Hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC) je běžně používaný polymer rozpustný ve vodě, široce používaný ve farmaceutických, kosmetikách, potravinách a průmyslových oborech, zejména při přípravě gelů. Jeho fyzikální vlastnosti a chování rozpouštění mají významný dopad na účinnost v různých aplikacích. Gelační teplota gelu HPMC je jednou z jeho klíčových fyzikálních vlastností, která přímo ovlivňuje jeho výkon v různých přípravcích, jako je kontrolované uvolňování, tvorba filmu, stabilita atd.
1. Struktura a vlastnosti HPMC
HPMC je polymer rozpustný ve vodě získaný zavedením dvou substituentů, hydroxypropyl a methyl, do molekulární kostra celulózy. Jeho molekulární struktura obsahuje dva typy substituentů: hydroxypropyl (-ch2chohch3) a methyl (-ch3). Faktory, jako je různý obsah hydroxypropylu, stupeň methylace a stupeň polymerace, budou mít důležitý dopad na rozpustnost, chování gelingu a mechanické vlastnosti HPMC.
Ve vodných roztocích vytváří ANWERICEL®HPMC stabilní koloidní roztoky vytvořením vodíkových vazeb s molekulami vody a interakcí s jeho kostru na bázi celulózy. Když se změní vnější prostředí (jako je teplota, iontová síla atd.), Změní se interakce mezi molekulami HPMC, což povede k gelaci.
2. definice a ovlivňování faktorů gelační teploty
Gelační teplota (gelační teplota, T_GEL) odkazuje na teplotu, při které roztok HPMC začíná přecházet z kapaliny na pevnou látku, když teplota roztoku stoupá na určitou úroveň. Při této teplotě bude omezen pohyb molekulárních řetězců HPMC, což bude tvořit trojrozměrnou síťovou strukturu, což má za následek gelovou látku.
Gelační teplota HPMC je ovlivněna mnoha faktory, jedním z nejdůležitějších faktorů je obsah hydroxypropylu. Kromě obsahu hydroxypropylu patří další faktory, které ovlivňují teplotu gelu, molekulovou hmotnost, koncentrace roztoku, hodnota pH, typ rozpouštědla, iontovou sílu atd.
3. vliv obsahu hydroxypropylu na teplotu gelu HPMC
3.1 Zvýšení obsahu hydroxypropylu vede ke zvýšení teploty gelu
Gelační teplota HPMC úzce souvisí se stupněm hydroxypropylové substituce v molekule. Jak se obsah hydroxypropylu zvyšuje, zvyšuje se počet hydrofilních substituentů na molekulárním řetězci HPMC, což vede ke zvýšené interakci mezi molekulou a vodou. Tato interakce způsobuje, že se molekulární řetězce dále protahují, čímž se sníží síla interakce mezi molekulárními řetězci. V určitém rozmezí koncentrace pomáhá zvýšení obsahu hydroxypropylu zvyšovat stupeň hydratace a podporuje vzájemné uspořádání molekulárních řetězců, takže struktura sítě může být vytvořena při vyšší teplotě. Proto se teplota gelace obvykle zvyšuje s hydroxypropyl stoupá se zvyšujícím se obsahem.
HPMC s vyšším obsahem hydroxypropylu (jako je HPMC K15M) má tendenci vykazovat vyšší gelační teplotu při stejné koncentraci než ANWERCEL®HPMC s nižším obsahem hydroxypropylu (jako je HPMC K4M). Je tomu tak proto, že vyšší obsah hydroxypropylu ztěžuje molekulům interagovat a vytvářet sítě při nižších teplotách, což vyžaduje, aby vyšší teploty překonali tuto hydrataci a podporují intermolekulární interakce, aby vytvořily trojrozměrnou síťovou strukturu. .
3.2 Vztah mezi obsahem hydroxypropylu a koncentrací řešení
Koncentrace roztoku je také důležitým faktorem ovlivňujícím teplotu gelace HPMC. U roztoků HPMC s vysokou koncentrací jsou intermolekulární interakce silnější, takže teplota gelace může být vyšší, i když je obsah hydroxypropylu nižší. Při nízkých koncentracích je interakce mezi molekulami HPMC slabá a roztok je pravděpodobnější, že při nižších teplotách je gel.
Když se zvyšuje obsah hydroxypropylu, ačkoli se zvyšuje hydrofilita, je stále nutná vyšší teplota k vytvoření gelu. Zejména za podmínek nízké koncentrace se teplota gelace zvýší výrazněji. Je to proto, že HPMC s vysokým obsahem hydroxypropylu je obtížnější vyvolat interakce mezi molekulárními řetězci prostřednictvím změn teploty a proces gelace vyžaduje další tepelnou energii k překonání hydratačního účinku.
3.3 Vliv obsahu hydroxypropylu na proces gelace
V určitém rozsahu obsahu hydroxypropylu je v procesu gelace dominován interakcí mezi hydratací a molekulárními řetězci. Když je obsah hydroxypropylu v molekule HPMC nízký, hydratace je slabá, interakce mezi molekulami je silná a nižší teplota může podpořit tvorbu gelu. Když je obsah hydroxypropylu vyšší, hydratace je výrazně zvýšena, interakce mezi molekulárními řetězci se stává slabší a zvyšuje se teplota gelace.
Vyšší obsah hydroxypropylu může také vést ke zvýšení viskozity roztoku HPMC, což je změna, která někdy zvyšuje nástupní teplotu gelace.
Obsah hydroxypropylu má významný dopad na teplotu gelaceHPMC. Jak se obsah hydroxypropylu zvyšuje, zvyšuje se hydrofilita HPMC a interakce mezi molekulárními řetězci oslabuje, takže jeho gelační teplota se obvykle zvyšuje. Tento jev lze vysvětlit interakčním mechanismem mezi hydratací a molekulárními řetězci. Úpravou obsahu hydroxypropylu v HPMC lze dosáhnout přesné kontroly gelační teploty, čímž optimalizuje výkon HPMC ve farmaceutických, potravinových a jiných průmyslových aplikacích.
Čas příspěvku: Jan-04-2025