Реологические свойства 1% геля нанокомпозита серебра и арабиногалактана Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 615.012/.014:532.135

Е. Н. Гуменникова (гос. инспектор)1, Т. В. Романко (к.х.н., с.н.с.)2, В. Г. Романко (к.пед.н., доц.)3, Я. А. Костыро (к.фарм.н., н.с.)4, Л. А. Еськова (к.х.н., с.н.с.)4, Л. А. Грищенко (к.х.н., н.с.)4, К. В. Алексеев (д.фарм.н., проф.)5

Реологические свойства 1% геля нанокомпозита серебра и арабиногалактана

1 Управление Росздравнадзора по Иркутской области, отдел лицензирования фармацевтической деятельности и деятельности, связанной с оборотом наркотических и психотропных веществ 664003, г. Иркутск, ул. Горького, д. 36; тел ./факс (3952) 217081, e-mail: [email protected] 2Институт органической химии Уфимского научного центра РАН, лаборатория координационной химии 450054, г. Уфа, пр. Октября, д. 71; ИОХ УНЦ РАН, тел/ факс (347) 2356066,

e-mail: [email protected] 3Башкирский институт социальных технологий, кафедра математики и информатики 450054, г. Уфа, пр. Октября, д.54/2; e-mail: [email protected] 4Иркутский институт химии им. А. Е. Фаворского СО РАН, лаборатория прикладной химии 664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, д. 1, ИрИХ СО РАН; тел./факс (3952) 419346,

e-mail: [email protected] 5Научно-исследовательский институт фармакологии им. В. В. Закусова РАМН, лаборатория технологии готовых лекарственных форм 125315, г. Москва, ул. Балтийская, д. 8, НИИ фармакологии РАМН; тел./факс (495) 1511261, e-mail: с[email protected]

E. N. Gumennikova, T. V. Romanko, B. G. Romanko, Ya. A. Kostyro, L. A. Eskova, L. A. Gritshenko, K. V. Alekseev

Rheological properties of 1% gel of silver-arabinogalactan nanocomposite

1 Roszdravnadzor Department in Irkutsk Region, 36, Gorky Str, 664003, Irkutsk, Russia; ph/fax: (3952) 217081, e-mail:[email protected]

2'Institute of Organic Chemistry of Ufa Branch of the RAS 71, Oktyabrya Str, Ufa, Russia; ph./fax: (347)2356066, e-mail:[email protected] 3 Bashkir Institute of Social Technologies 54/2, Oktyabrya Pr., 450054, Ufa, Russia; e-mail:[email protected] 4A. E. Favorsky Irkutsk Institute of Chemistry of SB RAS 1, Favorsky Str., 664033, Irkutsk, Russia; ph./fax: (3952) 419346, e-mail:[email protected] 5V. V. Zakusov Institute of Pharmacology RAMS 8, Baltic Str., 125315, Moscow; e-mail:j:[email protected]

Исследованы реологические особенности 1% геля нанокомпозита серебра и арабиногалактана. Изученный состав является структурированной жидкостью с пределом текучести т=20 Па. На реограммах течения композиции отмечены гистерезисные явления. Показано, что разработанный состав находится в реологическом оптимуме экструзии для гидрофильных гелей.

Ключевые слова: нанокомпозит серебра и арабиногалактана; реологический оптимум экструзии для гидрофильных гелей; структурированная жидкость.

Дата поступления 14.01.11

Rheological characteristics of 1% gel of silver-arabinogalactan nanocomposite have been studied. The substance is a structured liquid of the yield strength of t=20 Pa. The rheograms demonstrate the hysteresis phenomena. It has been shown that the substance lies within the rheological optimum of extrusion for hydrophilic gels.

Key words, silver-arabinogalactan nanocomposite; rheological optimum of extrusion for hydrophilic gels; structured liquid.

Серебро является активным природным антимикробным и противовирусным агентом. Отсутствие устойчивости к нему у большинства условно-патогенных и патогенных микроорганизмов, его низкая токсичность и хорошая переносимость — все это делает серебросодер-жащие препараты весьма перспективными антимикробными, вирулицидными и ранозажив-ляющими средствами, особенно при лечении инфицированных ран.

На сегодняшний день в российской медицинской практике применяются в виде готовых лекарственных форм для лечения инфицированных ран и ожогов серебросодержащие препараты только импортного производства, такие, как «Аргосульфан» (Фармзавод JELFA S. А.,Польша: крем 2%), «Дермазин» (Фирма «Lek.d.d.», Словения: крем 1%), «Эбермин» (Heber Biotec S.A., Куба: мазь) 1.

Поиск перспективных серебросодержа-щих препаратов не ограничивается только ионными формами серебра, эффективность которых не вызывает сомнений. В эксперименте все чаще используют ультрадисперсные системы коллоидного серебра, которые являются потенциальными антимикробными и противовирусными средствами 2. Так, нанокомпозит серебра и арабиногалактана (AG+Ag0), является оригинальной антимикробной субстанцией широкого спектра действия 3'4. Поэтому нами разработана мягкая лекарственная форма для наружнего применения в виде 1% геля на основе карбопола и проведено исследование его реологических свойств.

На эффективность фармакологического воздействия мягкой лекарственной формы большое влияние оказывают сруктурно-меха-нические свойства, как отдельных компонентов, так и всей композиции в целом. Для решения различного рода технологических задач, связанных с оптимизацией состава, был применен метод динамической реологии.

Объекты и методы исследования

Объектом исследований служил нанокомпозит серебра и арабиногалактана — (AG+Ag0), являющийся ультрадисперсной серебросодер-жащей системой, представляющей собой на-нокластеры нуль-валентного металлического серебра с размером частиц 10—30 нм, стабилизированные арабиногалактаном (AG) 5-7. Ара-биногалактан — это природный полисахарид, получаемый в результате комплексной безотходной переработки древесины лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) 8.

Оптимизацию свойств композиции осуществляли методом динамической реологии на модифицированном реовискозиметре Rheotest 2.1 (Германия) с измерительным модулем «цилиндр-цилиндр» (отношение между радиусами 1.02) в режиме контролируемой скорости сдвига. Скорость сдвига D изменяли в пределах 0.1—800 с-1. Температура исследований 20 оС. Ошибка метода составила 3%.

Результаты и их обсуждение

Проведенные измерения показали, что гидрофильный 1% гель нанокомпозита серебра и арабиногалактана (AG+Ag0) является неньютоновской жидкостью, для которой снижение вязкости наблюдается во всей исследованной области скоростей сдвига от 0.1 до 800 с-1.

Возрастание механической нагрузки вызывает разрушение структурных ассоциатов. При этом градиент снижения вязкости при малых скоростях деформации больше, чем в области более высоких скоростей сдвига. Такое различие в вязком течении при малых и больших скоростях деформации характерно для систем со слабым межмолекулярным взаимодействием. Надмолекулярные ассоциаты способны разрушаться при очень незначительных механических воздействиях. Так, при скорости сдвига D=0.2 с-1 значение эффективной вязкости системы составило п=130 Па-с, а при D=0.5 с-1 вязкость снижается более чем вдвое и становится равной п=60 Па-с. При скоростях сдвига более 100 с-1 наблюдается течение, близкое к ньютоновскому (рис.1).

□ 10 20 30 400 410

Рис. 1. Зависимость динамической вязкости п=(Па-с) от скорости сдвига О (с-1) 1% геля АО+Ад° в режиме увеличения — уменьшения механической нагрузки

Структурные особенности 1% геля AG+Ag0 проявляются в виде гистерезисных явлений, для обнаружения которых использовалась специаль-

ная приставка, позволяющая проводить измерения динамической вязкости при скоростях деформации, близких к нулю. Исследование особенностей течения системы при нагрузках, соответствующих мануальному применению геля, показало наличие на кривых течения петли гистерезиса.

Необходимым структурно-механическим параметром для мягких лекарственных форм, в том числе и наружного применения, является предел текучести, величина которого отражает фиксирующую способность (и способность намазываться) лекарственного препарата для длительного взаимодействия с поверхностью кожи или слизистых 9,10. Предел текучести изученного состава при комнатной температуре достигает значения т=20 Па (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость напряжения т (Па) сдвига от скорости сдвига О (с-1) 1% геля АО+Ад0

Реологические параметры композиции AG+Ag0 находятся в хорошем соответствии с требованиями технологического реологического оптимума экструзии для гидрофильных гелей (рис. 3), обеспечивая легкое дозирование при возможных технологических операциях (наполнение туб при фасовке, выдавливае-мость из туб и др.).

Результаты проведенных исследований показали:

— 1% гель нанокомпозита серебра и ара-биногалактана является структурированной жидкостью с ярко выраженным неньютоновским характером течения;

— композиция имеет предел текучести около 20 Па;

— состав находится в реологическом оптимуме экструзии для гидрофильных гелей.

Литература

1. Государственный реестр лекарственных средств. Веб-сайт федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития [электронный ресурс].— Режим доступа: http: // www.regmed.ru.

2. Пис Й. Коллоидное серебро на страже иммунитета. Действие, применение, опыты.— СПб.: изд-во «Диля», 2009.— 128 с.

Трофимов Б. А., Сухов Б. Г., Александрова Г. П., Медведева С. А., Грищенко Л. А., Мальки-на А. Г., Феоктистова Л. П., Сапожников А. Н., Тирский В. В., Мартынович Е. Ф. //ДАН.— 2003.- Т.393, №5.- С. 634. Патент 2278669 Россия, МПК А61К 31/717, А61К 36/15, А61Р 31/04. / Александрова Г. П., Грищенко Л. А., Фадеева Т. В., Медведева С. А., Сухов Б. Г., Трофимов Б. А. // Б. И.- 2006.-№8.

Патент 2260500 Россия, МПК В 22 F 9/24. / Александрова Г. П., Медведева С. А., Грищен-ко Л. А., Сухов Б. Г., Трофимов Б. А. // Б. И.- 2005.- №26.

Грищенко Л. А., Медведева С. А., Александрова Г. П., Феоктистова Л. П., Сапожников А. Н., Сухов Б. Г., Трофимов Б. А. // ЖОХ.-2006.- Т.76, №7.- С. 1159. Сухов Б. Г., Александрова Г. П., Грищенко Л. А., Феоктистова Л. П., Сапожников А. Н., Прой-дакова О. А., Тьков А. В., Медведева С. А., Трофимов Б. А. // ЖСХ.- 2007.- №5.-С. 979.

Патент 2256668 Россия, МПК С 08 В 37/00. / Бабкин В. А., Колзунова Л. Г., Медведева Е. Н., Малков Ю. А., Остроухова Л. А. // Б. И.- 2005.- №20.

Романко Т. В., Аюпова Г. В., Федотова А. А., Муринов Ю. И., Романко В. Г. // Баш. хим. ж.-2009. - Т.16, №3.- С. 71. 10. Романко Т. В., Муринов Ю. И., Романко В. Г. // ЖПХ.- 2009.- Т.82, №8.- С.1389.

9.

Рис.3. Реологический оптимум экструзии 1 % геля АО + Ад0. АБСОЕГОН — границы технологического оптимума экструзии