Khảo sát sự tạo bọt của một số chất diện hoạt và polyme thân nước sử dụng trong thuốc tiêm có trong phòng thí nghiệm cho thấy Span 80 là chất diện hoạt thân dầu rất khó phân tán trong nước, không có khả năng tạo bọt riêng l . Các chất khác như Tween 80, Triton X100, PEG 400, PEG 6000 đều có khả năng tạo bọt riêng l nhưng bọt tạo thành rất to và không bền, vỡ nhanh trong khoảng thời gian vài giây. Hai chất diện hoạt Poloxamer 188 và Poloxamer 407 thì có khả năng tạo bọt tốt hơn, có lẫn bọt to và bọt nhỏ nhưng bọt tạo thành cũng chỉ bền trong vài phút. Như vậy có thể khẳng định các chất này đều tạo bọt không bền.
Khảo sát sự tạo bọt riêng l từ hai phospholipid có trong phòng thí nghiệm là HSPC và DSPG cho thấy cả hai đều có khả năng tạo bọt nhưng số lượng bọt tạo thành tương đối ít. HSPC tạo bọt có kích thước lớn hơn và đều hơn bọt tạo thành từ DSPG. Do các phosphatidylcholin thường không tích
56
điện ở pH 7,4 nên thuận lợi cho quá trình tạo bọt còn các phân tử DSPG tích điện (-1) ở pH 7,4 nên sẽ đẩy nhau bằng lực đẩy tĩnh điện, rất khó tạo bọt. Vi bọt HSPC cú kớch thước đều nhau, phõn bố kớch thước tập trung ở 5-9àm và khá bền. Vi bọt DSPG bao gồm 2 vùng kích thước chính, những vi bọt kích thước lớn (> 5àm) rất nhanh nhỏ lại cũn những vi bọt cú kớch thước nhỏ hơn 3àm co nhỏ rất chậm và khụng xỏc định được thời điểm những vi bọt này vỡ do điều kiện kính hiển vi chỉ quan sát được những vi bọt có kích thước lớn hơn 1àm.
Khi kết hợp hai phospholipid HSPC và DSPG (có sử dụng thêm Poloxamer 407 làm chất diện hoạt) thì thấy rằng số lượng bọt tạo thành ít hơn khi chỉ sử dụng riêng HSPC với Poloxamer 407. ượng DSPG kết hợp càng nhiều thì số lượng bọt càng giảm và tỷ lệ bọt có kích thước nhỏ càng tăng.
Quan sát trên tiêu bản thấy xuất hiện nhiều bọt méo, nguyên nhân là do sự kết hợp hai phospholipid tạo vỏ gây sự co kéo mạnh, không đều ở các vị trí của vỏ trong quá trình bọt co nhỏ. Khả năng tạo bọt của DSPG kém HSPC, sự kết hợp hai thành phần này cũng làm giảm số lượng và kích thước bọt so với khi dùng HSPC đơn l .
Như vậy có thể kết luận bọt tạo thành từ HSPC bền. Tuy vậy nếu chỉ dùng đơn thành phần HSPC, do các phân tử này khó phân tán trong nước, kém linh động nên hiệu quả tạo bọt chưa cao. Vì vậy, sử dụng kết hợp các chất diện hoạt và các polyme thân nước để tăng khả năng tham gia tạo bọt của HSPC.
Khi kết hợp các chất Tween 80, Triton X100 và PEG 400, PEG 6000 ở các nồng độ khác nhau với HSPC thì nhận thấy bọt tạo thành rất nhanh chóng và khá nhiều nhưng chủ yếu là bọt to, di chuyển rất nhanh lên phía trên miệng ống nghiệm. Đem soi dưới kính hiển vi thì thấy những vi bọt này vỡ trong vòng vài phút.
57
giai đoạn đầu của sự hình thành bọt, những chất diện hoạt này sẽ nhanh chóng tới bề mặt khí, bao quanh lấy khí tạo thành bọt tạm thời. Sau đó những phospholipid sẽ di chuyển dần dần tới vị trí bề mặt khí, thay thế những chất diện hoạt trên và tạo thành vỏ bao ổn định lõi khí bên trong. Tuy nhiên qua khảo sát cho thấy những chất diện hoạt trên tạo bọt không đủ bền để đợi được những phân tử phospholipid tiến tới thay thế. Do vậy, có thể sự kết hợp giữa phospholipid và những chất diện hoạt này không tạo được vi bọt vỏ phospholipid. Và một nguyên nhân khác có thể là do những chất trên có khả năng hòa tan tốt phospholipid nên có thể vi bọt đã được hình thành ổn định lại bị phá vỡ vỏ một cách nhanh chóng. Điều này sẽ được bàn luận tiếp ở phía sau.
Bọt của riêng Poloxamer bền hơn những chất diện hoạt trên nên khi kết hợp với phospholipid ở nồng độ phù hợp cho vi bọt ổn định trong vài giờ.
Nồng độ phù hợp của mỗi loại Poloxamer khác nhau là khác nhau. Nồng độ Poloxamer quá nhỏ sẽ không đủ phân tán phospholipid nên trong quá trình tạo bọt, phospholipid không tham gia hết mà còn bị dư, số lượng bọt tạo thành cũng ít đi. Nồng độ Poloxamer quá lớn thì sau khi bọt hình thành ổn định, những phân tử poloxamer dư thừa đủ nhiều để hòa tan vỏ phospholipid nên khi đem soi trên kính hiển vi thấy bọt vỡ nhanh.
Để tìm hiểu r hơn sự tham gia của Poloxamer vào quá trình hình thành và ổn định vi bọt phospholipid, nghiên cứu đã tiến hành xác định sức căng bề mặt của dung dịch Poloxamer, dịch phospholipid và dịch tạo bọt có chứa phospholipid kết hợp với Poloxamer.
Sức căng bề mặt là đại lượng vật lý phụ thuộc vào bản chất bề mặt phân cách pha giữa hai môi trường. Hai môi trường càng khác nhau thì sức căng tại bề mặt phân cách càng lớn. bề mặt phân cách khí-lỏng, do lực tương tác phân tử trong môi trường lỏng mạnh hơn nhiều so với môi trường khí nên sức căng bề mặt tương đối cao. Còn tại bề mặt phân cách lỏng-lỏng, sự khác biệt
58
giữa hai môi trường giảm rõ rệt, khiến cho sức căng bề mặt tại đây cũng thấp hơn nhiều. Sức căng bề mặt của một dung dịch sẽ bị thay đổi khi dung dịch được thêm các chất diện hoạt.
Khi được thêm vào một dung dịch, các chất diện hoạt sẽ nhanh chóng tiến tới và cố định ở bề mặt thoáng của chất lỏng. Nếu trong lòng chất lỏng xuất hiện các bề mặt khác thì hiện tượng tương tự cũng sẽ xảy ra. Trong quá trình hình thành vi bọt, đầu tiên vi bọt được tạo ra chỉ có lõi khí mà không có màng xung quanh. Nhưng rất nhanh sau đó, các chất diện hoạt tiến tới và lấp đầy các khoảng trống trên bề mặt phân cách pha lỏng-khí này. Khả năng lấp đầy bề mặt của chất diện hoạt càng lớn, sức căng bề mặt phân cách khí nước càng giảm, và vi bọt càng bền. Mỗi chất diện hoạt chỉ có khả năng giảm sức căng bề mặt phân cách tới một giá trị nhất định (>0) do không có khả năng chiếm hết mọi lỗ trống trên bề mặt phân cách. Phối hợp nhiều chất diện hoạt trong cùng một dung dịch có khả năng giảm sức căng bề mặt một cách hiệu quả hơn.
Với kết quả đo sức căng bề mặt của phospholipid và các chất diện hoạt.
Tại nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ chuyển pha Tm (25oC, 40oC), sức căng bề mặt của dung dịch HSPC tương đương giá trị sức căng bề mặt của nước tinh khiết.
Điều này chứng tỏ, trong thời gian bề mặt khí-lỏng mới được tạo ra, các phân tử HSPC chưa di chuyển tới được bề mặt phân cách này. Hay nói cách khác, các phân tử HSPC vẫn liên kết với nhau rất chặt chẽ (có thể dưới dạng kết tụ) nên chưa s n sàng chuyển sang bề mặt mới. Ngược lại, ở nhiệt độ gần nhiệt độ chuyển pha Tm, giá trị sức căng bề mặt của dịch HSPC giảm rõ rệt, chứng tỏ các phân tử HSPC đã linh động và tự do hơn.
Khi phối hợp thêm Poloxamer vào dung dịch tạo bọt, hiện tượng cũng xảy ra tương tự. hai nhiệt độ 25oC, 40oC, sức căng bề mặt của dịch hỗn hợp tiến gần tới giá trị sức căng bề mặt của dung dịch Poloxamer đơn thành phần.
Điều này chứng tỏ Poloxamer luôn linh động và nhanh tiến tới bề mặt phân
59
cách hơn rất nhiều so với HSPC. Tuy nhiên ở các nhiệt độ thấp trong dịch phối hợp, có thể do cản trở không gian nên các phân tử Poloxamer chưa đạt bằng mức trong dung dịch đơn thành phần, dẫn đến giá trị sức căng bề mặt cao hơn một chút. Trong khi đó ở nhiệt độ 65oC, giá trị sức căng bề mặt của dịch phối hợp giảm rõ rệt so với các dịch đơn thành phần. Điều này cho thấy là cả hai thành phần đã cùng tham gia ổn định bề mặt mới tạo, vỏ vi bọt vì vậy gồm cả hai thành phần HSPC và Poloxamer. Và các vi bọt có vỏ hai thành phần này sẽ có độ bền cao hơn các vi bọt đơn thành phần khác do sức căng bề mặt thấp hơn.