Τροποποίηση αργιλικών ορυκτών για χρήση σε καλλυντικά και φαρμακευτικά σκευάσματα τοπικής χορήγησης
Authors: Μαρτσούκα Φωτεινή 
Published: October 2021

Το αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η δημιουργία καινοτόμων υλικών με σκοπό την παρασκευή καλλυντικών και φαρμακευτικών ημιστερεών σκευασμάτων (φυραμάτων) για τοπική εφαρμογή χωρίς ή με ελάχιστη χρήση συντηρητικών. Ως τέτοια υλικά επιλέχθηκαν τα φυσικά αργιλικά ορυκτά φαρμακευτικής καθαρότητας, εξαιτίας αφενός μεν των εξαιρετικών φυσικοχημικών τους ιδιοτήτων αφετέρου δε λόγω της αφθονίας τους στον Ελλαδικό χώρο. Παρόλο που η ύπαρξη θεραπευτικής δράσης των φυσικών αργίλων είναι γνωστή από την αρχαιότητα, ελάχιστα στοιχεία υπάρχουν σήμερα ως προς την αντιμικροβιακή τους δράση και προστασία. Η καινοτομία της παρούσας έρευνας αφορά στην αξιολόγηση της αντιμικροβιακής προστασίας των υλικών αυτών εφόσον υποστούν χημική τροποποίηση, καθώς μέχρι σήμερα δεν έχει πραγματοποιηθεί άλλη μελέτη με παρόμοιο αντικείμενο. Τα αργιλικά ορυκτά εμπλουτίστηκαν με μέταλλα όπως ο χαλκός και ο ψευδάργυρος προκειμένου να βελτιωθούν οι ιδιότητες τους και στη συνέχεια διερευνήθηκε η δράση τους σε διάφορες τοπικές εφαρμογές. Συγκεκριμένα, παρασκευάστηκαν δώδεκα φυράματα χρησιμοποιώντας χημικά τροποποιημένες φαρμακευτικής καθαρότητας σκόνες καολίνη, τάλκη και μπεντονίτη. Πραγματοποιήθηκαν δοκιμές για τον προσδιορισμό των δομικών και χημικών χαρακτηριστικών τους καθώς και για την ικανότητα της αντιμικροβιακής τους προστασίας, καθιστώντας τα κατάλληλα για καλλυντικές και φαρμακευτικές χρήσεις. Ο καολίνης, ο τάλκης και ο μπεντονίτης υποβλήθηκαν σε χημική επεξεργασία μέσω της μεθόδου ανταλλαγής κατιόντων για την τροποποίηση των σωματιδίων αργίλου με ιόντα χαλκού και ψευδαργύρου, δύο μέταλλα γνωστά από μελέτες για τις αντιμικροβιακές τους ιδιότητες. Οι ορυκτολογικές αναλύσεις διεξήχθησαν χρησιμοποιώντας Περιθλασιμετρία Ακτίνων Χ (XRD) πριν και μετά την τροποποίηση επιβεβαιώνοντας την ορυκτολογική καθαρότητα των δειγμάτων. Συγκεκριμένα, στο δείγμα του φαρμακευτικού καολίνη, ο καολινίτης είναι η κυρίαρχη ανόργανη φάση που συνοδεύεται από μικρές ποσότητες ιλλίτη, στο δείγμα του φαρμακευτικού τάλκη κυριαρχεί ο τάλκης ενώ ο χλωρίτης συνυπάρχει σε μικρές ποσότητες και τέλος στον φαρμακευτικό μπεντονίτη κυριαρχεί ο σμεκτίτης και συγκεκριμένα ο μοντμοριλλονίτης. Η Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης χρησιμοποιήθηκε επίσης σε συνδυασμό με μικροανάλυση (SEM-EDS) για την απόκτηση εικόνων χημικής χαρτογράφησης (ψευδοχρωματισμό), αποκαλύπτοντας τη διασπορά των προστιθέμενων μετάλλων στις επιφάνειες των αργίλων. Τα αποτελέσματα αποκλείουν την παρουσία μεγάλων συσσωματωμάτων που θα μπορούσαν να προέρχονται από τη διαδικασία εμπλουτισμού. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε χημική ανάλυση (XRF) για την επικύρωση του εμπλουτισμού των αργίλων με κάθε μέταλλο χρησιμοποιώντας την ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων. Όλα τα τροποποιημένα δείγματα έδειξαν την αναμενόμενη αυξημένη συγκέντρωση σε χαλκό ή ψευδάργυρο σε σύγκριση με τις μη τροποποιημένες εκδόσεις τους. Μέσω της Φασματοσκοπίας Υπέρυθρων Μετασχηματισμών κατά Fourier (FTIR) εξετάστηκε η περίπτωση των δομικών αλλαγών των ορυκτών φάσεων και δεν ανιχνεύθηκαν σημαντικές αλλαγές. Από τη Φασματοσκοπία Φωτο-ηλεκτρονίων Ακτίνων Χ (XPS) διερευνήθηκε η χημική κατάσταση των επιφανειών των δειγμάτων, αποκαλύπτοντας την παρουσία ενώσεων άλατος και υποδεικνύοντας την κατάσταση οξείδωσης των προσροφημένων μετάλλων. Επίσης, μελετήθηκε ο ρυθμός απελευθέρωσης των ιόντων Cu και Zn και από τους τρεις αργίλους. Τα αποτελέσματα αποδεικνύουν πως οι συγκεντρώσεις τους μετά την επαφή τους με το φωσφορικό ρυθμιστικό διάλυμα άλατος (PBS) κορυφώθηκαν περίπου εντός των πρώτων πέντε λεπτών του χρόνου επαφής, υποδεικνύοντας ότι τα περισσότερα ιόντα απελευθερώθηκαν αμέσως μετά την επαφή των δειγμάτων στο φωσφορικό ρυθμιστικό διάλυμα άλατος. Επιπλέον, εκτιμήθηκε η μικροβιακή αντίσταση των ημιστερεών σκευασμάτων (φυραμάτων) που παρασκευάστηκαν, στη μικροβιακή ανάπτυξη από βακτήρια, μύκητες και ζύμες. Η αξιολόγηση αυτών βασίστηκε στα κριτήρια της Ευρωπαϊκής Φαρμακοποιίας (EP). Ο κύριος σκοπός αυτής της εργασίας είναι να αξιολογήσει την αντιμικροβιακή προστασία, μέσω ενός τεστ αποτελεσματικότητας συντήρησης (preservative efficacy test), των τριών αυτών αργιλικών ορυκτών (καολινίτης, τάλκης και μοντμοριλλονίτης) φαρμακευτικής καθαρότητας πριν και μετά από τη μέθοδο εμπλουτισμού τους με μέταλλα όπως χαλκό και ψευδάργυρο. Επιπρόσθετα, ένας σημαντικός στόχος είναι να αξιολογήσει την επίδραση των αργιλικών ορυκτών εμπλουτισμένων με μέταλλα στην αντοχή της μικροβιακής ανάπτυξης όταν διαμορφώνονται σε τελικά προϊόντα σύμφωνα με τους κανονισμούς της Ευρωπαϊκής Φαρμακοποιίας και σε ποιο βαθμό μπορούν να υποκαταστήσουν τη χρήση συντηρητικών. Με βάση τα αποτελέσματα αυτής της διατριβής, συμπεραίνεται πως η τροποποίηση των φυσικών αυτών υλικών (αργιλικών ορυκτών με μέταλλα) μπορεί να αποτελέσει μία σοβαρή εναλλακτική λύση ενάντια στην αλόγιστη χρήση συντηρητικών και άλλων χημικών συνθετικών, τα οποία όπως έχει αποδειχθεί αποτελούν μία ολοένα και αυξανόμενη πηγή ρύπανσης του περιβάλλοντος. Τέλος η χρήση αυτών των υλικών τοπικά με μορφή ημιστερεών σκευασμάτων, λόγω της αντιμικροβιακής προστασίας που παρέχουν, θα μπορούσε να αντικαταστήσει αντιμικροβιακά φάρμακα τα οποία προκαλούν σημαντικές παρενέργειες στον ανθρώπινο οργανισμό (διάρροια, γαστρεντερικές διαταραχές κτλ.) λόγω των αντιβιοτικών που περιέχουν.