Thiết kế và tối ưu hóa công thức gel nhũ tương:

Mô hình IV-Optimal được thiết kế bằng phần mềm Design-Expert phiên bản 8.0.6 gồm 25 công thức. Năm trên, để yên trong trong 1 phút. Đo đường kính vòng tròn của gel nhũ tương tản ra, đo 2 chiều và lấy giá trị trung bình. Diện tích dàn mỏng được tính theo công thức: S = (d2 x π)/4 yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính chất của gel nhũ tương được thiết lập bao gồm: tỷ lệ % dầu dừa (A), tỷ lệ% hỗn hợp chất nhũ hóa tween polysorbate 80 (B), tỷ lệ % Carbopol (C), tỷ lệ % triethanolamin (D), tỷ lệ % nước cất (E). Trong đó, các tính chất của gel nhũ tương được chọn khảo sát để tối ưu hóa các biến độc lập bao gồm pH (R1), kích thước hạt trung bình (µm) (R2), diện tích dàn mỏng (cm2) (R3) và độ bền vật lý (R4).

Việc xem xét sự có ý nghĩa về mặt thống kê của các yếu tố bằng phân tích phương sai thông qua việc so sánh giá trị P cũng như giá trị độ chính xác thích hợp (Adequate precision), đây là tỷ lệ giữ tín hiệu và nhiễu. Giá trị độ chính xác thích hợp so sánh khoảng các giá trị dự đoán tại các điểm thiết kế với sai số dự đoán trung bình. Giá trị này lớn hơn 4 cho thấy mô hình có khả năng dự đoán thích hợp. Việc lựa chọn công thức tối ưu dựa vào chỉ số mong muốn được gợi ý từ phần mềm Design-Expert, chỉ số này càng cao thì các giá trị dự đoán càng có khả năng sát với giá trị thực tế nhất.

Xác định các tính chất của gel nhũ tương(tween polysorbate 80):

Cảm quan: gel nhũ tương có màu trắng đục như sữa, thể chất mềm mịn, có mùi đặc trưng, không biến màu, không cứng lại hoặc tách lớp ở điều kiện thường, không được chảy lỏng ở nhiệt độ 37oC, phải bắt dính được trên da khi bôi.

Độ đồng nhất: gel nhũ tương phải đồng nhất, không vón cục, không có cấu tử lạ. Lấy 4 mẫu gel nhũ tương, mỗi mẫu khoảng 0,02 đến 0,03 g, trải đều trên 4 phiến kính. Đậy lên mỗi phiến kính bằng một phiến kính thứ 2 và ép mạnh cho tới khi tạo thành vết tròn có đường kính khoảng 2 cm. Quan sát vết thu được bằng mắt thường (cách mắt khoảng 30 cm), ở 3 trong 4 tiêu bản không được nhận thấy các tiểu phân. Nếu có các tiểu phân nhìn thấy ở trong phần lớn số các vết thì phải làm lại với 8 mẫu kem. Trong số các tiêu bản này, các tiểu phân cho phép nhận thấy không được vượt quá 2 tiêu bản.

pH: cân 10 g gel nhũ tương vào cốc becher 100 ml, cho vào 50 ml nước cất đun sôi để nguội. Khuấy kỹ, sau đó lọc qua giấy lọc và tiến hành đo giá trị pH của dịch lọc. Thực hiện đo 3 lần cho mỗi mẫu và lấy giá trị trung bình.

Độ dàn mỏng: cân 1 g gel nhũ tương cho vào giữa tấm kính, đặt tấm kính còn lại có khối lượng khoảng 250 g lên (trong đó, d là đường kính trung bình của 2 lần đo).

Kích thước tiểu phân: tiến hành đo phân bố kích thước tiểu phân bằng máy Malvern Mastersizer 3000. Ghi nhận các giá trị kích thước hạt trung bình.

Độ ổn định vật lý: cân 10 g gel nhũ tương cho vào ống nghiệm có nắp đậy. Đặt ống nghiệm này lần lượt ở các điều kiện nhiệt độ 40oC trong 24 giờ, 4oC trong 24 giờ. Tiếp tục lặp lại các chu kỳ tương tự. Sau mỗi 24 giờ quan sát và ghi nhận thời gian tách lớp bằng cách đưa ống nghiệm ngang tầm mắt, đối diện với ánh sáng đèn. Mẫu được cho là tách lớp khi gel nhũ tương bị tách thành 2 pha rõ rệt. Thực hiện 12 chu kỳ [9].

Kết quả và bàn luận

Kết quả khảo sát mức độ tách lớp của các công thức nhũ tương từ A1 đến A10 có giá trị HLB tương ứng từ 5 đến 14 được trình bày ở bảng 1. Công thức nhũ tương A1 có giá trị HLB tương ứng là 5,0 bền vững nhất sau 24 giờ. Tiếp tục thu hẹp miền giá trị HLB quanh giá trị này để xác định công thức nhũ tương ổn định nhất. Nếu công thức nhũ tương có giá trị HLB là 5,0 vẫn bền nhất thì cần khảo sát thêm công thức có HLB là 4,0 và 4,5 để so sánh. Tuy nhiên, kết quả khảo sát trình bày ở bảng 2 cho thấy công thức nhũ tương B2 có HLB tương ứng là 5,5 bền vững nhất. Cả 3 lần thử nghiệm đều cho kết quả lặp lại. Vậy giá trị RHLB của dầu dừa là 5,5.

Bảng 1. Kết quả khảo sát mức độ tách lớp của các công thức nhũ tương với giá trị HLB ở khoảng rộng.

 (-): không hoặc gần như không tách lớp.

(+) (++) (+++) (++++): tách lớp, mức độ tách tăng dần.

Bảng 2. Kết quả khảo sát mức độ tách lớp của các công thức nhũ tương với giá trị HLB ở khoảng hẹp.

Bảng 4. Mô hình IV-Optimal và dữ liệu thực nghiệm.

Giá trị RHLB của công thức B2 giúp tính toán tỷ lệ các chất nhũ hóa phù hợp, phục vụ quá trình tối ưu hóa công thức. Với RHLB pha dầu là 5,5, tỷ lệ giữa span 80: tween polysorbate 80 được xác định dựa trên công thức (1) là 89:11.