XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Введение

Область изучения косметических средств и активных веществ, входящих в их состав, является на данный момент интенсивно развивающейся. Механизмы трансдермального переноса косметических активов чрезвычайно сложны [1]. Количественный анализ компонентов сложных смесей органических веществ, какими являются косметические средства, требует внимательного выбора метода анализа, пробоподготовки и способа пробоотбора.

Работа посвящена определению некоторых косметических активов на поверхности кожи методом ИК-Фурье спектрометрии. В качестве основного исследуемого вещества выбрана гиалуроновая кислота (ГК) определенной молекулярной массы. Предложен способ построения градуировочной зависимости. Проведены эксперименты по пробоотбору вещества с поверхности кожи.

Гиалуроновая кислота входит в состав многих косметических препаратов как в чистом виде, так и в форме композиций с другими веществами, ускоряющими или замедляющими проникновение (в зависимости от задачи) во внутренние слои кожи. ИК-Фурье спектрометрия позволяет определять характерные полосы поглощения колебаний определенных связей и функциональных групп, что позволяет при аккуратном выборе полосы определять по её интенсивности наличие компонентов в составе смеси и их количество [2].

Гиалуроновая кислота представляет собой поли-(2-ацетамидо-2-дезокси-D-глюко)-D-глюкуроногликан, то есть полимер, состоящий из остатков D-глюкуроновой кислоты и D-N-ацетилглюкозамина, соединённых поочерёдно β-1,4- и β-1,3-гликозидными связями. [3]

Гидроксильные, карбоксильные и ацетоамидные группы придают молекуле этого полианионного гетерополисахарида выраженные гидрофильные свойства. Гиалуронан не сульфатирован, не образует ковалентных связей с белками и не используется при построении макромолекул протеогликанов.

Растворы ГК обладают уникальными реологическими свойствами, которые позволяют этому полимеру вести себя подобно вязкоупругому гелю даже при низких концентрациях. Методом светорассеяния было выявлено, что в растворе макромолекула ведет себя как свернутая цепь с радиусом изгиба порядка 200 нм. Малая подвижность ГК обусловлена наличием внутрицепочечных водородных связей. Молекула ГК энергетически стабильная благодаря стереохимии составляющих ее дисахаридов.

За счет межмолекулярного взаимодействия длинные гибкие молекулы ГК в водных растворах способны образовывать трехмерную структуру, она может играть роль плотного молекулярного «сита».

ГК участвует в контроле таких процессов, как репаративная регенерация тканей, морфогенез, ангиогенез и воспаление.

В данной работе для исследования была выбрана фракция гиалуроновой кислоты (ГК) 1 000 000 Da (HyaluronicAcidHMW), использовались ИК спектрометр с Фурье-преобразованием IRAffinity 1s (Shimadzu, Япония), пресс-форма, агатовые ступки для перетирания, держатель для таблеток, кристаллический KBr (99,99% для ИК спектрометрии). Для количественного анализа была построена градуировочная зависимость. Получены ИК спектры с различной концентрацией ГК (1 мг, 2.5 мг, 5 мг, 10 мг, 12 мг) в таблетках KBr. Полученные спектры отличаются по интенсивности, что позволяет определить её как линейную функцию от концентрации. ИК спектры, полученные при съемке таблеток бромида калия с различным содержанием ГК, приведены на рисунке 1.

Характеристическая полоса для дальнейшего анализа выбиралась исходя из её симметричности и наличия шумов на базовой линии спектра. Характерными являются колебания С-Н связей и С=О связей карбоксильной группы. Градуировочные графики и расчётные данные указывают на линейный характер зависимости.

Расшифровка спектра гиалуроновой кислоты

Рисунок – 2. Литературный ИК-спектр гиалуроновой кислоты с преобразованием Фурье [4]

Таблица 1. Функциональный группы ГК

Частота	Функциональная группа
1077-1044	NH
1680-1650	СOOH
2666	СH
3000	OH
1800-1540	СO

Рисунок -1. Наложение ИК-спектров ГК при отборе с поверхности кожи черех различные промежутки времени

Рисунок-2.Уменьшение содержания ГК на поверхности кожи от времени

Проведены предварительные эксперименты по пробоотбору водного раствора ГК с поверхности кожи при помощи соляных таблеток бромида калия. В качестве объекта исследования выбрана кожа рук. Проводилось предварительное обезжиривание поверхности кожи этиловым спиртом. Далее наносился раствор ГК и через определенное время проводился пробоотбор с последующей регистрацией ИК спектра. Убыль концентрации позволяет судить о скорости впитывания, а также определить основные кинетические параметры процесса [3].

Таким образом, ГК имеет различную молекулярную массу, что сильно влияет на процесс трансдермального переноса при впитывании в кожу. Пробоотбор ГК и построение градуировочной зависимости имеет свои сложности, поскольку ГК является водорастворимой, что осложняет исследование на ИК-Фурье спектрометре. Пробоподготовка в виде соляных таблеток бромида калия позволяет решить проблему построения градуировочного графика. На трансдермальный перенос ГК влияют вспомогательные вещества, входящие в состав косметических средств.

Область изучение косметических средств и активов является на данный момент интенсивно исследуемой. Механизмы трансдермального переноса косметических активов, в частности, влияние косметических активов друг на друга, чрезвычайно сложны. В работе изучены свойства и особенности гиалуроновой кислоты и сорбитола и механизмы их впитывания и взаимного влияния друг на друга. Рассмотрено несколько методов, с помощью которых можно изучить их свойства, и определено, что более удобен метод ИК-спектроскопии. В результате исследований построен калибровочный график для определения ГК с помощью ИК-Фурье спектроскопии, а также построены графики кинетики впитывания ГК и ГК в смеси с сорбитолом, и было установлено, что сорбитол замедляет время впитывания гиалуроновой кислоты в кожу.

Литература

1. Guy R.H. Transdermal Drug Delivery вкн.: Handbook of Experimental Pharmacology. 2009. Vol. 197. C. 399-410.

2. Зуев Б.К., Филоненко В.Г., Нестерович Д.С., Поликарпова П.Д. // Журн. аналит. химии. 2018. Т. 73. № 10. C. 763-767.

3. Задымова Н.М. // Коллоидный журнал. 2013. Т. 75. № 5. С. 543-556.

4. Волков В. Г., Строителев В. В., Федорищев И. А. Гиалуроновая кислота и основные направления ее применения в медицине // Вестник новых медицинских технологий. – 2001. – Т. 8. – №. 1. – С. 67-70.

Код для цитирования: Скопировать