Получение прямых наноэмульсий, стабилизированных Tween 80 и Span 80, низкоэнергетическим методом

УДК 544.35+539.21

Т.Ю. Наговицына, М.Ю. Королёва

Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева, Москва, Россия

ПОЛУЧЕНИЕ ПРЯМЫХ НАНОЭМУЛЬСИЙ,

СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ TWEEN 80 И SPAN 80, НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

В работе исследовались прямые наноэмульсии, полученные методом температурной инверсии фаз в системе углеводородное масло - Tween 80 + Span 80 - водный раствор NaCl. Показано, что наноэмульсии с более мелкими каплями внутренней фазы образуются при мольном соотношении Tween 80 / Span 80 равном 0,2.

In this investigation nanoemulsions were obtained by the method of temperature inversion phase in the systems hydrocarbon oil - Tween 80 + Span 80 - aqueous NaCl solution. Nanoemulsions with the minimum size of internal phase droplets were formed in the case of molar ratio of Tween 80 / Span 80 equal to 0,2.

Наноэмульсии могут быть использованы для целевой доставки лекарственных средств в медицине, питательных веществ - в косметологии, в качестве дезинфицирующего средства в военной отрасли и др. В отличие от микроэмульсий, которые являются термодинамически стабильными, наноэмульсии стабильны кинетически. Внешний вид наноэмульсий отличается от вида макроэмульсий. Как правило, это полупрозрачные дисперсные системы.

Для получения наноэмульсий используются высокоэнергетические и низкоэнергетические методы. Низкоэнергетические методы основаны на инверсии фаз, которая происходит при изменении температуры или состава системы.

Преимуществами низкоэнергетических методов являются: простота получений наноэмульсий (не требуется больших энергетических и временных затрат). При использовании этих методов не происходит разрушения молекул, инкапсулированных в каплях внутренней фазы наноэмульсий.

В данной работе исследовались прямые наноэмульсии, образующиеся в системе углеводородное масло - Tween 80 + Span 80 - водный (1 мас.%) раствор NaCl. Эмульсии были получены методом температурной инверсии фаз. Доля внутренней фазы в исследованных обратных эмульсиях составляла 25 об.%.

При получении эмульсий методом температурной инверсии фаз сначала при более высокой температуре получают обратную эмульсию. Затем ее резко охлаждают до температуры ниже температуры инверсии фаз, и происходит образование прямой наноэмульсии. Span 80 стабилизирует обратную эмульсию, Tween 80 необходим для стабилизации прямой наноэмульсии. Чем меньше количество Span 80 в прямой эмульсии, тем она устойчивее к коалесценции. Однако определенное количество Span 80 необходимо для стабилизации обратной эмульсии, из которой при охлаждении получается прямая наноэмульсия.

Размеры капель в исследованных эмульсиях зависели от соотношения Tween 80 и Span 80. На рис. 1 показана зависимость среднего диаметра капель внутренней фазы от мольного соотношения данных ПАВ.

С увеличением доли Tween 80 в смеси ПАВ до 0,2 средний диаметр капель эмульсий снижался до ~ 290 нм. При дальнейшем увеличении доли Tween 80 в смеси ПАВ средний диаметр капель начинал увеличиваться.

Мольное соотношение Tween 80 / Span 80

Рис. 1. Зависимость среднего диаметра капель в эмульсии от мольного соотношения Tween 80 и Span 80. Концентрация ПАВ 5 об. %. Внешняя фаза - 1 мас.% NaCl

4 6 8 10 12 14

Спав? °б>%

Рис. 2. Зависимость среднего диаметра капель в эмульсии от общей концентрации ПАВ при мольном соотношении Tween 80 и Span 80 0,2. Внешняя фаза - 1 мас.% NaCl

С ростом концентрации ПАВ в дисперсной системе размер капель внутренней фазы снижается. На рис. 2 представлена зависимость среднего диаметра капель в эмульсии от суммарной концентрации ПАВ при мольном соотношении Tween 80 / Span 80 - 0,2. Увеличение общей концентрации ПАВ до 7 об. % приводило к снижению среднего диаметра капель

внутренней фазы до нанометровых размеров. В диапазоне концентраций ПАВ от 7,0 до 12,5 об. % размер капель снижался от 55 до 12 нм.

В отсутствии №С1 во внешней водной фазе средний диаметр капель, стабилизированных 12,5 об. % ПАВ, составлял 77 нм (рис. 3). Увеличение концентрации №С1 приводило к резкому снижению диаметра нанокапель до 10-25 нм, и в диапазоне концентраций №С1 от 0,25 до 2,00 мас.% размер капель внутренней фазы практически не изменялся.

CNaCl, мас.%

Рис. 3. Зависимость среднего диаметра капель наноэмульсий от концентрации NaCl во внешней фазе. Мольное соотношение Tween 80 / Span 80 - 0,2.

Общая концентрация ПАВ - 12,5 об.%

Для сравнения были получены наноэмульсии состава углеводородное масло - Tween 80 + Span 80 - водный раствор NaCl (1 мас.%) высокоэнергетическим методом - при перемешивании со скоростью 3000 об/мин. Мольное соотношение Tween 80 / Span 80 было равным 0,2. Средний диаметр капель наноэмульсии составил 335 нм. Следовательно, высокоэнергетическим методом получаются наноэмульсии с каплями более крупного размера.

Таким образом, в данной работе методом температурной инверсии фаз были получены прямые наноэмульсии со средним диаметром капель внутренней фазы 10-25 нм. Эмульсии с наименьшим размером капель внутренней фазы получаются при мольном соотношении Tween 80 / Span 80 равном 0,2.