Гели. Гелеобразователи. Промышленная технология гелей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство здравоохранения Украины

Национальный фармацевтический университет

Кафедра промышленной технологии лекарственных средств

Курсовая работа

по теме: "Гели. Гелеобразователи. Промышленная технология гелей"

Выполнил: ст. 4 курса 17 группы ФФ

Стешенко А.Д.

Проверила доц. Ковалевская И.В.

Харьков - 2011

Содержание

Введение

1. Гели. Общие сведения

2. Физико-химические свойства гелей

3. Гелеобразователи

3.1 Ксантан

3.2 Агар-агар и альгинаты

3.3 Каррагинаны

3.4 Карбопол

3.5 Гуаровая камедь

3.6 Пролипид 141

3.7 РапиТикс

3.8 Гидроксиэтилцеллюлоза

4. Технология производства гелей на примере технологии производства геля с натрия гипохлоритом для наружного применения

5. Перспективы развития гелей как лекарственной формы

Литература

Введение

В современной технологии лекарств большое место занимают мягкие лекарственные формы. Научный подход к исследованию кожных покровов обусловил появление на фарм. рынке мягких лек. форм с трансдермалным и диадермалным действием. Развивается технология гетерогенных (эмульсионных) основ, что позволяет вводить новые лекарственные вещества в рецептуру мазей, гелей и линиментов. В своей работе хочу раскрыть тему гелей как перспективного направления развития промышленной технологии лекарственных средств.

1. Гели. Общие сведения

Гель - мягкая лекарственная форма вязкой консистенции, способная сохранять форму и обладающая упругостью и пластичностью. По типу дисперсных систем различают гидрофильные и гидрофобные гели.

Согласно ГФУ: гели - мягкие лекарственные средства для местного применения, которые представляют собой одно-, двух- или многофазовые дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой, реологические свойства которых обусловлены присутствием гелеобразователей в сравнительно небольших концентрациях. При этом гелеобразователи дополнительно могут выполнять роль стабилизаторов дисперсионных систем: суспензий или эмульсий; такие гели могут назваться соответственно суспензионными гелями или эмульгелями.

Гидрофобные гели (олеогели) приготовлены на основах, которые состоят из гидрофобного растворителя (вазелиновое, растительное масло и др.) и липофильного гелеобразователя (полиэтилен низкомолекулярный, кремния диоксид коллоидный, алюминиевое или цинковое мыло).

Гидрофильные гели (гидрогели) приготовлены на основах, которые состоят из воды, гидрофильного смешанного или неводного растворителя (глицерин, пропиленгликоль, этанол, изопропанол) и гидрофильного гелеобразователя (карбомеры, производные целлюлозы, трагакант и др.).

Гели получают путем суспендирования в воде порошка полимера (являющегося по химической структуре кислотой) и добавлением очень небольшого количества (по сравнению с объёмом воды) нейтрализующего агента (щёлочь, сода, карбонаты и гидрокарбонаты аммония, аммиак, триэтаноламин и пр.). При перемешивании массы (300-500 об/мин.) смесь загустевает с образованием вязкого геля. Вязкость обычно измеряют в Пуазах (Пз) или сантиПуазах (сПз). Для гелей характерно восстановление гелевой структуры после ее разрушения, так называемой петли гистерезиса.

В настоящее время идёт активное изучение свойств гелевых полимеров (российских - Ареспол, мАРС; бельгийских - Ultrez 10; немецких - Carbopol 940, Carbopol 941, Carbopol 2020 и Carbopol 2001) с целью внедрения в фармацевтическую практику множества мягких лекарственных форм на гелевой основе.

2. Физико-химические свойства гелей

В коллоидной химии гели - дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой, в которых частицы дисперсной фазы образуют пространственную структурную сетку. Представляют собой твердообразные ("студенистые") тела, способные сохранять форму, обладающие упругостью (эластичностью) и пластичностью. Типичные гели имеют коагуляционную структуру, т.е. частицы дисперсной фазы соединены в местах контакта силами межмолллекулярного взаимодействия непосредственно или через тонкую прослойку дисперсионной среды. Для них характерна тиксотропия, т.е. способность в изотермических условиях самопроизвольно восстанавливать свою структуру после механического разрушения. Такие гели образуются, например, при коагуляции золей (коагели), понижении температурыры или концентрировании мицеллярных растворов мыл, выделении новой дисперсной фазы из пересыщенных растворов (лиогели). Гели могут возникать в виде рыхлых осадков либо образуют структурную сетку во всем объеме первоначально жидкой системы без нарушения ее макрооднородности. Гели с водной дисперсионной средой называются гидрогелями, с углеводородной-органогелями.

Гелеобразование (желатинирование, застудневание) возможно при содержании дисперсной фазы в системе в количестве всего лишь нескокльких %, иногда - долей %. Чем более анизометричны частицы и менее лиофильна их поверхность по отношению к дисперсионной среде, тем меньше содержание дисперсной фазы, при котором система теряет текучесть. Распад структуры геля и переход системы в текучее состояние называется пептизацией. Этот процесс происходит при введении лиофилизующих веществ или при повышении температуры.

В так называемых мезоморфных гелях структурную сетку образует жидкокристаллическая фаза (мезофаза). Такие гели возникают из растворов дифильных блоксополимеров в термодинамически "плохих" растворителях по отношению к одному из блоков сополимера. Мезоморфная фаза обычно представляет собой мицеллоподобные пластинчатые или цилиндрические ассоциаты из тех блоков, которые менее растворимы в данном растворителе; мезоморфные гели образуются и в концентрированных растворах мылоподобных ПАВ. гель технология загуститель лекарственное

Системы, по свойствам подобные гелям, но не обладающие тиксотропией (так называемые псевдогели), образуются при фазовом расслоении растворов полимеров, коагуляции и неполной коалесценции каучуковых латексов и эмульсий некоторых высоковязких нефтепродуктов, жиров, биогенных веществ. Свойствами гелей обладают пены, стабилизованные высокомолекулярные ПАВ, и высококонцентрированные (спумоидные) эмульсии.

Большинство гелей термодинамически неустойчиво; при старении вследствие изотермические переконденсации или рекристаллизации обратимая по отношению к механическому воздействию коагуляционная структура перерождается в необратимую конденсационно-кристаллизационную. Кроме того, многие гели подвержены синерезису -сокращению объема с выделением жидкой фазы в результате самопроизвольного уплотнения структурной сетки.

Удалением из лиогелей жидкой среды можно получить тонкопористые тела - аэрогели, или ксерогели, в которых слабые коагуляционные контакты между частицами превратились в результате сушки в прочные адгезионные или фазовые (когезионные) контакты. Таковы, например, алюмогель и силикагель - сорбенты, получаемые обезвоживанием гидрогелей соответственно гидроксида алюминия и кремниевых кислот.

В химии и технологии полимеров гели - неплавкие и нерастворимые продукты поликонденсации или полимеризации. Момент времени, когда реакционная смесь теряет текучесть вследствие сшивки растущих полимерных цепей, наз. точкой гелеобразования или гель - точкой. Гелями называют также набухшие в растворителях сшитые линейные полимеры и растворы полимеров, потерявшие текучесть вследствие возникновения пространственно-молекулярной сетки, стабилизированные химической или водородной связями либо в результате межмолекулярного взаимодействия. Таковы, например, набухшие в водной среде ионообменные смолы; пространственно-сшитые декстраны (сефадексы) и полиакриламиды, используемые в гельпроникающей хроматографии; набухшие в жидких углеводородах сополимеры стирола и дивинилбензола, а также резины на основе натурального и некоторых синтетических каучуков; гидрогели желатины, агара, поливинилового спирта; органогели некоторых эфиров целлюлозы, акрилонитрила.

3. Гелеобразователи

Гелеобразователи - соединения, придающие конечному продукту свойства геля (структурированной высокодисперсной системы с жидкой дисперсионной средой, заполняющей каркас, который образован частицами дисперсной фазы). Химическая природа веществ, отнесенных к гелеобразователям и загустителям, достаточно разнообразна. Среди них натуральные природные вещества животного (желатин) и растительного (пектин, агароиды, камеди) происхождения, а также вещества, получаемые искусственно (полусинтетическим путем), в том числе из природных источников (модифицированные целлюлозы, крахмалы и др.).

Главной технологической функцией веществ этой группы является повышение вязкости или формирование гелевой структуры различной прочности. Одним из основных свойств, определяющих эффективность применения таких веществ в конкретной рецептуре, является их полное растворение, которое зависит прежде всего от химической природы.

В зависимости от источника выделения основные полисахариды со свойствами гелеобразователей разделяются на несколько групп, представленных в табл.1. Высшие растения являются источниками добавок целлюлозной природы, крахмалов, пектинов и камедей. Для придания добавкам из целлюлозы и крахмалов технологических функций гелеобразователей исходные полисахариды подвергают химической, физической или ферментативной модификации.

Таблица 1. Классификация гелеобразователей и загустителей полисахаридной природы в зависимости от источников получения

Источник получения	Форма выделения, тип продукта	Основные представители
Высшие растения	Нерастворимая основа Семена Экстракты Экссудаты	Целлюлоза Крахмалы, камеди гуаровая и рожкового дерева Пектины Гуммиарабик, камед, трагакант
Морские водоросли	Экстракты	Агар, альгинаты, каррагинаны, фурцеллеран
Микроорганизмы	Продукты ферментации	Ксантаны
Производные растительных полисахаридов	Продукты модификации целлюлозы Продукты модификации крахмалов	Е 461-Е 469 Е 1400-Е 1451

Пектины являются наиболее известными представителями гетерогликанов высших растений. Главное свойство, на котором основано применение пектинов в фармацевтических технологиях, - гелеобразующая способность. Гелевая структура растворов пектинов образуется в результате взаимодействия пектиновых молекул между собой и зависит от особенностей строения молекулы - молекулярной массы, степени этерификации, характера распределения карбоксильных групп. Кроме того, на процесс гелеобразования влияют температура, рН среды и содержание дегидратирующих веществ.

Формирование пространственной структуры геля может происходить двумя путями:

за счет изменения сил электростатического отталкивания пектиновых молекул в присутствии дегидратирующих веществ (сахарозы) в кислой среде (сахарно-кислотное гелеобразование);

при участии ионов поливалентных металлов.

Тип ассоциации пектиновых молекул определяется степенью этерификации. Высокоэтерифицированные пектины образуют гели в присутствии кислоты (рН 3,1-3,5) при содержании сухих веществ (сахарозы) не менее 65 %, низкоэтерифицированные - в присутствии ионов поливалентных металлов, например, кальция, независимо от содержания сахарозы в широком диапазоне рН (от 2,5 до 6,5). Пектины высокой степени этерификации образуют высокоэластичные гели, имеющие тенденцию к возвращению формы в исходное состояние после ее изменения при механическом сдвиге.

Пектины низкой степени этерификации в зависимости от концентрации ионов кальция могут давать различные по консистенции гели - от высоковязких (не восстанавливающих исходную форму после деформирования) до высокоэластичных.

Комплексообразующая способность (образование циклических комплексов поливалентных металлов) различных пектинов зависит от содержания свободных карбоксильных групп, т. е. степени этерификации пектиновых молекул, и не зависит от их молекулярной массы.

Способность пектиновых молекул связывать поливалентные катионы увеличивается при снижении степени их этерификации и повышении степени диссоциации свободных карбоксильных групп (т. е. при повышении рН среды), а по отношению к различным катионам изменяется в ряду:

Мg < Мn < Сг < Нg < Fе < Ni < Со < Си < Zn < Sг < Cd < Вa < Рb.

Таким образом, основные области применения пектинов связаны с их функциональными свойствами. Гелеобразующая способность используется в фармацевтической и косметической промышленности.

3.1 Ксантан

Камедь ксантана - это природный полисахарид, который был открыт в конце 50-х годов во время научных исследований по промышленному использованию микробных биополимеров на базе научно-исследовательской лаборатории департамента сельского хозяйства США. Научные исследования показали, что бактерия Xanthomonas Campestris, обнаруженная в растениях семейства капусты, вырабатывает высокомолекулярный защитный полисахарид. Этот полисахарид назвали камедью ксантана, он проявляет интересные свойства с технологической точки зрения.

Ксантан - натуральный гелеобразователь, который обеспечивает уже в небольших дозах гелеобразную консистенцию. Он входит в группу угольных гидратов и выделяется микроорганизмами. Содержит пировиноградную кислоту ~ 1.5 %, азот ~ 1.5 %, используется в косметической и пищевой промышленности.

Основное свойство ксантана - это способность к стабилизации растворов (удерживанию частиц в суспензии).

Имеет достаточно высокую вязкость, температурную нечувствительность и совместимость с кислотами, щелочами, солями, ферментами, является стабилизатором эмульсий, суспензий, удерживает влагу, обладает свойствами создавать плёнку, термообратим.

Растворы ксантановой камеди стабильны при температуре 100-110 °С и pH 2-12,0.

Хороший загуститель с более высокой вязкостью в горячем состоянии, при взаимодействии с другими коллоидами создаёт эффект синергизма.

Строение. Ксантановая является углеводородным полимером с высоким молекулярным весом. Это линейный полисахарид, содержащий большое число боковых трисахаридных цепей. Главная цепь имеет структуру целлюлозы, структура боковых цепей цепь ксантана необычайно прочно защищена от химического и ферментативного гидролиза. Ксантан растворим в холодной и горячей воде, растворах сахара и молоке, а также в растворах соли и сахаре.

Производство. Камедь ксантана получают путём ферментации чистой культуры при помощи микроорганизма Xanthomonas campestris.

Использование в фармации. Стабилизатор, загуститель, эмульгатор, суспендирующий агент.

Хорошо смешивается с жирными маслами, при взбивании миксером образуя нежную кремообразную эмульсию, которая легко поглащается кожей и обладает увлажняющим действием.

Благодаря своим уникальным свойствам (устойчивость к ферментам, к уровню рН (2-12), действию высокой температуры, устойчивости к замораживанию, формирует хорошую структуру, долгосрочно стабилизирует лекарственные средства.

Оптимальная концентрация в рецептах: 0,1-5 %.

3.2 Агар-агар и альгинаты

Агар-агар получают из наиболее дорогих морских водорослей (анфельция, геллидиум, грациллярия, эухеум). Основными производителями агар-агара являются следующие фирмы: Volf & Olsen, Algas Marinas S.A., B & V, Setexam, Instrimpex consfit import & export company и др. Основные поставки агар-агара осуществляются из таких стран, как Германия, Чили, Испания, Италия, Марокко, Китай и др.

Агар - самый сильный желирующий агент. Способность агара образовывать студни уменьшается при его нагревании в присутствии кислот. Водный раствор агара образует студни при охлаждении до 45 °С. Температура плавления водного студня - 80-90 °С. Студни, приготовленные на основе агар-агара в отличие от всех других студнеобразователей характеризуются стекловидным изломом.

В зависимости от содержания основного вещества желирующая способность агара, или прочность геля (концентрация 1,5 %), может изменяться от 500 до 930 г/см при 20 °С по Никону. Желирующая способность определяет тип агара: 600, 700, 800, 900.

Агароид (черноморский агар) получают из водорослей филлофлоры, растущих в Черном море. Как и агар, агароид в холодной воде плохо растворим, в горячей образует коллоидный раствор, при охлаждении которого образуется студень затяжистой консистенции. Студнеобразующая способность агароида в 2-3 раза ниже, чем у агара.

Студни, полученные с применением агароида, имеют затяжистую консистенцию и не имеют стекловидного излома, характерного для агара. Температура застудневания у студней на агароиде значительно выше, чем у студня, приготовленного с применением агара. Также агароид образует студни с более слабой водоудерживающей способностью, поэтому он имеет пониженную стойкость к высыханию и засахариванию. В пищевой промышленности агароид находит аналогичное агару применение.

Альгинаты. Среди всех получаемых полисахаридов из морских водорослей самая большая доля приходится на альгинаты - натриевые, калиевые, кальциевые соли альгиновой кислоты, экстрагируемые из бурых водорослей. Высокая потребность в альгинатах объясняется тем, что они находят самое широкое применение в целом ряде производств и отраслей промышленности. Альгинаты представляют собой полисахарид, состоящий из остатков D-маннуроновых и L-гулуроновой кислот. Альгинаты были изучены на людях. В результате исследований не было выявлено негативного влияния альгинатов на усвоение кальция из рациона питания. По данным экспертов ФАО/ВОЗ, допу-стимая суточная доза потребления альгинатов составляет до 50 мг на 1 кг веса тела человека, а это существенно выше той дозы, которая может поступить в организм с пищевыми продуктами.

Основным свойством альгинатов является способность образовывать особо прочные коллоидные растворы, отличающиеся кислотоустойчивостью. Растворы альгинатов безвкусны, почти без цвета и запаха. Они не коагулируют при нагревании и сохраняют свои свойства при охлаждении, при замораживании и последующей дефростации. Поэтому наиболее широко альгинаты применяются в пищевой промышленности в качестве студнеобразующих, желирующих, эмульгирующих, стабилизирующих и влагоудерживающих компонентов.

В фармацевтической промышленности альгиновую кислоту и ее соли применяют в качестве склеивающего и разрыхляющего вещества при производстве таблеток, драже, пилюль. Благодаря способности альгинатов поглощать 200-300-кратное количество воды с образованием лишенных вкуса, цвета и запаха вязких стабильных гелей, их применяют в качестве компонентных основ для различных мазей и паст. Альгиновые гели используют также как носители антибиотиков и других лекарственных препаратов.

Одним из наиболее ценных и перспективных свойств растворимых альгинатов является их способность задерживать всасывание радиоактивного стронция в кишечнике человека, предотвращая таким образом накопление этого радионуклеида в организме. Они препятствуют также накоплению солей тяжелых металлов. На основе альгината создан перевязочный материал - альгипор, который наряду с влагопоглощающими и ранозаживляющими свойствами оказывает четко выраженное антисептическое воздействие. В связи с этим альгипор может применяться при лечении открытых обширных раневых поверхностей, возникающих при ожогах и лучевых поражениях.

В настоящее время широкое распространение получили некоторые зарубежные и отечественные препараты из водорослей. Они обладают иммуностимулирующими и гепатопротекторными свойствами, снижают уровень холестерина и липидов в крови, способны стимулировать кроветворение, имеют энтеросорбирующий и онкопрофилактический эффект. Наиболее широкую известность получил российский препарат Кламин, вырабатываемый из липидной фракции ламинариевых водорослей.

В России промышленное производство альгинатов налажено на Архангельском опытно-водорослевом комбинате. Это производство основано на переработке сырья Белого и Баренцева морей, запасы которого в настоящее время уже не удовлетворяют потребностям и восполняются частично за счет местной марикультуры и ввоза.

3.3 Каррагинаны

Каррагинаны получают водной экстракцией из нескольких видов красных морских водорослей. Широкое применение каррагинанов в пищевой промышленности обусловлено их уникальными стабилизирующими и уплотняющими свойствами, они способствуют улучшению структуры продукта, увеличивают выход готового продукта, придают эластичность и упругость, устойчивость к синерезису.

Вид водоросли влияет на тип и свойства получаемого каррагинана, которые зависят от содержания полисахаридов.

Каррагинан, полученный из красной водоросли Eucheuma cottonii, предназначен для использования в качестве желирующего вещества. Данный вид каррагинана дает чистый коллоидный раствор, формирует прозрачный гель и может образовывать упругий гель с камедью рожкового дерева.

Каррагинан получают также из ирландского мха (хондрус) - Chуndrus crispus (L.), произрастающего на северо-западном побережье Ирландии и американского штата Массачусетс. В Ирландии заготовку водорослей проводят осенью, а в Америке - летом. По химическому составу хондрус близок к агару и содержит 55-80 % полисахаридов-каррагинанов. Основными являются a-, b- и g-каррагинаны, отличающиеся по количеству 3,6-ангидро-D-галактозы. Кроме того, ирландский мох, или хондрус, содержит около 10 % белка, богат солями галогенов (йода, брома, хлора), карбонатом кальция. Особенностью ирландского мха в отличие от агара является высокое содержание серы.

Из балтийской водоросли фурцеллярии получают каррагинан под названием фурцелларан. Структурная формула фурцелларана аналогична формуле каррагинанов. Хотя фурцелларан содержит меньше серы, ему характерны все свойства, присущие каррагинану. Прочность студня фурцелларана меньше, чем у агара, но больше, чем у агароида.

Производство каррагинанов как важного сырья для медицинской, пищевой и некоторых других отраслей промышленности развито в основном в США, Франции, Канаде, Англии, Швеции, Норвегии, Ирландии, Португалии, Филиппинах и некоторых других странах. Мировое потребление каррагинанов составляет более 14 000 т в год и увеличивается на 1-3 % ежегодно.

Одним из крупных поставщиков фурцелларана в Украину является эстонская фирма Est-Agar. На Дальнем Востоке и Белом море налажена переработка анфельции и получение из нее агар-агара. Для этих же целей в Южном Приморье используется грацилярия, введенная в марикультуру. В течение ряда лет предпринимаются попытки наладить выпуск каррагинанов из хондруса шиповатого, но его производство фактически отсутствует.

Агар-агар, каррагинаны и пектины являются схожими по назначению пищевыми добавками, но ограниченно взаимозаменяемыми. Из-за более низкой желирующей способности каррагинанов и пектинов для получения кондитерского изделия с заранее заданными свойствами их требуется в несколько раз больше, чем агар-агара.

Типы каррагинанов. В зависимости от особенностей химического строения различают, как правило, три типа каррагинана: йота, каппа и лямбда. Однако существует вид каррагинана, который по своему химическому строению занимает промежуточное положение между каппа- и йота-каррагинанами. Его принято называть каппа-II-каррагинан. Физико-химические свойства их растворов и гелей различны. Варьируя соотношение этих типов каррагинанов, можно получить смеси с заданными характеристиками.

Гидроколлоид	Номер Е	Загуститель	Желеобразователь
Каппа- и йота-каррагинаны	Е 407, Е 407а	Нет	Да
Лямбда-каррагинан	Е 407	Да	Нет

Синергизм каррагинанов. Каррагинаны проявляют синергизм со многими гидроколлоидами, но самое известное синергетическое взаимодействие - с молочным белком. Например, прочность гелей стабилизаторов на основе каррагинанов в молочной среде примерно в 2 раза превышает показатель водных гелей.

3.4 Карбопол

Карбопол (Carbopol) - карбоксиполиметилен, по международной классификации - Карбомер (Carbomer).

Карбополы - это товарная марка кросс-кополимеров на основе полиакриловой кислоты.

Это полимерные загустители, в сухом виде макромолекулы кросс-сополимера содержат нейтральные СООН-группы и представляют собой свернутую беспорядочным образом пространственную сетку. Взаимодействие с водой приводит к гидратации молекулы, сетка растягивается и увеличивается в размерах (рН=3-4). Сетка занимает максимальный объем, связывая и загущая гидрофильный растворитель и растворы, позволяет создать привлекательный прозрачный продукт, сохранить прозрачность гелей, при введении в их состав жирорастворимых компонентов.

В фармации карбопол играет роль гелеобразователя. Используется в офтальмологии: на его основе созданы препараты "искусственная слеза" (Офтагель, Карбомер МНН).

В настоящее время идет активное изучение свойств гелевых полимеров (отечественных - Ареспол, мАРС; бельгийских - Ultrez 10; немецких - Carbopol 2020 и Carbopol 2001) с целью внедрения в фармацевтическую практику множества мягких лекарственных форм на гелевой основе.

Гелеобразователь, аналог Карбопола отечественной разработки, относится к классу редкосшитых акриловых полимеров - называется Ареспол™ и используется в технологии мягких лекарственных форм.

Дерматологические средства на основе Ареспола, при нанесении на кожу образуют тончайшие гладкие пленки, хорошо распределяются по пораженной поверхности, обеспечивают пролонгированное действие, полное и равномерное высвобождение активных веществ, поглощают кожные экскреторные и секреторные продукты, оказывают охлаждающее действие, не обладают токсичностью и раздражающим действием, хорошо удаляются водой, не загрязняют одежду. Гелевые и эмульсионные основы с Аресполом инкорпорируют лекарственные вещества гидрофильной и гидрофобной природы.

Карбопол дает стабильные рецептуры: гель с карбополом не расслаивается, не высыхает, не комкается, не меняет цвет. Легок в применении: хорошо растворяется в воде, легко смешивается с любыми активными ингредиентами

Достоинства карбопола:

· высокая вязкость гелей при низких концентрациях полимера;

· термическая и микробиологическая устойчивость;

· стабильность и химическая стойкость при хранении;

· совместимость со многими активными веществами;

· возможность получения гелей с широким диапазоном рН от 4 до 10;

· легкость контроля вязкостных свойств получаемых гелей;

· способность стабилизировать эмульсии;

· гипоаллергенность;

· легкость нанесения и удаления с поверхности кожи;

· высокая абсорбция активных и лекарственных веществ

Рекомендации по применению: процент ввода 0,1-1,5. Развести водой, перемешать, подождать 1-2 часа до разбухания комочков, еще раз хорошо перемешать, нейтрализовать щелочью (можно дабавить несколько капель раствора буры в глицерине). Гель останется густым при уровне рН от 5,5 до 8. Если вы добавите шелочных или кислых ингредиентов, уровень рН изменится, и гель может превратиться в воду.

3.5 Гуаровая камедь

Синонимы: Гуар, гуара, индийская акация и др.

Латинское название: Cyamopsis tetragonoloba, Сyamopsis psoroliodes.

Используемые части растения: Внутренние части семян.

Гуар - это эндосперм семян растения Guar plant Cyamopsis tetragonolobus L. Taub (семейство бобовых). Гуаровая камедь главным образом состоит из высокомолекулярных полисахаридов - галакто- и маннопиранозных звеньев, соединенных гликозидными связями, химическое название "галактоманнаны".

Эндосперм семян гуара (или гуаровая дроблёнка) перемалывается в порошок с использованием механического воздействия. Химические реагенты в такой технологии не применяются. При пересушивании семян, для придания требуемых свойств дроблёнки, она смачивается водой перед измельчением. Впоследствии, вода испаряется при нагреве. Гуаровая камедь является гигроскопичным продуктом, влажность порошка может достигать 11 %.

Активные вещества: Растворимые пищевые волокна, содержит белки ~ 5.0 %, жиры ~ 0.5 %, галактоманнаны ~ 80 %.

Внешний вид: порошок от белого до светло-желтого цвета, практически без запаха.

Растворимость: диспергирует в холодной и горячей воде, образовывает коллоидный раствор pH-значение (1 % раствор): 5.5-7.0.

Камедь гуара является стабилизатором, загустителем и уплотнителем. Камедь быстро гидратируется в холодной воде и создаёт вязкий псевдопластичный раствор.

Является хорошим эмульгатором, регулирует вязкость, стабилизирует эмульсии, придает кремообразную консистенцию эмульсионным продуктам, стабилизирует взбитость, повышает эластичность эмульсионных смесей.

Проявляет достаточно хорошую стойкость в процессах замораживания-оттаивания.

В соединении с ксантаном проявляет синергизм.

Порошковая гуаровая камедь может быть диспергирована и гидратирована в холодной и горячей воде до образования вязкой коллоидной дисперсии или раствора. Достигнутая вязкость зависит от температуры, времени, концентрации, рН, скорости перемешивания и размеров частиц порошка.

В холодной воде максимальная вязкость может быть достигнута через 1-4 часа.

Оптимальная концентрация в рецептах: 0,1-5 %.

Применение в медицине: Применяется внутрь при атеросклерозе, ожирении, диабете. Используется в программах очищения организма и др.

3.6 Пролипид 141

Prolipid 141. INCI: Glyceryl Stearate (and) Behenyl Alcohol (and) Palmitic Acid (and) Stearic Acid (and) Lecithin (and) Lauryl Alcohol (and) Myristyl Alcohol (and) Cetyl Alcohol.

Внешний вид: белые хлопья сливочного цвета.

Дозировка: 3-5 %, в зависимости от объема и состава масляной фазы.

Диапазон рН: 3,8-8,0.

Слоистая система Пролипид 141 обладает преимуществами, которые не в состоянии предложить Вам другие системы:

* превосходное увлажнение;

*усиление кожного барьера.

*однородное распределение активных веществ.

Пролипид 141 также обеспечивает превосходный внешний вид кожи, так как все жирные компоненты данного геля, попадая на кожу, делают ее более шелковистой и не сообщают ей жирный блеск.

Описание продукта. Слоистые системы Пролипид 141 первые в своем роде обеспечивают широкую рН-совместимость, толерантность к электролитам, а также стабильные реологические и температурные свойства. Для достижения данных результатов был использован баланс компонентов с перекрываемыми связями. Почему были выбраны именно эти компоненты?

Пролипид 141 содержит тщательно сбалансированную смесь амбифильных (похожих на поверхностно-активные вещества) материалов, которые не образуют мицелл. Помимо этого, они обладают основными параметрами для образования слоистых гелей: низкая растворимость в воде, крупные гидрофобные группы и низкая плотность смеси составляющих.

Пролипид 141 предназначен для обеспечения слоистой фазы геля при широком спектре рН для большей свободы при разработке рецептур. При кислотном рН главным связующим агентом является лецитин. При нейтральном и базовом показателе рН основными структурообразователями являются жирные кислоты. Жирные кислоты и GMS обеспечивают формирование слоистой фазы при всех уровнях рН. "Мозаичная структура"

Кожа человека формирует барьер, который защищает тело от неконтролируемой потери влаги. Он также предотвращает проникновение элементов внешней среды в тело человека. Функцию барьера обеспечивает роговой слой кожи.

Обычно роговой слой кожи описывается как структура "из кирпичей и раствора", в которой роговые "кирпичи" окружены липидным "раствором". Липидный слой необходим для формирования барьера, обеспечивающего здоровье кожи. Физическая организация липидов весьма принципиальна для правильного выполнения защитной функции барьера.

Кожные липиды были объектом многих исследований в последние годы, и сравнительно простая модель "кирпичей и раствора" постепенно преобразовалось в более сложную "мозаичную структуру". По данной модели, кожные липиды представляют собой твердые или гелеобразные липидные образования, разделенные липидами в более жидкой кристаллической форме, именуемой гранулярными границами. Гранулярная граница обеспечивает защиту от непредвиденной потери воды, а также контролирует испарение для регулирования температуры. Жидкий характер гранулярной границы формирует области, где элементы могут входить или выходить из системы. В соответствии с моделью "мозаичной структуры", липиды в жидких гранулярных границах могут быть потеряны в процессе, именуемом комицеллизационной моющей способностью. Потеря любых липидов из гранулярных границ нарушает организацию липидов рогового слоя кожи и приводит к нарушению функционирования защитного барьера. Здоровая кожа требует оптимального функционирования защитного барьера и использования увлажнения кожи для предотвращения раздражения и высыхания. Слоистая гелевая структура Пролипид 141 имитирует структуру липидов в роговом слое кожи. Усиление кожного барьера Здоровый роговой слой кожи - защитный барьер от вредных воздействий окружающей среды и потери влаги. Ухудшение функции барьера, зависящее от целого ряда факторов, приводит к сухости кожи и негативным реакциям чувствительной кожи. Поскольку слоистая структура Пролипид 141 имитирует собственную липидную структуру кожи, использование Пролипид 141 улучшает барьерную функцию кожи. Это было доказано клиническими испытаниями. Доставка необходимых элементов.

Однородное распространение действующих веществ играет решающее значение для оптимальных характеристик. Гелевая структура идеальна для этой цели, так как это восстанавливает поврежденную структуру после применения продукта.

Характеристики солнцезащитных средств позволяют прекрасно продемонстрировать способности Пролипид 141 по образованию однородных когерентных пленок.

Продукты с использованием Пролипид 141 обладают лучшим солнцезащитным фактором по сравнению с обычными средствами для защиты от солнца, которые не содержат водостойких полимеров. Он также обеспечивает субстанциональную гидрофобную пленку, которая определяется как "чрезвычайно водостойкая" в протоколе FDA.

Исключительная эстетика. Высокая эффективность обычно связывается с незначительными чувствительными показателями. Когда эффективность продукта связана с применением маслянистых компонентов, потребители обычно испытывают дискомфортные ощущения. Слоистая структура Пролипид 141 преодолела это негативное явление путем энтропирования масляной фазы в пределах двухслойной матрицы.

В прошлом слоистые гели использовались для создания рецептур "масло-в-воде". Пролипид 141 - уникальный продукт. Поскольку двухслойная структура геля используется в значительном количестве производимых продуктов, слоистая система Пролипид 141 не имеет равных. По этой причине материалы, которые разрушают двухслойную гелевую структуру (такие как эмульгаторы и растворители) не должны присутствовать в композиции. Слоистая система Пролипид 141 - единственный необходимый структурообразующий элемент в композиции.

При исследовании с помощью электронного микроскопа увлажнителей, в основе которых находилась слоистая система Пролипид 141, не было выявлено раздельных масляных фаз. Присутствовали только материалы слоистой и водной фаз.

При значительном увеличении (48,000х) наблюдаются две формы слоистых элементов. Основная форма организации - расширенные мультислоистые пластины. Они имеют трехмерную организацию, которая распространяется на сотни микрон, с двухслойной толщиной в десять нанометров. Также присутствуют мультислоистые пузырьки.

Руководство по использованию в рецептурах. Рекомендованный уровень использования 3-5 %, в зависимости от объема и состава масляной фазы.

Рекомендованный уровень рН 3.8 - рН 8.0.

Порядок добавления: Обычно: растопить в предварительно приготовленной масляной фазе и размешивать до образования однородной массы. Для солнцезащитных продуктов: Соединить Эскалол, Ганекс, Антарон и Пролипид 141 в одном премиксе и оставшуюся масляную фазу в другом. Нагреть премиксы до необходимой температуры и соединить перед добавлением в водную фазу.

Оптимизирование (уменьшение) размера капелек Перемешивание с большим сдвигающим усилием добавить небольшое количество Ганекс или Антарон 1.0 % Ганекс или Антарон V-216 или V-220 0.5 % Ганекс или Антарон WP-660 0.05 % Ганекс или Антарон P-904LC.

Пределы толерантности к соли Моновалентные соли <= 3 % Дивалентные соли < = 0,5 %.

Оптимизация (увеличение) стабильности при высокой температуре Добавить небольшое количество (0.1-0.2 %) гидроколлоидов.

Низкоэнергетическая эмульсификация. Использовать смолы целлюлозных загустителей, такие как HEC, CMC, Xanthan или силикат магнезии алюминия. Добавить небольшое количество: Ганекс или Антарон 1.0 % Ганекс или Антарон V-216 или V-220 0.5 % Ганекс или Антарон WP-660 0.05 % Ганекс или Антарон P-904LC.

Система консерванта. Возможно, потребуется увеличение концентрации.

Материалы, которых следует избегать Диметикон > 0.5 %.

Безопасность продукта. Система слоистого геля Пролипид 141 - это смесь хорошо изученных и протестированных ингредиентов. Все компоненты были признаны безопасными и рекомендованы к использованию в широком спектре средств для личного ухода. Не было выявлено токсичных свойств ни в индивидуальных свойствах каждого составляющего, ни в их смеси. Испытания на токсичность не проводились на животных. Исследования были зафиксированы в Human Repeated Insult Patch Testing, Human Prototoxicity и Protoallergy Testing. Технология, связанная с Пролипид 141 и его составляющими, защищена американским патентом № 5.849.315.

3.7 РапиТикс

РапиТикс™ A-60 является новой разработкой в семействе добавок для производства фармацевтических средств и продуктов для личной гигиены, производимых компанией ISP. РапиТикс™ A-60 специально предназначен для применения в процессах холодного смешивания. Этот продукт удобно использовать, он устойчив к сдвиговой нагрузке, разжижается при сдвиге и эффективен при использовании в малых количествах.

Характеристики и преимущества РапиТикса позволяют разработать ряд эффективных и привлекательных продуктов для личной гигиены, включая лосьоны для придания блеска волосам, бальзамы для защиты от мороза, кремы для укладки волос и кондиционирующие кремы для волос, солнцезащитные кремы и гелевые кремы.

Преимущества. Быстрота в применении:

* дисперсия на основе эмолента, удобная в обращении и применении;

* однородная дисперсия - не расслаивается при стоянии;

* не требуется предварительного диспергирования, предварительного набухания или нагревания;

* чрезвычайно полезен в качестве средства для коррекции вязкости;

* можно добавлять для коррекции вязкости после образования и охлаждения эмульсии;

* мгновенно образует кремовые гели при комнатной температуре просто при добавлении воды; не требуется сильного сдвига.

РапиТикс™ A-60 является эффективным модификатором реологических свойств, обеспечивающим требуемую вязкость состава в количествах, не увеличивающих в значительной степени стоимость продукта. Загущающая способность и характеристики РапиТикс™ A-60 изменяются в зависимости от pH. Оптимальный диапазон pH находится между 5,5 и 11,0. Как в кислых, так и в щелочных средах применение малых количеств РапиТикс™ A-60 существенно увеличивает вязкость геля, которая впоследствии не изменяется. РапиТикс™ A-60 совместим с полярными растворителями и образует вязкие гели, остающиеся стабильными во времени даже при высоком содержании растворителя.

Токсикологические характеристики:

* РапиТикс™ A-60 является безопасным и пригоден для использования в рецептурах различных средств личной гигиены как смываемых, так и не смываемых.

* РапиТикс™ A-60 зарегистрирован в Европейском списке зарегистрированных химических веществ (ELINCS).

* РапиТикс™ A-60 разрешен к применению в Австралии и Японии.

Особенности рецептур с применением РапиТикс:

* не требуется доведения pH;

* можно вводить без нагревания.

РапиТикс™ A-60 можно вводить:

* в водную фазу;

* после эмульгации масла в воде;

* в масляную фазу.

Несовместимость: хитозан, БТМС.

Рекомендуемый уровень применения: 0,2-2,5 % (сухого вещества).

3.8 Гидроксиэтилцеллюлоза

Синонимы: Cellosize, ГЭЦ (гидроксиэтиловый эфир целлюлозы), оксиэтилцеллюлоза, нат-розол, целлозайс, тилоза, валоцел, целлобонд и др.

Описание: производное целлюлозы, неионный водорастворимый полимер, используемый в косметических формулах для достижения вязкости и стойкости эмульсий. Гидроксиэтилцеллюлоза представляет собой белое или желтовато-белое вещество, легко растворимое в холодной или горячей воде с образованием растворов с широким диапазоном вязкости. Может загущать, суспендировать, связывать, эмульгировать, образовывать пленки, стабилизировать, диспергировать, удерживать воду или обеспечивать защитное коллоидное воздействие. Благодаря неионному характеру, обладает широким спектром совместимости с другими продуктами, такими как эмульсионные полимеры, природные и синтетические смолы, эмульгаторы и противопенные средства.

Получение: получают гидроксиэтилцеллюлозу из хлопка или древесины взаимодействием целлюлозы (мономер глюкозы, натуральный полисахарид) с этиленоксидом при 60-100 °С в присутствии водного р-ра NaOH (в ряде процессов - в присутствии органических растворителей, напр. вторичных или третичных спиртов, диоксана, петролейного эфира). Гидроксильные группы глюкозы заменяются группами гидроксиэтилового эфира.

Физико-химические характеристики:

Химическая формула: (~ C6H7O2 (OH) 3-X [(OCH2CH2), OH]х ~ п).

Внешний вид: сыпучий, легкий, гранулированный порошок.

Цвет: прозрачный белый, желтовато-белый.

Запах: не имеет.

Вкус: не имеет.

Удельный вес: 1,33.

Насыпная плотность: 0,35-0,61г/мл.

Вязкость (1 % водного р-ра при 25°C): 3400-5000 гц.

Температура плавления: 140 °C.

Температура воспламенения: 190 °С.

рН (1 % в воде): 6,0.

Растворимость: в воде (для 2 %-ного водного р-ра плотн. 1,003 г/см 3 при 25 °С), в смесях этанол-вода (30:70), муравьиной к-те, этиленхлоргидрине, ДМСО, ДМФА и всех растворителях целлюлозы. Нерастворима в большинстве органических растворителей.

Совместимость: в водных растворах совместима с хлоридами, нитратами и карбонатами, с большинством ПАВ, полярными органическими растворителями, другими водорастворимыми синтетическими и природными полимерами (механические свойства хитозана значительно улучшаются в смеси с гидроксиэтилцеллюлозой), хуже - с сульфатами и фосфатами щелочных и щелочноземельных металлов и аммония.

Не кристаллизуется. Биологически не активна.

Стабильность: водные растворы стабильны при рН 2-12; относительно устойчивы к ферментативному гидролизу (стерилизуют их нагревом). В сильнокислых и сильнощелочных средах в присутствии кислорода оксиэтилцеллюлоза гидролизуется с уменьшением молекулярной массы.

Действие: смачивающий агент, уменьшающий поверхностное натяжение раствора; облегчает впитывание ингредиентов, изменяя соответствующим образом текстуру косметического раствора, поверхностно-активная и желирующая добавка, обеспечивающая мягкую и однородную текстуру косметическим изделиям.

Свойства: быстро растворяется в воде, образуя вязкие однородные растворы. На вязкость растворов небольшое влияние оказывают слабые кислоты и щелочи. Благодаря неионному характеру обладает широким спектром совместимости с другими продуктами. Одним из основных достоинств является экологическая безвредность, так как гидроксиэтилцеллюлоза подвергается биологическому разложению, не образуя вредных веществ. Обладает обезжиривающим действием, всасывая в себя жир "как губка воду".

Исключительно хорошо воспринимается кожей и является идеальным ингредиентом для создания кристально прозрачных сывороток для водорастворимых активных ингредиентов.

Преимущества:

* производит кристально прозрачные гели;

* загуститель, стабилизатор, связующий агент;

* загущающее и регулирующее консистенцию действие;

* модификация реологических свойств;

* стабилизация O/W эмульсий (выступает в качестве защитного коллоида вследствие подходящей химической структуры, загущающий эффект в водной фазе);

* высокая водоудерживающая способность;

* обладает себорегулирующим действием - сорбирует жир на поверхности кожи;

* полимерная пленка придает ощущение гладкости;

* не раздражает кожу, идеально для гипоаллергенных продуктов;

* высокая степень стойкости к солям;

* прекрасная совместимость с различными ПАВ, полиэтиленгликолями, крахмалами, декстринами, катионитами и т.д.;

* отличная совместимость с большинством электролитов;

* отличная растворимость в смесях вида вода/органический растворитель (вода/этанол, вода/глицерин);

* вяжущие свойства в порошкообразных продуктах;

* стабилизация эффекта жемчужного блеска;

* исключительный загущающий эффект, позволяющий регулировать вязкость рецептур от жидкости до геля;

* пленкообразующие свойства помогают добиться равномерного распределения поглотителей УФ-излучения;

* суспендирует твердую фазу в водной среде (особенно следует выделить системы без масла);

* понижает пенообразование.

Применение: Используется в фармации в качестве наполнителя, стабилизатора эмульсии, пленкообразователя и регулятора вязкости водной части продукта.

Применяют в различных водных системах как загуститель и стабилизатор водных и эмульсионных систем.

Рекомендации к использованию. Растворение осуществляется путем добавления продукта небольшими порциями в воду при перемешивании. Время набухания может варьироваться от 4 до 25 мин. На него заметно влияют два фактора: рН и температуры воды. Более высокая температура и высокое значение рН уменьшает время набухания, но слишком высокая температура или рН может привести к образованию комков. Таким образом, рекомендуется добавлять ГЭЦ в воду комнатной температуры с нейтральным рН. После набухания гели можно нагревать и рН можно регулировать в зависимости от необходимости.

Порядок действий:

- рассеять в воде комнатной температуры;

- нагревать примерно до 70-75 °С с перемешиванием;

- после дисперсии начинает густеть, снять с огня;

- охладить, продолжая перемешивание, пока гель полностью не образуется.

Раствор может быть использован "как есть" для кристально прозрачных продуктов.

Нет необходимости в эмульгаторе для всех водорастворимых компонентов.

Рекомендуемые дозировки: 0,1-3 %.

Для придания водной фазе вязкости и стабильности: 0,1 % - 0,5 %.

Для получения плотного кристально прозрачного геля: 1,0 % -3,0 %.

Лечебное применение: как волокнистое и водорастворимое вещество, может быть использована как эффективное слабительное. Уменьшает чувство голода, оказывает помощь в пищеварении и в здоровом опорожнении кишечника. Стимулирует работу желудочно-кишечного тракта, сокращает или устраняет запоры.

Безопасность: Считается безопасной при использовании в косметике. Применяется в пищевых продуктах и медикаментах. Группа экспертов CIR отметила, что в дополнение к использованию в косметике и средствах личной гигиены, гидроксиэтилцеллюлоза широко используется в пищевой, фармацевтической и промышленной продукции.

Гидроксиэтилцеллюлоза может быть использована в косметике и средствах личной гигиены, продаваемых в Европейском Союзе в соответствии с общими требованиями к EU Cosmetics Directive (Косметические директивы Европейского союза).

Хранение: хранить в оригинальной упаковке в сухом и чистом месте вдали от источников тепла.

4. Технология производства гелей на примере технологии производства геля с натрия гипохлоритом для наружного применения

Технологический процесс геля с натрия гипохлоритом - геля-бальзама "Гипофитол" - состоит из таких стадий:

ВР.1. Санитарная подготовка производства.

ВР.2. Подготовка сырья.

ВР.2.1 Отвешивание и отмеривание сырья.

ТП.3 Приготовление геля-бальзама для тела "Гипофитол".

ТП.3.1 Растворение карбопола в воде.

ТП 3.2 Получение глицерогеля карбопола.

ТП 3.3 Нейтрализация глицерогеля карбопола.

ТП 3.4 Введение ингредиентов в основу.

ТП 3.5 Гомогенизация композиции.

ТП 3.6 Дезаэрация композиции.

УМО.3. Упаковка, маркировка, отгрузка геля-бальзама для тела "Гипофитол".

УМО.3.1. Фасовка и упаковка геля-бальзама для тела "Гипофитол".

УМО.3.2. Маркировка групповой тары, отгрузка готовой продукции.

На товарные весы ставят тарированную емкость, в которую совком из тары поставщика загружают рецептурное количество карбопола 940. Рецептурные количества воды очищенной, раствора натрия гидроксида, воды жавелевой, ароматизатора парфюмерного при помощи мерной тары дозируются в промежуточные емкости.

Рецептурные количества глицерина и экстрактов грены тутового шелкопряда и календулы также дозируют в промежуточные емкости с учетом плотности. Отмеренные и отвешенные порции сырья перевозят тележкой или переносят вручную для загрузки реактора-смесителя (стадия ТП.3).

Мерная тара и весоизмерительные приборы должны быть проверены соответствующим образом в территориальном государственном центре стандартизации, метрологии, сертификации.

Растворение карбопола в воде очищенной проводят в реакторе-смесителе (эмалированном или из нержавеющей стали), снабженным тихоходной рамной мешалкой (до 80 об/мин) и обогревом. В реактор-смеситель из промежуточной емкости вносят отмеренное количество воды очищенной. Содержимое реактора нагревают до температуры 70-80 °С. Затем в реактор-смеситель вносят из промежуточной емкости отвешенное количество карбопола 940. Включают мешалку, перемешивают содержимое до образования системы с однородной гелеобразной консистенцией.

Затем в реактор-смеситель из промежуточной емкости вносят отмеренное количество глицерина. Перемешивают до однородности. Полученный глицерогель карбопола нейтрализуют раствором натрия гидроксида, который добавляют из промежуточной емкости при перемешивании. По завершению процесса нейтрализации глицерогеля карбопола содержимое реактора-смесителя охлаждают до температуры 20-25 °С.

Потом в реактор-смеситель из промежуточных емкостей при перемешивании последовательно добавляют отмеренные количества экстрактов грены тутового шелкопряда и календулы, ароматизатора парфюмерного и воды жавелевой. Содержимое реактора-смесителя с операции ТП 3.4 тщательно гомогенизируют посредством якорной мешалки до образования однородной системы.

Дезаэрацию композиции для устранения излишней завоздушенности массы проводят путем отстаивания композиции на протяжении суток с периодическим ее перемешиванием посредством тихоходной мешалки или вакуумированием массы. После завершения процесса химик ОКК отбирает образец полуфабриката для проведения контроля нормативных параметров в соответствии с ТУ У 24.5-02010741-065:2009 (внешнего вида, цвета, запаха, рН, массовой доли воды и летучих веществ, термостабильности, массовой доли активного хлора). При положительных результатах анализа содержимое реактора поступает на стадию УМО.4. В случае установления неоднородности содержимого реактора его подвергают дополнительной гомогенизации с последующей дополнительной дезаэрацией.

После получения заключения ОКК о соответствии нормативных параметров требованиям ТУ У 24.5-02010741-065:2009 начинаем технологическую операцию фасовки и упаковки геля-бальзама для тела "Гипофитол". Упаковку средства осуществляют в пакеты полимерные по ТУ У 25.2-02010741-057:2006 объемом до 10 см 3. Предельные отклонения по объему для средства не должны превышать: при объеме: до 5 см 3 - ±10 %; от 5 см 3 и выше - ±6 % от объема, указанного на таре.