Способ получения нанокапсул пигмента виолацеина

Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины и сельского хозяйства. Для получения нанокапсул пигмента виолацеина в суспензию каппа-каррагинана в циклогексане добавляют виолацеин в спиртовом растворе в присутствии сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества и перемешивают со скоростью 700 об/мин в течение 40 мин. Полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре. В качестве ядра используют пигмент виолацеин, в качестве оболочки нанокапсул – каппа-каррагинан при массовом соотношении ядро/оболочка в нанокапсулах 1:3, или 1:1, или 1:2. Изобретение позволяет упростить и ускорить процесс получения нанокапсул, уменьшить потери при их получении, обеспечить защиту пигмента от обесцвечивания при воздействии солнечных лучей, получить устойчивые водные дисперсии виолацеина. 6 ил., 4 пр.

 

Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины и сельского хозяйства.

Виолацеин (violacein) — фиолетовый индольный алкалоидный пигмент, нерастворимый в воде.

Согласно литературным данным, виолацеин обладает множеством биотехнологически важных свойств, а именно, противоопухолевой, противовирусной, антибактериальной, антимикозной, антипротозойной и противопаразитарной активностью (Durán et al., 2007). Кроме того, виолацеин обладает умеренной микостатической активностью в отношении плесневого гриба Alternaria brassicicola F-1864 и может быть использован для разработки средств защиты растений (Lyakhovchenko et al., 2021).

Из патента RU 2580105 (опубликован 10.12.2014) известно, что виолацеин представляет собой высокоактивный инсектицид с оценочным значением LC50, составляющим 7×10^-6 микрограммов на лунку в in vitro исследовании введения с кормом личинкам совки ни.

Нерастворимость в воде виолацеина препятствует образованию устойчивой взвеси в водных суспензиях, поэтому капсулирование пигмента виолацеина способствует переводу его в форму, способную образовывать устойчивые водные дисперсии.

Ранее были известны способы получения микрокапсул.

В пат. 2173140 МПК A61K009/50, A61K009/127 Российская Федерация опубликован 10.09.2001 предложен способ получения кремнийорганолипидных микрокапсул с использованием роторно-кавитационной установки, обладающей высокими сдвиговыми усилиями и мощными гидроакустическими явлениями звукового и ультразвукового диапазона для диспергирования.

Недостатком данного способа является применение специального оборудования - роторно-кавитационной установки, которая обладает ультразвуковым действием, что оказывает влияние на образование микрокапсул и при этом может вызывать побочные реакции в связи с тем, что ультразвук разрушающе действует на полимеры белковой природы, поэтому предложенный способ применим при работе с полимерами синтетического происхождения

В пат. 2359662 МПК A61K009/56, A61J003/07, B01J013/02, A23L001/00  опубликован 27.06.2009 Российская Федерация предложен способ получения микрокапсул хлорида натрия с использованием распылительного охлаждения в распылительной градирне Niro при следующих условиях: температура воздуха на входе 10°С, температура воздуха на выходе 28°С, скорость вращения распыляющего барабана 10000 оборотов/мин. Микрокапсулы по изобретению обладают улучшенной стабильностью и обеспечивают регулируемое и/или пролонгированное высвобождение активного ингредиента.

Недостатками предложенного способа являются длительность процесса и применение специального оборудования, комплекс определенных условий (температура воздуха на входе 10°С, температура воздуха на выходе 28°С, скорость вращения распыляющего барабана 10000 оборотов/мин).

Известен способ получения микрокапсул красителя (патент RU 1045906, 1983), в котором для формирования оболочки использовалась карбоксиметилцеллюлоза или сополимер на основе метакриловой кислоты, обработанные 30-47%-ным латексом полистирола или его сополимера с бутадиеном или нитрилом акриловой и метакриловой кислот в присутствии неионогенного поверхностно-активного вещества.

Известен способ, предложенный в пат. 2134967 МПК A01N53/00, A01N25/28 опубликован 27.08.1999 Российская Федерация (1999). В воде диспергируют раствор смеси природных липидов и пиретроидного инсектицида в весовом отношении 2-4: 1 в органическом растворителе, что приводит к упрощению способа микрокапсулирования.

Недостатком метода является диспергирование в водной среде, что делает предложенный способ неприменимым для получения микрокапсул водорастворимых препаратов в водорастворимых полимерах.

Известен способ получения микрокапсул пигмента голубого фталоцианинового. Способ включает диспергирование пигмента в 3,0% растворе поливинилпирролидона или поливинилового спирта в воде с использованием неионогенного поверхностно-активного вещества (ПАВ) - ОС-20 в количестве 1,0-1,5% от массы пигмента и осаждение полимера на поверхности частиц. Осаждение осуществляют избытком ацетона, в два раза превышающим объем раствора полимера. Диспергирование реакционной смеси предпочтительно осуществляют с использованием ультразвукового диспергатора. Полученные микрокапсулы пигмента голубого фталоцианинового способны образовывать устойчивые водные суспензии.

Недостатком является необходимость использования ультразвукового диспергатора.

Техническая задача – создание способа получения нанокапсул, в которых в качестве ядра используется пигмент виолацеин.

Технический результат - упрощение и ускорение процесса получения нанокапсул, в которых в качестве в качестве ядра используется пигмент виолацеин, а в качестве оболочки используют каппа-каррагинан, а также уменьшение потерь при получении нанокапсул за счет увеличения выхода по массе. Дополнительные технические результаты за счет получения капсулированной формы пигмента виолацеин – возможность получать устойчивые водные дисперсии виолацеина, обеспечение пролонгированного контакт виолацеина с поверхностью на который наносится субстанция, обеспечение частичной защиты пигмента от обесцвечивания при воздействии солнечных лучей в сравнении с нативной формой.

Решение технической задачи достигается предложенным способом получения нанокапсул пигмента виолацеина, в котором:

- в качестве оболочки нанокапсул пигмента виолацеина используют каппа-каррагинан, для чего виолацеин в спиртовом растворе добавляют в суспензию каппа-каррагинана в циклогексане в присутствии сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества;

- массовое соотношение ядро/оболочка в нанокапсулах составляет 1:3, 1:1 или 1:2;

- перемешивают при скорости 700 об/мин в течение 40 минут;

- полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре.

Отличительной особенностью предлагаемого способа, подтверждающего соответствие условию новизна и изобретательский уровень является:

- получение нанокапсул с использованием каппа-каррагинана в качестве оболочки наночастиц и пигмента виолацеина – в качестве ядра.

Изобретение характеризуется на следующих графических изображениях.

Фиг. 1. Распределение частиц по размерам в образце нанокапсул пигмента виолацеина в каппа-каррагинане при соотношении ядро:оболочка 1:1.

Фиг. 2. Статистические характеристики распределений частиц по размерам в образце нанокапсул пигмента виолацеина в каппа-каррагинане при соотношении ядро:оболочка 1:1.

Фиг. 3. Распределение частиц по размерам в образце нанокапсул пигмента виолацеина в каппа-каррагинане при соотношении ядро:оболочка 1:2.

Фиг. 4. Статистические характеристики распределений частиц по размерам в образце нанокапсул пигмента виолацеина в каппа-каррагинане при соотношении ядро:оболочка 1:2.

Фиг. 5. Распределение частиц по размерам в образце нанокапсул пигмента виолацеина в каппа-каррагинане при соотношении ядро:оболочка 1:3.

Фиг. 6. Статистические характеристики распределений частиц по размерам в образце нанокапсул пигмента виолацеина в каппа-каррагинане при соотношении ядро:оболочка 1:3.

Примеры осуществления заявленного способа.

ПРИМЕР 1. Получение нанокапсул пигмента виолацеина, соотношение ядро:оболочка 1:1

13,3 мл спиртового раствора, содержащего 0,13 г пигмента виолацеина добавляют в суспензию 0,13 г каппа-каррагинана в циклогексане, в присутствии 0,005г препарата Е472с при перемешивании 700 об/мин. Полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре.

Получено 0,26 г порошка нанокапсул. Выход составил 100%.

ПРИМЕР 2.

Получение нанокапсул пигмента виолацеина, соотношение ядро:оболочка 1:2

13,3 мл спиртового раствора, содержащего 0,13 г пигмента виолацеина добавляют в суспензию 0,26 г каппа-каррагинана в циклогексане, в присутствии 0,005 г препарата Е472с при перемешивании 700 об/мин. Полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре.

Получено 0,39 г порошка нанокапсул. Выход составил 100%.

ПРИМЕР 3. Получение нанокапсул пигмента виолацеина, соотношение ядро:оболочка 1:3

13,3 мл спиртового раствора, содержащего 0,13 г пигмента виолацеина добавляют в суспензию 0,39 г каппа-каррагинана в циклогексане, в присутствии 0,005 г препарата Е472с, в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 700 об/мин в течение 40 мин. Полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре.

Получено 0,52 г порошка нанокапсул. Выход составил 100%.

ПРИМЕР 4. Определение размеров нанокапсул методом NTA.

Измерения проводили на мультипараметрическом анализаторе наночастиц Nanosight LM0 производства Nanosight Ltd (Великобритания) в конфигурации HS-BF (высокочувствительная видеокамера Andor Luca, полупроводниковый лазер с длиной волны 405 нм и мощностью 45 мВт). Прибор основан на методе анализа траекторий наночастиц (Nanoparticle Tracking Analysis, NTA), описанном в ASTM E2834.

Оптимальным разведением для разведения было выбрано 1: 100. Для измерения были выбраны параметры прибора: Camera Level = 16, Detection Threshold = 10 (multi), Min Track Length: Auto, Min Expected Size: Auto, длительность единичного измерения 215s, использование шприцевого насоса.

Результаты определения размеров нанокапсул и распределения частиц по размерам, полученных по примерам 1-3 представлены на фигурах 1-6.

Таким образом, техническая задача по созданию способа получения нанокапсул, в которых в качестве оболочки использован каппа-каррагинан, а в качестве ядра – пигмент виолацеин, решена. Достигнут заявленный технический результат по упрощению и ускорению процесса получения капсул, уменьшению потерь при получении нанокапсул за счет увеличения выхода по массе.

Способ получения нанокапсул пигмента виолацеина, характеризующийся тем, что виолацеин в спиртовом растворе добавляют в суспензию каппа-каррагинана в циклогексане в присутствии сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества, перемешивают со скоростью 700 об/мин в течение 40 мин, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, причем в качестве ядра используют пигмент виолацеин, в качестве оболочки нанокапсул – каппа-каррагинан при массовом соотношении ядро/оболочка в нанокапсулах 1:3, или 1:1, или 1:2.