Hydroxypropyl méthylcellulose (HPMC) est un polymère hydrosoluble couramment utilisé, largement utilisé dans les domaines pharmaceutiques, cosmétiques, alimentaires et industriels, en particulier dans la préparation des gels. Ses propriétés physiques et son comportement de dissolution ont un impact significatif sur l'efficacité dans différentes applications. La température de gélification du gel HPMC est l'une de ses principales propriétés physiques, qui affectent directement ses performances dans diverses préparations, telles que la libération contrôlée, la formation de films, la stabilité, etc.
1. Structure et propriétés de HPMC
Le HPMC est un polymère soluble dans l'eau obtenu en introduisant deux substituants, l'hydroxypropyle et le méthyle, dans le squelette moléculaire de cellulose. Sa structure moléculaire contient deux types de substituants: l'hydroxypropyle (-ch2chohch3) et le méthyl (-ch3). Des facteurs tels que différents hydroxypropyl, le degré de méthylation et le degré de polymérisation auront un impact important sur la solubilité, le comportement de gelance et les propriétés mécaniques du HPMC.
Dans les solutions aqueuses, l'anxicel®HPMC forme des solutions colloïdales stables en formant des liaisons hydrogène avec des molécules d'eau et en interagissant avec son squelette à base de cellulose. Lorsque l'environnement externe (comme la température, la résistance ionique, etc.) change, l'interaction entre les molécules HPMC changera, entraînant une gélification.
2. Définition et facteurs d'influence de la température de gélification
La température de gélification (température de gélification, T_gel) fait référence à la température à laquelle la solution HPMC commence à passer du liquide au solide lorsque la température de la solution monte à un certain niveau. À cette température, le mouvement des chaînes moléculaires HPMC sera restreinte, formant une structure de réseau tridimensionnelle, résultant en une substance semblable à un gel.
La température de gélification du HPMC est affectée par de nombreux facteurs, l'un des facteurs les plus importants est la teneur en hydroxypropyle. En plus de la teneur en hydroxypropyle, d'autres facteurs qui affectent la température du gel comprennent le poids moléculaire, la concentration en solution, la valeur du pH, le type de solvant, la résistance ionique, etc.
3. Effet de la teneur en hydroxypropyle sur la température du gel HPMC
3.1 L'augmentation de la teneur en hydroxypropyle entraîne une augmentation de la température du gel
La température de gélification du HPMC est étroitement liée au degré de substitution hydroxypropyle dans sa molécule. À mesure que la teneur en hydroxypropyle augmente, le nombre de substituants hydrophiles sur la chaîne moléculaire HPMC augmente, entraînant une interaction accrue entre la molécule et l'eau. Cette interaction fait que les chaînes moléculaires s'étirent davantage, réduisant ainsi la force de l'interaction entre les chaînes moléculaires. Dans une certaine plage de concentration, l'augmentation de la teneur en hydroxypropyle aide à améliorer le degré d'hydratation et favorise la disposition mutuelle des chaînes moléculaires, de sorte qu'une structure de réseau peut être formée à une température plus élevée. Par conséquent, la température de gélification augmente généralement avec la hausse de l'hydroxypropyle avec l'augmentation du contenu.
Le HPMC avec une teneur en hydroxypropyle plus élevée (comme le HPMC K15M) a tendance à présenter une température de gélification plus élevée à la même concentration que l'anxicel®HPMC avec une teneur en hydroxypropyle plus faible (comme HPMC K4M). En effet, la teneur en hydroxypropyle plus élevée rend plus difficile pour les molécules d'interagir et de former des réseaux à des températures plus basses, nécessitant des températures plus élevées pour surmonter cette hydratation et favoriser les interactions intermoléculaires pour former une structure de réseau tridimensionnelle. .
3.2 Relation entre la teneur en hydroxypropyle et la concentration de solution
La concentration en solution est également un facteur important affectant la température de gélification du HPMC. Dans les solutions HPMC à haute concentration, les interactions intermoléculaires sont plus fortes, de sorte que la température de gélification peut être plus élevée même si la teneur en hydroxypropyle est plus faible. À de faibles concentrations, l'interaction entre les molécules de HPMC est faible et la solution est plus susceptible de gel à des températures plus basses.
Lorsque la teneur en hydroxypropyle augmente, bien que l'hydrophilie augmente, une température plus élevée est toujours nécessaire pour former un gel. Surtout dans des conditions de faible concentration, la température de gélification augmente plus significativement. En effet, le HPMC avec une teneur élevée par hydroxypropyle est plus difficile à induire des interactions entre les chaînes moléculaires par des changements de température, et le processus de gélification nécessite une énergie thermique supplémentaire pour surmonter l'effet d'hydratation.
3.3 Effet de la teneur en hydroxypropyle sur le processus de gélification
Dans une certaine plage de teneur en hydroxypropyle, le processus de gélification est dominé par l'interaction entre l'hydratation et les chaînes moléculaires. Lorsque la teneur en hydroxypropyle dans la molécule HPMC est faible, l'hydratation est faible, l'interaction entre les molécules est forte et une température plus basse peut favoriser la formation de gel. Lorsque la teneur en hydroxypropyle est plus élevée, l'hydratation est significativement améliorée, l'interaction entre les chaînes moléculaires s'affaiblit et la température de gélification augmente.
Une teneur en hydroxypropyle plus élevée peut également entraîner une augmentation de la viscosité de la solution HPMC, un changement qui augmente parfois la température d'apparition de la gélification.
La teneur en hydroxypropyl a un impact significatif sur la température de gélification deHpmc. À mesure que la teneur en hydroxypropyle augmente, l'hydrophilie du HPMC augmente et l'interaction entre les chaînes moléculaires s'affaiblit, donc sa température de gélification augmente généralement. Ce phénomène peut s'expliquer par le mécanisme d'interaction entre l'hydratation et les chaînes moléculaires. En ajustant la teneur en hydroxypropyle du HPMC, un contrôle précis de la température de gélification peut être obtenu, optimisant ainsi les performances du HPMC dans les applications pharmaceutiques, alimentaires et autres.
Heure du poste: janvier-04-2025