ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИНТЕЗА НА СРЕДНИЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАДИУС МИЦЕЛЛ ВИТАМИНА E (АЛЬФА-ТОКОФЕРОЛ АЦЕТАТ)
Аннотация
Цель работы – исследование влияния параметров синтеза на средний гидродинамический радиус мицелл витамина E (альфа-токоферол ацетат). Проводили многофакторный эксперимент, включающий три входных параметра и три уровня варьирования. В качестве входных параметров выбраны: температура синтеза (t), концентрация витамина E (С (Е)) и концентрация ПАВ (Tween 80 или Kolliphor HS 15) – С (ПАВ). В качестве выходного параметра рассматривали средний гидродинамический радиус (Rср). В рамках исследования влияния параметров синтеза на средний гидродинамический радиус мицелл витамина E, стабилизированных Kolliphor HS 15, установлено, что при увеличении температуры среды происходит пропорциональный рост среднего гидродинамического радиуса мицелл наноэмульсий витамина E. Зависимость среднего гидродинамического радиуса мицелл наноэмульсий от концентрации витамина Е имеет параболический вид. Зависимость Rср мицелл наноэмульсий витамина E от концентрации Kolliphor HS 15 имеет вид параболы, ветви которой направлены вниз. Оптимальные условия для получения наноэмульсий витамина Е, стабилизированных Kolliphor HS 15, в которых Rср ≤ 100 нм: t = 30 – 35 ˚C, С(Kolliphor HS 15) = 0,05 – 0,15 или 0,45 – 0,55 мг/мл, С(Е) = 0,4 – 0,5 мг/мл. В рамках исследования влияния параметров синтеза на средний гидродинамический радиус мицелл витамина E, стабилизированных Tween 80, установлено, что зависимость выходного параметра Rср от температуры среды и концентрации Tween 80 имеет линейный вид. Наименьший средний гидродинамический радиус мицелл наноэмульсий витамина E, стабилизированных Tween 80, наблюдается в области с С(Tween 80) = 0,4 – 0,5 мг/мл и t = 30 – 35 ˚C, наибольший средний гидродинамический радиус мицелл наноэмульсий витамина E, стабилизированных Tween 80 – в области с С(Tween 80) = 0,1 – 0,2 мг/мл и t = 65 – 70 ˚C. При высоких концентрациях Tween 80 наблюдалось образование образцов с высокой вязкостью (η = 6000 – 8000 сП), что свидетельствует о формировании жидкокристаллических структур. Зависимость Rср мицелл наноэмульсий витамина E от концентрации витамина E имеет вид параболы, ветви которой направлены вниз. Оптимальные условия для получения наноэмульсий витамина Е, стабилизированных Tween 80, с минимальным значением среднего гидродинамического радиуса мицелл: t = 30 – 35 ˚C, С(Tween 80) = 0,4 – 0,5 мг/мл, С(Е) = 0,1 – 0,2 мг/мл и 0,6 – 0,7 мг/мл.
Для цитирования:
Блинов А.В., Нагдалян А.А., Гвозденко А.А., Голик А.Б., Сляднева К.С., Пирогов М.А. Исследование влияния параметров синтеза на средний гидродинамический радиус мицелл витамина e (альфа-токоферол ацетат). Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65. Вып. 7. С. 45-53. DOI: 10.6060/ivkkt.20226507.6571.
Литература
Blum G., Jung K., Fischer D. Stable nanoemulsions are a universal application in cosmetics and pharmacy. Syr’e Upakovka: Dlya Parfyum. Kosmet. Byt. Khim. 2019. N 2. P. 13-16 (in Russian).
Manickam S., Sivakumar K., Pang C.H. Investigations on the generation of oilin-water (O/W) nanoemulsions through the combination of ultrasound and microchannel. Ultrason. Sonochem. 2020. V. 69. N 105258. P. 1-10. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2020.105258.
Barradas T.N., e Silva K.G.D.H. Nanoemulsions of essential oils to improve solubility, stability and permeability: a review. Environ. Chem. Lett. 2020. P. 1-19. DOI: 10.1007/s10311-020-01142-2.
Barradas T.N., e Silva K.G.D.H. Nanoemulsions as Optimized Vehicles for Essential Oils. In: Sustainable Agriculture Reviews. 2020. P. 115-167. DOI: 10.1007/978-3-030-41842-7_4.
Chellapa P., Ariffin F.D., Eid A.M., Almahgoubi A.A., Mohamed A.T., Issa Y.S., Elmarzugi N.A. Nanoemulsion for cosmetic application. Eur. J. Biomed. Pharm. Sci. 2016. V. 3 (7). P. 8-11.
De Souza M.L., Oliveira D.D., Ribeiro P.L., de Paula Pereira N., Druzian J.I. Nanoemulsions for Cosmetic Ap-plications: What Innovation Status? Rec. Pat. Nanotechnol. 2018. V. 12. N 2. P. 101-109. DOI: 10.2174/1872210511666171010130107.
Safaya M., Rotliwala Y.C. Nanoemulsions: A review on low energy formulation methods, characterization, applications and optimization technique. Mater. Today: Proceed. 2020. V. 27. P. 454-459. DOI: 10.1016/j.matpr.2019.11.267.
Naseema A., Kovooru L., Behera A.K., Kumar K.P., Srivastava P. A critical review of synthesis procedures, ap-plications and future potential of nanoemulsions. Adv. Colloid Interface Sci. 2021. V. 287. 102318. DOI: 10.1016/j.cis.2020.102318.
Panghal A., Kumar N., Kumar S., Attkan A.K., Garg M.K., Chhikara N. Applications, Formulations, Antimicro-bial Efficacy, and Regulations of Essential Oils Nanoemulsions in Food. Nanotechnol. Appr. Food Microbiol. 2020. P. 267-292. DOI: 10.1201/9780429342776.
Marhamati M., Ranjbar G., Rezaie M. Effects of emulsifiers on the physicochemical stability of Oil-in-water Nanoemulsions: A critical review. J. Molec. Liq. 2021. V. 340. N 117162. P. 1-19. DOI: 10.1016/j.molliq.2021.117218.
Al-Tayyar N.A., Youssef A.M., Al-Hindi R.R. Edible coatings and antimicrobial nanoemulsions for enhancing shelf life and reducing foodborne pathogens of fruits and vegetables: a review. Sustain. Mater. Technol. 2020. V. e00215. N 26. P. 1-12. DOI: 10.1016/j.susmat.2020.e00215.
Jamali S.N., Assadpour E., Feng J., Jafari S.M. Natural antimicrobialloaded nanoemulsions for the control of food spoilage/pathogenic microorganisms. Adv. Colloid Interface Sci. 2021. V. 295. V. 295. N. 102504. P. 1-10. DOI: 10.1016/j.cis.2021.102504.
Rosso A., Lollo G., Chevalier Y., Troung N., Bordes C., Bourgeois S., Briancon S. Development and structural characterization of a novel nanoemulsion for oral drug delivery. Colloids Surfaces A: Physicochem. Eng. Asp. 2020. V. 593. V. 593. pp.124614. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2020.124614.
Kumar M., Nishad D.K., Kumar A., Bhatnagar A., Karwasra R., Khanna K., Sharma N. Enhancement in brain uptake of vitamin D3 nanoemulsion for treatment of cerebral ischemia: formulation, gamma scintigraphy and efficacy study in transient middle cerebral artery occlusion rat models. J.Microencapsul. 2020. V. 37. N 7. P 492-501. DOI: 10.1080/02652048.2020.1801870.
Wik J., Bansal K.K., Assmuth T., Rosling A., Rosen-holm J.M. Facile methodology of nanoemulsion preparation using oily polymer for the delivery of poorly soluble drugs. Drug Delivery Translat. Res. 2020. V. 10. N 5. P. 1228-1240. DOI: 10.1007/s13346-019-00703-5.
Mehrandish S., Mirzaeei S. Design of Novel Nanoemul-sion Formulations for Topical Ocular Delivery of Itraconazole: Development, Characterization and In Vitro Bioassay. Adv. Pharmaceut. Bull. 2021. DOI: 10.34172/apb.2022.009.
Ortiz-Zamora L., Bezerra D.C., de Oliveira H.N.S., Du-arte J.L., Guisado-Bourzac F., Chil-Nunez I., Fernandes C.P. Preparation of non-toxic nano-emulsions based on a classical and promising Brazilian plant species through a low-energy concept. Indust. Crops Prod. 2020. V. 158. P. 1-9. 112989. DOI: 10.1016/j.indcrop.2020.112989.
Gao W., Jiang Z., Du X., Zhang F., Liu Y., Bai X., Sun G. Impact of surfactants on nanoemulsions based on frac-tionated coconut oil: Emulsification stability and in vitro digestion. J. Oleo Sci. 2020. V. ess19264. P. 1-13. DOI: 10.5650/jos.ess19264.
Martins R.L., Rodrigues A.B.L., de Menezes Rabelo É., Santos L.L., Brandão L.B., Faustino C.G., Galardo A.K.R. Development of larvicide nanoemulsion from the essential oil of Aeollanthus suaveolens Mart. ex Spreng against Aedes aegypti, and its toxicity in non-target organism. Arab. J. Chem. 2021. V. 14. N 6. P. 1-11. DOI: 10.1016/j.arabjc.2021.103148.
Koroleva M.Y., Yurtov E.V. Ostwald ripening in macro- and nanoemulsions. Russ. Chem. Rev. 2021. V. 90. N 3. P. 293. DOI: 10.1070/rcr4962.
Freire T.B., Dario M.F., Mendes O.G., Oliveira A.C.D., Vetore A., Faria D.L.A.D., Velasco M.V.R. Nanoemulsion containing caffeine for cellulite treatment: characterization and in vitro evaluation. Brazil. J. Pharm. Sci. 2019. V. 55. P. 1-7. DOI: 10.1590/s2175-97902019000218236.
Alam M.S., Akhtar A., Ahmad J., Nollet L.M. Stability Perspectives of Nanoemulsions. Nanoemulsions in Food Technology: Development, Characterization, and Applications. 2021. P. 89. DOI: 10.1201/9781003121121.
Razumov V.F., Tovstun S.A. Statistical thermodynamics of reverse microemulsions stabilized by ionogenic surfactant. Colloid. Zhurn. 2019. V. 81. N 4. P. 411-440 (in Russian). DOI: 10.1134/S1061933X19040124.
Gutnova T.S., Kompantsev D.V., Gvozdenko A.A., Kramarenko V.N., Blinov A.V. Nanocapsulation of vitamin D. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 5. P. 98-105 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216405.6399.
Doan-Nguyen T.P., Jiang S., Koynov K., Landfester K., Crespy D. Ultrasmall nanocapsules obtained by controlling Ostwald ripening. Angew. Chem. 2021. V. 133. N 33. P. 1-10. DOI:10.1002/ange.202103444.
Pal N., Kumar N., Mandal A. Stabilization of dispersed oil droplets in nanoemulsions by synergistic effects of the gemini surfactant, PHPA polymer, and silica nanoparticle. Langmuir. 2019. V. 35. N 7. N 7. P. 2655–2667. DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b03364.
Nushtaeva A.V., Vilkova N. G. Hydrophobization of silica particles by various cationic surfactants. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 3. P. 41-45 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216403.6321.
Kolesnikov V.A., Ladygin Yu.Sh., Kolesnikov A.V., Metz E.A., Maslyannikova D.V. Basic regularities of elec-troflotosorption extraction of anionic and cationic surfactants from water solutions. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 3. P. 113120. DOI: 10.6060/ivkkt.20196203.5789.
Tukhtaev H.R., Khamidov O.J., Sultanova R.H., Chinibekova N.K. Extract from chamomile flowers in bitter al-mond oil and obtaining stable emulsions based on it. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 7. P. 61-67 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216407.6306.
Ostertag F., Weiss J., McClements D.J. Low-energy formation of edible nanoemulsions: factors influencing droplet size produced by emulsion phase inversion. J. Colloid Interface Sci. 2012. V. 388. N 1. P. 95-102. DOI: 10.1016/j.jcis.2012.07.089.
Blinov A.V., Gvozdenko A.A., Yasnaya M.A., Golik A.B., Blinova A.A., Shevchenko I.M., Kramarenko V.N. Effect of synthesis parameters on dimensional characteristics of Fe3O4 nanoparticles: neural-network research. Fiz.-Khim. Asp. Izuch. Klast., Nanostr. Nanomater. 2019. V. 11. N 3. P. 298-306 (in Russian). DOI: 10.26456/pcascnn/2019.11.298.
