univerza v ljubljani fakulteta za farmacijo · white soft paraffin (vaseline) is one of the most...

UNIVERZA V LJUBLJANI

FAKULTETA ZA FARMACIJO

EVA ROŠ

RAZVOJ SKLOPA METOD ZA RAZLIKOVANJE MED

IZBRANIMI VZORCI NA OSNOVI BELEGA VAZELINA

DEVELOPMENT OF A SET OF METHODS IN ORDER TO

DISTINGUISH BETWEEN SELECTED SAPLES BASED ON

WHITE SOFT PARAFFIN

MAGISTRSKO DELO

MAGISTRSKI ŠTUDIJ INDUSTRIJSKE FARMACIJE

Ljubljana, 2015

I

Magistrsko nalogo sem opravljala na Fakulteti za farmacijo Univerze v Ljubljani, na

Katedri za farmacevtsko tehnologijo pod mentorstvom doc. dr. Alenke Zvonar

Pobirk, mag. farm.

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorici doc. dr. Alenki Zvonar Pobirk, mag. farm. za pomoč, strokovno

svetovanje in usmerjanje pri izdelavi magistrske naloge.

Za dostopnost, prijaznost in pomoč se zahvaljujem vsem zaposlenim na Katedri za

farmacevtsko tehnologijo.

Nenazadnje se zahvaljujem tudi svoji družini in prijateljem za spodbudo in podporo v času

študija.

IZJAVA

Izjavljam, da sem magistrsko delo izdelala samostojno pod mentorstvom doc. dr. Alenke

Zvonar Pobirk, mag. farm.

Eva Roš

II

KAZALO VSEBINE

POVZETEK…………………………………………………………………………...….IV

ABSTRACT………………………………………………………………………...……..V

1. UVOD………………………………………………………………………….....…..…1

1.1 VAZELIN……………………………………………………………………..…......1

1.1.1 Zgodovina vazelina……………..……………..………..………………….….....1

1.1.2 Lastnosti in uporaba vazelina……………………………………………….…....2

1.1.3 Pridobivanje in čiščenje vazelina………………………………………….….….3

1.1.4 Sestava in struktura vazelina………………………………………………..……3

1.2 REOLOGIJA……………………………………………………….………….….….5

1.2.1 Reološka klasifikacija snovi………………………………………...……..….….5

1.2.2 Viskoelastične lastnosti snovi……………………………………………..…..…7

1.2.3 Inštrumenti in senzorski sistemi za proučevanje reoloških lastnosti………....….8

1.2.4 Merjenje viskoelastičnih lastnosti snovi……………………………………....…9

1.3 UV-VIS SPEKTROSKOPIJA…………………………………………………....…11

1.3.1 Princip UV-VIS absorpcije…………………………………………………...…12

1.3.2 Optični sistem UV-VIS spektrofotometra…………………………………...….14

1.4 VREDNOTENJE SIJAJA in vivo: Skin-Glossymeter…………………………...….15

2. NAMEN DELA………………………………………………………………….….…17

3. MATERIALI IN METODE……………………………………………………...…...19

3.1 MATERIALI……………………………………………………………………..…19

3.2 METODE…………………………………………………………………………....20

3.2.1 Naprave in pripomočki za vrednotenje vazelinov, podlag in končnih mazil…....20

3.2.2 Reologija…………………………………………………………………….…..21

3.2.3 UV-VIS spektroskopija……………………………………………………….…23

3.2.4 Organoleptično vrednotenje vzorcev………………………………………….…25

3.2.5 Vrednotenje sijaja in vivo: Skin-Glossymeter………………………………...…25

III

4. REZULTATI IN RAZPRAVA……………………………………………………….27

4.1 REOLOGIJA……………………………………………………………………..…27

4.1.1 Ultracentrifugiranje vzorcev…………………………………………………….27

4.1.2 Rotacijska viskozimetrija……………………………………………………..…30

4.1.3 Oscilacijska viskozimetrija………………………………………………………34

4.2 UV-VIS SPREKTROSKOPIJA………………………………………………..……40

4.2.1 UV-VIS spektroskopija – raztopine………………………………………..……40

4.2.2 UV-VIS spektroskopija – primarni poltrdni vzorci………………………...……45

4.3 ORGANOLEPTIČNO VREDNOTENJE VZORCEV…………………….……..…49

4.4 VREDNOTENJE SIJAJA in vivo: Skin-Glossymeter………………………………50

5. SKLEP……………………………………………………………………………….…53

6. LITERATURA…………………………………………………………………...……55

7. PRILOGE……………………………………………………………………….……..59

7.1 PRILOGA 1: Rotacijska viskozimetrija………………………………………..……59

7.2 PRILOGA 2: Oscilacijska viskozimetrija - testi pri konstantni frekvenci oscilacije..63

7.3 PRILOGA 3: Oscilacijska viskozimetrija - testi pri različnih frekvencah oscilacije..66

IV

POVZETEK

Beli vazelin je ena izmed najpogosteje uporabljanih pomožnih snovi v poltrdnih dermalnih

farmacevtskih oblikah. Beli vazelin za farmacevtsko uporabo mora ustrezati monografiji

veljavne farmakopeje, vendar se tržno dostopni vzorci pomembno razlikujejo v lastnostih

in prisotnosti dodatkov (npr. antioksidantov), ki niso navedeni v spremni dokumentaciji.

Posledica je neponovljivo obnašanje izdelanih farmacevtskih oblik v odvisnosti od pogojev

izdelave in hranjenja. V magistrski nalogi smo poskušali razviti sklop metod, ki bi

omogočale medsebojno razlikovanje vzorcev belega vazelina ter iz njih izdelanih podlag in

mazil ter napovedovanje njihove fizikalne stabilnosti pri realnih pogojih hranjenja. V ta

namen smo vzorce izpostavili povišani temperaturi (1 mesec hranjenja pri 40 °C oz. 5

ciklov izmeničnega hranjenja 24h pri 40 °C in 24h pri -20 °C) in fizikalni obremenitvi

(ultracentrifugiranje) ter jih reološko ovrednotili. Za medsebojno razlikovanje vzorcev smo

uporabili tudi UV-VIS spektrofotometrijo ter jih organoleptično ovrednotili (ocenili smo

barvo, transparentnost in sijaj). Sijaj smo analizirali tudi kvantitativno z uporabo aparature

za vrednotenje sijaja kože po nanosu vzorcev.

S testi rotacijske in oscilacijske viskozimetrije smo v določeni meri lahko razlikovali med

vzorci. Ugotovili smo, da temperaturna in fizikalna obremenitev vzorcev vodi v porast

konsistence zaradi pojava sinereze. Na podlagi oscilacijske viskozimetrije smo vazelin,

podlage in mazila uvrstili v skupino snovi s šibko gelsko strukturo. Pri testih s konstantno

frekvenco oscilacije so vzorci v območju manjših amplitud strižne deformacije izkazovali

linearen viskoelastičen odziv, večje amplitude strižne deformacije pa so vodile v porušitev

strukture. Pogoji temperaturnega ciklanja in ultracentrifugiranja predstavljajo največjo

strukturno obremenitev vzorcev in so se v splošnem izkazali kot najbolj diskriminatoren

pristop za napovedovanje sprememb v notranji strukturi proučevanih vzorcev med

njihovim staranjem. Tudi UV-VIS spektroskopija omogoča določen obseg razločevanja

med vzorci na osnovi vazelinov. Dokazali smo linearno odvisnost absorbance od

koncentracije raztopin vzorcev v izooktanu; pri analizi neraztopljenih vzorcev so bile

razlike med le-temi manj izražene. Za vrednotenje sijaja vazelina in mazil se je kot

primerna metoda izkazalo organoleptično vrednotenje.

Sklop razvitih metod bi lahko pripomogel k boljši karakterizaciji in možnosti razlikovanja

med različnimi tržno dostopnimi tipi vazelina, posledično pa bi omogočal tudi lažji izbor

ustreznega tipa vazelina za vključevanje v formulacije v farmacevtski industriji.

V

ABSTRACT

White soft paraffin (vaseline) is one of the most commonly used excipients in semi-solid

dosage forms for dermal application. Vaseline for pharmaceutical use must meet the

applicable Pharmacopeia monograph, but the commercially available samples differ

significantly in properties and in presence of additives (eg. antioxidants) which are usually

not listed in the accompanying documentation. The result is to some extent unpredictable

behaviour of the finished dosage forms, depending on the conditions of manufacture and

storage. In the thesis, we aimed to develop a set of methods that would enable

differentiation between vaseline samples, its ointment bases and ointments and would also

help to predict their physical stability under real storage conditions. For this purpose, the

samples were exposed to elevated temperature (1 month of storage at 40°C or 5 cycles of

alternating storage for 24 hours at 40°C and 24 hours at -20°C) and physical stress

(ultracentrifugation), followed by rheologicall evaluation. In order to distinguish between

samples UV-VIS spectrophotometry and evaluation of organoleptic properties (color,

transparency and gloss) were also applied. In addition, the gloss was analyzed

quantitatively using a device for evaluating the gloss of the skin after samples application.

Destructive and non-destructive rheological measurements allow us to distinguish between

samples to a certain extent. It was confirmed that temperature and physical stress applied

leads to stiffer consistency of samples due to the occurrence of syneresis. Based on the

oscillatory viscosimetry all tested samples can be classified as a material with a weak gel

structure. When tested at constant frequency of oscillation, samples had shown a linear

viscoelastic response in the range of small amplitudes of shear strain, while larger

amplitudes led to collapse of the structure. The greatest structural stress for samples was

applied by temperature cycles and ultracentrifugation that have generally proven to be the

most discriminatory test conditions for predicting changes in the internal structure of the

studied samples during their aging. Also UV-VIS spectroscopy allows us to distinguish

between vaselin based samples to a certain extent. We have demonstrated a linear

dependence of absorbance on the concentration of the sample solution in isooctane; when

analyzing undissolved samples the differences between those were less expressed. For

gloss evaluation of vaselines and ointments sensory evaluation has proven to be

appropriate method.

VI

Set of developed methods could contribute to a better characterization of commercially

available vaseline, thereby allowing to differentiate between them. This would contribute

to more optimal selection of the appropriate type of vaseline for its integration into

formulations in pharmaceutical industry.

1

1. UVOD

1.1 VAZELIN

1.1.1 Zgodovina vazelina

Odkritje in začetki proizvodnje vazelina segajo v drugo polovico 19. stoletja. Leta 1859 so

v Pensilvaniji uspešno izvrtali prvo vrtino za črpanje surove nafte in takrat se je angleški

kemik Robert Chesebrough prvič srečal s črno voskasto snovjo. Iz te je leta 1869

ekstrahiral vazelin in tri leta kasneje tudi patentiral postopek njegove izdelave. Izdelek je

tržno poimenoval Vazelin; ime naj bi bilo sestavljeno iz nemške besede »wasser«, voda, in

grške besede »elaion«, olje. Takrat je namreč veljalo prepričanje, da so parafinska olja

posledica kemijske reakcije med ogljikom in vodikom vodnih molekul. To teorijo so v

dvajsetem stoletju ovrgli, ime pa se je ohranilo (1).

Proizvodnja vazelina se je začela leta 1870 v Brooklyn-u, štiri leta kasneje je bilo

ustanovljeno podjetje Chesebrough Manufacturing Company (New York). Vazelin (Slika

1) se je prodajal kot zdravilno in blažilno sredstvo ob poškodbah kože pa tudi kot podlaga

za mazila. Ker je bilo zanimanje sprva nizko, so prodajo pospeševali z razdeljevanjem

brezplačnih vzorcev gospodinjam in zdravnikom, Chesebrough pa je potoval in ljudem

demonstriral zdravilne učinke vazelina na svoji poškodovani koži, ki si jo je polil s kislino

ali opekel kar med predstavitvijo. Prvi večji kupec je bil farmacevt Edmond Fougera, ki je

vazelin prodajal v svoji lekarni v Brooklyn-u (1, 2).

Chesebrough si je prizadeval za večjo prepoznavnost in priznavanje blagodejnih učinkov

vazelina, zato je le tega pogosto predstavljal na različnih mednarodnih znanstvenih in

medicinskih dogodkih in prejel kar nekaj nagrad. Zanimanje je tako v Ameriki kot tudi v

Evropi skokovito naraslo leta 1876 po objavi prispevka v priznani londonski medicinski

reviji The Lancet. Splošno sprejetje s strani medicinske stroke je povzročilo širjenje

proizvodnje in distribucije vazelina (1).

Že takrat so poznali vrsto ugodnih učinkov vazelina, področja njegove aplikacije pa so se

posledično močno razširila. Najčistejši beli vazelin so uporabljali v medicinske namene in

za nego kože ter las, manj prečiščene rumene oziroma rdeče vazeline pa so uporabljali v

veterini in za nego usnjenih izdelkov, kot lubrikant so ga uporabljali tudi za strojno opremo

(1).

2

Slika 1: Ena izmed prvih oblik stekleničke za prodajo vazelina (3).

1.1.2 Lastnosti in uporaba vazelina

Vazelin (beli: white soft paraffin, Vaselinum album; rumeni: yellow soft paraffin,

Vaselinum flavum) je po Evropski farmakopeji definiran kot prečiščena in popolnoma

oziroma skoraj popolnoma razbarvana zmes poltrdnih ogljikovodikov, ki jih pridobivamo

iz nafte. Po izgledu gre za belo, skoraj belo ali rahlo rumenkasto transparentno, mehko in

mastno snov brez vonja in okusa, katere talina na svetlobi rahlo fluorescira. V vodi,

acetonu, etanolu in glicerolu je vazelin praktično netopen, raztaplja pa se v metilen kloridu,

benzenu, ogljikovem disulfidu, kloroformu, etru in heksanu (4, 5).

Vazelin je inertna snov z zelo malo nekompatibilnostmi. Uporablja se predvsem kot

pomožna snov v dermalnih farmacevtskih formulacijah (mazila, kreme, transdermalni

pripravki), kot glavni ekscipient se uporablja pri izdelavi mazil z aktivnimi učinkovinami,

ki so občutljive na hidrolizo. Deluje kot okluziv in emoliens; s preprečevanjem

izhlapevanja vode zadržuje vlago v koži, njegova absorpcija v kožo pa je minimalna.

Vazelin ima tudi terapevtsko funkcijo, in sicer se z njim prepojene sterilne gaze

uporabljajo za obvezo ran, s tem pa preprečimo lepljenje gaze na rano. Vazelin se zaradi

svoje lipofilne narave veliko uporablja tudi na področju kozmetike (5, 6).

Reološke lastnosti vazelina so določene z razmerjem med nerazvejanimi ogljikovodiki in

razvejanimi ogljikovodiki ter cikličnimi komponentami mešanice. Zaradi relativno

visokega deleža razvejanih in cikličnih ogljikovodikov je njegova konsistenca mehkejša,

zaradi česar je vazelin tudi idealna mazilna podlaga (5).

3

Vazelin je sam po sebi zaradi nereaktivne narave ogljikovodikovih komponent kemijsko

zelo stabilna snov. Težave s stabilnostjo običajno nastopijo zaradi prisotnosti manjšega

deleža nečistot (nenasičeni ogljikovodiki), katere lahko na svetlobi oksidirajo in vplivajo

na spremembo barve in vonja. Delež teh nečistot je odvisen od izhodiščne surovine in

obsega prečiščenja vazelina, zaviranje oziroma preprečitev oksidacije nečistot pa lahko

dosežemo z dodatkom ustreznih antioksidantov, kot so na primer butilhidroksianizol

(BHA), butilhidroksitoluen (BHT) ali alfa tokoferol (5).

Vazelin v splošnem velja za nedražečo in netoksično snov, vendarle pa je znanih nekaj

primerov alergijskih hipersenzitivnih reakcij ob dermalni uporabi, in sicer naj bi bili

alergeni policiklični aromatski ogljikovodiki, ki so prisotni kot nečistote (5). Ugotovljeno

je bilo, da so beli vazelini, kateri so tudi bolje prečiščeni, manj alergeni kot rumeni vazelini

in povzročajo manj hipersenzitivnih reakcij. Obstajajo razlike v alergenosti znotraj belih in

rumenih vazelinov med različnimi proizvajalci, tako da barva sama po sebi ni povsem

zanesljiv parameter za sklepanje na alergenost vazelina (7, 8).

1.1.3 Pridobivanje in čiščenje vazelina

Vazelin pridobivajo s procesom rafiniranja oziroma prečiščevanja nafte, in sicer gre za

poltrdni stranski produkt destilacije nafte. Iz tega stranskega produkta nato odstranijo

voske, dodajo pa lahko različne lažje frakcije za dosego ustrezne konsistence produkta. Z

obsežnimi procesi prečiščevanja vazelinu nato spremenijo barvo in odstranijo vonj, ta

proces pa je še podaljšan pri pridobivanju belega vazelina, saj je le temu potrebno

odstraniti praktično vso rumeno barvo. Proces prečiščevanja vazelina tako obsega

kombinacijo večih postopkov, kot so visoko tlačna hidrogenacija ali obdelava z žveplovo

kislino, sledi filtracija z uporabo adsorbentov. Naknadno je možno dodati ustrezne

antioksidante (5).

1.1.4 Sestava in struktura vazelina

Glavne komponente, ki sestavljajo vazelin, so ogljikovodiki C24 – C34 v nekristalni obliki.

Vazelin ni preprosta mešanica trdnih in tekočih ogljikovodikov, temveč gre za koloidno

strukturiran disperzni sistem, kjer trdni ogljikovodiki (10-30 %) sestavljajo trdno ogrodje

gela, na katerega se prek šibkih interakcij vežejo tekoče komponente (70-90 %) (9). Poleg

enostavnih acikličnih ogljikovodikov so v vazelinu prisotni tudi izoparafini in ciklični

ogljikovodiki, vsebuje pa lahko tudi nenasičene in aromatske ogljikovodike. Dolgoverižni

4

parafini tvorijo vlaknom podobne strukture, ki vazelinu dajo karakteristične lastnosti, kot

so plastičnost, tiksotropnost in vlečljivost (6). Za zagotavljanje optimalnih lastnosti

vazelinov za različna področja uporabe lahko proizvajalci vazelinu dodajo tudi sorodne

komponente, kot so mikrokristalinični vosek, trdni parafin, mineralna olja ipd., ki so prav

tako stranski produkt pridobivanja nafte (10).

Pomemben kriterij pri vrednotenju kakovosti vazelina je njegova strukturna stabilnost.

Vazelin je kot dvokomponentni koloidno disperzni sistem, sestavljen iz trdne in tekoče

faze, termodinamsko nestabilen in pogost neželen pojav pri vrednotenju njegove fizikalne

stabilnosti je izločitev tekoče faze, kar imenujemo sinereza (11). Med izdelavo vazelina se

med ohlajanjem taline oziroma med strjevanjem parafinov oblikuje kompaktna amorfna

tridimenzionalna notranja struktura. Do procesa izločevanja tekoče faze pride, kadar

vzorec shranjujemo daljše obdobje, ga izpostavimo temperaturnim spremembam ali

mehanskim obremenitvam. Zaradi termodinamske nestabilnosti se pri teh pogojih prične

gosto premreženo tridimenzionalno ogrodje, v katerem je imobilizirano veliko tekoče faze,

povezovati v večjo in bolj stabilno kristalinično strukturo. Pri tem nastane redkeje

premreženo ogrodje trdnih ogljikovodikov, ki ima posledično manjšo sposobnost vezave

tekoče faze. To vodi v porušenje prvotne strukture vazelina, trdno ogrodje se sesede,

tekoča faza pa se izloči (6, 11). Pri proizvodnji mazil je za homogeno porazdelitev

učinkovine potrebno veliko mešanja podlage. Pri izbiri ustreznega vazelina je v takšnih

primerih zelo pomemben dejavnik njegova občutljivost na vneseni strig, saj je le ta pogosto

vzrok za izločitev tekoče faze in nehomogeno vsebnost učinkovine v končni formulaciji (6,

12). Torej je v izogib tovrstnim težavam pri izbiri ustreznega vazelina pomembno

poznavanje razmerja njegovih glavnih komponent (n-parafini, izoparafini, ciklični

ogljikovodiki), saj bodo vazelini z večjim deležem izoparafinov tvorili bolj fino in gosto

premreženje ter lažje ohranjali strukturno stabilnost kot tisti z večjim deležem n-parafinov,

ki so zaradi redkejšega premreženja na strig bolj občutljivi in posledično bolj nagnjeni k

sinerezi (13).

Različne lastnosti vazelinov so torej posledica razlik v njihovi sestavi, le ta pa je odvisna

tudi od razlik v izhodiščni surovini (nafti), različno obsežnih postopkih prečiščevanja ter

tudi uporabe alternativnih belilnih procesov. Lastnosti različnih parafinov, pridobljenih na

primer v različnih serijah proizvodnje, se posledično lahko med seboj zelo razlikujejo. To

5

v farmacevtski industriji otežuje tako razvoj formulacij kot tudi kontrolo njihove kakovosti

in stabilnosti (10).

1.2 REOLOGIJA

Reologija je interdisciplinarna veda o tokovnem obnašanju in deformaciji materiala.

Številne realne snovi izkazujejo kompleksno obnašanje pod vplivom delovanja zunanje

sile, zato je v takih primerih potrebno upoštevati strukturo materiala pri reološki

opredelitvi preučevanega vzorca (14). Proučevanje reološkega obnašanja različnih snovi je

vedno bolj pomembno predvsem na področju optimizacije procesov proizvodnje (mešanje

komponent, polnjenje formulacij), kontrole kakovosti vstopnih surovin in končnih

farmacevtskih oblik ter pri formulaciji in razvoju novih produktov tako v farmacevtski kot

tudi v kozmetični industriji (6).

Poltrdni sistemi, kot je vazelin, povečini vsi izkazujejo viskoelastično obnašanje, zato je

njihova reološka opredelitev zelo zahtevna. Splošno znano je, da so reološke lastnosti

poltrdnih sistemov odraz njihove notranje strukture, ki odločilno vpliva na fizikalno

stabilnost, organoleptične lastnosti, mazljivost, difuzijo vgrajenih zdravilnih učinkovin ipd.

Vpogled v notranjo strukturo tovrstnih sistemov je zato bistvenega pomena tako v fazi

razvoja farmacevtskih izdelkov kot tudi kontroli njihove stabilnosti (15).

1.2.1 Reološka klasifikacija snovi

Viskoznost predstavlja notranjo upornost snovi proti toku, ki je posledica delovanja

medmolekularnih sil sosednjih plasti te snovi. Na viskoznost vplivajo parametri: strižna

hitrost, temperatura in tlak. Viskoznost (η) je premosorazmernostni faktor med strižno

napetostjo (τ) in strižno hitrostjo (�̇�), zveza pa je poznana kot Newtonov zakon:

𝜏 = 𝜂 ∙ �̇� (Enačba 1)

Reološko snovi klasificiramo na newtonske in ne-newtonske. Newtonske snovi so tiste, ki

pri danem tlaku in temperaturi ohranijo svojo viskoznost, ne-newtonskim snovem pa se

viskoznost spreminja glede na jakost in smer delovanja strižne sile, lahko je odvisna tudi

od trajanja delovanja striga. Snovi, katerih viskoznost je odvisna le od jakosti delovanja

strižne sile, imenujemo časovno neodvisne ne-newtonske snovi (psevdoplastični, plastični

in dilatantni sistemi), če pa se viskoznost pri konstantnih strižnih pogojih spreminja tudi s

6

časom in smerjo delovanja striga, takšne snovi imenujemo časovno odvisne ne-newtonske

snovi (tiksotropni in reopeksni sistemi) (14, 16).

V primeru newtonske snovi je odvisnost med strižno napetostjo in strižno hitrostjo

linearna, za snovi, ki izkazujejo strižno odvisno obnašanje, pa linearne odvisnosti ni (Slika

2). Realne časovno neodvisne ne-newtonske snovi lahko izkazujejo strižno odvisno

upadanje viskoznosti (»shear thinning«), kar lahko razlagamo z urejanjem notranje

strukture psevdoplastičnih snovi pod vplivom delovanja strižne sile oziroma v smeri

delovanja strižnega toka. Za plastične sisteme je značilna točka mejne strižne napetosti

(»yield point«), torej minimalna strižna napetost, pri kateri sistem steče. Pod mejno strižno

napetostjo se ti sistemi obnašajo kot elastični, nad njo pa kot plastični. Poznamo tudi snovi

s strižno odvisnim naraščanjem viskoznosti – dilatantni sistemi (»shear thickening«);

dilatanca pogosto nastopi pri suspenzijah z zelo visoko vsebnostjo trdnih delcev, kjer ni

dovolj tekoče faze, da bi se delci lahko orientirali v smeri toka, zato ob dovolj veliki strižni

sili nastopi neurejenost notranje strukture in viskoznost začne naraščati (14, 16).

Pri časovno odvisnih ne-newtonskih sistemih pride med obremenjevanjem vzorca do

porušitve notranje strukture, ki pa se po prenehanju delovanja striga ponovno delno

vzpostavi. Posledica tega je, da se viskoznost tiksotropnih sistemov s časom in naraščajočo

obremenitvijo znižuje (geli). Reopeksni sistemi pa ravno obratno med obremenitvijo

vzpostavijo določeno strukturo, ki poveča viskoznost, ob prenehanju obremenitve pa se

viskoznost ponovno zmanjša (15, 16).

Slika 2: a) Viskoznostne in b) tokovne krivulje newtonskih in ne-newtonskih sistemov (16).

Z reološkimi analizami so ugotovili, da tridimenzionalna mrežna struktura vazelina

prispeva k uporu (čeprav majhnemu) ob izpostavitvi le tega strižni obremenitvi. Vazelin

7

izkazuje lastnosti psevdoplastične ne-newtonske snovi s strižno odvisnim upadanjem

viskoznosti (»shear thinning«), ki je posledica spremembe v notranji strukturi. Slednja se

namreč pod vplivom mehanske strižne sile preuredi v smeri strižnega toka oziroma se

poruši (6).

1.2.2 Viskoelastične lastnosti snovi

Sisteme, ki imajo tako elastične kot viskozne lastnosti, imenujemo viskoelastične. V to

skupino sodi večina realnih snovi, tudi številne farmacevtske oblike, kot so suspenzije,

mazila, geli ipd. (17).

Notranja mikrostruktura snovi v mirujočem stanju zavzame energetsko najugodnejše

stanje. Ob deformaciji snovi termodinamske sile težijo k povrnitvi mikrostrukture v stanje,

katerega snov zavzame med mirovanjem. Proces je podoben tistemu pri raztegovanju

vzmeti, kjer elastična sila deluje v smeri povrnitve vzmeti v začetno lego. Ta oblika

energije je izvor elastičnosti v strukturiranih snoveh. Značilnost idealno elastičnega

sistema je linearen odnos med mehansko napetostjo (τ) in deformacijo (γ), seveda le do

določene meje, kar opisuje Hookov zakon (teorija o elastičnosti; proporcionalnostni faktor

je elastični strižni modul G, ki je merilo togosti snovi):

𝜏 = 𝐺 ∙ 𝛾 (Enačba 2)

Večina realnih snovi izkazuje tako viskozne kot tudi elastične lastnosti, kar pomeni, da del

energije, ki jo vnesemo v sistem, shranijo, po prenehanju delovanja striga pa to energijo

uporabijo za delno povrnitev oblike v prvotno stanje (14, 17).

Slika 3: Prikaz odvisnosti strižne napetosti od strižne deformacije snovi. Hookov zakon velja le v

začetnem delu (na sliki modri del krivulje), kjer je strižna napetost premo sorazmerna s strižno

deformacijo (18).

8

Pri deformaciji strukturirane viskoelastične snovi deformacija linearno narašča z vneseno

silo, vendar le do neke mere, pri velikih deformacijah se namreč mikrostruktura lahko

močno spremeni oziroma pride do porušenja notranje strukture snovi (Slika 3). Posledično

se pri velikih strižnih deformacijah sicer strukturirana snov pogosto obnaša tiksotropno.

Razlika med viskoelastičnim in tiksotropnim obnašanjem je, da se pri linearnem

viskoelastičnem odzivu (LVO) po prenehanju delovanja sile takoj vzpostavi prvotna

mikrostruktura sistema, pri tiksotropnem obnašanju pa pod vplivom strižne sile pride do

podiranja in ponovne delne izgradnje mikrostrukture, kar zahteva določen čas. Zaradi

navedenega viskoelastične lastnosti snovi običajno določamo v območju LVO (pogoji

majhnih deformacij), pri čemer lahko ovrednotimo viskozni in elastični doprinos k

viskoelastičnemu odzivu, reološka karakterizacija pa nam omogoča sklepati o fizikalnem

stanju mikrostrukture. Na podlagi ugotovitev o strukturi lahko nadalje opredelimo na

primer stopnjo mešljivosti, vpliv različnih dodatkov na stabilnost strukture itd. (14).

1.2.3 Inštrumenti in senzorski sistemi za proučevanje reoloških lastnosti

Reološko obnašanje preučujemo z različnimi inštrumenti, kot so viskozimetri in reometri,

izbira ustreznega inštrumenta pa je odvisna od lastnosti snovi in namena reološkega

proučevanja. V splošnem inštrumente delimo v dve skupini. Prvo predstavljajo absolutni

inštrumenti (rotacijski in kapilarni reometri ter viskozimetri), pri katerih lahko vrednosti

strižnih hitrosti oziroma strižnih napetosti izračunamo s pomočjo merljivih in nastavljivih

količin ter s pomočjo geometrijskih karakteristik izbranega senzorskega sistema. Druga

skupina so relativni instrumenti (viskozimeter s padajočo kroglico, viskozimeter s

turbinskimi mešali, penetrometer) pri katerih strižni pogoji med meritvijo niso natančno

določeni, viskoznost preučevane tekočine pa določimo primerjalno glede na tekočino

znane viskoznosti (14).

Pri izvedbi meritev z absolutnimi inštrumenti je potrebno izpolniti sledeče pogoje: meritve

je potrebno izvajati v pogojih laminarnega toka, zagotoviti moramo izotermne pogoje, saj

je viskoznost snovi močno odvisna od temperature, preprečiti moramo zdrs na meji med

preučevano snovjo in senzorskim sistemom. Nadalje moramo zagotoviti pogoje

enostavnega striga in se izogniti vplivom robnih pogojev (npr. robnih efektov senzorskih

sistemov) (14).

9

Proučevanje reoloških lastnosti snovi zahteva tudi izbiro ustreznega senzorskega sistema.

Primeren senzorski sistem izberemo glede na vrsto snovi (viskoznost, sestavo, stopnjo

strukturiranosti, prisotnost in velikost delcev, hlapnost), pogoje pri merjenju (destruktivni

ali nedestruktivni strižni pogoji), temperaturno območje in dodatne zahtevane pogoje

(inertna atmosfera, povišan tlak, ipd.) (14).

Glede na geometrijo ločimo tri različne senzorske sisteme, in sicer sistem koaksialnih

valjev, sistem plošče in stožca ter sistem dveh vzporednih plošč (Slika 4). Pri sistemu

koaksialnih valjev se proučevana tekočina nahaja v reži med valjema, sistem pa deluje

tako, da en valj rotira z določeno kotno hitrostjo, drugi pa miruje. Pri senzorskem sistemu

stožec-plošča se vzorec nahaja v reži med stožcem in ploščo; glavne prednosti takšnega

sistema so enostavnost odmerjanja vzorca in čiščenja sistema, majhne količine potrebnega

vzorca za izvedbo meritve ter enaka strižna hitrost in strižna napetost po celotnem vzorcu

(pri manjših kotih stožca). Tudi ta sistem deluje tako, da en del (stožec ali plošča) rotira z

določeno kotno hitrostjo, drugi del pa miruje. Senzorski sistem dveh vzporednih plošč

deluje podobno, vendar pa se ta sistem razlikuje od sistema stožec-plošča v tem, da se

strižna hitrost spreminja po polmeru plošče in s tem po celotnem vzorcu (14).

a) b) c)

Slika 4: Tipične geometrije senzorskih sistemov reometrov. a) sistem koaksialnih valjev, b) sistem

stožec-plošča in c) sistem vzporednih plošč (14).

V nekaterih izvedenih študijah so pri meritvah uporabili senzorske sisteme, katere so

prekrili s peskano površino, s tem so se namreč izognili zdrsu vzorcev iz reže sistema med

samo izvedbo meritev (19).

1.2.4 Merjenje viskoelastičnih lastnosti snovi

Viskoelastične lastnosti snovi merimo pri t. i. nedestruktivnih strižnih pogojih, kjer

pridobimo območje linearnega viskoelastičnega odziva. Za ta namen uporabljamo dve

10

merilni tehniki, in sicer dinamične teste (oscilatorni testi) in statične teste (testi lezenja in

obnove, »creep - recovery«). Tovrstne meritve so z modernejšimi reometri izvedljive tudi

pri destruktivnih strižnih pogojih (nelinearni viskoelastični odziv), vendar je sama izvedba

meritev in analiza eksperimentalnih podatkov zelo zahtevna (14).

Pri oscilatornih strižnih pogojih se strižna deformacija s časom spreminja sinusno z

določeno frekvenco in amplitudo. Oscilatorno testiranje z dovolj majhno amplitudo strižne

deformacije omogoča določitev viskozne in elastične komponente snovi pri

nedestruktivnih strižnih pogojih. Odziv snovi na vsiljeno sinusno spreminjanje strižne

deformacije je časovno odvisno nihanje strižne napetosti z enako frekvenco a drugačno

amplitudo, pri čemer je elastični odziv trdnega telesa v fazi z vsiljeno strižno deformacijo,

viskozni odziv tekočine pa nastopi s faznim zamikom (Slika 5). Doprinos elastične in

viskozne komponente viskoelastičnega odziva realne snovi lahko določimo le, če poznamo

fazni zamik med inducirano strižno deformacijo in nastalo strižno napetostjo (14).

Slika 5: Odziv realne viskoelastične snovi pri oscilacijskem testu. Odziv na vsiljeno sinusno

nihanje strižne deformacije je nihanje strižne napetosti z enako frekvenco in različno amplitudo,

zamaknjeno za določen fazni zamik (14).

Celoten odpor snovi na sinusno deformacijo je določen s kompleksnim modulom G*, ki

predstavlja vsoto elastične in plastične komponente sistema. Sestoji torej iz dveh

dinamičnih količin; prva je elastični (»storage«) modul G', ki je v fazi z vsiljeno strižno

deformacijo in je merilo elastičnega obnašanja sistema ter njegovega upiranja

preoblikovanju. Predstavlja količino energije, ki jo sistem shrani in uporabi za povrnitev

oblike v prvotno stanje. Druga količina je viskozni oz. plastični (»loss«) modul G'', ki je

izven faze vsiljene strižne deformacije in opisuje viskozno obnašanje sistema; predstavlja

količino njegove izgubljene energije (15).

11

Ker so viskoelastične lastnosti odvisne od časovnega poteka strižne deformacije, lahko s

spreminjanjem frekvence oscilacije spreminjamo časovni potek strižne deformacije znotraj

določenega frekvenčnega intervala. Prehod iz linearnega v nelinearen viskoelastični odziv

torej opredeljuje kritična amplituda strižne deformacije, ki je odvisna od frekvence

oscilacije. Nadaljnje teste, pri katerih spreminjamo frekvenco oscilacije, izvajamo v

območju amplitud, nižjih od zgornje meje linearnega viskoelastičnega odziva pri določeni

frekvenci oscilacije. Tako določimo frekvenčno odvisnost dinamičnih količin G' in G'' pri

pogojih, kjer se notranja struktura snovi ohranja, oziroma preučujemo vpliv frekvence

oscilacije na viskozni in elastični doprinos k viskoelastičnemu odzivu snovi (Slika 6).

Pogosto to odvisnost imenujejo tudi mehanski spekter snovi, saj omogoča sklepati o tipu

mikrostrukture snovi, jakost vezi med strukturnimi elementi ipd. (14).

Slika 6: Shematski prikaz frekvenčne odvisnosti dinamičnih modulov G' in G'' viskoelastične snovi

v širokem frekvenčnem območju. 1 - viskozno področje, 2 - prehodno območje, značilno za

strukturirane viskoelastične tekočine, 3 - elastično področje, značilno za viskoelastične poltrdne

snovi, 4 - prehodno žilavo področje, značilno za viskoelastične trdne snovi, 5 - steklasto področje

(14).

1.3 UV-VIS SPREKTROSKOPIJA

UV-VIS spektroskopija je ena najpogosteje uporabljanih tehnik na področju farmacevtske

analize. Rutinsko se uporablja za kvantitativno določevanje vsebnosti topljenca v raztopini,

uporablja pa se tudi za kvalitativno analizo oz. identifikacijo snovi (predvsem potrjevanje

njihove istovetnosti), zasledovanje kemičnih reakcij (encimske reakcije), raziskavah

strukture DNA, študijah strukturnih lastnosti, medmolekulskih interakcij ipd. (20).

12

1.3.1 Princip UV-VIS absorpcije

Molekule lahko ob izpostavitvi določenim vrstam svetlobe z le to reagirajo (absorbirajo

energijo), intenziteta svetlobe pri prehodu skozi vzorec pa se ob tem zmanjša. Absorpcija

UV (190 – 400 nm) in vidne (400 – 800 nm) svetlobe je povezana z vzbujanjem elektronov

v atomih in molekulah v višja energijska stanja. Ker so velikosti energijskih stanj

določene, lahko prehod elektronov v višja stanja sproži le svetloba s točno določeno

količino energije, ta pa je določena z valovno dolžino svetlobe. Najnižje energetsko stanje

molekul oz. atomov je t. i. osnovni oz. nevzbujeni nivo. Kadar molekula absorbira

določeno energijo (svetlobo), se elektroni vzburijo in preskočijo na višji energetski nivo,

kar imenujemo ekscitacija. Takšno molekulo oz. del molekule, ki absorbira svetlobo

določenih valovnih dolžin, imenujemo kromofor. Fazi ekscitacije sledi relaksacija, ko se

elektroni vračajo v svoja osnovna stanja. Ta prehod se izraža tudi kot izguba energije

zaradi vibracij in rotacij same molekule, oddane toplote ter izgube energije na račun trkov

med molekulami. Kadar absorpciji sledi emisija svetlobe druge valovne dolžine, govorimo

o fluorescenci (20).

Razmerje med intenzitetama prepuščene (I) in vpadne (I0) svetlobe imenujemo prepustnost

oz. transmitanca (T), ki nam pove odstotek prepuščene svetlobe,

𝑇 = 𝐼𝐼0

(Enačba 3)

pri čemer I0 predstavlja intenziteto svetlobe, s katero osvetljujemo vzorec, I pa intenziteto

izhodne svetlobe (21).

Prepustnosti oz. transmitanci komplementarna je absorpcija oz. absorbanca (A). Absorpcija

predstavlja proces, zaradi katerega se pri prehodu svetlobe skozi snov, ki valovanje

absorbira, intenziteta svetlobe zmanjša (21).

Zvezo med absorbanco in koncentracijo snovi v merilni kiveti opisuje Beer-Lambertov

zakon, ki pravi, da je absorbanca vzorca sorazmerna koncentraciji določevanega analita,

dolžini optične poti svetlobnega žarka in absorptivnosti oz. ekstinkcijskemu koeficientu, ki

je značilen za določeno snov:

𝐴 = log �𝐼0𝐼� = 𝜀 ∙ 𝑐 ∙ 𝐿 (Enačba 4)

13

kjer je I0 intenziteta vpadne svetlobe določene valovne dolžine, I intenziteta izhodne

svetlobe, ε ekstinkcijski koeficient, c koncentracija topljenca in L dolžina optične poti (20).

Pri spektralni analizi z merjenjem in prikazom odvisnosti absorbance od valovne dolžine

svetlobe dobimo absorpcijske spektre, ki so značilni za določene snovi. Valovna dolžina

absorbirane svetlobe je namreč odvisna od funkcionalnih skupin ali razporeditve atomov v

vzorcu (kemijska struktura). Kromofori so pogosto molekule s konjugiranimi dvojnimi

vezmi, ki so prisotne tudi v aromatskih spojinah. Absorpcijski spekter je tako lahko

uporaben tudi za identifikacijo oziroma potrjevanje identifikacije posameznih snovi (20).

Glede na barvo snovi lahko tudi predvidimo, katere valovne dolžine bo vzorec absorbiral.

Ob presvetlitvi vzorca z belo svetlobo se absorbirajo določene valovne dolžine, izhodna

svetloba pa bo tako prevzela komplementarno barvo absorbiranim valovnim dolžinam

(Slika 7). Tudi brezbarvne snovi imajo svoj spekter, vendar slednje absorbirajo v IR ali UV

območju in ne v vidnem spektru elektromagnetnega valovanja (20).

Slika 7: Barvno kolo; nasproti ležeče barve so komplementarne barve (20).

Glede na kemijsko sestavo vazelina (enostavni aciklični ogljikovodiki, izoparafini, ciklični

ogljikovodiki in tudi nenasičeni in aromatski ogljikovodiki) lahko sklepamo, da bodo

komponente, ki bodo absorbirale znotraj UV oz. vidnega območja, predvsem nenasičene

oziroma konjugirane vezi v aromatih in konjugiranih olefinih. Upoštevajoč tudi

razbarvanost vzorcev kot posledica procesov čiščenja vazelina pa sklepamo na absorpcijo

v UV območju. Kot je znano, nasičeni ogljikovodiki ne absorbirajo svetlobe med 200 nm

14

in 1000 nm valovne dolžine, saj za vzbuditev elektronov rabijo več energije, zato ne

pričakujemo njihovih prispevkov k absorbanci znotraj tega območja (22, 23).

1.3.2 Optični sistem UV-VIS spektrofotometra

V optičnem sistemu UV-VIS spektrofotometra HP 8453 (Slika 8) vir svetlobe predstavljata

dve žarnici, in sicer volframova žarnica za vidno in devterijeva žarnica za UV območje.

Sledi leča, ki ustvari enoten vzporedni žarek svetlobe. Slednji potuje skozi zaslonko

oziroma optični filter, ki uravnava intenziteto žarka in iz polikromatske svetlobe izolira

želen pas valovnih dolžin (monokromatska svetloba). Žarek nadaljuje pot skozi vzorec do

spektrografske leče in reže. S pomočjo konkavne halografične rešetke se svetloba nato

razprši na niz fotodiod, ki optični signal prevedejo v ustrezno električno napetost. Slednjo

lahko pretvorimo v numerično vrednost (24).

Slika 8: Optični sistem UV-VIS spektrofotometra (25).

Predstavljeni optični sistem je značilen za novejše generacije sprektrofotometrov. Pri

konvencionalih pa je običajno vrstni red optičnih komponent drugačen (Slika 9), in sicer

viru polikromatske svetlobe sledi monokromator, sestavljen iz disperznega sistema (prizma

ali uklonska mrežica, ki vpadno svetlobo razprši na posamezne valovne dolžine) ter

dodatnih leč (zbiralna in žariščna) in rež (vhodna in izhodna). Šele po tem izbrana valovna

dolžina presvetli vzorec ter doseže fotoelektrični detektor, ki je najpogosteje

fotopomnoževalka ali fotodioda (21). Tovrstni optični sistem s konkavno halografično

rešetko kot disperznim sistemom vsebuje tudi naprava TecanSafire2, ki ga bomo uporabili

za analizo vzorcev na mikroploščah (26).

15

Slika 9: Optični sistem na osnovi monokromatorja (21).

1.4 VREDNOTENJE SIJAJA in vivo: Skin-Glossymeter

Sijaj vzorcev določamo na podlagi meritev direktnega odboja svetlobe od preiskovane

površine. Na ta način deluje tudi Skin-Glossymeter GL 200, sonda, ki jo uporabljamo za

merjenje sijaja na koži, ustnicah in laseh (27).

S sondo preiskovano površino osvetlimo s snopom bele svetlobe pod kotom 60° (zelena

puščica na Sliki 10). Del svetlobe se zrcalno odbije pod enakim kotom (modra puščica na

Sliki 10), del svetlobe pa se absorbira v površino kože oz. difuzno odbije od le te (rdeče

puščice na Sliki 10). Sonda meri tako delež zrcalno odbite svetlobe, ki je merilo za sijaj

kože, kot tudi difuzno odbito svetlobo. Slednjo meri pod kotom 0°, pri čemer upoštevamo

predpostavko, da se difuzna svetloba sipa v vse smeri enakomerno. Zaradi majhne glave

sonde, ki je zato bolj praktična za rokovanje, se vpadni koti svetlobe nadzorujejo s

pomočjo sistema zrcal znotraj ohišja sonde (28).

Industrijske naprave za merjenje sijaja običajno primerjajo površine s podobno strukturo,

barvo in sijajem, zato v takšnih primerih delež difuzno odbite svetlobe lahko zanemarimo.

Nasprotno pa se koža razlikuje (tako na različnih predelih telesa kot med posamezniki)

tako v strukturi in sijaju kot tudi v barvi. Skin-Glossymeter sonda ima zato možnost

upoštevanja tovrstnih različnih lastnosti kože in izničiti njihov vpliv na rezultate meritev,

in sicer z metodo korekcije sipane svetlobe DSC (»Diffuse scattering correction«). Z

upoštevanjem korekcije sipane svetlobe torej eliminiramo prispevek difuzno odbite

svetlobe k meritvi sijaja, kar nam omogoča uspešno primerjanje sijaja kože ne glede na tip

in barvo le te (29).

16

Slika 10: Način delovanja sonde Skin-Glossymeter GL 200 (29).

Merjenje sijaja kože ima pomembno vlogo v kozmetični industriji, kjer se uporablja za

vrednotenje učinkovitosti izdelkov za nego kože obraza in telesa, izdelkov za nego las in

dekorativnih kozmetičnih izdelkov, kot so šminke, pudri, ipd. Zaželeno je namreč, da so

tako koža kot lasje naravnega in sijočega izgleda, vendar brez vtisa mastnega videza (29).

17

2. NAMEN DELA

Vrednotenje kvalitete belega vazelina je glede na farmakopejo in primerljive literaturne

vire omejeno predvsem na analizo čistosti snovi ter določitev določenih fizikalnih

konstant, ki posredno opisujejo reološke lastnosti materiala. Posledično lahko istemu

predpisu ustreza več različnih vazelinov, ki pa se razlikujejo že po izgledu in se lahko tudi

v praksi bistveno različno obnašajo. Zato bomo v nalogi skušali razviti sklop metod, ki bi

omogočale podrobnejše razlikovanje med vzorci na osnovi vazelina in posledično lažjo

odločitev pri izbiri ustreznega vazelina za vključitev v formulacijo v farmacevtski

industriji.

Izbrane vzorce (štiri vazeline, dve podlagi in štiri mazila) bomo vrednotili z namenom

ugotavljanja vpliva izpostavitve vzorcev različnim stresnim pogojem (temperaturna in

fizikalna obremenitev) na njihovo fizikalno stabilnost. Vzpostaviti želimo tudi povezavo

med pridobljenimi rezultati in sestavo vzorcev, ki bi omogočala napovedovanje obnašanja

slednjih v realnih pogojih hranjenja in uporabe. S tem razlogom se pri vrednotenju

reoloških parametrov ne bomo osredotočali na absolutne vrednosti le teh, temveč na

relativne vrednosti, ki ponazarjajo spremembe v strukturi vzorcev s časom.

Pri fizikalni obremenitvi vzorcev z ultracentrifugiranjem bomo gravimetrično vrednotili

tekočo fazo vzorcev. Rezultate bomo v nadaljevanju primerjali z rezultati reoloških

meritev; predvidevamo, da so reološke lastnosti vzorcev pogojene tudi z deležem tekoče

faze v le teh.

Pri reološkem vrednotenju temperaturno in fizikalno obremenjenih vzorcev bomo

primerjali viskoznostne krivulje vzorcev, ki prikazujejo odvisnost viskoznosti od strižne

hitrosti (destruktivna metoda). Pod oscilacijskimi tokovnimi pogoji bomo pri konstantni

frekvenci oscilacije vzorce obremenili tudi z zvezno naraščajočo amplitudo strižne

deformacije in določili delež viskoznega in elastičnega doprinosa k viskoelastičnemu

odzivu vzorcev. Določili bomo tudi območje linearnega viskoelastičnega odziva, znotraj

katerega bomo nato na podlagi oscilatorne reometrije določili frekvenčno odvisnost

dinamičnih količin pri pogojih, ko se notranja struktura vzorcev ohranja (nedestruktivni

strižni pogoji).

18

Z metodo UV-VIS spektrofotometrije bomo vzorcem vazelinov, podlag in mazil

raztopljenih v ustreznem topilu določili absorpcijske spektre. V ta namen bomo najprej

testirali topnost vzorcev v različnih topilih (etanol, dimetilsulfoksid, oktanol in izooktan).

Kot topilo za UV-VIS spektrofotometrično analizo bomo izbrali tisto topilo, v katerem

bodo vzorci najbolje topni. Pri valovni dolžini maksimalnih vrednosti absorbanc bomo

testirali, ali obstaja linearna odvisnost absorbance od koncentracije raztopin vzorcev. UV-

VIS spektroskopijo bomo izvedli tudi na primarnih (neraztopljenih) poltrdnih vzorcih,

katerih taline bomo predhodno prenesli v mikrotitrske plošče.

V sklopu organoleptičnega vrednotenja bomo vzorcem na podlagi vizualne ocene določili

barvo, transparentnost in sijaj. Sijaj vzorcev bomo poleg kvalitativne ocene določili tudi

kvantitativno z napravo Skin – Glossymeter ter nato primerjali skladnost rezultatov

pridobljenih z različnima metodama.

19

3. MATERIALI IN METODE

3.1 MATERIALI

Vrednotili smo 10 vzorcev, in sicer 4 različne vazeline, 2 mazilni podlagi in 4 mazila.

• Vazelin 1

• Vazelin 2

• Vazelin 3 (predčasno 24 h segrevan na 70 °C)

• Vazelin 4

• Podlaga 1

• Podlaga 2

• Mazilo 1

• Mazilo 2

• Mazilo 3

• Mazilo 4

Oktanol

Oktanol (Merck KGaA, Nemčija) – brezbarvno organsko topilo značilnega vonja, ki se ne

meša z vodo. V njem je topnih mnogo organskih spojin, prednost njegove uporabe pa je

možnost spektroskopskega določanja vsebnosti raztopljenih komponent (30).

DMSO

Dimetil sulfoksid (DMSO) (Merck KGaA, Nemčija) je polarna brezbarvna viskozna

tekočina, ki se meša z vodo, alkoholom in etrom. Je rahlo grenkega okusa s sladkim

priokusom, brez vonja in je izredno higroskopen (5).

Etanol

Etanol (Sušnik, Slovenija) je bistra, brezbarvna, hlapljiva tekočina z značilnim vonjem in

ostrim okusom. 96 % etanol uporabljamo kot topilo (5).

Izooktan

Izooktan (2,2,4-trimetilpentan) (Merck KGaA, Nemčija) je organsko topilo, in sicer gre za

brezbarvno tekočino z vonjem po bencinu. Je lahko vnetljiv in draži kožo, ob inhalaciji

20

povzroča omotičnost. Izooktan razreda EMSURE® je primeren za uporabo v različnih

analiznih postopkih (31, 32).

3.2 METODE

3.2.1 Naprave in pripomočki za vrednotenje vazelinov, podlag in končnih mazil

Naprave in pripomočki, ki smo jih uporabljali za vrednotenje vzorcev, so zbrani in kratko

predstavljeni v Preglednici I.

Preglednica I: Podatki o uporabljenih napravah in pripomočkih.

Oprema Model in proizvajalec

Analitska tehtnica AG245, Mettler Toledo, Švica

Centrifugirke Thermo Fisher Scientific Inc., ZDA

Centrifuga Thermo Scientific Sorvall WX Ultra Series Centrifuge, Thermo Fisher Scientific Inc., ZDA

Reometer Physica 301 MCR, Anton Paar, Avstrija

Erlenmajerice 50 ml NS 9/32, DURAN, Lenz, Nemčija

Magnetno mešalo RO15, IKA®-WERKE, Nemčija

UV-VIS spektrofotometer Agilent 8453, Agilent technologies (Hewlett-Packard), ZDA

Kiveta 100-QS, pot svetlobe 10 mm, Hellma, Nemčija

Volumetrične bučke (5 ml in 10 ml) Duran Group, Nemčija

Filter (RC 0,45 μm) Lab Logistics Group, Nemčija

Grelnik Rotamix 550 MMH, Tehtnica Železniki, Slovenija

Testne plošče (24 in 96 vdolbin) 92024, TPP, Švica E-plate 96, ACEA Biosciences, ZDA

Avtomatske pipete (100 µl in 1000 µl) Biohit, Sartorius AG, Nemčija

Sistem za detekcijo mikroplošč na osnovi monokromatorja Tecan Safire2, Tecan Trading AG, Švica

Naprava za merjenje biomehanskih parametrov kože

Cutometer MPA 580, Courage+Khazaka electronic GmbH, Nemčija

Glossymeter Skin-Glossymeter GL 200, Courage+Khazaka electronic GmbH, Nemčija

21

3.2.2 Reologija

Priprava vzorcev za študije stabilnosti – obremenitveni testi

Vzorce smo izpostavili temperaturni in fizikalni obremenitvi, nato pa smo v nadaljevanju

določali reološke parametre in jih primerjali s parametri neobremenjenih vzorcev (meritev

izvedena ob času t = 0).

Temperaturna obremenitev:

• Vsi vzorci, merjeni po enem mesecu staranja na sobni temperaturi (23 °C)

• Vsi vzorci, merjeni po enem staranja mesecu na 40 °C

• Vsi vzorci, izmenjujoče v pogojih: zamrzovalnik 24h pri -20 °C in 24h pri 40 °C; 5

ciklov

Fizikalna obremenitev:

• Ultracentrifugiranje vzorcev

o 45 000 obratov/min, 45 min, 23 °C

o 30 000 obratov/min, 45 min, 23 °C

Centrifugiranje vzorcev

Centrifugirke smo s pomočjo spatule napolnili s posameznimi vzorci vazelinov, podlag in

mazil. Pred tem smo pomerili mase praznih centrifugirk in mase centrifugirk s

pokrovčkom, ter jih napolnili do 46,9 g skupne mase (torej približno 16 g posameznega

vzorca). Centrifugirke smo dobro zaprli in jih centrifugirali s centrifugo Sorvall WX Ultra

Series Thermo Scientific pri sledečih pogojih:

• dve ponovitvi pri pogojih: 45 000 obratov/min, 45 min, 23 °C

• ena ponovitev pri pogojih: 30 000 obratov/min, 45 min, 23 °C

Gravimetrično ovrednotenje tekoče faze po ultracentrifugiranju

Po centrifugiranju smo iz centrifugirk v manjšo čašo odlili supernatant oziroma tekočo

fazo ogljikovodikov (zgornja faza po razplastitvi vzorca) ter izmerili njeno maso. Maso

preostale poltrdne faze smo izračunali iz razlike mas poltrdne faze v centrifugirki ter

22

praznih centrifugirk. Delež izločenih tekočih ogljikovodikov smo izrazili v m/m % glede

na izhodiščno maso poltrdnih vzorcev.

Določanje reoloških lastnosti (viskoznost, viskoelastičnost)

Reološke lastnosti vazelinov, podlag in mazil, tako temperaturno kot tudi fizikalno

obremenjenih vzorcev (samo poltrdna faza), smo vrednotili na reometru Anton Paar,

model Physica 301 MCR. Pred vsako meritvijo smo aparaturo termostatirali na 23 °C, prav

tako smo zaradi boljše ponovljivosti rezultatov takšno temperaturo vzpostavili tudi v

delovnem prostoru. Vse temperaturno obremenjene vzorce smo pred meritvami temperirali

na sobni temperaturi (23 °C) vsaj 48 ur. Pri meritvah smo uporabili merilni sistem stožec-

plošča, in sicer smo uporabli nastavek Anton Paar CP50-2 (stožec s premerom 49,961 mm

in kotom 2,001°). Med izvedbo meritev je bila lega merilnega sistema, torej oddaljenost

stožca od plošče, 0,209 mm. Za vsak vzorec smo izvedli rotacijski, amplitudni in

oscilacijski test, in sicer v vsaj dveh ponovitvah.

• Rotacijska viskoznost

Meritve rotacijske viskoznosti smo izvedli z metodo konstantnega striga pri nadzorovanem

povečevanju strižne hitrosti. Rezultate smo grafično prikazali kot odvisnost viskoznosti η

od strižne hitrosti �̇�. Strižna hitrost: 1-100-1 s-1; t = 400 s (200 s povečevanja in 200 s

zmanjševanja)

• Oscilatorni testi

Amplitudni test – rezultate smo grafično prikazali kot odvisnost elastičnega G' in

viskoznega G'' modula od strižne deformacije γ in določili območje linearnega

viskoelastičnega odziva (LVO), znotraj katerega so reološke lastnosti snovi neodvisne od

amplitude strižne deformacije. Frekvenca oscilacije je bila konstantna, in sicer 1 Hz,

strižno deformacijo pa smo zvezno povečevali v območju med 0,001 % in 0,1 %.

Frekvenčni test (znotraj LVO) – za vse vzorce smo izbrali maksimalno amplitudo strižne

deformacije, znotraj katere vsi izkazujejo linearni viskoelastični odziv in rezultate grafično

prikazali kot odvisnost elastičnega G' in viskoznega G'' modula od frekvence ν [Hz].

Območje frekvence je bilo med 0,1 Hz in 100 Hz, izbrane strižne deformacije pa sledeče:

23

za vzorce vazelina γ = 0,01 %, za vzorce podlag: γ = 0,002 % in za vzorce mazil γ = 0,06

% za Mazilo 1 in 2 ter γ = 0,002 % za Mazilo 3 in 4.

3.2.3 UV-VIS spektroskopija

Preizkušanje topnosti vzorcev v različnih topilih

Topnost vazelinov in podlag smo preverili v štirih različnih topilih: etanolu, dimetil

sulfoksidu (DMSO), oktanolu in izooktanu.

Topnost v etanolu smo preverili tako, da smo pripravili 1 % koncentracijo vzorca, in sicer

smo v erlenmajerico zatehtali 0,2 g Vazelina 1 in dodali etanol do 20 g skupne mase

vsebine. V erlenmajerico smo dodali magnet, jo zaprli in vsebino 5 dni mešali na

magnetnem mešalu pri sobni temperaturi.

Topnost v dimetil sulfoksidu (DMSO) smo preverili tako, da smo pripravili 0,5 %

koncentracije vzorcev, in sicer smo v štiri erlenmajerice zatehtali po 0,1 g posameznega

vzorca (Vazelin 1, Vazelin 2, Vazelin 3 in Vazelin 4) in v vsako erlenmajerico dodali

DMSO do 20 g skupne mase vsebine posamezne erlenmajerice. Po dodatku magneta smo

erlenmajerice zaprli in vsebino 5 dni mešali na magnetnem mešalu pri sobni temperaturi.

Topnost v oktanolu smo preverili tako, da smo pripravili 5 % in 20 % koncentracijo

vzorca, in sicer smo v prvo erlenmajerico zatehtali 1 g Vazelina 1, v drugo 4 g Vazelina 1

in v vsako dodali oktanol do 20 g skupne mase vsebine posamezne erlenmajerice. Po

dodatku magneta smo erlenmajerice zaprli in vsebino 5 dni mešali na magnetnem mešalu

pri sobni temperaturi.

Topnost v izooktanu smo preverili tako, da smo pripravili 1 %, 5 % in 20 % koncentracije

vzorcev Vazelina 1 in Vazelina 2, ter 1 % in 5 % koncentracije vzorcev Vazelina 3 in

Vazelina 4. Za pripravo 1 % koncentracije smo v posamezno erlenmajerico zatehtali 0,2 g

vzorca, za 5 % koncentracijo 1 g vzorca ter za 20 % koncentracijo 4 g vzorca. V vsako

erlenmajerico smo nato dodali izooktan do 20 g skupne mase vsebine posamezne

erlenmajerice. Po dodatku magneta smo erlenmajerice zaprli in vsebino 5 dni mešali na

magnetnem mešalu pri sobni temperaturi.

Vse vzorce smo po petih dneh prefiltrirali skozi filter z velikostjo por 0,45 µm ter

raztopinam na UV-VIS spektrofotometru izmerili absorpcijske spektre. V nadaljevanju

24

smo pri pripravi raztopin za topilo izbrali izooktan, saj je bila topnost vzorcev v tem

najboljša; pri ostalih topilih je bila količina neraztopljenega vzorca večja, ostanke

neraztopljenih vzorcev je bilo moč videti s prostim očesom.

Priprava vzorcev v izooktanu za UV-VIS spektrofotometrijo (raztopine)

Za izvedbo spektrofotometričnih analiz smo pripravili 0,5 % (m/m) koncentracije raztopin

vseh vzorcev v izooktanu (Vazelin 1, Vazelin 2, Vazelin 3, Vazelin 4, Podlaga 1, Podlaga

2, Mazilo 1, Mazilo 2, Mazilo 3 in Mazilo 4). V ta namen smo v posamezno erlenmajerico

zatehtali 0,1 g vsakega vzorca in dodali izooktan do 20 g skupne mase vsebine posamezne

erlenmajerice. Po dodatku magneta smo erlenmajerice zaprli in vsebino 4 dni mešali na

magnetnem mešalu. Po štirih dneh smo raztopine redčili z izooktanom v razmerju 1:9, 3:2

in 4:1, in sicer tako, da smo z merilno pipeto v 10 ml merilne bučke odpipetirali po 1 ml

posameznih raztopin in jih redčili z izooktanom do oznake, ter v 5 ml merilne bučke

odpipetirali po 3 ml in 4 ml posameznih raztopin in jih redčili z izooktanom do oznake.

Vse bučke smo zaprli ter jih rahlo pretresli, da se je vsebina homogeno pomešala.

UV-VIS spektrofotometrija - raztopine

Z UV-VIS spektrofotometrom (8453, Hewlett-Packard) smo za 0,5 % (m/m) koncentracije

raztopin posneli absorpcijske spektre vseh desetih vzorcev. Po določitvi absorpcijskega

maksimuma pri valovni dolžini 272 nm smo pri tej vrednosti določali absorbance vseh

štirih različnih koncentracij (0,5 % (m/m) osnovna raztopina in razredčene raztopine (m/m)

koncentracij 0,05 %, 0,3 % in 0,4 %) posameznih vzorcev.

Za vse vzorce vazelinov (Vazelin 1, Vazelin 2, Vazelin 3, Vazelin 4), in mazil (Mazilo 1,

Mazilo 2, Mazilo 3 in Mazilo 4) smo izvedli tri ponovitve merjenja absorbanc, za vzorce

podlag (Podlaga 1 in Podlaga 2) pa dve ponovitvi.

Rezultate smo grafično prikazali kot odvisnost povprečne vrednosti absorbance (pri

valovni dolžini 272 nm) od koncentracije (m/m). Preverili smo, ali med absorbanco in

koncentracijo raztopin vzorcev velja linearna odvisnost. Za vse koncentracije vzorcev smo

izračunali tudi povprečno absorbanco (pri 272 nm) ter pripadajočo standardno deviacijo.

25

UV-VIS spektrofotometrija - primarni poltrdni vzorci

50 ml čaše smo do polovice napolnili s posameznim vzorcem in jih postavili na vroč

kuhalnik, da so se vzorci stalili. V srednje veliko posodo smo postavili testno ploščo, ter v

posodo nalili vrelo vodo do višine, da so spodnji deli vdolbin testne plošče bili potopljeni.

Na ta način smo ohranjali visoko temperaturo plošče med polnjenjem vdolbin z vzorci in s

tem preprečili prehitro strjevanje vzorcev. Napolnili smo dve vrsti testnih plošč, in sicer

92024 (TPP) polistirensko ploščo s 24 vdolbinami in E-plate 96 (ACEA) ploščo s 96

vdolbinami. Z avtomatsko pipeto, katere nastavke smo prav tako segreli, smo na ploščo s

96 vdolbinami nanesli po 83 µl, na ploščo s 24 vdolbinami pa po 500 µl posameznega

vzorca, in sicer vsak vzorec v 6 vdolbin (6 ponovitev). Plošče smo nato na sobni

temperaturi za 30 minut položili na papirnate servete na ravni podlagi, da so se spodnji deli

plošč osušili ter vzorci ohladili in strdili. Vzorcem na testnih ploščah smo nato s pomočjo

naprave Tecan Safire2 izmerili absorpcijski spekter. Za vsak vzorec smo izračunali

povprečne vrednosti absorbanc in od teh odšteli povprečne vrednosti absorbanc same

polistirenske plošče, tako da smo izničili njen vpliv. Natančneje smo analizirali rezultate

pri določenih valovnih dolžinah (230 nm, 250 nm, 270 nm, 310 nm, 330 nm, 350 nm,

800 nm) ter jih grafično prikazali, skupaj z vrednostmi standardnih deviacij za posamezne

vzorce.

3.2.4 Organoleptično vrednotenje vzorcev

Organoleptične lastnosti vzorcev smo določili na podlagi vizualne ocene naslednjih

parametrov: barve, transparentnosti in sijaja.

3.2.5 Vrednotenje sijaja in vivo: Skin-Glossymeter

Sijaj vzorcev smo vrednotili z napravo Skin-Glossymeter GL 200 (Slika 11). Na

neporaščeno notranjo stran podlakti obeh rok smo zarisali ogljišča kvadratov velikosti

2,5 cm x 2,5 cm z medsebojnim razmikom 2 cm. Z glossymetrom smo znotraj zarisanih

kvadratkov izmerili bazalne vrednosti sijaja kože. Na gladko stekleno podlago smo

zatehtali okoli 10 mg posameznega vzorca. Na zarisana področja smo nanesli zatehtane

vzorce ter jih nežno vmasirali. Z glossymetrom smo nato po 30 minutah izmerili sijaj kože

po nanosu posameznih vzorcev. Meritve smo ponovili trikrat, in sicer v treh različnih

dnevih (zmanjšanje vpliva okoljskih dejavnikov), znotraj posameznih ponovitev smo

izvedli štiri meritve posameznega vzorca. Vzorce smo analizirali s pomočjo dveh metod, in

26

sicer GLOSS in GLOSS-DSC metodo. Za vsako metodo smo grafično prikazali povprečne

vrednosti sijaja posameznih vzorcev ter izračunali standardno deviacijo.

Slika 11: Sonda Skin-Glossymeter GL 200 in prikaz izvedbe meritve (27).

27

4. REZULTATI IN RAZPRAVA

4.1 REOLOGIJA

4.1.1 Ultracentrifugiranje vzorcev

Vazeline, podlagi in mazila smo fizikalno obremenili z ultracentrifugiranjem. Pod vplivom

delovanja centrifugalne sile so se vzorci razplastili na poltrdno (spodaj) in tekočo fazo

(zgoraj) (Slika 12). Obe fazi smo gravimetrično ovrednotili.

Med ultracentrifugiranjem se je poleg osnovne ločitve faz oblikoval tudi gradient

ogljikovodikov z različno dolžino verig znotraj poltrdne faze vzorcev. Ultracentrifugirani

vzorci so pri reoloških meritvah izkazovali največje standardne deviacije, torej najslabšo

ponovljivost. Slednje je povezano z mestom zajema oziroma vzorčenja vzorca iz

centrifugirke; iz zgornjega dela poltrdne faze smo tako pridobili krajše verige

ogljikovodikov kot iz spodnjih delov centrifugirk.

28

Slika 12: Ultracentrifugirani vzorci pri pogojih 45 000 obratov/min, 45 min. Spodnja poltrdna faza

je bele barve, zgornja tekoča faza pa je prozorna; vzorci so bili med ultracentrifugiranjem nagnjeni

pod določenim kotom, kar je razvidno tudi iz slik.

Količino tekoče faze vzorcev smo gravimetrično ovrednotili in ugotovili, da je delež le te v

preiskovanih vzorcih precej različen (Preglednica II). Največji delež tekoče faze so

vsebovali vzorci Vazelin 1, Vazelin 2, Podlaga 1, Podlaga 2, Mazilo 1, Mazilo 3 in Mazilo

4, kjer so se vrednosti gibale okoli 20 % glede na celotno maso vzorca. Izmed teh je bil

največji delež opažen pri Mazilu 4, kjer je vrednost tekoče faze dosegla 24 %. Pri vzorcu

Mazilo 2 smo določili okoli 15 % vsebnost tekočih ogljikovodikov, medtem ko je bil delež

tekočih ogljikovodikov v ostalih vzorcih (Vazelin 3 in Vazelin 4) nižji, okoli 10 % celotne

mase vzorca. Iz Preglednice II je tudi razvidno, da je za razlikovanje med vzorci potrebna

velika fizikalna obremenitev le teh (45 000 obratov/min); v kolikor je obremenitev

prenizka (30 000 obratov/min), so razlike med vzorci manj izrazite.

29

Pridobljeni rezultati nakazujejo, da je s fizikalno obremenitvijo vzorcev mogoče v določeni

meri razlikovati med različnimi tipi vazelinov, saj Vazelin 1 in 2 vsebujeta občutno več

tekoče faze kot Vazelin 3 in 4. Vazelin, ki je tudi osnovna sestavina podlag in mazil, lahko

zelo variira glede razmerja med tekočimi in trdnimi ogljikovodiki (odvisno od priprave in

prečiščevanja). V fazi izdelave mazilnih podlag in mazil lahko vazelinu dodajo še del

tekoče faze, ki ima funkcijo topila za učinkovino ali deluje kot emulgator. Iz tega razloga

tudi ne moremo zagotovo trditi, da vzorca Vazelin 3 in Vazelin 4 zaradi majhne vsebnosti

tekoče faze nista osnova vzorcev podlag in mazil (katerim smo v splošnem določili večjo

vsebnost tekoče faze), saj bi večji delež tekoče faze v le teh lahko predstavljale naknadno

dodane komponente.

Predvidevamo, da lahko na osnovi rezultatov gravimetričnega vrednotenja v določeni meri

sklepamo tudi na konsistenco in tališče vzorcev, in sicer pričakujemo, da bodo vzorci z

večjim deležem tekoče faze izkazovali nižjo konsistenco in nižjo temperaturo tališča kot

tisti z manjšim deležem tekoče faze.

Preglednica II: Gravimetrično vrednotenje ultracentrifugiranih vzorcev (pri pogojih

45 000 obratov/min in 30 000 obratov/min).

Vzorec Skupna masa [g]

Masa poltrdne faze [g]

Masa tekoče faze [g]

Tekoča faza [%]

45 0

00 o

brat

ov/m

in

Vazelin 1 16,240 ± 0,005 13,493 ± 0,523 3,030 ± 0,189 18,66 ± 1,17 Vazelin 2 16,563 ± 0,005 12,997 ± 0,108 3,563 ± 0,115 21,51 ± 0,69 Vazelin 3 16,174 ± 0,001 14,629 ± 0,358 1,546 ± 0,359 9,56 ± 2,22 Vazelin 4 16,707 ± 0,010 14,915 ± 0,445 1,792 ± 0,436 10,72 ± 2,61 Podlaga 1 16,730 ± 0,360 13,380 ± 0,598 3,230 ± 0,067 19,31 ± 0,82 Podlaga 2 16,463 ± 0,066 13,656 ± 0,138 2,810 ± 0,211 17,07 ± 1,21 Mazilo 1 16,659 ± 0,019 12,902 ± 0,281 3,740 ± 0,242 22,45 ± 1,48 Mazilo 2 16,229 ± 0,025 13,859 ± 0,239 2,369 ± 0,215 14,60 ± 1,35 Mazilo 3 16,461 ± 0,025 12,901 ± 0,222 3,559 ± 0,198 21,62 ± 1,23 Mazilo 4 16,475 ± 0,014 12,568 ± 0,109 3,901 ± 0,121 23,68 ± 0,71

30 0

00 o

brat

ov/m

in

Vazelin 1 16,202 16,081 0,044 0,27 Vazelin 2 16,411 15,046 1,259 7,67 Vazelin 3 16,164 16,150 0,012 0,07 Vazelin 4 16,626 16,552 0,071 0,43 Podlaga 1 16,976 14,450 2,527 14,89 Podlaga 2 16,423 14,946 1,478 9,00 Mazilo 1 16,687 ± 0,021 12,676 ± 0,094 4,005 ± 0,115 24,00 ± 0,66 Mazilo 2 16,183 ± 0,041 14,786 ± 0,607 1,391 ± 0,571 8,60 ± 3,55 Mazilo 3 16,426 ± 0,063 13,101 ± 0,191 3,314 ± 0,264 20,17 ± 1,53 Mazilo 4 16,519 ± 0,048 16,465 ± 0,010 0,048 ± 0,038 0,29 ± 0,23

30

4.1.2 Rotacijska viskozimetrija

Z metodo konstantnega striga pri nadzorovanem povečevanju strižne hitrosti smo

proučevali obnašanje vazelina z vidika odvisnosti njegove viskoznost od strižne hitrosti.

Ugotovili smo, da tako vazelini kot tudi iz njih izdelane podlage in mazila vsi izkazujejo

ne-newtonsko strižno odvisno zmanjševanje viskoznosti, ki je značilno za psevdoplastične

sisteme. To lahko razložimo s preureditvijo notranje mrežne strukture in orientacijo

ogljikovodikovih verig v smeri striga ob povečevanju strižne hitrosti, kar vodi v

zmanjšanje lokalnega upora vzorca.

Začetne vrednosti viskoznosti vzorcev pri vseh obremenitvah (temperaturne in fizikalna

obremenitev) smo zbrali v Preglednici III. Opazimo lahko, da so vse vrednosti viskoznosti

istega velikostnega razreda, vendar pa se med seboj nekoliko razlikujejo.

Preglednica III: Začetne viskoznosti (v Pas) vzorcev staranih 1 mesec na 23 °C in 40 °C,

vzorcev izpostavljenih temperaturnim ciklom in centrifugiranih vzorcev pri 45 000

obratih/min (poltrdna faza) glede na začetne viskoznosti neobremenjenih vzorcev (t = 0).

Vzorec t = 0 (= 1 mesec na 23 °C)

1 mesec na 40 °C

Temperaturni cikli

Centrifugirani vzorci

Vazelin 1 110,5 ± 0,7 primerljivo ↑ 20 primerljivo Vazelin 2 80,8 ± 2,5 ↑ 30 ↑ 20 ↑ 60 Vazelin 3 123,0 ± 1,4 primerljivo ↓ 10 primerljivo Vazelin 4 121,5 ± 6,4 ↑ 30 ↑ 20 primerljivo Podlaga 1 78,6 ± 4,9 ↑ 40 ↑ 60 primerljivo Podlaga 2 82,1 ± 0,9 ↑ 40 ↑ 60 ↑ 40 Mazilo 1 74,0 ± 7,1 ↑ 20 ↑ 50 ↑ 90 Mazilo 2 109,0 ± 2,8 primerljivo ↑ 20 ↑ 50 Mazilo 3 84,6 ± 2,9 ↑ 20 ↑ 30 ↑ 50 Mazilo 4 130,5 ± 4,9 ↑ 10 primerljivo ↑ 90

Razlike med vrednostmi začetnih viskoznosti neobremenjenih (merjenih ob času t=0)

vzorcev nakazujejo, da se tako vazelini različnih proizvajalcev kot tudi različnih serij lahko

razlikujejo med seboj. Opazimo, da imajo najvišjo vrednost začetne viskoznosti vzorci

Vazelin 3, Vazelin 4 in Mazilo 4. Za oba vazelina vrednosti sovpadajo z rezultati

gravimetričnega vrednotenja fizikalno obremenjenih vzorcev, kjer smo prav za ta vzorca

določili najmanjši delež tekoče faze. Ravno obratno je visoka začetna viskoznost Mazila 4

nepričakovana, saj smo vzorcu določili največji delež tekoče faze. Možna razlaga bi bila,

31

da to mazilo vsebuje velik delež suspendirane učinkovine, saj mazilo po izgledu ni bilo

povsem gladko temveč rahlo zrnato. Obe proučevani podlagi imata primerljivo vrednost

začetne viskoznosti, ki je med nižjimi. Tudi ti rezultati sovpadajo z gravimetričnim

vrednotenjem, saj sta podlagi vsebovali razmeroma velik delež tekoče faze. Prav tako pri

vzorcu Mazilo 1, ki ima najnižjo vrednost začetne viskoznosti, rezultati sovpadajo z

določenim visokim deležem tekoče faze. Po primerjavi vzorcev, ki smo jih 1 mesec starali

na 23 °C, z neobremenjenimi vzorci, smo ugotovili, da so tako po vrednosti začetne

viskoznosti kot tudi po obliki viskoznostnih krivulj rezultati primerljivi.

Pri primerjavi vzorcev, staranih 1 mesec na 40 °C, z neobremenjenimi vzorci smo pri

nekaterih vzorcih vazelina (Vazelin 2 in Vazelin 4), obeh podlagah ter večini mazil (z

izjemo Mazila 2, ki vsebuje tudi najmanj tekoče faze) opazili povečano začetno viskoznost,

in sicer za okoli 30 Pas pri vazelinih, 40 Pas pri podlagah in okoli 20 Pas pri mazilih. Pri

ostalih vzorcih so bili rezultati primerljivi.

Prav tako je pri vzorcih, ki so bili izpostavljeni temperaturnim ciklom, opaziti povečanje

začetne viskoznosti za okoli 20 Pas pri vseh vazelinih ter za 60 Pas pri obeh podlagah.

Izjema je Vazelin 3, ki je manj občutljiv na temperaturne obremenitve, saj je bil ta vzorec v

industriji pred začetkom analiz že segret na 70 °C (za 24 h) in nato ohlajen (posledično tudi

prestrukturiran). Pri mazilih izpostavljenih temperaturnim ciklom smo zasledili največje

razlike, in sicer je v primeru Mazila 4 viskoznost bila primerljiva z neobremenjenimi

vzorci, veliko povečanje viskoznosti (za 50 Pas) pa smo določili Mazilu 1.

Vzrok za povečano začetno viskoznost nekaterih vzorcev bi lahko bila preureditev njihove

strukture pod vplivom povišane temperature oziroma hitrih in velikih temperaturnih

sprememb (temperaturni cikli), ob katerih se začno izločati tekoči ogljikovodiki. Ker smo

praviloma vzorčili »kompaktenjši« del vazelina, je le ta posledično izkazoval večjo

konsistenco oziroma višjo viskoznost. Dejstvo, da je razlika med začetnimi viskoznostmi

izrazitejša pri podlagah in mazilih, lahko pojasnimo z višjo začetno vsebnostjo tekoče faze

in posledično tudi večjo izgubo le te med temperaturno obremenitvijo vzorcev.

Po izpostavitvi fizikalni obremenitvi (ultracentrifugiranje) smo pri večini vzorcev

vazelinov in podlag opazili primerljive vrednosti začetne viskoznosti glede na čas 0, le pri

vzorcih Vazelin 2 in Podlaga 2 je možno opaziti povečanje viskoznosti (Preglednica III).

Dobljeni rezultati so v nasprotju z našimi pričakovanji, saj smo z ultracentrifugiranjem

32

odstranili precejšen del tekoče faze in smo posledično pričakovali višje vrednosti

viskoznosti poltrdne faze vzorcev. V skladu s to predpostavko pa smo pri mazilih opazili

veliko povečanje začetnih viskoznosti, in sicer za 50 Pas pri vzorcih Mazilo 2 in Mazilo 3

ter kar za 90 Pas pri vzorcih Mazilo 1 in Mazilo 4. Iz viskoznostnih krivulj (Slike 13-15) je

razvidno, da so bile standardne deviacije meritev viskoznosti centrifugiranih vzorcev

velike. To lahko pojasnimo s pojavom gradienta različno dolgih ogljikovodikovih verig

znotraj poltrdne faze, ki se oblikuje med centrifugiranjem; mesto vzorčenja znotraj

centrifugirke zato močno vpliva na končno meritev in prispeva k slabši ponovljivosti teh.

Spodaj so predstavljene viskoznostne krivulje za enega predstavnika iz vseh treh skupin

vzorcev (vazelini, podlage in mazila), in sicer kot povprečne vrednosti vsaj dveh ponovitev

izvedenih meritev s pripadajočimi standardnimi deviacijami (Slike 13-15). Viskoznostne

krivulje vzorcev so sestavljene iz dveh delov; zgornjega, ki prikazuje viskoznost ob

povečevanju strižne hitrosti in spodnjega, ki prikazuje viskoznost ob zmanjševanju le te.

Iz slik vidimo, da se ob zmanjševanju strižne hitrosti viskoznost ponovno nekoliko poveča.

Sklepamo lahko, da gre za delno obnovo strukture ob zmanjševanju obremenitve, torej

tiksotropno obnašanje, ali pa gre za artefakt zaradi izpodrivanja vzorca iz senzorskega

sistema. Stopnja tiksotropije je odvisna od termične in mehanske zgodovine vzorca.

Viskoznostne krivulje vseh vzorcev se nahajajo v Prilogi 1.

Slika 13: Viskoznostne krivulje Vazelina 1 po različnih temperaturnih (staranje 1 mesec pri 23 °C

in 40 °C ter temperaturno ciklanje (40 °C, -20 °C)) in fizikalnih obremenitvah (centrifugiranje pri

45 000 obratov/min in 30 000 obratov/min) glede na neobremenjene vzorce (t=0).

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Visk

ozno

st [P

as]

Strižna hitrost [1/s]

Vazelin 1 t = 0

23 °C 1 mesec

40 °C 1 mesec

temp. cikli (40°C, -20°C)

centrifug. 45 000 obratov/min


33

Slika 14: Viskoznostne krivulje Podlage 1 po različnih temperaturnih (staranje 1 mesec pri 23 °C



Slika 15: Viskoznostne krivulje vzorca Mazilo 1 po različnih temperaturnih (staranje 1 mesec pri

40 °C ter temperaturno ciklanje (40 °C, -20 °C)) in fizikalnih obremenitvah (centrifugiranje pri


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Visk

ozno

st [P

as]


Podlaga 1 t = 0

23 °C 1 mesec

40 °C 1 mesec




0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Visk

ozno

st [P

as]


Mazilo 1

t = 0

40 °C 1 mesec




34

4.1.3 Oscilacijska viskozimetrija

Testi pri konstantni frekvenci oscilacije

Pri testih konstantne frekvence oscilacije smo z naraščanjem amplitude strižne deformacije

proučevali elastične in viskozne lastnosti vzorcev in določili območje linearnega

viskoelastičnega odziva (LVO), znotraj katerega so reološke lastnosti vzorcev neodvisne

od amplitude strižne deformacije. Ugotovili smo, da tako elastični (G') kot viskozni (G'')

modul izkazujeta linearen odziv pri zelo majhnih strižnih deformacijah. Po navedbah

avtorjev, ki so preučevali vazelin z enako metodo, le ta izkazuje linearen viskoelastičen

odziv pri strižnih deformacijah manjših od 0,2 % (33). Odvisnost obeh modulov (elastični

in viskozni) od strižne deformacije je primerljiva. Pri manjših strižnih deformacijah (v

področju LVO) povsod zavzema višje vrednosti elastični modul, torej so v tem območju

izrazitejše elastične lastnosti vzorcev. Pri večjih amplitudah strižne deformacije vidimo

nelinearen odziv vzorcev, ki nakazuje strižno odvisno zmanjševanje viskoelastičnosti

zaradi preurejanja oziroma rušenja notranje strukture vzorcev. Pri tem opazimo, da je

elastični modul pri teh pogojih bolj odvisen od strižne deformacije kot viskozni, saj je

njegov padec intenzivnejši. Ob povečevanju amplitude strižne deformacije vidimo, da se

razlika med obema moduloma zmanjšuje, nakar po križanju modulov prevladajo viskozne

lastnosti vzorcev.

V območju večjih amplitud strižne deformacije je odziv vzorcev torej nelinearen, kar

pomeni veliko občutljivost vzorcev na strižno deformacijo. Strižno odvisno zmanjševanje

viskoelastičnosti v nelinearnem območju lahko pojasnimo z rušenjem in izgradnjo notranje

mrežne strukture; medtem ko sta v območju linearnega odziva ta dva procesa v ravnotežju,

se pri večjih amplitudah strižne deformacije to ravnotežje poruši in prevlada rušenje

strukture (33). Posledično lahko iz grafov razberemo izrazito zmanjšanje (tudi križanje

krivulj) obeh modulov v območju nelinearnega odziva. Na podlagi tega lahko vazelin

uvrstimo v skupino snovi s šibko gelsko strukturo.

Pri vseh vzorcih vazelina smo opazili, da so vzorci, ki smo jih obremenili s temperaturnimi

cikli in ultracentrifugiranjem, bistveno bolj občutljivi na strižno deformacijo, saj imajo

izrazito ožje območje linearnega viskoelastičnega odziva, zato porušitev njihove strukture

nastopi veliko prej kot pri neobremenjenh vzorcih. Sklepamo lahko, da se v času delovanja

35

teh obremenitev struktura vazelina deloma že spreminja, zato je le ta posledično bolj

občutljiv na strig.

Pri obeh podlagah so rezultati ultracentrifugiranih vzorcev primerljivi z rezultati

neobremenjenih vzorcev. Pri vseh temperaturno obremenjenih vzorcih pa lahko opazimo

zanimiv pojav povečanja območja linearnega viskoelastičnega odziva, kar je zlasti očitno

po enomesečnem staranju vzorcev podlag na 23 °C in 40 °C. Sklepamo, da je podobno kot

v primeru povečanja viskoznosti slednje posledica izločanja tekočih ogljikovodikov pod

vplivom višje temperature. Ker smo vzorec za analizo odvzeli na področju z višjo

konsistenco, ki vsebuje več ogljikovodikov z daljšo verigo, je vzorec manj občutljiv na

strig.

Med vzorci mazil je opaziti večje razlike v velikosti območja linearnega viskoelastičnega

odziva. Vzorca Mazilo 1 in Mazilo 2 izkazujeta LVO skozi celotno merjeno območje

povečevanja amplitude strižne deformacije (do 0,1 %), pri Mazilu 3 je to območje očitno

manjše, najmanjše pa je v primeru Mazila 4. Pri vseh vzorcih mazil sicer opazimo podoben

trend kot pri podlagah (enaka sestava z dodatno prisotno učinkovino); rezultati

ultracentrifugiranih vzorcev so torej primerljivi z rezultati neobremenjenih vzorcev,

povečanje območja linearnega viskoelastičnega odziva pa je tudi v primeru mazil prisotno

pri vseh temperaturno obremenjenih vzorcih, predvsem pri temperaturno ciklanih mazilih.

Spodaj so predstavljeni rezultati testov pri konstantni frekvenci oscilacije za enega

predstavnika iz vseh treh skupin vzorcev (vazelini, podlage in mazila), in sicer kot

povprečne vrednosti vsaj dveh ponovitev izvedenih meritev s pripadajočimi standardnimi

deviacijami (Slike 16-18). Rezultati testov pri konstantni frekvenci oscilacije vseh vzorcev

se nahajajo v Prilogi 2.

36

Slika 16: Vrednosti elastičnega (G', -■-) in viskoznega (G'', -▲-) modula v odvisnosti od

amplitude strižne deformacije pri konstantni frekvenci 1 Hz za vzorec Vazelin 1 ob času 0 (temno

rdeča), po staranju 1 mesec na 23 °C (zelena) in 40 °C (vijolična), po temperaturnih ciklih (modra)

ter po fizikalni obremenitvi z ultracentrifugiranjem pri 45 000 obratih/min (oranžna) in 30 000

obratih/min (svetlo modra).


amplitude strižne deformacije pri konstantni frekvenci 1 Hz za vzorec Podlaga 1 ob času 0 (temno




10000

100000

1000000

0,001 0,01 0,1

G', G

''

Strižna deformacija [%]

Vazelin 1

10000

100000

1000000

0,001 0,01 0,1

G', G

''


Podlaga 1

37


amplitude strižne deformacije pri konstantni frekvenci 1 Hz za vzorec Mazilo 1 ob času 0 (temno

rdeča), po staranju 1 mesec na 40 °C (vijolična), po temperaturnih ciklih (modra) ter po fizikalni

obremenitvi z ultracentrifugiranjem pri 45 000 obratih/min (oranžna) in 30 000 obratih/min (svetlo

modra).

Testi pri različnih frekvencah oscilacije

Pri vseh vzorcih smo po izboru maksimalne amplitude strižne deformacije, znotraj katere

vsi izkazujejo linearni viskoelastični odziv, proučili tudi odvisnost elastičnega in

viskoznega modula od frekvence strižne deformacije. Ugotovili smo, da pri vseh vzorcih

prevladujejo elastične lastnosti, saj elastični modul zavzema višje vrednosti skozi široko

frekvenčno območje. Tovrsten odziv je značilen za viskoelastične poltrdne snovi in zatorej

tudi pričakovan. Oba modula enakomerno naraščata s povečevanjem frekvence strižne

deformacije, med njima pa se ves čas ohranja približno enaka absolutna razlika, kot je

značilno za šibke gele. Na podlagi rezultatov mehanskih spektrov za vzorce vazelina,

podlag in mazil lahko sklepamo na obstoj strukturiranega sistema z določeno stopnjo

izgrajene strukture. Opazimo lahko, da pri obeh modulih prihaja do odklonov v zgolj eni

točki, in sicer okoli vrednosti frekvence 11 Hz, kar je posledica napake merilne naprave

(Physica 301 MCR, Anton Paar) in ni odraz strukture vzorca, zato meritve v tej točki tudi

ne upoštevamo.

10000

100000

1000000

0,001 0,01 0,1

G', G

''


Mazilo 1

38

Pri vseh vzorcih je opaziti trend naraščanja vrednosti modulov pod vplivom povečevanja

frekvence oscilacije, in sicer sta oba modula pri neobremenjenih vzorcih in pri vzorcih, ki

smo jih en mesec starali na 23 °C, povsod primerljivih vrednosti. Povišane vrednosti obeh

modulov smo zasledili pri enomesečnem staranju vzorcev na 40 °C in pri

ultracentrifugiranih vzorcih, predvsem pa pri vzorcih, ki so bili izpostavljeni

temperaturnim ciklom. Tovrsten trend je bil najbolj izrazit pri vzorcu Vazelin 2. Pri

vzorcih Vazelin 1, Vazelin 4, Mazilo 1 in Mazilo 3 je bil trend podoben, vendar z manj

izrazitim dvigom vrednosti modulov po temperaturni in fizikalni obremenitvi vzorcev. Pri

vzorcih Vazelin 3, Podlaga 1, Podlaga 2, Mazilo 2 in Mazilo 4 je bil omenjeni trend sicer

prisoten vendar najmanj izrazit.

Pri skoraj vseh vzorcih opazimo križanje modulov oziroma prevladujoč plastični modul pri

zelo nizkih frekvencah strižne deformacije. Manjša celokupna obremenitev, kateri so

izpostavljeni vzorci pri nizkih frekvencah oscilacije, lahko v določeni meri ponazarja

pogoje shranjevanja vzorcev in tako omogoča vpogled v stabilnost vzorcev na nivoju

notranje strukture med shranjevanjem. Ob daljšem shranjevanju teh vzorcev tako

pričakujemo vsaj delno izločitev tekočih ogljikovodikov in posedanje ogrodja, ki ga

predstavljajo trdni ogljikovodiki. Zato je vizualno spremljanje pojava sinereze pomemben

faktor, ki nakazuje spremembe v strukturi vazelina (11).

Spodaj so predstavljeni rezultati testov pri različnih frekvencah oscilacije za enega

predstavnika iz vseh treh skupin vzorcev (vazelini, podlage in mazila), in sicer kot

povprečne vrednosti vsaj dveh ponovitev izvedenih meritev s pripadajočimi standardnimi

deviacijami (Slike 19-21). Rezultati testov pri različnih frekvencah oscilacije vseh vzorcev

se nahajajo v Prilogi 3.

39

Slika 19: Vrednosti elastičnega G' (-■-) in viskoznega G'' (-▲-) modula v odvisnosti od kotne

frekvence strižne deformacije za vzorec Vazelin 1 ob času 0 (temno rdeča), po staranju 1 mesec na

23 °C (zelena) in 40 °C (vijolična), po temperaturnih ciklih (modra) ter po fizikalni obremenitvi z

ultracentrifugiranjem pri 45 000 obratih/min (oranžna) in 30 000 obratih/min (svetlo modra).


frekvence strižne deformacije za vzorec Podlaga 1 ob času 0 (temno rdeča), po staranju 1 mesec na



1000

10000

100000

1000000

0,1 1 10 100

G', G

''

Frekvenca [Hz]

Vazelin 1

1000

10000

100000

1000000

0,1 1 10 100

G', G

''

Frekvenca [Hz]

Podlaga 1

40


frekvence strižne deformacije za vzorec Mazilo 1 ob času 0 (temno rdeča), po staranju 1 mesec na

40 °C (vijolična), po temperaturnih ciklih (modra) ter po fizikalni obremenitvi z


4.2 UV-VIS SPEKTROSKOPIJA

4.2.1 UV-VIS spektroskopija - raztopine

Z metodo UV-VIS spektroskopije smo preučevali raztopine vzorcev, zato smo najprej

izbrali najprimernejše topilo za vzorce. Pri preizkušanju topnosti vazelinov, podlag in

mazil v različnih topilih (etanol, DMSO, oktanol in izooktan), smo ugotovili, da je topnost

le teh najboljša v izooktanu. Pri enaki zatehti vzorcev na izbran volumen topila je bila pri

ostalih topilih namreč količina neraztopljenega vzorca večja, ostanke neraztopljenih

vzorcev smo lahko opazili s prostim očesom. Tudi po filtraciji vzorcev in izvedenih

meritvah na UV-VIS spektrofotometru, na absorpcijskih spektrih vzorcev raztopljenih v

etanolu, DMSO-ju in oktanolu ni bilo videti prisotnega absorpcijskega maksimuma, kar

nakazuje, da so vzorci v teh topilih slabše topni oziroma praktično netopni. Pri vzorcih

raztopljenih v izooktanu smo glede na literaturne vire pričakovali absorpcijski maksimum

okoli valovne dolžine 270 nm (34).

1000

10000

100000

1000000

0,1 1 10 100

G', G

''

Frekvenca [Hz]

Mazilo 1

41

Raztopinam vzorcev v izooktanu smo uspešno izmerili absorpcijske spektre (Sliki 22 in

23) ter na njih določili absorpcijski maksimum vzorcev pri valovni dolžini 272 nm, torej v

UV območju. To smo glede na razbarvanost oziroma transparentnost vazelinov, podlag in

mazil tudi pričakovali.

Slika 22: Absorpcijski spektri 0,5 % (m/m) raztopin vzorcev v izooktanu (vazelini in podlage).

Slika 23: Absorpcijski spektri 0,5 % (m/m) raztopin vzorcev v izooktanu (mazila).

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

190 220 250 280 310 340 370 400 430 460 490 520 550 580 610 640 670 700

Abso

rban

ca

Valovna dolžina [nm]

Vazelin 1Vazelin 2Vazelin 3Vazelin 4Podlaga 1Podlaga 2

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

190 220 250 280 310 340 370 400 430 460 490 520 550 580 610 640 670 700

Abso

rban

ca


Mazilo 1Mazilo 2Mazilo 3Mazilo 4

42

Iz grafov posameznih vzorcev (Slike 24-26), ki prikazujejo absorbanco (pri valovni dolžini

272 nm) v odvisnosti od koncentracije (m/m) vzorcev vidimo, da obstaja trend linearne

odvisnosti absorbance od koncentracije vzorca raztopljenega v izooktanu. S tem smo

potrdili tudi ustreznost metode UV-VIS spektroskopije za analizo vzorcev.

Sklepamo, da lahko določene informacije o identiteti vzorcev pridobimo tudi na osnovi

naklona linearne premice. Na osnovi le-tega predvidevamo, da Mazilo 4 kot pomožno snov

vsebuje Vazelin 1, medtem ko je razlika v naklonih premic za ostale vazeline premalo

izrazita, da bi omogočila sklepanje o identiteti vazelina v preostalih mazilih.

Slika 24: Umeritvene krivulje, s katerimi smo potrdili linearno odvisnost absorbance od

koncentracije raztopin vzorcev vazelina v izooktanu pri valovni dolžini 272 nm.

y = 23,088x - 0,0025 R² = 0,9007

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

0 0,002 0,004 0,006

A

C [g/g]

Vazelin 1

y = 162,15x - 0,0094 R² = 0,9776

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

0 0,002 0,004 0,006

A

C [g/g]

Vazelin 2

y = 121,72x - 0,0122 R² = 0,9822

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

0 0,002 0,004 0,006

A

C [g/g]

Vazelin 3

y = 141,41x - 0,0154 R² = 0,9914

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

0 0,002 0,004 0,006

A

C [g/g]

Vazelin 4

43


koncentracije raztopin vzorcev podlag v izooktanu pri valovni dolžini 272 nm.


koncentracije raztopin vzorcev mazil v izooktanu pri valovni dolžini 272 nm.

y = 132,86x - 0,0138 R² = 0,9621

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

0 0,002 0,004 0,006

A

C [g/g]

Podlaga 1

y = 140,28x - 0,0134 R² = 0,9844

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

0 0,002 0,004 0,006

A

C [g/g]

Podlaga 2

y = 121,45x - 0,0319 R² = 0,965

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

0 0,002 0,004 0,006

A

C [g/g]

Mazilo 1

y = 119,79x - 0,0135 R² = 0,9858

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

0 0,002 0,004 0,006

A

C [g/g]

Mazilo 2

y = 132,06x - 0,0069 R² = 0,9252

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

0 0,002 0,004 0,006

A

C [g/g]

Mazilo 3

y = 65,06x - 0,0089 R² = 0,9875

0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

0 0,002 0,004 0,006

A

C [g/g]

Mazilo 4

44

Na podlagi absorpcijskih spektrov 0,5 % (m/m) raztopin testiranih vzorcev v izooktanu

smo podrobneje proučili vrednosti absorbanc pri valovni dolžini 272 nm, kjer so raztopine

vzorcev izkazovale absorpcijski maksimum. Iz zbranih rezultatov (Slika 27) vidimo, da

lahko z merjenjem absorbanc različnih vzorcev raztopljenih v izooktanu v določeni meri

razlikujemo med različnimi vazelini, podlagami in mazili. Poleg tega smo s tovrstno

primerjavo rezultatov potrdili koncentracijsko odvisnost absorbance.

Slika 27: Vrednosti absorbanc vzorcev raztopljenih v izooktanu pri valovni dolžini 272 nm v

zaporedju naraščajočih koncentracij (V – vazelin, P – podlaga, M – mazilo).

Pri primerjavi vrednosti absorbanc 0,5 % (m/m) raztopin vzorcev v izooktanu (pri valovni

dolžini 272 nm) vidimo, da med testiranimi vzorci največje število kromofornih skupin

vsebuje vzorec Vazelin 2. Vrednosti absorbanc Vazelina 3 in Vazelina 4 so le nekoliko

nižje. Absorbanci Podlage 1 in Podlage 2 sta medsebojno primerljivi, na podlagi česar bi

lahko sklepali, da vsebujeta isti vazelin. Glede na to, da sta slednji absorbanci tudi zelo

podobni Vazelinu 4, lahko predvidevamo, da obe podlagi vsebujeta ravno ta vazelin.

Vrednosti absorbanc vzorcev Mazilo 1 in Mazilo 2 sta zelo podobni, zato bi lahko sklepali,

da gre v tem primeru zgolj za različni seriji. Njima primerljiv je tudi vzorec Mazilo 3 z

rahlo višjo vrednostjo absorbance. Izrazito nižjo vrednost absorbance je izkazoval vzorec

Mazilo 4, najnižjo absorbanco pa vzorec Vazelin 1.

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

V1 0

,05%

V1

0,3

%V1

0

,4%

V1

0,5

%V2

0,0

5%V2

0

,3%

V2

0,4

%V2

0

,5%

V3 0

,05%

V3

0,3

%V3

0

,4%

V3

0,5

%V4

0,0

5%V4

0

,3%

V4

0,4

%V4

0

,5%

P1 0

,05%

P1

0,3

%P1

0

,4%

P1

0,5

%P2

0,0

5%P2

0

,3%

P2

0,4

%P2

0

,5%

M1

0,0

5%M

1

0,3%

M1

0,

4%M

1

0,5%

M2

0,0

5%M

2

0,3%

M2

0,

4%M

2

0,5%

M3

0,0

5%M

3

0,3%

M3

0,

4%M

3

0,5%

M4

0,0

5%M

4

0,3%

M4

0,

4%M

4

0,5%

Abso

rban

ca

Absorbanca pri 272 nm

45

4.2.2 UV-VIS spektroskopija - primarni poltrdni vzorci

Absorpcijske spektre smo izmerili tudi primarnim neraztopljenim vzorcem na testnih

ploščah z različnim številom vdolbin (24 in 96 vdolbin). Ugotovili smo, da tudi na podlagi

teh spektrov lahko v določeni meri razlikujemo med posameznimi vzorci vazelinov, podlag

in mazil, vendar pa je ta način analize manj občutljiv v primerjavi z metodo merjenja

absorbanc raztopinam vzorcev v izooktanu. Zmanjšano občutljivost te metode lahko

pripišemo večjemu refrakcijskemu indeksu vzorcev poltrdne konsistence (večja optična

gostota), kjer se velik del svetlobe izgubi kot posledica odboja s površine vzorca ali znotraj

le tega.

Na Slikah 28 in 29 so predstavljeni absorpcijski spektri neraztopljenih vazelinov, podlag in

mazil na TPP ploščah (24 vdolbin), izmerjeni z napravo Tecan Safire2.

Slika 28: Absorpcijski spektri neraztopljenih vzorcev, izmerjeni na TPP plošči (vazelini in

podlage).

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

230 270 310 350 390 430 470 510 550 590 630 670 710 750 790 830 870 910 950 990

Abso

rban

ca



46

Slika 29: Absorpcijski spektri neraztopljenih vzorcev, izmerjeni na TPP plošči (mazila).

Iz absorpcijskih spektrov vidimo, da maksimalna absorbanca vzorcev nastopi okrog

vrednosti 300 nm. V tej točki absorbance vseh vzorcev presegajo vrednost 2. Izjema sta

vzorca Vazelin 1 in Mazilo 4 (vrednosti absorbance pod 2), na podlagi česar lahko

ponovno predpostavimo, da Mazilo 4 kot pomožno snov vsebuje Vazelin 1.

Na podlagi absorpcijskih spektrov neraztopljenih vzorcev smo podrobneje proučili

vrednosti absorbanc pri izbranih valovnih dolžinah (310 nm, 330 nm, 350 nm in 800 nm),

pri katerih bi bilo možno razlikovati med vzorci vazelinov, podlag in mazil (Slika 30). Pri

primerjavi vrednosti absorbanc vseh vzorcev pri določenih valovnih dolžinah smo

ugotovili, da razlike med vzorci niso najbolj izrazite pri maksimalni vrednosti absorbance,

tako kot v primeru raztopljenih vzorcev, ampak so razlike bolj izrazite pri nekoliko večjih

valovnih dolžinah, predvsem pri 330 nm. Vrstni red vzorcev glede na vrednosti absorbance

v tej točki je enak kot pri vzorcih raztopljenih v izooktanu, odstopata le vzorca Vazelin 3 in

Mazilo 3, ki zavzemata nekoliko nižje vrednosti absorbance od pričakovane.

Kot vidimo iz slik, so vrednosti absorpcijskih spektrov do valovne dolžine 280 nm

negativne, kar pomeni, da je v tem območju material mikrotitrske plošče (polistiren) kot

slepi vzorec močno absorbiral (več kot naši vzorci). Zato smo meritve primerjali z

rezultati, ki smo jih v nadaljevanju pridobili na Acea ploščah, katerih dno zaradi posebne

obdelave ne moti absorpcijskih spektrov.

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

230 270 310 350 390 430 470 510 550 590 630 670 710 750 790 830 870 910 950 990

Abso

rban

ca



47

Slika 30: Vrednosti absorbanc vzorcev pri izbranih valovnih dolžinah (310 nm, 330 nm, 350 nm in

800 nm); meritve izvedene na TPP plošči.

Absorpcijske spektre smo nato pomerili še na ACEA plošči s 96 vdolbinami in po enakem

postopku ovrednotili možnost razlikovanja med vzorci (Sliki 31 in 32).

Slika 31: Absorpcijski spektri neraztopljenih vzorcev (vazelini in podlage), izmerjeni na ACEA

ploščah.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

310 nm 330 nm 350 nm 800 nm

Abso

rban

ca


Vazelin 1

Vazelin 2

Vazelin 3

Vazelin 4

Podlaga 1

Podlaga 2

Mazilo 1

Mazilo 2

Mazilo 3

Mazilo 4

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

230 270 310 350 390 430 470 510 550 590 630 670 710 750 790 830 870 910 950 990

Abso

rban

ca



48

Slika 32: Absorpcijski spektri neraztopljenih vzorcev (mazila), izmerjeni na ACEA ploščah.

Iz absorpcijskih spektrov vzorcev merjenih na ACEA ploščah vidimo, da ni prisotnega

posebnega maksimuma absorbance, vendar vrednosti le te čez celotno merjeno območje

padajo. Sicer so prisotni minimalni dvigi in spusti vrednosti absorbanc, ki pa nimajo

večjega pomena oziroma ne doprinesejo k boljši možnosti razlikovanja med vzorci.

Podrobneje smo proučili vrednosti absorbanc pri izbranih valovnih dolžinah (230 nm,

250 nm, 270 nm, 310 nm, 330 nm, 350 nm in 800 nm), pri katerih bi vseeno bilo možno

razlikovati med vzorci vazelinov, podlag in mazil (Slika 33). Ugotovili smo, da so tudi pri

teh meritvah razlike med vzorci manjše, a vseeno najbolj izrazite pri valovni dolžini

330 nm. Vrstni red vzorcev glede na vrednosti absorbance v tej točki je tudi v tem primeru

enak kot pri vzorcih raztopljenih v izooktanu.

Glede na to, da je območje linearnosti absorbance s koncentracijo običajno do 1

absorbančne enote, mi pa smo pridobili absorbance višjih vrednosti (tudi do 2,5), lahko

sklepamo, da v tem primeru omenjena linearna odvisnost ne velja. Da bi dokazali linearno

odvisnost absorbance od koncentracije vzorcev, bi torej morali plošče napolniti z manjšim

volumnom vzorca. Ker je v našem primeru šlo predvsem za proučevanje prisotnih razlik

med vzorci, linearno odvisnost absorbance od koncentracije pa smo dokazali z raztopinami

vzorcev, v primeru poltrdnih vzorcev poskusov v ta namen nismo ponavljali.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

230 270 310 350 390 430 470 510 550 590 630 670 710 750 790 830 870 910 950 990

Abso

rban

ca



49

Slika 33: Povzetek absorpcijskih spektrov čistih vzorcev, izmerjenih na ACEA ploščah, in sicer

pri valovnih dolžinah 230 nm, 250 nm, 270 nm, 310 nm, 330 nm, 350 nm in 800 nm.

4.3 ORGANOLEPTIČNO VREDNOTENJE VZORCEV

Organoleptične lastnosti izdelkov so zelo pomembne tako pri oceni kakovosti oziroma

sprejemljivosti izdelka za proizvajalca, kot tudi za končnega uporabnika. Gre za parametre,

ki jih pridobimo na podlagi vizualne ocene izdelkov, torej barva, vonj, okus (v primeru

izdelkov za nego ustne votline), v primeru poltrdnih izdelkov za dermalno aplikcijo pa so v

ospredju poleg barve tudi konsistenca, mazljivost, sijaj in film, ki ga ustvarijo na koži, ipd.

Ti parametri so pomembni in se spremljajo tudi v študijah stabilnosti, saj morajo lastnosti

izdelka skozi celotno obdobje roka uporabe le tega ostati nespremenjene oziroma v vnaprej

določenih mejah sprejemljivosti. Poleg učinkovitosti in enostavne uporabe je kriterij

sprejemljivosti organoleptičnih lastnosti izdelka namreč eden najpomembnejših faktorjev,

ki vplivajo na zadovoljstvo in sodelovanje uporabnika pri dermalni terapiji (35).

Vzorcem vazelina, podlag in mazil smo določili organoleptične lastnosti, in sicer smo

vizualno ocenili njihovo barvo, transparentnost in sijaj. Rezultati vizualnega vrednotenja so

predstavljeni v Preglednici IV.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

230 nm 250 nm 270 nm 310 nm 330 nm 350 nm 800 nm

Abso

rban

ca


Vazelin 1

Vazelin 2

Vazelin 3

Vazelin 4

Podlaga 1

Podlaga 2

Mazilo 1

Mazilo 2

Mazilo 3

Mazilo 4

50

Preglednica IV: Vizualna ocena vzorcev: barva, transparentnost in sijaj.

Vzorec Barva Transparentnost Sijaj Vazelin 1 snežno bela transparenten visok sijaj Vazelin 2 rahlo rumena transparenten visok sijaj Vazelin 3 bela transparenten šibek sijaj / mat Vazelin 4 bela transparenten zmeren sijaj Podlaga 1 bela transparenten visok sijaj Podlaga 2 snežno bela transparenten zmeren sijaj Mazilo 1 snežno bela transparenten visok sijaj Mazilo 2 snežno bela transparenten šibek sijaj / mat Mazilo 3 bela transparenten šibek sijaj / mat Mazilo 4 zelo rahlo rumena transparenten šibek sijaj / mat

Vzorce smo glede barve opredelili kot snežno bele, bele in rahlo rumene. Njihova barva je

odvisna od obsega prečiščevalnih postopkov in dodatnih belilnih procesov, zato lahko

slepamo, da vzorci bele barve vsebujejo zelo dobro prečiščen vazelin, tisti rahlo

rumenkasti pa vsebujejo vazelin, ki je bil podvržen manj obsežnim procesom

prečiščevanja. Kot pričakovano, smo za vse vzorce potrdili njihovo transparentnost.

Vzorcem smo vizualno določili tudi sijaj, in sicer smo za več kot polovico vzorcev ocenili,

da imajo visok oziroma zmeren sijaj, ostali vzorci pa so izkazovali šibek sijaj oziroma mat

izgled.

4.4 VREDNOTENJE SIJAJA in vivo: Skin-Glossymeter

Sijaj vzorcev smo sprva nameravali meriti neposredno na razmazih vzorcev, vendar so

nam tehnične omejitve aparature onemogočile direktno merjenje. Ob stiku sonde z

vzorcem le ta namreč zaradi svoje poltrdne konsistence prehaja v notranjost odprtine na

glavi sonde ter zamasti zrcala, to pa onemogoča meritve. Zato smo se odločili sijaj vzorcev

meriti posredno, in sicer z nanosom vzorcev na kožo ter nato vrednotenjem sijaja kože.

Sijaj kože se po nanosu različnih izdelkov namreč spremeni, in z merjenjem sijaja pred

(bazalna vrednost) in po aplikaciji izdelka lahko posredno vrednotimo sijaj samega izdelka.

Na Slikah 34 in 35 so predstavljeni rezultati meritev sijaja kože po nanosu vzorcev glede

na bazalno vrednost sijaja kože. Na Sliki 34 so rezultati, pridobljeni z GLOSS metodo, ki

ne upošteva korekcije sipane svetlobe, na Sliki 35 pa so rezultati, pridobljeni z GLOSS-

51

DSC metodo, kjer je z upoštevanjem korekcije sipane svetlobe izničen vpliv barve kože.

Opazimo, da so rezultati obeh metod primerljivi, saj smo vse meritve izvajali na isti osebi,

in sicer na notranji strani podlakti.

Slika 34: Primerjava sijaja kože pred (bazalna vrednost) in po nanosu vzorcev; vrednosti so podane

v arbitrarnih enotah (a.e.). Korekcija sipane svetlobe (»Diffuse scattering correction«) v tem

primeru ni upoštevana.

Slika 35: Primerjava sijaja kože pred (bazalna vrednost) in po nanosu vzorcev; vrednosti so podane

v arbitrarnih enotah (a.e.). Upoštevana je korekcija sipane svetlobe (»Diffuse scattering

correction«), s katero izničimo vpliv barve kože.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

Vazelin 1 Vazelin 2 Vazelin 3 Vazelin 4 Podlaga 1 Podlaga 2 Mazilo 1 Mazilo 2 Mazilo 3 Mazilo 4

Sija

j (a.

e.)

GLOSS

PRED

PO

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

Vazelin 1 Vazelin 2 Vazelin 3 Vazelin 4 Podlaga 1 Podlaga 2 Mazilo 1 Mazilo 2 Mazilo 3 Mazilo 4

Sija

j (a.

e.)

GLOSS - DSC

PRED

PO

52

Kot enoto za sijaj smo na grafu uporabili arbitrarne enote (a.e.). Proizvajalec Skin-

Glossymetra kot enote za merjenje sijaja podaja »Glossymeter units«, kar pa ne gre enačiti

z industrijskimi standardiziranimi enotami GU (»Gloss units«), ki temeljijo na DIN in ISO

standardih, čeprav proizvajalec navaja, da med enotama velja odlična korelacija (27).

Sijaj kože se glede na bazalno vrednost najbolj poveča v primeru Mazila 1, in sicer za

4,2 a.e., ter v primeru Mazila 3 za 4,0 a.e., kar pa se ne sklada z vizualno oceno vzorcev,

saj smo tako Mazilu 1 kot Mazilu 3 določili šibak sijaj oziroma mat videz. Zmerno

povečanje sijaja se pri meritvah z glossymetrom kaže pri vzorcih Vazelin 2 (za 3,3 a.e.),

pri obeh podlagah (Podlaga 1 za 2,9 a.e. in Podlaga 2 za 3,0 a.e.) ter pri Mazilu 4 (za

3,3 a.e.). Rezultati se za navedene vzorce ujemajo z organoleptičnim vrednotenjem, saj

smo le tem na podlagi vizualne ocene določili visok (Vazelin 2, Podlaga 1) oziroma

zmeren (Podlaga 2) sijaj. Izjema je Mazilo 4, kjer smo temu kljub nezanemarljivemu

povečanju sijaja pri meritvah z glossymetrom vizualno določili le šibek sijaj oziroma mat

videz. Pri preostalih vzorcih smo izmerili manj izrazito povečanje sijaja kože po nanosu le

teh, in sicer v primeru Vazelina 1 za 2,1 a.e., Vazelina 3 za 2,4 a.e., in v primeru Mazila 2

za 1,9 a.e. Pri Vazelinu 1 bi glede na organoleptično vrednotenje pričakovali izrazitejše

povečanje leska, saj smo ga vizualno ocenili kot vzorec visokega sijaja, medtem ko se pri

vzorcih Vazelin 3 in Mazilo 2 rezultati skladajo z vizualno oceno (šibek sijaj oziroma mat

videz). V primeru Vazelina 4 smo izmerili minimalno povečanje sijaja, in sicer le za

1,2 a.e. glede na bazalno vrednost, vizualno pa smo njegov sijaj ocenili kot zmeren.

Pri primerjavi kvalitativnih (organoleptično vrednotenje) in kvantitativnih (meritve s

Skinglossymetrom) rezultatov sijaja kože vidimo, da se le ti v skoraj polovici primerov ne

skladajo. Kljub temu, da je vizualna ocena sijaja subjektivna, bi se bilo v tem primeru

vseeno bolje zanesti prav na oceno organoleptičnega vrednotenja, saj je le ta boljši

približek dejanskega izgleda vzorca po aplikaciji na kožo.

53

5. SKLEP

Z gravimetričnim vrednotenjem deleža tekoče faze vzorcev smo ugotovili, da je s fizikalno

obremenitvijo vzorcev (ultracentrifugiranje) mogoče v določeni meri razlikovati med

različnimi tipi vazelinov, podlag in mazil. Ob tem smo ugotovili, da je za razlikovanje med

vzorci potrebna dovolj velika fizikalna obremenitev le teh, saj s tem dosežemo večjo

izrazitost prisotnih razlik med vzorci.

V sklopu reološkega vrednotenja vzorcev smo s testi rotacijske viskozimetrije ugotovili, da

tako vazelini kot iz njih izdelane podlage in mazila vsi izkazujejo ne-newtonsko strižno

odvisno zmanjševanje viskoznosti, ki je značilno za psevdoplastične sisteme. Ta pojav

razložimo s preureditvijo notranje strukture, kjer se ogljikovodikove verige orientirajo v

smeri delovanja striga, kar vodi v zmanjšanje lokalnega upora vzorca.

Z reološkim vrednotenjem smo v določeni meri lahko razlikovali med vzorci, čeprav so se

ti obnašali podobno. S temperaturno (1 mesec na 40 °C in 5 ciklov 40 °C/24 h, -20 °C/

24 h) in fizikalno (ultracentrifugiranje) obremenitvijo vzorcev smo s testi rotacijske in

oscilacijske viskozimetrije ugotovili, da le ti po tovrstnih obremenitvah izkazujejo tršo

konsistenco, saj so se tako vrednosti viskoznosti kot tudi elastičnega G' in plastičnega G''

modula vzorcev po izpostavitvi vzorcev omenjenim pogojem nekoliko povečale. Razlog za

to je preureditev strukture in izločitev dela tekoče faze vzorcev med obremenitvijo, pojav

pa imenujemo sinereza. Pojav povišanja elastičnega in plastičnega modula je bil predvsem

izrazit pri vzorcih, ki so bili izpostavljeni temperaturnim ciklom in pri ultracentrifugiranih

vzorcih, iz česar lahko sklepamo, da so ti pogoji za analizirane vzorce predstavljali

največjo strukturno obremenitev.

Z oscilacijsko viskozimetrijo smo ugotovili, da vazelin, podlage in mazila lahko uvrstimo v

skupino snovi s šibko gelsko strukturo. Pri vseh vzorcih je prevladoval elastični modul,

vendar sta bila elastični in plastični modul enakega velikostnega razreda. Pri testih s

konstantno frekvenco oscilacije so vzorci v območju manjših amplitud strižne deformacije

izkazovali linearen viskoelastičen odziv, pri večjih amplitudah strižne deformacije pa so

izkazovali nelinearen odziv in veliko občutljivost na strig. Posledica tega je bila porušitev

strukture; prisotno je izrazito zmanjšanje in križanje krivulj obeh modulov (sistem steče).

Pri frekvenčnih testih pa smo ob povečevanju frekvence strižne deformacije ugotovili

54

enakomerno naraščanje elastičnega in plastičnega modula, kar je tudi značilnost šibkih

gelov.

Pri testih oscilacije pri skoraj vseh vzorcih opazimo prevladujoč plastični modul pri zelo

nizkih frekvencah strižne deformacije, kar lahko v določeni meri ponazarja pogoje

shranjevanja vzorcev. Na podlagi tega lahko ob daljšem shranjevanju vzorcev pričakujemo

vsaj delno izločitev tekočih ogljikovodikov in posedanje ogrodja, ki ga predstavljajo trdni

ogljikovodiki. Zato je vizualno spremljanje pojava sinereze pomemben faktor, ki nakazuje

spremembe v strukturi vazelina.

Temperaturni cikli so se v splošnem izkazali kot najbolj diskriminatoren pristop za

napovedovanje sprememb v notranji strukturi proučevanih vzorcev med njihovim

staranjem. Poleg tega je temperaturno ciklanje vzorcev tudi razmeroma hiter test (za

izvedbo petih ciklov potrebujemo 10 dni), ki nam tako na enostaven in hiter način

omogoča napovedovanje dolgotrajne stabilnosti analiziranih vzorcev.

UV-VIS spektroskopija se je izkazala kot delno ustrezna metoda za ločevanje med

različnimi vazelini, podlagami in mazili. Uspešno smo dokazali linearno odvisnost

absorbance od koncentracije raztopin vzorcev. Metoda določevanja absorbance

neraztopljenim vzorcem se je izkazala za manj občutljivo, saj so bile v tem primeru razlike

med vzorci bistveno manjše, vendar pa rezultati sovpadajo s tistimi, ki smo jih pridobili z

metodo merjenja absorbanc vzorcem raztopljenim v izooktanu.

Pri merjenju sijaja s Skin-Glossymetrom se je le ta najbolj povečal v primeru vzorcev

Mazilo 1 in Mazila 3 (za približno 4 a.e.), najmanjšo spremembo v povečanju sijaja glede

na bazalno vrednost pa smo ugotovili v primeru vzorca Vazelin 4 (za približno 1 a.e.).

Zanimivo je, da se rezultati pridobljeni kvantitativno v skoraj polovici primerov razlikujejo

od naše vizualne ocene vzorcev, torej kvalitativnega vrednotenja. Na podlagi tega lahko

zaključimo, da je za vrednotenje sijaja vazelina in mazil ustreznejša metoda

organoleptičnega vrednotenja in da instrumentalna metoda merjenja sijaja kože s

Skinglossymetrom ni povsem zanesljiva.

Menimo, da bi sklop razvitih metod lahko pripomogel k boljši karakterizaciji in možnosti

razlikovanja med različnimi tržno dostopnimi tipi vazelina, posledično pa bi omogočal tudi

lažji izbor ustreznega tipa vazelina za vključevanje v formulacije v farmacevtski industriji.

55

6. LITERATURA

1. Cosmetics and Skin: Chesebrough Manufacturing Company.

http://www.cosmeticsandskin.com/companies/chesebrough.php (Datum dostopa:

12.1.2015)

2. The Vaseline Story. http://www.vaseline.us/article/vaselinestory.html (Datum dostopa:

25.2.2015)

3. Cosmetics and Skin: Petrolatum/petroleum Jelly.

http://www.cosmeticsandskin.com/bcb/petrolatum.php (Datum dostopa: 12.1.2015)

4. European Pharmacopeia, Council of Europe, Strasbourg, 8. izdaja, 2014; 2966-67.

5. Rowe R C, Sheskey P J, Quinn M E. Handbook of Pharmaceutical Excipients, Sixth

Edition, London: Pharmaceutical Press, 2009; 17-19, 238-240, 481-484.

6. Park E K, Song K W. Rheological Evaluation of Petroleum Jelly as a Base Material in

Ointment and Cream Formulations: Steady Shear Flow Behavior, Archives of Pharmacal

Reasearch, 2010; 33: 141-150.

7. Dooms-Goossens A, Degreef H. Contact allergy to petrolatums (I). Sensitizing capacity

of different brands of yellow and white petrolatums. Contact Dermatitis, 1983; 9: 175-185.

8. Dooms-Goossens A, Degreef H. Contact allergy to petrolatums (II). Attempts to identify

the nature of the allergens. Contact Dermatitis, 1983; 9: 247-256.

9. Mitsui T. New cosmetic science, First Edition, Elsevier Science B.V., Amsterdam, 1997;

124-125.

10. Barry B W. Dermatological formulations: percutaneous absorption. Marcel Dekker,

New York, 1983; 304-309.

11. Mezger T G. The Rheology Handbook – For users of rotational and oscillatory

rheometers, 2. izdaja. Vincentz Network, Nemčija, 2006.

12. Fu R C, Lidgate D M. Characterisation of the Shear Sensitivity Property of Petrolatum,

Journal of Pharmaceutical Sciences, 1985; 74: 290-294.

56

13. Boylan J C. Rheological Estimation of the Spreading Characteristics of Pharmaceutical

Semisolids, Journal of Pharmaceutical Sciences, 1967; 56: 1164-1169.

14. Zupančič Valant A. Uvod v reologijo, 1.izdaja. Ljubljana: Fakulteta za kemijo in

kemijsko tehnologijo, 2007.

15. Gašperlin M. Določitev strukture in stabilnosti poltrdnih lipofilnih emulzijskih

sistemov z oscilacijsko reometrijo. Doktorsko delo, Ljubljana, 1997; 12-17.

16. Kočevar-Nared J, Gašperlin M. Teoretične osnove reologije pri oblikovanju in

vrednotenju tekočih in poltrdnih farmacevtskih oblik. Farmacevtski vestnik, 1997; 48: 493-

500.

17. Gašperlin M, Kočevar-Nared J, Kristl J, Šmid-Korbar J. Pomen vrednotenja

viskoelastičnosti pri načrtovanju farmacevtskih oblik na osnovi disperzij. Farmacevtski

vestnik, 1998; 49: 25-33.

18. Cuntell J D, Johnson K W. Physics, 8. izdaja. John Wiley & Sons, Inc., ZDA, 2009;

307-308.

19. Chang G S, Koo J S, Song K W. Wall slip of vaseline in steady shear rheometry,

Korea-Australia Rheology Journal, 2003; 15: 55-61.

20. Ultraviolet – Visible Spectroscopy (UV) – Background Theory, RSC – Royal Society

of Chemistry, London, 2009.

21. Owen T. Fundamentals of modern UV-visible Spectroscopy. Agilent technologies,

2000.

22. Robinson J W, Frame E M S, Frame G M. Undergraduate Instrumental Analysis, Sixth

Edition, Marcel Dekker, New York, 2005; 366-370.

23. Dooms-Goossens A, Degreef H. Contact allergy to petrolatums (III). Allergenicity

prediction and pharmacopeial requirements. Contact Dermatitis, 1983; 9: 352-359.

24. Agilent 8453 UV-visible Spectroscopy System – Service Manual. Agilent

technologies, Germany, 2000.

57

25. Agilent Cary 8454 Spectrophotometer – Ultimate in Performance, Reliability and

Compliance. Agilent Technologies, USA, 2014.

26. Tecan's monochromator innovations for microplate reading.

http://www.tecan.com/platform/apps/virtualdirectories/quad4m/pdf/monochromator_broch

ure.pdf (Datum dostopa: 25.1.2015)

27. Skin-Glossymeter GL 200 – Measuring Gloss on Skin, Lips and Hair.

http://www.courage-khazaka.de/index.php/en/all-downloads/downloads-en/file/23-

brochgl200rv600e (Datum dostopa: 12.1.2015)

28. The Best in Skin Analysis.

http://www.enviroderm.co.uk/WebRoot/BT3/Shops/BT2699/51AC/91E0/E82B/30BE/E94

6/0A0C/05E8/A8FC/Skin_Analysis_Brochure_2013_Web.pdf (Datum dostopa: 12.1.2015)

29. GL 1 – The Skin-Glossymeter GL 200 – Manual GL probe English. Courage +

Khazaka electronic GmbH, 2012.

30. 1-octanol, Pub Chem – Open chemistry database, National Center for Biotechnology

Information, U.S. National Library of Medicine, ZDA.

http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/957#section=Top (Datum dostopa: 24.3.2015)

31. Isooctane – proizvajalčeva specifikacija. Merck KGaA, Nemčija.

http://www.merckmillipore.com/AT/en/product/Isooctane,MDA_CHEM-104727 (Datum

dostopa: 24.3.2015)

32. 2,2,4-trimethylpentane, Pub Chem – Open chemistry database, National Center for

Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine, ZDA.

http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/10907?from=summary#section=Top (Datum

dostopa: 24.3.2015)

33. Park E K, Song K W. Rheological evaluation of petroleum jelly as a base material in

ointment and cream formulations with respect to rubbing onto the human body, Korea-

Australia Rheology Journal, 2010; 22: 279-289.

34. Korbar-Šmid J, Kozjek F, Božič M. Vrednotenje kvalitete vazelinov za farmacevtsko

uporabo (Prüfung der Qualität von pharmazeutischem Vaselin). Acta Pharm. Jugoslav.

1974; 24: 231-235.

58

35. Puig L in sod. Adherence and Patient Satisfaction With Topical Treatment in Psoriasis.

Actas Dermosifiliograficas, 2013; 104: 488-496.

59

7. PRILOGE

7.1. PRILOGA 1: Rotacijska viskozimetrija




0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Visk

ozno

st [P

as]


Vazelin 2 t = 0

23 °C 1 mesec

40 °C 1 mesec




60







0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Visk

ozno

st [P

as]


Vazelin 3 t = 0

23 °C 1 mesec

40 °C 1 mesec




0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Visk

ozno

st [P

as]


Vazelin 4 t = 0

23 °C 1 mesec

40 °C 1 mesec




61

Slika 39: Viskoznostne krivulje Podlage 2 po različnih temperaturnih (staranje 1 mesec pri 23 °C






0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Visk

ozno

st [P

as]


Podlaga 2

t = 0

23 °C 1 mesec

40 °C 1 mesec




0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Visk

ozno

st [P

as]


Mazilo 2

t = 0

40 °C 1 mesec




62







0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Visk

ozno

st [P

as]


Mazilo 3

t = 0

40 °C 1 mesec




0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Visk

ozno

st [P

as]


Mazilo 4

t = 0

40 °C 1 mesec




63

7.2 PRILOGA 2: Oscilacijska viskozimetrija – testi pri konstantni frekvenci oscilacije











10000

100000

1000000

0,001 0,01 0,1

G', G

''


Vazelin 2

10000

100000

1000000

0,001 0,01 0,1

G', G

''


Vazelin 3

64







amplitude strižne deformacije pri konstantni frekvenci 1 Hz za vzorec Podlaga 2 ob času 0 (temno




10000

100000

1000000

0,001 0,01 0,1

G', G

''


Vazelin 4

10000

100000

1000000

0,001 0,01 0,1

G', G

''


Podlaga 2

65


amplitude strižne deformacije pri konstantni frekvenci 1 Hz za Mazilo 2 ob času 0 (temno rdeča),

po staranju 1 mesec na 40 °C (vijolična), po temperaturnih ciklih (modra) ter po fizikalni


modra).


amplitude strižne deformacije pri konstantni frekvenci 1 Hz za Mazilo 3 ob času 0 (temno rdeča),

po staranju 1 mesec na 40 °C (vijolična), po temperaturnih ciklih (modra) ter po fizikalni


modra).

10000

100000

1000000

0,001 0,01 0,1

G', G

''


Mazilo 2

10000

100000

1000000

0,001 0,01 0,1

G', G

''


Mazilo 3

66


amplitude strižne deformacije pri konstantni frekvenci 1 Hz za vzorec Mazilo 4 ob času 0 (temno

rdeča), po staranju 1 mesec na 40 °C (vijolična), po temperaturnih ciklih (modra) ter po fizikalni


modra).

7.3 PRILOGA 3: Oscilacijska viskozimetrija – testi pri različnih frekvencah oscilacije





10000

100000

1000000

0,001 0,01 0,1

G', G

''


Mazilo 4

1000

10000

100000

1000000

0,1 1 10 100

G', G

''

Frekvenca [Hz]

Vazelin 2

67









1000

10000

100000

1000000

0,1 1 10 100

G', G

''

Frekvenca [Hz]

Vazelin 3

1000

10000

100000

1000000

0,1 1 10 100

G', G

''

Frekvenca [Hz]

Vazelin 4

68


frekvence strižne deformacije za vzorec Podlaga 2 ob času 0 (temno rdeča), po staranju 1 mesec na







1000

10000

100000

1000000

0,1 1 10 100

G', G

''

Frekvenca [Hz]

Podlaga 2

1000

10000

100000

1000000

0,1 1 10 100

G', G

''

Frekvenca [Hz]

Mazilo 2

69









1000

10000

100000

1000000

0,1 1 10 100

G', G

''

Frekvenca [Hz]

Mazilo 3

1000

10000

100000

1000000

0,1 1 10 100

G', G

''

Frekvenca [Hz]

Mazilo 4

univerza v ljubljani fakulteta za farmacijo · white soft paraffin (vaseline) is one of the most...

Documents