Способ получения нанокапсул пигмента виолацеина
METHOD FOR PRODUCING VIOLACEIN PIGMENT NANOCAPSULES

Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины и сельского хозяйства.
Виолацеин (violacein)  — фиолетовый индольный алкалоидный пигмент, нерастворимый в воде.
Согласно литературным данным, виолацеин обладает множеством биотехнологически важных свойств, а именно, противоопухолевой, противовирусной, антибактериальной, антимикозной, антипротозойной и противопаразитарной активностью (Durán et al., 2007). Кроме того, виолацеин обладает умеренной микостатической активностью в отношении плесневого гриба Alternaria brassicicola F-1864 и может быть использован для разработки средств защиты растений (Lyakhovchenko et al., 2021).
-6
Из патента RU 2580105 (опубликован 10.12.2014) известно, что виолацеин представляет собой высокоактивный инсектицид с оценочным значением LC50, составляющим 7×10 микрограммов на лунку в in vitro исследовании введения с кормом личинкам совки ни.
Нерастворимость в воде виолацеина препятствует образованию устойчивой взвеси в водных суспензиях, поэтому капсулирование пигмента виолацеина    способствует переводу его в форму, способную образовывать устойчивые водные дисперсии.
Ранее были известны способы получения микрокапсул.
В пат. 2173140 МПК A61K009/50, A61K009/127 Российская Федерация опубликован 10.09.2001 предложен способ получения кремнийорганолипидных микрокапсул с использованием роторно-кавитационной установки, обладающей высокими сдвиговыми усилиями и мощными гидроакустическими явлениями звукового и ультразвукового диапазона для диспергирования.
Недостатком данного способа является применение специального оборудования - роторно-кавитационной установки, которая обладает ультразвуковым действием, что оказывает влияние на образование микрокапсул и при этом может вызывать побочные реакции в связи с тем, что ультразвук разрушающе действует на полимеры белковой природы, поэтому предложенный способ применим при работе с полимерами синтетического происхождения
В пат. 2359662 МПК A61K009/56, A61J003/07, B01J013/02, A23L001/00  опубликован 27.06.2009 Российская Федерация предложен способ получения микрокапсул хлорида натрия с использованием  распылительного охлаждения в распылительной градирне Niro при следующих условиях: температура воздуха на входе 10°С, температура воздуха на выходе 28°С, скорость вращения распыляющего барабана 10000 оборотов/мин. Микрокапсулы по изобретению обладают улучшенной стабильностью и обеспечивают регулируемое и/или пролонгированное высвобождение активного ингредиента.
Недостатками предложенного способа являются длительность процесса и применение специального оборудования, комплекс определенных условий (температура воздуха на входе 10°С, температура воздуха на выходе 28°С, скорость вращения распыляющего барабана 10000 оборотов/мин).
Известен способ получения микрокапсул красителя (патент RU 1045906, 1983), в котором для формирования оболочки использовалась карбоксиметилцеллюлоза или сополимер на основе метакриловой кислоты, обработанные 30-47%-ным латексом полистирола или его сополимера с бутадиеном или нитрилом акриловой и метакриловой кислот в присутствии неионогенного поверхностно-активного вещества.
Известен способ, предложенный в пат. 2134967 МПК A01N53/00, A01N25/28 опубликован 27.08.1999 Российская Федерация (1999). В воде диспергируют раствор смеси природных липидов и пиретроидного инсектицида в весовом отношении 2-4: 1 в органическом растворителе, что приводит к упрощению способа микрокапсулирования.
Недостатком метода является диспергирование в водной среде, что делает предложенный способ неприменимым для получения микрокапсул водорастворимых препаратов в водорастворимых полимерах.
Известен способ получения микрокапсул пигмента голубого фталоцианинового. Способ включает диспергирование пигмента в 3,0% растворе поливинилпирролидона или поливинилового спирта в воде с использованием неионогенного поверхностно-активного вещества (ПАВ) - ОС-20 в количестве 1,0-1,5% от массы пигмента и осаждение полимера на поверхности частиц. Осаждение осуществляют избытком ацетона, в два раза превышающим объем раствора полимера. Диспергирование реакционной смеси предпочтительно осуществляют с использованием ультразвукового диспергатора. Полученные микрокапсулы пигмента голубого фталоцианинового способны образовывать устойчивые водные суспензии.
Недостатком является необходимость использования ультразвукового диспергатора.
Техническая задача – создание способа получения нанокапсул, в которых  в качестве ядра  используется пигмент виолацеин.
Технический результат - упрощение и ускорение процесса получения   нанокапсул, в которых  в качестве в качестве ядра  используется пигмент виолацеин, а в качестве оболочки используют каппа-каррагинан, а также  уменьшение потерь при получении нанокапсул за счет увеличения выхода по массе. Дополнительные технические результаты за счет получения капсулированной формы пигмента виолацеин – возможность получать устойчивые водные дисперсии виолацеина,  обеспечение пролонгированного контакт виолацеина с поверхностью на который наносится субстанция, обеспечение частичной защиты пигмента от обесцвечивания при воздействии солнечных лучей в сравнении с нативной формой.
Решение технической задачи достигается предложенным способом получения нанокапсул пигмента виолацеина, в котором:
- в качестве оболочки нанокапсул  пигмента виолацеина используют каппа-каррагинан,  для чего  виолацеин в спиртовом растворе добавляют в суспензию каппа-каррагинана в циклогексане в присутствии сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества;
- массовое соотношение ядро/оболочка в нанокапсулах составляет 1:3, 1:1 или 1:2;
- перемешивают при скорости  700 об/мин в течение 40 минут;
- полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре.
Отличительной особенностью предлагаемого способа, подтверждающего соответствие условию новизна и изобретательский уровень является:
- получение нанокапсул с  использованием каппа-каррагинана в качестве оболочки наночастиц и пигмента виолацеина – в качестве ядра.
Изобретение характеризуется на следующих графических изображениях.
Фиг. 1. Распределение частиц по размерам в образце нанокапсул пигмента виолацеина в каппа-каррагинане при соотношении ядро:оболочка 1:1.
Фиг. 2. Статистические характеристики распределений частиц по размерам в образце нанокапсул пигмента виолацеина в каппа-каррагинане при соотношении ядро:оболочка 1:1.
Фиг. 3. Распределение частиц по размерам в образце нанокапсул пигмента виолацеина в каппа-каррагинане  при соотношении ядро:оболочка 1:2.
Фиг. 4. Статистические характеристики распределений частиц по размерам в образце нанокапсул пигмента виолацеина в каппа-каррагинане при соотношении ядро:оболочка 1:2.
Фиг. 5. Распределение частиц по размерам в образце нанокапсул пигмента виолацеина в каппа-каррагинане при соотношении ядро:оболочка 1:3.
Фиг. 6. Статистические характеристики распределений частиц по размерам в образце нанокапсул пигмента виолацеина в каппа-каррагинане при соотношении ядро:оболочка 1:3.
Примеры осуществления  заявленного способа.
ПРИМЕР 1. Получение нанокапсул пигмента виолацеина, соотношение ядро:оболочка 1:1
13,3 мл спиртового раствора, содержащего 0,13 г пигмента виолацеина добавляют в суспензию 0,13 г каппа-каррагинана в циклогексане, в  присутствии 0,005г препарата Е472с при перемешивании 700 об/мин. Полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре.
Получено 0,26 г порошка нанокапсул. Выход составил 100%.
ПРИМЕР 2.
Получение нанокапсул пигмента виолацеина, соотношение ядро:оболочка 1:2
13,3 мл спиртового раствора, содержащего 0,13 г пигмента виолацеина добавляют в суспензию 0,26 г каппа-каррагинана в циклогексане, в  присутствии 0,005 г препарата Е472с при перемешивании 700 об/мин. Полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре.
Получено 0,39 г порошка нанокапсул. Выход составил 100%.
ПРИМЕР 3. Получение нанокапсул пигмента виолацеина, соотношение ядро:оболочка 1:3
13,3 мл спиртового раствора, содержащего 0,13 г пигмента виолацеина добавляют в суспензию 0,39 г каппа-каррагинана в циклогексане, в  присутствии 0,005 г препарата Е472с, в качестве поверхностно-активного вещества  при перемешивании 700 об/мин в течение 40 мин. Полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре.
Получено 0,52 г порошка нанокапсул. Выход составил 100%.
ПРИМЕР 4. Определение размеров нанокапсул методом NTA.
Измерения проводили на мультипараметрическом  анализаторе  наночастиц Nanosight LM0 производства Nanosight  Ltd  (Великобритания)  в  конфигурации HS-BF (высокочувствительная  видеокамера Andor  Luca,  полупроводниковый  лазер  с  длиной волны 405  нм  и  мощностью 45  мВт).  Прибор  основан  на  методе  анализа  траекторий наночастиц (Nanoparticle  Tracking  Analysis,  NTA),  описанном  в ASTM  E2834.
Оптимальным разведением для разведения было выбрано 1: 100. Для измерения были выбраны параметры прибора: Camera Level = 16, Detection Threshold = 10 (multi), Min Track Length: Auto, Min Expected Size: Auto, длительность  единичного  измерения 215s, использование шприцевого насоса.
Результаты определения размеров нанокапсул и распределения частиц по размерам, полученных по примерам 1-3 представлены  на фигурах 1-6.
Таким образом, техническая задача по созданию способа получения нанокапсул, в которых  в качестве оболочки  использован каппа-каррагинан, а в качестве ядра – пигмент виолацеин, решена. Достигнут заявленный технический результат по упрощению и ускорению процесса получения капсул, уменьшению потерь при получении нанокапсул за счет увеличения выхода по массе.