Влияние концентрации Brij 30 на скорость оствальдова созревания в наноэмульсиях

присутствии №ОН введение этанола (до концентрации 1,2 % масс.) в образцы фосфолипидных органогелей не вызывало существенных изменений в форме кривых течения и величинах вязкости образцов с исходным содержанием 0,0 - 2,7 % масс. воды. При более высоком содержании воды в образцах наблюдался рост вязкости в несколько раз, особенно заметный в присутствии №ОН.

Кривые течения этих образцов имеют вид, характерный для неньюто-новких структурированных жидкостей - вязкость существенно падает с возрастанием скорости сдвига. Зависимости вязкости образцов всех четырех групп от исходного содержания воды в органогелях при скорости сдвига 16,2 с"1 показаны на рис. 2.

Резкий рост вязкости (на порядок) и изменение формы кривой течения при высоком содержании воды особенно выражены для группы образцов, содержащих и щелочь и спирт. Таким образом, обнаружено повышение вязкости фосфолипидных органогелей с высоким содержанием воды при совместном введении этанола и гидроксида натрия. Полученные данные позволят разрабатывать составы наноструктурированного лецитинового геля для медицины с необходимой вязкостью.

УДК 544.35+539.21

Т.Ю. Наговицына, М.Ю. Королёва Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ Brij 30 НА СКОРОСТЬ ОСТВАЛЬДОВА СОЗРЕВАНИЯ В НАНОЭМУЛЬСИЯХ

The stability of nanoemulsion in mineral oil/Brij30/0.15 NaCl systems was investigated. Ostwald ripening increased with surfactant concentration in the continuous medium. The adsorption limit and the critical micelle concentration CMCi of Brij 30 were determined. The concentration of Brij 30 in an aqueous phase of nanoemulions was exceed CMCb indicating the participation of micelles in the oil transfer between the internal phase droplets.

Исследование устойчивости наноэмульсий, состоящих из углеводородного масла, 0,15 М водного раствора NaCl и Brij 30, показало, что скорость оствальдова созревания возрастала при увеличении концентрации ПАВ в дисперсионной среде эмульсий. Были определены значения предельной адсорбции и KKMj Brij 30 в данной системе. Расчеты показали, что концентрации Brij 30 в дисперсионной среде наноэмульсий превышают ККМЬ что свидетельствует об участии мицелл в процессе переноса масла между каплями внутренней фазы.

Интерес к наноэмульсиям (НЭ) значительно вырос в последнее время, так как такие дисперсные системы могут быть использованы для синтеза наночастиц, для целевой доставки лекарств, в косметической промышленности и др.

НЭ - это кинетически стабильные системы, они не образуются самопроизвольно. Несмотря на то, что прямые НЭ являются кинетически стабильными системами, они могут быть устойчивы к седиментации и агрегации в течение нескольких месяцев и даже лет. Прямые НЭ, как правило, неустойчивы к оствальдову созреванию (ОС), так как капли внутренней фазы неоднородны по размерам. Это приводит к тому, что более мелкие капли внутренней фазы растворяются, а более крупные капли увеличиваются в размерах.

В данной работе исследовались прямые НЭ, образующиеся в системе углеводородное масло / Brij 30 / 0,15 М водный раствор NaCl. НЭ получали методом температурной инверсии фаз. Система термостатировалась при температуре выше температуры ГЛБ ~ 10 °С и резко охлаждалась при перемешивании до температуры на 20-30 °С ниже температуры инверсии фаз.

Как показали предыдущие исследования, в определенном интервале концентраций Brij 30 образуются НЭ с каплями внутренней фазы практически одинакового размера. При концентрации Brij 30 5 об.% и доле внутренней фазы 20-37 об.% формируются капли диаметром -14 нм, 3 об. % Brij 30 и доле внутренней фазы 20-30 об.% - капли диаметром ~20 нм.

3,0 -1

2,5

.и

2 2,0

00

гъ

14

Ь 1,5

1,0

0,5

Концентрация Brij 30:

10 15 20 25 30 35

Доля органической фазы, об.%

40

Рис. 1. Зависимости скорости ОС от доли внутренней фазы в НЭ

На рис. 1 показаны зависимости скорости ОС (н>) от доли внутренней фазы в НЭ при различных концентрациях Вгу 30. С уменьшением доли внутренней фазы в НЭ Вгц 30 адсорбировался на поверхности капель в эмульсии, а избыточное количество распределялось в дисперсионной среде в виде мицелл и других структур. Как видно из рис. 1, н> увеличивалась при уменьшении доли внутренней фазы, и, следовательно, при возрастании концентрации ПАВ в дисперсионной среде НЭ.

Для определения количества ПАВ, адсорбировавшегося на поверхно-

сти капель НЭ и растворенного в дисперсионной среде, было проведено изучение адсорбции Вгу 30. Межфазное натяжение измеряли на границе раздела углеводородное масло / 0,15 М №С1 при различных концентрациях ПАВ с помощью пластинки Вильгельми.

35 п

-О

г з,о

2,5

Поверхностное натяжение

Адсорбция

£

п о

2,0 "а

- 1,5

2

h 1,0 §

0,5

0,0

0,3 0,4

Концентрация Brij30 «1(1 , IYI

0,5

Рис. 2. Зависимости межфазного натяжения и адсорбции на границе раздела углеводородное масло / 0,15 М водный раствор N¡10 от концентрации Вгц 30 при 20 °С

D

0,45 л

0,40

0,35

0,30 Н

0,25

0,20

0,15 Н

0,10

0,05

0.00

0

ОД

0,2

0,3

0,4

0,5

Концентрация Brij 30 *10 , М

Рис. 3. Зависимость оптической плотности при длине волны 400 им от концентрации Brij 30 в 0,15 М водном растворе NaCl при солюбилизации Судана III при 20 °С

Предполагали, что адсорбция Вгу 30 может быть описана уравнением гиббсовской адсорбции для неэлектролитов (Г):

RT (1С

где С - концентрация Вгу 30, а - межфазное натяжение, Я - газовая постоянная, Т - температура.

При условии, что концентрация Вгц 30 в адсорбционном слое значительно больше, чем в объеме дисперсионной среды, что образуется мономолекулярный адсорбционный слой, в котором нет взаимодействия между отдельными молекулами, можно считать, что Г ~ А, и для расчета величины предельной адсорбции использовать уравнение Ленгмюра:

КС

1+ КС

А = А„

где А , - емкость адсорбционного слоя, К - константа адсорбционного равновесия.

На рис. 2 показаны зависимости межфазного натяжения и адсорбции в двухфазной неэмульсионной системе углеводородное масло / 0,15 М №С1 от концентрации Вгу 30. Значение предельной адсорбции составляло (2,6±0,1>10"6 моль/м2.

3,0 п

2,5

О

S 2,0

00 сч

о

1-Н

1,51,00.5

Концентрация Brij 30:

0 3% • 5%

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Концентрация Brij 30 в дисп. среде •10 , М

Рис. 4. Зависимости скорости ОС от концентрации Brij 30 в дисперсионной среде НЭ при различных суммарных концентрациях ПАВ. (Пунктирная линия соответствует KKMt Brij 30).

Критическая концентрация мицеллообразования Brij 30 в 0,15 М NaCl определялась методом солюбилизации красителя - Судана III. На рис. 3

приведена зависимость оптической плотности от концентрации Brij 30 в водном растворе.

При низкой концентрации Brij 30 мицеллы в водной фазе не образуются, поэтому не происходит растворения маслорастворимого красителя судан III. При увеличении содержания Brij 30 сверх KKMi образуются сферические мицеллы, в ядре которых солюбилизируется судан III, и наблюдается окрашивание раствора. KKMi Brij 30 в 0,15 М водном растворе NaCl была равна (0,8±0,1)*10"4 моль/л.

Полученные данные об адсорбции Brij 30 были использованы для расчета концентраций ПАВ в дисперсионной среде эмульсий, скорости ОС в которых приведены на рис. 1. Количество ПАВ, адсорбировавшего на поверхности капель в НЭ, рассчитывалось с использованием распределения капель по размерам в каждой эмульсии. На рис. 4 показаны зависимости скорости ОС от концентрации Brij 30 в дисперсионной среде. Практически во всех НЭ концентрация ПАВ в водной фазе превышала KKMi. При увеличении концентрации Brij 30 ОС возрастала, что свидетельствует об участии мицелл в массопереносе масла между каплями внутренней фазы в НЭ.

УДК 544.77

A.M. Симонова, Е.А. Кузнецова, Н.М. Мурашова, Е.В. Юртов Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ВЛИЯНИЕ ГИДРОФИЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ И НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА НА ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ ФОСФОЛИПИДОВ

Effects of hydrophilic polymers and nanoparticles of silver on liquid crystals in the system phospholipid concentrate "Moslecithin" - vaseline oil - water is researched. It is shown, that addition of nanoparticles of silver (mean diameter 10 mn) into this system leads to a growth of viscosity and has an influence on solubilization of water. Addition of polyethyleneglycol and gelathine water solutions into this system leads to a small decrease of viscosity, but doesn't influence on solubilization of water.

Было изучено влияние гидрофильных полимеров и наночастиц серебра на жидкие кристаллы в системе фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вазелиновое масло - вода. Показано, что наночастицы серебра (средний диаметр 10 нм) уменьшают солюбилиза-ционную емкость жидких кристаллов по воде и повышаютих вязкость. Введение в данную систему водных растворов полиэтиленгликоля и желатина не влияет на область существования жидких кристаллов, но приводит к незначительному снижению вязкости образцов.

Перспективными носителями лекарственных веществдля медицины и косметологии являются наноструктуры лецитина и других природных фос-фолипидов. В качестве наноматериалов для медицины могут использоваться везикулы (липосомы), органогели из обратных мицелл и лиотропные жидкие кристаллыфосфолипидов.