CC BY
18
УДК 544.421.42:536.755
Кочетков А.А., Широких А.Д., Королёва М.Ю.
ВЛИЯНИЕ СОСТАВА НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ЛИПИДНЫХ НАНОЧАСТИЦ СО СТЕАРИНОВОЙ КИСЛОТОЙ И УГЛЕВОДОРОДНЫМ МАСЛОМ НА ИХ ДИСПЕРСНОСТЬ И РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Кочетков Алексей Андреевич, бакалавр 4 года обучения кафедры наноматериалов и нанотехнологии, РХТУ им. Д.И. Менделеева; e-mail: [email protected]
Широких Анастасия Дмитриевна, аспирант 2 года обучения кафедры наноматериалов и нанотехнологии, РХТУ им. Д.И. Менделеева;
Королёва Марина Юрьевна, д.х.н., профессор кафедры наноматериалов и нанотехнологии, РХТУ им. Д.И. Менделеева.
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва 125047, Миусская площадь, д. 9
В данной работе исследовано влияние соотношения стеариновой кислоты и углеводородного масла на размер частиц и вязкость дисперсий наноструктурированных липидных частиц, полученных методом температурной инверсии фаз. Показано, что включение жидкого липида в состав твердых липидных наночастиц приводило к увеличению среднего размера частиц от 48±5 до 93±10 нм. При этом динамическая вязкость уменьшалась.
Ключевые слова: наноструктурированные липидные частицы, стеариновая кислота, углеводородное масло, устойчивость к агрегации, вязкость
EFFECT OF THE COMPOSITION OF NANOSTRUCTURED LIPID CARRIERS WITH STEARIC ACID AND PARAFFIN OIL ON THE DISPERSION AND RHEOLOGICAL PROPERTIES
Kochetkov A.A., Shirokikh A.D., Koroleva M.Y.
Mendeleev University of Chemical Technology, Moscow, Russia
In this work, we investigated the effect of the ratio of stearic acid and paraffin oil on the particle size and viscosity of dispersions of nanostructured lipid carriers obtained by the method of temperature phase inversion. It was shown that the addition of liquid lipid to the composition of solid lipid nanoparticles led to an increase in the average particle size from 48 ± 5 to 93 ± 10 nm and decrease in the dynamic viscosity.
Keywords: nanostructured lipid carriers, stearic acid, paraffin oil, aggregation, viscosity
Липидные наноразмерные системы, такие как твёрдые липидные наночастицы (ТЛН) и наноэмульсии (НЭ) являются перспективными носителями активных соединений для лечения и диагностики различных заболеваний [1]. Для получения ТЛН часто применяют стеариновую кислоту из-за низкой токсичности [2]. Степень инкапсулирования гидрофобных лекарственных веществ зависит от кристаллической структуры липидных частиц. Кроме того, ТЛН характеризуются неравномерным высвобождением лекарственных веществ из-за процессов перекристаллизации и постепенного упорядочивания кристаллической структуры липидов [3]. НЭ «масло-в-воде» позволяют не только инкапсулировать гидрофобные активные соединения, но и достигать более эффективного проникновения лекарственных веществ. Однако такие дисперсные системы могут быть неустойчивы к коалесценции, Оствальдову созреванию и обратной седиментации, которые приводят к расслаиванию НЭ [4, 5].
Альтернативой являются
наноструктурированные липидные носители (НЛН), представляющие собой наночастицы, которые
состоят из твёрдой липидной матрицы и жидкого липида, что способствует лучшей инкапсуляции гидрофобных лекарственных соединений. При этом благодаря наличию твердой липидной матрицы они не склонны к процессам оствальдова созревания и коалесценции [6]. Для стабилизации систем медицинского назначения важно использование нетоксичных соединений, поэтому для стабилизации таких дисперсных отдают предпочтение неионогенным ПАВ [7].
В данной работе было изучено влияние соотношения твердого при 25 °С липида -стеариновой кислоты (СК) и жидкого липида -углеводородного масла (УМ) на дисперсность и реологические свойства дисперсий НЛН. В качестве ПАВ использовали смесь Tween 60 и Span 60.
Дисперсии НЛН получали методом температурной инверсии фаз. Исследование размеров НЛН проводили методом динамического светорассеяния (Zeta SizerNano, Malvern) Динамическую вязкость определяли путём реологического анализа дисперсий ТЛН, НЛН и НЭ (Rheotest RV2.1).
Полученные дисперсии ТЛН и НЛН имели узкое мономодальное распределение частиц по размерам (рис. 1А и 1Б). Для наноэмульсий характерно присутствие трех пиков, соответствующих одиночным каплям и их агрегатам (рис. 1В). С течением времени распределение частиц оставалось мономодальным для ТЛН, НЛН и тримодальным для НЭ.
Рис. 1. Распределения по размерам липидных частиц и агрегатов в системах с различной долей УМ в липидной матрице: 0 (А), 0,6 (Б) и 1,0 (В)
Средний размер ТЛН (доля УМ в липидной части - 0) составлял 48±5 нм (рис. 1А). Увеличение концентрации жидкого липида в системе приводило к укрупнению частиц: размер частиц НЛН с долей УМ в липидной части: 0,4 и 0,6 составил 54±5 и 93±10 нм (рис. 1Б), соответственно. Размер капель НЭ был равен 37±5 нм, но в системе также присутствовали агрегаты со средними размерами 170±50 и 950±300 нм (рис. 1В).
Вязкость дисперсии ТЛН при скорости сдвига 10 с-1 составляла 33,9±2,5 Па-с. Включение в состав липидных частиц жидкого липида приводило к уменьшению вязкости до 10,9±2,5 Па-с при той же скорости сдвига (табл. 1).
Динамическая вязкость дисперсий липидных наночастиц снижалась при увеличении скорости сдвига (рис. 2). С увеличением доли УМ в липидных частицах вязкость дисперсий частиц также снижалась. Причем наиболее резкое снижение вязкости происходило при росте доли УМ от 0 до 0,6. Дальнейшее увеличение доли УМ также сопровождалось снижением вязкости дисперсий при всех скоростях сдвига, но в меньшей степени.
Таблица 1. Динамическая вязкость дисперсий НЛН с различной долей УМ в липидной части
Скорость сдвига, сЛ^-^Доля УМ липидной части Динамическая вязкость дисперсий, Пас
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
10 33,9±2,5 10,9±2,5 12,2±2,5 11,8±2,5 10,9±2,5 13,1±2,5
300 0,85±0,05 0,67±0,05 0,55±0,05 0,47±0,05 0,42±0,05 0,46±0,05
4560 0,08±0,01 0,06±0,01 0,05±0,01 0,05±0,01 0,03±0,01 0,04±0,01
Рис. 2. Зависимости динамической вязкости дисперсий ТЛН, НЛН и НЭ от скорости сдвига
Таким образом, включение в состав ТЛН жидкого липида приводило к увеличению среднего размера частиц на основе стеариновой кислоты и углеводородного масла, стабилизированных Tween 60 и Span 60. Вне зависимости от состава системы проявляли свойства, характерные для псевдопластичных жидкостей: увеличение доли жидкого липида сопровождалось снижением динамической вязкости дисперсий липидных частиц.
Список литературы
1. Koroleva M.Y., Nagovitsina T.Y., Bydanov D.A., Gorbachevski O.S. Nano- and microcapsules as drug-delivery systems // Resource-Efficient Technologies. — 2016. — Vol. 2. — P. 233-239.
2. Широких А.Д., Королёва М.Ю., Юртов Е.В. Влияние стеарата алюминия на стабильность твердых липидных наночастиц на основе стеариновой кислоты // Сборник тезисов XI ежегодной конференции Нанотехнологического общества России. - 2020. - С. 57-58.
3. Мищенко Е.В., Гилева А.М., Марквичева Е.А., Королёва М.Ю., Юртов Е.В. Исследование проникновения наноэмульсий в раковые клетки методом конфокальной микроскопии //Успехи в химии и химической технологии. - 2018. - Т. 32. - №. 10. - С. 36-37.
4. Королева М. Ю., Юртов Е. В. Наноэмульсии: свойства методы получения и перспективные области применения // Успехи химии. — 2012. — Т. 81, № 1. — С. 21-43.
5. Широких А. Д., Королёва М. Ю., Юртов Е. В. Влияние стеарата алюминия на стабильность наноэмульсий на основе углеводородного масла с Tween 60 и Span 60 // Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр. - 2020. - Т. 34. - С. 115-117.
6. Araujo V. H. S., Silva B. P., Szlachetka O. The influence of NLC composition on curcumin loading under a physicochemical perspective and in vitro evaluation //Colloids and Surfaces A. - 2020. - Vol. 602. - P. 2-6.
7. 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.
