Неполярное ядро

Рис. 10.2. Схема мицеллообразования.

Мицеллы имеют коллоидные размеры и содержат большое количество молекул (до 200). Размеры мицелл ограничиваются силами электростатического отталкивания между сближенными полярными группами и Ван-дер-Ваальсовыми силами притяжения между неполярными группами. В результате образуется неполярное ядро с гидрофильной оболочкой. Мицеллы обладают объемной емкостью, т.е. имеют пустоты, которые могут быть заполнены другими молекулами без нарушения термодинамической стойкости системы.

В зависимости от свойства вещества его солюбилизация в водной среде осуществляется по одному из трех возможных способов.

Рис. 10.3. Возможные способы солюбилизации (растворения).

Обозначения:

А. Неполярного вещества.

Б. Вещества с полярной и гидрофобной частью.

176

В. Вещества без гидрофобной части, содержащих несколько полярных групп.

1.Механизм растворения (солюбилизации) неполярных органических (А) веществ в присутствии ПАВ в водной среде с ПАВ представляет собой проникновение молекул этого вещества внутрь неполярных гидрофобных групп мицеллы ПАВ.

2.Соединения, содержащие полярную группу и достаточно большой углеводородный радикал (Б), при солюбилизации в водной среде располагаются так, что их углеводородный "хвост" находится внутри мицеллы, а полярная группа была обращена наружу. Причем, неполярные группы таких соединений проникают между молекулами ПАВ внутрь мицелл и занимают там свое место параллельно или почти параллельно неполярным гидрофобным группам молекул ПАВ.

3.Для соединений, содержащих несколько полярных групп (В), наиболее вероятна их адсорбция на поверхности мицелл.

Экспериментально установлено, что солюбилизация углеводородов падает с ростом длины цепи, солюбилизирующая способность ПАВ в пределах одного гомологического ряда возрастает по мере увеличения числа углеводородных атомов. Неионогенные соединения отличаются меньшей солюбилизирующей активностью по сравнению с

177

В неводных растворителях (углеводородных) структура мицеллы «обратная» по отношению к структуре мицелл в воде: углеводородные цепи направлены наружу, к поверхности раздела мицелла - вода, а неполярные группы находятся внутри или в ядре мицеллы. Солюбилизация в неводных средах называется "обратной солюбилизацией".

Рис. 10.4. Схема «обратной солюбилизации».

Процесс обратной солюбилизации также используется в фармацевтической практике для создания лекарств, обладающих пролонгированным действием (например, масляный раствор витамина

В12).

Установлено, что на процесс солюбилизации влияют такие факторы, как температура, природа и концентрация ПАВ, добавление электролитов, алифатических спиртов и других веществ.

Принципиального различия в механизме процессов солюбилизации и гидротропии нет, так как

178

в основе обоих процессов лежит межмолекулярное притяжение растворителя и растворяемого вещества. Разница в количествах гидротропного вещества и ПАВ, необходимых для повышения растворимости труднорастворимых веществ, объясняется различием структуры их (истинных и коллоидных) растворов. ПАВ в растворе образуют коллоидные агрегаты – мицеллы, которые и обеспечивают растворение. Гидротропные вещества создают истинный раствор, в котором молекулы равномерно распределены по всему объекту. Отрыв молекулы труднорастворимого вещества от твердой фазы в первом случае осуществляется молекулярным агрегатом - мицеллой, во втором - накоплением довольно значительного количества отдельных молекул гидротропного вещества вокруг молекул труднорастворимого вещества.

Типичными солюбилизированными препаратами являются ихтиол (тифеновое масло солюбилизировано аммонийной солью сульфоихтиоловой кислоты), вазолименты (вазелиновое масло солюбилизировано в спиртовой среде аммониевым мылом), мыльнокрезоловые препараты и многие другие.

В настоящее время широко используется возможность получения солюбилизированных препаратов. Наиболее эффективными солюбилизаторами оказались твины. Установлено, что растворимость бензойной, салициловой, ацетилсалициловой кислот, рибофлавина, кодеина, стрептоцида и сульфаниламидов возрастает в 2-5%- ных растворах различных твинов в 1,2 - 2,3 раза. С помощью солюбилизации получены водные растворы

179

синтомицина (0,6 - 0,9%), дибазола (1,9%), фурацилина (0,09 - 1,0%).

В последнее время предложены солюбилизированные препараты нитрофурановых соединений (фурагина, фурадонина, солафура) в концентрации до 1,5%.

ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ, ПРИГОТОВЛЕННЫЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ПРИНЦИПА МИЦЕЛЛООБРАЗОВАНИЯ.

Рис. 10.5. Схема нанокапсулы.

Наночастицы или нанокапсулы получают путем полимеризации ряда мономеров с последующим образованием мицеллы, включающей (неводный) липофильный раствор лекарственного вещества. Первоначально солюбилизацию лекарственного

180

вещества проводят с помощью веществ, способных в дальнейшем к полимеризации:

-производные алкил-цианакрилатной и метилакрилатной кислот;

-из природных веществ - это альбумины сыворотки крови, желатин и другие.

В последствии в систему вводят полимеризующий агент и (или) процесс полимеризации индуцируют с помощью лучей, УФ - облучения. Образующиеся мицеллы - наночастицы - размером от 10 до 1000 нм, удельной поверхности 10 м2/г. В центральной полости таких нанокапсул находятся липофильные лекарственные вещества. Гидрофильные вещества чаще адсорбируются на поверхности наночастиц.

Скорость высвобождения лекарственных веществ из наночастиц связана со скоростью разрушения этих частиц и может контролироваться выбором соответствующего мономера или природного материала.

Диспергированные в воде для инъекций наночастицы вследствие их малого размера образуют прозрачные или опалесцирующие растворы, применяемые для парентерального введения.

На фармацевтическом факультете Парижского университета разработан способ получения наночастиц размером 200-300 нм путем полимеризации изобутилцианакрилата - последний при контакте с водой самопроизвольно полимеризуется с образованием биоразрушающегося полимера.

По сравнению с известными наночастицами на основе метилметакрилата и полиалкил-2-цианакрилата

181