Związki takie jak filtry UV i trudno rozpuszczalne leki są najczęściej używane po uprzednim rozpuszczeniu w olejach polarnych. Ponadto, wiele z tych trudno rozpuszczalnych związków posiada planarne ugrupowania (np. pierścień aromatyczny,) przez co łatwo krystalizują we wspomnianych roztworach. Trudność stanowi również rozpuszczenie ich w roztworach z małą ilością związków olejowych - jak np. lotiony.
W bieżącej pracy podjęto próbę zastosowania sterolowych surfaktantów do zwiększenia rozpuszczalności filtrów UV. Autorzy badania założyli, że sterolowe surfaktanty okażą się użyteczne do tego celu ze względu na obecność dużego płaskiego ugrupowania w ich cząsteczkach.
Do rozpuszczenia trudno rozpuszczalnych związków (Ryc.1), w tym filtrów UV, zastosowano sterolowe surfaktanty o różnej liczbie grup polioksyetylenowych i polioksypropylenowych w cząsteczce (Ryc.2) oraz ich kombinacje z pomocniczym surfaktantem: polioksyetyleno (14 mol)/polioksypropyleno (7 mol) kopolimerem eteru dimetylowego (EPDME(14/7)).
Ryc. 1. Trudnorozpuszczalne związki, absorbujące w zakresie promieniowania UV.
Wykazano, że po zastosowaniu sterolowych surfaktantów, znaczna część badanych związków, ulega rozpuszczeniu w wodzie. Ponadto, zastosowanie dodatku EPDME(14/7) jako surfaktantu pomocniczego, pozwoliło na znaczne zwiększenie zdolności rozpuszczających sterolowych surfaktantów. Nie udało się jednak znaleźć wyraźnego związku pomiędzy strukturą filtra UV, a strukturą sterolowego surfaktantu, zdolnego do jego rozpuszczenia.
Ryc. 2. Ogólna struktura cząsteczki sterolowych surfaktantów wykorzystanych w badaniu. Cząsteczka składa się z hydrofobowego fitosterolu i różnej liczby grup polioksyetylenowych (n) i polioksypropylenpwych (m).
Zazwyczaj łańcuchy alkilowe surfaktantów, są w ciągłym, międzymolekularnym ruchu, tworząc, wraz z rosnącym stężeniem, struktury lamelarnych ciekłych kryształów. Zasugerowano, że micelle tworzone przez sterolowy surfaktant (polioksyetylen/fitosterol) mają upakowany hydrofobowy rdzeń (fitosterol), otoczony łańcuchami polioksyetylenu. Wyniki potwierdziły, że rdzeń ten zawiera rozpuszczone związki, które prawdopodobnie rozpuszczają się dzięki planarnej strukturze fitosterolu, która umiejscawia się między płaszczyznami trudno rozpuszczalnych związków.
Zespół sugeruje także, iż agregacji powstałych micelli zapobiega wprowadzenie jednostek polioksypropylenu, pomiędzy hydrofobowe i hydrofilowe grupy w cząsteczce sterolowego surfaktantu. Zauważono również, że prowadzi to do znacznego zwiększenia obszaru jaki na diagramie fazowym zajmuje mikroemulsja.
Agregacji micelli zapobiega także dodatek EPDME(14/7), wciskając się w wolne przestrzenie pomiędzy grupami hydrofobowymi micelli i rozluźniając całą strukturę - co skutkuje zwiększeniem rozpuszczalności.
Podsumowując, udowodniono, że fitosterolowe surfaktanty umożliwiają rozpuszczenie trudno rozpuszczalnych związków, absorbujących w zakresie UV, których stabilnie rozpuszczenie w mieszaninach o małej zawartości oleju nie było wcześniej możliwe.
Oprac.: Emilia Witkowska
Źródło: Teshigawara T, Miyahara R, Fukuhara T, Oka T. Development of new cosmetic base using sterol surfactant. Journal of Oleo Science: Vol. 58, Issue 1 , 27-36, Feb, 2009
