Μελέτη της μη γραμμικής δυναμικής και ρευστότητας των λιπιδικών νανοσωματιδίων : συσχέτιση των φαινομένων δυναμικής αστάθειας με την κολλοειδή σταθερότητα
Loading...
Date
2026-07-20
Authors
Τζιμόπουλος, Δημήτριος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Οι νανοδομημένοι λιπιδικοί φορείς (Nanostructured Lipid Carriers, NLCs) αποτελούν δεύτερης γενιάς λιπιδικά νανοσυστήματα, ευρέως αξιοποιούμενα στη φαρμακευτική τεχνολογία και στα δερμοκαλλυντικά. Παρά τη συστηματική φυσικοχημική αξιολόγησή τους με κλασικά εργαλεία (υδροδυναμική διάμετρος, δείκτης πολυδιασποράς, ζ-δυναμικό), η μακροχρόνια εξέλιξη των ιδιοτήτων τους εμφανίζει συχνά μη γραμμικά χαρακτηριστικά που δεν περιγράφονται επαρκώς από τα κλασικά μοντέλα κολλοειδούς αστάθειας (DLVO, ωρίμανση Ostwald, κινητική Smoluchowski).
Στην παρούσα εργασία, παρασκευάστηκαν NLC με τη μέθοδο θερμής τήξης και ομογενοποίησης μεσώ υπερήχησης, αποτελούμενη από στερεό λιπίδιο (υδρογονωμένο φοινικέλαιο, 2 % w/w), υγρό λιπίδιο (τριγλυκερίδια καπρυλικού/καπρικού οξέος, 1 % w/w), λεκιθίνη (2,5 % w/w), 12-υδροξυστεατική πολυαιθυλενογλυκόλη (1 % w/w), Καπρυλική προπυλενογλυκόλη (3 % w/w) και κεκαθαρμένο ύδωρ (90,5 % w/w). Τα δείγματα αποθηκεύτηκαν στους 4 °C και η κολλοειδής σταθερότητα (μέση υδροδυναμική διάμετρος - Zave, δείκτης πολυδιασποράς - PDI και ζ-δυναμικό) παρακολουθήθηκε σε έξι (6) χρονικά σημεία (ημέρες 4, 8, 15, 18, 20 και 25) με n = 180 μετρήσεις ανά χρονικό σημείο.
Παρατηρήθηκε μη γραμμική χρονική εξέλιξη της υδροδυναμικής διαμέτρου: αρχική μείωση από 184,02 ± 2,24 nm (ημέρα 4) σε 160,27 ± 9,19 nm (ημέρα 8), επακόλουθη αύξηση σε 200,20 ± 3,89 nm (ημέρα 15) και 206,67 ± 3,99 nm (ημέρα 18), και τελική ύφεση στα 168,82 ± 1,72 nm (ημέρα 25). Ο δείκτης πολυδιασποράς διατηρήθηκε σταθερά κάτω του ορίου PDI < 0,30 (0,237 – 0,262), ενώ το ζ-δυναμικό παρουσίασε σταδιακή αύξηση της απόλυτης τιμής του από −61,47 ± 4,80 mV (ημέρα 4) σε −71,93 ± 5,63 mV (ημέρα 25), αρκετά πέραν του ορίου ηλεκτροστατικής σταθερότητας |ζ| > 30 mV.
Η ανάλυση μη γραμμικής δυναμικής, πραγματοποιήθηκε με το λογισμικό FRACTAN 4.4 και ανέδειξε χαρακτηριστικά ντετερμινιστικού χάους χαμηλής διαστατικότητας. Συγκεκριμένα, η διάσταση συσχέτισης (correlation dimension) συνέκλινε στις τιμές ν = 2,63 (Zave ημ. 4), ν = 2,60 (Zave ημ. 25), ν = 2,59 (Pdl ημ. 4) και ν = 2,55 (Pdl ημ. 25), με ελάχιστη διάσταση εμβύθισσης (embedding dimension) mmin = 3. Όλοι οι Μέγιστοι Εκθέτες Lyapunov [Largest Lyapunov Exponents (LLE)] υπολογίστηκαν θετικοί (Zave: 0,114 → 0,210 Pdl: 0,087 → 0,390 bits/s), παρέχοντας αναμφισβήτητη ένδειξη ευαισθησίας στις αρχικές συνθήκες. Η εντροπία συσχέτισης (corre lation entropy) (K₂ ≈ 0,62 bits/s) παρέμεινε σχεδόν αμετάβλητη μεταξύ των δύο χρονικών σημείων, υποδεικνύοντας διατήρηση της πληροφορίας που αποδίδει ο ελκυστής (attractor).
Η σύγκλιση των αποτελεσμάτων από δύο ανεξάρτητα χρονικά σημεία (ημέρα 4 και ημέρα 25) στις ίδιες τιμές ν ≈ 2,55–2,63 και mmin = 3 αποτελεί ισχυρή ένδειξη ότι η δυναμική του συστήματος ελέγχεται από έναν περιορισμένο αριθμό (τρεις) ενεργών βαθμών ελευθερίας, οι οποίοι αποδίδονται σε τρεις φυσικοχημικές διεργασίες: ανακρυστάλλωση της στερεής λιπιδικής φάσης, σταθεροποίηση επιφανειοδραστικών στη διεπιφάνεια και ωρίμανση Ostwald της υγρής λιπιδικής φάσης Η παρούσα εργασία αποτελεί την πρώτη εφαρμογή ανάλυσης μη γραμμικής δυναμικής σε NLCs. Επεκτείνοντας τα ευρήματα των Naziris et al. (2022) για τα λιποσώματα, η μελέτη εστιάζει πλέον σε συστήματα δεύτερης γενιάς λιπιδικών νανοφορέων και εισάγει ένα νέο, ολοκληρωμένο πλαίσιο αξιολόγησης που ξεπερνά τις προσεγγίσεις των κλασικών στατικών μετρήσεων.
Description
Keywords
Νανοδομημένοι λιπιδικοί φορείς, Κολλοειδής σταθερότητα, Δυναμική σκέδαση φωτός, Ζ-δυναμικό, Μη γραμμική δυναμική, Ντετερμινιστικό χάος, Εκθέτες Lyapunov, Διάσταση συσχέτισης