هيدروكسي بروبيل ميثيل سيلولوز (HPMC) هو بوليمر قابل للذوبان في الماء شائع الاستخدام ، ويستخدم على نطاق واسع في المستحضرات الصيدلانية ومستحضرات التجميل والغذاء والصناعة ، وخاصة في إعداد المواد الهلامية. خصائصها الفيزيائية وسلوك الذوبان لها تأثير كبير على الفعالية في التطبيقات المختلفة. تعد درجة حرارة Gelation HPMC واحدة من خصائصه الفيزيائية الرئيسية ، والتي تؤثر بشكل مباشر على أدائها في الاستعدادات المختلفة ، مثل الإصدار الخاضع للرقابة ، وتشكيل الأفلام ، والاستقرار ، إلخ.
1. هيكل وخصائص HPMC
HPMC هو بوليمر قابل للذوبان في الماء تم الحصول عليه عن طريق إدخال بدائل ، هيدروكسي بروبيل والميثيل ، في الهيكل العظمي الجزيئي السليلوز. يحتوي هيكله الجزيئي على نوعين من البدائل: هيدروكسي بروبيل (-ch2chohch3) والميثيل (-Ch3). إن عوامل مثل محتوى الهيدروكسيبروبيل المختلفة ، ودرجة المثيلة ، ودرجة البلمرة سيكون لها تأثير مهم على قابلية الذوبان ، وسلوك التلقائي ، والخصائص الميكانيكية لـ HPMC.
في المحاليل المائية ، يشكل ANCENCEL®HPMC حلولًا غروانيًا مستقرة عن طريق تكوين روابط هيدروجين مع جزيئات الماء والتفاعل مع الهيكل العظمي القائم على السليلوز. عندما تتغير البيئة الخارجية (مثل درجة الحرارة ، والقوة الأيونية ، وما إلى ذلك) ، فإن التفاعل بين جزيئات HPMC سيتغير ، مما يؤدي إلى التهديد.
2. التعريف والتأثير على عوامل درجة حرارة الجيل
تشير درجة حرارة الجيل (درجة حرارة الجيل ، T_GEL) إلى درجة الحرارة التي يبدأ عندها محلول HPMC في الانتقال من السائل إلى صلب عندما ترتفع درجة حرارة المحلول إلى مستوى معين. في درجة الحرارة هذه ، سيتم تقييد حركة السلاسل الجزيئية HPMC ، مما يشكل بنية شبكة ثلاثية الأبعاد ، مما يؤدي إلى مادة تشبه الهلام.
تتأثر درجة حرارة الجيل في HPMC بالعديد من العوامل ، واحدة من أهم العوامل هي محتوى الهيدروكسي بروبيل. بالإضافة إلى محتوى الهيدروكسيبروبيل ، تشمل العوامل الأخرى التي تؤثر على درجة حرارة الهلام الوزن الجزيئي ، تركيز المحلول ، قيمة الرقم الهيدروجيني ، نوع المذيبات ، القوة الأيونية ، إلخ.
3. تأثير محتوى هيدروكسي بروبيل على درجة حرارة هلام HPMC
3.1 تؤدي الزيادة في محتوى هيدروكسي بروبيل إلى زيادة في درجة حرارة الهلام
ترتبط درجة حرارة الجيل في HPMC ارتباطًا وثيقًا بدرجة استبدال هيدروكسي بروبيل في جزيءه. مع زيادة محتوى الهيدروكسيبروبيل ، يزداد عدد بدائل المحبة للماء على السلسلة الجزيئية HPMC ، مما يؤدي إلى تعزيز التفاعل بين الجزيء والماء. يؤدي هذا التفاعل إلى تمتد السلاسل الجزيئية إلى أبعد من ذلك ، مما يقلل من قوة التفاعل بين السلاسل الجزيئية. ضمن نطاق تركيز معين ، يساعد زيادة محتوى الهيدروكسي بروبيل على تعزيز درجة الترطيب وتعزيز الترتيب المتبادل للسلاسل الجزيئية ، بحيث يمكن تشكيل بنية الشبكة عند درجة حرارة أعلى. لذلك ، تزداد درجة حرارة الجيل عادة مع ارتفاع هيدروكسي بروبيل مع زيادة المحتوى.
HPMC مع ارتفاع محتوى الهيدروكسيبروبيل (مثل HPMC K15M) يميل إلى إظهار درجة حرارة أعلى من الجيل في نفس التركيز من ANCENCEL®HPMC مع انخفاض محتوى الهيدروكسيبروبيل (مثل HPMC K4M). وذلك لأن ارتفاع محتوى الهيدروكسيبروبيل يجعل من الصعب على الجزيئات التفاعل وتشكيل شبكات في درجات حرارة أقل ، مما يتطلب درجات حرارة أعلى للتغلب على هذا الترطيب وتعزيز التفاعلات بين الجزيئات لتشكيل بنية شبكة ثلاثية الأبعاد. .
3.2 العلاقة بين محتوى الهيدروكسيبروبيل وتركيز الحلول
يعد تركيز المحلول أيضًا عاملًا مهمًا يؤثر على درجة حرارة الجيل من HPMC. في حلول HPMC ذات التركيز العالي ، تكون التفاعلات بين الجزيئات أقوى ، وبالتالي قد تكون درجة حرارة الجيل أعلى حتى لو كان محتوى الهيدروكسيبروبيل أقل. بتركيزات منخفضة ، يكون التفاعل بين جزيئات HPMC ضعيفًا ، ومن المرجح أن يكون المحلول الهلام في درجات حرارة أقل.
عندما يزداد محتوى الهيدروكسيبروبيل ، على الرغم من زيادة الماء ، لا تزال درجة حرارة أعلى مطلوبة لتشكيل هلام. خاصة في ظل ظروف التركيز المنخفضة ، تزداد درجة حرارة الجيل بشكل أكبر. وذلك لأن HPMC مع محتوى hydroxypropyl العالي يصعب حث التفاعلات بين السلاسل الجزيئية من خلال التغيرات في درجات الحرارة ، وتتطلب عملية الهلام طاقة حرارية إضافية للتغلب على تأثير الترطيب.
3.3 تأثير محتوى الهيدروكسيبروبيل على عملية الجيل
ضمن نطاق معين من محتوى الهيدروكسيبروبيل ، يهيمن على عملية التخليص التفاعل بين السلاسل الجزيئية والسلاسل الجزيئية. عندما يكون محتوى الهيدروكسيبروبيل في جزيء HPMC منخفضًا ، يكون الترطيب ضعيفًا ، يكون التفاعل بين الجزيئات قويًا ، ويمكن أن تعزز درجة الحرارة المنخفضة تكوين الهلام. عندما يكون محتوى الهيدروكسيبروبيل أعلى ، يتم تعزيز الترطيب بشكل كبير ، ويصبح التفاعل بين السلاسل الجزيئية أضعف ، وزيادة درجة حرارة الهلام.
قد يؤدي ارتفاع محتوى الهيدروكسيبروبيل أيضًا إلى زيادة في لزوجة محلول HPMC ، وهو تغيير يزيد في بعض الأحيان من درجة حرارة ظهور التخليص.
محتوى الهيدروكسيبروبيل له تأثير كبير على درجة حرارة الجيلHPMC. مع زيادة محتوى الهيدروكسيبروبيل ، يزداد ماء HPMC ويضعف التفاعل بين السلاسل الجزيئية ، لذلك تزداد درجة حرارة الهلهة عادة. يمكن تفسير هذه الظاهرة من خلال آلية التفاعل بين الترطيب والسلاسل الجزيئية. من خلال ضبط محتوى الهيدروكسيبروبيل لـ HPMC ، يمكن تحقيق التحكم الدقيق في درجة حرارة الجيل ، وبالتالي تحسين أداء HPMC في التطبيقات الصيدلانية والغذائية وغيرها من التطبيقات الصناعية.
وقت النشر: يناير -04-2025