Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je obično korišćeni polimer rastvorljiv u vodi, koji se široko koristi u farmaceutskim, kozmetičkim, prehrambenim i industrijskim poljima, posebno u pripremi gelova. Njegova fizička svojstva i ponašanje pri rastvaranju imaju značajan uticaj na efikasnost u različitim primenama. Temperatura geliranja HPMC gela jedno je od njegovih ključnih fizičkih svojstava, što direktno utiče na njegove performanse u različitim preparatima, kao što su kontrolisano oslobađanje, formiranje filma, stabilnost itd.
1. Struktura i svojstva HPMC
HPMC je polimer rastvorljiv u vodi koji se dobija uvođenjem dva supstituenta, hidroksipropila i metila, u molekularni skelet celuloze. Njegova molekularna struktura sadrži dvije vrste supstituenata: hidroksipropil (-CH2CHOHCH3) i metil (-CH3). Faktori kao što su različiti sadržaj hidroksipropila, stepen metilacije i stepen polimerizacije imaće važan uticaj na rastvorljivost, geliranje i mehanička svojstva HPMC.
U vodenim rastvorima, AnxinCel®HPMC formira stabilne koloidne rastvore formiranjem vodoničnih veza sa molekulima vode i interakcijom sa svojim skeletom na bazi celuloze. Kada se vanjsko okruženje (kao što je temperatura, jonska snaga, itd.) promijeni, interakcija između HPMC molekula će se promijeniti, što rezultira geliranjem.
2. Definicija i faktori utjecaja temperature geliranja
Temperatura geliranja (Temperatura geliranja, T_gel) odnosi se na temperaturu na kojoj HPMC rastvor počinje da prelazi iz tečnog u čvrsti kada temperatura rastvora poraste na određeni nivo. Na ovoj temperaturi, kretanje HPMC molekularnih lanaca će biti ograničeno, formirajući trodimenzionalnu mrežnu strukturu, što rezultira supstancom nalik gelu.
Na temperaturu geliranja HPMC utiču mnogi faktori, a jedan od najvažnijih faktora je sadržaj hidroksipropila. Pored sadržaja hidroksipropila, drugi faktori koji utiču na temperaturu gela uključuju molekulsku težinu, koncentraciju rastvora, pH vrednost, tip rastvarača, jonsku snagu itd.
3. Utjecaj sadržaja hidroksipropila na temperaturu HPMC gela
3.1 Povećanje sadržaja hidroksipropila dovodi do povećanja temperature gela
Temperatura geliranja HPMC je usko povezana sa stepenom hidroksipropilne supstitucije u njegovoj molekuli. Kako se sadržaj hidroksipropila povećava, povećava se broj hidrofilnih supstituenata u HPMC molekularnom lancu, što rezultira pojačanom interakcijom između molekula i vode. Ova interakcija uzrokuje da se molekularni lanci dalje rastežu, čime se smanjuje jačina interakcije između molekularnih lanaca. Unutar određenog raspona koncentracija, povećanje sadržaja hidroksipropila pomaže u poboljšanju stepena hidratacije i promoviše međusobno slaganje molekularnih lanaca, tako da se struktura mreže može formirati na višoj temperaturi. Stoga se temperatura geliranja obično povećava s porastom hidroksipropila s povećanjem sadržaja.
HPMC sa većim sadržajem hidroksipropila (kao što je HPMC K15M) ima tendenciju da pokaže višu temperaturu geliranja pri istoj koncentraciji od AnxinCel®HPMC sa nižim sadržajem hidroksipropila (kao što je HPMC K4M). To je zato što veći sadržaj hidroksipropila otežava interakciju molekula i formiranje mreža na nižim temperaturama, zahtijevajući više temperature da bi se prevazišla ova hidratacija i promovirale međumolekularne interakcije kako bi se formirala trodimenzionalna mrežna struktura. .
3.2 Odnos između sadržaja hidroksipropila i koncentracije otopine
Koncentracija rastvora je takođe važan faktor koji utiče na temperaturu geliranja HPMC. U HPMC otopinama visoke koncentracije, međumolekularne interakcije su jače, tako da temperatura geliranja može biti viša čak i ako je sadržaj hidroksipropila niži. Pri niskim koncentracijama, interakcija između HPMC molekula je slaba i veća je vjerovatnoća da će otopina gelirati na nižim temperaturama.
Kada se poveća sadržaj hidroksipropila, iako se hidrofilnost povećava, i dalje je potrebna viša temperatura da bi se formirao gel. Naročito u uslovima niske koncentracije, temperatura geliranja se značajno povećava. To je zato što je HPMC sa visokim sadržajem hidroksipropila teže inducirati interakcije između molekularnih lanaca kroz promjene temperature, a proces geliranja zahtijeva dodatnu toplinsku energiju da bi se prevladao efekat hidratacije.
3.3 Utjecaj sadržaja hidroksipropila na proces geliranja
Unutar određenog raspona sadržaja hidroksipropila, procesom geliranja dominira interakcija između hidratacije i molekularnih lanaca. Kada je sadržaj hidroksipropila u HPMC molekulu nizak, hidratacija je slaba, interakcija između molekula je jaka, a niža temperatura može potaknuti stvaranje gela. Kada je sadržaj hidroksipropila veći, hidratacija se značajno pojačava, interakcija između molekularnih lanaca postaje slabija, a temperatura geliranja se povećava.
Veći sadržaj hidroksipropila može također dovesti do povećanja viskoziteta HPMC otopine, promjene koja ponekad povećava početnu temperaturu geliranja.
Sadržaj hidroksipropila ima značajan uticaj na temperaturu geliranjaHPMC. Kako se sadržaj hidroksipropila povećava, hidrofilnost HPMC-a raste i interakcija između molekularnih lanaca slabi, pa se njegova temperatura geliranja obično povećava. Ovaj fenomen se može objasniti mehanizmom interakcije između hidratacije i molekularnih lanaca. Podešavanjem sadržaja hidroksipropila u HPMC-u, može se postići precizna kontrola temperature geliranja, čime se optimiziraju performanse HPMC-a u farmaceutskim, prehrambenim i drugim industrijskim primjenama.
Vrijeme objave: Jan-04-2025