lietuvos sveikatos mokslŲ universitetas · span 80 – 0,1%, 0,2%, 0,4%; vaseline oil - 40%;...
Post on 29-Jul-2020
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS
FARMACIJOS FAKULTETAS
VAISTŲ TECHNOLOGIJOS IR SOCIALINĖS FARMACIJOS KATEDRA
LEONORA PUODŽIŪNAITĖ
POLIAKRILO RŪGŠTIES POLIMERŲ IR PAGALBINIŲ MEDŽIAGŲ SPAN
80 BEI CARBOPOL ULTREZ 20 PANAUDOJIMAS EMULSIJŲ A/V
STABILIZAVIMUI, EMULSIJŲ STABILUMO TYRIMAS
Magistro baigiamasis darbas
Darbo vadovė
Doc. dr. G. Drakšienė
KAUNAS, 2014
2
LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS FARMACIJOS FAKULTETAS
VAISTŲ TECHNOLOGIJOS IR SOCIALINĖS FARMACIJOS KATEDRA
TVIRTINU:
Farmacijos fakulteto dekanas, Vitalis Briedis
Data
POLIAKRILO RŪGŠTIES POLIMERŲ IR PAGALBINIŲ MEDŽIAGŲ SPAN
80 BEI CARBOPOL ULTREZ 20 PANAUDOJIMAS EMULSIJŲ A/V
STABILIZAVIMUI, EMULSIJŲ STABILUMO TYRIMAS
Magistro baigiamasis darbas
Darbo vadovė
Doc. Dr. Gailutė Drakšienė
Data
Recenzentas Darbą atliko
………. Magistrantė
Leonora Puodžiūnaitė
Data Data
KAUNAS, 2014
3
TURINYS
SANTRAUKA ......................................................................................................................................... 5
SUMMARY ............................................................................................................................................. 7
PADĖKA ................................................................................................................................................. 9
1. SANTRUMPOS ............................................................................................................................... 10
2. SĄVOKOS ........................................................................................................................................ 11
3. ĮVADAS ............................................................................................................................................ 12
4. DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI ........................................................................................... 13
5. LITERATŪROS APŽVALGA ....................................................................................................... 14
5.1. Emulsijos kaip dispersinė sistema ................................................................................................ 14
5.2. Emulsijų gamybos būdai, naudojant poliakrilo rūgšties polimerus .............................................. 15
5.2.1. Tiesioginis gamybos būdas ........................................................................................................... 15
5.2.2. Netiesioginis gamybos būdas ........................................................................................................ 15
5.3. Emulsijų gamyboje naudojami aliejai ........................................................................................... 15
5.3.1. Vazelino aliejus ............................................................................................................................. 15
5.3.2. Saulėgrąžų aliejus ......................................................................................................................... 17
5.4. Emulsijų gamyboje naudojamos pagalbinės medžiagos ............................................................... 18
5.4.1. Glicerolis ....................................................................................................................................... 18
5.4.2. α-tokoferolis .................................................................................................................................. 18
5.5. Emulsijų nestabilumas .................................................................................................................. 18
5.6. Emulsijų stabilizavimas ................................................................................................................ 19
5.7. Emulsijų stabilizavimui naudojamos medžiagos .......................................................................... 20
5.7.1. Poliakrilo rūgšties polimerai ......................................................................................................... 20
5.7.2. Pemulen TR-1 ............................................................................................................................... 23
5.7.3. Pemulen TR-2 ............................................................................................................................... 24
5.7.4. Sorbitano monooleatas (Span 80) ................................................................................................. 25
5.7.5. Carbopol® Ultrez 20..................................................................................................................... 26
5.8. Literatūros apžvalgos apibendrinimas .......................................................................................... 28
6. TYRIMO METODIKA ................................................................................................................... 30
6.1. Tyrimo objektas ............................................................................................................................ 30
6.2. Tyrimo medžiagos ........................................................................................................................ 30
6.2.1. Reagentai: ..................................................................................................................................... 30
6.2.2. Įranga: ........................................................................................................................................... 30
4
6.3. Tyrimo metodai ............................................................................................................................. 31
6.3.1. pH-metrija ..................................................................................................................................... 31
6.3.2. Centrifugavimas ............................................................................................................................ 31
6.3.3. Viskozimetrija ............................................................................................................................... 31
6.3.4. Mikroskopija ................................................................................................................................. 31
6.3.5. Termostatavimas ........................................................................................................................... 32
6.3.6. Statistinė analizė ........................................................................................................................... 32
6.4. A/v emulsijų gamyba tiesioginiu metodu ..................................................................................... 32
7. REZULTATAI ................................................................................................................................. 33
7.1. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1 ir pagalbinėmis medžiagomis Span 80
ir Ultrez 20 gamyba ................................................................................................................................ 33
7.2. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-2 ir pagalbinėmis medžiagomis Span 80
ir Ultrez 20 gamyba ................................................................................................................................ 34
7.3. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1 stabilumo vertinimas ....................... 35
7.3.1. Emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1 pH reikšmės vertinimas 35
7.3.2. Emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1 stabilumo vertinimas
centrifuguojant ....................................................................................................................................... 36
7.3.3. Emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1 klampos pokyčio laiko
atžvilgiu vertinimas ................................................................................................................................ 37
7.3.4. Poliakrilo rūgšties polimero Pemulen™ TR-1, Span 80 įtaka emulsinių lašelių dydžiui ............ 40
7.3.5. Poliakrilo rūgšties polimero Pemulen™ TR-1, Ultrez 20 įtaka emulsinių lašelių dydžiui .......... 44
7.4. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-2 stabilumo vertinimas ....................... 48
7.4.1. Emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-2 pH reikšmės vertinimas 48
7.4.2. Emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-2 stabilumo vertinimas
centrifuguojant ....................................................................................................................................... 48
7.4.3. Emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-2 klampos pokyčio laiko
atžvilgiu vertinimas ................................................................................................................................ 50
7.4.4. Poliakrilo rūgšties polimero Pemulen™ TR-2, Span 80 įtaka emulsinių lašelių dydžiui ............ 51
8. REZULTATŲ APIBENDRINIMAS ............................................................................................. 56
9. IŠVADOS ......................................................................................................................................... 58
10. PRAKTINĖS REKOMENDACIJOS .......................................................................................... 59
11. LITERATŪROS SĄRAŠAS ........................................................................................................ 60
12. PUBLIKACIJOS DARBO TEMA .............................................................................................. 65
13. PRIEDAI ........................................................................................................................................ 66
5
SANTRAUKA
L. Puodžiūnaitė. Poliakrilo rūgšties polimerų ir pagalbinių medžiagų Span 80 bei Carbopol
Ultrez 20 panaudojimas emulsijų a/v stabilizavimui, emulsijų stabilumo tyrimas. Magistro baigiamasis
darbas/ mokslinė darbo vadovė doc. dr. G. Drakšienė; Lietuvos sveikatos mokslų universiteto
Medicinos akademija, Farmacijos fakultetas, Vaistų technologijos ir socialinės farmacijos katedra.
Kaunas, 2014.
Šio darbo tikslas - ištirti ir įvertinti poliakrilo rūgšties polimerų Pemulen™ TR-1 ir
Pemulen™ TR-2 bei pagalbinių medžiagų, nejonogeninio emulsiklio Span 80 ir Carbopol® Ultrez 20,
įtaką emulsijų a/v stabilumui, tyrimo rezultatus panaudoti, kuriant pusiau kietų preparatų receptūras.
Tyrimo uždaviniai: 1) remiantis moksline literatūra, parengti receptūras ir pagaminti
emulsijas a/v, kurių stabilizavimui būtų panaudoti poliakrilo rūgšties polimerai (Pemulen™ TR-1 ir
Pemulen™ TR-2) ir pagalbinės medžiagos (Span 80 ir Carbopol® Ultrez 20); 2) įvertinti poliakrilo
rūgšties polimerų (Pemulen™ TR-1 ir Pemulen™ TR-2) panaudojimo galimybes emulsijų a/v
stabilizavimui, atliekant fizikinius stabilumo tyrimus; 3) įvertinti nejonogeninio emulsiklio Span 80
koncentracijos įtaką emulsijų a/v stabilumui; 4) įvertinti Carbopol® Ultrez 20 koncentracijos įtaką
emulsijų a/v stabilumui.
Metodai: Tiesioginiu metodu pagaminta 11 emulsijų, kurių stabilumas buvo vertinamas
stebint pH reikšmių pokytį laiko atžvilgiu, centrifuguojant, stebint klampos pokytį laiko atžvilgiu ir
atliekant mikroskopinį emulsijų tyrimą. Laikotarpiu tarp matavimų emulsijos buvo laikomos
termostate (30˚C temperatūra, 75% drėgmės).
Rezultatai: Išanalizavus mokslinę literatūrą, pagamintos emulsijos, pagal receptūras:
Pemulen TR-1 – 0,4%; Span 80 – 0,1%, 0,2%, 0,4%; Ultrez 20 – 0,2%, 0,4%, 0,6%; saulėgrąžų aliejus
- 20%; išgrynintas vanduo - 74%; glicerolis - 5%; α-tokoferolis – 0,5%. Pemulen™ TR-2 – 0,4%;
Span 80 – 0,1%, 0,2%, 0,4%; vazelino aliejus - 40%; išgrynintas vanduo - 54%; glicerolis - 5%; α-
tokoferolis – 0,5%. Emulsijų stabilumas vertintas matuojant pH reikšmių pokytį laiko atžvilgiu,
atliekant centrifugavimą, stebint klampos pokytį laiko atžvilgiu ir atliekant mikroskopinį emulsijų
tyrimą. Emulsijos, pagamintos su Pemulen™ TR-1 be pagalbinių medžiagų pH reikšmė po 6 mėnesių
sumažėjo 7±0,1%, emulsija išliko stabili atlikus centrifugavimo testą, o klampa tyrimo laikotarpiu
sumažėjo 5±1%, tačiau emulsijai senstant stebėtas emulsinių lašelių stambėjimas – koalescencija.
Emulsijos, pagamintos su Pemulen™ TR-2 be pagalbinių medžiagų pH reikšmė po 6 mėnesių
sumažėjo 14±0,1%, emulsija išliko stabili po centrifugavimo testo, tačiau klampa tyrimo laikotarpiu
sumažėjo 25±1%, o emulsiniai lašeliai emulsijai senstant stambėjo – vyko koalescencija. Įvertinus visų
stabilumo tyrimų duomenis, gautus analizuojant skirtingas Span 80 koncentracijas, galima daryti
išvadą, jog emulsijų su Pemulen™ TR-1 stabilumą labiausiai padidina 0,4% Span 80, o su Pemulen™
TR-2 – 0,2% koncentracija, nes šių emulsijų pH reikšmė po 6 mėnesių pasikeitė mažiau nei 1±0,1%,
jos išliko stabilios po centrifugavimo, o statistiškai reikšmingi rezultatai, lyginant su kontroline
6
emulsija, gauti tiek stebint klampos pokytį laiko atžvilgiu, tiek lašelių pasiskirstymą grupėse pagal
dydį (p<0,05). Vertinant Ultrez 20 koncentracijos įtaką emulsijų stabilumui, stabilios emulsijos
pagaminus buvo gautos tik su Pemulen™ TR-1. Vertinant pH reikšmių pokytį po 6 mėnesių mažiau
nei 2±0,1% pH sumažėjo tik emulsijoje su 0,6% Ultrez 20 koncentracija, o atlikus centrifugavimą
visos emulsijos išliko stabilios. Vertinant klampos pokytį laiko atžvilgiu, statistiškai reikšmingų
rezultatų, lyginant su kontroline emulsija, nebuvo gauta nei su viena Ultrez 20 koncentracija, tačiau
vertinant lašelių pasiskirstymą grupėse pagal dydį, statistiškai reikšmingi rezultatai buvo gauti su 0,6%
Ultrez 20 koncentracija (p<0,05). Norint patvirtinti, jog 0,6% Ultrez 20 koncentracija padidina
emulsijų su Pemulen™ TR-1 stabilumą, reikalingi tolimesni tyrimai.
7
SUMMARY
L. Puodžiūnaitė.The use of polyacrylic acid polymers and auxiliary substances Span 80 and Ultrez 20
for o/w emulsion stabilization, emulsion stability analysis. Degree master of pharmacy. Supervisor
doc. ,dr. G. Drakšienė; Lithuanian University of Health Sciences, Medical Academy, Faculty of
Pharmacy, Department of Drug Technology and Social Pharmacy. Kaunas, 2014.
Goal of thesis: To analyse and evaluate the influence of polyacrylic acid polymer
Pemulen™ TR-1 and Pemulen™ TR-2 and auxiliary substances, nonionic surfactant Span 80 and
Carbopol® Ultrez 20, for o/w emulsion stability and to use results of analysis in designing semi-solid
formulas.
Main tasks: 1) based on scientific literature, prepare formula and o/w emulsion,
stabilized with polyacrylic acid polymers (Pemulen™ TR-1 and Pemulen™ TR-2) and auxiliary
substances (Span 80 and Carbopol® Ultrez 20); 2) to evaluate usability of polyacrylic acid polymers
(Pemulen™ TR-1 and Pemulen™ TR-2) for o/w emulsion stabilization, performing physical stability
analysis; 3) to evaluate the influence of nonionic surfactant Span 80 concentration for o/w emulsion
stability; 4) to evaluate the influence of Carbopol® Ultrez 20 concentration for o/w emulsion stability.
Methods: Using direct method, 11 emulsion were produced. Stability were assessed by
monitoring the pH values change over time, centrifugation, monitoring the viscosity change over time,
and the microscopic examination of emulsions. In the period between measurements emulsion was
kept int a thermostat (30˚C temperature, 75% humidity).
Results: After scientific literature analysis several emulsion were prepared based on
formula: Pemulen™ TR-1 – 0,4%; Span 80 – 0,1%, 0,2%, 0,4%; Ultrez 20 – 0,2%, 0,4%, 0,6%;
sunflower oil - 20%, purified water - 74%; glycerol - 5%; α-tocopherol – 0,5%; Pemulen TR-2 – 0,4%;
Span 80 – 0,1%, 0,2%, 0,4%; vaseline oil - 40%; purified water - 54%; glycerol - 5%; α-tocopherol –
0,5%. The stability of emulsion was evaluated by measuring pH value change over time by
centrifugation, monitoring viscosity change over time and by microscopic study of emulsions. After
the analysis of emulsions prepared with Pemulen™ TR-1 and without any auxialiary substance it was
noticed that pH value after 6 months decreased by 7±0,1%, emulsion remained stable after
centrifugation, viscosity during the investigation period changed by 5±1%, but aging emulsion droplets
became larger – coalescence was observed. After the analysis of emulsions prepared with Pemulen™
TR-2 and without any auxiliary substance it was observed that pH value after 6 months decreased by
14±0,1%, emulsion remained stable after centrifugation, viscosity during the investigation period
decreased by 25±1% and aging emulsion droplets became larger. After evauation of the stability data
obtained by analyzing different concentrations of Span 80 it can be concluded that 0,4% Span 80
maximizes stability of emulsion prepared with Pemulen™ TR-1 and 0,2% Span 80 maximizes stability
of emulsion prepared with Pemulen™ TR-2, because the pH value after 6 months decreased by less
8
than 1±0,1%, it stayed stable after centrifugation and statisticaly significant results, comparing with the
control emulsions, were obtained in both monitoring the change in viscosity over time and the
distribution of particles by size groups (p<0,05). In evaluating Ultrez 20 concentration impact on
emulsion stability a stable emulsion after preparation was obtained only with the Pemulen™ TR-1.
Assessing the change in pH values after 6 months, less than 2±0,1% pH value decrease was observed
only in the emulsion with 0,6% Ultrez 20. After centrifugation all emulsions remained stable.
Assessing the change in viscosity over time, no statistically significant results in comparison to the
control emulsion were obtained with either Ultrez 20 concentration. In assessing the distribution of
particles by size groups, statisticaly significant results were obtained with a 0,6% concentration of
Ultrez 20 (p<0,05). Further research is necessary to confirm that the 0,6% Ultrez 20 concentration
increases emulsion with Pemulen™ TR-1 stability.
9
PADĖKA
Dėkoju Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Medicinos akademijos Vaistų
technologijos ir Socialinės farmacijos katedrai už galimybę atlikti farmacijos magistro darbą
“Poliakrilo rūgšties polimerų ir pagalbinių medžiagų Span 80 ir Carbopol Ultrez 20 panaudojimas
emulsijų a/v stabilizavimui, emulsijų stabilumo tyrimas”.
10
1. SANTRUMPOS
PTR1 – poliakrilo rūgšties polimeras Pemulen™ TR-1
PTR2 – poliakrilo rūgšties polimeras Pemulen™ TR-2
K – kontrolinė emulsija be pagalbinių medžiagų
Span 80 – sorbitano monooleatas
Ultrez 20 - akrilato/C10-30 alkilakrilato krospolimeras
% - procentai
˚C – laipsniai Celsijaus
Pa - Paskaliai
a/v – aliejus vandenyje
v/a – vanduo aliejuje
pH – vandenilio jonų (H+) koncentracijos tirpale matas
PAM – paviršiui aktyvios medžiagos
pav – paveikslas
HLB – hidrofilinis – lipofilinis balansas
g - gramai
ml – mililitrai
kg/m3 – kilogramai kubiniam metre
g/ml – gramai mililitre
Pa*s – paskaliai per sekudę
mm - milimetras
µm – mikrometras
min. – mažiausias
max. – didžiausias
NaOH – natrio hidroksidas
IUPAC – Tarptautinė Grynosios ir Taikomosios chemijos sąjunga
FDA – Maisto ir Vaistų Agentūra
UV – ultravioletiniai
INCI – tarptautinė kosmetikos ingredientų nomenklatūra
11
2. SĄVOKOS
Fazių inversija – reiškinys, kai a/v emulsija virsta v/a emulsija ir atvirkščiai.
Flokuliacija – lašelių sukibimas į kekes.
Koalescencija – lašelių susiliejimas.
Kremėjimas – dispersinės fazės atsiskyrimas nuo emulsijos.
Sedimentacija – emulsinių lašelių nusėdimas.
Kancerogenas – medžiaga skatinanti navikų susidarymą.
12
3. ĮVADAS
Darbo aktualumas
Poliakrilo rūgšties polimerai – Pemulen™ yra universalūs aliejus-vandenyje emulsijų
emulsikliai, kurie nepasižymi toksiškumu aplinkai bei žmogui ir naudojant mažomis koncentracijomis
– 0,1-0,4% gali būti pagamintos įvairių formų stabilios emulsijos. Koks poliakrilo rūgšties polimerų
tipas – Pemulen™ TR-1 ar Pemulen™ TR-2 bus panaudotas emulsijų gamybai priklausys nuo norimo
suemulguoti aliejinės fazės kiekio. Šie polimerai sukuria stabilias a/v emulsijas, veikdami dviem
mechanizmais: aliejinių lašelių stabilizavimas dėl juos apsupusio elektrinio dvisluoksnio, atsiradusio
dėl polimero disociacijos, ir dėl brinkstančio mikrogelinio tinklo susiformavimo aplink aliejinės fazės
lašelius. Siekiant padidinti emulsijų stabilumą, sumažinti emulsinių lašelių dydį ir padidinti klampą,
poliakrilo rūgšties polimerų gamintojas Lubrizol® emulsijų gamybai rekomenduoja naudoti ir
pagalbines medžiagas: Carbopol® Ultrez 20, sorbitano monooleatą (Span 80),
hidroksipropilmetilceliuliozę, poloksamerus 181, 182, 183 [5]. Atlikus literatūros analizę rasta
straipsnių apie naudojamas poliakrilo rūgšties polimerų koncentracijas, fizikines savybes, gamybos
metodus, tačiau apie Pemulen™ TR-1 ir Pemulen™ TR-2 polimerų bei pagalbinių medžiagų sorbitano
monooleato (Span 80) ir Carbopol® Ultrez 20 panaudojimą emulsijų stabilizavimui tyrimų rasti
nepavyko.
Todėl yra aktualu ištirti Pemulen™ TR-1 ir Pemulen™ TR-2 panaudojimo galimybes
gaminant emulsijas kartu su pagalbinėmis medžiagomis Span 80 ir Ultrez 20 bei nustatyti reikiamas jų
koncentracijas emulsijų stabilumui padidinti.
13
4. DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI
Šio darbo tikslas - ištirti ir įvertinti poliakrilo rūgšties polimerų Pemulen™ TR-1 ir
Pemulen™ TR-2 bei pagalbinių medžiagų, nejonogeninio emulsiklio Span 80 ir Carbopol® Ultrez 20,
įtaką emulsijų a/v stabilumui, tyrimo rezultatus panaudoti, kuriant pusiau kietų preparatų receptūras.
Darbo uždaviniai:
1. Remiantis moksline literatūra, parengti receptūras ir pagaminti emulsijas a/v, kurių
stabilizavimui būtų panaudoti poliakrilo rūgšties polimerai (Pemulen™ TR-1 ir Pemulen™
TR-2) ir pagalbinės medžiagos (Span 80 ir Carbopol® Ultrez 20).
2. Įvertinti poliakrilo rūgšties polimerų (Pemulen™ TR-1 ir Pemulen™ TR-2) panaudojimo
galimybes emulsijų a/v stabilizavimui, atliekant fizikinius stabilumo tyrimus.
3. Įvertinti nejonogeninio emulsiklio Span 80 koncentracijos įtaką emulsijų a/v stabilumui.
4. Įvertinti Carbopol® Ultrez 20 koncentracijos įtaką emulsijų a/v stabilumui.
14
5. LITERATŪROS APŽVALGA
5.1. Emulsijos kaip dispersinė sistema
Emulsija yra heterogeninė dispersinė sistema iš dviejų nesimaišančių skysčių (aliejus ir
vanduo), iš kurių vienas rutulio formos lašelių pavidalu yra pasiskirstęs kitame [9,39]. Emulsiklis
užtikrina, kad aliejinė fazė yra tolygiai pasiskirsčiusi vandeninėje mažų globulių pavidalu. Toks
emulsijų tipas vadinamas aliejus/vandenyje [11]. Emulsijos, naudojamos kosmetikos ir farmacijos
pramonėse, turi turėti tinkamą konsistenciją ir joms gaminti turi būti naudojamos saugumo
reikalavimus atitinkančios žaliavos [10].
Emulsijų, kaip farmacinių produktų, privalumai:
Gali būti skiriami vaistai, kurie paprastai turi nemalonų skonį, tačiau emulsijos kaip vaisto
forma, šią organoleptinę savybę paslepia;
Riebaluose tirpi vaistinė medžiaga gali būti ištirpinta dispersinėje fazėje ir sėkmingai vartojama
pacientui priimtinoje formoje;
Vandeninei fazei galima lengvai suteikti skonį ir kvapą;
Riebumo jausmas burnoje lengvai užmaskuojamas po emulsifikacijos;
Emulsavimas padidina riebalų absorbciją pro žarnyno sieneles, dėl homogenizacijos sumažėja
riebalų lašelių dydis;
Skystos vaistų formos iš nesuderinamų ingredientų gali būti pagaminamos tirpinant ar
suspenduojant vaistinę medžiagą vienoje iš emulsinės sistemos fazių.
Emulsijų, kaip farmacinių produktų, trūkumai:
Emulsijos prieš naudojimą turi būti gerai supurtomos;
Vartojimui reikalingas matavimo indas;
Reikalingas tikslumas matuojant dozę;
Laikymo sąlygos gali paveikti emulsijos stabilumą (kremėjimas, emulsijos formos suardymas);
Kaip ir visos skystos vaistų formos, emulsijos užima daug didesnį plotą nei kietos formos, todėl
jas transportuoti yra sudėtingiau. Be to, dažniausiai fasuojama į stiklines talpas, kurios
transportavimo metu gali sudužti, o tai sąlygoja papildomus nuostolius;
Gali būti lengvai užteršiamos mikroorganizmais ir taip suardomas emulsijų stabilumas [11].
15
5.2. Emulsijų gamybos būdai, naudojant poliakrilo rūgšties polimerus
5.2.1. Tiesioginis gamybos būdas
Paprastai emulsijos gaminamos lėtai lašinant dispersinę fazę į dispersinę terpę, pridedant
emulsiklį ir energingai maišant [21]. Tai „tradicinis“ emulsijų aliejus-vandenyje, naudojant Pemulen™
polimerus, gamybos būdas. Taikant šį metodą, sausas polimeras yra dedamas į vandenį, o pasiekus
homogeninį polimero pasiskirstymą pridedama ir aliejinė fazė. Galiausiai, emulsija yra
neutralizuojama su šarmu, kurio pH reikšmė 5-8, kad būtų pasiektas optimalus stabilumas. Pagrindinis
šio metodo privalumas yra galimybė naudoti įvairius aliejų tipus. Vis dėl to, kadangi Pemulen™
polimerai yra hidrofobiškai modifikuoti, brinkimas vandeninėje fazėje yra apsunkintas, todėl
dispergavimo procesui reikia skirti ypatingą dėmesį [5].
5.2.2. Netiesioginis gamybos būdas
Dispergavimo procesas gali būti supaprastintas sumaišant Pemulen™ polimerą su
aliejine faze tam, kad būtų suformuotas premiksas. Šis metodas vadinamas “netiesioginiu”. Tokiu
būdu skysta aliejinė fazė pasitarnauja kaip tirpiklis galutiniam polimero dispergavimui ir taip
palengvina visą dispergavimo procesą. Polimero ir aliejaus mišinys iš karto įvedamas į vandeninę fazę.
Šioje stadijoje, polimeras migruoja iš aliejinės fazės į vandeninę. Tam kad įsitikintume, jog polimeras
visiškai išbrinko, prieš neutralizuojant emulsiją reikėtų papildomai maišyti 20-30 minučių.
„Netiesioginis metodas“ ne visada yra tinkamiausias pasirinkimas, kai naudojamas didelio
poleriškumo aliejus arba, kai Pemulen™ polimerai pridedami į aliejinę fazę jau turinčią ingredientų su
hidroksilinėmis ar etileno oksido grupėmis, kaip aukšto HLB emulsikliai. Šie komponentai gali sukelti
nepageidaujamą polimero lašelių aglomeraciją dėl vandenilinių ryšių sąveikos [5].
5.3. Emulsijų gamyboje naudojami aliejai
5.3.1. Vazelino aliejus
Vazelino aliejus, dar žinomas kaip, „sunkus“ mineralinis aliejus, „lengvas“ mineralinis
aliejus, parafino aliejus, skystas vazelinas, skystas parafinas, baltasis mineralinis aliejus, yra sudėtingas
sočiųjų angliavandenilių mišinys, kuris gaunamas iš naftos, atliekant įvairius rafinavimo ir po to
einančius gryninimo procesus [17,24]. Kaip labiausiai išgryninta naftos forma, mineralinis aliejus nėra
tik paprasčiausias naftos produktas, tai ypatingai izoliuota ir paruošta naftos frakcija, naudojama
maisto, kosmetikos ir farmacijos pramonėse. Rafinuotas mineralinis aliejus yra sudarytas iš dviejų
16
angliavandenilių tipų: parafininio – šakotos grandinės alkanų ir nafteninio – alkanų, turinčių vieną ar
daugiau prisotintų ciklinių struktūrų. Medicinos, kosmetikos ir maisto pramonėje naudojamas aliejus
yra labai rafinuotas mineralinis aliejus, turintis nuo 15 iki 50 anglies atomų grandinę. „Lengvu“
mineraliniu aliejumi vadinamas aliejus su 15 – 25 anglies atomais, „sunkiu“ – su 25 – 50 anglies
atomų. Skirtumas tarp „lengvo“ ir „sunkaus“ mineralinio aliejaus (mažos ir didelės klampos) yra tas,
kad „lengvasis“ turi daugiau ciklinių (prisotintų) molekulių bei yra mažiau okliuzinis [17].
Remiantis Jungtinių Valstijų farmakopėja ir Speciality Chemicals Source Book, 4th
Edition [24,32], vazelino aliejus yra skystas angliavandenilių mišinys, išgautas iš naftos ją intensyviai
veikiant siera ir oleumu, arba naudojant hidrinimą, arba šių veiksmų kombinaciją. Tai bespalvis,
skaidrus, aliejinės konsistencijos skystis, kuris neturi kvapo ir skonio. Jis yra netirpus vandenyje ir
etanolyje, tirpus benzene, eteryje, petroleteryje ir įvairiuose aliejuose. „Lengvojo“ mineralinio aliejaus
tankis yra 0,83-0,86 kg /L, o „sunkiojo“ – 0,875-0,905 kg /L. Jo lydymosi temperatūra yra 229 C.
Vazelino aliejus naudojamas daugybėje produktų, skirtų išoriniam vartojimui. Į šį aliejų pridėjus
kvapiklių, jis naudojamas kaip kūdikų aliejus, kuris padeda sumažinti uždegimo požymius atsiradusius
dėl „vystyklų bėrimo“. Taip pat jis gali palengvinti lengvą egzemą, ypač kai negalimas
kortikosteroidinių kremų naudojimas. Mineralinis aliejus dar gali būti naudojamas kaip apsauginė,
veikimo laiką prailginanti medžiaga, rišiklis, tirpiklis farmacijos pramonėje, korozijos inhibitorius,
klampos modifikatorius apdorojant metalus. FDA yra patvirtinusi jo naudojimą oftalmologijoje,
išoriniam bei vidiniam vartojimui, taip pat vazelino aliejus yra aprašomas įvairių šalių farmakopėjose.
Odos drėkinimo veikimo mechanizmas: Grynas vazelino aliejus neturi poveikio stratum
corneum ištęsiamumui, bet jis pasižymi vandens praradimą mažinančiu poveikiu transepiderminiame
sluoksnyje, dėl ko sumažėja drėgmės praradimas ir stratum corneum. Būtent dėl šio poveikio
mineralinis aliejus yra naudojamas gydyti būkles susijusias su sausa oda [17].
Nors mineralinis aliejus yra dažnai naudojamas pramonėje dėl savo ekonomiškai
palankių savybių (pigus, lengvai gaunamas), tačiau nuomonės dėl jo saugumo yra prieštaringos.
Oficialiai teigiama, kad dėl labai mažo prasiskverbimo į giliuosius odos sluoksnius tai labai saugus
kosmetikoje naudojamas ingredientas, tačiau tyrimai su gyvūnais atskleidė, kad jis gali skatinti odos
poras užsikimšti bei padidnti odos pralaidumą UV spinduliams, dėl ko padidėja rizika susirgti odos
vėžiu. Tyrimai su žmonėmis parodė, kad naudojant tipinį drėkiklį, turintį 10% vazelino aliejaus arba
glicerolio, odos jautrumas UV spinduliams padidėja 5-7,6%. Tačiau tam, jog vazelino aliejus būtų
pripažintas kaip potencialus kancerogenas reikalingi išsamesni tyrimai [17].
Dėl jau minėto potencialaus kancerogeniškumo, vazelino aliejus yra dažnai lyginamas su
augaliniais aliejais. Nors abiejų rūšių aliejai ir yra natūralios prigimties, tačiau dėl cheminių procesų
naudojamų vazelino aliejaus gavybai jis neatitinka terminui „natūralus“ keliamų reikalavimų.
Pagrindinis šių aliejų skirtumas, tai kad augaliniai aliejai turi įvairesnę cheminę struktūrą
17
(neprisotintos, aromatinės grupės), o mineralinis aliejus turi tik nešakotos grandinės angliavandenilius.
Dėl šios priežasties, abiejų rūšių aliejai naudojami skirtingiems tikslams. Augaliniai aliejai
kosmetikoje yra naudojami sąlyginai mažais kiekiais tam, kad būtų pasiektas specifinis efektas su
specifiniu ingredientu specialiam odoje esančiam receptoriui. Vazelino aliejus paprastai naudojamas
daug didesnėmis koncentracijomis dėl savo minkštinamųjų bei vandenį sulaikančių savybių. Abu šie
poveikiai yra priskiriami fizikiniam efektui, nors ir pasireiškia biologiniu poveikiu – odos drėkinimu ir
uždegimo mažinimu. 1 lentelėje pateikiami pagrindiniai augalinių aliejų ir vazelino aliejaus panašumai
ir skirtumai [17]:
1 lentelė. Augalinių aliejų ir mineralinio aliejaus panašumai ir skirtumai [17]
Savybės Augaliniai aliejai Vazelino aliejus
Kilmė Augalinė Gyvulinė (iškastinis
planktonas ir dumbliai)
Gamybos apimtis Maža-vidutinė Didelė
Gamybos kaštai Vidutiniai-dideli Maži
Išorinė išvaizda Gelsva, ruda Bespalvė
Cheminiai veiksmai naudojami
gamybos metu
Presavimas ar kaitinimas Veikimas sieros rūgštimi ir/ar
hidrinimas
Cheminis stabilumas Dažnai jautrūs oksidacijai,
kartais šviesai
Inertiškas
Biologinis aktyvumas Kintantis, priklausomai nuo
veikliųjų medžiagų
Vidinis: vidurius
paleidžiantis
Išorinis: drėkiklis
Toksiškumas Kintantis, prilausomai nuo
veikliųjų medžiagų
Netoksiškas, pripažintas
saugiu
5.3.2. Saulėgrąžų aliejus
Rafinuotas saulėgrąžų aliejus (Helianthi annui oleum raffinatum) – tai riebalinis aliejus
išgautas iš Paprastosios saulėgrąžos (Helianthus annuus) mechaniniu spaudimu ar ekstrakcija ir po to
išvalytas. Saulėgrąžų aliejus yra skaidrus, šviesiai geltonas skystis, praktiškai netirpus vandenyje ir
etanolyje (96%), tačiau maišosi su petroleteriu. Saulėgrąžų aliejaus tankis, esant 25 °C yra 917 kg/m3,
šviesos lūžio rodiklis, esant 25 °C – 1,473. Saulėgrąžų sėklose randamas aliejaus kiekis svyruoja tarp
44% ir 47%. Saulėgrąžų aliejuje aptinkamos šios riebiosios rūgštys: palmitino rūgštis: 4-9%, stearino
18
rūgštis: 1-7%, oleino rūgštis: 14-40%, linolo rūgštis: 48-74% [26,27]. Saulėgrąžų aliejus yra
gaminamas dviejų tipų, kurie skiriasi nesočiųjų rūgščių sudėtimi. Tradiciniame – didelio linolo rūgšties
kiekio tipe dominuojanti yra linolo rūgštis, sudaranti 60%, kai tuo tarpu didelio oleino rūgšties kiekio
tipe oleino rūgštis sudaro >80%, o linolo rūgštis <10%. Didelio oleino rūgšties kiekio saulėgrąžų
aliejus pasižymi geresniu oksidaciniu ir temperatūriniu stabilumu ir yra naudojamas kosmetikoje,
benzino mišiniams. Tradicinis – didelio linolo rūgšties kiekio aliejus naudojamas maisto ruošimui ir
pramonėje. Saulėgrąžų aliejus priskiriamas daug vitamino E turintiems aliejams (50-150 mg/100 g).
Daugiau nei 90% visų saulėgrąžų aliejuje aptinkamų tokoferolių sudaro α-tokoferolis, kuris pasižymi
didžiausiu biologiniu aktyvumu [35].
5.4. Emulsijų gamyboje naudojamos pagalbinės medžiagos
5.4.1. Glicerolis
Glicerolis (Glycerolum) yra vandeninis propan-1,2,3-triolio tirpalas, kuriame propan-
1,2,3-triolio kiekis svyruoja tarp 83,5% ir 88,5%. Glicerolis yra sirupo konsistencijos, riebalinis,
bespalvis ar beveik bespalvis, skaidrus ir labai higroskopiškas skystis, kuris maišosi su vandeniu ir
alkoholiu, šiek tiek tirpus acetone, praktiškai netirpus riebaliniuose ir eteriniuose aliejuose. Biologinis
glicerolio poveikis yra siejamas su jo chemine struktūra: trys hidrofilinės hidroksi grupės yra
atsakingos už jo higroskopiškumą ir tirpumą vandenyje. Glicerolis pasižymi odą drėkinančiu veikimu,
apsaugo ją nuo drėgmės praradimo ir pagerina odos barjerines savybes. Glicerolis taip pat padidina
dispersinės fazės klampą, o tuo pačiu ir emulsijos klampą. [25,37,43].
5.4.2. α-tokoferolis
α-tokoferolis.((2R)-2,5,7,8-tetrametil-2-[(4R,8R)-(4,8,12-trimetiltridecil)]-6 chromanolis)
yra skaidrus, bespalvis ar gelsvai-rudas, klampus, riebalinis skystis, praktiškai netirpus vandenyje,
gerai tirpus acetone, bevandeniame etanolyje, metileno chloride ir riebaliniuose aliejuose. α-tokoferolis
yra riebaluose tirpus ir veikia kaip oksidacijos grandinę nutraukiantis antioksidantas, apsaugodamas
membranų lipidus ir plazmos lipoproteinus nuo tolenės autooksidacijos [30,44].
5.5. Emulsijų nestabilumas
Emulsijos nėra termodinamiškai stabili dispersinė sistema. Emulsijų nestabilumas gali būti
fizikinis arba cheminis. Taip pat emulsijų nestabilumą gali sąlygoti mikrobinis užteršimas bei
19
netinkamos laikymo sąlygos. Fizikiniam nestabilumui priskiriama flokuliacija, kremėjimas,
sedimentacija, koalescencija (1 pav.). Cheminis nestabilumas gali pasireikšti fazių inversija.
Mikrobiologinis emulsijų užterštumas gali paveikti fizikochemines jų savybes ir sukelti spalvos ir
kvapo pasikeitimus, riebalų ir aliejų hidrolizę, vandeninės fazės pH reikšmės pasikeitimą. Esant
netinkamoms laikymo sąlygomas (padidėjusi temperatūra) gali sąlygoti emulsijos kremėjimą bei
padidėjusį kinetinį dispersinių lašelių bei emulsiklio judėjimą a/v paviršiuje [10,39].
1 pav. Emulsijų nestabilumo atvejai [40].
5.6. Emulsijų stabilizavimas
Pagrindinis emulsavimo mechanizmas stabilizuojant aliejus-vandenyje emulsijas su
jonogeniniais arba nejonogeniniais emulsikliais yra skystų kristalinių plokštelių adsorbcija ir
formavimasis emulsijos paviršiuje. Šiam mechanizmui reikia 3-7% emulsiklio. Paviršiui aktyvių
medžiagų koncentracija yra kritinis parametras emulsijų formavimui, nes ji veikia micelių struktūrą.
Todėl aliejinės fazės HLB ir emulsiklis turi būti kruopščiai parinkti, kad užtikrintų emulsijos
stabilumą. Klampa taip pat svarbus faktorius emulsijos stabilumui, kuo ji didesnė, tuo emulsija
stabilesnė. Padidinti emulsijų klampą galima sumažinant emulsinių lašelių dydį. Mažesnio dydžio
lašeliai gali padidinti flokuliaciją, o tokioje sistemoje didesnė dalis dispersinės fazės yra lašelių
agregatuose taip akivaizdžiai padidinant dispersinės fazės koncentraciją, o kartu ir klampą. Jei
emulsijose stabilizavimui naudojamas hidrokoloidas (Karbopoliai), jis suformuoja daugiamolekulinę
plėvelę apie dispersinės fazės lašiukus. Jei dispersinės fazės lašiukai bus mažesni, padidės bendras
paviršiaus plotas, todėl daugiau hidrokoloido bus adsorbuota ant lašelių paviršiaus ir emulsijos
stabilumas padidės [4,37].
Emulsijos pagamintos su maža Pemulen™ polimerų koncentracija yra pakankamai
stabilios. Pemulen™ polimerai turi savybę suformuoti labai gero stabilumo polimerinio gelio aplinką
aplink aliejinį lašelį. Tokiu būdu aliejaus lašeliai yra apsaugoti nuo vandeninės fazės. Pemulen™
polimerų molekulės suformuoja tokias plėveles apie kiekvieną aliejaus lašelį, taigi kai du tokie lašeliai
priartėja vienas prie kito, hidrofobinės jėgos stumia juos ir neleidžia susilieti [4,37].
20
5.7. Emulsijų stabilizavimui naudojamos medžiagos
5.7.1. Poliakrilo rūgšties polimerai
Poliakrilo rūgšties polimerai – Pemulen™ polimerai didelės molekulinės masės
kryžmiškai sujungti kopolimerai iš akrilinės rūgšties ir hidrofobinio komomero [4,18]. Vieno
monomero Pemulen™ molekulėje molekulinis svoris yra 72.06266 g/mol, o molekulinė formulė
C3H4O2. Remiantis IUPAC nomenklatūra, Pemulen™ struktūros pagrindu laikoma prop-2-enoinė
rūgštis. Šie polimerai yra skirti sukurti stabilias a/v emulsijas, naudojant mažas jų koncentracijas – 0,1-
0,4%. Išskirtinis Pemulen™ polimerų gebėjimas stabilizuoti didelį kiekį aliejinės fazės pasiekiamas
dviem mechanizmais, kurie ir išskiria juos iš tradicinių emulsiklių: pirmiausia, aliejinių lašelių
stabilizavimas dėl juos apsupusio elektrinio dvisluoksnio, atsiradusio dėl polimero disociacijos, ir antra
– aliejinių lašelių stabilizacija dėl brinkstančio mikrogelinio tinklo susiformavimo aplink aliejinės
fazės lašelius (2 pav). Tokiu būdu yra įmanoma lipofilinį agentą įterpti į hidrofilinę formą, išvengiant
lipofilinės rišamosios medžiagos prisitvirtinimo prie hidrofilinio biologinio paviršiaus [5,12,13]. Abu
mechanizmai padeda išvengti koalescencijos ir kremėjimo. Poliakrilo rūgšties polimerai pasižymi
išskirtinėmis reologinėmis savybėmis ir dėl klampą didinančio veikimo naudojami a/v emulsijų
stabilizavimui. Vis tik pagrindinį vaidmenį stabilumo išlaikyme, net ir esant mažai klampai, vaidina
mikrogelinis tinklas dėl savo stabilizuojančio veikimo [4,10,15].
2 pav. Mikrogelinis tinklas [5].
Poliakrilo rūgšties polimerų privalumai
Poliakrilo rūgšties polimerai yra univeraslūs emulsikliai, kurių gebėjimas stabilizuoti
emulsijas nepriklauso nuo gebėjimo sudaryti skystas kristalines struktūras. A/v emulsijos gali būti
pagamintos su daugybe ne reaktyvių, nejonogeninių aliejų, įskaitant mineralinius aliejus, lakiuosius
silikoninius aliejus, aromatinius aliejus, riebiuosius eterius ir esterius bei vaškus. Aliejai gali būti
emulguojami kambario temperatūroje, o riebalai ir vaškai – jų lydymosi temperatūroje. Emulsijos
21
pagamintos su Pemulen™ polimerais išlieka stabilios ilgus metus, netgi pakėlus temperatūrą iki 40°C,
ar atlikus šaldymo-šildymo ciklą. Dar vienas Pemulen™ polimerų privalumas yra greitas aliejinės
fazės atpalaidavimas. Akrilinė hidrofilinė Pemulen™ polimero dalis greitai susitraukia (nustoja
brinkti) dėl kontakto su paviršiumi ir druskomis esančiomis ant odos. Aliejinė fazė atpalaiduojama ir
sąlygoja greitą substrato padengimą, eliminuodama ilgą laiko tarpą, reikalingą tradicinėms a/v tipo
emulsijoms. Tradicinėse emulsijose, plokštelių formos skysti kristalai, sudaryti iš aliejaus ir
emulsiklio, sulėtina aliejinės fazės nusėdimo greitį ant pagrindo. Šios skystųjų kristalų struktūros po
patekimo ant paviršiaus išlieka iki devyniasdešimt minučių. Laiko tarpą, nuo patekimo iki tolygaus
aliejinės fazės pasiskirstymo, sukelia lėtas vandeninės fazės garinimas iš plokštelių formos kristalinių
struktūrų [5,14,18]. Emulsijose, pagamintose su Pemulen™ polimerais aliejinė fazė pakartotinai
nesiemulguoja. Gaminant emulsijas su Pemulen™ ir nedideliu kiekiu arba be emulsiklio, aliejinė fazė
greitai pasiskirsto ir negali vėl emulguotis. Tradicinėse emulsijose, iki aliejinės fazės išgaravimo,
aliejinis sluoksnis turi didelę emulsiklio koncentraciją, leidžiančią aliejinei fazei vėl emulguotis. Dėl
to, kad aliejinė fazė pakartotinai nesiemulguoja, ji ilgiau išlieka aktyvi ant paviršiaus, taip sumažinant
pakartotinio vartojimo skaičių. Naudojant Pemulen™ polimerus, supaprastėja emulsijų gamybos
procesas. Stabilios emulsijos gali būti formuojamos palaipsniui pridedant aliejinę fazę į vandeninę,
esant bet kokiai temperatūrai, įskaitant supančios aplinkos kambario temperatūrą, prie kurios visi
ingredientai yra skysti. Šildymo ir šaldymo ciklų pašalinimas iš gamybos procesų yra ekonomiškai
naudingas [5]. Dėl greito aliejinės fazės praeinamumo naudojant Pemulen™ polimerus, toks pats
veiksmingumas gali būti pasiektas ir naudojant mažesnius aliejaus ar tirpiklio kiekius [18]. Emulsijų
gamybai naudojant Pemulen™ polimerus gali būti pagamintos stabilios, mažos klampos, purškiamos
emulsijos ir permatomos makroemulsijos (a/v emulsijos su aliejaus lašeliais, kurių diametras didesnis
nei 0,5 mm) [5,14].
Formulavimo gairės
Gaminant emulsijas su Pemulen™ polimerais jie gali būti derinami su plačiu spektru
nejonogeninių ar mažai jonogeninių vandenyje tirpių medžiagų. Dideli elektrolitų kiekiai trukdo
normaliam hidrofilinės molekulės dalies brinkimui ir dėl to gali pasireikšti emulsijos kremėjimas. Tuo
tarpu maži kiekiai katijoninių medžiagų gali būti suderinami su Pemulen™ polimerais kaip efektyvūs
brinkimo ir drėkinimo agentai. Gaminant emulsijas itin svarbu, koks bus emulsinių lašelių dydis, nes
tai tiesiogiai įtakos emulsijos stabilumą. Pemulen™ polimerai gali sudaryti labai stabilias
makroemulsijas net esant dideliam aliejinių lašelių dydžiui (apytiksliai 1-2 mm diametro). Dėl
estetinių priežasčių, dažnai pageidaujama, kad lašeliai būtų maži (1-5 mikronai), nes tokios emulsijos
būna baltesnės, nepermatomos ir kreminės išvaizdos. Mažos koncentracijos (0,1-0,4%) skystos terpės
nejonogeniniai emulsikliai, tokie kaip nonil fenoksi-poli (etileneoksi) etanolis arba sorbitano
monooleatas (Span 80) yra labai efektyvūs priedai, norint pasiekti šiuos lašelių dydžius [5,14].
22
Kadangi Pemulen™ polimerai yra švelniai rūgštiniai jie geriausiai veikia, kai yra
neutralizuojami su tinkama vandenyje tirpia baze, kurios pH reikšmė būtų 4-8. Neorganinės šarminės
bazės, tokios kaip natrio hidroksidas, kalio hidroksidas, amonio hidroksidas yra efektyvūs
neutralizatoriai. Tinkami neutralizatoriai dėl savo santykinio švelnumo bei mažo ekvivalentino svorio
taip pat yra trietanolaminas, trometaminas, aminometilpropanolis ir tetrahidroksipropiletilendiaminas.
Emulsijos pagamintos tik su Pemulen™ polimeru kaip vieninteliu emulsikliu ar brinkikliu, aliejinę
fazę po pavartojimo atpalaiduoja labai greitai, nors kai kuriais atvejais šis efektas gali būti
nepageidaujamas. Norint sumažinti emulsijos suirimo ir suskystėjimo galimybę, rekomenduojama
naudoti mažą kiekį lengvai paviršiui aktyvios medžiagos, sudarančios plėvelę. Šiuo atveju labai
efektyvūs yra 0,1% hidroksipropilmetilceliuliozė arba 0,5% poloksameras 181, 182, 183. Emulsijos,
kuriose yra emulsiklis, turi didelį kiekį aliejinės fazės (>30%) bei pakankamai mažo dydžio lašelius,
todėl tokių priedų joms nereikia. Pemulen™ polimerų naudojimas emulsijų gamyboje padeda išvengti
tirštėjimo. Jei tirštėjimas vis tik yra pageidaujamas, rekomenduojama naudoti 0,2-0,6% Karbopolius
[5].
Mikrobinis aktyvumas, toksiškumas
Pemulen™ polimerai, nepasižymi bakterijų ar grybelių augimą skatinančiomis savybės,
tačiau jie neturi ir antimikrobinių ar antigrybelinių savybių. Jie yra suderinami su daugeliu naudojamų
konservantų. Pemulen™ polimerų saugumas yra paremtas ilgalaikiu jų vartojimu gaminant vaistus,
kosmetiką ir namų apyvokos priemones. Kosmetikos sudedamųjų dalių apžvalgos ekspertų grupė ir
toksikologiniai tyrimai įrodė mažą toksiškumą ir žemą alergijų potencialą [5].
Potencialus Pemulen™ dirginantis ir/ar sensibilizuojantis poveikis odai buvo įvertintas
atliekant Shelanski odos lopinėlio testo versiją. Medicininė marlė buvo impregnuota Pemulen™
polimeru ir sukarpyta į 1*1 cm2 kvadratus. Per pirmąjį dirginimo periodą 43 iš 54 objektų nepastebėta
jokių vizualių pakitimų. Silpna ar vidutinė eritema pastebėta vieną kartą 9 objektuose ir dukart 2
objektuose. Vertinant šiuos poveikius, Pemulen™ polimerai klasifikuojami kaip labai silpni odos
dirgikliai. Potencialus dirginantis ir/ar korozinis poveikis akims buvo įvertintas atlikus testą su
Naujosios Zelandijos baltaisiais triušiais. Kiekvienas iš devynių gyvūnų gavo 0,021 g medžiagos dozę
į dešiniosios akies junginės maišelį. Kairioji akis buvo kontrolinė. 30 sekundžių po patekimo, trijų
triušių abi akys buvo praplautos su fiziologiniu tirpalu. Tiriamoji ir kontrolinė akys buvo vertinamos
72 valandas. Grupėje, kurios akys nebuvo praplautos 3/6 akių su tiriamąja medžiaga pastebėtas akių
sudirginimas, ragenos drumstumas – 3/6, rainelės uždegimas – 1/6 per pirmąsias 24 valandas. Po 72
valandų šie simptomai išnyko. Grupėje, kurios akys buvo praplautos fiziologiniu tirpalu ragenos
uždegimas buvo stebimas 1/3 tiriamųjų akių, konjuktyvitas - 3/3 per pirmąsias 24 valandas. Simptomai
išnyko po 48 valandų. Remiantis grupės, kurios akys nebuvo praplautos testų rezultatais, Pemulen™
polimerai laikomi ribiniu akių dirgikliu. Atsižvelgiant į šiuos palankius toksiškumo tyrimų rezultatus
23
bei priimtinas polimerų savybes, jie tapo plačiai naudojami farmacijos bei kosmetikos pramonėse.
[4,5]
5.7.2. Pemulen TR-1
Prieš pradedant gaminti emulsiją ir renkantis Pemulen™ polimero tipą, būtina atsižvelgti
į tai, kokį kiekį aliejinės fazės norima suemulguoti. Pemulen™ TR-1 yra polimerinis emulsiklis, kuris
priskiriamas hidrofiliniams poliakrilo rūgšties dariniams, o tiksliau akrilatams/C10-30 alkilakrilatams.
Jis apibūdinamas kaip polimeras, susijungęs skersiniais ryšiais su ilgagrandžiais metilakrilatais ir savo
struktūroje turintis lipofilinę zoną – metilakrilatą bei hidrofilinę – akrilo rūgštį (3,4 pav.). Pemulen™
TR-1 yra žinomas ir kitais pavadinimais: akrilo rūgštis, prop-2-enoinė rūgštis, propenoinė rūgštis,
vinilmetano rūgštis, propeno rūgštis, enoatas, poliakrilatas [12,19]. Pemulen™ TR-1 yra universalus
polimerinis emulsiklis, kuris gali emulguoti iki 30% aliejaus, kai pH yra 4-5,5, ir iki 20%, kai pH yra
3-11. Šis emulsiklis pasižymi mažu vandens tirštinimo potencialu, todėl gaminant emulsijas, kai
reikalinga didesnė klampa, rekomenduojama kartu naudoti ir Karbopolinius polimerus. Lyginant
emulsijų, pagamintų su Pemulen™ TR-1 ir Pemulen™ TR-2 klampą, didesne klampa pasižymėjo
Pemulen™ TR-1. Šį reiškinį galima aiškinti didesniu Pemulen™ TR-1 hidrofiliškumu ir gebėjimu
imobilizuoti vandeninę fazę.
3 pav. Pemulen™ TR-1 struktūra [46]
4 pav. Pemulen™ TR-1 monomero fragmentas [46]
24
Fiziko-cheminės savybės. Tai balti, silpno acto kvapo milteliai, kurie savo sudėtyje gali turėt
iki 2% drėgmės. Vandenyje šie milteliai išbrinksta ir lemia 2,5-3,0 pH reikšmių susidarymą.
Pemulen™ TR-1 tūrinis tankis svyruoja nuo 0,19 g/ml iki 0,24 g/ml. Polimerinis emulsiklis
Pemulen™ TR-1 pasižymi efektyvumu tik pH reikšmių intervale 4-9 [5,14,18,23,29].
5.7.3. Pemulen TR-2
Pemulen™ TR-2 yra polimerinis emulsiklis pristatytas antroje 1980 metų pusėje B.F.
Goodricho. Kosmetikos pramonėje šis emulsiklis priskiriamas kryžmiškai sujungtų akrilat/C10-30
alkil akrilato kopolimerams. Jis yra sudarytas iš poliakrilinės rūgšties panašios į Karbopolio dervas ir
kryžmiškai sujungto su ilga grandine metakrilato. Taigi, šis polimeras turi tiek lipofilinę (metakrilatas),
tiek hidrofilinę (akrilinė rūgštis) dalis (5 pav.). Šios skirtingo giminingumo molekulės dalys leidžia
Pemulen™ TR-2 elgtis kaip pagrindiniam emulsikliui, todėl jį naudojant gaminant aliejus vandenyje
a/v tipo emulsijas nereikia papildomų muilų ar emulsiklių. Pemulen™ TR-2 turi daugiau hidrofobinių
grupių nei Pemulen™ TR-1, todėl gali suemulguoti didesnį kiekį aliejinės fazės – iki 60-80%, kai pH
reikšmė yra 4-5 [5,13]. Šis emulsiklis išlieka labai aktyvus ir žemesnėse koncentracijose nei 0,4%,
sudarydamas galimybę pagaminti mažos klampos emulsijas, tinkamas naudoti su išpurškimo
mechanizmu.
5 pav. Pemulen TR-2 monomero fragmentas [28]
Pemulen™ TR-2 emulsijas formuoja kitokiu būdu nei tradiciniai emulsikliai. Gaminant
emulsiją aliejus vandenyje, tradiciniai emulsikliai apsupa aliejaus lašiuką tam, kad jis išliktų
suspenduotas. Tuo tarpu net mažos Pemulen™ TR-2 koncentracijos (0,4%) gali suformuoti stabilias
a/v tipo emulsijas, sujungdamos aliejinės fazės lašiukus su lipofilinėmis polimerinės grandinės dalimis.
Todėl emulsijos gali būti pagaminamos su daug mažesniu kiekiu emulsiklio nei naudojant tradicines
medžiagas. Naudojant 0,4% ar mažesnės koncentracijos Pemulen™ TR-2, emulsijos buvo sėkmingai
25
pagamintos su: ciklometikonu, sėmenų aliejumi, mineraliniu aliejumi, nafteniniu aliejumi, oleino
rūgštimi, pušų aliejumi, skystu silikonu, lajumi, tungamedžio aliejumi. Šis emulsiklis pasižymi dar
viena įdomia savybe, kai emulsija, pagaminta su Pemulen™ TR-2 kontaktuoja su druskos
koncentracija panašia į esančią ant žmogaus odos, emulsiklis suskyla. Ši savybė yra naudinga
kosmetikos ir farmacijos pramonėse, kai norima, kad veiklioji medžiaga ar drėkiklis greitai būtų
absorbuotas į odą. [5,28]
Fiziko-cheminės savybės. Tai balti, purūs milteliai, turintys iki 8-10 % drėgmės, kai aplinkos
drėgmė yra 50 %. Tankis gali siekti 176 kg/m3. [5]
5.7.4. Sorbitano monooleatas (Span 80)
Sorbitano monooleatas – Span 80 priskiriamas nejonogeniniams emulsikliams, kurie
naudojami emulsijų stabilizavimui dėl savo mažo toksiškumo, gero suderinamumo su kitomis
medžiagomis, emulsikliais ir yra mažiau jautrūs pH reikšmės svyravimui. Span 80 yra sorbitano
riebiųjų rūgščių esteris, gaunamas esterifikacijos reakcijos metu, dehidratuojant sorbitolį.
Esterifikacijos su riebiosiomis rūgštimis metu galima gauti sorbitano monoesterį arba poliesterį
[31,37].
6 pav. Sorbitano monoesteris [31]
Jis turi žemą HLB skaičių – 4,3. HLB skaičius mažėja didėjant esterifikacijos laipsniui,
o jam didėjant gerėja tirpumus lipofilinėse medžiagose. Kaip nejonogeninis emulsiklis, Span 80
pasižymi daugybe privalumų, lyginant su jonogeniniais. Jis yra stabilus esant įvairioms pH reikšmėms,
nereaguoja su elektrolitais ir jonogeninėmis medžiagomis, derinant su kitais emulsikliais įvairiu
santykiu, galima pasiekti skirtingų reikšmių HLB skaičių ir tokiu būdu suemulguoti daugumą aliejų ir
vaškų. Be to, Span 80 yra geras tirpiklis, drėkiklis ir dispergavimo agentas. Jei šis nejonogeninis
emulsiklis yra naudojamas vienas, jis veikia kaip emulsijų vanduo/aliejuje (v/a) emulsiklis. Tačiau, jei
Span 80 yra derinamas su atitinkamu kitu emulsikliu, jis elgiasi kaip emulsijų aliejus/vandenyje (a/v)
emulsiklis. Emulsijos stabilumą jis padidina sumažindamas paviršiaus įtempimą ant lašelių paviršiaus
[2,22,31]. Siekiant į kuo mažesnius lašelius suemulguoti dispersinę fazę, naudojamas ne tik
26
polimerinis emulsiklis, bet ir įvairūs maišymo įrengimai bei PAM. Nejonogeninės PAM naudojimas
kartu su Pemulen™ TR-1 taip pat lemia emulgavimo pajėgumo didėjimą, tačiau PAM reikia vartoti
atsargiai, nes didelė jos koncentracija gali sukelti emulsijos nestabilumą. Šių dviejų junginių
vartojimas kartu padidina emulsijos klampą taip labiau padidinat jos stabilumą. Didžiausia klampa
pasiekiama esant tam tikram PAM ir Pemulen™ polimero santykiui, o vėliau didinant PAM
koncentraciją klampa mažėja [9,31].
Fiziko-cheminės savybės. Esant 25°C temperatūrai, Span 80 yra skystis gerai tirpus
mineraliniame aliejuje, žibale, rapsų aliejuje ir vidutiniškai tirpus vandenyje, metiloleate bei
butilstearate. Span 80 yra laikoma nesikaupiančia ir gerai aplinkos poveikyje iria medžiaga [31,37,45].
5.7.5. Carbopol® Ultrez 20
Carbopol® Ultrez 20 - hidrofobiškai modifikuotas kryžmiškai sujungtas akrilato
kopolimeras. Šis polimeras yra savaime drėkstantis, reologinių savybių modifikatorius, sukurtas tam,
kad suteiktų vidutinišką ar didelę klampą taip pat tam, kad stabilizuotų ar suspenduotų medžiagas.
Ultrez 20 turi svarių pranašumų, lyginant su kitais polimerais. Jis sukelia riebumo ir kreminės
tekstūros pojūtį ant odos, kai kremai ir losjonai, pagaminti aliejus vandenyje pagrindu yra
įmasažuojami į odą. Unikali šio polimero struktūra leidžia pagreitinti sudrėkimo stadiją bei sutrumpinti
brinkimo laiką papildomai nemaišant. Šie gamybos proceso privalumai neturi įtakos pagrindinėms
polimero savybėms. Ultrez 20 pasižymi vidutinėmis ar labai geromis klampos didintojo savybėmis,
kartu suteikdamas vienalytį takumą. Tai visapusiškas produktas, kuris gali būti naudojamas, kai
produktui reikia suteikti klampumo ar tiesiog sumažinti jo takumą. Šis polimeras efektyviai veikia
esant įvairioms pH reikšmėms, taip dar kartą įrodydamas savo įvairiapusiškumą [6]. Ultrez 20 veikimo
mechanizmas stabilizuojant emulsijas pasireiškia daugiamolekulinės plėvelės formavimu apie
dispersinės fazės lašelius. Jis padeda suspenduoti ir stabilizuoti pūsleles ir mikrokapsules tam, kad
būtų pasiektas pageidaujamas produkto stabilumas ir išorinis vaizdas. Šiam polimerui pranašumą
suteikia ir gerų estetinių savybių užtikrinimas – skaidrumas ir švelnumas gelinėse formuluotėse bei
malonaus pojūčio odai emulsijose. Dar vienas Ultrez 20 privalumas yra puikus elektrolitų toleravimas.
Klampumas, skaidrumas bei stabilumas yra išlaikomi net ir pridėjus į formuluotę elektrolitų. Ultrez 20
yra idealiai sukurtas naudojimui kartu su aliejais, augalinės kilmės ingredientais ar humektantais [6].
Fiziko-cheminės savybės. Ultrez 20 yra balti, purūs milteliai, turintys šiek tiek acetoninį
kvapą. Klampumas 1% natrio chlorido tirpale - 6000 mPa*s, skaidrumas - >90%, sudrėkimo laikas
(3%) – 5-6 minutės. [6].
Ultrez 20 yra naudojamas gaminant šampūnus, kūno prausiklius, dušo želes, losjonus,
gelius ir kremus. Naudojamas polimero kiekis priklauso nuo to, kokių charakteristikų siekiame
27
galutiniame produkte: didesnio klampumo, natūralumo ar geresnės dermės su kitais ingredientais.
Norint pasiekti makismalią klampą, Ultrez 20 turi būti neutralizuotas. Kol polimeras dar nėra
neutralizuotas, jo pH reikšmė yra 2,5-3,5 priklausomai nuo koncentracijos, o klampa labai maža [6].
Kai tik į formuluotę yra pridedamas neutralizatorius, klampa iš karto padidėja [8,36]. Optimali klampa
pasiekiama, kai pH reikšmė būna 6,5-7,5 [10]. Kai Ultrez 20 disperguojamas vandenyje, jo molekulės
hidratuojasi ir dalinai išsivynioja, o pridėjus neutralizatoriaus rugštinės prigimties polimeras
paverčiamas druska. Dėl šio mechanizmo ir stebimas klampos didėjimas (7,8,9 pav.) [8,18].
7 pav. I fazė (milteliai) [8] 8 pav. II fazė – hidratacija [8]
9 pav. III fazė – neutralizacija [8]
28
Dažniausiai naudojami neutralizatoriai pateikiami 2 lentelėje.
2 lentelė. Dažniausiai naudojami neutralizatoriai [8].
Neutralizatorius Neutralizatoriaus kiekis*
Natrio hidroksidas (18%) 2,3
Amonio hidroksidas (28%) 0,7
Kalio hidroksidas (18%) 2,7
Argininas 4,5
Aminometilpropanolis 0,9
Tetrahidroksipropiletilendiaminas 2,3
Triolaminas (99%) 1,5
Trimetaminas (40%) 3,3
Diizopropanolaminas 1,2
Triizopropanolaminas 1,5
* Neutralizatoriaus kiekis, reikalingas neutralizuoti 1 dalį polimerinio emulsiklio
5.8. Literatūros apžvalgos apibendrinimas
Emulsija - tai heterogeninė dispersinė sistema sudaryta iš dviejų nesimaišančių skysčių
(aliejus ir vanduo), iš kurių vienas rutulio formos lašelių pavidalu yra pasiskirstęs kitame [9,39].
Naudojant emulsiklį užtikrinama, jog aliejinė fazė yra tolygiai pasiskirsčiusi vandeninėje mažų
globulių pavidalu.
Poliakrilo rūgšties polimerai – Pemulen™ polimerai didelės molekulinės masės
kryžmiškai sujungti kopolimerai iš akrilinės rūgšties ir hidrofobinio komomero, stabilizuojantys
aliejinius lašelius apsupdami elektriniu dvisluoksniu, atsiradusiu dėl polimero disociacijos, ir dėl
brinkstančio mikrogelinio tinklo susiformavimo. Apibendrinti gamintojo Lubrizol® pateikti duomenys
apie poliakrilo rūgšties polimerus Pemulen™ TR-1 ir Pemulen™ TR-2 bei jų palyginimas pateikiami
3 lentelėje.
29
3 lentelė. Pemulen TR-1 ir Pemulen TR-2 palyginimas [5,7,8]
Pemulen TR-1 Pemulen TR-2
CTFA/INCI Įvardijimas Akrilato/C10-30 alkilakrilato kryžmiškai
sujungtas polimeras
Akrilato/C10-30 alkilakrilato kryžmiškai sujungtas
polimeras
Pirminis emulsiklis + +
Suemulguojamo aliejaus
kiekis, nenaudojant
pagalbinio emulsiklio
iki 20% iki 50%
Klampa Vidutinė Maža
pH reikšmių intervalas 4-9 4-9
Tipinė naudojama
koncentracija 0,2 - 0,4% 0,2 – 0,4%
Pritaikomumas
Losjonai (vidutinis
aliejinės fazės kiekis) + +
Kremai (vidutinis
aliejinės fazės kiekis) + +
Pieneliai, purškiklai,
emulsijos ─ +
Kremai,losjonai (didelis
aliejinės fazės kiekis) ─ +
Emulsijos nėra termodinamiškai stabili dispersinė sistema, todėl jų stabilumui padidinti
yra naudojamos pagalbinės medžiagos. Gamintojas Lubrizol®, kaip galimas pagalbines medžiagas
emulsijų stabilumui padidinti siūlo sorbitano monooleataą (Span 80) ir Carbomer® polimerus [5].
Span 80 yra priskiriamas nejonogeniniams emulsikliams, kurie naudojami emulsijų stabilizavimui dėl
savo mažo toksiškumo ir gero suderinamumo su kitomis medžiagomis. Emulsijos stabilumą jis
padidina sumažindamas paviršiaus įtempimą ant lašelių paviršiaus. Carbopol® Ultrez 20 -
hidrofobiškai modifikuotas kryžmiškai sujungtas akrilato kopolimeras, kuris stabilizuojan emulsijas
suformuodamas daugiamolekulinę plėvelę apie dispersinės fazės lašelius.
30
6. TYRIMO METODIKA
6.1. Tyrimo objektas
1. A/v tipo emulsija, pagaminta su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1.
2. A/v tipo emulsija, pagaminta su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-2.
6.2. Tyrimo medžiagos
6.2.1. Reagentai:
Pemulen™ TR-1 (Lubrizol®, JAV)
Pemulen™ TR-2 (Lubrizol®, JAV)
Carbopol® Ultrez 20 (Lubrizol®, JAV)
Span 80 (Sigma – Aldrich®, Jungtinė Karalystė)
Saulėgrąžų aliejus (Aceitera General Deheza®, Argentina)
Vazelino aliejus (Ph.Eur.3rd ed. 1997)
Natrio hidroksidas (Sigma – Aldrich®, JAV)
Glicerolis (Carl Roth GmbH + Co®, Vokietija)
DL-α-tokoferolis (Carl Roth GmbH + Co®, Vokietija)
Išgrynintas vanduo (Ph.Eur.01/2008:0008)
6.2.2. Įranga:
Analitinės svarstyklės SCALTEC (Scaltec Instruments Gmbh, Vokietija)
Maišyklė IKA-Ultra Turrax T 45 S7 (Janke & Kunkel Gmbh, Vokietija)
pH-metras Cyberscan pH/mV/˚C Meter (EUTECH INSTRU MENTS, Nyderlandai)
Viskozimetras Sine – wave Vibro Viscometer SV – 10 (A&D Company ltd., Japonija)
Elektroninis termometras WINLAB (Windaus Labortechnik, Vokietija)
Centrifuge 5810R eppendorf (Eppendorf AG, Vokietija)
Elektroninis mikroskopas Motic BA310 (Ted Pella, Inc., JAV)
Termostatas CLIMACELL (BMT Medical Technology, Čekija)
31
6.3. Tyrimo metodai
6.3.1. pH-metrija
Pagamintų emulsijų pH reikšmės buvo matuojamos Cyberscan pH/mV/˚C Meter. 2 ml
emulsijos buvo sumaišomi su 20 ml dejonizuoto vandens. Gautas tirpalas pro popierinį filtrą
nufiltruotas į stiklinėlę ir pamatuota jo pH reikšmė [3].
6.3.2. Centrifugavimas
Centrifugavimas buvo atliekamas centrifuga (Centrifuge 5810R eppendorf), esant 22 ˚C
temperatūrai, 5000 apsisukimų per minutę greičiu 5 min. Į šešis 2 ml tūrio mėgintuvėlius buvo įdėtas
vienodas tiriamųjų emulsijų kiekis. Kiekvieno matavimo metu su kiekviena emulsija tyrimas atliktas
po du kartus. Emulsijų stabilumas buvo vertinamas pagal vandeninės ir aliejinės fazių atsiskyrimą.
Mėginių stabilumas buvo skaičiuojamas remiantis formule:
C =
(1 formulė)
C – stabilumas (%)
a – vandeninės fazės kiekis (g)
m– paimto tirti mėginio masė (g)
6.3.3. Viskozimetrija
Emulsijų klampa buvo matuojama viskozimetru (Sine – wave Vibro Viscometer SV –
10). Į tiriamąjį indą sudėta 20 ˚C temperatūros emulsija, pripildant jį iki pažymėtos ribos. Tada į
emulsiją nuleistos viskozimetro sensoriaus plokštelės ir pamatuota klampa [1]. Kiekvieno matavimo
metu su kiekviena emulsija tyrimas pakartotas po tris kartus.
6.3.4. Mikroskopija
Svarbiausia fizikinė savybė apibūdinanti emulsinius lašelius yra jų dydis. Lašelių dydis
tiesiogiai įtakoja emulsijų stabilumą ir klampą. Nustatyta, kad stabiliausios emulsijos tos, kuriose
lašelių skersmuo nuo 0,5 µm iki 2,5 µm. Lašelių dydžio pasiskirstymas gali būti apibūdinamas
įvairiais dydžiais, tarp kurių dažniausias yra vidurkis [37,39]. Emulsinių lašelių dydis buvo
matuojamas Motic BA310 mikroskopu, naudojant 400 kartų objektyvo didinimą. Preparatai
32
paruošiami ant objektinio stiklelio užtepant labai ploną emulsijos sluoksnį ir prispaudžiant jį
dengiamuoju stikleliu. Preparatai stebimi praeinančioje šviesoje. Optinis mikroskopas per kamerą
sujungtas su kompiuteriu. Matavimas atliekamas kompiuterio ekrane, kiekvieną kartą išmatuojant 100
lašelių skersmenį. Mikroskopinio stebėjimo metu darytos emulsijų nuotraukos, kurios įvestos į
kompiuterio atmintį [2,39,40].
6.3.5. Termostatavimas
Tyrimo metu naudotas CLIMACELL termostatas. Emulsijos termostatinėje spintoje buvo
laikomos 6 mėnesius, esant 30 ˚C temperatūrai ir 75% santykinei drėgmei.
6.3.6. Statistinė analizė
Gauti duomenys apdoroti naudojant programinį statistinių duomenų paketą IBM SPSS
Statistics 16 for Windows ir Microsoft® Office Excel 2010 programą. Taikant T-test nustatytas
rezultatų skirtumų reikšmingumas, skirtumai reikšmingi, kai p<0,05.
6.4. A/v emulsijų gamyba tiesioginiu metodu
Emulsijos buvo gaminamos taikant „tiesioginį“ gamybos metodą naudojant Pemulen™
polimerus. Sausas polimeras buvo dedamas į vandenį, o pasiekus homogeninį polimero pasiskirstymą
pridėta aliejinė fazė. Galiausiai, emulsija buvo neutralizuota su NaOH, tam kad būtų pasiektas
optimalus stabilumas. Emulsijos buvo pagamintos naudojant IKA Ultra-turrax maišyklę emulsijas
maišant kambario temperatūroje (18-22˚C) 5 minutes, esant 800 apsisukimų per minutę [5,8].
33
7. REZULTATAI
7.1. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1 ir pagalbinėmis
medžiagomis Span 80 ir Ultrez 20 gamyba
Emulsijos buvo gaminamos taikant tiesioginį gamybos metodą, pagal masę kambario
temperayūroje (18-22˚C). Gaminant emulsijas su polimeriniu emulsikliu Pemulen™ TR-1 jo
koncentracija buvo 0,4%, vandeninės fazės - 74% bendros emulsijos masės. Į indą buvo įpilamas
reikiamas kiekis vandens ir ant jo išbarstomas reikiamas kiekis poliakrilo rūgšties polimero Pemulen™
TR-1 bei paliekama išbrinkti 24 valandoms. Gaminant emulsijas, kaip pagalbinės medžiagos naudotos
Span 80 bei Ultrez 20, kurių koncentracijos atitinkamai buvo 0,1%; 0,2%; 0,4% bei 0,2%; 0,4%; 0,6%.
Emulsiklių koncentracijos pasirinktos dėl aktualių toksikologinių, ekonominių ir aplinkosaugos
priežasčių [34]. Gaminant emulsijas su Ultrez 20 kartu su Pemulen™ TR-1 ant vandens paviršiaus
buvo išbarstoma ir paliekama išbrinkti ir reikiamas kiekis Ultrez 20. Gaminant emulsijas su Span 80,
kurio HLB 4,3 reikiamas šio nejonogeninio emulsiklio kiekis buvo pridedamas į aliejinę fazę. Kaip
aliejinė fazė buvo pasirinktas saulėgrąžų aliejus, kuris sudarė 20% bendros emulsijos masės –
maksimalus aliejinės fazės kiekis, kurį gali suemulguoti Pemulen™ TR-1, esant pH 3-11. Į vandeninę
fazę papildomai buvo įdedama 5% glicerolio, o į aliejinę – 0,5% α-tokoferolio. Į vandeninę fazę buvo
supilama aliejinė fazė, emulsijos neutralizuotos su 18% NaOH tirpalu, iki pH reikšmės 6,5±0,01.
Emulsijos gamintos naudojant IKA - Ultra turrax maišyklę, esant 800 apsisukimų per minutę, maišant
5 minutes. Iš viso pagamintos 7 stabilios emulsijos: 3 emulsijos su Span 80 (0,1%, 0,2%, 0,4%), 3
emulsijos su Ultrez 20 (0,2%, 0,4%, 0,6%) bei kontrolinė emulsija be pagalbinių medžiagų [5,7,9].
Gauti duomenys pateikiami 4 lentelėje.
4 lentelė. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru PTR1 sudėtis (A ir B)
A lentelė. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru PTR1 ir Span 80 sudėtis
Nr. Sudėtinės
medžiagos
PTR1-S1 PTR1-S2 PTR1-S4 PTR1-K
Kiekis,
% m, g
Kiekis,
% m, g
Kiekis,
% m, g
Kiekis,
% m, g
1 Pemulen TR-1 0,4 0,28 0,4 0,28 0,4 0,28 0,4 0,28
2 Span 80 0,1 0,07 0,2 0,14 0,4 0,28 ─
3 Saulėgrąžų aliejus 20,0 14,00 20,0 14,00 20,0 14,00 20,0 14,00
4 Glicerolis 5,0 3,50 5,0 3,50 5,0 3,50 5,0 3,50
5 α-tokoferolis 0,5 0,35 0,5 0,35 0,5 0,35 0,5 0,35
6 Išgrynintas vanduo 74,0 51,8 73,9 51,73 73,7 51,59 74,1 51,87
Emulsijos stabilumas* + + + +
* + - stabili emulsija
34
B lentelė. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru PTR1 ir Ultrez 20 sudėtis
Nr. Sudėtinės
medžiagos
PTR1-U2 PTR1-U4 PTR1-U6 PTR1-K
Kiekis,
% m, g
Kiekis,
% m, g
Kiekis,
% m, g
Kiekis,
% m, g
1 Pemulen TR-1 0,4 0,28 0,4 0,28 0,4 0,28 0,4 0,28
2 Carbopol Ultrez 20 0,2 0,14 0,4 0,28 0,6 0,42 ─
3 Saulėgrąžų aliejus 20,0 14,00 20,0 14,00 20,0 14,00 20,0 14,00
4 Glicerolis 5,0 3,50 5,0 3,50 5,0 3,50 5,0 3,50
5 α-tokoferolis 0,5 0,35 0,5 0,35 0,5 0,35 0,5 0,35
6 Išgrynintas vanduo 73,9 51,73 73,7 51,59 73,5 51,45 74,1 51,87
Emulsijos stabilumas* + + + +
* + - stabili emulsija
7.2. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-2 ir pagalbinėmis
medžiagomis Span 80 ir Ultrez 20 gamyba
Gaminant emulsijas su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-2 jo koncentracija
emulsijose buvo 0,4%, o vandeninės fazės - 54% bendros emulsijos masės. Į indą buvo įpilamas
reikiamas kiekis vandens ir ant jo išbarstomas reikiamas Pemulen™ TR-2 kiekis bei paliekama
išbrinkti 24 valandoms. Gaminant emulsijas, kaip pagalbinės medžiagos naudotos Span 80 bei
Carbopol® Ultrez 20, kurių koncentracijos atitinkamai buvo 0,1%; 0,2%; 0,4% ir 0,2%; 0,4%; 0,6%.
Tokios emulsiklių koncentracijos buvo pasirinktos dėl toksikologinių, ekonominių ir aplinkosaugos
priežasčių [34]. Gaminant emulsijas su Ultrez 20 kartu su Pemulen™ TR-2 ant vandens paviršiaus
buvo išbarstoma ir paliekama išbrinkti ir reikiamas kiekis Ultrez 20. Gaminant emulsijas su Span 80
reikiamas jo kiekis buvo pridedamas į aliejinę fazę. Gaminant emulsijas su saulėgrąžų aliejumi stabilių
emulsinių sistemų pagaminti nepavyko nei su Span 80, nei su Ultrez 20, nei kontrolinės emulsijos be
pagalbinių medžiagų. Todėl buvo pasirinktas vazelino aliejus, remiantis “The Lubrizol corporation.
Introducing Pemulen polymeric emulsifiers” [5] pateiktais duomenimis. Gaminant emulsijas su
vazelino aliejumi buvo pagamintos stabilios emulsijos su Span 80 bei kontrolinė emulsija. Naudojant
įvairias Ultrez 20 koncentracijas stabilios emulsijos nebuvo gautos – aliejinė ir vandeninė fazės
atsiskyrė. Todėl galima teigti, jog naudojant Ultrez 20 ir Pemulen™ TR-2 su vazelino aliejumi
stabilios emulsinės sistemos nesudaromos. Į vandeninę fazę papildomai buvo įdedama 5% glicerolio,
o į aliejinę – 0,5% α-tokoferolio. Į vandeninę fazę buvo supilama aliejinė fazė, emulsijos
neutralizuotos su 18% NaOH tirpalu iki pH reikšmės 6,5±0,01. Emulsijos gamintos naudojant IKA -
Ultra turrax maišyklę, esant 800 apsisukimų per minutę, maišant 5 minutes [5,7,9]. Gauti duomenys
pateikiami 5 lentelėje.
35
5 lentelė. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru PTR2 sudėtis (A ir B)
A lentelė. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru PTR2 ir Span 80 sudėtis
Nr. Sudėtinės
medžiagos
PTR2-S1 PTR2-S2 PTR2-S4 PTR2-K
Kiekis,
% m, g
Kiekis,
% m, g
Kiekis,
% m, g
Kiekis,
% m, g
1 Pemulen TR-2 0,4 0,28 0,4 0,28 0,4 0,28 0,4 0,28
2 Span 80 0,1 0,07 0,2 0,14 0,4 0,28 ─
3 Vazelino aliejus 40,0 28,00 40,0 28,00 40,0 28,00 40,0 28,00
4 Glicerolis 5,0 3,50 5,0 3,50 5,0 3,50 5,0 3,50
5 α-tokoferolis 0,5 0,35 0,5 0,35 0,5 0,35 0,5 0,35
6 Išgrynintas vanduo 54,0 37,8 53,9 37,73 53,7 37,59 54,1 37,87
Emulsijos stabilumas* + + + +
* + - stabili emulsija
B lentelė. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru PTR2 ir Ultrez 20 sudėtis
Nr. Sudėtinės
medžiagos
PTR2-U2 PTR2-S4 PTR2-S6 PTR2-K
Kiekis,
% m, g
Kiekis,
% m, g
Kiekis,
% m, g
Kiekis,
% m, g
1 Pemulen TR-2 0,4 0,28 0,4 0,28 0,4 0,28 0,4 0,28
2 Carbopol Ultrez 20 0,2 0,14 0,4 0,28 0,6 0,42 ─
3 Vazelino aliejus 40,0 28,00 40,0 28,00 40,0 28,00 40,0 28,00
4 Glicerolis 5,0 3,50 5,0 3,50 5,0 3,50 5,0 3,50
5 α-tokoferolis 0,5 0,35 0,5 0,35 0,5 0,35 0,5 0,35
6 Išgrynintas vanduo 53,9 37,73 53,7 37,59 53,5 37,45 54,1 37,87
Emulsijos stabilumas* = = = +
* + - stabili emulsija; = - nestabili emulsija
7.3. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1 stabilumo
vertinimas
7.3.1. Emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1 pH reikšmės
vertinimas
Gaminant emulsijas buvo siekiama, kad jų pH reikšmės būtų 6,5, nes optimali emulsijų
klampa gamybai naudojant Pemulen™ polimerus pasiekiama, kai pH reikšmė yra 6,5-7,5 [10].
Žemesnioji intervalo riba pasirinkta, norint, kad pH reikšmė būtų kuo artimesnė odos pH reikšmei 5,5.
Pagamintų emulsijų pH reikšmė buvo vertinta du kartus – pagaminus ir po 6 mėnesių laikymo
termostate, esant ±0,01 tikslumui. Gauti rezultatai pateikiami 6 lentelėje.
36
6 lentelė. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru PTR1 pH reikšmės
A/v emulsija pH reikšmė
Pagaminus
pH reikšmė Po 6
mėnesių
PTR1-S1 6,49±0,01 6,25±0,01
PTR1-S2 6,50±0,01 6,39±0,01
PTR1-S4 6,51±0,01 6,46±0,01
PTR1-U2 6,49±0,01 5,91±0,01
PTR1-U4 6,50±0,01 6,07±0,01
PTR1-U6 6,51±0,01 6,40±0,01
PTR1-K 6,49±0,01 6,05±0,01
Iš lentelės matoma, jog visų emulsijų pH reikšmės pagaminus atitiko reikalavimą ir
nebuvo didesnės nei 6,5±0,01. Tyrimą pakartojus po 6 mėnesių visose emulsijose pastebėtas pH
reikšmės mažėjimas. Mažiausiai pH reikšmė pakito emulsijoje PTR1-S4, o labiausiai – PTR1-U2.
Vertinant pH reikšmės pokyčio priklausomybę nuo pagalbinių medžiagų koncentracijos, matoma, jog
emulsijose, kurių gamybai buvo naudota mažesnės Span 80 ir Ultrez 20 koncentracijos pH reikšmės
pokytis buvo didesnis. Tokį pH reikšmių pokytį galėjo lemti poliakrilo rūgšties polimerų struktūra:
esant 30˚C ar aukštesnei aplinkos temperatūrai nuo hidrofilinės dalies galėjo atskilti vandenilio jonai
suteikdami emulsijoms rūgštinių savybių [47].
7.3.2. Emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1 stabilumo
vertinimas centrifuguojant
Siekiant įvertinti emulsijų, pagamintų naudojant poliakrilo rūgšties polimerą Pemulen™
TR-1, stabilumą, atliktas centrifugavimas. Emulsijų centrifugavimas yra pagreitintas stabilumo testas,
kurio metu pagreitinamas demulsifikavimo procesas, tačiau nėra įvertinami kiti sistemos parametrai.
Kai emulsijos paveikiamos didele centrifugos jėga, vandeninė fazė atsiskiria nuo emulsijos ir aliejaus
lašeliai artimai kontaktuoja tarpusavyje, suformuodami iškreiptas formas [41]. Tyrimas atliktas du
kartus – pagaminus ir po 6 mėnesių laikymo termostate tiriamąjį pavyzdį vertinant po 2 kartus, esant
5000 apsisukimų per minutę 22˚C temperatūrai. Matavimo laikas – 5 minutės. Gauti rezultatai pateikti
7 lentelėje.
Iš lentelėje pateiktų duomenų matoma, jog visos emulsijos, pagamintos su poliakrilo
rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1 centrifugavimą atlikus emulsijas pagaminus išliko stabilios, fazių
atsiskyrimo požymių nepastebėta. Pakartojus tyrimą po 6 mėnesių gauti analogiški rezultatai –
emulsijos išliko stabilios, fazių atsiskyrimo požymių nepastebėta. Nestabilumo požymių nepastebėta
nei emulsijose, pagamintose su pagalbinėmis medžiagomis - Span 80 ir Ultrez 20, nei kontrolinėje
emulsijoje be pagalbinių medžiagų. Atsižvelgiant į gautus rezultatus, galima teigti, kad ir vienas
37
poliakrilo rūgšties polimeras Pemulen™ TR-1 užtikrina emulsijos stabilumą, nes po bandymo
kontrolinė emulsija be pagalbinių medžiagų išliko stabili. Vertinant Span 80 įtaką gautiems
rezultatams, galima daryti išvadą, jog šios PAM savybė sumažinti paviršiaus įtempimą ant lašelių
paviršiaus lėmė gautus rezultatus – emulsijose su Span 80 nepastebėta fazių atsiskyrimo požymių.
Vertinant Ultrez 20 įtaką gautiems rezultatams, galima daryti išvadą, jog šis karbomeras
suformuodamas daugiamolekulinę plėvelę aplink dispersinės fazės lašelius padidino emulsijų
stabilumą. Šis stabilumo testas gali būti vertinamas kaip sufleris tolimesniems stabilumo tyrimams, nes
jo metu negalima įvertinti atskiros Span 80 ir Ultrez 20 koncentracijų įtakos emulsijų stabilumui
[40,41].
7 lentelė. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru PTR1 centrifugavimo rezultatai
Emulsija Pagaminus Po 6 mėnesių
I II I II
PTR1-S1 + + + +
PTR1-S2 + + + +
PTR1-S4 + + + +
PTR1-U2 + + + +
PTR1-U4 + + + +
PTR1-U6 + + + +
PTR1-K + + + +
* + - emulsija po centrifugavimo išliko stabili, n=2
7.3.3. Emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1 klampos
pokyčio laiko atžvilgiu vertinimas
Atliekant tolimesnį emulsijų stabilumo vertinimą, buvo tiriama Span 80 ir Ultrez 20
koncentracijų įtaką klampai. Klampa matuota tris kartus – pagaminus emulsijas, po 4 mėnesių
termostate ir po 6 mėnesių termostate nuo pagaminimo kiekvieną matavimą pakartiojant po tris kartus
(n=3). Klampa matuota, esant 20˚C temperatūrai. Gauti rezultatai pateikti 10 paveiksle.
Iš diagramos matoma, kad pagaminus emulsijas su Span 80 didžiausia klampa užfiksuota
emulsijoje PTR1-S2. Vertinant emulsijų, pagamintų su Span 80 klampą po 4 mėnesių gauti analogiški
rezultatai – didžiausia klampa užfiksuota PTR1-S2, kuri padidėjo 24±1%. Klampos padidėjimas po 4
mėnesių taip pat stebėtas ir PTR1-S1, atitinkamai 24±1%. Tuo tarpu emulsijoje PTR1-S4 klampa
beveik nepakito, fiksuotas 0,93±1% padidėjimas. Tyrimą atlikus po 6 mėnesių buvo užfiksuotas
klampos sumažėjimas visose emulsijose, lyginant su rezultatais gautais po 4 mėnesių, tačiau tik
emulsijoje PTR1-S2 klampa buvo 10±1% mažesnė nei pagaminus. Emulsijos PTR1-S1 klampa,
lyginant su klampa pagaminus emulsiją padidėjo 15±1%, o emulsijos PTR1-S4 klampa padidėjo tik
38
0,82±1%. Stebint PTR1-K emulsijos klampos pokytį laiko atžvilgiu gauti panašūs rezultatai į
emulsijos PTR1-S1. Kontrolinės emulsijos klampa po 4 mėnesių padidėjo 16±1%, o po 6 mėnesių -
5±1%, lyginant su klampa užfiksuota emulsiją pagaminus. Norint nustatyti, ar emulsijose su
skirtingomis Span 80 koncentracijomis ir kontrolinėje emulsijoje gauti rezultatai yra statistiškai
reikšmingi, lyginant kiekvienos emulsijos klampos pokytį tarp skirtingu laiku atliktų klampos
matavimų buvo atliktas t-testas. Emulsijose PTR1-S1 ir PTR1-S2 bei PTR1-K reikšmingi rezultatai
gauti tarp visų trijų matavimų, o emulsijoje PTR1-S4 reikšmingo rezultatų skirtumo tarp matavimų
gauta nebuvo (p<0,05). Lyginant rezultatus gautus tiriant emulsijas su skirtingomis Span 80
koncentracijomis ir kontroline emulsija, galima daryti išvadą, jog 0,1% Span 80 sumažindamas lašelių
paviršiaus įtempimą padidina emulsijos klampą. PTR1-S2 emulsijos klampa didesnė nei PTR1-K buvo
tik pagaminus ir po 4 mėnesių, tačiau po 6 mėnesių sumažėjo. To priežastimi galėtų būti 0,2% Span 80
koncentracijos nesuderinamumas su termostate buvusiomis sąlygomis. Lyginant rezultatus gautus
tiriant emulsijas PTR1-S4 ir PTR1-K, matoma, jog padidinus koncentraciją iki 0,4% visais laiko
tarpais matuota klampa buvo mažesnė nei kontrolinės emulsijos. Palyginus kiekvienos emulsijos su
skirtinga Span 80 koncentracija klampų pokyčius laiko atžvilgiu su kontrolinės emulsijos klampos
pokyčiu laiko atžvilgiu, statistiškai reikšmingi duomenys gauti tik su 0,4% Span 80 koncentracija
(p<0,05). Nors emulsijos PTR1-S4 klampa ir buvo mažesnė nei kontrolinės, tačiau bėgant laikui ji kito
mažiausiai, todėl galima teigti, jog tokia emulsija ilgiau išliks stabili. Gauti duomenys pavaizduoti 11
paveiksle.
Vertinant Ultrez 20 koncentracijos įtaką emulsijų klampai, iš diagramos matoma, jog
didžiausia klampa matuojant pagaminus emulsijas buvo užfiksuota emulsijoje PTR1-U6. Pakartojus
tyrimą po 4 mėnesių visų emulsijų klampa buvo mažesnė nei pagaminus, atitinkamai PTR1-U2 -
34±1%, PTR1-U4 - 45±1%, PTR1-U6 - 32±1%. Tyrimą atlikus po 6 mėnesių, klampa dar labiau
sumažėjo emulsijose PTR1-U4 ir PTR1-U6, atitinkamai 65%±1% ir 49±1%. Tuo tarpu emulsijoje
PTR1-U2 klampa, lyginant su antruoju matavimu padidėjo, tačiau buvo 2±1% mažesnė nei pagaminus.
Norint nustatyti, ar emulsijose su skirtingomis Ultrez 20 koncentracijomis ir kontrolinėje emulsijoje
gauti rezultatai yra staitistiškai reikšmingi, lyginant kiekvienos emulsijos klampos pokytį tarp skirtingu
laiku atliktų klampos matavimų buvo atliktas t-testas. Emulsijoje PTR1-U2 reikšmingi rezultatai gauti
tik tarp antrojo ir trečiojo klampos matavimų. Emulsijose PTR1-U4 ir PTR1-U6 reikšmingi rezultatai
gauti tarp visų trijų matavimų (p<0,05). Palyginus emulsijų, pagamintų su Ultrez 20, klampų pokyčius
su kontrolinės emulsijos klampos pokyčiu bėgant laikui, matoma, kad tik emulsijos PTR1-U6 klampa
visų matavimų metu buvo didesnė. Emulsijos PTR1-U2 klampa didesnė už kontrolinės emulsijos
buvo pagaminus ir po 6 mėnesių, o PTR1-U4 - pagaminus ir po 4 mėnesių. Vertinant 0,2% ir 0,4%
Ultrez 20 įtaką emulsijų klampai ir stabilumui, galima daryti išvadą, kad šios koncentracijos padidina
emulsijų stabilumą tik jas pagaminus. Norint sužinoti, ar gauti rezultatai yra patikimi buvo patikrintas
39
statistinis reikšmingumas (p<0,05) tarp kiekvienos emulsijos su skirtinga Ultrez 20 koncentracija ir
kontrolinės emulsijos. Gauti rezultatai nei vienu atveju nebuvo statistiškai reikšmingi. Vertinant tokius
rezultatus, galima teigti, kad labiausiai emulsijų klampą, o kartu ir stabilumą padidina 0,6% Ultrez 20,
suformuodamas daugiamolekulinę plėvelę apie dispersinės fazės lašiukus, nors laikui bėgant klampa ir
mažėjo [6].
10 pav. Emulsijų, pagamintų su PTR1 ir Span 80 bei Ultrez 20 klampos pokytis laiko atžvilgiu
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
PTR1-S1 PTR1-S2 PTR1-S4 PTR1-U2 PTR1-U4 PTR1-U6 PTR1-K
Kla
mp
a(P
a*s)
Emulsija
Klampa (Pa*s) Pagaminus
Klampa (Pa*s) Po 4 mėn
Klampa (Pa*s) Po 6 mėn
40
11 pav. Emulsijos PTR1-S4% klampos pokytis laiko atžvilgiu vs. emulsijos PTR-K klampos pokyčiu laiko atžvilgiu
7.3.4. Poliakrilo rūgšties polimero Pemulen™ TR-1, Span 80 įtaka emulsinių lašelių
dydžiui
Siekiant įvertinti pagalbinės medžiagos - sorbitano monooleato – Span 80 įtaką
dispersinės fazės lašelių dydžiui buvo atliktas mikroskopinis emulsijų tyrimas, (11-13 pav., 8 lentelė).
Šį tyrimą verta atlikti, dėl jo suteikiamos informacijos apie emulsijos stabilumą. Emulsijų stabilumui
didelę įtaką turi dispersinės fazės lašelių dydis – kuo mažesni lašeliai, tuo emulsija yra stabilesnė.
Emulsija praranda stabilumą, kai lašeliai susilieja, o didesni lašeliai yra linkę greičiau susilieti.
Emulsijos stabilumui svarbus ir lašelių pasiskirstymas nustatytų dydžių grupėse. Kuo daugiau lašelių
turėtų būti mažesnių dydžių grupėse [37,39].
Tyrime buvo naudotos emulsijos, pagamintos naudojant 0,1%, 0,2%, 0,4% Span 80
koncentracija ir kontrolinė emulsija, pagaminta nenaudojant PAM. Atlikus šį tyrimą galima įvertinti,
ar tyrimui naudota PAM gali sumažinti emulsinių lašelių dydį ir taip padidinti emulsijos stabilumą.
Gauti emulsijų mikroskopiniai vaizdai skyrėsi aliejinės fazės lašelių dydžiu, vertinant plika akimi.
Lašelių dydis matuotas optiniu (Motic BA310) mikroskopu.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Pagaminus Po 4 mėn Po 6 mėn
Kla
mp
a (P
a*s)
Laikas
PTR1-K
PTR1-S4
41
A B C
12 pav. Span 80 koncentracijos įtaka emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1, emulsinių
lašelių dydžiui, pagaminus emulsijas. Naudotas 400 kartų objektyvo didinimas. A - emulsija, pagaminta naudojant 0,1%
Span 80, B – emulsija, pagaminta naudojant 0,2% Span 80, C – emulsija, pagaminta naudojant 0,4% Span 80.
Emulsijos mikroskopinis vaizdas kinta priklausomai nuo Span 80 koncentracijos.
Vertinant ir lyginant emulsijų su skirtingomis Span 80 koncentracijomis nuotraukas pagaminus plika
akimi, akivaizdžiai matoma, jog mažiausi emulsiniai lašeliai susidarė emulsijoje su didžiausia Span 80
koncentracija – 0,4% (12 pav.).
A B C
13 pav. Span 80 koncentracijos įtaka emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1, emulsinių
lašelių dydžiui, po 6 mėnesių termostate. Naudotas 400 kartų objektyvo didinimas. A - emulsija, pagaminta naudojant
0,1% Span 80, B – emulsija, pagaminta naudojant 0,2% Span 80, C – emulsija, pagaminta naudojant 0,4% Span 80.
Laikas, praleistas termostate įtakojo emulsijų, pagamintų su skirtingomis Span 80
koncentracijomis emulsinių lašelių dydžius. Emulsijoje su 0,1% Span 80 koncentracija nuotraukoje po
6 mėnesių plika akimi matoma, jog yra daugiau didesnio dydžio emulsinių lašelių nei prieš 6
mėnesius. Lyginant emulsinių lašelių kiekį pagaminus ir po 6 mėnesių, stebimas bendro jų kiekio
sumažėjimas. Emulsijose su 0,2% ir 0,4% Span 80 matomas panašus kiekis didelių emulsinių lašelių,
tačiau su 0,4% Span 80 koncentracija matoma daugiau mažo skersmens emulsinių lašelių. Lyginant
emulsijos su 0,4% Span 80 koncentracija mikroskopinį vaizdą pagaminus ir po 6 mėnesių, matomas
emulsinių lašelių kiekio sumažėjimas (13 pav). Sumažėjęs emulsinių lašelių kiekis emulsijose, įrodo,
jog bėgant laikui dispersinės fazės lašeliai susilieja ir stambėja.
42
A B
14 pav. Laiko įtaka emulsinių lašelių dydžiui emulsijoje, pagamintoje su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1
be pagalbinių medžiagų. Naudotas 400 kartų objektyvo didinimas. A – mikroskopinis emulsijos vaizdas pagaminus, B –
mikroskopinis emulsijos vaizdas po 6 mėnesių.
Vertinant kontrolinės poliakrilo rūgšties polimero Pemulen™ TR-1 emulsijos
mikroskopinį vaizdą plika akimi, matoma, jog po 6 mėnesių yra daugiau didesnių dispersinės fazės
lašelių, o ir pats jų kiekis mažesnis nei prieš 6 mėnesius (14 pav). Pasireiškė vienas iš emulsijų
senėjimo požymių – koalescencija, kurią įtakojo silpnėjantis Pemulen™ TR-1 mikrogelio tinklas,
emulsijai senstant. Lyginant kontrolinės emulsijos su Pemulen™ TR-1 vaizdą ir emulsijų, pagamintų
su Span 80 skirtingomis koncentracijomis pagaminus plika akimi, pastebima, jog emulsijų su Span 80
dispersinės fazės lašeliai yra mažesni nei kontrolinės emulsijos, o tai reiškia, kad Span 80 pridėjimas
padidina emulsijų stabilumą pagaminus. Lyginant kontrolinės emulsijos su Pemulen™ TR-1 vaizdą ir
emulsijų, pagamintų su Span 80 skirtingomis koncentracijomis po 6 mėnesių praleistų termostate,
matomas analogiškas vaizdas – emulsijų su Span 80 dispersinės fazės lašeliai yra mažesni ir bendras jų
kiekis yra didesnis (12-14 pav).
8 lentelė. Emulsinių lašelių pasiskirstymas grupėse (A ir B)
A lentelė. Emulsinių lašelių pasiskirstymo grupėse priklausomybė nuo Span 80 koncentracijos ir laiko
Lašelių dydis (µm)
Lašelių skaičius grupės viduje (%)
Pemulen TR-1 0,4%
Pagaminus
Pemulen TR-1 0,4%
Po 6 mėnesių
Min Max Grupės
vidurys Span 80 koncentracija (%)
0,1 0,2 0,4 K 0,1 0,2 0,4 K
0,50 1,00 0,8 4,94 3,54 5,00 5,40 1,37 2,00 5,00 5,40
1,01 1,50 1,3 19,75 31,76 42,50 14,32 12,32 12,50 8,75 6,76
1,51 2,00 1,8 33,34 18,82 12,50 14,87 12,74 13,75 32,50 18,92
2,01 2,50 2,3 18,52 9,41 20,00 34,32 19,18 18,75 17,50 17,56
2,51 3,00 2,8 14,81 23,53 16,25 20,27 26,03 24,25 23,75 24,33
3,01 3,50 3,3 8,64 12,94 3,75 10,82 28,36 28,75 12,50 27,03
43
Vienas iš taikomų metodų, norint įvertinti emulsijų stabilumą yra emulsinių lašelių
dydžio pokyčio stebėjimas laiko atžvilgiu. Lašelių didėjimas yra laikomas emulsijų destabilizacijos
įrodymu [42]. Tirtos emulsijos, pagamintos su Span 80 skirtingomis koncentracijomis jas pagaminus ir
po 6 mėnesių laikymo termostate. Kiekvieno matavimo metu buvo išmatuotas pastovus skaičius
lašelių.
Iš 8A lentelėje pateiktų duomenų matyti, kad pagaminus, emulsijoje su 0,1% Span 80
koncentracija daugiausia lašelių buvo grupėje, kur lašelių skersmuo (1,51-2,00 µm). Emulsijoje su
0,2% Span 80 daugiausia lašelių nustatyta grupėje, kur lašelių skersmuo (1,01-1,50 µm), emulsijoje su
0,4% Span 80 daugiausia lašelių taip pat užfiksuota grupėje, kur lašelių skersmuo (1,01-1,50 µm).
Stebint lašelių skaičiaus priklausomybę nuo Span 80 koncentracijos mažiausio skersmens (0,50-1,00)
grupėje emulsijas pagaminus, matoma, kad skirtumas tarp skirtingų koncentracijų yra apie 1%, o tarp
emulsijų su Span 80 ir kontrolinės emulsijos - 0,4-1,4%. Vertinant lašelių skaičiaus priklausomybę nuo
Span 80 koncentracijos didžiausio skersmens (3,01-3,50) grupėje, matoma, kad didžiausias skirtumas
buvo tarp 0,2% ir 0,4% Span 80 koncentracijų – 9,1% bei tarp 0,4% ir kontrolinės emulsijos – 7,1%.
Skirtumas tarp kitų koncentracijų ir kontrolinės emulsijos buvo 2-5%. Palyginus emulsijų, pagamintų
su Span 80 ir kontrolinės emulsijos lašelių pasiskirstymą grupėse, statistiškai reikšmingi rezultatai
gauti su visomis Span 80 koncentracijomis (0,1%, 0,2%, 0,4%) (p<0,05). Pakartojus tyrimą po 6
mėnesių emulsijoms išbuvus termostate, pastebimas lašelių stambėjimas. Emulsijai senstant lašeliai
yra linkę susijungti, todėl daugėja didesnio skersmens lašelių. Šiuo atveju lašelių polinkį jungtis
įtakoja ir silpnėjantis Pemulen™ TR-1 sudarytas mikrogelio tinklas senstant. Emulsijoje su 0,1% Span
80 daugiausia lašelių nustatyta grupėje, kur lašelių skersmuo (3,01-3,50 µm). Emulsijoje su 0,2% Span
80 daugiausia lašelių buvo grupėje, kur lašelių skersmuo taip pat (3,01-3,50 µm), o emulsijoje su 0,4%
Span 80 daugiausia lašelių užfiksuota grupėje, kur lašelių skersmuo (1,51-2,00 µm). Vertinant lašelių
skaičiaus priklausomybę nuo Span 80 koncentracijos mažiausio skersmens grupėje po 6 mėnesių,
skirtumas tarp skirtingų Span 80 koncentracijų buvo nuo 0,6% iki 4,7% lyginant jas tarpusavyje ir
0,4%-4% lyginant su kontroline emulsija. Įvertinus lašelių skaičiaus priklausomybę nuo Span 80
koncentracijos didžiausio skersmens grupėje, didžiausias skirtumas užfiksuotas tarp emulsijos su 0,4%
Span 80 ir emulsijų su kitomis Span 80 koncentracijomis bei kontrolinės emulsijos - 26%. Tarp 0,1%
ir 0,2% Span 80 bei kontrolinės emulsijos skirtumas buvo apie 1%. Palyginus emulsijų su Span 80 ir
kontrolinės emulsijos lašelių pasiskirstymą grupėse, statistiškai reikšmingi rezultatai gauti su 0,4%
Span 80 koncentracija (p<0,05). Emulsijoms senstant, Pemulen™ TR-1 ir Span 80 tarpusavio
poveikis sąlygojo mikrogelinio tinklo nykimą, o tuo pačiu ir stabilumo mažėjimą. Pemulen™ TR-1
atveju, tokio mažėjimo priežastimi galėtų būti prisotintas lašelių paviršius ir padidėjusi polimero-
polimerų sąveika, o Span 80 – didesnis giminingumas sąlyčio paviršiui [9].
44
B lentelė. Emulsinių lašelių dydžio priklausomybė nuo Span 80 koncentracijos ir laiko
Pemulen TR-1 0,4%
Pagaminus
Pemulen TR-1 0,4%
Po 6 mėnesių
Span 80 koncentracija (%)
0,1 0,2 0,4 K 0,1 0,2 0,4 K
Mažiausias
lašelis(iš
matuotų) µm
0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
Didžiausias
lašelis (iš
matuotų) µm
31,6 29,19 18,91 33,18 77,1 73,0 66,3 87,7
Lašelių skaičius
už grupių ribų 19 15 20 25 27 20 20 26
Dispersiškumo
laipsnis
1,45*10-4
cm-1
1,52*10-4
cm-1
1,62*10-4
cm-1
1,29*10-4
cm-1
1,39*10-4
cm-1
1,42*10-4
cm-1
1,50*10-4
cm-1
1,20*10-4
cm-1
Iš 8B lentelės matoma, kad išmatavus emulsijų, pagamintų tiek su Span 80, tiek be šios
pagalbinės medžiagos didžiausią lašelį mėginyje, po 6 mėnesių visuose mėginiuose lašeliai buvo
didesni. Mažiausio iš matuotų lašelių skersmens nuo laiko priklausomybė nepasireiškė, jie išliko
pastovaus dydžio. Mažiausias lašelis tarp didžiausių po 6 mėnesių užfiksuotas emulsijoje su 0,4%
Span 80 koncentracija ir jis buvo mažesnis nei kontrolinėje emulsijoje. Esant didesnei Span 80
koncentracijai, lašelių dydis yra mažesnis, nes didesnis kiekis nejonogeninio emulsiklio stabilizuoja
lašelių paviršių. [22,33] Lašelių skaičius už grupių ribų po 6 mėnesių padidėjo emulsijose su 0,1% ir
0,2% Span 80 koncentracijomis bei kontrolinėje emulsijoje, bet nepakito su 0,4% Span 80.
Didižiausias dispersiškumo laipsnis tiek pagaminus, tiek po 6 mėnesių, nors ir 7,5% mažesnis, taip pat
nustatytas emulsijoje su 0,4% Span 80 koncentracija. Įvertinus duomenis apie lašelių pasiskirstymą
grupėse ir laiko įtaką lašelių dydžiui, galima teigti, jog emulsija pagaminta su 0,4% Span 80
koncentracija bus stabiliausia.
7.3.5. Poliakrilo rūgšties polimero Pemulen™ TR-1, Ultrez 20 įtaka emulsinių lašelių
dydžiui
Siekiant įvertinti akrilato/C10-30 alkilakrilato krospolimero - Ultrez 20 koncentracijos ir
laiko įtaką emulsinių lašelių dydžiui – emulsijų stabilumą įtakojančiam veiksniui, buvo atliktas
mikroskopinis emulsijų tyrimas.
Tyrimo metu buvo naudotos emulsijos, pagamintos su 0,2%, 0,4%, 0,6% Ultrez 20 ir
kontrolinė emulsija, pagaminta be šios pagalbinės medžiagos. Buvo matuojamas lašelių pasiskirstymas
grupėse, išmatuota didžiausias ir mažiausias mėginio lašelis bei lašelių skaičius už grupių ribų. Visi šie
45
parametrai įvertinti pagaminus emulsijas ir po 6 mėnesių emulsijų laikymo termostate. Emulsijų
mikroskopiniai vaizdai, kuriuose skyrėsi aliejinės fazės lašelių dydis buvo vertinti plika akimi. Lašelių
dydis išmatuotas optiniu (Motic BA310) mikroskopu.
A B C
15 pav. Ultrez 20 koncentracijos įtaka emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1, emulsinių
lašelių dydžiui, pagaminus emulsijas. Naudotas 400 kartų objektyvo didinimas. A - emulsija, pagaminta naudojant 0,2%
Ultrez 20, B – emulsija, pagaminta naudojant 0,4% Ultrez 20, C – emulsija, pagaminta naudojant 0,6% Ultrez 20.
Analizuojant gautus rezultatus (plika akimi), matoma, jog didėjant Ultrez 20
koncentracijai, emulsiniai lašeliai smulkėja ir tiriamajame pavyzdyje jų fiksuojama daugiau. Lyginant
emulsijų su skirtingomis Ultrez 20 koncentracijomis akivaizdžiai matoma, jog emulsijoje su 0,2%
Ultrez 20 yra daugiausia didelių emulsinių lašelių. Emulsijoje su 0,4% Ultrez 20 didelių emulsinių
lašelių taip pat yra daug. Emulsijoje su 0,6% Ultrez 20 pastebimas ženklus didelių emulsinių lašelių
kiekio sumažėjimas. Įvertinus šiuos duomenis, galima teigti, jog 0,6% Ultrez 20 koncentracija, siekiant
emulsijų stabilumo, turi pranašumą prieš mažesnes šio Karbopolio koncentracijas (15 pav.).
A B C
16 pav. Ultrez 20 koncentracijos įtaka emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-1, emulsinių
lašelių dydžiui, po 6 mėnesių termostate. Naudotas 400 kartų objektyvo didinimas. A - emulsija, pagaminta naudojant
0,2% Ultrez 20, B – emulsija, pagaminta naudojant 0,4% Ultrez 20, C – emulsija, pagaminta naudojant 0,6% Ultrez 20.
Pakartojus tyrimą po 6 mėnesių, gautose emulsijų nuotraukose matoma, kad emulsiniai
lašeliai visose emulsijose stambėjo. Labiausiai emulsinių lašelių dydžio dinamika pastebima (plika
akimi) emulsijoje su 0,2% - mažiausia – Ultrez 20 koncentracija. Emulsinių lašelių stambėjimas
matomas ir emulsijose su 0,4% ir 0,6% Ultrez 20, tačiau jis ne toks ryškus (15 pav). Vertinant
emulsinių lašelių pokytį bėgant laikui emulsijoje su 0,2% Ultrez 20 akivaizdžiai matoma, jog bendras
46
lašelių kiekis tiriamajame pavyzdyje yra mažesnis ir stambių lašelių yra daugiau nei pagaminus.
Lyginant emulsijos su 0,4% Ultrez 20 nuotraukas pagaminus ir po 6 mėnesių, matoma, kad labai mažų
lašelių kiekis tiriamajame pavyzdyje sumažėjo, tačiau didelių lašelių yra mažiau. Emulsijoje su 0,6%
Ultrez 20 koncentracija lašelių dydžio ir kiekio pokytis buvo mažiausias. Po 6 mėnesių tiriamajame
pavyzdyje vis dar matoma daug mažų emulsinių lašelių, nors stambių lašelių ir padaugėjo (14-16
pav).
9 lentelė. Emulsinių lašelių pasiskirstymas (A ir B)
A lentelė. Emulsinių lašelių pasiskirstymo grupėse priklausomybė nuo Ultrez 20 koncentracijos ir laiko
Lašelių dydis (µm)
Lašelių skaičius grupės viduje (%)
Pemulen TR-1 0,4%
Pagaminus
Pemulen TR-1 0,4%
Po 6 mėnesių
Min Max Grupės
vidurys Ultrez 20 koncentracija (%)
0,2 0,4 0,6 K 0,2 0,4 0,6 K
0,50 1,00 0,8 1,14 4,06 3,42 5,40 5,13 1,26 5,13 5,40
1,01 1,50 1,3 17,05 14,12 31,82 14,32 7,69 8,86 5,13 6,76
1,51 2,00 1,8 13,64 17,65 13,63 14,87 17,95 15,19 19,23 18,92
2,01 2,50 2,3 37,50 32,41 20,45 34,32 15,38 24,05 37,17 17,56
2,51 3,00 2,8 23,86 24,7 23,86 20,27 28,21 27,86 20,52 24,33
3,01 3,50 3,3 6,81 7,06 6,82 10,82 25,64 22,78 12,82 27,03
Emulsijoms senstant didėjantys emulsiniai lašeliai atspindi koalescencijos procesą
vykstantį emulsijoje. Be to, lyginant emulsijų su didesniais ir mažesniais emulsiniais lašeliais
stabilumą laikytų tomis pačiomis sąlygomis, pastarosios buvo stabilesnės [42].
Tirtos emulsijos, pagamintos su skirtingomis Ultrez 20 koncentracijomis ir kontrolinė
emulsija jas pagaminus ir po 6 mėnesių laikymo termostate. Įvertintas lašelių pasiskirstymas grupėse ir
pasiskirstymo pokytis bėgant laikui. Kiekvieno tyrimo metu matuotas pastovus skaičius lašelių.
Analizuojant 9A lentelėje pateiktus duomenis, matoma, kad pagaminus, emulsijoje su 0,2% Ultrez 20
koncentracija daugiausia lašelių užfiksuota grupėje, kur lašelių skersmuo (2,01-2,50). Emulsijoje,
pagamintoje su 0,4% Ultrez 20 daugiausia lašelių buvo toje pačioje grupėje. Tuo tarpu emulsijoje,
pagamintoje su 0,6% Ultrez 20 koncentracija daugiausia lašelių užfiksuota grupėje, kur lašelių
skersmuo (1,01-1,50). Stebint lašelių skaičiaus priklausomybę nuo Ultrez 20 koncentracijos mažiausio
skersmens lašelių grupėje (0,50-1,00), matoma, kad skirtumas tarp skirtingų koncentracijų ir
kontrolinės emulsijos yra 2-6%. Stebint šį pasiskirstymą didžiausio skersmens lašelių grupėje (3,01-
3,50), matoma, jog skirtumas tarp skirtingų Ultrez 20 koncentracijų yra mažesnis nei 1%, tačiau nuo
kontrolinės emulsijos skiriasi 5%. Įvertinus gautų rezultatų statistinį reikšmingumą tarp emulsijų su
Ultrez 20 ir kontrolinės emulsijos, statistiškai reikšmingas skirtumas gautas tik tarp emulsijos su 0,6%
47
Ultrez 20 koncentracija ir kontrolinės emulsijos (p<0,05). Tyrimas pakartotas po 6 mėnesių emulsijų
laikymo termostate. Emulsijoje, pagamintoje su 0,2% Ultrez 20 koncentracija daugiausia lašelių
užfiksuota grupėje, kur lašelių skersmuo (2,51-3,00). Emulsijoje, pagamintoje su 0,4% Ultrez 20
koncentracija daugiausia lašelių taip pat buvo grupėje, kur lašelių skersmuo (2,51-3,00). Emulsijoje,
pagamintoje su 0,6% Ultrez 20 koncentracija daugiausia lašelių užfiksuota grupėje, kur lašelių
skersmuo (2,01-2,50). Stebint lašelių skaičiaus priklausomybę nuo Ultrez 20 koncentracijos mažiausio
skersmens lašelių grupėje (0,5-1,00), matoma, kad emulsijojse su 0,2% ir 0,6% Ultrez 20 šis skaičius
yra vienodas, o emulsijoje su 0,4% mažesnis 4%. Palyginus pasiskirstymą šioje lašelių skersmens
grupėje su kontrolinės emulsijos, 4% skirtumas buvo tik tarp emulsijos su 0,4% Ultrez 20. Stebint
lašelių skaičiaus priklausomybę nuo Ultrez 20 koncentracijos didžiausio skersmens lašelių grupėje
(3,01-3,50), matoma, jog skirtumas tarp emulsijos su 0,2% ir 0,4% Ultrez 20 bei kontrolinės emulsijos
buvo 1-3%. Tuo tarpu emulsijoje su 0,6% Ultrez 20 didžiausio skersmens lašelių buvo 10-13%
mažiau nei su 0,2% ir 0,4% Ultrez 20 ir 15% mažiau nei kontrolinėje emulsijoje. Įvertinus gautų
rezultatų statistinį reikšmingumą tarp emulsijų su skirtingomis Ultrez 20 koncentracijomis ir
kontrolinės emulsijos, statistiškai reikšmingas rezultatas gautas tik tarp emulsijos su 0,6% Ultrez 20 ir
kontrolinės emulsijos (p<0,05). Galima daryti išvadą, kad 0,6% Ultrez 20 labiausiai stabilizavo
dispersinės fazės lašelius suformuodamas aplink juos daugiamolekulinę plėvelę [6].
B lentelė. Emulsinių lašelių dydžio priklausomybė nuo Ultrez 20 koncentracijos ir laiko
Pemulen TR-1 0,4%
Pagaminus
Pemulen TR-1 0,4%
Po 6 mėnesių
Ultrez 20 koncentracija (%)
0,2 0,4 0,6 K 0,2 0,4 0,6 K
Mažiausias
lašelis (iš
matuotų) µm
0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
Didžiausias
lašelis (iš
matuotų) µm
46,45 27,87 40,14 33,18 70,2 69,4 68,7 73,0
Lašelių skaičius
už grupių ribų 12 15 12 25 22 21 22 26
Dispersiškumo
laipsnis
0,90*10-4
cm-1
1,30*10-4
cm-1
1,40*10-4
cm-1
1,29*10-4
cm-1
0,80*10-4
cm-1
1,22*10-4
cm-1
1,30*10-4
cm-1
1,20*10-4
cm-1
Iš 9B lentelės matoma, kad išmatavus emulsijų, pagamintų tiek su Ultrez 20, tiek be šios
pagalbinės medžiagos didžiausią lašelį mėginyje, po 6 mėnesių visuose mėginiuose lašeliai buvo
didesni. Mažiausio iš matuotų lašelių skersmens nuo laiko priklausomybė nepasireiškė, jie išliko
pastovaus dydžio. Mažiausias lašelis tarp didžiausių po 6 mėnesių užfiksuotas emulsijoje su 0,6%
Ultrez 20 koncentracija ir jis buvo mažesnis nei kontrolinėje emulsijoje. Šioje emulsijoje taip pat buvo
ir didžiausias dispersiškumo laipsnis tiek emulsiją pagaminus, tiek ir po 6 mėnesių, nors ir 6%
48
mažesnis. Lašelių skaičius už grupių ribų po 6 mėnesių padidėjo visose emulsijose. Įvertinus duomenis
apie lašelių pasiskirstymą grupėse, galima teigti, jog emulsija pagaminta su 0,6% Ultrez 20
koncentracija bus stabiliausia.
7.4. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-2 stabilumo
vertinimas
7.4.1. Emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-2 pH reikšmės
vertinimas
Gaminant emulsijas buvo siekiama, kad jų pH reikšmė būtų 6,5, nes optimali emulsijų
klampa gamybai naudojant Pemulen™ polimerus pasiekiama, kai pH reikšmė yra 6,5-7,5 [10]. 6,5
pH reikšmė pasirinkta, norint, kad gautų emulsijų pH reikšmė būtų kuo artimesnė odos pH reikšmei
5,5. Pagamintų emulsijų pH reikšmė buvo vertinta du kartus – pagaminus ir po 6 mėnesių laikymo
termostate, esant ±0,01 tikslumui. Gauti rezultatai pateikiami 10 lentelėje.
10 lentelė. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru PTR2 pH reikšmės
A/v emulsija pH reikšmė
Pagaminus
pH reikšmė Po 6
mėnesių
PTR2-S1 6,51±0,01 5,82±0,01
PTR2-S2 6,49±0,01 6,44±0,01
PTR2-S4 6,49±0,01 5,95±0,01
PTR2-K 6,50±0,01 5,58±0,01
Iš lentelėje pateiktų duomenų matoma, kad pagaminus visų emulijų pH reikšmė atitiko
reikalaujamą pH 6,5±0,01. Tyrimą pakartojus po 6 mėnesių klampa beveik nepasikeitė tik emulsijoje
su 0,2% Span 80 koncentracija. Kitose emulsijose pH reikšmė stipriai sumažėjo. pH reikšmių
mažėjimą galėjo lemti Pemulen™ TR-2 struktūra: esant 30˚C ar aukštesnei aplinkos temperatūrai nuo
hidrofilinės dalies galėjo atskilti vandenilio jonai suteikdami emulsijoms rūgštinių savybių [47].
7.4.2. Emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-2 stabilumo
vertinimas centrifuguojant
Siekiant įvertinti emulsijų, pagamintų naudojant poliakrilo rūgšties polimerą Pemulen™
TR-2, stabilumą, atliktas centrifugavimas. Emulsijų centrifugavimas yra pagreitintas stabilumo testas,
49
kurio metu emulsijos yra veikiamos didele centrifugos jėga ir vandeninė fazė atsiskiria nuo emulsijos
[41]. Tyrimas atliktas emulsijas pagaminus ir po 6 mėnesių laikymo termostate atlikus po 2 matavimus
kiekvienam tiriamajam mėginiui, esant 5000 apsisukimų per minutę 22˚C temperatūrai. Matavimo
laikas – 5 minutės. Gauti rezultatai pateikti 11 lentelėje.
Iš lentelėje pateiktų duomenų matoma, kad centrifugavimą atlikus emulsijas pagaminus,
visos emulsijos išliko stabilios, fazių atsiskyrimo pastebėta nebuvo. Tyrimą pakartojus po 6 mėnesių,
fazių atsiskyrimas užfiksuotas emulsijoje PTR2-S1. Naudojantis 1 formule apskaičiuota, jog
emulsijoje PTR2-S1 atsiskyrė 5% vandeninės fazės. Emulsijose PTR2-S2 ir PTR2-S4 fazių
atsiskyrimo pastebėta nebuvo. Vertinant gautus rezultatus, galima teigti, kad ir vienas poliakrilo
rūgšties polimeras Pemulen™ TR-2 sujungdamas aliejinės fazės lašiukus su lipofilinėmis polimerinės
grandinės dalimis užtikrina emulsijos stabilumą. Emulsijoje PTR2-S1 pasireiškusį fazių atsiskyrimą
galima vertinti kaip suflerį tolimesniems stabilumo tyrimų rezultatams – ši emulsija nebus stabili. To
priežastimi galėjo būti Pemulen™ TR-2 ir Span 80 tarpusavio poveikis, atsiradęs emulsijoms
senstant, kuris sąlygojo mikrogelinio tinklo nykimą, o tuo pačiu ir stabilumo mažėjimą. Kadangi
emulsijose su 0,2% ir 0,4% Span 80 koncentracijomis fazių atsiskyrimas nepasireiškė, galima teigti,
kad tiek Pemulen™ TR-2, tiek Span 80 veikimo mechanizmas stabilizuojant emulsijas buvo
sinergistinis, tačiau konkrečių Span 80 koncentracijų įtaką emulsijų stabilumui būtina įvertinti
tolimesniais stabilumo tyrimais [40,45].
11 lentelė. Emulsijų su poliakrilo rūgšties polimeru PTR2 centrifugavimo rezultatai
Emulsija Pagaminus Po 6 mėnesių
I II I II
PTR2-S1 + + - -
PTR2-S2 + + + +
PTR2-S4 + + + +
PTR2-K + + + + * + emulsija po centrifugavimo išliko stabili;
- emulsija po centrifugavimo nestabili, n=2
50
7.4.3. Emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-2 klampos
pokyčio laiko atžvilgiu vertinimas
Atliekant tolimesnį emulsijų stabilumo vertinimą, buvo tiriama Span 80 koncentracijos
įtaka klampai. Klampa matuota tris kartus – pagaminus emulsijas, po 4 mėnesių laikymo termostate ir
po 6 mėnesių laikymo termostate, kiekvieną matavimą pakartojant po tris kartus (n=3). Klampa
matuota, esant 20˚C temperatūrai. Gauti rezultatai pateikti 17 paveiksle.
Iš diagramos matoma, kad didžiausia klampa pagaminus emulsijas užfiksuota emulsijoje
PTR2-S4. Stebint klampos pokytį po 4 mėnesių emulsijojse su Span 80 didžiausia klampa taip pat
buvo emusijoje PTR2-S2, nors ir 40±1% mažesnė nei pagaminus. Po 4 mėnesių 63±1% klampa
sumažėjo emulsijoje PTR2-S4 ir 1,7±1% kontrolinėje emulsijoje. Tuo tarpu 3,5±1% klampos
padidėjimas buvo užfiksuotas emulsijoje PTR2-S2. Analizuojant rezultatus gautus pamatavus klampą
po 6 mėnesių, matoma, kad visų emulsijų klampa sumažėjo. Didžiausia klampa tarp emulsijų,
pagamintų su Span 80 vėl buvo emulsijoje PTR2-S4, tačiau 51,29±1% mažesnė nei pagaminus.
Emulsijoje PTR2-S4 klampa sumažėjo 76,63±1%, o PTR2-S2 - 27,76±1%, lyginant su rezultatais
gautais emulsijas pagaminus. Kontrolinės emulsijos, pagamintos be Span 80 klampa po 6 mėnesių
sumažėjo 24,95±1%. Norint nustatyti, ar emulsijose su skirtingomis Span 80 koncentracijomis ir
kontrolinėje emulsijoje gauti rezultatai yra staitistiškai reikšmingi, lyginant kiekvienos emulsijos
klampos pokytį tarp skirtingu laiku atliktų klampos matavimų buvo atliktas t-testas. Emulsijose PTR2-
S1 ir PTR2-S4 reikšmingas skirtumas gautas tarp visų trijų matavimų, o PTR2-S2 ir kontrolinėje
emulsijoje – tik tarp antrojo ir trečiojo matavimų (p<0,05). Lyginant rezultatus gautus tiriant emulsijas
su Span 80 ir su kontroline emulsija, galima daryti išvadą, jog nejonogeninis emulsiklis Span 80
emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-2 emulsijų klampos nepadidina.
Tiek emulsijų su Span 80, tiek kontrolinės emulsijos klampa po 6 mėnesių laikymo termostate buvo
mažesnė nei pagaminus, tačiau tokius rezultatus galėjo lemti ne tik Pemulen™ TR-2 ir Span 80
sąveika, bet ir termostate buvę sąlygos. Nors visų emulsijų su Span 80 klampa ir buvo mažesnė nei
kontrolinės emulsijos, tačiau emulsijoje su 0,2% Span 80 klampos pokytis bėgant laikui buvo
mažiausias ir palyginus su kontroline emulsija statistiškai reikšmingas (p<0,05) (18 pav). Vertinant
0,4% Span 80 įtaką emulsijų klampai ir stabilumui galima daryti išvadą, kad esant didesnei šio
nejonogeninio emulsiklio koncentracijai jis išstūmė iš mikrogelinio tinklo Pemulen™ TR-2 molekules
taip jį suardydamas. Įvertinus rezultatus, gautus stebint klampos pokytį laiko atžvilgiu emulsijose su
Pemulen™ TR-2 ir skirtingomis Span 80 koncentracijomis, galima daryti išvadą, jog 0,2% Span 80
koncentracijos pridėjimas gali padidinti emulsijos stabilumą.
51
17 pav. Emulsijų, pagamintų su PTR2 ir Span 80 klampos pokytis laiko atžvilgiu
18 pav. Emulsijos PTR2-S2 klampos pokytis laiko atžvilgiu vs emulsijos PTR2-K klampos pokyčiu laiko atžvilgiu
7.4.4. Poliakrilo rūgšties polimero Pemulen™ TR-2, Span 80 įtaka emulsinių lašelių
dydžiui
Siekiant įvertinti poliakrilo rūgšties polimero Pemulen™ TR-2 ir sorbitano monooleato –
Span 80 įtaką dispersinės fazės lašelių dydžiui buvo atliktas mikroskopinis emulsijos tyrimas. Siekiant
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
PTR2-S1 PTR2-S2 PTR2-S4 PTR2-K
Kla
mp
a (P
a*s)
Emulsija
Klampa (Pa*s) Pagaminus
Klampa (Pa*s) Po 4 mėn
Klampa (Pa*s) Po 6 mėn
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
Pagaminus Po 4 mėn Po 6 mėn
Kla
mp
a (P
a*s)
Laikas
PTR2-K
PTR2-S2
52
įvertinti laiko įtaką emulsinių lašelių dydžiui mikroskopinis tyrimas atliktas emulsijas pagaminus ir 6
mėnesius emulsijoms išbuvus termostate (30˚C temperatūra, 75% drėgmės) (19-21 pav. 12 lentelė).
Tyrimui naudotos emulsijos, pagamintos su 0,4% Pemulen™ TR-2 ir 0,1%, 0,2%, 0,4%
Span 80 bei kontrolinė emulsija, pagaminta be Span 80. Atlikus šį tyrimą galima spręsti, ar Span 80
gali sumažinti emulsinių lašelių dydį ir padidinti emulsijų stabilumą. Gauti emulsijų mikroskopiniai
vaizdai skyrėsi aliejinės fazės lašelių dydžiu, kuris buvo vertintas plika akimi. Lašelių dydis buvo
išmatuotas optiniu (Motic BA310) mikroskopu (12 lentelė).
A B C
19 pav. Span 80 koncentracijos įtaka emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-2, emulsinių
lašelių dydžiui, pagaminus emulsijas. Naudotas 400 kartų objektyvo didinimas. A - emulsija, pagaminta naudojant 0,1%
Span 80, B – emulsija, pagaminta naudojant 0,2% Span 80, C – emulsija, pagaminta naudojant 0,4% Span 80.
Analizuojant gautus emulsijų mikroskopinius vaizdus plika akimi, matoma, jog didžiausi
aliejinės fazės lašeliai buvo emulsijoje su didžiausia Span 80 koncentracija. Emulsijų su 0,1% ir 0,2%
PAM mikroskopiniai vaizdai panašūs – matoma daug mažų ir keletas didesnių aliejinės fazės lašelių.
Įvertinus tokius rezultatus, galima teigti, jog emulsijos su mažesne Span 80 koncentracija yra
stabilesnės (19 pav.).
A B C
20 pav. Span 80 koncentracijos įtaka emulsijų, pagamintų su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-2, emulsinių
lašelių dydžiui, po 6 mėnesių. Naudotas 400 kartų objektyvo didinimas. A - emulsija, pagaminta naudojant 0,1% Span
80, B – emulsija, pagaminta naudojant 0,2% Span 80, C – emulsija, pagaminta naudojant 0,4% Span 80.
Vertinant gautus emulsijų mikroskopinius vaizdus (plika akimi) po 6 mėnesių, matoma,
kad didžiausi aliejinės fazės lašeliai, kaip ir vertinant emulsijas pagaminus, buvo emulsijoje su
53
didžiausia Span 80 koncentracija. Emulsijose su 0,1% ir 0,2% PAM koncentracijomis taip pat
matomas panašus vaizdas, kaip ir prieš 6 mėnesius – daug mažų ir keletas didesnių aliejinės fazės
lašelių. Įvertinus gautus rezultatus, galima daryti išvadą, jog emulsijoms senstant stabilesnės bus
emulsijos su mažesne Span 80 koncentracija (20 pav).
A B
21 pav. Laiko įtaka emulsinių lašelių dydžiui emulsijoje, pagamintoje su poliakrilo rūgšties polimeru Pemulen™ TR-2
be pagalbinių medžiagų. Naudotas 400 kartų objektyvo didinimas. A – mikroskopinis emulsijos vaizdas pagaminus, B –
mikroskopinis emulsijos vaizdas po 6 mėnesių.
Vertinant poliakrilo rūgšties polimero Pemulen™ TR-2 ir laiko įtaką aliejinės fazės
lašelių dydžiui (plika akimi), matoma, jog emulsiją pagaminus lašeliai išsidėstę labai tankiai, o didelių
lašelių nėra daug. Analizuojant mikroskopinį emulsijos vaizdą po 6 mėnesių pastebima, kad padaugėjo
didelių aliejinės fazės lašelių ir sumažėjo bendras jų kiekis, įvyko koalescencija – procesas būdingas
emulsijai senstant (21 pav.). Lyginant emulsijų, pagamintų su Span 80 ir kontrolinės emulsijos
mikroskopinius vaizdus, matoma, jog emulsijose su PAM dispersinės fazės lašeliai tiek pagaminus,
tiek ir po 6 mėnesių yra mažesni, o bendras jų kiekis po 6 mėnesių yra didesnis. Galima, teigti, kad
Span 80 pridėjimas sumažina aliejinės fazės lašelių dydį taip padidindamas emulsijų stabilumą (19-21
pav).
12 lentelė. Emulsinių lašelių pasiskirstymas grupėse (A ir B)
A lentelė. Emulsinių lašelių pasiskirstymo grupėse priklausomybė nuo Span 80 koncentracijos ir laiko
Lašelių dydis (µm)
Lašelių skaičius grupės viduje (%)
Pemulen TR-2 0.4%
Pagaminus
Pemulen TR-2 0.4%
Po 6 mėnesių
Min Max Grupės
vidurys Span 80 koncentracija (%)
0,1 0,2 0,4 K 0,1 0,2 0,4 K
0,50 1,00 0,8 12,08 10,22 8,26 5,00 3,40 3,53 3,61 3,05
1,01 1,50 1,3 30,43 28,41 11,76 10,00 11,90 12,26 12,05 8,16
1,51 2,00 1,8 18,19 16,66 28,21 17,50 15,94 17,65 16,87 17,92
2,01 2,50 2,3 14,11 17,04 16,48 28,75 27,70 32,56 21,68 19,27
2,51 3,00 2,8 14,11 15,90 23,88 22,50 21,78 21,18 33,74 22,22
3,01 3,50 3,3 11,08 11,77 11,41 16,25 19,28 12,82 12,05 29,38
54
Tyrimo metu buvo vertinta Pemulen™ TR-2 ir Span 80 koncentracijos įtaka lašelių
pasiskirstymui grupėse ir pasiskirstymo pokytis bėgant laikui (12A lentelė). Kiekvieno tyrimo metu
matuotas pastovus skaičius lašelių. Analizuojant rezultatus emulsijas pagaminus, kai emulsijos
gamybai naudota 0,1% PAM, daugiausia lašelių buvo grupėje, kur lašelių skersmuo (1,01-1,50).
Emulsijoje su 0,2% PAM daugiausia lašelių taip pat buvo grupėje, kur lašelių skersmuo (1,01-1,50), o
su 0,4% Span 80 - grupėje, kur lašelių skersmuo (1,51-2,00). Tuo tarpu kontrolinėje emulsijoje be
Span 80 daugiausia lašelių užfiksuota grupėje, kur lašelių skersmuo (2,01-2,50). Vertinant lašelių
skaičiaus priklausomybę nuo Span 80 koncentracijos mažiausio skersmens lašellių grupėje (0,50-1,00),
skirtumas tarp skirtingų Span 80 koncentracijų buvo 2-4%. Gautus rezultatus lyginant su kontroline
emulsija, matoma, jog kontrolinėje emulsijoje mažiausio skersmens lašelių buvo 3-7% mažiau.
Vertinant lašelių skaičiaus priklausomybę nuo Span 80 koncentracijos didžiausio skersmens lašelių
grupėje (3,01-3,51), skirtumas tarp skirtingų nejonogeninio emulsiklio koncentracijų buvo mažiau nei
1%. Gautus rezultatus lyginant su kontroline emulsija, matoma, jog kontrolinėje emulsijoje didžiausio
skersmens lašelių buvo 5% daugiau nei emulsijose, pagamintose su Span 80. Palyginus lašelių
pasiskirstymą grupėse tarp emulsijų su skirtingomis Span 80 koncentracijomis ir kontrolinės emulsijos,
statistiškai reikšmingas rezultatas gautas tik tarp emulsijos, pagamintos su 0,2% Span 80 ir kontrolinės
emulsijos (p<0,05). Tyrimą pakartojus po 6 mėnesių emulsijoje, pagamintoje su 0,1% Span 80
daugiausia lašelių buvo grupėje, kur lašelių skersmuo (2,01-2,50). Šioje grupėje daugiausia lašelių
buvo ir emulsijoje, pagamintoje su 0,2% Span 80. Emulsijoje su 0,4% PAM daugiausia lašelių rasta
grupėje, kur lašelių skersmuo (2,51-3,00). Kontrolinėje emulsijoje daugiausia lašelių užfiksuota
grupėje, kur lašelių skersmuo (3,01-3,50). Vertinant lašelių skaičiaus priklausomybę nuo Span 80
koncentracijos mažiausio skersmens lašelių grupėje (0,50-1,00) gautas skirtumas tarp skirtingų Span
80 koncentracijų ir kontrolinės emulsijos buvo iki 0,5%. Vertinant lašelių skaičiaus priklausomybę
nuo Span 80 koncentracijos didžiausio skersmens lašelių grupėje (3,01-3,50) emulsijoje su 0,1% Span
80 lašelių šioje grupėje buvo 7% daugiau nei su 0,2% ir 0,4% Span 80. Gautus rezultatus palyginus su
kontroline emulsija, matoma, jog kontrolinėje emulsijoje didžiausio skersmens lašelių buvo 10-17%
daugiau. Palyginus lašelių pasiskirstymą grupėse tarp emulsijų, pagamintų su skirtigomis Span 80
koncentracijomis ir kontrolinės emulsijos, statistiškai reikšmingi rezultatai gauti tik su 0,2% Span 80
koncentracija (p<0,05). Tokiems rezultatams įtakos galėjo turėti didesnis aliejinės fazės kiekis,
naudotas gaminant emulsijas su Pemulen™ TR-2 ir pasireiškusi sąveika tarp didesnės nejonogeninio
emulsiklio Span 80 koncenracijos ir Pemulen™ TR-2, dėl ko nyko mikrogelinis tinklas [9,18].
55
B lentelė. Emulsinių lašelių dydžio priklausomybė nuo Span 80 koncentracijos ir laiko
Pemulen TR-2 0,4%
Pagaminus
Pemulen TR-2 0,4%
Po 6 mėnesių
Span 80 koncentracija (%)
0,1 0,2 0,4 K 0,1 0,2 0,4 K
Mažiausias
lašelis (iš
matuotų) µm
0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
Didžiausias
lašelis (iš
matuotų) µm
18,8 18,4 19,3 19,5 89,5 86,9 93,1 88,5
Lašelių skaičius
už grupių ribų 8 12 15 20 9 15 17 26
Dispersiškumo
laipsnis
1,02*10-4
cm-1
1,40*10-4
cm-1
1,30*10-4
cm-1
0,91*10-4
cm-1
0,82*10-4
cm-1
1,32*10-4
cm-1
1,20*10-4
cm-1
0,80*10-4
cm-1
Iš 12 B lentelės matoma, kad išmatavus emulsijų, pagamintų tiek su Span 80, tiek be šios
pagalbinės medžiagos didžiausią lašelį mėginyje, po 6 mėnesių visuose mėginiuose lašeliai buvo
didesni. Mažiausio iš matuotų lašelių skersmens nuo laiko priklausomybė nepasireiškė, jie išliko
pastovaus dydžio. Mažiausias lašelis tarp didžiausių pagaminus emulsijas buvo emulsijoje su 0,2%
Span 80 ir buvo mažesnis nei kontrolinėje emulsijoje. Po 6 mėnesių mažiausias lašelis tarp didžiausių
taip pat užfiksuotas emulsijoje su 0,2% Span 80 koncentracija ir jis buvo mažesnis nei kontrolinėje
emulsijoje. Didžiausias dispersiškumo laipsnis emulsijas pagaminus nustatytas su 0,2% Span 80
koncentracija, po 6 mėnesių jis sumažėjo 6%. Toks rezultatas parodo, kad didesnis kiekis emulsiklio
nebūtinai reiškia didesnį emulsijos stabilumą [18]. Lašelių skaičius už grupių ribų po 6 mėnesių
padidėjo visose emulsijose, tiek su Span 80, tiek ir kontrolinėje emulsijoje. Įvertinus duomenis apie
lašelių pasiskirstymą grupėse, galima teigti, jog 0,2% Span 80 koncentracija padidina emulsijos,
pagamintos su 0,4% Pemulen™ TR-2 stabilumą.
56
8. REZULTATŲ APIBENDRINIMAS
Tiriant Pemulen™ TR-1 ir Span 80 įtaką emulsijų stabilumui atliktas pH reikšmių
pokyčio laiko atžvilgiu vertinimas parodė, jog kontrolinės emulsijos pH reikšmė bėgant laikui sumžėjo
labiau nei emulsijų, pagamintų kartu su Span 80. Mažiausiai pH reikšmė sumažėjo emulsijoje su 0,4%
Span 80 koncentracija. Toliau vertinant šių emulsijų stabilumą buvo atliktas centrifugavimo testas
emulsijas pagaminus ir po 6 mėnesių laikymo termostate. Abiem atvejais visos emulsijos po testo
išliko stabilios. Stebint klampos pokytį laiko atžvilgiu, nustatyta, kad emulsijų su 0,1% ir 0,2% Span
80 bei kontrolinės emulsijos klampos reikšmingai skyrėsi tarp visų trijų matavimų (p<0,05). Emulsijos
su 0,4% Span 80 koncentracija klampos tarp matavimų reikšmingai nesiskyrė, šios emulsijos klampa
laikui bėgant kito mažiausiai ir reikšmingai skyrėsi lyginant su kontroline emulsija (p<0,05). Atlikus
mikroskopinį emulsijų vertinimą tiek vertinant emulsijų nuotraukas plika akimi, tiek lašelių
pasiskirstymą grupėse pagal dydį, gauti rezultatai parodė, jog stabiliausia buvo emulsija su 0,4% Span
80. Lyginant šios emulsijos ir kontrolinės emulsijos lašelių pasiskirstymą grupėse buvo gauti
statistiškai reikšmingi rezultatai (p<0,05).
Tiriant Pemulen™ TR-1 ir Ultrez 20 įtaką emulsijų stabilumui atliktas pH reikšmių
pokyčio laiko atžvilgiu vertinimas parodė, jog mažiau nei kontrolinės emulsijos, pH reikšmė sumažėjo
emulsijose su 0,4% ir 0,6% Ultrez 20. Atlikus centrifugavimo testą tiek emulsijas pagaminus, tiek ir po
6 mėnesių laikymo termostate emulsijose fazių atsiskyrimo pastebėta nebuvo. Stebint klampos pokytį
laiko atžvilgiu, nustatyta, kad emulsijos su 0,2% Ultrez 20 klampa reikšmingai skyrėsi tarp antro ir
trečio matavimų, o emulsijų su 0,4% ir 0,6% bei kontrolinės emulsijos – tarp visų trijų matavimų
(p<0,05). Lyginant emulsijų, pagamintų su skirtingomis Ultrez 20 koncentracijomis ir kontrolinės
emulsijos klampų pokytį bėgant laikui, statistiškai reikšmingo skirtumo nebuvo gauta nei su viena
Ultrez 20 koncentracija (p<0,05). Atlikus mikroskopinį emulsijų vertinimą tiek vertinant emulsijų
nuotraukas plika akimi, tiek lašelių pasiskirstymą grupėse pagal dydį, gauti rezultatai parodė, kad
stabiliausia buvo emulsija su 0,6% Ultrez 20. Lyginant šios emulsijos ir kontrolinės emulsijos lašelių
pasiskirstymą grupėse buvo gauti statistiškai reikšmingi rezultatai (p<0,05).
Tiriant Pemulen™ TR-2 ir pagalbinių medžiagų Span 80 ir Ultrez 20 įtaką emulsijų
stabilumui, įvertinti Ultrez 20 įtakos nepavyko, nes stabilių emulsijų su šia pagalbine medžiaga ir
Pemulen™ TR-2 pagaminti nepavyko. Tačiau vertinant Pemulen™ TR-2 ir Span 80 įtaką stabilumui
atliktas pH reikšmių pokyčio laiko atžvilgiu vertinimas parodė, jog kontrolinės emulsijos pH reikšmė
sumažėjo labiau nei emulsijų, pagamintų su skirtingomis Span 80 koncentracijomis. Atlikus
centrifugavimo testą pagaminus visos emulsijos išliko stabilios. Tačiau testą pakartojus po 6 mėnesių
emulsijoje su 0,1% Span 80 pastebėta fazių atsiskyrimas. Apskaičiuota, jog šioje emulsijoje išsiskyrė
5% vandeninės fazės. Stebint klampos pokytį laiko atžvilgiu, nustatyta, kad emulsijų, pagamintų su
57
0,1% ir 0,4% Span 80 klampos reikšmingai skyrėsi tarp visų trijų matavimų, o su 0,2% ir kontrolinės
emulsijos – tarp antro ir trečio matavimų (p<0,05). Lyginant emulsijų, pagamintų su skirtingomis Span
80 koncentracijomis ir kontrolinės emulsijos klampų pokytį bėgant laikui, statistiškai reikšmingas
rezultatas gautas su 0,2% Span 80 koncentracija (p<0,05). Atlikus mikroskopinį emulsijų vertinimą
tiek vertinant emulsijų nuotraukas plika akimi, tiek lašelių pasiskirstymą grupėse pagal dydį, gauti
rezultatai parodė, kad stabiliausia buvo emulsija su 0,2% Span 80. Lyginant šios emulsijos ir
kontrolinės emulsijos lašelių pasiskirstymą grupėse buvo gauti statistiškai reikšmingi rezultatai
(p<0,05).
58
9. IŠVADOS
1. Remiantis literatūros duomenų analize, pagaminta 11 skirtingos sudėties emulsijų, kuriose
saulėgrąžų (20%) ir vazelino (40%) aliejams stabilizuoti panaudota 0,4% Pemulen™ TR-1 ir
Pemulen™ TR-2 bei skirtingos 0,1%, 0,2%, 0,4% Span 80 ir 0,2%, 0,4%, 0,6% Ultrez 20
koncentracijos.
2. Fizikiniais stabilumo tyrimais nustatyta, kad kontrolinėse a/v emulsijose su Pemulen™ TR-1
ir Pemulen™ TR-2 fazių atsiskyrimo požymių nebuvo visą vertinimo laikotarpį, tačiau laikui
bėgant pH reikšmė ir klampa sumažėjo. Nustatytas emulsinių lašelių stambėjimas ,pagaminus
emulsijas daugiausia lašelių buvo (2,01-2,50 µm) skersmens grupėje, o po 6 mėnesių - (3,01-
3,50 µm), (p>0,05).
3. Tyrimais nustatyta, kad iš visų a/v emulsijų, su Pemulen™ TR-1 ir Span 80, stabiliausia buvo
emulsija pagaminta su 0,4% Span 80 koncentracija. Šios emulsijos pH reikšmė ir klampa laikui
bėgant kito mažiausiai, lašelių pasiskirstymas grupėse reikšmingai skyrėsi nuo kontrolinės
emulsijos (p<0,05), emulsija išliko stabili atlikus centrifugavimo testą.
4. Nustatyta, kad labiausiai a/v emulsijų, pagamintų su Pemulen™ TR-2 ir Span 80 stabilumą
padidina 0,2% Span 80 koncentracija. Šios sudėties emulsija išliko stabili atlikus
centrifugavimo testą, pH reikšmė kito mažiausiai, klampos pokytis laio atžvilgiu ir lašelių
pasiskirstymas grupėse reikšmingai skyrėsi nuo kontrolinės emulsijos (p<0,05).
5. Tyrimų rezultatai parodė, kad labiausiai a/v emulsijų, pagamintų su Pemulen™ TR-1 ir Ultrez
20 stabilumą padidina 0,6% Ultrez 20 koncentracija. Šios sudėties emulsija išliko stabili po
centrifugavimo, pH reikšmė kito mažiausiai, lašelių pasiskirstymas grupėse reikšmingai skyrėsi
nuo kontrolinės emulsijos (p<0,05), tačiau klampos pokytis laiko atžvilgiu, lyginant su
kontroline emulsija, reikšmingas nebuvo.
59
10. PRAKTINĖS REKOMENDACIJOS
A/v emulsijos, pagamintos su 0,4% poliakrilo rūgšties polimero koncentracija yra
pakankamai stabilios, tačiau kartu naudojant papildomus emulsiklius galima pasiekti dar geresnių
rezultatų. Derinant Pemulen™ TR-1 ir TR-2 su 0,4% ir 0,2% Span 80, gautos stabilios emulsijos, todėl
šios sudėties emulsijas galima naudoti kaip pagrindus įvedant vaistines medžiagas (13 lentelė).
13 lentelė. Optimalios sudėties a/v emulsijos su Pemulen™ TR-1 ir Pemulen™ TR-2 bei Span 80
Sudėtis (%) Pemulen TR-1 (0,4%) Pemulen TR-2 (%)
Span 80 0,4 0,2
Saulėgrąžų aliejus 20,0
Vazelino aliejus 40,0
Glicerolis 5,0 5,0
α-tokoferolis 0,5 0,5
Išgrynintas vanduo 73,7 53,9
Parametrai:
Pagaminus Po 6 mėnesių Pagaminus Po 6 mėnesių
pH reikšmė 6,51±0,01 6,46±0,01 6,49±0,01 6,44±0,01
Fazių atsiskyrimas
po centrifugavimo ─ ─ ─ ─
Dinaminė klampa
(Pa*s) (vidurkis,
kai n=3)
0,912±0,009 0,91±0,009 0,293±0,003 0,202±0,002
* ─ fazės po centrifugavimo neatsiskyrė
Norint įsitikinti ar emulsija, pagaminta su Pemulen™ TR-1 ir 0,6% Ultrez 20 galėtų būti
tinkamu pagrindu , įvedant vaistines medžiagas, reikalingi išsamesni stabilumo tyrimai.
60
11. LITERATŪROS SĄRAŠAS
1. Čižinauskas V. Dermatologinių preparatų su baikalinės kalpokės (Scutelallaria Baicalensis
Georgi) ekstraktu gamyba ir biofarmacinis vertinimas. Lietuvos sveikatos mokslų universitetas.
Kaunas; 2013. p. 32-33.
2. Pakalniškytė K. Faktorių, įtakojančių tiesioginio tipo emulsijos su poliakrilo rūgšties polimerų
Pemulen TR-1 stabilumą, tyrimas. Lietuvos sveikatos mokslų universitetas. Kaunas; 2013.
3. Zubrickaitė R. Optimalios gelio su kaštonų sėklų ekstraktu sudėties paieška, technologija ir
vertinimas. Lietuvos sveikatos mokslų universitetas. Kaunas; 2011. p. 52.
4. Tegeli VS, Thorat YS, Shivsharan US, Gajeli GB, Kumbhar SD, Chougule GK. Pemulen as a
versatile emulsifier. International Journal of Drug Formulation & Research Jan-Feb. 2011, Vol.
2 (1). [žiūrėta 2012-12-03]. Prieiga per internetą:
<http://www.academia.edu/760778/PEMULEN_AS_A_VERSATILE_EMULSIFIER>
5. The Lubrizol corporation. Pemulen TR-1 Polymeric Emulsifier Technical data sheet, Lubrizol,
Introducing Pemulen Polymeric Emulsifiers. Ohio. 2003 [žiūrėta 2012-11-30]. Prieiga per
internetą: < https://www.lubrizol.com/Personal-Care/Documents/Technical-Dat.a-Sheets/TDS-
114-Introducing-Pemulen%E2%84%A2-Polymeric-Emulsifiers.pdf>
6. The Lubrizol corporation. Carbopol Ultrez 20 Technical data sheet. Carbopol Ultrez 20
Polymer. The New Standard for High Performance Rheology Control. 2006. [žiūrėta 2012-12-
10]. Prieiga per internet: < http://www.lubrizol.com/Personal-Care/Documents/Technical-Data-
Sheets/TDS-332-Carbopol%C2%AE-Ultrez-20-Polymer.pdf>
7. The Lubrizol corporation. Pemulen TR-1 Polymeric Emulsifier Technical data sheet. Pemulen
Polymeric Emulsifiers Flexible Solutions for Enhancing the Stability of Low Viscosity
Emulsions. 2011. [žiūrėta 2012-12-05]. Prieiga per internetą: <
http://www.lubrizol.com/Personal-Care/Documents/Technical-Data-Sheets/TDS-778-
Pemulen%E2%84%A2-Polymeric-Emulsifiers.pdf>
8. The Lubrizol corporation. Pemulen TR-1 Polymeric Emulsifier Technical data sheet.
Neutralizing Carbopol and Pemulen Polymers in Aqueos and Hydroalcoholic Systems. 2009.
[žiūrėta 2012-12-05]. Prieiga per internet: < https://www.lubrizol.com/Personal-
Care/Documents/Technical-Data-Sheets/TDS-237-Neutralizing-Carbopol%C2%AE-and-
Pemulen%E2%84%A2-Polymers-in-Aqueous-and-Hydroalcoholic-Systems.pdf>
9. Szucs M, Vaghi P, Sandri G, Bonferoni GC, Caramella CM, Szabo-Revesz P, Eros I.
Thermoanalytical and microscopical investigation of the microstructure of emulsions
containing polymeric emulsifier. Journal of thermal analysis and calorimetry 2008; 94: p. 271-
61
274. [žiūrėta 2012-12-10] Prieiga per internetą:
<http://link.springer.com/article/10.1007/s10973-007-8907-9#page-1>
10. Li Q, Yuan R, Li Y. Study of the molecular behavior of hydrophobically modified poly(acrylic
acid) in aqueous solution and Its emulsion-stabilizing capacity. Journal of applied polymer
science 2012: 10.1002/app.38169. [žiūrėta 2012-11-29]. Prieiga per internetą:
<http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/app.38169/abstract>
11. Marriott JF, Wilson KA, Langley CA, Belcher D. Pharmaceutical compounding and
dispensing. 2nd
ed. London: Pharmaceutical Press; 2010. p. 131-152.
12. Budai-Szucs M. Formulation and investigation of gel-emulsions containing polymeric
emulsifiers. University of Szeged. Szeged, 2008. [žiūrėta 2013-01-25]. Prieiga per internetą:
<http://doktori.bibl.u-szeged.hu/1013/2/BudaiSzucs_angol.pdf>
13. Simovic S, Milic-Askrabic J, Vuleta G, Ibric S, Stupar M. The influence of processing
variables on performance of O/W emulsion gels based on polymeric emulsifier (Pemulen TR-
2NF). International journal of cosmetic science. 1999; 21 p. 119-125. [žiūrėta 2013-01-30].
Prieiga per internetą:
<http://onlinelibrary.wiley.com.ezproxy.dbazes.lsmuni.lt:2048/doi/10.1046/j.1467-
2494.1999.183572.x/pdf>
14. The Lubrizol corporation. Pharmaceutical Bulletin, Emulsification properties, Lubrizol. 2008.
[žiūrėta 2012-12-02]. Prieiga per internetą: < http://www.lubrizol.com/Life-
Science/Documents/Pharmaceutical/Bulletins/Bulletin-08---Emulsification-Properties.pdf>
15. Szucs M, Sandri G, Bonferoni MC, Caramella CM, Vaghi P, Szabo-Revesz P, Eros I.
Mucoadhesive behaviour of emulsions containing polymeric emulsifier. European journal of
pharmaceutical sciences 2008; 34: p. 226-235. [žiūrėta 2012-12-10]. Prieiga per internetą:
<http://www.sciencedirect.com.ezproxy.dbazes.lsmuni.lt:2048/science/article/pii/S0928098708
002030>
16. Yoon KA, Burgess DJ. Effect of cationic surfactant on transport of model drugs in emulsion
systems. Journal of Pharmacy and Pharmacology. 1997; 49: p. 478-484. [žiūrėta 2013-02-04].
Prieiga per internetą:
<http://onlinelibrary.wiley.com.ezproxy.dbazes.lsmuni.lt:2048/doi/10.1111/j.2042-
7158.1997.tb06827.x/pdf>
17. Rawling AV, Lombard KJ. A review on the extensive skin benefits of mineral oil. International
Journal of Cosmetic Science. 2012; p. 1-8. [žiūrėta 2013-01-25]. Prieiga per internetą:
<http://onlinelibrary.wiley.com.ezproxy.dbazes.lsmuni.lt:2048/doi/10.1111/j.1468-
2494.2012.00752.x/pdf>
62
18. Shahin M, Hady SA, Hammad M, Mortada N. Optimized formulation for topical administration
of clotrimazole using Pemulen polymeric emulsifier. Drug development and industrial
pharmacy. 2011; 37(5): p. 559-568. [žiūrėta 2013-02-04]. Prieiga per internetą:
<http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21128701>
19. Wang S, Kislalioglu MS, Breuer M. The effect of rheological properties of experimental
moisturizing creams/lotions on their efficacy and perceptual attributes. International journal of
cosmetic science. 1999; 21: p. 167-188. [žiūrėta 2013-02-20]. Prieiga per internetą:
<http://onlinelibrary.wiley.com.ezproxy.dbazes.lsmuni.lt:2048/doi/10.1046/j.1467-
2494.1999.203162.x/pdf>
20. Khutoryanskiy VV. Advances in mucoadhesion and mucoadhesive polymers. Macromolecular
bioscience. 2011; 11: p. 748-764. [žiūrėta 2013-04-19]. Prieiga per internetą:
<http://onlinelibrary.wiley.com.ezproxy.dbazes.lsmuni.lt:2048/doi/10.1002/mabi.201000388/p
df>
21. Qian L, Zhang H. Direct formation of emulsions using water-soluble porous polymers as
sacrificial scaffolds. Journal of chemical technology and biotechnology. 2010; 85:11 p. 1508-
1514. [žiūrėta 2013-05-09]. Prieiga per internetą:
<http://onlinelibrary.wiley.com.ezproxy.dbazes.lsmuni.lt:2048/doi/10.1002/jctb.2458/pdf>
22. Opawale FO, Burgess DJ. Influence of interfacial rheological properties of mixed emulsifier
films on the stability of water-in-oil-in-water emulsions. Journal of pharmacy and
pharmacology. 1998; 50: p. 965-973. [žiūrėta 2013-04-21]. Prieiga per internetą:
<http://onlinelibrary.wiley.com.ezproxy.dbazes.lsmuni.lt:2048/doi/10.1111/j.2042-
7158.1998.tb06910.x/pdf>
23. Perioli L, Pagan C, Mazzitelli S, Rossi C, Nastruzzi C. Rheological and functional
characterization of new antiinflammatory delivery systems designed for bucal administration.
International journal of pharmaceutics. 2008; 356: p. 19-28. [žiūrėta 2013-06-28]. Prieiga per
internetą:..<http://www.sciencedirect.com.ezproxy.dbazes.lsmuni.lt:2048/science/article/pii/S0
378517307010691>
24. United States Pharmacopoeia. USP29-NF24, p. 1437.
25. Fluhr JW, Darlenski R, Surber C. Glycerol and the skin: holistic approach to its origin and
functions. British Journal of Dermatology. 2008: 159; 23-34. [žiūrėta 2014-05-04] Prieiga per
internetą: < http://onlinelibrary.wiley.com.ezproxy.dbazes.lsmuni.lt:2048/doi/10.1111/j.1365-
2133.2008.08643.x/pdf>
26. British Pharmacopoeia 2012. Volume IV; Herbal Drugs, Herbal Drug Preparations and Herbal
Medicinal Products.
27. European Pharmacopoeia 7.0. 01/2010:1371.
63
28. Ravenel N. Pemulen TR-2: An Emulsifying Agent with Promise. WAAC Newsletter,
September 2010; 32(3), p. 10-12. [žiūrėta 2013-08-20]. Prieiga per internetą:
http://cool.conservation-us.org/waac/wn/wn32/wn32-3/wn32-304.pdf
29. Lo JT, Chen B, Lee T, Han J, Li J. Self-Emulsifying O/W Formulations of Paclitaxel prepared
from mixed nonionic surfactants. Journal of pharmaceutical sciences 2010; 99:5p. 2320-2332.
[žiūrėta 2013-01-25]. Prieiga per internetą:
<http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jps.21993/abstract?deniedAccessCustomisedMess
age=&userIsAuthenticated=true>
30. Zempleni J, Bucker RB, McCormick DB, Suttie JW. Handbook of vitamins. 4th
ed. In: Traber
MG. Vitamin E. Taylor and Francis Group, Boca Raton, FL 2007. p.154-156
31. Croda International. Span and Tween, Sorbitan esters and their ethoxylates. 2010. [žiūrėta
2013-08-27]. Prieiga per internetą:
<http://chemagent.ru/component/flexicontent/download/849/971/19>
32. Ash M, Ash I. Specialty Chemicals Source Book, 4th
ed. Synapse Information Resources,
Endicott, NY 2009.
33. Capdevila M, Maestro A, Porras M, Gutierrez JM. Preparation of Span 80/oil/water highly
concentrated emulsions: Influence of composition and formation variables and scale-up.
Journal of Colloid and Interface Science. 2010; 345:27-33. [žiūrėta 2014-05-01] Prieiga per
internetą: < http://ac.els-cdn.com/S0021979710000949/1-s2.0-S0021979710000949-
main.pdf?_tid=161d65fa-d95d-11e3-a0fe-
00000aacb35d&acdnat=1399848137_7ce7f1d88d599ec4709fc7f875cbc3e9>
34. Vasiljevic DD, Parojcic JV, Primorac MM, Vuleta GM. Rheological and droplet size analysis
of W/O/W multpile emulsions containig low concentrations of polymeric emulsifiers. Journal
of the Serbian Chemical Society. 2009; 74 (7) 801-816. [žiūrėta 2014-05-01] Prieiga per
internetą: < http://www.doiserbia.nb.rs/img/doi/0352-5139/2009/0352-51390907801V.pdf>
35. Rab M, Schein C, Matthaus B. Virgin sunflower oil. European Journal of Lipid Science and
Technology. 2008; 110; 618-624. [žiūrėta 2014-03-25]. Prieiga per internetą: <
http://onlinelibrary.wiley.com.ezproxy.dbazes.lsmuni.lt:2048/doi/10.1002/ejlt.200800049/pdf>
36. Proniuk S, Blanchard J. Anhydrous carbopol polymer gels for the topical delivery of
oxygen/water sensitive compounds. Pharmaceutical Development and Technology. 2002; 7(2):
249-255. [žiūrėta 2014-05-01] Prieiga per internetą: <
http://www.pubfacts.com/detail/15760100/Fourier-transform-infrared-spectroscopy-for-the-
analysis-of-neutralizer-Carbomer-and-surfactant-Carb>
37. Aulton ME. Pharmaceutics. The Science of dosage form design. 2nd
ed. In: Billany M.
Suspensions and emulsions. Churchill Livingstone, Spain, 2002. p. 337-357
64
38. Bhattacharya C, Kumar N, Sagiri SS, Pal K, Ray SS. Development of span80-tween80 based
fluid-filled organogels as a matrix for drug delivery. Jornal of Pharmacy and Bioallied
Sciences. 2012; 4(2):155-163 [žiūrėta 2014-05-01] Prieiga per internetą: <
http://web.b.ebscohost.com.ezproxy.dbazes.lsmuni.lt:2048/ehost/pdfviewer/pdfviewer?sid=d2f
ca447-8210-4251-9e2c-65f55600d899%40sessionmgr110&vid=7&hid=119>
39. Malvern Instruments Worldwide. A basic guide to particle characterization. 2012. [žiūrėta
2014-05-01]. Prieiga per internetą: <
http://golik.co.il/Data/ABasicGuidtoParticleCharacterization(2)_1962085150.pdf>
40. Andre V, Willenbacher N, Debus H, Borger L, Fernandez P, Frechen T, et al. Prediction of
emulsion stability: facts and myth. Cosmetics and toiletries Manufacture Worldwide. [žiūrėta
201-05-01] Prieiga per internetą: < http://www.mvm.kit.edu/download/AME-No-Wi-reviewed-
21.pdf>
41. Habn AU, Mittal KL. Mechanism of demulsification of oil-in-water emulsion in the centrifuge.
Colloid and Polymer Science. 1979; 257(9):959-967. [žiūrėta 2014-05-01]. Prieiga per
internetą: < http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF01520721>
42. Tcholakova S, Denkov N, Ivanov IB, Marinov R. Evaluation of short-term and long-term
stability of emulsions by centrifugation and NMR. Bulg. J. Phys. 2004; 31:96-110. [žiūrėta
2014-05-01]. Prieiga per internetą: < http://www.bjp-bg.com/papers/bjp2004_3-4_%2096-
110.pdf>
43. European Pharmacopoeia 5.0. 01/2005:0497.
44. British Pharmacopoeia 2009. Volume I,II: Medicinal and Pharmaceutical Substances; all-rac-
Alpha-Tocopherol.
45. Cho YH, Kim S, Bae EK, Mok CK, Park J. Formulation of a cosurfactant-free O/W
microemulsion using nonionic surfactant mixtures. Journal of food science. 2008:73;3. [žiūrėta
2013-01-30]. Prieiga per internetą:
http://onlinelibrary.wiley.com.ezproxy.dbazes.lsmuni.lt:2048/doi/10.1111/j.1750-
3841.2008.00688.x/pdf
46. The Lubrizol corporation. Pemulen TR-1 Polymeric Emulsifier, Technical data sheet, Lubrizol,
Shelf Life of Carbopol and Pemulen Polymers. 2008. [žiūrėta 2014-01-23]. Prieiga per
internetą: <http://www.lubrizol.com/PersonalCare/Products/Pemulen/TDS.html>
47. Simovic S., Milic-Ascrabic J., Vuleta G., Stupar M. Physicochemical properties of emulsion
gels with different concentrations of the polymeric emulsifier pemulenR TR-1 NF. Pharmazie
A. 1998;53(4): 276-277. [žiūrėta 2014-02-10]. Prieiga per internetą: http://www.
refdoc.fr/Detailnotice?idarticle=14219934
65
12. PUBLIKACIJOS DARBO TEMA
1. Konferencija SMD 2014. Pranešimas tema: Poliakrilo rūgšties polimero Pemulen TR-1 ir
pagalbinių medžiagų įtaka emulsijų a/v stabilizavimui, emulsijų stabilumo tyrimas.
66
13. PRIEDAI
top related