Σταθεροποίηση καλλυντικών γαλακτωμάτων με τροποποιημένα αμφίφιλα νανοσωματίδια χρυσού

• Κύριος συγγραφέας: Τζιώλη, Ελένη
• Άλλοι συγγραφείς: Tzioli, Eleni
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2021
• Θέματα: Νανοσωματίδια χρυσού; Φυλλικό οξύ; Νανογαλακτώματα; Γαλακτώματα τύπου Pickering; 8-μερκαπτοοκτανοϊκό οξύ; Gold nanoparticles; Folic acid; Nanoemulsions; Pickering emulsions; 8-mercaptooctanoic acid

Η επιστήμη της νανοτεχνολογίας χρησιμοποιείται ευρύτατα τα τελευταία χρόνια στη φαρμακευτική, στην ιατρική και στα καλλυντικά. Ασχολείται με τεχνολογικές εξελίξεις της κλίμακας των νανομέτρων, συνήθως 0,1-100nm. Τα νανοσωματίδια αποτελούν μια μεγάλη κατηγορία υλικών και το μέγεθός τους ποικίλει από 1- 100 nm. Ειδικότερα, τα νανοσωματίδια χρυσού, που ανακάλυψή τους έγινε το 19ο αιώνα από τον Michael Faraday, αποτελούν διακριτά σωματίδια μεταξύ 10-100 nm περίπου. Τόσο το μέγεθος και το σχήμα τους, όσο και το χρώμα τους ποικίλει. Έχουν αποκτήσει τεράστιο ερευνητικό αλλά και για εφαρμογές ενδιαφέρον, εξαιτίας των μοναδικών οπτικών, ηλεκτρικών, φυσικών και χημικών ιδιοτήτων. Το πιο σημαντικό πλεονέκτημά τους αποτελεί η δυνατότητά τους να τροποποιηθεί η επιφάνειά τους, ώστε να γίνει λειτουργική. Ταυτόχρονα, τα νανογαλακτώματα έχουν αποκτήσει πρακτική εφαρμογή στις βιομηχανίες φαρμάκων και καλλυντικών. Το πλεονέκτημα των νανογαλακτωμάτων σε αντίθεση με τα συμβατικά γαλακτώματα είναι το μικρό μέγεθος των σωματιδίων τους, το οποίο μπορεί να αντισταθεί στην φυσική αποσταθεροποίηση που προκαλείται από το βαρυτικό διαχωρισμό, την κροκίδωση ή / και τη συνένωση. Μια σημαντική κατηγορία γαλακτωμάτων είναι τα γαλακτώματα τύπου Pickering που σταθεροποιούνται με σωματίδια ως γαλακτωματοποιητές. Αμφισβητήθηκαν και αγνοήθηκαν από τους επιστήμονες, για μεγάλο χρονικό διάστημα, και επανεμφανίσθηκαν στο πεδίο της έρευνας το 1980. Πλεονέκτημά τους είναι η καλύτερη σταθερότητα και βιοσυμβατότητα αλλά και η μεγαλύτερη ασφάλεια σε in vivo εφαρμογές. Πλέον τα Pickering γαλακτώματα βρίσκουν ευρεία εφαρμογή σε πολλούς τομείς όπως η βιοϊατρική, τα καλλυντικά ,τα τρόφιμα κ.α. Στον τομέα των καλλυντικών χρησιμοποιούνται εκτενώς διότι παρέχουν καλύτερη λειτουργικότητα σε καλλυντικά προϊόντα, καλύτερη διείσδυση στις βαθύτερες στοιβάδες του δέρματος, ελαχιστοποίηση της λιπαρότητας του δέρματος και τέλος η ευχάριστη αίσθηση που αφήνουν στο δέρμα. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η παρασκευή νανογαλακτωμάτων τύπου Pickering, διαφόρων ελαίων φυτικής προέλευσης, που χρησιμοποιούνται σε καλλυντικά ή φαρμακευτικά προϊόντα, στοχεύοντας, στην επιτυχή σταθεροποίησή τους με γαλακτωματοποιητές τροποποιημένα αμφίφιλα νανοσωματίδια χρυσού και στη βελτίωση του φραγμού, της ενυδάτωσης και της ελαστικότητας του δέρματος. Αρχικά, συντέθηκαν νανοσωματίδια χρυσού με τη μέθοδο Busbee et al. Πιο αναλυτικά, έγινε φυσικοχημικός χαρακτηρισμός με φασματοφωτομετρία υπεριώδους -ορατού φωτός (UV-VIS), με τεχνική του δυναμικού σκεδασμού του φωτός (Dynamic Light Scattering, DLS) και με ηλεκτρονική μικροσκοπία διέλευσης (Transmission Electron Microscopy, TEM). Το μέγεθος τους βρέθηκε 138,5±11,66 nm (DLS) και 4-10nm (TEM) και το ζ-δυναμικό -42,2±2,08 mV. Τέλος, υπολογίσθηκε η συγκέντρωσή τους και η απόδοσή τους, 1,2mg/ml και 72,3% αντίστοιχα. Στη συνέχεια, τα νανοσωματίδια χρυσού τροποποιήθηκαν επιφανειακά. Συνδέθηκαν, πρώτα, με το 8-μερκαπτοοκτανοϊκό οξύ ((C8H16O2S, ΜΟΑ) 95% και έπειτα με το φυλλικό οξύ. Έγινε μελέτη των φυσικοχημικών χαρακτηρισμών και της μορφολογίας των τροποποιημένων νανασωματιδίων χρυσού με τις ίδιες τεχνικές. Το μέγεθος ήταν 206,7±21,36 nm (DLS) και 6-12nm (TEM) και το ζ-δυναμικό -31,9±1.33 mV. Το ποσοστό φυλλικού που προσδέθηκε στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων χρυσού ήταν 2%. Αφού ολοκληρώθηκε η σύνθεση και η τροποποίηση των νανοσωματιδίων, παρασκευάσθηκαν νανογαλακτώματα χρησιμοπιώντας τρια διαφορετικά έλαια (έλαιο ελιάς , έλαιο αμυγδάλου και έλαιο βερίκοκου). Συνολικά παρασκευάσθηκαν 12 νανογαλακτώματα τύπου ο/w. Στα τρία πρώτα νανογαλακτώματα, για κάθε έλαιο, χρησιμοποιήθηκαν ως γαλακτωματοποιητές η λεκιθίνη και το Μacrogol 15 Hydroxystearate. Παράλληλα, στην περίπτωση των άλλων 9 νανογαλακτωμάτων, έγινε αντικατάσταση των γαλακτωματοποιητών με τροποποιημένα αμφίφιλα νανοσωματίδια χρυσού και για κάθε έλαιο παρασκευάστηκαν νανογαλακτώματα που είχαν διαφορετικές ποσότητες νανοσωματιδίων (5, 10, 20 mg). Έτσι, αρχικά, μελετήθηκε η κατανομή του μεγέθους των διεσπαρμένων σωματιδίων στα νανογαλακτώματα με δυναμικό σκεδασμό του φωτός. Έπειτα, η σταθερότητα των γαλακτωμάτων αξιολογήθηκε με φυγοκέντρηση (2000rpm, 22oC 30min), σε διάφορες συνθήκες φύλαξης (25oC, 4oC και 45oC) και σε επιταχυνόμενη γήρανση (τρεις κύκλοι θέρμανσης στους 45oC και ψύξης στους 4oC). Οι παράμετροι που μετρήθηκαν για την αξιολόγηση της σταθερότητας ήταν η κατανομή του μεγέθους, και το ζ-δυναμικό των διασπορών σε προκαθορισμένα χρονικά διαστήματα (1, 5, 10, 15, 20, 25 και 30 ημέρες), με στόχο την εύρεση της απαιτούμενης συγκέντρωσης ώστε να προκύψουν σταθερά νανογαλακτώματα τύπου Pickering. Αποδείχθηκε ότι τα νανογαλακτώματα με ποσότητα 20mg τροποποιημένα αμφίφιλα νανοσωματίδια χρυσού με έλαια (αμυγδάλου και βερίκοκου), παρέμειναν σταθερά μέχρι την τριακοστή μέρα και η κατάλληλη θερμοκρασία αποθήκευσης ήταν η 25οC και 4oC. Τέλος, η άμεση επίδραση των νανογαλακτωμάτων στο δέρμα, ελέγχθηκε στην έσω επιφάνεια του αντιβράχιου υγιών εθελοντών. Τα χαρακτηριστικά που μελετήθηκαν ήταν η επίδραση στο φραγμό του δέρματος, η μεταβολή της ενυδάτωσης και της ελαστικότητας του δέρματος μετά από 1και 2 h εφαρμογής των δειγμάτων στο δέρμα. Αποδείχθηκε ότι το φραγμό του δέρματος βελτιώνει το νανογαλάκτωμα με έλαιο αμυγδάλου και βερίκοκου, την ενυδάτωση αυξάνουν όλα τα νανογαλακτώματα ενώ την ελαστικότητα το νανογαλάκτωμα με έλαιο αμυγδάλου.