CC BY
16
УДК 544.77
Иванова Я.О., Костромичева М.М., Воронина К.Л., Королёва М.Ю.
ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ НАНОЭМУЛЬСИЙ, СОДЕРЖАЩИХ I-КАРРАГИНАН И ОБЛЕПИХОВОЕ МАСЛО
Иванова Яна Олеговна - аспирант 3-го года обучения кафедры наноматериалов и нанотехнологии; [email protected];
Костромичева Марина Михайловна - магистрант 1 года кафедры наноматериалов и нанотехнологии; Воронина Ксения Леонидовна - магистрант 1 года кафедры наноматериалов и нанотехнологии; Королёва Марина Юрьевна - д.х.н., профессор кафедры наноматериалов и нанотехнологии; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва, 125047, Миусская пл., д. 9
В данной работе рассмотрено получение наноэмульсий облепихового масла, содержащих в дисперсионной среде i-каррагинан. Показано, что в отсутствие i-каррагинана эмульсия обладает низкой устойчивостью к процессам флокуляции и коалесценции. При добавлении i-каррагинана в концентрации 2мас.% наноэмульсия становится устойчивой к флокуляции и коалесценции из-за образования геля в дисперсионной среде. При этом в наноэмульсии присутствуют капли диаметром ~70 нм и ~1000 нм. При добавлении 5 мас.% i-каррагинана в наноэмульсии присутствуют капли ~60 нм и флокулы нанокапель. Ключевые слова: наноэмульсия, каррагинан, облепиховое масло, полисахариды
PREPARATION AND ANALYSIS OF NANOEMULSIONS, CONTAINING i-CARRAGEENAN AND SEA BUCKTHORN OIL
Ivanova I.O., Kostromicheva M.M., Voronina K.L., Koroleva M.Yu. Mendeleev University of Chemical Technology, Moscow, Russian Federation
In this work, the preparation of nanoemulsions of sea buckthorn oil containing i-carrageenan in the oil phase is considered. It was shown that, in the absence of i-carrageenan, the nanoemulsion has low resistance to the flocculation and coalescence. If i-carrageenan is added at a concentration of 2 wt. %, the nanoemulsion is resistant to coalescence and flocculation due to the formation of a gel in the aqueous phase. This nanoemulsion contains droplets of ~70 nm and ~1000 nm. With the addition of 5 wt.% i-carrageenan, droplets with sizes of ~60 nm and nanodroplet flocs are present in the nanoemulsion.
Key words: nanoemulsion, carrageenan, sea buckthorn oil, polysaccharides
В настоящее время значительное внимание уделяется доставке лекарственных соединений. Наноэмульсии представляют интерес для использования в этой динамично развивающейся области науки, так как способны инкапсулировать различные лекарственные соединения [1-3]. Как известно, большинство лекарственных соединений являются гидрофобными молекулами, в связи с чем возникает множество проблем при их растворимости в различных биологических жидкостях - и, как следствие, продвижении к органу-мишени. Дисперсная фаза наноэмульсии может состоять из инертного масла, например, углеводородного, и при этом включать в себя лекарственное средство, или же сама дисперсная фаза наноэмульсии может состоять из растительного масла, представляющего собой смесь биологически активных веществ. В частности, облепиховое масло используют как средство для восстановления ожоговых ран. Недостатком прямого использования растительных масел является потенциальная аллергенность, особенно в больших количествах, резкий запах и т.д. Использование растительного масла в составе наноэмульсии способно нивелировать эти недостатки.
Каррагинаны - линейные сульфатные полисахариды, содержащиеся в некоторых видах красных морских водорослей и состоящие из остатков D-галактозы и 3,6 - ангидрогалактозы. В зависимости от числа сульфо-групп на два остатка моносахарида различают разные виды каррагинанов -к, i и X - с 1, 2 и 3-мя сульфогруппами соответственно. Данные полисахариды обладают различными биологически-активными свойствами, например, антикоагулянтной и противораковой активностью [4,5].
В данной работе были получены наноэмульсии методом температурной инверсии фаз. В качестве поверхностно-активных веществ была использована смесь Tween 80 и Span 80 концентрацией 12,5 об.%, в качестве дисперсной фазы - облепиховое масло концентрацией 25 об.%, а дисперсионной среды -водный раствор хлорида натрия с концентрацией ~0,9 мас.%. Полученные эмульсии данного состава были неустойчивы к процессам флокуляции и последующей коалесценции. На рис 1 показаны микрофотографии эмульсии, сделанные с помощью оптического микроскопа. На микрофотографии видны флокулы, которые образовались в течение получаса с момента получения (рис. 1а). В таких
эмульсиях быстро протекала коалесценция, размер капель быстро увеличивался до 5-10 мкм и более (рис. 1б).
Рис. 2. Микрофотография эмульсии облепихового масла, содержащей 2 мас.% 1-каррагинана (а) и распределение по размерам капель и флокул (б)
Рис. 1. Микрофотографии эмульсии облепихового масла через 0,5 ч после получения
Для увеличения устойчивости в дисперсионную среду наноэмульсий добавляли 1-каррагинан который образует эластичные гели, обладающие тиксотропностью.
На рис. 2а приведена микрофотография эмульсии, содержащей в дисперсионной среде 2 мас.% I-каррагинана. Данная эмульсия была более устойчивой к коалесценции, так как сетка геля, образованного 1-каррагинаном, замедляла процесс сближения капель. Однако гель был недостаточно прочным, чтобы полностью предотвратить сближение капель. Как видно на гистограмме, приведенной на рис. 2б, в эмульсии были как капли диаметром ~70 нм, так и более крупные ~1 мкм.
Рис. 3. Распределение по размерам капель в наноэмульсии облепихового масла, содержащей 5 мас.% 1-каррагинана
Как показало исследование наноэмульсий облепихового масла, содержащий 5 мас.% I-каррагинана, с помощью оптического микроскопа, в образце отсутствовали крупные капли. При этом исследования методом динамического
светорассеяние показали, что в образце присутствуют капли диаметром ~60 нм и более крупные образования размером ~180 нм и ~615 нм (рис.3). Так как с помощью оптической микроскопии не удалось визуализировать капли дисперсной фазы в таких наноэмульсиях, то наиболее вероятно, что более крупными образованиями являются флокулы нанокапель и скопления клубков полисахарида, поэтому необходимы дальнейшие исследования подобных дисперсных систем. За счет образования прочного геля в дисперсионной среде сближение капель удалось предотвратить, поэтому водная фаза в таких наноэмульсиях не отслаивалась более 30 дней.
Таким образом, в данной работе были получены наноэмульсии, содержащие в дисперсионной среде I-каррагинан. Показано, что эмульсия облепихового масла без 1-каррагинана обладает низкой устойчивостью, и в ней интенсивно протекают процессы флокуляции и коалесценции. При добавлении полисахарида в дисперсионную среду эмульсий значительно возрастает ее устойчивость к процессам флокуляции и коалесценции, так как образование геля в дисперсионной среде препятствует сближению капель дисперсной фазы.
Список литературы
1. Koroleva M.Y. Nagovitsina T.Y., Bidanov D.A., Gorbachevski O.S., Yurtov E.V. Nano-and microcapsules as drug-delivery systems // Resourcce-Efficient technologies. - 2016. - Vol. 2(4). - P. 233239.
2. Koroleva M.Y. Nagovitsina T.Y., Yurtov E.V. Properties of nanocapsules obtained from oil-in-water nanoemulsions // Mendeleev Communications. -2015. - Vol. 25(5). - P. 389-390.
3. Koroleva M., Nagovitsina T., Yurtov E. Nanoemulsions stabilized by non-ionic surfactants: stability and degradation mechanisms // Physical Chemistry Chemical Physics. - 2018. - Vol. 20. - P. 10369-10377.
4. Li, L., Rui N., Yang S., Shirui M. Carrageenan and its applications in drug delivery // Carbohydrate Polymers. - 2014. - Vol. 103. - P. 1-11.
5. Yue D., Zihao W., Changhu. X. Recent advances in carrageenan-based delivery systems for bioactive ingredients: A review // Trends in Food Science & Technology. - Vol. 112. - P. 348-361.
