Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC) on laialdaselt kasutatav vees lahustuv polümeer, mida kasutatakse laialdaselt ravimites, kosmeetikas, toiduainetes ja tööstuses, eriti geelide valmistamisel. Selle füüsikalised omadused ja lahustumiskäitumine mõjutavad oluliselt tõhusust erinevates rakendustes. HPMC geeli geelistumistemperatuur on üks selle peamisi füüsikalisi omadusi, mis mõjutab otseselt selle toimivust erinevates preparaatides, nagu kontrollitud vabanemine, kile moodustumine, stabiilsus jne.
1. HPMC struktuur ja omadused
HPMC on vees lahustuv polümeer, mis saadakse kahe asendaja, hüdroksüpropüüli ja metüüli, sisestamisel tselluloosi molekulaarsesse skeletti. Selle molekulaarstruktuur sisaldab kahte tüüpi asendajaid: hüdroksüpropüül (-CH2CHOHCH3) ja metüül (-CH3). Sellised tegurid nagu erinev hüdroksüpropüüli sisaldus, metüülimise aste ja polümerisatsiooniaste mõjutavad oluliselt HPMC lahustuvust, geelistumist ja mehaanilisi omadusi.
Vesilahustes moodustab AnxinCel®HPMC stabiilseid kolloidseid lahuseid, moodustades veemolekulidega vesiniksidemeid ja interakteerudes selle tselluloosipõhise karkassiga. Kui väliskeskkond (näiteks temperatuur, ioontugevus jne) muutub, muutub HPMC molekulide vaheline interaktsioon, mille tulemuseks on geelistumine.
2. Geelimistemperatuuri määratlus ja mõjutegurid
Geelitumistemperatuur (Gelation Temperature, T_gel) viitab temperatuurile, mille juures HPMC lahus hakkab muutuma vedelast tahkeks, kui lahuse temperatuur tõuseb teatud tasemeni. Sellel temperatuuril on HPMC molekulaarsete ahelate liikumine piiratud, moodustades kolmemõõtmelise võrgustruktuuri, mille tulemuseks on geelitaoline aine.
HPMC geelistumistemperatuuri mõjutavad paljud tegurid, üks olulisemaid tegureid on hüdroksüpropüüli sisaldus. Lisaks hüdroksüpropüüli sisaldusele on geeli temperatuuri mõjutavateks muudeks teguriteks molekulmass, lahuse kontsentratsioon, pH väärtus, lahusti tüüp, ioontugevus jne.
3. Hüdroksüpropüüli sisalduse mõju HPMC geeli temperatuurile
3.1 Hüdroksüpropüüli sisalduse suurenemine toob kaasa geeli temperatuuri tõusu
HPMC geelistumistemperatuur on tihedalt seotud hüdroksüpropüüli asendusastmega selle molekulis. Kui hüdroksüpropüüli sisaldus suureneb, suureneb hüdrofiilsete asendajate arv HPMC molekulaarahelas, mille tulemuseks on molekuli ja vee vaheline tõhustatud interaktsioon. See interaktsioon põhjustab molekulaarsete ahelate edasist venitamist, vähendades seeläbi molekulaarsete ahelate vahelise interaktsiooni tugevust. Teatud kontsentratsioonivahemikus aitab hüdroksüpropüüli sisalduse suurendamine tõsta hüdratatsiooniastet ja soodustab molekulaarsete ahelate vastastikust paigutust, nii et võrgustiku struktuur saab moodustuda kõrgemal temperatuuril. Seetõttu tõuseb geelistumistemperatuur tavaliselt koos hüdroksüpropüüli sisalduse suurenemisega.
Kõrgema hüdroksüpropüülisisaldusega HPMC-d (nagu HPMC K15M) kipuvad avaldama sama kontsentratsiooni juures kõrgemat geelistumistemperatuuri kui madalama hüdroksüpropüülisisaldusega AnxinCel®HPMC-l (nagu HPMC K4M). Selle põhjuseks on asjaolu, et suurem hüdroksüpropüüli sisaldus raskendab molekulide interaktsiooni ja võrkude moodustamist madalamatel temperatuuridel, mistõttu on vaja kõrgemaid temperatuure, et ületada see hüdratsioon ja soodustada molekulidevahelisi interaktsioone, et moodustada kolmemõõtmeline võrgu struktuur. .
3.2 Hüdroksüpropüüli sisalduse ja lahuse kontsentratsiooni vaheline seos
Lahuse kontsentratsioon on samuti oluline tegur, mis mõjutab HPMC geelistumistemperatuuri. Kõrge kontsentratsiooniga HPMC lahustes on molekulidevahelised interaktsioonid tugevamad, seega võib geelistumistemperatuur olla kõrgem isegi siis, kui hüdroksüpropüüli sisaldus on väiksem. Madalatel kontsentratsioonidel on HPMC molekulide vaheline interaktsioon nõrk ja lahus geelistub tõenäolisemalt madalamatel temperatuuridel.
Kui hüdroksüpropüüli sisaldus suureneb, kuigi hüdrofiilsus suureneb, on geeli moodustamiseks siiski vaja kõrgemat temperatuuri. Eriti madala kontsentratsiooniga tingimustes tõuseb geelistumistemperatuur oluliselt. Selle põhjuseks on asjaolu, et kõrge hüdroksüpropüülisisaldusega HPMC-d on temperatuurimuutuste kaudu keerulisem esile kutsuda molekulaarsete ahelate vahelisi interaktsioone ja geelistumisprotsess nõuab hüdratatsiooniefekti ületamiseks täiendavat soojusenergiat.
3.3 Hüdroksüpropüüli sisalduse mõju geelistumisprotsessile
Teatud hüdroksüpropüülisisalduse vahemikus domineerib geelistumisprotsessis hüdratatsiooni ja molekulaarahelate vastastikune toime. Kui hüdroksüpropüüli sisaldus HPMC molekulis on madal, on hüdratsioon nõrk, molekulide vaheline interaktsioon on tugev ja madalam temperatuur võib soodustada geeli moodustumist. Kui hüdroksüpropüüli sisaldus on kõrgem, suureneb hüdratsioon oluliselt, molekulaarsete ahelate vaheline interaktsioon muutub nõrgemaks ja geelistumistemperatuur tõuseb.
Suurem hüdroksüpropüüli sisaldus võib samuti põhjustada HPMC lahuse viskoossuse suurenemist, mis mõnikord suurendab geelistumise algustemperatuuri.
Hüdroksüpropüüli sisaldus mõjutab oluliselt geeli geelistumistemperatuuriHPMC. Hüdroksüpropüüli sisalduse suurenedes suureneb HPMC hüdrofiilsus ja molekulaarahelate vaheline interaktsioon nõrgeneb, mistõttu selle geelistumistemperatuur tavaliselt tõuseb. Seda nähtust saab seletada hüdratsiooni ja molekulaarsete ahelate vahelise interaktsioonimehhanismiga. HPMC hüdroksüpropüüli sisalduse reguleerimisega on võimalik saavutada geelistumistemperatuuri täpne kontroll, optimeerides seeläbi HPMC jõudlust farmaatsia-, toidu- ja muudes tööstuslikes rakendustes.
Postitusaeg: jaanuar 04-2025