermą ir epidermio storį [49]. Silimarino junginiai skatina pažeistų odos ląstelių savaiminį nykimą, sumažindami vėžinių susirgimų riziką. Tiriant in vivo nustatyta, kad žmogaus keratinocitų linijų, atsparių apoptozei (HaCaT), veikiamų 75μM silimarino ištrauka ir apšvitintų UVA spinduliuote, gyvybingumas sumažėja 54 proc. Tokiu būdu silibinas stiprina UVA sukeltą ląstelių apoptozę ir gali būti apibūdinamas kaip stiprus dirgiklis, skatinantis UVA pažeistų ląstelių pasišalinimą prieš joms supyktybėjant [57]. Han ir kt. [34] atliktoje studijoje silimarino tirpalo veiksmingumas (50 μg acetonas / alyvuogių aliejus santykiu 4:1) yra prilyginamas 0,1 proc. hidrokortizono tepalui, mažinančiam cheminių medžiagų sukeltą kontaktinį dermatitą. Tikrųjų margainių sėklų ekstraktas yra įvertintas kaip saugi, fototoksiniu veikimu nepasižyminti medžiaga. Atliekant 3T3 neutralaus raudonojo dažo sugėrimo testą (neutral red uptake assay), in vivo
nustatyta, kad silimarinas ir jo junginiai toksiniu poveikiu nepasižymi. Silimarino junginiai neveikė neutralaus raudonojo dažo susilaikymo epidermio keratinocituose [64].
Mokslinėje literatūroje gausu duomenų apie silimarino veiksmingumą gydant lėtinius virškinamojo trakto susirgimus, o aprašyti tyrimai rodo platų tikrųjų margainių sausojo ekstrakto dermatologinį pritaikymą. Vartojant silimariną ant odos galima apsaugoti odą nuo žalingos UV spinduliuotės ir jos sukeltų odos pažeidimų bei gydyti jau esamus pažeidimus.
2. TYRIMO METODIKA
2.1. Tyrimo objektas
Eksperimentinės puskietės sistemos (emulsiniai kremai, gelifikuoti kremai ir hidrogeliai) su vandeniniu silimarino tirpalu.
2.2. Tyrimų medžiagos ir įranga
2.2.1. Naudotos medžiagos
Tikrųjų margainių sausasis ekstraktas – Naturex, South Hackensack, JAV. Etanolis, 96 proc., AB „Stumbras“, Kaunas, Lietuva.
Polietilenglikolis-400 – Carl Roth GmbH, Vokietija.
Propilenglikolis – Sigma-Aldrich® Chemie GmbH, Steinheim, Vokietija. β-ciklodekstrinas – Sigma-Aldrich® Chemie GmbH, Steinheim, Vokietija.
2-Hidroksipropil-β-ciklodekstrinas – Sigma-Aldrich® Chemie GmbH, Steinheim, Vokietija. Acto rūgštis ≥ 99,8 proc., Sigma-Aldrich® Chemie GmbH, Steinheim, Vokietija.
Metanolis – Sigma-Aldrich® Chemie GmbH, Steinheim, Vokietija.
Baltasis vazelinas – Sigma-Aldrich® Chemie GmbH, Steinheim, Vokietija. Bevandenis lanolinas – CPC W. M. GmbH (Saksamaa-Tootja, Vokietija). Poloksomeras 407 – Sigma-Aldrich® Chemie GmbH, Steinheim, Vokietija.
Labrasolis (kaprilo-kaproilo makrogolio gliceridas) – Gattefosse Saint-Priest, Prancūzija Oleino rūgštis – Sigma-Aldrich® Chemie GmbH, Steinheim, Vokietija.
Cetilo sterilo alkoholis – Sigma-Aldrich® Chemie GmbH, Steinheim, Vokietija.
Sorbitano monooleatas (Span 80) – Sigma-Aldrich® Chemie GmbH, Steinheim, Vokietija.
2.2.2. Naudota įranga
Svarstyklės (Scaltec SBC 31, Scaltec Instruments GmbH, Vokietija). Termostatinė purtyklė (GFM, Vokietija).
pH-metras (Knick pH-Meter, 766 Calimatic, Knick Elektronische Meßgeräte GmbH & Co, Vokietija).
Reometras (Anton Paar GmbH, Modular Compact Rheometer, MCR 102, Austrija).
Skvarbos į odą sistema, sudaryta iš metalinio bloko, sujungto su cirkuliacine vandens vonele „Grant GD120“ (Grand Instruments Ltd., Kembridžas, Jungtinė Karalystė), ir peristaltinio siurblio „Masterflex ® L/S ®“ (Cole-Parmer Instrument Co., Ilinojus, JAV).
Ultragarso vonelė (VWR®, USC – THD, Malaizija).
Kapiliarinis skysčių chromatografas (Agilent 1260 Infinity Capillary LC – DAD, Agilent technologies Inc., Santa Clara, JAV).
2.3. Tyrimų metodai
2.3.1. Vandeninių silimarino tirpalų gamyba
Silimarino tirpalai ruošiami tirpinant sausąjį tikrųjų margainių ekstraktą 5 proc. propilenglikolio, 5 proc. polietilenglikolio-400 (PEG-400), 1 proc. β-ciklodekstrino (β-CD), 1, 2 ir 4 proc. 2-hidroksipropil-β-ciklodekstrino (HP-β-CD), 10, 20 ir 30 proc. labrasolio vandeniniuose tirpaluose. Žaliavos ir tirpiklio santykis – 1:20. Silimarino tirpalai laikomi termostatinėje purtyklėje 25°C temperatūroje 24 val. Purtymo greitis – 100 aps./min. Pagamintas tirpalas yra filtruojamas naudojant vakuuminę filtravimo sistemą. Mėginiai analizuojami naudojant efektyviosios skysčių chromatografijos metodą.
2.3.2. Silimarino vandeninių tirpalų analizė efektyviąja skysčių chromatografija
Vandeninio silimarino tirpalo kokybinė ir kiekybinė analizė atlikta naudojant kapiliarinį skysčių chromatografą „Agilent 1260 Infinity“ su diodų matricos detektoriumi. Chromatografinės analizės sąlygos pateikiamos 1 lentelėje.
1 lentelė. Chromatografinės analizės sąlygos
Parametras Sąlygos
Kolonėlė C18 (150 × 0,5 mm, 5 µm dydžio dalelėmis)
Mobilios fazės sudėtis Eliuentas A: 0,5 proc. acto rūgšties vandeninis tirpalas Eliuentas B: metalonis
Linijinio gradiento kitimas
0–10 min. Mobili fazė A 70→55 proc.
Mobili fazė B 30→45 proc. 10–35 min. Mobili fazė A
55→30 proc.
Mobili fazė B 45→70 proc.
1 lentelė (tęsinys). Chromatografinės analizės sąlygos Parametras Sąlygos Injekcijos tūris 0,2 µl Tėkmės greitis 10 µl/min Kolonėlės temperatūra 25°C Detekcija 290 nm
2.3.3. Eksperimentinių puskiečių sistemų su silimarino vandeniniais tirpalais
gamyba
Gaminamos eksperimentinės puskietės sistemos – emulsiniai vanduo aliejuje (V-A) tipo kremai: (K-1, K-2, K-3), gelifikuoti kremai (GK-1 ir GK-2) bei hidrogelis (HG). Puskiečių sistemų su silimarino vandenine ištrauka sudėtys pateiktos 2 lentelėje.
2 lentelė. Eksperimentinių puskiečių sistemų sudėtis
Komponentai proc. K-1 K-2 K-3 GK-1 GK-2 HG Bevandenis lanolinas 15 - - - - - Baltasis vazelinas 35 40 35 - - - Oleino rūgštis 10 10 10 10 10 - 4 proc. HP-β–CD vandeninis tirpalas su silimarinu 40 40 40 40 - 40 Sorbitano monooleatas - 7 10,5 - - - Cetilo stearilo alkoholis - 3 4,5 - - - Labrasolis - - - 10 - - Poloksomeras 407 - - - 15 15 25 Išgrynintas vanduo - - - 25 25 35 30 proc. vandeninis labrasolio tirpalas su silimarinu - - - - 50 -
K-1 gamyba. Atitinkami baltojo vazelino, bevandenio lanolino ir oleino rūgšties kiekiai
sumaišomi ir į gautą pagrindą sulašinamas silimarino vandeninis tirpalas maišant iki vienalytės masės.
K-2 ir K-3 gamyba. Atitinkami baltojo vazelino, sorbitano manooleato, cetilo stearilo
alkoholio ir oleino rūgšties kiekiai lydomi kaitinant vandens vonelėje. Mišiniui išsilydžius, sulašinamas pašildytas silimarino vandeninis tirpalas ir maišoma iki vienalytės masės.
GK-1 ir GK-2 gamyba. Atitinkami silimarino vandeninio tirpalo, išgryninto vandens,
labrasolio, oleino rūgšties kiekiai sumaišomi. Po to pridedamas atitinkamas kiekis poloksomero 407 ir mišinys laikomas +4°C temperatūroje šaldytuve, kol ištirpsta gelifikuojanti medžiaga. Kambario temperatūroje susiformuoja puskietė sistema.
HG gamyba. Atitinkami silimarino vandeninio tirpalo, išgryninto vandens ir poloksomero 407
kiekiai sumaišomi ir mišinys laikomas +4°C temperatūroje šaldytuve, kol ištirpsta gelifikuojanti medžiaga. Kambario temperatūroje susiformuoja hidrogelis.
2.3.4. Eksperimentinių silimarino puskiečių sistemų fizikinės ir cheminės savybės
Eksperimentinių puskiečių formų pH vertintas naudojant pH-metrą (pH–meter 766) su elektrodu (Knick SE 104 N).
Reologiniai rodikliai (klampa, deformacija, kampinis dažnis, konsistencijos koeficientas, tekėjimo indeksas) nustatyti, naudojant reometrą. Matavimai atlikti esant 20°C temperatūrai, o klampa matuota esant ir 32°C temperatūrai.
2.3.5. Akceptorinės terpės parinkimas in vitro atpalaidavimo tyrimams
Silimarino junginių (taksifolino, silikristino, silibino A ir B) tirpumas vertintas naudojant 20 proc. propilenglikolio vandenį tirpalą, 30 ir 40 proc. etanolį kaip akceptorines terpes. Į paruoštus tirpalus įdėta silimarino ekstrakto santykiu 1:20. Mišiniai laikomi 24 val. esant 32°C temperatūrai ir purtymo greičiui 100 aps./min. Gauti tirpalai analizuojami efektyviosios skysčių chromatografijos metodu.
2.3.6. Silimarino junginių atpalaidavimas iš eksperimentinių puskiečių sistemų
Silimarino junginių atpalaidavimas in vitro iš puskiečių sistemų tirtas naudojant modifikuotas Francz tipo difuzines celes. Donorinės fazės begalinė dozė buvo 1,1±0,1 g. Akceptorinė terpė – 40 proc. etanolis. Donorinė fazė nuo akceptorinės buvo atskirta naudojant regeneruotos celiuliozės dializės membraną „Cuprophan®“. Membranos prieš eksperimentą brinkinamos išgrynintame vandenyje 30 min., esant 32°C temperatūrai. Difuzijos plotas – 1,13 cm2. Terpės tūris parinktas taip, kad difuzijos metu būtų užtikrintas junginių tirpumas ir tirpimas. Terpė maišoma naudojant magnetinę
maišyklę IKAMAG® C–MAG HS7 su kaitinamuoju paviršiumi (IKA–Werke GmbH & Co.KG, Štaufenas, Vokietija), palaikant temperatūrą – 32,0±0,5°C. Akceptorinės terpės mėginiai imti po 0,5, 1, 2, 3, 5 val., įpilant tokį pat tūrį šios terpės. Mėginiai analizuoti efektyviosios skysčių chromatografijos metodu.
2.3.7. Silimarino junginių skvarbos į odą ex vivo tyrimas
Bronaugh tipo celės naudotos tirti silimarino junginių skvarbą į žmogaus odą (Kauno regioninio biomedicinių tyrimų etikos komiteto leidimas Nr. BE-2-41). Ekvilibracijos trukmė – 30 min., po jos užnešama 0,510±0,013 g eksperimentinės puskietės sistemos su silimarino tirpalu ir paliekama 24 val. Efektyvus odos difuzijos plotas yra 0,64 cm2. Po 24 val. odos sluoksniai plaunami 96,3 proc. etanoliu ir natrio chlorido tirpalu. Epidermiui atskirti nuo dermos yra naudojamas sauso karščio metodas. Tirti silimarino junginiai iš atskirtų odos sluoksnių ekstrahuojami metanoliu 30 min., ultragarso vonelėje [76]. Gauti ekstraktai filtruojami ir analizuojami efektyviąja skysčių chromatografija. Skvarbos kontroliniai bandymai buvo atlikti su skystais silimarino nešikliais – 4 proc. HP-β-CD ir 30 proc. labrasolio vandeniniais tirpalais.
2.3.8. Statistinių duomenų vertinimas
Statistinė duomenų analizė atlikta naudojant „Microsoft Office Excel 2007“ ir SPSS 24.0 statistinius duomenų analizės paketus. Skaičiuoti gautų rezultatų imčių vidurkiai, standartiniai nuokrypiai, determinacijos koeficientai, Spirmeno ranginės koreliacijos koeficientai. Taikyti Mann‘o-Whitney U testas ir vieno faktoriaus dispersinės analizės modelis (One-Way ANOVA), naudojant LSD (angl. Least Significant Difference) kriterijų. Statistinio reikšmingumo lygmuo yra p < 0,05.
3. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS
3.1. Silimarino vandeninių tirpalų kokybinės ir kiekybinės sudėties vertinimas
Sunkiai vandenyje tirpiems junginiams tirpinti yra naudojamos tirpumą gerinančios medžiagos, pavyzdžiui, etanolis, ciklodekstrinai, paviršinio aktyvumo medžiagos (propilenglikolis, PEG-400, transkutolis) [45, 71]. Silimarinas lipofilinių junginių kompleksas, praktiškai netirpus vandenyje. Lyginant silimarino junginių tirpumą vandenyje, taksifolinas pasižymi didžiausiu tirpumu – 1,16 mg/ml, jo n-oktanolio-vandens pasiskirstymo koeficientas (logP) 1,07. Silikristinas yra santykinai lipofilinis junginys (logP 2,13), praktiškai netirpstantis vandenyje (0,108 mg/ml). Izomerai silibinas A ir B yra santykinai lipofiliškesni junginiai (logP 2,35), kurių tirpumas vandenyje yra 0,0926 mg/ml. Pagal Europos farmakopėją junginiai, kurių tirpumas vandenyje yra < 0,1 mg/ml, laikomi praktiškai netirpiais vandenyje [24]. Siekiant pagerinti tirpumą vandenyje, pasirinktos medžiagos: 5 proc. propilenglikolio, 5 proc. PEG-400, 1 proc. β-CD, 1, 2 ir 4 proc. HP-β-CD, 10, 20 ir 30 proc. labrasolio vandeniniai tirpalai. Mokslinės literatūros duomenimis PEG-400 yra mažai polinis tirpiklis, pasižymintis lipofilinių junginių tirpumą gerinančiomis savybėmis. Shakeel ir kt. [70] nustatė, kad silimarino junginių tirpumas PEG-400 didėja keliant temperatūrą. Propilenglikolis dermatologiniuose preparatuose yra naudojamas kaip drėkiklis, taip pat naudojamas medžiagų ekstrakcijai ir tirpumui gerinti. Dažniausiai išoriškai naudojamo propilenglikolio koncentracija yra nuo 5 iki 80 proc. [65]. Ciklodektrinai pagerina mažai vandenyje tirpių medžiagų tirpumą, greitina medžiagų tirpimo procesą ir didina molekulių stabilumą [30]. Labrasolis yra nejoninė paviršinio aktyvumo medžiaga, naudojama stabilizuoti mikroemulsijas kartu su ko-surfaktantais ir gali didinti sunkiai vandenyje tirpių medžiagų tirpumą [6]. Po 24 val. įvertintas atskirų silimarino junginių tirpumas penkiuose skirtingų koncentracijų tirpikliuose. Naudotos koncentracijos tirpikliai nepasižymi odą dirginančiu poveikiu. Gauti silimarino junginių tirpumo rezultatai pateikti 3 lentelėje.
3 lentelė. Silimarino junginių tirpumas skirtinguose tirpikliuose
Tirpiklis Taksifolinas (µg/ml) Silikristinas (µg/ml) Silibinas A (µg/ml) Silibinas B (µg/ml) Suminis junginių kiekis (µg/ml) 5 proc. propilenglikolis 73,4±13,0 68,0±21,7 4,4±8,6 11,2±18,0 157,1±26,0 5 proc. PEG 400 99,1±10,7 125,3±10,6 6,2±11,2 19,8±18,0 250,4±21,7 1 proc. β-CD 85,0±4,7 152,8±2,8 24,0±9,2 66,5±11,8 334,7±3,2 1 proc. HP-β-CD 219,2±6,9 224,5±8,4 42,9±5,2 106,9±2,2 588,1±10,3 2 proc. HP-β-CD 248,1±2,0 415,5±6,1 88,85±7,1 217,9±0,9 970,2±9,8
3 lentelė (tęsinys). Silimarino junginių tirpumas skirtinguose tirpikliuose Tirpiklis Taksifolinas (µg/ml) Silikristinas (µg/ml) Silibinas A (µg/ml) Silibinas B (µg/ml) Suminis junginių kiekis (µg/ml) 4 proc. HP-β-CD 259,0±20,7 632,4±18,5 122,3±26,2 330,9±21,6 1344,6±32,9 10 proc. labrasolis 172,0±19,9 606,3±6,6 101,4±1,4 321,4±11,8 1210,5±32,7 20 proc. labrasolis 162,0±1,4 731,2±14,2 143,0±11,1 407,3±14,2 1445,4±21,2 30 proc. labarasolis 136,9±35,8 766,7±71,3 164,3±15,6 419,0±18,9 1486,9±90,6
Didžiausias suminis silimarino junginių kiekis ištirpintas 30 proc. labrasolio vandeniniame tirpale. Didėjant labrasolio koncentracijai nuo 20 iki 30 proc. išgrynintame vandenyje silimarino junginių tirpumas didėja statistiškai nereikšmingai (p > 0,05). Statistiškai reikšmingas (p < 0,05) skirtumas nustatytas tarp 30 proc. ir 10 proc. labrasolio vandeninių tirpalų. Vandeniame tirpale, kurio sudėtyje buvo 30 proc. labrasolio, ištirpinta 1,5–9,5 karto statistiškai reikšmingai (p < 0,05) daugiau silimarino junginių nei 5 proc. propilenglikolyje, 5 proc. PEG-400, 1 proc. β-CD, 1 ir 2 proc. HP-β-CD vandeniniuose tirpaluose.
Didėjant HP-β-CD koncentracijai nuo 1 iki 4 proc išgrynintame vandenyje. silimarino junginių tirpumas didėja statistiškai reikšmingai (p < 0,05) 2,3 karto. Statistiškai reikšmingas skirtumas (p < 0,05) nustatytas tarp 4 proc. HP-β-CD ir 2 proc. HP-β-CD vandeninių tirpalų. Lyginant 4 proc. HP-β-CD ir 30 proc. labrasolio vandeninius tirpalus, nustatytas statistiškai nereikšmingas (p > 0,05) skirtumas.
Tolimesniems tyrimams buvo pasirinkti du tirpalai su didžiausiais ištirpusiais silimarino junginių kiekiais: 30 proc. labrasolio ir 4 proc. HP-β-CD vandeniniai tirpalai.
3.2. Eksperimentinių puskiečių sistemų pH ir klampos vertinimas
Nustatyta eksperimentinių puskiečių sistemų pH ir klampos reiškmės pateikiamos 4 lentelėje.
4 lentelė. Eksperimentinių puskiečių sistemų pH ir klampos reikšmės
Puskietė sistema pH Klampa esant 20°C (Pa∙s) Klampa esant 32°C (Pa∙s) K-1 5,11±0,06 84,3±3,9 52,2±1,6 K-2 4,82±0,04 123,6±4,6 29,8±1,5 K-3 4,84±0,06 116,6±2,9 27,9±1,1 GK-1 4,65±0,02 313,2±5,7 330,5±8,2 GK-2 4,84±0,02 134,1±5,7 134,3±5,0 HG 6,66±0,01 335,2±2,1 554,0±8,7
Oda atlieka apsauginę funkciją, jos paviršiaus pH yra rūgštinis (4–6) [73]. Eksperimentinių puskiečių sistemų pH buvo nuo 4,65±0,02 iki 6,66±0,01, todėl jos neturėtų dirginti odos. Puskiečių sistemų klampa esant 20°C temperatūrai buvo nuo 84,3±3,9 iki 335,2±2,1 Pa∙s. Esant 32°C temperatūrai emulsinių puskiečių sistemų klampa sumažėjo 1,6–4,2 karto. Puskiečių sistemų, kurių sudėtyje buvo poloksamero 407, klampa padidėjo 1,1–1,7 karto. Statistinė analizė parodė, kad skirtumas tarp eksperimentinių puskiečių sistemų klampos esant 20°C ir 32°C temperatūroms yra reikšmingas (p < 0,05) šioms puskietėms sistemoms: emulsiniams kremams (K-1, K-2, K-3) ir hidrogeliui HG. Lyginant gelifikuotų kremų GK-1 ir GK-2 klampą esant 20°C ir 32°C temperatūrai, nustatytas statistiškai nereikšmingas (p > 0,05) skirtumas. Esant 20°C temperatūrai puskiečių sistemų klampa mažėjo tokia seka: HG > GK-1 > GK-2 > K-2 > K-3 > K-1. Statistiškai reikšmingas (p > 0,05) skirtumas nebuvo nustatytas tik tarp emulsinių V-A tipo kremų: K-2 ir K3. Esant 32°C temperatūrai puskiečių sistemų klampa mažėjo tokia seka: HG > GK-1> GK-2 > K-1 > K-3 > K-2. Statistiškai reikšmingas (p > 0,05) skirtumas nebuvo nustatytas tik tarp emulsinių V-A tipo kremų: K-2 ir K3
3.3. Eksperimentinių puskiečių sistemų reologinių savybių vertinimas
Deformacijos (amplitudės) testas atliekamas siekiant nustatyti dispersinės struktūros jautrumą deformacijai, esant pastoviam kampiniam dažniui ir temperatūrai. Šis testas apibūdinamas elastingumo modulio (G') ir klampos modulio (G'') priklausomybe nuo deformacijos (γ) išreikštos procentine verte. Pasiekus deformaciją, kuriai puskietės sistemos yra jautrios G' ir G'' kreivės susikerta. Intervalas, kuriame kreivės eina lygiagrečiai yra vadinamas linijiniu viskoelastiniu intervalu (LVI). Pagal tašką, kuriame prarandamas kreivių lygiagretumas nustatoma deformacijos reikšmė. Iš pradžių G' didesnė už G'', puskietė sistema yra linijiniame viskoelastiniame intervale, tačiau padidinus amplitudę G'' pradeda leistis – prarandamas linijiškumas. Kai G'' tampa didesnis už G' puskietė sistema suskystėja. Testas atliekamas, pradedant nuo mažų amplitudžių, kurios palaipsniui didėja [15]. Nustatyta, kad šešios tirtos puskietės sistemos pasižymi viskoelastinėmis savybėmis.
Nustatyta, kad esant 20°C temperatūrai ir 10 rad/s kampiniam dažniui, eksperimentinių puskiečių sistemų deformacijos reikšmės buvo nuo 0,162 iki 1,07 proc. Didžiausia atlaikyta deformacija (1,07 proc.) GK-2, kurio sudėtyje buvo: 50 proc. vandeninio tirpalo turinčio silimarino ir 30 proc. labrasolio, 25 proc. išgryninto vandens, 10 proc. oleino rūgšties ir 15 proc. gelifikuojančios medžiagos. Labiausiai deformacijai jautrios puskietė sistemos buvo V-A tipo emulsiniai kremai: K-3 ir K-2, kurie atitinkamai atlaikė 0,162 ir 0,163 proc. derformaciją. Šių emulsinių puskiečių sistemų sudėtyje buvo: 35–40 proc. baltojo vazelino, 10 proc. oleino rūgštis, 7-10,5 proc. Span 80, 3–4,5 proc. cetilo stearilo alkoholio ir 40 proc. vandeninio tirpalo su silimarinu ir 4 proc. HP-β-CD. Puskiečių
sistemų atsparumas deformacijai mažėjo tokia seka: GK-2 > HG > GK-1 > K-1 > K-2 > K3. LVI rezultatai, G' ir G'' priklausomybė nuo deformacijos pateikti 2 paveiksle.
2 pav. LVI nustatymas: G‘ ir G‘‘ priklausomybė nuo deformacijos: a) K-1 b) K-2 c) K-3 d) GK-1 e) GK-2 f) HG
Dažnio testas atliktas patvirtinti puskiečių sistemų viskoelastines savybes. Puskietėms sistemoms testas pradedamas nuo didelių dažnių. Testo rezultatai: G', G'' ir kompleksinės klampos (η)
1 10 100 1000 10000 100000 0,1 1 10 100 (P a) γ (%) G' G" a) 1 10 100 1000 10000 100000 0,1 1 10 100 (Pa ) γ (%) G' G" b) 1 10 100 1000 10000 100000 0,1 1 10 100 (Pa ) γ (%) G' G" c) 1 10 100 1000 10000 100000 0,1 1 10 100 (Pa ) γ (%) G' G" d) 1 10 100 1000 10000 100000 0,1 1 10 100 (Pa ) γ (%) G' G" e) 1 10 100 1000 10000 100000 0,1 1 10 100 (Pa ) γ (%) G' G" f)
priklausomybė nuo kampinio dažnio (ω) pateikiami 3 paveiksle.
3 pav. Puskiečių sistemų G', G'' ir kompleksinės klampos priklausomybė nuo kampinio dažnio
Dažnio testui naudojamos deformacijos vertės, gautos amplitudės testo metu. Šis testas patvirtino, kad visos šešios eksperimentinės puskietės sistemos pasižymi viskoelastinėmis savybėmis (G' > G''). Elastingumo ir klampos moduliai nesusikirto, kompleksinė klampa mažėjo didėjant kampiniam dažniui, todėl visos tirtos puskietės sistemos yra nepriklausomos nuo dažnio.
1 10 100 1000 10000 10 100 1000 10000 100000 1 10 100 ω (rad/s) K-1 G' Pa G" Pa η Pa∙s (Pa) (Pa∙s) 10 100 1000 10000 10 100 1000 10000 100000 1 10 100 ω (rad/s) K-2 G' Pa G" Pa η Pa∙s (Pa) (Pa∙s) (Pa) (Pa∙s) 10 100 1000 10000 10 100 1000 10000 100000 1 10 100 ω (rad/s) K-3 G' Pa G" Pa η Pa∙s (Pa) (Pa∙s) (Pa) (Pa∙s) 10 100 1000 10000 10 100 1000 10000 100000 1 10 100 ω (rad/s) GK-1 G' G" η (Pa) (Pa∙s) (Pa) (Pa∙s) 10 100 1000 10000 10 100 1000 10000 100000 1 10 100 ω (rad/s) GK-2 G' Pa G" Pa η Pa∙s (Pa) (Pa∙s) (Pa) (Pa∙s) 10 100 1000 10000 10 100 1000 10000 100000 1 10 100 ω (rad/s) HG G' Pa G" Pa η Pa∙s (Pa) (Pa∙s)
Kai puskiečių sistemų klampa yra nepriklausoma nuo dažnio, bet klampos modulis yra didesnis už elastingumo modulį, sistema yra nestabili, galimas fazių atsiskyrimas. Susikirtus elastingumo ir klampos modulių kreivėms fiksuojamas kampinis dažnis ir struktūros susilpnėjimas. Dažnio testo metu gauti duomenys gali būti naudingi nustatant sistemų struktūros pokyčius [1].
Eksperimentinių puskiečių sistemų tekėjimo kreivės vaizduojamos 4 paveiksle. Puskietės sistemos priklauso neniutoniniams skysčiams, nes kreivės rodo nelinijinį ryšį tarp poslinkio įtempio (τ) ir poslinkio greičio (γ͘͘).
4 pav. Eksperimentinių puskiečių sitemų tekėjimo kreivės: a )K-1, K-2, K-3, b) GK-1, GK-2, c) HG
Reologiniai rodikliai pateikti 5 lentelėje. Puskiečių sistemų tekėjimo kreivės atitiko Ostwald-de-Waelle (Power law) matematinį modelį 𝑦 = 𝐾̇ ∙ 𝑥𝑛 (R2
= 0,883–0,992). Visų puskiečių sistemų tekėjimo indeksas buvo < 1. Mažiausias tekėjimo indeksas buvo hidrogelio HG, didžiausias gelifikuoto GK-2. Tekėjimo indeksas mažėjo tokia seka: GK-2 > GK-1> K-3 > K-1> K-2 > HG. Šis rodiklis patvirtina, kad visos šešios puskietės sistemos yra neniutoniai skysčiai.
0 200 400 600 800 0 0,5 1 1,5 τ (P a) γ͘ (1/s) K-1 K-2 K-3 a) 0 200 400 600 800 0 1 2 3 4 τ (P a) γ͘ (1/s) GK-1 GK-2 b) 0 200 400 600 800 0 500 1000 τ (P a) γ͘ (1/s) HG c)
