XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Введение

Растительный глицерин и его синтетический аналог – глицерол – являются одними из основных средств, применяемых в косметической промышленности в качестве увлажняющих компонентов. Глицерин входит в состав разнообразных средств как растворитель для снижения вязкости основных ингредиентов. Благодаря свойству гигроскопичности, он выстраивает эффективную систему увлажнения кожи, а ведь вода – преобладающий неорганический компонент кожного покрова.

Сложные процессы, протекающие в коже, становятся объектом изучения, что приводит к разработке новых методов или адаптации уже существующих[1-5].

Цель исследования: изучение трансдермальных свойств кожи при переносе глицерина методом ИК-спектроскопии.

Задачи:

Изучение свойств глицерина и методов диагностики кожи человека по параметру водного баланса;

Исследование физико-химического метода ИК-спектроскопии в качестве метода по изучению кинетики впитывания глицерина в кожу человека;

Расчет кинетических параметров переноса глицерина.

Метод исследования

В рамках данной работы в качестве метода исследования трансдермальных свойств кожи при переносе глицерина был выбран метод ИК-спектроскопии. Выбор был сделан в пользу данного метода благодаря его достоинствам:

Возможность качественного и количественного анализа веществ;

Простота пробоподготовки;

Экспрессность;

Высокая чувствительность, высокое отношение сигнал/шум;

Высокая разрешающая способность.

Результаты исследования

Для построения градуировочной зависимости глицерин invivoнаносился на кожу человека, предварительно обработанную спиртом в условно разных количествах. Затем проба отбиралась наложением таблетки на кожу и анализировалась на приборе. Уменьшение содержания исследуемого вещества на поверхности кожи соответствовало уменьшению площади и высоты характеристических пиков в спектрах пропускания. Характеристический пик для дальнейшего анализа выбирался исходя из его симметричности и наличия шумов на базовой линии спектра. Колебательная область 3000-2750 см^-1 соответствует колебаниям ОН-группы и показывает самые хорошие результаты, однако на эти данные может влиять примесная вода, которая дает интенсивные валентные колебания в этой же области.

По изменению высот четырех выбранных пиков при наложении спектров был построен градуировочный график (Рисунок 1).

Рисунок 1 – Градуировочная зависимость, построенная по изменению высот колебательных пиков

Как видно из графика, градуировочная зависимость носит линейный характер, что было подтверждено расчетами при проверке на линейность. В дальнейшем данная зависимость использовалась для изучения кинетики переноса глицерина и расчета кинетических параметров.

Для изучения кинетики впитывания дозатором были отобраны и нанесены на поверхность кожи одинаковые объемы глицерина (10 мкл). После этого через определенные промежутки времени производился отбор вещества и его последующий анализ методом ИК-Фурье спектроскопии (Рисунок 2).

Рисунок 2 –Наложенные ИК-спектры образцов

Для дальнейших расчетов была построена калибровка, откуда было выведено уравнение градуировочной зависимости, с помощью которого были рассчитаны концентрации глицерина на поверхности кожи (мкл/см²). Ниже представлен график, описывающий кинетику впитывания глицерина по зависимости концентрации вещества на коже от времени впитывания (Рисунок 3).

Рисунок 3 – Кинетика впитывания глицерина по зависимости концентрации вещества на коже от времени впитывания

Для дальнейших расчетов данные были переведены в координаты массопереноса вещества от времени Q(t) (Рисунок 4). Полученная зависимость позволяет получить представление о некоторых кинетических параметрах процесса.

Рисунок 4 - Зависимость массопереноса глицерина Qчерез кожу от времени t

Далее были расчитаны некоторые кинетические параметры процессов массопереноса, такие как порядок протекающего процесса, константа скорости реакции и различные коэффициенты – диффузии (D) и проницаемости (Р).

Следует отметить, что полученные расчеты носят приблизительный характер. Для более точного понимания кинетики переноса необходимо разбить кривую на несколько участков и проанализировать каждый из них независимо. Для этого необходимо экспериментально увеличить количество точек.

В представленной ниже таблице 1 указаны суммарные порядок реакции и константа скорости реакции, рассчитанные с помощью первого закона Фика.

Таблица 1 - Параметры массопереноса глицерина

Параметр	Глицерин
n	1
K	0,129 ±0,164
D, см-2∙мин	8,268∙10-6
Р, см/мин	2,660∙10-6

Обсуждение результатов

Рассчитанные кинетические параметры показывают, что перенос глицерина через кожу происходит с низкой скоростью. Величина коэффициента диффузии и проницаемости имеют достаточно маленькие значения.

Рассчитанные параметры показывают, что чистый глицерин обладает низкой впитываемостью: имеет малые значения коэффициента диффузии, коэффициента проницаемости; также об этом свидетельствуют малые значения Q(массопереноса). Как правило, в косметических средствах глицерин используется в смеси с другими компонентами, являясь, скорее, макрокомпонентом.

Стоит также отметить, что в процессе выполнения экспериментальной части возникли некоторые сложности, например, на стадии выбора анализируемой косметической добавки. Также работа с малыми массами внесла большой вклад в погрешность измерений.

Список используемой литературы

Тимофеев Г. А. Методы аппаратного исследования кожи человека//Косметика и медицина. – 2005. - С. 30-37;

Agner T., Serup J. Seasonal variation of skin resistance to irritants//Br J Dermatol. – 1989. - №121. – С. 323-328;

Pinnagoda J., Tupkek R. A., Agner T., Serup J. Guidelines for transepidermal water loss (TEWL) measurement//Contact Dermatitis. – 1990. - №22. – С. 164-178;

Smith K.L.//Methods for Skin Absorption. Ed. By Kemppainen B.W., Reifenrath W.G. - CRC Press. - 1990. - P. 24;

Watkinson A.C., Brain K.R.//Dermatological and Transdermal Formulations. Ed. by Walters K. Marcel Dekker. – 2002. - P. 61.

Код для цитирования: Скопировать