Введение к работе
Актуальность работы. Микрокапсулирование - это процесс заключения мелких частиц вещества (твердого, жидкого или газообразного) в оболочку из пленкообразующего материала. Первоначально микрокапсулирование биологически активных веществ осуществлялось с целью повышения их эффективности, снижения токсичности или для стабилизации, в основном - в фармацевтической промышленности и в производстве пестицидов. В настоящее время микрокапсулирование - это хорошо известная, интенсивно разрабатываемая и широко используемая в различных отраслях промышленности технология.
Разнообразные свойства микрокапсулированных систем, такие, как контролируемый и селективный массоперенос через оболочку микрокапсул, пролонгированное действие инкапсулированных веществ, возможность контролирования их реакционной способности и т. д., позволяют говорить о микрокапсулировании как о перспективной и наукоемкой технологии, представляющей основу для разработки принципиально новых материалов и препаратов.
Различные методы микрокапсулирования позволяют получить частицы различных размеров - от долей микрона до сотен микрон. Один из методов, позволяющих получить частицы в нанометровом диапазоне - микроэмульсионное инкапсулирование. Микроэмульсия - дисперсная система, содержащая капли размером до 500 нм и состоящая в общем случае из трех обязательных компонентов - масла, воды и поверхностно-активного вещества (ПАВ). В отличие от эмульсий, которые могут обладать только кинетической устойчивостью, микроэмульсия представляет собой термодинамически устойчивую систему.
Большинство биологически активных веществ (БАВ) представляют собой водорастворимые соединения, поэтому для их микроэмульсионного инкапсулирования необходима отработка методик получения обратных микроэмульсий, капли которых, содержащие БАВ, впоследствии будут заключены в полимерную оболочку.
Для получения микрокапсулированных препаратов с заданными свойствами методом микроэмульсионного инкапсулирования необходимо располагать знаниями об основных коллоидно-химических свойствах данных микроэмульсионных систем - областях существования микроэмульсий, размере их капель, величинах межфазного натяжения, а также о том влиянии, которое оказывают строение и свойства инкапсулируемого биологически активного вещества (БАВ) на свойства микроэмульсии.
Цель работы заключалась в установлении коллоидно-химических закономерностей микроэмульсионного инкапсулирования ряда биологически активных водорастворимых веществ различной природы: гидрохлорида N- бензилморфолина (ГХБ), гидрохлорида тригексифенидила (ГТГФ), инсулина; а также исследовании возможности получения нанодисперсий металлического серебра в обратных микроэмульсиях без использования токсичных реагентов. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
отработать методики получения микроэмульсий, содержащих в дисперсной фазе БАВ различного химического строения - ГХБ, ГТГФ, инсулина и частиц металлического серебра;
установить области существования микроэмульсий и выявить факторы, влияющие на области существования микроэмульсий - природа и концентрация БАВ, температура, природа ПАВ-стабилизаторов;
подобрать полимер-пленкообразователь, способный формировать оболочку микрокапсул, содержащих БАВ;
выделить микрокапсулы, содержащие БАВ, определить их размер и степень включения основного вещества;
исследовать кинетику высвобождения БАВ из полученных микрокапсул.
Научная новизна. На основании установленных коллоидно-химических закономерностей для ряда водорастворимых биологически активных веществ - ГХБ, ГТГФ и инсулина - с использованием обратных микроэмульсий впервые получены микрокапсулированные системы. Определены области существования микроэмульсий, содержащих указанные БАВ. Установлена взаимосвязь области существования микроэмульсий и поверхностной активности ГХБ и ГТГФ. Выявлены факторы, влияющие на область существования микроэмульсий - температура, концентрация БАВ, концентрация ПАВ и со-ПАВ. Определены основные характеристики полученных микрокапсул - распределение частиц по размерам, величина Z-потенциала и скорость высвобождения БАВ из микрокапсул. Показано, что в исследованных микроэмульсиях возможно получение устойчивых нанодисперсий металлического серебра с использованием реактива Толленса без использования токсичных реагентов.
Практическая значимость. Разработанный способ микрокапсулирования позволяет получать микрокапсулы, содержащие водорастворимые БАВ, со степенью включения основного вещества не менее 50%. Такие микрокапсулы могут быть использованы как в медицине, так и в косметологии, с последующим созданием на их основе средств пролонгированного действия.
Апробация работы. Результаты исследования докладывались и обсуждались на Всероссийской научной молодежной школе-конференции "Химия под знаком СИГМА: исследования, инновации, технологии" (Омск, 2010), XIII Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии» (Суздаль, 2010), а также на XXV международной конференции «Ars Separatoria» (Польша, Торунь, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 4 тезиса докладов на научно-технических конференциях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа представлена на 115 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу, 44 рисунка, библиографический список включает 138 наименований.