Сравнительное изучение реологических свойств гелей и кремов на различных основах-носителях

Введение. Изучение реологических свойств (динамическая и пластическая вязкость, предел текучести, степень и наличие тиксотропного эффекта, характер типа течения) занимает особое место при разработке мягких лекарственных форм, так как они активно влияют на стабильность лекарственного препарата в процессе хранения, на его технологические и потребительские характеристики.

Цель. Изучение основных реологических параметров разрабатываемых гелей и кремов на различных основах-носителях.

Материалы и методы. Для наработки экспериментальных образцов использовали мелоксикам, альгинат натрия, твин-80, пропиленгликоль, кремофор, глицерин, эфирное масло лимона и апельсина, карбопол 980, полиэтиленгликоль-400 (ПЭГ-400), калины обыкновенной кора, ромашки аптечной цветки, хлоргексидина биглюконата 20 %, ментол, сорбит, масло кукурузное, моноглицериды дистиллированные (МГД), спирт цетиловый, кокосовое масло, салициловая кислота, воск эмульсионный, препарат ОС-20, триэтаноламин (ТЭА), эуксил РЕ 9010. В лабораторных условиях были наработаны 3 образца мягких лекарственных форм массой по 100,0. Изучение реологических характеристик исследуемых образцов проводили через 24 часа после их приготовления методом вискозиметрии на вискозиметре Anton Paar DV-2P (Anton Paar GmbH, Австрия), шпиндель L4. Исследования структурно-механических свойств образцов проводили на приборе, сконструированным в Санкт-Петербургском государственном химико-фармацевтическом университете под руководством профессора, доктора фармацевтических наук В. А. Вайнштейна.

Результаты и обсуждение. При исследовании реологических свойств образцов было установлено, что наибольшей механической устойчивостью обладает образец № 1 (гель на основе альгината) и образец № 3 (крем). Наличие восходящих и нисходящих кривых петли гистерезиса указывает на то, что исследуемые образцы обладают тиксотропными свойствами. У образцов № 1 и 2 восходящая и нисходящая кривые течения накладываются друг на друга. Это явление характерно для всех гелей и является их особенностью. Релаксация структуры упруго-пластичного материала после деформации, вызванной введением тестера, происходит по логарифмическому закону. В состоянии покоя до введения штока тестера в материал структура не нарушена и масса образцов имеет максимальную густоту, то есть статическую вязкость. При введении штока тестера в массе происходит пластическая деформация, принудительное течение – напряжение в момент введения штока тестера отражает предел текучести. Далее при погруженном штоке тестера происходит тиксотропное восстановление разрушенных структурных связей. Такая закономерность в динамике сопротивления структуры наблюдается для структурированных (неньютоновских) жидкостей.

Заключение. Исследованы реологические свойства трех экспериментальных образцов, изготовленных на разных основах-носителях. Показана необходимость проведения реологических исследований на стадии разработки лекарственных средств с целью прогнозирования и гарантирования качества потребительских характеристик мягких лекарственных форм.

1. Малкин А. Я., Исаев А. И. Реология: концепции, методы, приложения. СПб.: Профессия; 2010. 560 с.

2. Анурова М. Н., Бахрушина Е. О., Барнолицкий Г. Г., Кречетов С. П. Обоснование реологических оптимумов при разработке мягких лекарственных форм на гидрофильной основе. стоматологические гели. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2017;(2):124–128.

3. Вайнштейн В. А. Исследование структурно-механических свойств мягких лекарственных форм. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2017;(3):70–78.

4. Анурова М. Н., Бахрушина Е. О., Подколзин А. М., Кречетов С. П. Определение реологических оптимумов вагинальных гелей. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2018;(2):46–51.

5. Tarasenko V., Pidlisnyy A., Koval A., Solomennyy A., Vaschuk V., Davtian L., Goncharenko N., Sakhanda I., Naumova M. Technological and Biopharmaceutical Aspects of Developingthe Basics of Soft Medicinal Local Action. Archives of Pharmacy Practice. 2020;11(1):92–99.

6. Ivko T., Hrytsenko V., Kienko L., Bobrytska L., Kukhtenko H., Germanyuk T. Investigation of the rheological properties of ointment bases as a justification of the ointment composition for herpes treatment. Turkish Journal of Pharmaceutical Sciences. 2021;18(5):628–636. DOI: 10.4274/tjps.galenos.2021.93457.

7. Пальвинский А. Г., Бахрушина E. О., Синицына А. А., Кондратьева В. М., Краснюк И. И. Изучение реологических свойств стоматологических гелей берберина на основе полоксамеров и производных целлюлозы. Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2021;4:105–111.

8. Mustafa A., Eser A., Aksu A.C., Kiraz A., Tanyeri M., Erten A., Yalcin O. A micropillar-based microfluidic viscometer for Newtonian and nonNewtonian fluids. Analytica Chimica Acta. 2020;1135:107–115. DOI: 10.1016/j.aca.2020.07.039.

9. Liu N., Zhang D., Gao H., Hu Y., Duan L. RealTime Measurement of Drilling Fluid Rheological Properties: A Review. Sensors (Basel). 2021;21(11):3592. DOI: 10.3390/s21113592.

10. Морозов Ю. А., Макиева М. С., Морозова Е. В., Олисаев Э. Г. Изучение реологических свойств геля с лимонника китайского семян СО2-экстрактом. Актуальные проблемы медицины. 2016;19(240):169–175.

11. Yunuskhodjayev A. N., Iskandarova S. F., Abdukhalilova N. S., Umarova S. Z. Study of the rheological properties of soft drug forms based on dry extracts of Curcuma longa L., and Ferula asafetida L. European Journal of Molecular & Clinical Medicine. 2020;7(3):3345–3361.

12. Kelly A. L., Gough T., Isreb M., Dhumal R., Jones J. W., Nicholson S., Dennis A. B., Paradkar A. In-process rheometry as a PAT tool for hot melt extrusion. Drug Development and Industrial Pharmacy. 2018;44:670–676. DOI: 10.1080/03639045.2017.1408641.

13. Гладышев В. В., Кучина Л. К., Бурлака Б. С., Бирюк И. А. Исследование реологических свойств мягкой назальной лекарственной формы дилтиазема. Актуальные вопросы фармацевтической и медицинской науки и практики. 2013;1(11):69–72.

14. Романина Д. М., Гладишев В. В., Бурлака Б. С. Изучение реологических свойств мягкой лекарственной формы празиквантела для наружного применения. Фармацевтический журнал. 2016;1:39–44.

15. Жамали К., Гладышев В. В., Лисянская А. П. Изучение структурно-механических свойств мазей с аминексилом. Актуальные вопросы фармацевтической и медицинской науки и практики. 2018;11(28):270–275.

16. Simões A., Miranda M., Cardoso C., Veiga F., Vitorino C. Rheology by Design: A Regulatory Tutorial for Analytical Method Validation. Pharmaceutics. 2020;12(9):820. DOI: 10.3390/pharmaceutics12090820.

17. Pleguezuelos-Villa M., Merino-Sanjuán M., Hernández Mª J., Nácher A., Peris D., Hidalgo I., Soler L., Sallan M., Merino V. Relationship between rheological properties, in vitro release and in vivo equivalency of topical formulations of diclofenac. International Journal of Pharmaceutics. 2019;572:118755. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2019.118755.

18. Быковского С. Н., Василенко И. А., Деминой Н. Б., Шохина И. Е., Новожилова О. В., Мешковского А. П., Спицкого О. Р., ред. Фармацевтическая разработка: концепция и практические рекомендации. Научно-практическое руководство для фармацевтической отрасли. М.: Перо; 2015. 472 с.

19. Анурова М. Н., Бахрушина Е. О., Кречетов С. П. Изучение влияния состава комбинированной матрицы на реологические характеристики экспериментальных образцов пероральных гелей нимесулида. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2016;(4):98–104.

20. Gupta S., Wang W. S., Vanapalli S. A. Microfluidic viscometers for shear rheology of complex fluids and biofluids. Biomicrofluidics. 2016;10(4):043402. DOI: 10.1063/1.4955123.

21. Sun Y., Perez A. F., Cardoza I. L., Baluyot-Reyes N., Ba Y. Mucoadhesive and rheological studies on the Co-Hydrogel systems of Poly(Ethylene Glycol) Copolymers with Fluoroalkyl and Poly(Acrylic Acid). Polymers (Basel). 2021;13(12):1956. DOI: 10.3390/polym13121956.

22. Локарев А. В., Огай М. А., Сливкин А. И., Беленова А. С. Разработка и реологические исследования мазей с комплексным экстрактом из ЛРС. Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2019;2:92–101.

23. Барсукова Ю. Н., Мельникова О. А. Мягкая лекарственная форма с наночастицами для остановки кровотечения: обоснование состава и технология получения. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2019;8(2):48–54. DOI: 10.33380/2305-2066-2019-8-2-48-54.

24. Kolpakova O. А., Kuchrenko N. V., Kukhtenko H. P. Research of rheological properties of ointment with water-soluble protein-polysaccharide complex of oyster mushroom. Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. 2019;11(5):1880–1883.

25. Kamal N. S., Krishnaiah Y. S. R., Xu X., Zidan A. S., Raney S., Cruz C. N., Ashraf M. Identification of critical formulation parameters affecting the in vitro release, permeation, and rheological properties of the acyclovir topical cream. International Journal of Pharmaceutics. 2020;590:119914. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2020.119914.

26. Кухтенко Г. П., Кухтенко А. С., Капсалямова Э. Н., Аюпова Р. Б., Сакипова З. Б. Реологические исследования мягких лекарственных средств. Медицина. 2014;1:6–9.