Хидроксипропил метилцелулоза (HPMC) е често използван водоразтворим полимер, широко използван във фармацевтичните продукти, козметиката, храните и индустриалните полета, особено при приготвянето на гелове. Неговите физически свойства и поведение на разтваряне оказват значително влияние върху ефективността в различните приложения. Температурата на гелиране на HPMC гел е едно от основните му физически свойства, което влияе пряко върху неговата работа в различни препарати, като контролирано освобождаване, образуване на филми, стабилност и т.н.
1. Структура и свойства на HPMC
HPMC е водоразтворим полимер, получен чрез въвеждане на двама заместители, хидроксипропил и метил, в целулозния молекулен скелет. Молекулната му структура съдържа два типа заместители: хидроксипропил (-CH2CHEHCH3) и метил (-CH3). Фактори като различно съдържание на хидроксипропил, степен на метилиране и степен на полимеризация ще окажат важно влияние върху разтворимостта, поведението на желинг и механичните свойства на HPMC.
Във водни разтвори, Anterincel®HPMC образува стабилни колоидни разтвори, като образува водородни връзки с водни молекули и взаимодейства със скелета му на целулозна основа. Когато външната среда (като температура, йонна якост и др.) Се промени, взаимодействието между HPMC молекулите ще се промени, което ще доведе до гелиране.
2. Определение и влияещи фактори на температурата на желацията
Температурата на желацията (температура на желацията, T_GEL) се отнася до температурата, при която разтворът на HPMC започва да преминава от течност към твърдо вещество, когато температурата на разтвора се повиши до определено ниво. При тази температура движението на HPMC молекулярни вериги ще бъде ограничено, образувайки триизмерна мрежова структура, което води до гел-вещество.
Температурата на гелиране на HPMC се влияе от много фактори, един от най -важните фактори е съдържанието на хидроксипропил. В допълнение към съдържанието на хидроксипропил, други фактори, които влияят на температурата на гел, включват молекулно тегло, концентрация на разтвор, рН стойност, вид разтворител, йонна якост и т.н.
3. Ефект на съдържанието на хидроксипропил върху температурата на HPMC гел
3.1 Увеличаването на съдържанието на хидроксипропил води до повишаване на температурата на гел
Температурата на гелиране на HPMC е тясно свързана със степента на заместване на хидроксипропил в неговата молекула. С увеличаването на съдържанието на хидроксипропил, броят на хидрофилните заместители на HPMC молекулната верига се увеличава, което води до засилено взаимодействие между молекулата и водата. Това взаимодействие кара молекулните вериги да се разтягат допълнително, като по този начин намаляват силата на взаимодействието между молекулните вериги. В определен диапазон на концентрация, увеличаването на съдържанието на хидроксипропил помага за повишаване на степента на хидратация и насърчава взаимното подреждане на молекулните вериги, така че мрежовата структура може да се образува при по -висока температура. Следователно температурата на гелиране обикновено се увеличава с повишаването на хидроксипропила с увеличаване на съдържанието.
HPMC с по -високо съдържание на хидроксипропил (като HPMC K15M) има тенденция да проявява по -висока температура на гелиране в същата концентрация от Anxincel®HPMC с по -ниско съдържание на хидроксипропил (като HPMC K4M). Това е така, защото по-високото съдържание на хидроксипропил затруднява взаимодействието и образуването на мрежи при по-ниски температури, което изисква по-високи температури за преодоляване на тази хидратация и насърчаване на междумолекулните взаимодействия за образуване на триизмерна мрежова структура. .
3.2 Връзка между съдържанието на хидроксипропил и концентрацията на разтвора
Концентрацията на разтвора също е важен фактор, влияещ върху температурата на гелиране на HPMC. При висококонцентрационни HPMC разтвори междумолекулните взаимодействия са по-силни, така че температурата на гелиране може да е по-висока, дори ако съдържанието на хидроксипропил е по-ниско. При ниски концентрации взаимодействието между HPMC молекулите е слабо и разтворът е по -вероятно да се гел при по -ниски температури.
Когато съдържанието на хидроксипропил се увеличи, въпреки че хидрофилността се увеличава, все още е необходима по -висока температура за образуване на гел. Особено при условия на ниска концентрация температурата на гелиране се увеличава по -значително. Това е така, защото HPMC с високо съдържание на хидроксипропил е по -трудно да се индуцират взаимодействия между молекулярните вериги чрез температурни промени и процесът на гелиране изисква допълнителна топлинна енергия за преодоляване на ефекта на хидратация.
3.3 Ефект на съдържанието на хидроксипропил върху процеса на гелиране
В рамките на определен диапазон от съдържание на хидроксипропил, процесът на гелиране е доминиран от взаимодействието между хидратацията и молекулните вериги. Когато съдържанието на хидроксипропил в молекулата на HPMC е ниско, хидратацията е слаба, взаимодействието между молекулите е силно и по -ниската температура може да насърчи образуването на гел. Когато съдържанието на хидроксипропил е по -високо, хидратацията е значително засилена, взаимодействието между молекулярните вериги става по -слабо и температурата на гелиране се увеличава.
По -високото съдържание на хидроксипропил може също да доведе до увеличаване на вискозитета на разтвора на HPMC, промяна, която понякога повишава температурата на настъпване на желацията.
Съдържанието на хидроксипропил оказва значително влияние върху температурата на жела наHPMC. С увеличаването на съдържанието на хидроксипропил, хидрофилността на HPMC се увеличава и взаимодействието между молекулярните вериги отслабва, така че температурата му на гелиране обикновено се увеличава. Това явление може да се обясни с механизма на взаимодействие между хидратация и молекулярни вериги. Чрез регулиране на съдържанието на хидроксипропил в HPMC може да се постигне прецизен контрол на температурата на желацията, като по този начин се оптимизира работата на HPMC във фармацевтични, храни и други индустриални приложения.
Време за публикация: януари-04-2025