Проекты

Получение обратной эмульсии с инкапсулированным ниацинамидом

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Прикладная химия. Материаловедение» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Коллоидная химия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 878
Предметы: Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2020 года

Актуальность

Эмульсия является хорошей системой трансдермальной доставки активных компонентов и считается самой распространённой формой косметической продукции на мировом рынке. При создании косметической эмульсии перспективным является использование в качестве активного компонента ниацинамида, поскольку он обладает множеством ценных и полезных свойств, к примеру, восстанавливает барьерные функции, стимулирует выработку коллагена, повышает эластичность кожи, оказывает противовоспалительное действие и др.

Цель

Получение эмульсии с инкапсулированным ниацинамидом

Задачи

  1. Получить базовую эмульсию путём варьирования соотношений компонентов
  2. Выбрать наиболее подходящую рецептуру с оптимальным соотношением компонентов
  3. Получить эмульсию с ниацинамидом
  4. Изучить устойчивость эмульсии с ниацинамидом и структурно-механические свойства

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Посуда

  • Химические стаканы
  • Стеклянные палочки
  • Шпатели

Оборудование

  • Шейкер (Multi Plate Shaker – 1)
  • Весы
  • Пипеточный дозатор
  • Ротационный вискозиметр «Полимер РПЭ-1М»

Реактивы

  • Дистиллированная вода
  • Олеиновая кислота
  • Span-80
  • Ниацинамид

Описание

На первом этапе работы автор подбирал оптимальное соотношение для создания устойчивой базовой эмульсии путём варьирования количества эмульгатора спан-80. ПАВ растворяли в олеиновой кислоте, затем по каплям добавляли в дистиллированную воду при постоянном перемешивании стеклянной палочкой.

Компонент

Эмульсия 1, %

Эмульсия 2, %

Эмульсия 3, %

Эмульсия

4, %

Олеиновая кислота

10

10

10

10

Span-80

0,2

1

2

3

Дистиллированная вода

89,8

89

88

87

В результате эмульсия 1 не получилась из-за малого количества эмульгатора. Три остальные рецептуры позволили получить эмульсию. Хотя 1 % ПАВ, содержащийся во второй рецептуре, позволил заэмульгировать две фазы, его оказалось недостаточно для обеспечения устойчивости эмульсии. Таким образом, спустя неделю хранения при комнатной температуре эмульсия 2 расслоилась.

Эмульсии 3 и 4 после недели наблюдения не расслоились, и автор решил изучить их устойчивость под действием центробежных сил. Чтобы понять, при какой интенсивности воздействия полученные эмульсии расслоятся, для начала выставили шейкер на 300 об/мин, а затем постепенно увеличивали обороты до максимально возможного. После выдерживания эмульсий в течение 15 минут на шейкере при 3000 об/мин они сохранили агрегативную и седиментационную устойчивость, поэтому для дальнейших исследований автор выбрал эмульсию с наименьшим содержанием span-80.

Чтобы удостовериться, что полученная модельная эмульсия является именно обратной, автор поместил часть эмульсии в большой объём воды. Эмульсия не смешалась с водой даже при интенсивном перемешивании, что означает, что дисперсионная среда нашей эмульсии – масло, автор получил обратную эмульсию (вода/масло).

Для капсулирования ниацинамида была выбрана рецептура 3 с минимальным количеством ПАВ, при котором эмульсия сохраняет стабильность. Проанализировав литературу, автор узнал, что в рецептуру целесообразно вводить от 3 до 5 % ниацинамида. Таким образом, автор получил три эмульсии, предварительно растворив от 3 до 5 % ниацинамида в дистиллированной воде.

Поскольку основным требованием, предъявляемым к эмульсиям как к представителям дисперсных систем, является способность сохранять свою стабильность, автор исследовал эмульсии на устойчивость под действием центробежных сил. Для этого каждая эмульсия помещалась на шейкер в течение 15 минут при 3000 об/мин. Ни одна из эмульсий не расслоилась. Исследование полученных эмульсий в центробежном поле показало, что все полученные эмульсии сохраняют свою агрегативную и седиментационную устойчивость.

Важным, с потребительской точки зрения, является изучение структурно-механических свойств полученных эмульсий, т. к. они могут смоделировать поведение рецептуры при её использовании. Поэтому была измерена динамическая вязкость эмульсии с ниацинамидом, и изучена зависимость динамической вязкости от скорости сдвига.

Изучение структурно-механических свойств показало, что механическое воздействие на эмульсию приводит к понижению вязкости системы. Это значит, что эмульсия ведёт себя как псевдопластичная жидкость, то есть при нанесении на кожу она будет хорошо распределяться.

Результаты работы/выводы

Была получена устойчивая базовая эмульсия путём варьирования соотношений. Показано, что инкапсулирование от 3 до 5 % ниацинамида в систему дистиллированная вода-спан80-олеиновая кислота позволяет получить устойчивые эмульсии. Полученные эмульсии с ниацинамидом ведут себя как псевдопластичные жидкости.

Перспективы использования результатов работы

Полученная эмульсия будет востребована на мировом рынке, потому что уходовая эмульсия – одна из самых распространённых и универсальных форм косметической продукции.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Детский технопарк «Альтаир» РТУ–МИРЭА

Награды/достижения

V научно-техническая конференция студентов и аспирантов РТУ МИРЭА – победитель.