تأثیر محتوای هیدروکسی پروپیل بر دمای ژل HPMC

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) یک پلیمر محلول در آب که معمولاً در داروهای دارویی ، مواد آرایشی ، مواد غذایی و مزارع صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد ، به ویژه در تهیه ژل ها استفاده می شود. خصوصیات بدنی و رفتار انحلال آن تأثیر معنی داری بر اثربخشی در کاربردهای مختلف دارد. دمای ژل ژل HPMC یکی از خصوصیات اصلی فیزیکی آن است که به طور مستقیم بر عملکرد آن در آماده سازی های مختلف ، مانند انتشار کنترل شده ، شکل گیری فیلم ، پایداری و غیره تأثیر می گذارد.

1 ساختار و خواص HPMC

HPMC یک پلیمر محلول در آب است که با معرفی دو جایگزین ، هیدروکسی پروپیل و متیل ، به اسکلت مولکولی سلولز بدست می آید. ساختار مولکولی آن شامل دو نوع جایگزین است: هیدروکسی پروپیل (-Ch2ChoHCh3) و متیل (-CH3). عواملی مانند محتوای مختلف هیدروکسی پروپیل ، درجه متیلاسیون و درجه پلیمریزاسیون تأثیر مهمی در حلالیت ، رفتار ژلنگ و خصوصیات مکانیکی HPMC خواهد داشت.

در محلول های آبی ، Anpinsel®HPMC با تشکیل پیوندهای هیدروژن با مولکول های آب و تعامل با اسکلت مبتنی بر سلول ، محلول های کلوئیدی پایدار را تشکیل می دهد. هنگامی که محیط خارجی (مانند دما ، استحکام یونی و غیره) تغییر می کند ، تعامل بین مولکولهای HPMC تغییر می کند و در نتیجه ژل قرار می گیرد.

2. تعریف و تأثیرگذاری بر عوامل دمای ژل

دمای ژل (دمای ژل ، T_GEL) به دما اشاره می کند که در آن محلول HPMC هنگام افزایش دمای محلول به یک سطح معینی از مایع به جامد شروع می شود. در این دما ، حرکت زنجیره های مولکولی HPMC محدود می شود و یک ساختار شبکه سه بعدی تشکیل می دهد و در نتیجه یک ماده ژل مانند ایجاد می شود.

دمای ژل HPMC تحت تأثیر عوامل بسیاری قرار دارد ، یکی از مهمترین عوامل محتوای هیدروکسی پروپیل است. علاوه بر محتوای هیدروکسی پروپیل ، سایر عوامل مؤثر بر دمای ژل شامل وزن مولکولی ، غلظت محلول ، مقدار pH ، نوع حلال ، استحکام یونی و غیره است.

3. تأثیر محتوای هیدروکسی پروپیل بر دمای ژل HPMC

3.1 افزایش میزان هیدروکسی پروپیل منجر به افزایش دمای ژل می شود

دمای ژل HPMC با میزان تعویض هیدروکسی پروپیل در مولکول آن ارتباط نزدیکی دارد. با افزایش میزان هیدروکسی پروپیل ، تعداد جایگزین های آبگریز موجود در زنجیره مولکولی HPMC افزایش می یابد و در نتیجه تعامل بین مولکول و آب افزایش می یابد. این تعامل باعث می شود زنجیره های مولکولی بیشتر کشش شود و در نتیجه قدرت تعامل بین زنجیره های مولکولی را کاهش می دهد. در یک محدوده غلظت خاص ، افزایش محتوای هیدروکسی پروپیل به افزایش درجه هیدراتاسیون کمک می کند و ترتیب متقابل زنجیره های مولکولی را ترویج می کند ، به طوری که می توان ساختار شبکه را در دمای بالاتر تشکیل داد. بنابراین ، دمای ژل معمولاً با افزایش هیدروکسی پروپیل با افزایش محتوای افزایش می یابد.

HPMC با محتوای هیدروکسی پروپیل بالاتر (مانند HPMC K15M) تمایل به دمای ژل بالاتر در همان غلظت نسبت به Anpinsel®HPMC با محتوای هیدروکسی پروپیل پایین تر (مانند HPMC K4M) دارد. این امر به این دلیل است که محتوای بالاتر هیدروکسی پروپیل باعث تعامل مولکول ها و ایجاد شبکه ها در دماهای پایین تر می شود و برای غلبه بر این هیدراتاسیون و ترویج تعامل بین مولکولی برای ایجاد یک ساختار شبکه سه بعدی نیاز به دمای بالاتر دارد. بشر

3.2 رابطه بین محتوای هیدروکسی پروپیل و غلظت محلول

غلظت محلول همچنین یک عامل مهم مؤثر بر دمای ژل HPMC است. در محلولهای HPMC با غلظت بالا ، فعل و انفعالات بین مولکولی قوی تر است ، بنابراین ممکن است دمای ژله حتی اگر میزان هیدروکسی پروپیل پایین تر باشد ، بیشتر باشد. در غلظت های پایین ، تعامل بین مولکول های HPMC ضعیف است و محلول به احتمال زیاد در دماهای پایین ژل می شود.

با افزایش محتوای هیدروکسی پروپیل ، اگرچه آبگریز افزایش می یابد ، اما برای تشکیل ژل هنوز هم دمای بالاتری لازم است. به خصوص در شرایط غلظت کم ، دمای ژل به طور قابل توجهی افزایش می یابد. این امر به این دلیل است که HPMC با محتوای زیاد هیدروکسی پروپیل القاء تعامل بین زنجیره های مولکولی از طریق تغییرات دما دشوارتر است و فرآیند ژل برای غلبه بر اثر هیدراتاسیون به انرژی حرارتی اضافی نیاز دارد.

3.3 تأثیر محتوای هیدروکسی پروپیل بر فرآیند ژل

در طیف خاصی از محتوای هیدروکسی پروپیل ، فرآیند ژل در اثر تعامل بین هیدراتاسیون و زنجیره های مولکولی تحت سلطه است. هنگامی که میزان هیدروکسی پروپیل در مولکول HPMC کم است ، هیدراتاسیون ضعیف است ، تعامل بین مولکول ها قوی است و دمای پایین تر می تواند باعث تشکیل ژل شود. هنگامی که میزان هیدروکسی پروپیل بیشتر باشد ، هیدراتاسیون به طور قابل توجهی افزایش می یابد ، تعامل بین زنجیره های مولکولی ضعیف تر می شود و دمای ژل افزایش می یابد.

محتوای بالاتر هیدروکسی پروپیل همچنین ممکن است منجر به افزایش ویسکوزیته محلول HPMC شود ، تغییری که گاهی اوقات دمای شروع ژل را افزایش می دهد.

محتوای هیدروکسی پروپیل تأثیر قابل توجهی در دمای ژل از آن داردHPMCبشر با افزایش محتوای هیدروکسی پروپیل ، آبگریزی HPMC افزایش می یابد و تعامل بین زنجیره های مولکولی تضعیف می شود ، بنابراین دمای ژل آن معمولاً افزایش می یابد. این پدیده را می توان با مکانیسم تعامل بین هیدراتاسیون و زنجیرهای مولکولی توضیح داد. با تنظیم محتوای هیدروکسی پروپیل HPMC ، می توان کنترل دقیق دمای ژل را بدست آورد ، در نتیجه عملکرد HPMC در داروسازی ، مواد غذایی و سایر کاربردهای صنعتی را بهینه می کند.