Кремнезем-желатиновые композиты для пролонгированного высвобождения биологически активных веществ
Получены желатиновые пленки и кремнезем-желатиновые композиты, содержащие биологически активные вещества различной химической природы: витамины В₁ и РР, флавонол, комплекс флавонола с цинком, экстракт из листьев Magnolia kobus. Изучено влияние высокодисперсного кремнезема на набухание пластинок в...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2012
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85333 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Кремнезем-желатиновые композиты для пролонгированного высвобождения биологически активных веществ / О.Н. Ставинская // Доповіді Національної академії наук України. — 2012. — № 12. — С. 131-136. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859609074644025344 |
|---|---|
| author | Ставинская, О.Н. |
| author_facet | Ставинская, О.Н. |
| citation_txt | Кремнезем-желатиновые композиты для пролонгированного высвобождения биологически активных веществ / О.Н. Ставинская // Доповіді Національної академії наук України. — 2012. — № 12. — С. 131-136. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Получены желатиновые пленки и кремнезем-желатиновые композиты, содержащие
биологически активные вещества различной химической природы: витамины В₁ и РР,
флавонол, комплекс флавонола с цинком, экстракт из листьев Magnolia kobus. Изучено
влияние высокодисперсного кремнезема на набухание пластинок в воде и высвобождение
инкорпорированных в материал биологически активных соединений. Показано, что добавление к желатину кремнезема позволяет увеличить время растворения материалов в водной среде и замедлить десорбцию биологически активных веществ.
Отримано желатиновi плiвки та кремнезем-желатиновi композити, що мiстять бiологiчно активнi речовини рiзної хiмiчної природи: вiтамiни В₁ и РР, флавонол, комплекс
флавонолу з цинком, екстракт iз листя Magnolia kobus. Вивчено вплив високодисперсного кремнезему на набухання платiвок у водi та вивiльнення iнкорпорованих у матерiал бiологiчно активних сполук. Показано, що додавання до желатину кремнезему дає змогу
збiльшити час розчинення матерiалiв (у водному середовищi) та уповiльнити десорбцiю бiологiчно активних речовин.
Gelatin and silica-gelatin plates with embedded biologically active substances of different chemical
nature (vitamin B₁, vitamin PP, flavonol, complex of flavonol with zinc, extract of Magnolia kobus)
are obtained. The effect of high-dispersive silica on the swelling behavior of the plates in water and
the release of drugs is studied. The addition of silica to gelatin materials increases the dissolution
time of a plate and retards the desorption of active substances.
|
| first_indexed | 2025-11-28T09:03:18Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 541.183:542.924
© 2012
О.Н. Ставинская
Кремнезем-желатиновые композиты
для пролонгированного высвобождения биологически
активных веществ
(Представлено академиком НАН Украины Н. Т. Картелем)
Получены желатиновые пленки и кремнезем-желатиновые композиты, содержащие
биологически активные вещества различной химической природы: витамины В1 и РР,
флавонол, комплекс флавонола с цинком, экстракт из листьев Magnolia kobus. Изучено
влияние высокодисперсного кремнезема на набухание пластинок в воде и высвобождение
инкорпорированных в материал биологически активных соединений. Показано, что до-
бавление к желатину кремнезема позволяет увеличить время растворения материалов
в водной среде и замедлить десорбцию биологически активных веществ.
Желатин широко используется для получения лекарственных форм пролонгированного
действия [1–3], активное вещество в них может быть заключено внутри водорастворимых
желатиновых капсул [1, 2] или инкорпорировано в биополимерный материал [3]. При кон-
такте с водной средой желатиновые материалы поглощают воду, набухают, постепенно
высвобождая заключенное в них активное вещество, и с течением времени растворяются
полностью. В тех случаях, когда требуется увеличить время растворения желатиновых
капсул [1, 2] или пластинок [3] и замедлить десорбцию лекарственного вещества, в поли-
мер дополнительно вводят “физические” или “химические” сшивающие агенты, образующие
водородные или ковалентные связи с молекулами полимера и уменьшающие набухание ма-
териалов в водной среде [2–5].
В качестве потенциально интересного сшивающего агента в последнее время рассматри-
вают [6–8] кремнезем, ≡ SiO
−- и ≡ SiOH-группы которого могут участвовать в образовании
водородных связей и в электростатических взаимодействиях с молекулами желатина [6, 7].
В предыдущих работах [9, 10] нами было изучено водопоглощение пластинок из чистого
желатина и кремнезем-желатиновых композитов и показано, что присутствие кремнезе-
ма приводит к замедлению набухания и растворения образцов. В настоящем сообщении
рассматриваются свойства желатиновых и кремнезем-желатиновых материалов, содержа-
щих биологически активные соединения различной химической природы, и возможность
использования кремнезем-желатиновых композитов для пролонгированного высвобожде-
ния инкорпорированных в них активных веществ.
Желатиновые и кремнезем-желатиновые материалы готовили в форме тонких пласти-
нок; при этом использовали желатин фирмы “Fluka” и высокодисперсный кремнезем марки
А-300 с удельной поверхностью 250 м2/г. Концентрация желатина в растворах составля-
ла 5%, а соотношение кремнезема и желатина в композитах — 2 : 5. В качестве биологи-
чески активных веществ были взяты хлорид гидрохлорид тиамина (витамин В1), никотин-
амид (витамин РР), синтетический антиоксидант 3-гидроксифлавон (FL) (флавонол) и его
комплекс с цинком FL–Zn, а также экстракт из листьев магнолии Magnolia kobus в 70%-м
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №12 131
Рис. 1. Набухание в воде желатиновых (1 ) и кремнезем-желатиновых (2 ) пластинок, приготовленных
с использованием различных буферных растворов. Время набухания 1 ч
этаноле, содержащий антиоксиданты рутин, кверцетин, кверцетрин и другие в концент-
рации, эквивалентной концентрации аскорбиновой кислоты 3,5 ммоль/л [11]. Количество
активного вещества в желатиновых и кремнезем-желатиновых пластинках, приходящееся
на 1 г желатина, составляло 2–10 мкмоль.
Результаты предварительного эксперимента показали (рис. 1), что набухание желати-
новых материалов существенным образом зависит от pH раствора, из которых они были
приготовлены. Поскольку добавление активного вещества может влиять на pH раствора, то
при приготовлении желатинових и кремнезем-желатиновых пластинок использовали стан-
дартный буфер с pH 6,86 (KH2PO4, Na2HPO4).
Общая схема получения желатинових и кремнезем-желатиновых пластинок была сле-
дующей. Желатин растворяли в 5 мл буферного раствора (pH 6,86) путем нагревания на
водяной бане при перемешивании в течение 20 мин. Готовили растворы витаминов В1 и РР
в буфере 6,86 и растворы флавонола и комплекса FL–Zn в 70%-м этаноле. Раствор флаво-
нола или комплекса FL–Zn в этаноле и экстракт из листьев магнолии смешивали с буфе-
ром 6,86 в соотношении 2 : 3 и 1 : 4 соответственно.
Для приготовления желатиновых пластинок в стакан с раствором желатина добавля-
ли 5 мл раствора активного вещества или экстракта в буфере 6,86 или в смеси буфера
с этанолом. Для приготовления кремнезем-желатиновых композитов 5 мл раствора актив-
ного вещества или экстракта добавляли к навеске кремнезема, суспензию перемешивали
в течение 5 мин и добавляли к раствору желатина. После дополнительного перемешивания
в течение 5 мин отбирали 2 мл раствора или суспензии, выливали тонким слоем в чашки
Петри диаметром 4 см и высушивали в течение двух суток при комнатной температуре. Для
приготовления контрольных образцов желатиновых и кремнезем-желатиновых пластинок,
не содержащих активное вещество, раствор желатина и суспензию кремнезема готовили
в дистиллированной воде (pH раствора и суспензии ∼5,5). Изучая зависимость свойств
материалов от pH растворов/суспензий (см. рис. 1), готовили образцы с использованием
стандартных буферных растворов с pH 1,68, 3,56, 6,86, 9,18, 12,45.
Исследовалось набухание материалов в водной среде, для этого сухие пластинки взве-
шивали, опускали в воду, затем (через определенные промежутки времени) извлекали их
из раствора и определяли прирост массы путем взвешивания. Эксперимент по десорб-
ции из материалов активных веществ проводили в условиях постоянного объема раствора.
В стаканчик с пластинкой добавляли фиксированный объем дистиллированной воды и (че-
132 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №12
Рис. 2. Набухание в воде желатиновых (1 ) и кремнезем-желатиновых (2 ) пластинок
рез определенные промежутки времени) регистрировали УФ-спектры растворов. Измеряли
оптическую плотность при длине волны, соответствующей максимуму поглощения в спект-
рах исходных веществ и экстракта, с учетом калибровочных измерений оценивали долю
десорбированного вещества.
На рис. 2 представлены кривые набухания желатиновой и кремнезем-желатиновой плас-
тинок, для получения которых в качестве растворителя использовали дистиллированную
воду. Как видно из рисунка, добавление к желатину кремнезема приводит к значительному
замедлению набухания материала: количество воды, поглощаемой образцами в течение 24 ч,
уменьшается почти в 2 раза.
В табл. 1 приведены данные о набухании желатиновых и кремнезем-желатиновых плас-
тинок, содержащих различные биоактивные вещества. Полученные результаты показывают,
что добавление к раствору желатина активного вещества приводит к значительному уве-
личению набухания получаемых материалов: образцы поглощают 850–910% по массе воды
вместо 690% у контрольного образца (см. рис. 2). В меньшей степени замена дистиллиро-
ванной воды раствором биоактивного вещества влияет на свойства кремнезем-желатиновых
пластинок (набухание 400–430% вместо 380% у контрольного образца). Сравнение свойств
желатиновых и кремнезем-желатиновых пластинок, полученных с использованием одних
и тех же растворов и содержащих одинаковые биоактивные вещества, показывает, что во
всех случаях присутствие кремнезема обеспечивает значительное замедление набухания
образцов (см. табл. 1).
Как известно, поглощение воды и диффузия молекул полимера и других составляю-
щих желатиновых материалов в воду — две стороны одного процесса растворения мате-
Таблица 1. Состав растворов, использованных при приготовлении желатиновых и кремнезем-желатиновых
пластинок, и набухание образцов
Состав растворов Набухание образцов через 24 ч, %
активное вещество компоненты
желатиновые
пластинки
кремнезем-желатиновые
пластинки
Витамин В1 Буфер 6,86 890 410
Витамин РР Буфер 6,86 870 400
Экстракт Magnolia kobus Буфер 6,86, 70%-й этанол 850 410
Флавонол Буфер 6,86, 70%-й этанол 910 430
Комплекс флавонола с цинком Буфер 6,86, 70%-й этанол 900 420
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №12 133
Рис. 3. Десорбция витамина В1 (1, 2 ), витамина РР (3, 4 ) и экстракта Magnolia kobus (5, 6 ) из желатиновых
(1, 3, 5 ) и кремнезем-желатиновых пластинок (2, 4, 6 )
Рис. 4. Десорбция флавонола (1, 2 ) и его комплекса с цинком (3, 4 ) из желатиновых (1, 3 ) и кремнезем-же-
латиновых (2, 4 ) пластинок
риалов в водной среде (согласно А. Г. Пасынскому, 1959), поэтому уменьшение набухания
у кремнезем-желатиновых композитов по сравнению с желатиновыми пластинками должно
приводить и к замедлению высвобождения инкорпорированных в полимер биологически
активных соединений.
Действительно, представленные на рис. 3 данные о десорбции витаминов В1 и РР и эк-
стракта Magnolia kobus показывают, что при переходе от желатиновых пластинок к кремне-
зем-желатиновым композитам имеет место значительное замедление десорбции активных
веществ. Скорость десорбции флавонола и из желатинових пленок, и из кремнезем-жела-
тиновых композитов очень мала (кривые 1, 2 на рис. 4) и определяется, по всей видимо-
сти, не свойствами материалов, а низкой растворимостью флавонола в воде. Увеличение
растворимости флавонола и количества вещества, высвобождаемого из пластинок в воду,
может быть достигнуто за счет введения в материал вместо индивидуального флавонола
его комплекса с металлом, например цинком. Цинк, как известно, сам по себе является
биоактивным веществом и входит в состав многих лекарственных, витаминных, косметиче-
ских композиций. Приведенные на рис. 4 (кривые 3, 4 ) данные показывают, что десорбция
антиоксиданта в воду в виде комплекса FL–Zn увеличивается как в случае желатиновой
пленки, так и в случае композита. При этом кремнезем-желатиновый композит (как и при
134 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №12
использовании других активных веществ) обеспечивает пролонгированное высвобождение
антиоксиданта.
Таким образом, полученные данные показывают, что кремнезем-желатиновые компози-
ты отличаются от желатиновых материалов меньшим набуханием в водной среде и более
медленной десорбцией инкорпорированных в них биологически активных веществ различ-
ной химической природы. Наблюдаемое изменение свойств желатиновых пластинок при
добавлении к ним кремнезема позволяет рассматривать кремнезем-желатиновые компози-
ты как перспективные материалы для создания лекарственных форм пролонгированного
действия с регулируемой скоростью высвобождения активного компонента.
1. Ciper M., Bodmeier R. Modified conventional hard gelatine capsules as fast disintegrating dosage form in
the oral cavity // Europ. J. Pharmaceut. and Biopharmaceut. – 2006. – 62. – P. 178–184.
2. Buice R.G., Gold T. B., Lodder R.A., Digenis G.A. Determination of moisture in intact gelatin capsules
by near-infrared spectrophotometry // Pharmaceutical Research. – 1995. – 12, No 1. – P. 161–163.
3. Cetin E.O., Buduneli N., Atlthan E., Kirilmaz L. In vitro studies of degradable device for controlled release
of meloxicam // J. Clin. Periodontal. – 2005. – 32. – P. 773–777.
4. Fujitsu M., Hattori M., Tamura T. Effect of hydroxyl compounds on gel formation of gelatine // Colloid
Polym. Sci. – 1997. – 275. – P. 67–72.
5. Чурсин В.И. Структурные особенности коллагена и образование поперечных сшивок при дублении //
Текст. химия. 1998. – 13, № 1. – С. 11–15.
6. Smitha S., Mukundan P., Krishna P., Warrier K.G.K. Silica-gelatin bio-hybrid and transparent nano-
coatings through sol-gel technique // Mater. Chem. and Phys. – 2007. – 103. – P. 318–322.
7. Coradin T., Bah S., Livage J. Gelatin-silicate interaction: from nanoparticles to composite gels // Colloids
and Surfaces B: Biointerfaces. – 2004. – 35. – P. 53–58.
8. Smitha S., Shajesh P., Mukundan P. et al. Synthesis of biocompatible hydrophobic silica-gelatine nano-
hybrid by sol-gel process // Ibid. – 2007. – 55. – P. 38–43.
9. Ставинская О.Н., Лагута И.В. Свойства кремнезем-желатиновых композитов // Журн. физ. хи-
мии. – 2010. – 84, № 6. – С. 1158–1162.
10. Ставинская О.Н., Лагута И.В., Кузема П.А. Влияние высокодисперсного кремнезема на водопо-
глощение желатиновых материалов // Физикохимия поверхности и защита материалов. – 2011. – 47,
№ 3. – С. 248–252.
11. Ставинская О.Н., Лагута И.В., Дзюба О.И. и др. Биоактивные композиты на основе кремнезем-же-
латиновых матриц и экстрактов из листьев магнолий // Химия, физика и технология поверхности. –
2011. – 2, № 4. – С. 488–493.
Поступило в редакцию 23.05.2012Институт химии поверхности
им. А.А. Чуйко НАН Украины, Киев
О.М. Ставинська
Кремнезем-желатиновi композити для пролонгованого вивiльнення
бiологiчно активних речовин
Отримано желатиновi плiвки та кремнезем-желатиновi композити, що мiстять бiоло-
гiчно активнi речовини рiзної хiмiчної природи: вiтамiни В1 и РР, флавонол, комплекс
флавонолу з цинком, екстракт iз листя Magnolia kobus. Вивчено вплив високодисперсно-
го кремнезему на набухання платiвок у водi та вивiльнення iнкорпорованих у матерiал
бiологiчно активних сполук. Показано, що додавання до желатину кремнезему дає змогу
збiльшити час розчинення матерiалiв (у водному середовищi) та уповiльнити десорбцiю
бiологiчно активних речовин.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №12 135
O.N. Stavinskaya
Silica-gelatin composites for prolonged drug release
Gelatin and silica-gelatin plates with embedded biologically active substances of different chemical
nature (vitamin B1, vitamin PP, flavonol, complex of flavonol with zinc, extract of Magnolia kobus)
are obtained. The effect of high-dispersive silica on the swelling behavior of the plates in water and
the release of drugs is studied. The addition of silica to gelatin materials increases the dissolution
time of a plate and retards the desorption of active substances.
136 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №12
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-85333 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-28T09:03:18Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ставинская, О.Н. 2015-07-25T15:40:52Z 2015-07-25T15:40:52Z 2012 Кремнезем-желатиновые композиты для пролонгированного высвобождения биологически активных веществ / О.Н. Ставинская // Доповіді Національної академії наук України. — 2012. — № 12. — С. 131-136. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85333 541.183:542.924 Получены желатиновые пленки и кремнезем-желатиновые композиты, содержащие биологически активные вещества различной химической природы: витамины В₁ и РР, флавонол, комплекс флавонола с цинком, экстракт из листьев Magnolia kobus. Изучено влияние высокодисперсного кремнезема на набухание пластинок в воде и высвобождение инкорпорированных в материал биологически активных соединений. Показано, что добавление к желатину кремнезема позволяет увеличить время растворения материалов в водной среде и замедлить десорбцию биологически активных веществ. Отримано желатиновi плiвки та кремнезем-желатиновi композити, що мiстять бiологiчно активнi речовини рiзної хiмiчної природи: вiтамiни В₁ и РР, флавонол, комплекс флавонолу з цинком, екстракт iз листя Magnolia kobus. Вивчено вплив високодисперсного кремнезему на набухання платiвок у водi та вивiльнення iнкорпорованих у матерiал бiологiчно активних сполук. Показано, що додавання до желатину кремнезему дає змогу збiльшити час розчинення матерiалiв (у водному середовищi) та уповiльнити десорбцiю бiологiчно активних речовин. Gelatin and silica-gelatin plates with embedded biologically active substances of different chemical nature (vitamin B₁, vitamin PP, flavonol, complex of flavonol with zinc, extract of Magnolia kobus) are obtained. The effect of high-dispersive silica on the swelling behavior of the plates in water and the release of drugs is studied. The addition of silica to gelatin materials increases the dissolution time of a plate and retards the desorption of active substances. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Хімія Кремнезем-желатиновые композиты для пролонгированного высвобождения биологически активных веществ Кремнезем-желатинові композити для пролонгованого вивільнення біологічно активних речовин Silica-gelatin composites for prolonged drug release Article published earlier |
| spellingShingle | Кремнезем-желатиновые композиты для пролонгированного высвобождения биологически активных веществ Ставинская, О.Н. Хімія |
| title | Кремнезем-желатиновые композиты для пролонгированного высвобождения биологически активных веществ |
| title_alt | Кремнезем-желатинові композити для пролонгованого вивільнення біологічно активних речовин Silica-gelatin composites for prolonged drug release |
| title_full | Кремнезем-желатиновые композиты для пролонгированного высвобождения биологически активных веществ |
| title_fullStr | Кремнезем-желатиновые композиты для пролонгированного высвобождения биологически активных веществ |
| title_full_unstemmed | Кремнезем-желатиновые композиты для пролонгированного высвобождения биологически активных веществ |
| title_short | Кремнезем-желатиновые композиты для пролонгированного высвобождения биологически активных веществ |
| title_sort | кремнезем-желатиновые композиты для пролонгированного высвобождения биологически активных веществ |
| topic | Хімія |
| topic_facet | Хімія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85333 |
| work_keys_str_mv | AT stavinskaâon kremnezemželatinovyekompozitydlâprolongirovannogovysvoboždeniâbiologičeskiaktivnyhveŝestv AT stavinskaâon kremnezemželatinovíkompozitidlâprolongovanogovivílʹnennâbíologíčnoaktivnihrečovin AT stavinskaâon silicagelatincompositesforprolongeddrugrelease |