Теоретическое и экспериментальное обоснование рецептуры гелевой основы

АННОТАЦИЯ

С целью выбора основы для глазной мази были проведены структурно-механические и технологические исследования рецептур гелевых основ на основе карбопола, гидроксиэтилцеллюлозы, альгината натрия, гуаровой камеди и хитозана. Установлено, что все гелевые основы обладают хорошими реологическими свойствами, однако рецептуры гелей на основе альгината натрия и хитозана при смешивании с аналогом слезной жидкости - 0,9% раствором натрия хлорида - разжижаются; гель на основе гуаровой камеди при хранении - желатинируется. Экспериментально обосновано, что наиболее оптимальными для изготовления глазных мазей, являются карбополовая и гидроксиэтилцеллюлозная гелевые основы.

Ключевые слова: гель, основа, реологические исследования, вязкость, карбопол, гидроксиэтилцеллюлоза.

Современные биофармацевтические исследования лекарственных средств местного применения показывают, что при оптимальном выборе носителя можно получить выраженное, а иногда еще и более усиленное действие введенных в состав мази лекарственных веществ [1,2,4-7].

Согласно Государственной Фармакопеи Украины вспомогательные вещества, которые входят в состав мази, необходимо выбирать с учетом назначения препарата, его биодоступности, эффективности, безвредности, совместимости составляющих рецептуры, в результате чего обеспечивается физико-химическая и микробиологическая стабильность препарата на протяжении всего срока хранения [3].

Среди всех гидрофильных мазевых основ перспективными для разработки офтальмологических лекарств являются гелевые, которые хорошо наносятся на слизистые оболочки, не «затуманивают» зрение, обеспечивают пролонгированное действие, способствуют полному и равномерному высвобождению лекарственных веществ, мало токсичны, не имеют раздражающего действия [5,6,8-10].

Среди ассортимента гелеобразователей, предлагаемых фармацевтической промышленностью особого внимания заслуживают представители разных групп: синтетического происхождения - карбопол, полусинтетического - гидроксиэтилцеллюлоза и природного происхождения - гуаровая камедь, альгинат натрия и хитозан, которые теоретически соответствуют вышеизложенным требованиям. Из данных субстанций мы изготовляли разные рецептуры гелей, которые по своим органолептическим показателям представляли однородные, желеобразные массы от прозрачного до мутно-белого цвета.

Выбор концентрации гелеобразователя базировался на данных литературы и собственных экспериментальных исследований: оптимальная концентрация гуаровой камеди,

гидроксиэтилцеллюлозы и альгината натрия составляет 2%, хитозана - 2,5%, карбопола марки (Carbopol 974P NF polymer) - 1% [2,5,6,8-10].

Нами были приготовлены следующие модельные прописи гелевых основ, состав которых приведен в таблице 1.

Таблица 1 - Состав рецептур гелевых основ

Для указанных рецептур гелевых основ нами были определены различные органолептические и физико-химические показатели: внешний вид, цвет, запах, вязкость п (при 20 об./мин), рН (10% раствор), термостабильность, а также такие специфические показатели: механическая стабильность и коэффициент динамического разжижения. Известно, что оптимальным значением механической стабильности является единица. Значение механической стабильности определяют как отношение величины предела прочности структуры до разрушения (т1) к величине предела прочности после разрушения (т₂). Для исследования экструзионных свойств были рассчитаны коэффициенты динамического разжижения (Kd) для изучаемых гелевых основ.

Органолептические и физико-химические показатели различных рецептур гелевых основ приведены в таблице 2.

Приведенные данные характеризуют полученные гелевые основы как стабильные системы, которые обладают всеми необходимыми свойствами для создания мягких лекарственных форм.

Исследования реопоказателей различных рецептур гелевых основ проводили на вискозиметре BROOKFIELD DV-II + PRO (США) с помощью ротационного адаптера с системой коаксиальных цилиндров. Коаксиальную геометрию вискозиметра составляют цилиндрический шпиндель и цилиндрическая камера, которые обеспечивают точный контроль измерения реологических параметров неньютоновских жидкостей. С помощью прибора измеряются следующие параметры: структурная вязкость п (мПа х сек), напряжение сдвига (Па) (Н/м²), скорость сдвига Dr или ү (с^-1).

Принцип работы вискозиметра заключается в следующем: в исследуемый образец погружается шпиндель, который приводится во вращение. Вязкое сопротивление жидкости вращению шпинделя определяется изменением скорости привода. Диапазон измерений DV-II + PRO определяется скоростью вращения шпинделя, размером и формой шпинделя, контейнером, в котором вращается шпиндель, и шириной диапазона вращающих моментов калиброванного привода.

Преимущество данного вискозиметра - более скоростной метод измерения структурной вязкости с помощью специального адаптера при минимальном количестве исследуемого образца (25,0 ± 0,5 г.). В изучаемом диапазоне структурной вязкости экспериментальных образцов использовался шпиндель марки SC4 - 21.

Таблица 2 - Некоторые органолептические и физико-химические показатели исследуемых образцов гелевых основ

Структурно-механические исследования проводили при определенных температурах, которые фиксировались датчиком, подключенным к камере с образцом. Современная циркуляционная баня, которая подключена к прибору, позволяет провести исследования при высоких и низких температурах (от 5 до 100 ° С). Все показатели автоматически выводились на дисплей прибора.

Методика определения структурной вязкости состояла в следующем: навеску образца помещали в камеры и опускали туда шпиндель SC4 - 21 После этого приводили шпиндель в движение, начиная с малых скоростей деформации и фиксировали показатели вискозиметра.

В первую очередь было необходимым провести исследования структурно-механических характеристик гелевых основ для определения тиксотропных свойств. Как видно из рисунка 1 исследуемые гелевые основы характеризуются неньютоновским (псевдопластическим) типом текучести. Из данных построенных реограмм, отражающих зависимость касательных напряжений сдвига (т) от градиента скорости сдвига Dr (с-1) видно, что все образцы имели незначительные тиксотропные свойства, о чем свидетельствует наличие петель гистерезиса. Эти данные дают право утверждать, что все образцы обладают способностью к восстановлению своей структуры.

Также на рисунке 1 представлены границы реологического оптимума для гидрофильных мазевых основ и показано, что исследуемые рецептуры гелевых основ входят в данные пределы.

Следующим шагом наших исследования было изучение изменения структурной вязкости гелевых основ п (мПа ^х сек), при температуре 20 °С от скорости сдвига Dr (с-1), при которых моделируется намазывание гидрофильных мазей на кожный покров и слизистые оболочки. На основе полученных данных строили реограммы течения (рис. 2.).

Экспериментальные данные свидетельствуют, что под влиянием градиента скорости, вязкость систем уменьшилась и основы начинают течь. Это означает, что данные рецептуры гелевых основ имеют хорошие потребительские характеристики и требуют незначительных усилий для равномерного распределения на кожных покровах и слизистых оболочках. Данная зависимость характерна для данного типа текучести и характеризует основы как структурированные дисперсные системы

Данные рецептуры гелевых основ исследуются для создания лекарственной формы для офтальмологии, поэтому необходимо учесть, что при нанесении геля на слизистую глаза, мазевая основа будет смешиваться со слезной жидкостью, что приведет к разжижению мази. Следовательно, необходимо определить реологические показатели основ при смешивании со слезной жидкостью. Известно, что слезная жидкость по составу аналогична изотоническому раствору натрия хлорида, поэтому в дальнейших исследованиях мы смешивали каждую гелевую основу с изотоническим раствором в соотношении 1:1. На рисунке 3. представлены результаты данного эксперимента.

Установлено, что гелевые рецептуры на основе хитозана и альгината натрия сильно разжижаются, а их реограммы выходят за пределы реологического оптимума. Следовательно, применение мазей на данных основах будет вызывать быстрое вымывание лекарственной формы, и уменьшать терапевтическое действие лекарственного препарата. Поэтому, мы остановили свой выбор на карбополе и гидроксиэтилцеллюлозе.

Гели на основе гуаровой камеди при длительном хранении желатинируются, что будет создавать определенные трудности при нанесении на слизистую оболочку глаза.

Таим образом, экспериментально обосновано, что наиболее оптимальными для изготовления глазных мазей, являются карбополовая и гидроксиэтилцеллюлозная гелевые основы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Буряк М.В. Фізико-хімічні дослідження мазі на основі густого екстракту кори дуба / М.В. Буряк, Н.В. Хохленкова, Т.Г. Ярних // Актуальні питания фармацевтичноі і медичноі' науки та практики - № 1(24). - 2011. - С. 81-82
2. Войт О. И. Использование карбомеров разных марок в производстве лекарственных форм / О. И. Войт, И. И. Бердей, Е. Л. Грищук. // Сборник трудов первой научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых «Молодые учёные и фармация XXI века». 25-26 февраля 2013 года. Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений. - Россия. - Москва, 2013. - С. 42 - 46.
3. Державна фармакопея Украіни / Державне підприемство „Науково-експертний фармакопейний центр”. - 1-ше вид. Доп.4. - Харків: РІРЕГ, 2011. - 540 с.
4. Котенко О.М. Стандартизація та вивчення стабільності мазі «Ліповіт» / Котенко О.М., Ханін В.А., Тихонов О.І., Живора Н.В., Азаренко Ю.М. // Вісник Фармаціі - № 4(72). - 2012. - С. 4346.
5. Особливості технологи виготовлення і застосування кератоксеноімплантату в офтальмологічній практиці / Н. В. Пасечникова, С. А. Якименко, В. В. Бігуняк [та ін.] // Медицина сьогодні і завтра. - 2011. - № 1-2 (50-51). - С. 223 - 225.
6. Пуляев Д.С. Біофармацевтичні дослідження з вибору основи-носія гелю «Альгозан» / Пуляев Д.С., Грудько В.О., Чуешов В.І. // Вісник Фармаціі - № 1(69). - 2012. - С. 36-38
7. Сысуев Б. Б. Глазные капли с бишофитом - средство для стимуляции регенеративных и репаративных процессов / Сысуев Б. Б., Сысуев Е. Б., Митрофанова И. Ю. - Волгоград. - 2011. - 28 с.
8. Karavana SY, Guneri P, Ertan G, Benzydamine hydrochloride buccal bioadhesive gels designed for oral ulcers: preparation, rheological, textural, mucoadhesive and release properties, Pharma Dev Technol 14(6), 623-631, 2009.
9. Cevher E, Taha MAM, Orlu M, Araman A, Evaluation of mechanical and mucoadhesive properties of clomiphene citrate gel formulations containing carbomers and their thiolated derivatives, Drug Deliv 15, 57-67, 2008.
10. Shin S, Kim J, Oh I, Mucoadhesive and physicochemical characterization of carbopol-poloxamer gels containing triamcinolone acetonide, Drug Dev Ind Pharm 26(3), 307-312, 2010.