2 Micelarni Koloidi B

1

MICELARNI KOLOIDI(KOLOIDNE POVRINSKI AKTIVNE MATERIJE)

dr Nataa Pejidr Nataa Pejidr Nataa Pejidr Nataa Peji, , , , vanrvanrvanrvanr. . . . profprofprofprof....

Please purchase 'docPrint PDF Driver' on http://www.verypdf.com/artprint/index.html to remove this message.

http://www.verypdf.com/artprint/index.html

2

SolubilizacijaSolubilizacijaSolubilizacijaSolubilizacija (u polarnom i (u polarnom i (u polarnom i (u polarnom i nepolarnomnepolarnomnepolarnomnepolarnom rastvarau, faktori koji utiu na rastvarau, faktori koji utiu na rastvarau, faktori koji utiu na rastvarau, faktori koji utiu na solubilizacijusolubilizacijusolubilizacijusolubilizaciju; uticaj ; uticaj ; uticaj ; uticaj solubilizacijesolubilizacijesolubilizacijesolubilizacije na strukturu na strukturu na strukturu na strukturu micelemicelemicelemicele i KMK, primena i KMK, primena i KMK, primena i KMK, primena solubilizacijesolubilizacijesolubilizacijesolubilizacije u farmaciji)u farmaciji)u farmaciji)u farmaciji)

Praktini znaaj rastvora PAM (primena Praktini znaaj rastvora PAM (primena Praktini znaaj rastvora PAM (primena Praktini znaaj rastvora PAM (primena micelarnihmicelarnihmicelarnihmicelarnih PAM; PAM; PAM; PAM; polimernepolimernepolimernepolimernemicelemicelemicelemicele : formiranje : formiranje : formiranje : formiranje polimernihpolimernihpolimernihpolimernih micelarnihmicelarnihmicelarnihmicelarnih sistema, primena i prednosti sistema, primena i prednosti sistema, primena i prednosti sistema, primena i prednosti korienja)korienja)korienja)korienja)

PLAN

PREDAVANJA



3

Hemijske reakcijeHemijske reakcijeHemijske reakcijeHemijske reakcije

Micele kaoMicele kaoMicele kaoMicele kaonanoreaktorinanoreaktorinanoreaktorinanoreaktori

Hemijske reakcijeHemijske reakcijeHemijske reakcijeHemijske reakcije

Micele kaoMicele kaoMicele kaoMicele kaonanoreaktorinanoreaktorinanoreaktorinanoreaktori

PrimenaPrimenaPrimenaPrimena

Boje, hrana, Boje, hrana, Boje, hrana, Boje, hrana, detergenti,detergenti,detergenti,detergenti,

kozmetika, ...kozmetika, ...kozmetika, ...kozmetika, ...

PrimenaPrimenaPrimenaPrimena

Boje, hrana, Boje, hrana, Boje, hrana, Boje, hrana, detergenti,detergenti,detergenti,detergenti,

kozmetika, ...kozmetika, ...kozmetika, ...kozmetika, ...

ivi organizmiivi organizmiivi organizmiivi organizmiivi organizmiivi organizmiivi organizmiivi organizmi

Zato su Zato su Zato su Zato su

micelemicelemicelemicele ////

samoorganizovane samoorganizovane samoorganizovane samoorganizovane strukturestrukturestrukturestrukture

vanevanevanevane

Novi Novi Novi Novi materijalimaterijalimaterijalimaterijali

Novi Novi Novi Novi materijalimaterijalimaterijalimaterijali



4

Spontano rastvaranje supstancija (vrstih, tenih ili gasovitih)reverzibilnom interakcijom s rastvorima micelarnih PAM

Solubilizant - supstancija (polarna ili nepolarna) koja se rastvara

Dobijaju se termodinamiki stabilni izotropni rastvori (solubilizant i rastvor za solubilizaciju su u istoj fazi)

Praktian znaaj: mogue je rastvoriti odreene supstancije u rastvarau u kome je inae nerastvorljiv

Solubilizacija



5

u vodenom rastvoru koji sadri agregate (micele, vezikule ili blok-kopolimerne micele):

rastvorljivost slabo rastvornih ugljovodonika

SOLUBILIZACIJA

u nepolarnom rastvarau reversna micela:

promena rastvorljivosti polarnih supatancija (voda, amino kiseline ili proteini)

SOLUBILIZACIJA



6

kod pripreme razliitih formulacija (farmaceutskih, kozmetikih.insekcitida, itd.)

proizvodi koji sadre nerastvorljive sastojke u vodi korienje organskog rastvaraa ili korastvaraa

pranje solubilizacija je glavni mehanizam kojim se otklanjaju masne mrlje

micelarna kataliza organskih reakcija

solubilizacija u biolokim sistemima ispitivanje mehanizama interakcije leka i membrane/lipidnog dvosloja

Itd.

Solubilizacija u vodi praktian znaajSolubilizacija praktian znaaj



Proces ugraivanja molekulanerastvorljive supstancije

(steroidi, antibiotici,, analgetici, barbiturati, itd. ) u MICELU PAM

Materija koja se rastvara::

solubilizant (aditiv)

MKA (maksimalna koncentracija aditiva): kritina c aditiva koja moe da se inkorporira u micelu

Solubilizacija

ko

licin

a so

lubi

lizira

ne s

upst

anci

je

koncentracija surfaktanta

KMK



8

MKA se odreuje eksperimentalno

Npr. nefelometrijskiNpr. nefelometrijskiD

Vsolubilizanta

Poetni rastvor A. bistar B. zamuen

AA

BB

MKA (maksimalna koncentracija aditiva): kritina c aditiva koja moe da se inkorporira u micelu

MKA



9

Mehanizam: 1. inkorporiranje aditiva u micelu2. adsorpcija aditiva na micelu

Solubilizacija mehanizam i mesto solubilizacije

Mesto solubilizacije?

1. Na povrini micele (meupovrina micela-rastvara)2. Izmeu hidrofilnih glava (POE materijali)

3. Izmeu hidrofilnih grupa i nekoliko prvih C-atoma hidrofobnih grupa

4. Izmeu hidrofobnih grupa blie jezgru micele5. Unutranjosti jezgra micele



10

Solubilizacija mesto solubilizacije

1. Na povrini micele (meupovrina micela-rastvara)2. Izmeu hidrofilnih glava (POE materijali)3. Izmeu hidrofilnih grupa i nekoliko prvih C-atoma hidrofobnih

grupa4. Izmeu hidrofobnih grupa blie jezgru micele5. Unutranjosti jezgra micele



11

a) c i struktura PAM b) priroda solubilizanta

c) radijus miceled) pH sredine

e) T

Solubilizant sanepolarnim grupama

Solubilizant sapolarnim grupama

(ali nerastvorljiv u vodi)((aliali nerastvorljivnerastvorljiv u u vodivodi))

Faktori koji utiu na solubilizaciju

solubilizantsolubilizant sa sa nepolarnimnepolarnim grupamagrupama

solubilizantsolubilizant sa sa polarnim grupamapolarnim grupama



12

Posledice solubilizacije

1. Promena strukture micele (oblik)

Npr. solubilizacija alkohola (solubilizira se na povrinu micele) dovodi do formiranja sfernih micela

2. Promena take zamuenja kod vodenih rastvora nejonskih PAM

3. Smanjenje vrednosti KMK



13

Sferna micela nejonske PAM u vodi i solubilizacijamolekula razliite polarnosti

Nepolarancentralnideo

A

B

Cpolioksietilenskilanac

A toluenB salicilna kiselina

C parahidroksibenzojeva kiselina

A A toluentoluenB B salicilnasalicilna kiselinakiselina

C C parahidroksibenzojevaparahidroksibenzojeva kiselinakiselina

POE lanacPOE lanac



Koliina solubizirane supstancije je funkcija polarno/nepolarnihkarakteristika PAM (HLB broj)

Hidrofilno-lipofilna ravnotea (HLB skala)

lipofilan hidrofilan

0 10 20Dobra rastvorljivost u vodiDobra rastvorljivost u vodiSlaba rastvorljivost u vodi

i jak afinitet prema organskoj fazi

Slaba rastvorljivost u vodii jak afinitet prema organskoj fazi

HLB vrednosti od 1 do 40

solubilizant20,0Kalijum oleat

emulgator tipa U/V8,6Sorbitol monolaurat(Span 20)

detergent4,3Sorbitan monooleat(Span 80)

sredstva protiv penjenja4,3Oleinska kiselina

NamenaHLBPAM

HLB karakteristika emulgatora, ali ne i njegove efikasnosti; npr. smeaemulgatora daje isti HLB, ali efikasniji grade kompleks na meupovrini



15

Emulgatori Detergenti Sredstva za kvaenje

Sredstvo za penjenje

Solubilizanti

Praktian znaaj rastvora PAM

Sredstvo protiv penjenja



Vrste emulzija: emulzije tipa ulje/voda (U/V) ili uljane kapi u vodi emulzije tipa voda/ulje (V/U) ili vodene kapi u ulju

BAsmee HLBf1HLBfHLB += )(

31

39

66159

61159

=

=+=

+=

f

f

ff

)f(f

Surfaktanti A i B imaju HLB vrednosti 15 i 6, redom. Izraunati udele surfaktanata A i B koje treba uzeti da bi se dobila smea surfaktanata ija je HLB 9?

1/3 A i 2/3 B

uljeulje

H2O

H2O

uljeuljeEmulgatori PAM, ...

.... na 9. asu .... na 9. asu .... na 9. asu

Emulzije

HLB = f(T)PIT ili HLB temperatura temperatura fazne inverzije



1717

Mleko Mleko prirodna emulzija masti u vodi prirodna emulzija masti u vodi EmulgatorEmulgator: : kazeinkazein

-kazein

-kazein

Majinez emulzija U/V Emulgator: umanceMajinezMajinez emulzija U/V emulzija U/V EmulgatorEmulgator: umance: umance LECITINLECITINLECITIN

Hidrofilna glava

H2OHH22OO

Hidrofobni rep

.... na 9. asu .... na 9. asu .... na 9. asu



U farmaciji: za orijentacionu namenu date PAM koriste se HLB vrednosti

0 5 10 5 10 15 2015 20

Anti-peneasredstva

V/U emulgatori

Sredstva za

kvaenje

detergent solubilizanti

U/V emulgatori

Emulzija tipa V/U sa mineralnim uljem kao masnom fazom: emulgator HLB 4,5Emulzija tipa U/V sa istim uljem: emulgator HLB 11

HLB = f(T)PIT ili HLB temperatura temperatura fazne inverzije



19

COO

COOOOC

COO

CO

O

OOC

H

H O

H

H

O

H O

H

H

O

H

H

OHH

OH

neisto a

ugljovodoni ni niz

vodoni na veza

Na-palmitatNa-palmitat

Ne moe se koristiti u tvrdoj (i morskoj vodi), kao ni u kiseloj sredini Grade se nerastv. Ca i Mg soli vie masnih kiselina

Ne moe se koristiti u tvrdoj (i morskoj vodi), kao ni u kiseloj sredini Grade se nerastv. Ca i Mg soli vie masnih kiselina

Dejstvo sapuna



20

PRNJE

ELEMENTARNI

KORACI

PRNJE

ELEMENTARNI

KORACI



21

porast rastvorljivosti leka uticaj na permeabilnost biolokih membrana: porast apsorpcije leka antibakterijsko delovanje fiziki unitava membranu bakterije interakcija PAM i delova virusa anjonski PAM smanjuje virusnu aktivnost

oteenje membrana toksinost tetno dejstvo na kou (izraeno kod sapuna i detergenata)

Bioloka dejstva micelarnih PAM

Solubilizacija primena u farmaciji

sredstva za dezinfekciju - solubilizacija fenolnih jedinjenja (krezol, hlorokrezol, ..)

sterilizacija solubilizacija rastvora joda micelama nejonskih PAM solubilizacija lekova (steroidi, vitamini nerastvorljivi u vodi..)

nejonskim surfaktantima (polisorbati,....); sistemi za isporuku lekova



22

PAM:

Antibiotici Steroidi Vitamini rastvor. u mastima

natrijum lauril sulfat natrijum kaprat heksadeciltrimetilamonijum

bromid polisorbat

Lipofilni lekovi ( 40%) imaju niz loih karakt.:

slaba bioraspoloivost spor poetak delovanja potrebne velike doze neeljeni efekti, itd.

Za poboljanje karakteristika farmaceutika

deo

deo

Micelarni PAM u solubilizaciji lekova



23

Manja KMK stabilnija micela

Kod intravenskog doziranja leka: razblaivanjem sa velikom V krvi jedino postoje micele

sa malim KMK, dok one sa velikim disosuju na monomere i sadraj precipitira u krvi

PenicilinI streptomicin

se injektirajuu koloidnomobliku

Penicilin

Penicilin I I streptomicin

streptomicin

se

se injekt

injektiraju

irajuu u koloidnom

koloidnomobliku

obliku



2424

PAM kao AKTIVNA KOMPONENTA leka: Surfactin

PAM micele u zatiti lekova od degradacije

PAM micele u solubilizaciji leka

Hidrofilni lek Hidrofobni lekSrednje polaran lek



25

Faktori koji utiu na efikasnost micelarnih PAM u solubilizaciji lekova

Struktura PAM: za hidrofobne lekove nejonski PAM bolji solubilizanti od jonskih (imaju manje KMK)

Veliina micele: vea, bolja solubilizacija (farm. micela ima d od 10 do 80 nm)

Struktura leka: manje polarni lekovi pokazuju manju solubilizaciju

T: porast T dovodi do porasta solubilizacije (poveava se termalno kretanje);kod nejonskih PAM opada

Jonska jaina: uticaj izraen kod jonskih PAM (soli smanjuju odbijanje polarnih glava PAM); solub. hidrof. lekova, a polarnih

pH: kada su PAM i lek suprotno naelektrisani, pH na kome je lek jonizovan dovodi do porasta rastvorljivosti



Prof. Dr Kazunori Kataoka, 1980., Tokio, Japan

Skoro idealni Skoro idealni samoorganizujuisamoorganizujui sistem za isporuku lekasistem za isporuku leka

POLIMERNE MICELE

tkivo kanceratkivo kancera

polimernapolimernamicelamicela

zdravo tkivozdravo tkivo



27

Hidrofobni lekovi(npr. citostatici)

Problemi:Slaba apsorpcija

Loa bioraspoloivostAgregacija leka

klasini ekcipijensitoksini

Micele PAM

visoka KMK

Polimerni nosai

precipitiraju u vodi

POLIMERNE MICELE

Idealni micelarni sistem



28

OBRAZOVANJE POLIMERNIH MICELA

PEG

PE

povezivanjem amfoternih segmenata (blokova) PAM kopolimera (vrlo niske KMK) kopolimeri formiraju sferne micele u vodi polimerne micele su vrlo stabilne

fosfatidilfosfatidil-etanolaminpolietilen glikol

Hidrofilan segmentHidrofilanHidrofilan segmentsegment Hidrofoban segmentHidrofobanHidrofoban segmentsegment

Obrazovanje polimerne micele

PEGPEG

PEPE



29

lek

stabili u

A B

s

soili

MicelaMicela formirana povezivanjem PEG (A) i formirana povezivanjem PEG (A) i PE (B)

Za selektivnu isporuku citostatika do vrstih tumornih oblasti ije pore imaju nano dimenzije

PEG

leklek

lek

AA BB

PEGPEG

leklek

leklek

iliili



30

Polimerne micele nano dimenzija

Anti-virusni agensi

30 nm30 30 nmnm

10 m10 10 mm



31

velika stabilnost (naroito vano kod perenteralne primene leka)

kinetika stabilnost micela i spora disocijacija (akumuliranje u ciljanom mestu)

vee jezgro od PAM micela (bolji solubilizanti)

lako se steriliu filtracijom (sigurne za upotrebu)

mogu da transportuju svoj sadraj i u slabo propustljive vaskulature tumora

ciljano dejstvo micele moe se poboljati vezivanjem specifinih liganada

Prednosti korienja polimernih micela



32

mali peptidi (amfifili) sastoje se iz aminokiselina (lanci sa max. 15 aminokiselina; oko 800 je u klinikoj upotrebi

prekursori bioaktivnih peptida: kazein, albumin, gluten, citohrom C, hemoglobin, itd.

u kontaktu sa bakterijama unitavaju fiziki membranu bakterija(zbog dvofilnosti i katjonskog oblika)

selektivni ne dolazi do rezistencije

Peptidni antibiotici



Documents

2 Micelarni Koloidi B