Υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη (HPMC) είναι ένα συνήθως χρησιμοποιούμενο υδατοδιαλυτά πολυμερές, που χρησιμοποιείται ευρέως σε φαρμακευτικά προϊόντα, καλλυντικά, τρόφιμα και βιομηχανικά πεδία, ειδικά στην παρασκευή πηκτωμάτων. Οι φυσικές του ιδιότητες και η συμπεριφορά διάλυσης έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην αποτελεσματικότητα σε διαφορετικές εφαρμογές. Η θερμοκρασία ζελατινοποίησης του πηκτώματος HPMC είναι μία από τις βασικές φυσικές του ιδιότητες, οι οποίες επηρεάζουν άμεσα την απόδοσή της σε διάφορα παρασκευάσματα, όπως ελεγχόμενη απελευθέρωση, σχηματισμός φιλμ, σταθερότητα κλπ.
1 δομή και ιδιότητες του HPMC
Το HPMC είναι ένα υδατοδιαλυτό πολυμερές που λαμβάνεται με την εισαγωγή δύο υποκαταστάτη, υδροξυπροπυλίου και μεθυλίου, στον μοριακό σκελετό κυτταρίνης. Η μοριακή του δομή περιέχει δύο τύπους υποκαταστάτων: υδροξυπροπυλίου (-Ch2Chohch3) και μεθυλίου (-Ch3). Παράγοντες όπως η διαφορετική περιεκτικότητα σε υδροξυπροπυλίου, ο βαθμός μεθυλίωσης και ο βαθμός πολυμερισμού θα έχουν σημαντικό αντίκτυπο στη διαλυτότητα, τη συμπεριφορά πηκτής και τις μηχανικές ιδιότητες της HPMC.
Σε υδατικά διαλύματα, το Anxincel®HPMC σχηματίζει σταθερά κολλοειδή διαλύματα σχηματίζοντας δεσμούς υδρογόνου με μόρια νερού και αλληλεπιδρώντας με τον σκελετό που βασίζεται στην κυτταρίνη. Όταν αλλάζει το εξωτερικό περιβάλλον (όπως η θερμοκρασία, η ιοντική ισχύς κ.λπ.), η αλληλεπίδραση μεταξύ των μορίων HPMC θα αλλάξει, με αποτέλεσμα τη ζελατινοποίηση.
2. Ορισμός και παράγοντες επηρεασμού της θερμοκρασίας πηκτωμάτων
Η θερμοκρασία της ζελατίνης (θερμοκρασία πηκτωμάτων, T_GEL) αναφέρεται στη θερμοκρασία στην οποία το διάλυμα HPMC αρχίζει να μεταβαίνει από υγρό σε στερεό όταν η θερμοκρασία διαλύματος αυξάνεται σε ένα ορισμένο επίπεδο. Σε αυτή τη θερμοκρασία, η κίνηση των μοριακών αλυσίδων HPMC θα περιοριστεί, σχηματίζοντας μια τρισδιάστατη δομή δικτύου, με αποτέλεσμα μια ουσία που μοιάζει με πηκτή.
Η θερμοκρασία ζελατινοποίησης της HPMC επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες, ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες είναι η περιεκτικότητα σε υδροξυπροπυλ. Εκτός από την περιεκτικότητα σε υδροξυπροπυλική, άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν τη θερμοκρασία πηκτώματος περιλαμβάνουν το μοριακό βάρος, τη συγκέντρωση διαλύματος, την τιμή του ρΗ, τον τύπο του διαλύτη, την ιοντική ισχύ κ.λπ.
3. Επίδραση της περιεκτικότητας σε υδροξυπροπυλικό σε θερμοκρασία πηκτώματος HPMC
3.1 Η αύξηση της περιεκτικότητας σε υδροξυπροπυλικό οδηγεί σε αύξηση της θερμοκρασίας πηκτής
Η θερμοκρασία ζελατινοποίησης της HPMC συνδέεται στενά με τον βαθμό υποκατάστασης υδροξυπροπυλίου στο μόριο της. Καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε υδροξυπροπυλίου, ο αριθμός των υδρόφιλων υποκαταστάσεων στην HPMC μοριακή αλυσίδα αυξάνεται, με αποτέλεσμα την ενισχυμένη αλληλεπίδραση μεταξύ του μορίου και του νερού. Αυτή η αλληλεπίδραση αναγκάζει περαιτέρω τις μοριακές αλυσίδες, μειώνοντας έτσι τη δύναμη της αλληλεπίδρασης μεταξύ των μοριακών αλυσίδων. Μέσα σε ένα ορισμένο εύρος συγκεντρώσεων, η αύξηση της περιεκτικότητας σε υδροξυπροπυλίου συμβάλλει στην ενίσχυση του βαθμού ενυδάτωσης και προάγει την αμοιβαία διάταξη μοριακών αλυσίδων, έτσι ώστε μια δομή δικτύου να μπορεί να σχηματιστεί σε υψηλότερη θερμοκρασία. Επομένως, η θερμοκρασία πηκτωτικής συνήθως αυξάνεται με την υδροξυπροπυλική αύξηση με αυξανόμενη περιεκτικότητα.
Η HPMC με υψηλότερη περιεκτικότητα σε υδροξυπροπυλίου (όπως HPMC K15M) τείνει να παρουσιάζει υψηλότερη θερμοκρασία πηκτωτικής πηκτωτικής στην ίδια συγκέντρωση από το thancincel®HPMC με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε υδροξυπροπυλίου (όπως HPMC K4M). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η υψηλότερη περιεκτικότητα σε υδροξυπροπυλικά καθιστά πιο δύσκολο για τα μόρια να αλληλεπιδρούν και να σχηματίζουν δίκτυα σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, απαιτώντας υψηλότερες θερμοκρασίες για να ξεπεραστούν αυτή η ενυδάτωση και να προωθήσουν τις ενδομοριακές αλληλεπιδράσεις για να σχηματίσουν μια τρισδιάστατη δομή δικτύου. .
3.2 Σχέση μεταξύ της περιεκτικότητας σε υδροξυπροπυλίου και της συγκέντρωσης διαλύματος
Η συγκέντρωση διαλύματος είναι επίσης ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη θερμοκρασία πηκτωτικής HPMC. Σε διαλύματα HPMC υψηλής συγκέντρωσης, οι διαμοριακές αλληλεπιδράσεις είναι ισχυρότερες, επομένως η θερμοκρασία ζελατινοποίησης μπορεί να είναι υψηλότερη, ακόμη και αν η περιεκτικότητα σε υδροξυπροπυλικά είναι χαμηλότερη. Σε χαμηλές συγκεντρώσεις, η αλληλεπίδραση μεταξύ των μορίων HPMC είναι αδύναμη και το διάλυμα είναι πιο πιθανό να γεμίσει σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.
Όταν αυξάνεται η περιεκτικότητα σε υδροξυπροπυλικά, αν και η υδροφιλικότητα αυξάνεται, απαιτείται υψηλότερη θερμοκρασία για να σχηματίσει ένα πήκτωμα. Ειδικά υπό συνθήκες χαμηλής συγκέντρωσης, η θερμοκρασία πηκτωτικής αυξάνεται πιο σημαντικά. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η HPMC με υψηλή περιεκτικότητα σε υδροξυπροπυλικά είναι πιο δύσκολο να προκαλέσει αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μοριακών αλυσίδων μέσω των μεταβολών της θερμοκρασίας και η διαδικασία πηκτωοποίησης απαιτεί πρόσθετη θερμική ενέργεια για να ξεπεραστεί η επίδραση ενυδάτωσης.
3.3 Επίδραση της περιεκτικότητας σε υδροξυπροπυλικά στη διαδικασία ζελατινοποίησης
Μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος περιεκτικότητας σε υδροξυπροπυλίου, η διαδικασία ζελατινοποίησης κυριαρχείται από την αλληλεπίδραση μεταξύ ενυδάτωσης και μοριακών αλυσίδων. Όταν η περιεκτικότητα σε υδροξυπροπυλίου στο μόριο HPMC είναι χαμηλή, η ενυδάτωση είναι αδύναμη, η αλληλεπίδραση μεταξύ των μορίων είναι ισχυρή και μια χαμηλότερη θερμοκρασία μπορεί να προάγει τον σχηματισμό πηκτής. Όταν η περιεκτικότητα σε υδροξυπροπυλικά είναι υψηλότερη, η ενυδάτωση ενισχύεται σημαντικά, η αλληλεπίδραση μεταξύ των μοριακών αλυσίδων καθίσταται ασθενέστερη και η θερμοκρασία πηκτωτικής αυξάνεται.
Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε υδροξυπροπυλίου μπορεί επίσης να οδηγήσει σε αύξηση του ιξώδους του διαλύματος HPMC, μια αλλαγή που μερικές φορές αυξάνει τη θερμοκρασία έναρξης της πηκτωτικής έναρξης.
Η περιεκτικότητα σε υδροξυπροπυλικό έχει σημαντικό αντίκτυπο στη θερμοκρασία της ζελατινοποίησηςHPMC. Καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε υδροξυπροπυλίου, η υδροφιλικότητα της HPMC αυξάνεται και η αλληλεπίδραση μεταξύ των μοριακών αλυσίδων εξασθενεί, έτσι ώστε η θερμοκρασία πηκτωμάτων να αυξάνεται συνήθως. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να εξηγηθεί από τον μηχανισμό αλληλεπίδρασης μεταξύ ενυδάτωσης και μοριακών αλυσίδων. Με τη ρύθμιση της περιεκτικότητας σε υδροξυπροπυλίου της HPMC, μπορεί να επιτευχθεί ακριβής έλεγχος της θερμοκρασίας ζελατινοποίησης, βελτιστοποιώντας έτσι την απόδοση της HPMC σε φαρμακευτικές, τρόφιμα και άλλες βιομηχανικές εφαρμογές.
Χρόνος δημοσίευσης: Ιαν-04-2025