Влияние гидрофильных полимеров и наночастиц серебра на жидкие кристаллы фосфолипидов

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

При низкой концентрации Вгу 30 мицеллы в водной фазе не образуются, поэтому не происходит растворения маслорастворимого красителя су-дан III. При увеличении содержания Вгу 30 сверх ККМ1 образуются сферические мицеллы, в ядре которых солюбилизируется судан III, и наблюдается окрашивание раствора. ККМ1 Вгу 30 в 0,15 М водном растворе №С1 была равна (0,8±0,1)*10'4 моль/л.

Полученные данные об адсорбции Вгу 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 Вгу 30 в дисперсионной среде. Практически во всех НЭ концентрация ПАВ в водной фазе превышала ККМь При увеличении концентрации Вгу 30 ОС возрастала, что свидетельствует об участии мицелл в массопереносе масла между каплями внутренней фазы в НЭ.

УДК 544.77

А.М. 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 фосфолипидов. В качестве наноматериалов для медицины могут использоваться везикулы (липосомы), органогели из обратных мицелл и лиотропные жидкие кристаллыфосфолипидов.

Цель данной работы - изучить влияние гидрофильных макромолекул и наночастиц серебра на жидкие кристаллы фосфолипидов в системе фос-фолипидный концентрат «Мослецитин» - вазелиновое масло - вода.

В работе использовались: полиэтиленгликоль ПЭГ-40, желатин, бычий сывороточный альбумин, фенилаланин квалификации «ч», медицинское вазелиновое масло и дистиллированная вода. Фосфолипидный концентрат «Мослецитин» (ФЛК) содержал 22 % (масс.) лецитина. Он сертифицирован и разрешен Минздравом к применению в качестве биологически активной добавки. Водная дисперсия наночастиц серебра была получена в лаборатории проф. В.В. Слепцова (МАТИ).

Солюбилизационная емкость жидких кристаллов определяли путем добавления в образец водных растворов веществ. Образец выдерживали при температуре 60°С до полной солюбилизации и затем визуально, а также с помощью поляризационного микроскопа при скрещенных поляроидах проверяли наличие жидкокристаллической фазы, прозрачность и гомогенность образца. Использовали микроскоп «Axiostar plus» для наблюдения в проходящем свете (производитель компания Zeiss, Германия) с цифровой фотокамерой марки Cannon.

Солюбилизационная емкость жидких кристаллов в системе ФЛК - вазелиновое масло - вода.

Исходный состав жидкого кристалла: 66 % масс, фосфолипидного концентрата, 19 % масс, воды, 15 % масс, вазелинового масла

Состав вводимого раствора Количество введенного раствора,% масс. Количество введенного вещества,% масс.

3 % масс, водный раствор ПЭГ-40 11,11 0,33

3 % масс.раствор желатина 11,11 0,33

3 % масс.раствор альбумина 11,11 0,33

1% масс, раствор фенилаланина 9,09 0,09

Коллоидный раствор серебра, 15 мг/л 9,09 1,35 * 10'4

Этиловый спирт 4,76 4,76

Сухой альбумин - 1,98

Сухой фенилаланин - 1,48

Данные по солюбилизационной емкости жидких кристаллов приведены в таблице. Как видно из представленной таблицы, жидкие кристаллы фосфолипидов в системе в системе фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вазелиновое масло - вода могут солюбилизировать белки (желатин и альбумин) в количествах до единиц % масс. Эта величина сходна с солюбилизационной емкостью для аминокислот, определенной на примере фенилаланина. Солюбилизационная емкость изученных жидких кристаллов по

отношению к полиэтиленгликолю (ПЭГ) не отличается от емкости для желатина и альбумина. Для сравнения с ПЭГ использовали низкомолекулярное вещество сходной природы - этиловый спирт. Он солюбилизируется в значительно большем количестве, чем ПЭГ, альбумин или фенилаланин. Изученные жидкие кристаллы способны к солюбилизации наночастиц серебра, которые вводились в виде водной дисперсии. Полученные результаты по солюбилизации свидетельствуют о перспективности жидких кристаллов фосфолипидов как носителей лекарственных веществ.

сода О ПЭГ  ЖЕЛАТИН DHHAgBGOAe

состав органической фазы

Рис.1. Граница области существования жидких кристаллов фосфолипидов.

Состав органической фазы: 1-60%(масс.) ФЛК, 40%(масс.) вазелиновое масло;

2-80%(масс.) ФЛК, 20%(масс.) вазелиновое масло; 3-100%(масс.) ФЛК.

Для дальнейших экспериментов по влиянию солюбилизации веществ на область существования и вязкость жидких кристаллов были выбраны водорастворимые полимеры ПЭГ и желатин и наночастицы серебра. ПЭГ и желатин вводились в виде водных растворов с концентрацией 3% (масс.). Серебро вводилось в образцы в виде водной дисперсии. Концентрация серебра в воде составляла 15мг Ag на 1л воды. Средний размер частиц Ag6bui определен на приборе Zetasizer NanoZS (Malvern, Великобритания) и составлял 10 нм.

Результаты исследований влияния ПЭГ, желатина и наночастиц серебра на область существования жидких кристаллов в системе ФЛК-вазелиновое масло-вода представлены на рис.1. Как видно из рисунка 1, введение ПЭГ и желатина не оказывает влияния на область существования жидких кристаллов по воде. В то же время введение наночастиц серебра даже в крайне малых концентрациях (порядка 10"4 % масс.) вызывает заметное сокращение максимального содержания воды в жидких кристаллах.

Изучение реологических свойств образцов проводились с использо-

ванием ротационного вискозиметра «Ш1ео1ез1 2» (Германия) с измерительной системой «конус-пластина» в диапазоне скоростей сдвига от 5,56 до 540 с-1 при температуре 20 °С . В процессе измерения температура контролировалась с помощью термостата с точностью до 0,25 °С. Перед каждым измерением образец выдерживали в течение 20 минут при температуре 20 °С.

80

70

60

и

*

Я

К

с*.

г

50

40

30

20

10

о

10

у,с-1

Рис. 2. Реологические кривые жидкокристаллических образцов в системе фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вода (НЧ Ag в воде) при 20 °С.

Состав образцов, % (масс.): 1- ФЛК - 66; вазелиновое масло - 15; НЧ Ag -2,85*10"4, остальное вода; 2- ФЛК - 66; вазелиновое масло - 15; остальное вода.

Было изучено влияние наночастиц серебра на вязкость жидких кристаллов фосфолипидов. Для получения статистически достоверных результатов каждый опыт проводился на трех образцах одинакового состава. Зависимости вязкости от скорости сдвига каждого образца измерялись 5 раз. Кривые течения образцов жидких кристаллов, содержащих и не содержащих наночастицы серебра в водной фазе, представлены на рис.2. Обе кривые течения имеют сходную форму, характерную для неньютоновских жидкостей. Вязкость жидких кристаллов фосфолипидов, содержащих наночастицы серебра (кривая 1), заметно выше, чем вязкость контрольного образца (кривая 2). Таким образом, наночастицы серебра со средним размером 10 нм, введенные в количествах порядка 10"4 % масс., оказывают заметное влияние как на область существования, так и на вязкость жидких кристаллов в системе фосфолипидный концентрат - вазелиновое масло - вода. Возможно, это объясняется взаимодействием заряженной поверхности наночастиц с заряженными функциональными группами (фосфатной и четвертичной амин-

ной) молекул лецитина и других фосфолипидов.

Было исследовано влияние водорастворимых полимеров на вязкость жидких кристаллов фосфолипидов. Для получения статистически достоверных результатов каждый опыт проводился на двух образцах одинакового состава. Зависимости вязкости от скорости сдвига каждого образца измерялись 5 раз. Кривые течения образцов жидких кристаллов, содержащих и не содержащих водорастворимые полимеры в водной фазе, представлены на рис.З. Вязкость образцов, содержащих ПЭГ и желатин в количествах порядка десятых долей % масс, (кривые 2 и 3) незначительно ниже, чем от вязкость контрольного образца.

и

4:

10

100

у,с-1

1000

Рис. 3. Реологические кривые жидкокристаллических образцов в системе фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вода (водные растворы ПЭГ и желатина) при 20 °С. Состав образцов, % (масс.): 1 - ФЛК - 66; вазелиновое масло - 15; остальное вода; 2 - ФЛК-66; вазелиновое масло-15; ПЭГ- 0,57; остальное вода; 3 - ФЛК-66; вазелиновое масло-15; желатин - 0,57; остальное вода.

Таким образом, показано различное действие наночастиц с гидрофильной поверхностью (на примере наночастиц серебра) и гидрофильных полимеров (ПЭГ и желатина) на жидкие кристаллы фосфолипидов. По результатам исследований было выяснено, что введение наночастиц серебра с размером порядка 10 нм в концентрациях порядка 10"4 % масс, в жидкие кристаллы в системе фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вазелиновое масло - вода снижает солюбилизационную емкость жидких кристаллов по воде и приводит к заметному увеличению вязкости. Введение гидрофильных полимеров полиэтиленгликоля и желатина в концентрациях порядка десятых долей % масс, не влияет на область существования жидких кристаллов и незначительно снижает вязкость.