Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Investigation of the micelle-to-vesicle transition in mixtures of an anionic and a cationic surfactant: the effect of adding salt.
KTH, School of Chemical Science and Engineering (CHE).
2012 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Undersökning av övergången från miceller till vesiklar i blandningar av en anjonisk och en katjonisk tensid. Påverkan av tillsats av salt. (Swedish)
Abstract [en]

Catanoinic systems spontaneously form micelles and vesicles, which are self-assembled spherical structures made up by surfactants. In the core of the micelle a drug, or other organic substance, can be kept to stabilize it when placed in an aqueous environment. The micelle-to-vesicle transition corresponds to the moment when the drug is releases, and understanding which factors that trigger this transition is thus of great interest for the pharmaceutical industry.

In this study the micelle-to-vesicle transition in water and the effect of salt were studied for the systems 95 mol% SDS/DDAB and 95 mol% SDeS/DDAB with different total concentrations.

The static light scattering measurements showed that the micelle-to-vesicle transition for the system 95 mol% SDS/DDAB was shifted to lower total concentrations both when 50 mM NaBr and 100 mM NaBr were added, and that the transition was unaffected by changing the anionic surfactant from SDS to SDeS when no salt had been added. A phase separation was observed when 50 mM NaBr was added to 95 mol% SDeS/DDAB (the Krafft point was probably reached), and when 100 mM NaBr was added to the same system the sample remained opaque one week after mixing the sample and also after heating it to 40°C in a water bath. The curve for sample 95 mol% SDS/DDAB 1/8192 mM + 100 mM NaBr was oscillating implying possible defects in the vesicle membrane.

The cryo-TEM images confirmed the light scattering results and additionally showed that at higher total concentrations agglomeration occurred, while whenever salt was added less vesicles seemed to appear, while both discs and broken vesicles were present suggesting that the disc structure is preferred over the spherical structure when salt is present. Also a vesicle inside another vesicle was discovered for the sample 0.95 SDS/DDAB 3.75 mM + 50 mM NaBr.

The mole fraction of anionic surfactant in the aggregates (x) was calculated using a MATLAB code based on the Poisson-Boltzmann theory. The results from the calculations showed that a higher amount of SOS was needed for the system 0.95 SOS/CTAB than the amount of SDS and SDeS needed for the systems 0.95 SDS/DDAB and 0.95 SDeS/DDAB when forming aggregates, indicating that a shorter chain of the anion and the higher spontaneous curvature of the cation leads to a higher curvature. Also a larger amount of cation was needed when the tail was single than when it was double in order to form stable spherical structures. Finally, as the total concentration decreased the x value also decreased in all cases, thus the spontaneous curvature was decreased.

Abstract [sv]

Katanoiniska system bildar spontant miceller och vesiklar, som är självorganiserade sfäriska strukturer uppbyggda av surfaktanter. I micellens inanndöme kan ett läkemedel, eller annan organisk substans, förvaras för att stabilisera denna då den placeras i en akvatisk miljö. Micelle-till-vesikel övergången motsvarar tidpunkten för frisättningen av drogen, och är därmed av stort intresse för läkemedelsindustrin.

I denna rapport har micelle-till-vesikel övergången i vatten och effekten av att tillsätta salt studerats för blandningarna 95 mol% SDS/DDAB och 95 mol% SDeS/DDAB med olika totala koncentrationer.

Resultaten från statisk ljusspridningsexperimenten visade att micelle-till-vesikel övergången för systemet 95 mol% SDS/DDAB hade förskjutits till lägre totala koncentrationer både vid tillsats av 50 mM NaBr och 100 mM NaBr, och att övergången låg på samma totala koncentration då SDS byttes ut mot SDeS när inget salt adderats. En fasseparation observerades då 50 mM NaBr tillsattes 95 mol% SDeS/DDAB (Krafftpunkten nåddes troligtvis), och när 100 mM NaBr tillsats samma system förblev provet opakt en vecka efter att provet blandats och värmts till 40°C i ett vattenbad. Kurvan för provet 95 mol% SDS/DDAB 1/8192 mM + 100 mM NaBr oscillerade, vilket tyder på att det möjligen kan röra sig om deffekter I vesikelmembranet.

Cryo-TEM bilderna bekräftar de erhållna ljusspridningsdata. Vidare, visade de att vid högre totala koncentrationer skedde agglomerering, medan så fort salt hade tillsats verkade färre vesiklar ha bildats medan både diskar och uppspruckna vesiklar återfanns i provet, vilket skulle kunna vara en indikation på att diskar gynnas över sfäriska strukturer vid närvaro av salt . Vidare upptäcktes en vesikel inuti en annan vesikel för provet 0.95 SDS/DDAB 3.75 mM + 50 mM NaBr.

Molfraktionen anjonisk surfactant i aggregaten (x) beräknades m.h.a. en MATLAB-kod baserad på Poisson-Boltzmann teorin. Resultaten antydde att en högre mängd SOS erfordras för systemet 0.95 SOS/CTAB än det krävs SDS och SDeS för systemen 0.95 SDS/DDAB respektive 0.95 SDeS/DDAB för att bilda aggregat, vilket tyder på att en kortare anjonisk kedja samt en högre spontan katjonisk krökning ger upphov till en högre krökning. Dessutom behövdes en större mängd katjoner för enkelkedjiga katjoner (CTAB) jämfört med dubbelkedjiga katjoner (DDAB) för att bilda stabila sfäriska strukturer. Slutligen minskade värdet på x vid minskande totalhalt för samtliga fall vilket samtidigt innebar en sänkt spontan krökning.

Place, publisher, year, edition, pages
2012. , 24 p.
Keyword [en]
SDS, DDAB, NaBr, Static light scattering, cryo-TEM, drug delivery, perforated vesicles
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-146039OAI: oai:DiVA.org:kth-146039DiVA: diva2:721862
Available from: 2014-06-09 Created: 2014-06-05 Last updated: 2014-06-09Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

By organisation
School of Chemical Science and Engineering (CHE)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 15 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf