Аннотация
Изучены структурно-механические показатели гелей камеди ксантана, камеди рожкового дерева и пектина в зависимости от значения рН. Установлено, что для разработки мягкого лекарственного средства с кислым значением рН целесообразно использовать в качестве гелеобразователей камедь ксантана и камедь рожкового дерева.
Ключевые слова: камедь ксантана, камедь рожкового дерева, пектин, реология, рН.
Природные полисахариды широко используются в качестве гелеобразователей в различных отраслях пищевой промышленности. Но, не смотря на стол широкое распространение, в фармацевтической отрасли они не нашли достойного применения, по сравнению с синтетическими гелеобразователями. Как показывают исследования, природные полисахариды 136
[1], в том числе и камеди, являются незаменимыми загустителями при создании лекарственных препаратов с кислым значение рН [2, 3].
Среди большого количества вспомогательных веществ природные полисахариды отличаются своими структурообразующими, влагоудерживающими и стабилизирующими свойствами. Они имеют способность связывать воду в количествах, многократно превышают их собственную массу, предоставляя необходимые реологические свойства и структуру готовому продукту - от текучей пастообразной к эластичной желеобразной массе. При создании геля кератолитического действия нам необходимо было выбрать гелеобразователь, который на протяжении всего срока хранения обеспечивал бы необходимые структурно-механические и потребительские свойства готового продукта.
Методы и материалы: В качестве гелеобразователей использовали природные загустители - камедь ксантана, камедь рожкового дерева и пектин.
Гели готовили общепринятыми методами [5]. Ксантан предварительно замачивали при комнатной температуре в половинном количестве воды очищенной, перемешивали при малых скоростях мешалки и оставляли на час для набухания. После этого к набухшему ксантану добавляли ставшуюся воду. Получали прозрачный, светло-желтого цвета гель. Гели на основе камеди рожкового дерева и пектина цитрусового получали диспергированием гелеобразователей в воде очищенной при температуре 75-80 °С до образования однородной массы светло-желтого цвета.
Растворы гомогенизировали на гомогенизаторе «POLITRON PT 2500E» (Фирма «Kinematica», Швейцария).
Реологические (структурно-механические) свойства образцов определяли с помощью ротационного вискозиметра «Rheolab QC» (фирмы «Anton Paar», Австрия) с коаксиальными цилиндрами CC27/S-SN29766. Навеску образца около 17,0 (± 0,5) г помещали в емкость внешнего неподвижного цилиндра, устанавливали необходимую температуру опыта, время термостатирования - 20 мин. С помощью программного обеспечения, которым оснащен прибор, устанавливались условия опыта: (градиент скорости сдвига внутреннего цилиндра (0,1 до 350 с-1), количество точек опыта на кривой течения образца (35 точек) и продолжительность измерения на каждой точке кривой (1 сек).
Для создания определенного значения рН использовали молочную кислоту и натрия гидроксид, которые добавляли в виде водного раствора в определенном количестве в готовые гели.
Коэффициент динамического течения определяли при скоростях сдвига 5,2 и 10,3 с-1, соответствующих скорости движения ладони при распределении мягкой лекарственной формы по поверхности слизистых оболочек и вязкости системы при скоростях сдвига 25,6 и 148,0 с-1, воспроизводящих скорость технологической обработки в процессе ее изготовления. На основании полученных результатов рассчитывают величины коэффициентов динамической течения системы по формулам:
Для более полного изучения гелевых образцов были рассчитаны показатели их механической стабильности (МС). Известно, что оптимальным значением МС является 1.
Значение МС определяется как отношение величины предела прочности структуры до разрушения (T) к величине предела, прочности после разрушения (T) по формуле:
137
Обсуждение. Все изученные гелеобразователи ведут себя по-разному, в зависимости от значения рН модельного образца.
Так, гели камедей ксантана и рожкового дерева (рис. 1) значительно подвержены влиянию рН, особенно в интервале кислых и щелочных значений. Максимальное значение структурной вязкости в случае с ксантаном наблюдается в интервале рН 4,5-5.5. Для геля камеди рожкового дерева данный интервал рН существенно больше - от 4,5 до 9,5. Структурная вязкость гелей ксантана плавно уменьшается в кислых и щелочных средах, ходя падение вязкости происходит незначительно с 2 до 3 Па*с. Данное утверждение может свидетельствовать, что введение лекарственных веществ не будет иметь существенного влияния на структурно-механические свойства готового препарата не зависимо от значения рН.
При изучении структурной вязкости гелей камеди рожкового дерева (рис. 1) от значения рН, установлено не значительное влияние данного фактора на реологические характеристики исследуемых образцов.
Вязкость гелей камеди рожкового дерева в кислой среде была значительно выше почти в 3 раза, чем в щелочной. Постоянное значение структурной вязкости в интервале рН от 4 до 10 позволяет создавать мягкие лекарственные средства различной направленности фармакотерапев- тического действия со многими активными фармацевтическими субстанциями независимо от их значения рН. Данное поведение камеди рожкового дерева объясняется его химическим строением - производное галактоманнов. Галактоманны, в том числе и камедь рожкового дерева, остаются стабильными в присутствии целого ряда вспомогательных и лекарственных веществ [3, 4].
В результате изучения вязкости растворов пектина, установлено, что пектин образует менее вязкие растворы. Вязкость пектинов находится в прямо пропорциональной зависимости от их концентрации в растворе.
При изучении влияния рН среды (в пределах от 2 до 12) на вязкость раствора пектина (рис. 1), установлено, что структурная вязкость раствора пектина минимальна при рН 4-5, а при рН 2 - максимальна.
Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что в кислой среде (рН от 2 до 4) целесообразно использовать в качестве гелеобразователей камедь ксантана и камедь рожкового дерева. Данные загустители позволяют получить стойкие в структурном отношении гели, независимо от значения рН кислой среды. Пектин и камедь рожкового дерева целесообразно
138
использовать при получении гелей с широким интервалом рН, когда лекарственные или вспомогательные вещества при введении в основу способны существенно изменить значение рН. Данные гелеобразователи наиболее стойкие при нейтральном значении рН.
Гели всех изученных природных камедей, в нейтральной среде, имеют незначительный предел текучести (до 15 Па), для течения им достаточно незначительного усилия, чтобы привести структурированную систему к течению. Имея такой предел текучести, данные системы характеризуются псевдопластическим типом течения. Это позволяет утверждать, что гели имеют высокую экструзионную способность.
Площадь петли гистерезиса (табл. 1) максимальна для пектина и минимальна для камеди рожкового дерева. Данные исследования позволяют прогнозировать поведение гелей после их получения на стадии фасовки в тубы.
Рассчитанные значения механической стабильности (МС) гелей не превышает значения 1,47. Это указывает, что в их структуре представлены лишь коагуляционные связи, обеспечивающие полную обращаемость деформаций после снятия напряжения и сохранность их реологических свойств в процессе хранения.
Рассчитанные значения коэффициентов динамического течения гелей количественно подтверждают удовлетворительную степень распределения системы во время нанесения на кожу или во время технологических операций изготовления.
В таблице 1 приведены структурные показатели гелей природных камедей.
Таблица 1 - Значения структурных показателей гелей при 20 °С и нейтральном рН
|
№ |
Объект |
Показатели |
|||||
|
Предел текучести, Па |
Площадь петли гистерезиса, Па/с |
Rdi |
Kd2 |
МС при Rdl |
МС при Kd2 |
||
|
1 |
Гель камеди ксантана |
13,68 |
974,59 |
46,8 |
78,7 |
1,33 1,47 |
1,05-1,24 |
|
2 |
Гель камеди рожкового дерева |
5,49 |
798,01 |
31,7 |
73,6 |
1,05 1,10 |
1,00-1,04 |
|
3 |
Гель пектина |
0,30 |
1571,51 |
40,2 |
62,5 |
0,850,96 |
0,81-0,98 |
Выводы. Изучены структурно-механические показатели гелей камеди ксантана, камеди рожкового дерева и пектина в зависимости от значения рН. Установлено, что для разработки мягкого лекарственного средства с кислым значением рН целесообразно использовать в качестве гелеобразователей камедь ксантана и камедь рожкового дерева.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Грубник И.М. Сравнительная характеристика гидроколлоидов / Грубник И.М., Гладух Е.В. // Проблемы военной охраны здоровья. - Выпуск 30. - 2011.- С. 280-283.
- Структура и текстура пищевых продуктов. Продукты эмульсионной природы / под. ред. МакКенна Б.; пер. с англ. под ред.Базарновой Ю.Г.-М.;С-Пб.: «Профессия», 2008. - 480 с.
- Справочник по гидроколлоидам / под. ред. Г.О. Филлипса, П.А. Вильямса; пер. с англ.; под ред. А.А. Кочетковой, Л.А. Сарафановой. - СПб.: «ГИОРД», 2008. - 536 с.
- Philips G. O. Handbook of Hydrocolloids / G. O. Philips, P .A. Williams. - Cambridge: Woodhead Publishing, 2000. - 520 p.
- Rheological studies of water-ethanol solutions of gel-formers / Ie.V. Gladukh, I.M. Grubnik, G.P. Kukhtenko, S.V. Stepanenko // Journal of Chemical and Pharmaceutical Research. - 2015. № 7(4). - Р. 729-734.