Понимание температурной зависимости и поведения потока средств по уходу за глазами - измерение вязкости с помощью Kinexus

Введение

Реометры серии NETZSCH Kinexus Prime позволяют определять характеристики широкого спектра сложных жидкостей и полужидкостей благодаря своей чувствительности, малому объему, модульной геометрии и возможностям сайта Advanced Software. В частности, эти реометры оснащены воздушным подшипником со сверхнизким коэффициентом трения, который обеспечивает непревзойденную чувствительность в диапазоне от очень низких (0,001 1/с) до очень высоких (10 000 1/с) скоростей сдвига. Это важно для понимания и измерения поведения материала в реальных условиях, таких как сдвиг через пипетку или физиологический сдвиг через глаз во время моргания. Офтальмологические терапевтические компании могут использовать данные, полученные с помощью реометров серии Kinexus Prime, для разработки рецептур.

Местные глазные капли являются основным средством лечения глазных заболеваний, таких как сухость глаза, глаукома и сезонная аллергия. Однако хорошо известно, что глазные капли практически неэффективны: менее 5 % лекарственного вещества в применяемой дозе достигает целевых тканей [1]. Это явление обусловлено, прежде всего, естественной способностью глаза очищаться от инородных предметов. Передняя часть глаза, как показано на рис. 1, состоит из многочисленных барьеров, таких как сложная слезная пленка, гидрофобная и гидрофильная природа роговицы. Кроме того, носослезный дренаж и моргание играют важную роль в быстром удалении нанесенных глазных капель. Моргание - это уникальный случай, когда скорость сдвига меняется от нуля, когда глаз открыт, до очень высокого сдвига, когда веки быстро закрываются и снова открываются.

Для улучшения времени пребывания активных компонентов можно использовать различные лекарственные формы, такие как мази, гели и эмульсии. NETZSCH недавно сотрудничал с группой исследований и разработок компании, производящей фармацевтические препараты и устройства для ухода за глазами, чтобы разработать уникальную методику тестирования в программируемом программном обеспечении rSpace, которая поможет в разработке рецептур мазей и лубрикантов для глазных капель.

Условия измерения

В реометрах Kinexus используется программное обеспечение rSpace, которое позволяет пользователям программировать индивидуальную последовательность испытаний. Пользователи также могут получить доступ и изменить более 200 предварительно созданных программ, которые поставляются с программным обеспечением и охватывают 6 языков.

Для испытания предоставленных образцов была разработана специальная последовательность, позволяющая измерять один образец в диапазоне скоростей сдвига, при различных температурах, с периодическими паузами для нагрева. Этот метод имитирует как нанесение препарата для местного применения из первичной упаковки (сдвиговый поток) при комнатной температуре, так и эффект моргания при температуре, близкой к физиологической. Параметры испытания приведены в таблице 1.

Таблица 1: Параметры испытаний для измерения топических офтальмологических материалов

Сравнение препаратов для местного применения

Вязкость в зависимости от скорости сдвига и температуры для трех коммерческих средств местного применения показана на рис. 2a, b и c. На рис. 2a показана глазная мазь из петролатума, минерального масла и ланолина, которая используется для облегчения симптомов сухого глаза на ночь. На рисунке 2b также показана мазь, используемая для ночного лечения симптомов сухого глаза, но в ее состав входит витамин А, а также петролатум, минеральное масло и ланолин. Наконец, на рисунке 2c представлен глазной лубрикант с высокомолекулярным гиалуронатом натрия и глицерином.

Хотя все три образца предназначены для обеспечения комфорта пациентам с "сухим глазом". Составы глазных мазей, показанные на рисунках 2a и 2b, на порядки более вязкие по сравнению с лубрикантом, показанным на рисунке 2c. Кроме того, мази имеют четкую температурную зависимость, при которой нагревание образцов от температуры окружающей среды до физиологической температуры значительно снижает их вязкость. В отличие от этого, смазка демонстрирует лишь незначительное снижение вязкости при повышении температуры, что не меняет ее общего профиля реакции. Эти результаты информативны с точки зрения дизайна: мази "тают" от тепла глаза, но остаются достаточно вязкими, чтобы увеличить время удержания. Такие мази часто используются для комфорта глаз у пациентов с тяжелой формой сухого глаза и заболеваниями роговицы. С другой стороны, глазной лубрикант демонстрирует выраженный эффект сдвигового разжижения, предполагающий, что состав будет разжижаться при моргании, не будет быстро удаляться или препятствовать зрению.

Наконец, несмотря на то, что оба продукта являются глазными лубрикантами с похожими составами, существует явное различие в профилях реакции, представленных на рисунках 2a и 2b. При комнатной температуре рисунок 2b демонстрирует двухфазную реакцию на сдвиг, а не постепенную реакцию, как на рисунке 2a. Кроме того, при физиологических температурах образец 2b имеет значительно большую вязкость по сравнению с 2a. Этот результат иллюстрирует чувствительность приборов Kinexus и их способность различать продукты, даже если они имеют схожий состав.

Резюме

Серия реометров NETZSCH Kinexus Prime предлагает пользователям универсальность и высокую степень настройки при определении характеристик сложных жидкостей и полутвердых веществ. Для фармацевтических и медико-биологических приложений высокая чувствительность в диапазоне скоростей сдвига large и малый объем образца являются ключевыми атрибутами тестирования. В этом разделе мы продемонстрировали, как с помощью Kinexus был разработан индивидуальный метод тестирования для получения данных о коммерческих продуктах по уходу за глазами для поддержки разработки рецептур. Широкий диапазон скоростей сдвига позволяет пользователям моделировать скорость сдвига при моргании, чтобы помочь экспертам в разработке рецептур по времени пребывания в глазу, комфорту пациента и размытию.