(Psevdo)trikomponentni fazni diagrami za sisteme A – (L/T)Lo; B – (L/T)Ko; C

33

nastanka TK na podlagi organoleptične ocene, s kvadratki so dodatno označena področja, kjer smo s preliminarnim vrednotenjem s polarizacijsko mikroskopijo potrdili nastanek TK.

V nadaljevanju smo s polarizacijsko mikroskopijo, ki omogoča neposredno potrditev mikrostrukture TK, pregledali vzorce iz različnih območij (psevdo)trikomponentnih faznih diagramov z različnimi razmerji zmesi PAS in oljne faze. Za izbrane vzorce smo predvidevali na podlagi organoleptične ocene, da izkazujejo strukturo TK. Rezultati preliminarnega vrednotenja so podani v preglednici II. Pri vseh vzorcih, pripravljenih s Tween 80, neodvisno od oljne faze, smo določili malteške križe, značilne za lamelarne TK.

V primeru vzorcev z Montanov 68 pa so bile sicer vidne urejene strukture, vendar smo le pri določenih vzorcih ob vrtenju polarizatorja našli tudi »vrteče diske«, ki nakazujejo na prisotnost lamelarnih TK. Po pregledu literature smo ugotovili, da so bili po strukturi zelo podobni lamelarnim TK, ki so jih izdelali Marlow in sodelavci (74).

Preglednica II: Rezultati polarizacijske mikroskopije: DA – v vzorcih smo našli značilne strukture za lamelarne TK; NE – značilnih struktur nismo našli; opis vidnih struktur, v kolikor niso bile značilne za lamelarne TK.

VZOREC PLM VZOREC PLM

3(L/T)Lo15 DA 1(L/M)Lo35 Paličice, urejene strukture

3(L/T)Lo20 DA 2(L/M)Lo35 Paličice, urejene strukture

3(L/T)Lo30 DA 3(L/M)Lo25 Paličice, urejene strukture

3(L/T)Lo45 DA 4(L/M)Lo10 Vrteči diski

4(L/T)Lo15 DA 1(L/M)Ko30 Vrteči diski

4(L/T)Lo35 DA 1(L/M)Ko35 Paličice, urejene strukture

5(L/T)Lo20 DA 2(L/M)Ko30 Vrteči diski

34

* Številka pred imenom vzorca označuje številko razredčitvene premice: 1 – razmerje PAS/olje = 90/10; 2 – razmerje PAS/olje = 80/20; 3 – razmerje PAS/olje = 70/30; 4 – razmerje PAS/olje = 60/40; 5 – razmerje PAS/olje = 50/50.

4.2. VREDNOTENJE IZBRANIH VZORCEV IZ IZBRANE RAZREDČITVENE PREMICE

Na podlagi organoleptičnih lastnosti in preliminarnih rezultatov polarizacijske mikroskopije smo se odločili za nadaljevanje razvoja z vsemi štirimi različnimi kombinacijami oljnih faz in zmesi PAS. Sprejeli smo odločitev, da bomo v nadaljnje vrednotenje vključili sisteme s konstantnim masnim razmerjem zmes PAS/oljna faza = 6/4 ob različnihdeležih vode. Pri vzorcih na tej razredčitveni premici smo s preliminarnim vrednotenjem potrdili nastanek lamelarnih TK za sisteme s Tween 80, za sisteme z Montanov 68 pa smo zgolj domnevali, da so nastali liotropni TK zaradi posameznih struktur, ki so nakazovale na njihov nastanek.

Izbira enake razredčitvene premice za vse sisteme je bila pomembna, saj nam je to omogočilo primerjavo med lanenim in konopljinim oljem ter med PAS Tween 80 in Montanov 68. Glede na izdelane (psevdo)trikomponentne diagrame, TK nastajajo pri visokih deležih PAS, ki lahko povzročajo draženje kože. Zato smo v obzir vzeli tudi to, da vzorci niso vsebovali previsokih deležev PAS, in tako še dodatno zmanjšali možnost draženja kože po nanosu, na kar pa smo bili pozorni že na začetku z izborom biokompatibilnih PAS.

V vzorce smo vgradili betametazondiproprionat, ki se sicer na trgu pojavlja v klasičnih FO v obliki krem, mazil, gelov in dermalnih raztopin. Na slovenskem trgu se v poltrdnih dermalnih oblikah betametazon pojavlja v koncentraciji 0,5 mg / g zmesi, kar ustreza 0,64 mg betametazondiproprionata na 1 g zmesi (44, 71, 75). Betametazodiproprionat je skoraj netopen v vodi, zato smo se odločili, da ga vgradimo v zmes PAS in oljne faze, ter nato dodajamo vodo po standardnem postopku izdelave faznih diagramov. Dodatek ZU in izbira olja ni vplivala na makroskopski videz vzorcev, ta je bil v največji meri odvisen od uporabljene PAS.

Makroskopski videz in mikrostruktura vzorcev s Tween 80

Vzorce na osnovi lanenega ali konopljinega olja z lecitinom in Tween 80 v razmerju 6/4, natančneje SMES (brez vode) in vzorca z 10 % vode so bili tekoči, motni, svetlo rumene barve, s sluzasto teksturo. V vzorcih z 10 % vode smo opazili nastanek ločenih faz, ki sta se združili ob rahlem mešanju. Vizualno najboljši vzorci (homogeni, poltrdne konsistence) so

35

bili tisti, ki imajo vsebnost vode med 20 in 50 %. Pri nižjih vsebnostih so bili vzorci podobni zmehčanemu maslu, bolj ko smo se bližali 50 % deležu vode, bolj so bili kremasti. Pri deležih vode višjih od 60 % so bili vzorci iz Tween 80 tekoči, bele barve in izgledali kot emulzije. Vzorci, ki so bili pripravljeni z istimi PAS in različnim oljem, so bili vizualno zelo podobni. Potencialen nastanek emulzij smo preverili z metodo fotonske korelacijske spektroskopije, s katero smo izvedli meritve velikosti kapljic in polidisperznega indeksa.

Premer kapljic v vseh vzorcih je bil večji od1 µm, s čimer smo potrdili nastanek emulzij. Za emulzije, ki jih uvrščamo med grobo disperzne sisteme, je namreč značilno, da je velikost kapljic > 1 µm. Poleg velikosti kapljic smo izmerili tudi polidisperzni indeks, ki lahko zavzame vrednosti od 0 do 1 in je merilo porazdelitve velikosti kapljic. Iz rezultatov meritev smo ugotovili, da so bile kapljice znotraj vzorcev zelo različnih velikosti, saj so se vrednosti polidisperznega indeksa gibale okoli 1. Že vrednosti > 0,3 nakazujejo na heterogeno porazdelitev velikosti, med tem ko vrednosti PDI < 0,1 pomenijo homogeno porazdelitev velikosti kapljic. Primerjava rezultatov vzorcev pripravljenih z različnima oljema je pokazala, da so bili sistemi z deležem vode višjim od 60 % po velikosti kapljic med seboj primerljivi.

Nadalje smo vzorce s konstantnim razmerjem zmesi emulgatorjev lecitin in Tween 80 in lanenega ali konopljinega olja, ter različnimi deleži vode ovrednotili s polarizacijsko mikroskopijo. Primerjalno smo izdelali vzorce z enakimi razmerji sestavin in vanje vgradili ZU. Rezultati so predstavljeni na sliki 33 (Priloga II). Razen za oba SMES in vzorce z 90 % deležem vode smo s polarizacijsko mikroskopijo potrdili nastanek lamelarnih TK, saj smo z mikroskopom jasno razločili malteške križe. Dodatek ZU ni vplival na nastanek lamelarnih TK, saj so bili tudi po vgradnji v vzorcih vidni malteški križi. Glede na rezultate polarizacijske mikroskopije pa bi lahko vgradnja ZU vplivala na mikrostrukturo vzorcev, ki so vsebovali 60 % vode in več. Pri vzorcih brez ZU smo namreč opazili oljne kapljice in med njimi malteške križe, med tem ko jih pri vzorcih z ZU nismo in so bili bolj podobni vzorcem z manjšim deležem vode, kjer smo videli zgolj malteške križe. Oboje pa sicer še vedno potrjuje lamelarno strukturo. Za vzorce z 90 % vode malteških križev nismo opazili več, kar nakazuje, da pri tako visokem deležu vode ne nastanejo več lamelarni TK.

Makroskopski videz in mikrostruktura vzorcev z Montanov 68

SMES pripravljeni z lecitinom, Montanov 68 in lanenim ali konopljinim oljem sta bili pri sobni temperaturi trdni, motni in svetlo rumene barve in kot taki neprimerni za vgradnjo ZU.

36

Pri segrevanju so postali tekoči in bistri, vendar še vedno gostejši. Vzorci z deležem vode med 10 in 20 % so bili na videz kot kremast pire in svetlo rumene barve, podvrženi so bili k ločevanju faz, ki pa smo ju lahko enostavno združili z rahlim mešanjem. Vzorci, ki so vsebovali med 30 in 50 % vode so bili po strukturi kremasti, ter svetlejše rumene barve.

Nadalje so imeli vzorci s deležem vode med 60 in 80 % čvrsto strukturo, ki se je nekoliko vlekla, bili so bele barve. Vzorca z 90 % vode sta že stekla, vendar sta bila še vedno zelo gosta. Za sisteme z Montanov 68 kot izbrano PAS nismo določali velikosti kapljic s fotonsko korelacijsko spektroskopijo, saj so bili vzorci bolj viskozni od vzorcev izdelanih iz Tween 80 in smo že glede na organoleptične lastnosti lahko ocenili, da niso nastale emulzije.

Pri vzorcih izdelanih iz lecitina, Montanov 68, lanenega ali konopljinega olja in nižjih deležih vode smo s polarizacijskim mikroskopom opazili urejene strukture, kjer so nastali majhni kristali v obliki paličic, ki se urejajo v pravokotne strukture, malteški križi pa niso bili prisotni. Fotografije polarizacijske mikroskopije vseh vzorcev so zbrane na sliki 34 (Priloga II), kjer je narejena primerjava med vzorci z in brez ZU. Za bolj specifično ovrednotenje mikrostrukture teh vzorcev bi bila potrebna dodatna analiza z metodo SAXS, saj zaradi urejenih struktur predvidevamo, da so tudi v teh vzorcih nastali TK. Možen razlog, da potencialnih lamelarnih mezofaz nismo opazili, je tudi visoka gostota in čvrsta tekstura vzorcev. Pri nizkih deležih vode so bili pri sobni temperaturi trdni, slabo mazljivi in ko smo jih nanesli na objektno stekelce se je vzorec, če smo ustvarili z drsanjem krovnega stekelca preveč trenja, 'strgal' in imeli smo manjše dele vzorca ločene z zrakom. Možno je tudi, da niso nastali lamelarni TK, ampak katera izmed drugih mezofaz TK. Pri vzorcih z višjimi deleži vode smo s polarizacijskim mikroskopom opazili malteške križe, ki so značilni za lamelarne TK, vendar se niso pojavljali tako pogosto kot pri vzorcih s Tween 80.

Vzorci pripravljeni z Montanov 68 so bili v primerjavi s tistimi pripravljenimi s Tween 80 pri enakih vsebnostih vode bolj viskozni. Najbolj primerne organoleptične lastnosti pri vzorcih s Tween 80 so izkazovali vzorci z vsebnostjo vode med 20 in 50 %, pri vzorcih z Montanov 68 pa tisti, ki vso vsebovali med 50 in 80 % vode. Ti vzorci so bili homogeni, mazljivi, poltrdni in niso stekli, za vzorce iz Tween 80 smo pri teh deležih vode potrdili nastanek lamelarnih TK, za vzorce iz Montanov 68 pa smo pri teh deležih našli posamezne strukture značilne za lamelarno mezofazo.

37

4.2.1. Vrednotenje reoloških lastnosti

Reološko vrednotenje TK je pomembno za pridobitev informacij o viskoznosti in obnašanju sistema pri obremenitvi, da lahko pojasnimo notranjo strukturo dostavnih sistemov in za spremljanje njihove fizikalne stabilnosti. Izbrane vzorce smo vrednotili z rotacijsko in oscilacijsko viskozimetrijo. Rotacijska viskozimetrija je destruktivna metoda, pri oscilacijski metodi pa se notranja struktura ohranja. Z rotacijsko viskozimetrijo smo določali odvisnost viskoznosti od strižne hitrosti pri različnih temperaturnih pogojih, z oscilacijsko smo določili elastične in plastične module vzorcev ter kompleksno viskoznost. Vrednosti plastičnih in elastičnih modulov naraščajo z naraščanjem števila vezi in večanjem moči interakcij med molekulami. V kolikor se modula prekrižata, presečišče predstavlja točko, kjer se je tridimenzionalna struktura sistema porušila. Za lamelarne TK je značilno, da velja G' > G'', kjer je G' skoraj neodvisen od frekvence, med tem ko G'' izkazuje lokalni minimum.

Kompleksna viskoznost linearno upada z večanjem frekvence. Iz meritev smo pridobili informacije o strukturiranosti in jakosti nastalih TK (31,47).

Meritve smo izvedli na vzorcih izbrane razredčitvene premice, kjer je bilo razmerje PAS/olje

= 6/4, na vseh štirih različnih sistemih brez in z ZU. Vzorci so pred meritvami stali vsaj dva dni, da se je vzpostavila stabilna mikrostruktura.

Rotacijska viskozimetrija

S klasično rotacijsko viskozimetrijo smo vzorcem s kombinacijami dveh različnih zmesi PAS (lecitin in Tween 80 ali lecitin in Montanov 68), ter dveh različnih olj (laneno ali konopljino) pomerili viskoznost v odvisnosti od strižne hitrosti. Med seboj smo primerjali vzorce z različnimi deleži vode, ugotavljali smo kako je sestava vzorcev vplivala na njihovo viskoznost ter primerjali vzorce z vgrajeno ZU ali brez nje. Vse vzorce iz izbrane razredčitvene premice, kjer je razmerje PAS/olje = 6/4, smo ovrednotili pri sobni temperaturi (25 °C).

Sliki 12 in 13 prikazujeta viskoznost v odvisnosti od strižne hitrosti za vzorce, kjer smo kot zmes PAS uporabili lecitin in Tween 80 (slika 12) ali lecitin in Montanov 68 (slika 13).

Vsaka krivulja ponazarja vzorec z različnim deležem vode, med tem ko razmerje zmesi PAS in oljne faze ostaja konstantno. Pri sistemih s Tween 80 so najvišje viskoznosti dosegali vzorci z 20 – 50 % vode, kar je bilo skladno z našim organoleptičnim vrednotenjem. Najvišjo viskoznost pri vzorcih z Montanov 68 so dosegale SMES, ki imajo pri sobni temperaturi

38

čvrstejšo konsistenco. SMES so po viskoznosti sledili vzorci z 10 – 40 % vode, z višanjem deleža vode pa je viskoznost padala. Tako pri sistemih s Tween 80 kot z Montanov 68 smo ugotovili, da je vgradnja ZU vplivala na znižanje začetne viskoznost (tj. viskoznost pri najmanjši obremenitvi oz. strižni hitrosti 1 s^-1). Pri vseh sistemih je viskoznost z naraščajočo obremenitvijo padala. Razlog za to je ureditev strukturnih elementov v smeri toka kot posledica striga oz. prehod v bolj urejeno stanje ali zmanjševanje efektivnega hidrodinamskega volumna strukturnih elementov zaradi odstranjevanja solvatnih plasti ob njih. Zunanja sila, ki deluje na sistem povzroči orientiranje molekul vzdolž osi, kar zmanjša trenje med molekulami (32). Ko se notranja struktura osnovnih elementov popolnoma uredi v smeri toka, je viskoznost take tekočine nižja kot v fazi mirovanja, ampak neodvisna od nadaljnjega povečanja strižne hitrosti (dosežemo plato) (30).

39

Slika 12: Viskoznost v odvisnosti od strižne hitrosti za vzorce z zmesjo lecitin in Tween 80,