УДК 544.777
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЯЗКОСТИ РАСТВОРОВ ГЕЛЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ КИСЛОТНОСТИ СРЕДЫ
Стрекалов П. А., Тулаев А. В.
Научные руководители канд. техн. наук Кравцова Е. Д., канд. техн. наук Вострикова Н. М.
Сибирский федеральный университет
Гели - дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой, в которых частицы дисперсной фазы образуют пространственную структурную сетку. Представляют собой твердообразные ("студенистые") тела, способные сохранять форму, обладающие упругостью (эластичностью) и пластичностью. Типичные гели имеют коагуляционную структуру, т.е. частицы дисперсной фазы соединены в местах контакта силами межмолллекулярного взаимодействия непосредственно или через тонкую прослойку дисперсионной среды. Для них характерна тиксотропия, т.е. способность в изотермических условиях самопроизвольно восстанавливать свою структуру после механического разрушения. Такие гели образуются, например, при коагуляции золей (коагели), понижении температуры или концентрировании мицеллярных растворов мыл, выделении новой дисперсной фазы из пересыщенных растворов (лиогели). Гели могут возникать в виде рыхлых осадков либо образуют структурную сетку во всем объеме первоначально жидкой системы без нарушения ее макрооднородности. Гели с водной дисперсионной средой называются гидрогелями, с углеводородной-органогелями.
В настоящее время идёт активное внедрение гелевых полимеров (российских - Ареспол, мАРС; бельгийских - Ultrez 10; немецких - Carbopol
940, Carbopol 941, Carbopol 2020 и Carbopol 2001) с целью внедрения в фармацевтическую практику множества мягких лекарственных форм на гелевой основе.
Объектом нашего исследования явился аналог немецких гелевых полимеров - Carbopol 940 и Carbopol 941. Гелеобразователь, аналог Карбопола отечественной разработки, относится к классу редкосшитых акриловых полимеров, условное название Z3 и предлагается к использованию в технологии лекарственных форм содержащих наночастицы металлов, в том числе наночастицы серебра.
В сухом виде макромолекулы кросс-сополимера содержат нейтральные СООН-группы и представляют собой свернутую беспорядочным образом пространственную сетку. Взаимодействие с водой приводит к гидратации молекулы, сетка растягивается и увеличивается в размерах (рН=3-4). Сетка занимает максимальный объем, связывая и загущая водные растворы, позволяет создать привлекательный прозрачный продукт, сохранить прозрачность гелей.
Гелеобразование (желатинирование, застудневание) возможно при содержании дисперсной фазы в системе в количестве всего лишь нескольких %, иногда - долей %.
Гель получали путем суспендирования в воде порошка полимера (являющегося по химической структуре кислотой) и добавлением очень небольшого количества (по сравнению с объёмом воды) нейтрализующего агента в виде разбавленного раствора NaOH. При перемешивании массы смесь загустевает с образованием вязкого геля. Вязкость измеряли на вискозиметре ВПЖ, рассчитывая время истечения относительно использованных мл раствора. Затем вязкость переводили с помощью специальных таблиц в сантипуазы.
Высокую вязкость можно получить при заданном pH, путём увеличения концентрации Carbopol™ в системе. Это особенно эффективно, если имеются заданные реологические свойства готового препарата, у которого pH меньше 5 или больше 9.
Большую роль в модификации реологии в водных системах играет регулирование pH. Загущение полимера происходит после его нейтрализации основанием. Важно иметь в виду, что максимальная вязкость достигается при нейтральной среде pH 6-7. В качестве основания могут выступать органические, неорганические, аминокислоты и т.д. Выбор основания зависит от растворителя, который используется в рецептуре, и заданных конечных характеристик готового препарата.
Достоинства карбопола:
·высокая вязкость гелей при низких концентрациях полимера;
·термическая и микробиологическая устойчивость;
·стабильность и химическая стойкость при хранении;
·совместимость со многими активными веществами;
·возможность получения гелей с широким диапазоном рН от 4 до 10;
·легкость контроля вязкостных свойств получаемых гелей;
·способность стабилизировать эмульсии;
·гипоаллергенность;
·легкость нанесения и удаления с поверхности кожи;
·высокая абсорбция активных и лекарственных веществ. Рекомендации по применению: процент ввода 0,1-1,5. Развести водой,
перемешать, подождать 1-2 часа до разбухания комочков, еще раз хорошо перемешать, нейтрализовать щелочью. Гель останется густым при уровне рН от 5,5 до 8. Если вы добавите шелочных или кислых ингредиентов, уровень рН изменится, и гель может превратиться в воду.