Наноемульсії – перспективні дисперсні системи для косметики та фармацевтики, Журнал «Сировина та
Поточний номер
Найближчі виставки
Наноемульсії – перспективні дисперсні системи для косметики та фармацевтики
Останнім часом значно зріс інтерес до наноемульсій, оскільки такі дисперсні системи перспективні для використання як засіб доставки лікарських та біологічно активних сполук.
Існує три типи емульсійних систем – традиційні емульсії, мікроемульсії (МЕ) та наноемульсії (НЕ). Основні їх відмінні риси – це тип стабільності та розмір крапель внутрішньої фази:
– Емульсії – термодинамічно нестабільні системи з розміром крапель внутрішньої фази > 100нм;
– мікроемульсії – термодинамічно стабільні системи з краплями KCl > CaCl 2 .
Нині метод температурної інверсії фаз є найпоширенішим серед низькоенергетичних способів отримання НЕ. Він з успіхом використовується для отримання НЕ, стабілізованих етоксильованими ПАР. Однак цей метод не застосовується для тих іоногенних або неіоногенних ПАР, ГЛБ яких значно менш чутливий до зміни температури.
Спосіб отримання НЕ, заснований на інверсії фаз при зміні складу полягає в тому, що при постійній температурі емульсійної системи додаються речовини, що змінюють ГЛБ системи. При цьому відбувається спонтанна зміна радіусу кривизни моношару ПАР, що призводить до обігу фаз емульсії. Наприклад, при поступовому додаванні водної фази до органічної спочатку відбувається утворення крапель води в маслі. Збільшення кількості водної фази понад певну межу призводить до інверсії фаз, і сформуються краплі органічної фази у водному середовищі. Інверсія фаз може відбуватися при додаванні в систему електролітів,інших ПАР, спиртів та ін.
У методі інверсії фаз при зміні складу, як і при температурній інверсії, для отримання крапель найменшого розміру необхідно, щоб на початку процесу емульгування система являла собою мікроемульсію або рідкокристалічну ламеллярную фазу.
Також важливу роль процесі формування нанокапель грає дифузія ПАР. При отриманні прямих емульсій даним методом водна фаза додається в суміш олії та ПАР, погано розчинної в органічній фазі. Додавання водної фази призводить до дифузії ПАР з органічної фази у водну, що сприяє утворенню нанокапель в умовах низького міжфазного натягу.
Метод інверсії фаз при зміні складу дозволяє отримувати НЕ, не тільки з етоксильованими ПАР, але і використовувати ширший спектр ПАР, ГЛБ яких меншою мірою залежить від температури. Іншою перевагою даного методу є відсутність необхідності використовувати градієнти температур, що важливо при інкапсулюванні сполук, схильних до термічного розкладання.
Недоліком методу інверсії фаз при зміні складу є його висока чутливість до складу емульгованої суміші. Тому при введенні додаткових речовин, наприклад, при інкапсулюванні лікарських препаратів, необхідна повторна перевірка умов емульгування.
При використанні методу температурної інверсії фаз процес можна проводити неодноразово, підвищуючи та знижуючи температуру. Зміна складу емульсійної системи (без використання додаткових, що значно ускладнюють технологію виробництва стадій) може бути лише одноразовим, наприклад, при збільшенні концентрації електролітів або частки водної фази емульсії.
І низькоенергетичні, і високоенергетичні методи можуть бутивикористані отримання НЕ. Вибір методу залежить від складу та необхідної дисперсності системи.
Однією з найважливіших переваг високоенергетичних методів є можливість інкапсулювати в краплях внутрішньої фази найрізноманітніші сполуки. У низькоенергетичних методах, при мимовільному емульгуванні склад НЕ, що утворюється, залежить виключно від фізико-хімічних властивостей системи, головним чином, від типу і концентрації ПАР. Якщо речовини, що додаються, істотно зміщують точку інверсії фаз, то застосування низькоенергетичних методів емульгування стає неможливим.
З іншого боку, якщо необхідно інкапсулювати нестабільні речовини, такі як пептиди, білки, нуклеїнові кислоти, використання високоенергетичних методів може призвести до руйнування, денатурації чи втрати активності препаратів під час емульгування.
Продукти на основі НЕ
Найбільший інтерес викликає можливість застосування НЕ як вектори для транспортування біологічно активних сполук в організм людини. При застосуванні НЕ швидкість проникнення препаратів у кілька разів вища, ніж у разі використання макроемульсій, міцелярних розчинів, гелів, суспензій та інших носіїв [10–12].
Для цільової доставки активних компонентів можуть бути використані як самі НЕ, так і інші наноматеріали, отримані на основі НЕ – наночастки (НЧ), наносфери, нанокапсули.
Полімерні наночастки та нанокапсули
При отриманні наночастинок полімерних внутрішня фаза НЕ складається з мономеру. Якщо мономер має поверхнево-активні властивості, і НЕ отримують високоенергетичними методами, то добавки ПАР в систему не потрібні. Якщо утворення НЕ відбувається при інверсії фаз, то необхідно введення в систему ПАР, які не беруть участь у процесіполімеризації. Зазвичай ініціатор додають у дисперсійне середовище НЕ, ініціювання полімеризації проводять при дії УФ- або γ-випромінювання, УЗ-дії та ін.
Якщо час емульгування менше, ніж час полімеризації, можливе включення ініціатора в краплі внутрішньої фази НЕ, і після отримання НЕ проведення полімеризації, наприклад, при підвищенні температури системи.
На основі НЕ одержують полімерні нанокапсули – частинки, що складаються з рідкого гідрофобного або гідрофільного ядра, оточеного полімерною оболонкою. Якщо використовувати зворотні НЕ, то при проведенні полімеризації у водних краплях виходять наночастинки з інкапсульованими гідрофільними компонентами.
НЕ можуть бути використані як матриця для отримання НЧ із попередньо синтезованих полімерів, розчинених у краплях внутрішньої фази НЕ. Розчинник видаляється з крапель внутрішньої фази випарюванням, або шляхом зміни розчинника. В останньому випадку розчинник дифундує у водну фазу, що призводить до осадження полімеру всередині НЕ крапель. Даний спосіб дозволяє отримувати НЧ не тільки із синтетичних полімерів, але й з природних, таких як хітозан, полісахариди, альгінати, желатин та ін.
На основі НЕ можуть бути сформовані нанокапсули попередньо синтезованого полімеру. У цьому випадку спочатку отримують НЕ високо-або низькоенергетичним методом, потім додають полімер дисперсійне середовище і проводять його осадження на поверхні наноемульсійних крапель, наприклад, випарюванням дисперсійного середовища.
Тверді ліпідні наночастинки та нанокапсули
Значна кількість публікацій пов'язана з отриманням з НЕ твердих ліпідних наночастинок та їх використанням як носії лікарських сполук [13, 14], у косметичних препаратах [15].
Для отримання ліпідних наночастинок систему нагрівають до температури на 5–10°С вище за температуру плавлення ліпіду і отримують НЕ гомогенізацією при високому тиску, УЗ-диспергуванням, низькоенергетичним емульгуванням при зміні складу та ін методами. Потім отриману НЕ охолоджують до кімнатної температури кристалізації ліпідів.
НЕ можуть бути матрицею при отриманні ліпідних нанокапсул, що складаються з рідкого органічного ядра і твердоподібної оболонки, утвореної молекулами ПАР. Як рідке ядро в нанокапсулах медичного призначення зазвичай використовуються середньоланцюгові тригліцериди, як оболонка - різні поліоксиетиленстеарати.
Найчастіше для отримання ліпідних нанокапсул застосовується метод температурної інверсії фаз з багаторазовим температурним циклуванням, що дозволяє отримувати більш дрібні та однорідніші за розмірами нанокапсули.
Особливий інтерес викликає можливість використання прямих НЕ як різні косметичні препарати. Пропонується використовувати НЕ в різних косметичних продуктах – кремах, косметичному молочку, лосьйонах, гелях, засобах по догляду за волоссям та ін. Запатентовані склади та способи отримання НЕ, що містять вітаміни A, D, C, E та їх похідні, різні фосфоліпіди відновлення епідермісу та ін.
Література
1. Higuchi W.I., Misra J.// J. Pharm. Sci., 1962, Vol. 51, p. 459
2. Sonneville-Aubrun O., Simonnet J.-T., L'Alloret F. // Adv. Colloid Interface Sci., 2004, Vol. 108-109, p. 145
5. Fernandez P., André V., Rieger J., Kühnle A. // Colloids Surf. A, 2004, Vol. 251, p. 53
6. Izquierdo P., Feng J., Esquena J., Tadros T.F., Dederen JC, Garcia MJ, Azemar N., Solans C. // J. Colloid Interface Sci., 2005, Vol. 285, p. 388
7. Taisne L., Cabane B. // Langmuir, 1998, Vol. 14, p. 4744
8. Anton N., Vandamme T.F. // Int. J. Pharm., 2009, Vol. 377, p. 142
9. Mei Z., Xu J., Sun D.// Colloids Surf. A, 2011, Vol. 375, p. 102
10. Tagne J.-B., Kakumanu S., Ortiz D., Shea T., Nicolosi R.J. // Molecular Pharm., 2008, Vol. 5, p. 280
11. Kotyla T., Kuo F., Moolchandani V., Wilson T., Nicolosi R. // Int. J. Pharm., 2008, Vol. 347, p. 144
12. Wu H.L., Ramachandran C., Weiner N.D., Roessler B.J. // Int. J. Pharm., 2001, Vol. 220, p. 63
13. Garcia-Fuentes M., Torres D., Alonso M.J. // Colloids Surf. B, 2002, Vol. 27, p. 159
14. Seki J., Sonoke S., Saheki A., Fukui H., Saski H., Mayumi T. // Int. J. Pharm., 2004, Vol. 273, p. 75