Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Эмульсионные системы в медицине и косметике. Учебное пособие
.pdf
21
углеводородными цепями. Поэтому монослой ПАВ изгибается и
образуют эмульсии типа М/В. При повышении температуры
этиленоксидные группы легко дегидратируются, в результате
молекулы становятся липофильными. В этом случае площадь,
занимаемая углеродными цепями, становится больше площади,
занимаемой полярными группами, и предпочтительным становится
образование эмульсий типа В/М.
-Метод инверсии фаз, при изменении состава системы
Основан на том, что при постоянной температуре в
эмульсионную систему добавляют вещества, изменяющие ее
гидрофильно-липофильный баланс. При этом происходит спонтанное
изменение радиуса кривизны монослоя ПАВ, приводящее к
катастрофическому обращению фаз в эмульсии. Например, при
постепенном добавлении водной фазы в органическую сначала
происходит образование капель воды в масле. Увеличение количества
водной фазы сверх определенного предела приведет к инверсии фаз, и
сформируются капли органической фазы в водной среде.
- Метод спонтанного наноэмульгирования
Если взять две неравновесные друг с другом жидкие фазы и
привести их в контакт, то в ряде случаев происходит спонтанное (без
внешнего воздействия) эмульгирование.
3. Комбинирование высоко-и низкоэнергетических методов
для получения обратных наноэмульсий
Широко используется для получения прямых наноэмульсий [32].
3.3. Применение наноэмульсий в медицине и косметике
Наноэмульсии используют в медицине и фармакологии,
например, для парентерального питания, т.е. внутривенного введения
питательных веществ или лекарственных препаратов. Применение
наноэмульсий позволяет пролонгировать действие, повысить
эффективность и снизить побочные эффекты, уменьшив дозу
лекарственных препаратов, уменьшить реакцию (боль, воспаление) в
месте введения, перевести в раствор плохо растворимые
лекарственные препараты. Среди препаратов, вводимых с
использованием наноэмульсии, можно упомянуть нитроглицерин,
таксол и диазепам.
22
Наибольшее внимание у многих исследователей привлекает
возможность использования НЭ для транспортировки медицинских
препаратов в организм человека. Предлагается применять НЭ в
терапии онкологических заболеваний, при создании вакцин против
гриппа, препаратов для комбинированной терапии ВИЧинфицированных больных, противовирусных и дезинфицирующих
средств, в том числе от лихорадки Эбола, для переноса генного
материала и т.д.
Во многих публикациях подчеркивается, что при использовании
НЭ скорость проникновения препаратов в несколько раз выше, чем
при использовании макроэмульсий, мицеллярных растворов, гелей,
суспензий, и других носителей [33].
Помимо медицины наноэмульсии достаточно активно
используют в производстве косметики, для изготовления
антибактериальных и дезинфицирующих препаратов (в частности, для
проникновения в покрытые липидной защитой микроорганизмы).
Особый интерес вызывает возможность использования прямых
НЭ в качестве различных косметических продуктов, в которых
органическая фаза обычно состоит из смеси разных масел с различной
молекулярной массой (для оптимального воздействия на кожу
человека).
Рис. 3.1. Отличительные особенности наноэмульсионного
косметического крема
Если использовать смесь масел с определенным соотношением
высоко- и низкомолекулярных компонентов, то можно получить
достаточно устойчивые НЭ. Из-за различной растворимости таких
масел в водной фазе происходит кинетическая стабилизация НЭ по
отношению к оствальдову созреванию - процессу, при котором
23
мелкие капли растворяются, а крупные увеличиваются в
размерах. В связи с этим, НЭ широко применяются в различных
кремах, гелях, лосьонах (рис.3.1).
Запатентованы составы и способы получения НЭ, содержащих
витамины A, D, C, E и их производные, различные фосфолипиды, НЭ
для восстановления эпидермиса [34].
4. Лиотропные жидкие кристаллы в
косметических эмульсиях
В современных косметических средствах наряду с
классическими эмульсиями применяются жидкокристаллические
эмульсии. Они эффективны в связи с тем, что в них формируются
ламеллярные жидкие кристаллы (ЖК), которые стабилизируют
систему гелевой сеткой. В косметических средствах на границе
раздела фаз вода-масло ЖК формируют липидную структуру,
аналогичную липидному слою биологических мембран, такие
косметические эмульсионные системы хорошо распределяются по
коже.
ЖК эмульсии представляют собой системы ПАВ/вода/масло,
образующиеся при высоких концентрациях поверхностно-активные
веществ. В таких системах образуются мезоморфные фазылиотропные жидкие кристаллы, т.е. состояние промежуточное
между жидкостью и кристаллом.
Лиотропные жидкие кристаллы (ЛЖК) в общем случае
образуются при растворении ряда амфифильных соединений в
определенных растворителях. Амфифильные соединения, к которым
относятся и ПАВ, состоят из молекул, содержащих гидрофильные и
гидрофобные группы. Такие соединения широко распространены в
природе. Так, например, любая жирная кислота является
амфифильной. Ее молекулы состоят из двух частей: полярной "головы"
(СООН - группа) и углеводородного "хвоста" [CH3(CH2)n-]. Подобные
соединения при растворении в воде, как правило, образуют
мицеллярные растворы, в которых содержатся структуры – мицеллы. В
мицеллах полярные головы направлены в сторону воды, находясь с
ней в контакте, а углеводородные хвосты, контактируя друг с другом,
смотрят внутрь. Мицеллы и являются теми структурными элементами,
24
из которых строятся лиотропные жидкие кристаллы, формируя,
Ламеллярная фаза
Гексагональная фаза
например, цилиндрическую или ламеллярную формы. В лиотропных
системах тип структурной организации определяется двумя
параметрами: концентрацией вещества и температурой
ПАВ формируют различные мезофазы, тип которых, в отличие
от термотропных ЖК, определяется не только строением молекул, но и
типом растворителя (полярностью) и его концентрацией (рис. 4.1) [3,
35].
Рис. 4.1. Жидкокристаллические структуры, формируемые
поверхностно-активными веществами в зависимости от строения
молекул, типа растворителя и концентрации
В настоящее время существует ряд работ, исследующих
фазовое поведение трехкомпонентных лиотропных
жидкокристаллических систем типа ПАВ/вода/масло [36,37]. Эти
системы обширно используются в составе косметических средств.
Благодаря мезогенному строению ЖК, входящих в состав шампуня
повышается эффективность осаждения силиконовых
кондиционирующих ингредиентов на окрашенных волосах [38].
В косметических средствах ЖК фазы формируют
мультиламеллярную липидную структуру и, таким образом, продукт
имеет большое сродство к коже и способствует ее регенерации [39,40].
В настоящее время все чаще применяется термин «ламеллярная
косметика» - это косметика нового поколения, косметические
средства, представляющее собой ламеллярные жидкокристаллические
эмульсии. Основной отличительной особенностью такого рода
25
эмульсий является их физиологическое сходство с липидами рогового
слоя кожи. Молекулы фосфолипидов или других амфифильных
соединений, способных образовывать жидкокристаллические
структуры, построены по типу ламелл, биологических мембран, таким образом, структура крема имитирует ламеллы рогового слоя
кожи. Крем, как «заплатка» восстанавливает непрерывность
эпидермиса там, где это необходимо, его частицы органично
встраиваются в липидный слой, залечивают повреждения,
восстанавливают его целостность. Включаясь в кожный метаболизм,
фосфолипиды служат источником ненасыщенных жирных кислот.
Помимо этого, ламеллярные структуры являются прекрасным
контейнером для хранения биологически-активных веществ и
обеспечивают их транспортировку в глубокие слои дермы. По мере
усвоения фосфолипидов эмульсии, организованных в ламеллярные
образования, происходит постепенное высвобождение биологическиактивных веществ.
Фазовый переход (кристаллическое / жидкое состояние) играет
существенную роль, так как при разрушении надмолекулярной
организации лиотропных ЖК происходит высвобождение
транспортируемых полезных веществ из мезофазы [41].
Основными методами исследования структурных превращений
в области фазовых переходов, происходящих в ЛЖК системах при
изменении температуры, являются следующие: метод
поляризационной оптической микроскопии [42,43], дифференциальной
сканирующей калориметрии (ДСК) [44], инфракрасной (ИК)
спектроскопии, вискозиметрии, рентгенофазового анализа (РФА),
ядерного магнитного резонанса (ЯМР), метод атомно-силовой
микроскопии (АСМ) [45].
Для изучения фазового поведения жидких кристаллов обычно
применяется метод дифференциальной сканирующей калориметрии
(ДСК), однако он имеет ограничения в случае лиотропных ЖК. Так,
например, для системы, проявляющей лиотропный полиморфизм,
фазовый переход из гексагональной в ламелярную фазу методом ДСК
не определяется.
Также применяется метод наблюдения в поляризованном свете
(ПОМ), который служит для микроскопического исследования
препаратов, включающих оптически анизотропные элементы.
Оптические свойства анизотропных микрообъектов различны в
26
различных направлениях и проявляются по-разному в зависимости от
ориентации этих объектов относительно направления наблюдения и
плоскости поляризации света, падающего на них. Наблюдение можно
вести как в проходящем, так и в отражённом свете. Свет, излучаемый
осветителем, пропускают через поляризатор. Сообщенная ему при
этом поляризация меняется при последующем прохождении света
через препарат (или отражении от него). Эти изменения изучаются с
помощью анализатора и различных оптических компенсаторах. По
таким изменениям можно судить об основных оптических
характеристиках анизотропных микрообъектов: силе двойного
лучепреломления, количестве оптических осей и их ориентации,
вращении плоскости поляризации, дихроизме [46].
При составлении рецептур лекарственных и косметических
композиций необходимо учитывать явления, происходящие на границе
раздела фаз – смачивание, адгезию, растекание. Эти явления
оказывают значительное влияние на процессы адгезионного
взаимодействия косметического средства с кожей и с материалом,
используемым для упаковки. Одним из методов, позволяющих на
микроскопическом уровне оценивать эти явления, является метод
измерения краевого угла смачивания. В связи с этим, нами было
предложено использовать метод краевого угла смачивания для
нахождения температурного интервала существования
жидкокристаллической фазы (методика описана в лаб. раб.8). В случае
исследования фазовых переходов на установке Kruss Easy Drop DSA
20E, его преимуществом перед поляризационно-оптической
микроскопией и методом ДСК, в которых растворитель испаряется,
является наличие закрытой ячейки, обеспечивающей равновесные
условия. В работах нашей научной группы было предложено
использовать этот метод для комплексного изучения фазовых
переходов в лиотропных ЖК [47,48].
5. Основные компоненты косметических
эмульсий
Косметические препараты по уходу за кожей для обеспечения
полноценного желаемого эффекта должны содержать вещества, которые
содержатся в нашей коже – аминокислоты и пептиды, жиры и масла,
27
углеводы и витамины. Именно эти необходимые для живых клеток
вещества должны составлять основу косметического средства. В
производстве косметических препаратов в настоящее время
используется довольно большое разнообразие видов сырья, как
природного, так и синтетического.
Природные виды сырья включают вещества животного и
растительного происхождения. На сегодняшний день в косметике
применяется примерно 2000 натуральных жиров и масел – источников
большого количества органических веществ. Натуральные масла
выполняют функцию увлажнения кожи и являются растворителями
активных добавок, таких как витамины, солнцезащитные фильтры,
активаторы клеточного метаболизма и т.д.
Синтетическое сырье получают химическим путем. Его
главное отличие и преимущество перед натуральными видами сырья –
высокая степень чистоты и неподверженность микробному заражению.
Также важную роль при составлении многокомпонентных
косметических рецептур играет свойство синтетического сырья,
характеризующее постоянство его физико-химических параметров.
Третий вид сырья для производства косметических средств –
минеральное сырье. Его получают в процессе переработки природных
продуктов - нефти, кокса и газа. По этой причине существует
неопределенность – натуральный это вид сырья или же синтетический.
Одни специалисты настаивают на том, что продукты переработки нефти
и газа – природные вещества, другие акцентируют внимание на
применении химических методов обработки и очистки, т.е. относят
минеральное сырье к группе синтетических или полусинтетических
веществ [32].
Огромное значение для производства косметических препаратов
имеет качество используемого сырья. При оценке качества пользуются
органолептическими и физико-химическими методами. Методами
первой группы проводят определение цвета, запаха, вкуса, прозрачности,
внешнего вида вещества. Ко второй группе относят определение
относительной плотности, температуры плавления, каплепадения и
помутнения, кислотное число, эфирное число, число омыления, йодное
число и т.д.[49].
Как уже упоминалось выше, основными частями эмульсии
являются водная и масляная фаза. Следует отметить, что в технологии
косметических средств, масляная фаза – это не только масла и жиры,
28
иногда их в системе не содержится совсем. Масляная фаза представляет
собой смесь соединений различной природы, которые относятся к
различным классам веществ. Они имеют общие свойства – способность
смягчать роговой слой кожи и нерастворимость в воде. Такие вещества
называются эмолентами от английского «emollient- смягчающий».
В связи с наличием границы раздела фаз жидкость-жидкость для
получения эмульсии, которую можно охарактеризовать как стабильную,
необходимо применение эмульгаторов. Эту функцию выполняют
коллоидные ПАВ, высокомолекулярные соединения и
высокодисперсные порошки. Во избежание окисления продукта под
действием солнечного света, температур, в результате
жизнедеятельности микроорганизмов или по другим причинам
рекомендуется вводить в состав композиции консерванты, которые
могут действовать как ингибиторы окислительных реакций в эмульсии,
либо оказывать угнетающее действие на различные бактериальные
организмы. В целом функция консервантов – увеличение срока годности
косметической эмульсии.
Этот перечень можно назвать своеобразным минимумом, так как
в настоящее время очень динамично растет число косметических
препаратов, целью применения которых является введение в кожу
определенных веществ. Это могут быть антиоксиданты, незаменимые
кислоты, растительные экстракты, витамины и другие вещества, нужные
для восстановления верхних слоев кожи, лечения и профилактики
кожных заболеваний, улучшения ее внешнего вида.
5.1. Водная фаза эмульсии
Вода является наиболее часто используемым веществом при
получении косметических препаратов, поэтому к ней предъявляют
определенные требования по чистоте. Вода должна быть свободной от
микроорганизмов и от различных растворимых и труднорастворимых
солей. Концентрация труднорастворимых солей, так называемых солей
жесткости – сульфатов, хлоридов и гидрокарбонатов кальция и магния –
определяет степень жесткости воды. Жесткость воды имеет особое
значение при использовании поверхностно-активных веществ и мыл, так
как они имеют свойство связывать ионы кальция и магния с
образованием соответствующих солей, которые труднорастворимы и
выпадают в осадок, то есть делают неэффективной большую часть
29
примененного мыла и ПАВ [50]. В связи с этим, в водную фазу
Этилендиаминтетрауксусная
кислота (ЭДТА)
Трилон -Б
добавляют хелатные соединения, которые имеют в своем составе ионыкомплексообразователи. При взаимодействии с ионом металла, молекула
хелата обволакивает его и образует прочное соединение. Таким образом
происходит умягчение воды, связывание ионов тяжелых металлов. Чаще
всего используют ЭДТА – этилендиаминтетрауксусную кислоту или ее
динатриевую соль – Трилон Б:
Гидролаты — это вода, собранная после дистилляции цветков
при изготовлении эфирного масла. Гидролаты по праву могут считаться
ценными лечебными веществами и использоваться наряду с эфирными
маслами или вместо них при уходе за кожей. Цветочные воды,
использующиеся в парфюмерии и для ухода за кожей, обычно содержат
очень небольшое количество эфирного масла, а также водорастворимые
экстракты растений, которых нет в эфирном масле. Поэтому применение
гидролатов в кремах возможно без риска раздражения кожи. Гидролаты,
сохраняя свойства эфирных масел, имеют более щадящее воздействие и
безопасны для использования на нежной коже или коже, склонной к
раздражению. Гидролатами можно заменить часть воды в эмульсионных
системах.
Современные косметические средства в своём составе почти
всегда содержат
активная добавка, полученная методом экстрагирования из
растительного, а иногда из животного сырья. Экстракты, активно
используемые в косметологии, имеют в своём составе наиболее
полезные компоненты растений. Биологически-активные компоненты
экстрактов сохраняют высокую природную активность. В косметической
и парфюмерной продукции возможно использование спиртовых, спиртоводных, пропиленгликолевых, CO2-экстрактов и масляных
экстрактов. По плотности получаемого продукта растительные
экстракты разделяются на жидкие, густые и сухие. Жидкие экстракты —
подвижные жидкости, которые содержат большинство действующих
веществ, содержащихся в исходном растительном сырье. Густые
экстракты растений
. Экстракт – это биологически-
30
экстракты представляют собой концентрированные жидкие экстракты.
Сорбитол
Изопропанол
Как правило, это вязкие массы с содержанием влаги не более 25 %.
Сухие экстракты — твёрдые формы в виде порошков или лёгких
губчатых масс, легко превращаемых в порошок, содержащие не более
5% влаги. Растительные экстракты вводятся в водную фазу
косметических эмульсий, за исключением масляных экстрактов, которые
применяются редко.
Наряду с водой, экстрактами и гидролатами одноатомные и
многоатомные спирты относят к важным гидрофильным компонентам
эмульсионной косметики. Особенно широко применяют этанол,
изопропиловый спирт, пропиленгликоль, глицерин и сорбитол.
Многоатомные спирты обладают смягчающим и увлажняющим
действием, они часто используются в кремах для рук, в косметических
средствах для сухой кожи. Добавление их в эмульсионные системы
способствует незамерзанию продукта. Вместе с тем, не следует
забывать, что эти вещества способны вытягивать влагу из эпидермиса в
сухом воздухе. Поэтому в косметических средствах не рекомендуется
превышать содержание многоатомных спиртов выше 10%.
Спирты хорошо растворяют эфирные масла и другие
органические компоненты. Этанол и изопропанол – бесцветные, легко
воспламеняющиеся жидкости, обладающие резким спиртовым запахом.
Низкие концентрации этих спиртов (~20%) применяются в основном для
местной дезинфекции и для обеспечения консервирующего эффекта.
Изопропанол в отличие от этанола не раздражает и не пересушивает
кожу, поэтому его широко применяют в средствах для и после бритья, а
также в средствах для ухода за волосами.
Пропиленгликоль и глицерин – прозрачные, бесцветные, вязкие
жидкости с ярко выраженным свойством гигроскопичности. В
концентрациях, не превышающих 10% масс., глицерин хорошо
увлажняет кожу, так как он легко впитывается в кожу и слабо
раздражает ее рецепторы, способствуя тем самым приливу жидкой
составной части крови к раздраженной области [51]. Глицерин также
часто применяют благодаря его хорошей смешиваемости с водой,
нетоксичности. Он служит основой для многих полутвердых
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]