lietuvos sveikatos mokslŲ universitetas · span 80 – 0,1%, 0,2%, 0,4%; vaseline oil - 40%;...

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.

http://www.personalcare.noveoninc.com/products/pemulen/tr1.asp

http://www.personalcare.noveoninc.com/products/pemulen/tr2.asp

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




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


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




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


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


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


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


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



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



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


Kla

mp

a (P

a*s)

Emulsija

Klampa (Pa*s) Pagaminus



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



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


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



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



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:


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:


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:


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:


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