Наноемулсиите са обещаващи дисперсни системи за козметични и фармацевтични продукти, суровини и
текущ номер
Предстоящи изложби
Наноемулсиите са обещаващи дисперсни системи за козметични и фармацевтични продукти
Напоследък интересът към наноемулсиите се е увеличил значително, тъй като такива дисперсни системи са обещаващи за използване като средство за доставяне на медицински и биологично активни съединения.
Има три вида емулсионни системи - традиционни емулсии, микроемулсии (ME) и наноемулсии (NE). Техните основни отличителни характеристики са вида на стабилността и размера на капката на вътрешната фаза:
– Емулсии – термодинамично нестабилни системи с размер на капката на вътрешната фаза>gt; 100nm;
– Микроемулсии – термодинамично стабилни системи с капки KCl > CaCl2.
Понастоящем методът на температурна фазова инверсия е най-разпространеният сред нискоенергийните методи за получаване на NE. Успешно се използва за получаване на NEs, стабилизирани с етоксилирани повърхностноактивни вещества. Въпреки това, този метод не е приложим за тези йонни или нейонни повърхностно активни вещества, чийто HLB е много по-малко чувствителен към температурни промени.
Метод за производство на NE, базиран на фазова инверсия с промяна в състава, се състои в добавяне на вещества, които променят HLB на системата при постоянна температура към емулсионната система. В този случай възниква спонтанна промяна в радиуса на кривината на монослоя на повърхностно активното вещество, което води до обръщане на фазите в емулсията. Например, когато водна фаза се добавя постепенно към органична фаза, първо се образуват водни капки в маслото. Увеличаването на количеството на водната фаза над определена граница води до фазова инверсия и във водната среда се образуват капчици от органичната фаза. Фазова инверсия може да възникне и при добавяне на електролити към системата,други повърхностноактивни вещества, алкохоли и др.
При метода на фазова инверсия с промяна на състава, както и с температурна инверсия, за да се получат капчици с най-малък размер, е необходимо в началото на процеса на емулгиране системата да бъде микроемулсия или течнокристална ламеларна фаза.
Дифузията на повърхностно активното вещество също играе важна роля при образуването на нанокапчици. При получаване на директни емулсии по този метод водната фаза се добавя към сместа от масло и повърхностно активно вещество, което е слабо разтворимо в органичната фаза. Добавянето на водна фаза води до дифузия на повърхностно активното вещество от органичната фаза във водната фаза, което насърчава образуването на нанокапки при условия на ниско междуфазово напрежение.
Методът на фазова инверсия с промяна в състава позволява да се получи NE само с етоксилирани повърхностноактивни вещества, но и да се използва по-широк спектър от повърхностноактивни вещества, чийто HLB зависи в по-малка степен от температурата. Друго предимство на този метод е липсата на необходимост от използване на температурни градиенти, което е важно при капсулиране на съединения, подложени на термично разлагане.
Недостатъкът на метода на фазова инверсия при промяна на състава е неговата висока чувствителност към състава на емулгируемата смес. Следователно, когато се въвеждат допълнителни вещества, например при капсулиране на лекарства, е необходимо да се проверят отново условията на емулгиране.
Когато се използва методът на температурна фазова инверсия, процесът може да се извършва многократно, като се повишава и понижава температурата. Промяната на състава на емулсионната система (без използването на допълнителни етапи, които значително усложняват производствената технология) може да бъде само еднократна, например с увеличаване на концентрацията на електролити или съотношението на водната фаза в емулсията.
Могат да бъдат както нискоенергийни, така и високоенергийни методиизползвани за получаване на NE. Изборът на метод зависи от състава и необходимата дисперсия на системата.
Едно от най-важните предимства на високоенергийните методи е способността да се капсулират голямо разнообразие от съединения във вътрешните фазови капчици. При нискоенергийни методи, със спонтанно емулгиране, съставът на получената NE зависи единствено от физикохимичните свойства на системата, главно от вида и концентрацията на повърхностно активното вещество. Ако добавените вещества значително изместят точката на фазова инверсия, тогава използването на нискоенергийни методи за емулгиране става невъзможно.
От друга страна, ако е необходимо да се капсулират нестабилни вещества като пептиди, протеини, нуклеинови киселини, използването на високоенергийни методи може да доведе до разграждане, денатуриране или загуба на активност на препаратите по време на емулгиране.
NE базирани продукти
Най-голям интерес представлява възможността за използване на NE като вектори за транспортиране на биологично активни съединения в човешкото тяло. При използване на NE скоростта на проникване на лекарствата е няколко пъти по-висока, отколкото при използване на макроемулсии, мицеларни разтвори, гелове, суспензии и други носители [10–12].
За целенасочена доставка на активни компоненти могат да се използват както самите NE, така и други наноматериали, получени на базата на NE, като наночастици (NP), наносфери и нанокапсули.
Полимерни наночастици и нанокапсули
При получаване на полимерни наночастици вътрешната фаза на NE се състои от мономер. Ако мономерът има повърхностноактивни свойства и NE се получава чрез високоенергийни методи, тогава не са необходими добавки на повърхностноактивно вещество към системата. Ако образуването на NE възниква по време на фазова инверсия, тогава е необходимо да се въведат в системата повърхностно активни вещества, които не участват в процесаполимеризация. Обикновено към дисперсионната среда на NE се добавя инициатор, полимеризацията се инициира под действието на UV или γ лъчение, ултразвуково излагане и др.
Ако времето за емулгиране е по-кратко от времето за полимеризация, тогава е възможно да се включи инициаторът в капките на вътрешната фаза на NE и след получаване на NE може да се извърши полимеризация, например, с повишаване на температурата на системата.
На основата на NE се получават полимерни нанокапсули - частици, състоящи се от течно хидрофобно или хидрофилно ядро, заобиколено от полимерна обвивка. Ако се използват обратни NEs, тогава когато полимеризацията се извършва във водни капки, се получават наночастици с капсулирани хидрофилни компоненти.
NE могат да се използват като матрица за получаване на NP от предварително синтезирани полимери, разтворени в капки от вътрешната NE фаза. Разтворителят се отстранява от капките на вътрешната фаза чрез изпаряване или чрез смяна на разтворителя. В последния случай разтворителят дифундира във водната фаза, което води до отлагане на полимера вътре в NE капчиците. Този метод дава възможност за получаване на НЧ не само от синтетични полимери, но и от естествени, като хитозан, полизахариди, алгинати, желатин и др.
На базата на NE могат да се образуват нанокапсули от предварително синтезиран полимер. В този случай NE се получава първо чрез високо- или нискоенергиен метод, след това полимерът се добавя към дисперсионната среда и се отлага върху повърхността на наноемулсионни капчици, например чрез изпаряване на дисперсионната среда.
Твърди липидни наночастици и нанокапсули
Значителен брой публикации са свързани с получаването на твърди липидни наночастици от NE и използването им като носители на лекарствени съединения [13, 14] и в козметични препарати [15].
За да се получат липидни наночастици, системата се нагрява до температура с 5–10 ° C по-висока от точката на топене на липидите и NE се получава чрез хомогенизиране под високо налягане, ултразвукова дисперсия, нискоенергийна емулгификация с промяна на състава и други методи. Полученият NE след това се охлажда до стайна температура, за да кристализират липидите.
NEs могат да служат като матрица за получаване на липидни нанокапсули, състоящи се от течно органично ядро и твърда обвивка, образувана от молекули на повърхностно активното вещество. Триглицеридите със средна верига обикновено се използват като течно ядро в медицински нанокапсули, а различни полиоксиетилен стеарати се използват като обвивка.
Най-често за получаване на липидни нанокапсули се използва методът на температурна фазова инверсия с множество температурни цикли, което прави възможно получаването на по-малки и по-еднородни нанокапсули.
От особен интерес е възможността за използване на директни НЕ като различни козметични препарати. Предлага се използването на NE в различни козметични продукти - кремове, козметични млека, лосиони, гелове, продукти за грижа за косата и др. Патентовани са състави и методи за получаване на NE, съдържащи витамини A, D, C, E и техните производни, различни фосфолипиди, NE за възстановяване на епидермиса и др.
Литература
1. Higuchi W.I., Misra J. // J. Pharm. Sc., 1962, том. 51, стр. 459
2. Sonneville-Aubrun O., Simonnet J.-T., L'Alloret F. // Adv. Colloid Interface Sci., 2004, том. 108-109, стр. 145
5. Fernandez P., André V., Rieger J., Kühnle A. // Colloids Surf. A, 2004, том. 251, стр. 53
6. Izquierdo P., Feng J., Esquena J., Tadros T.F., Dederen J.C., Garcia M.J., Azemar N., Solans C. // J. Colloid Interface Sci., 2005, Vol. 285, стр. 388
7. Taisne L., Cabane B. // Langmuir, 1998, Vol. 14, стр. 4744
8. Антон Н., Вандаме Т.Ф. // Междун. J. Pharm., 2009, том. 377, стр. 142
9. Mei Z., Xu J., Sun D. // Colloids Surf. A, 2011, том. 375, p. 102
10. Tagne J.-B., Kakumanu S., Ortiz D., Shea T., Nicolosi R.J. // Molecular Pharm., 2008, Vol. 5, стр. 280
11. Котила Т., Куо Ф., Мулчандани В., Уилсън Т., Николози Р., Int. J. Pharm., 2008, том. 347, p. 144
12. Wu HL, Ramachandran C., Weiner N.D., Roessler B.J. // Междун. J. Pharm., 2001, Vol. 220, p. 63
13. Гарсия-Фуентес М., Торес Д., Алонсо М. Дж. // Colloids Surf. B, 2002, том. 27, стр. 159
14. Seki J., Sonoke S., Saheki A., Fukui H., Saski H., Mayumi T. // Int. J. Pharm., 2004, том. 273, стр. 75