Hidroxipropil metilcelulosa (HPMC) é un polímero de auga usado comunmente, moi usado en farmacéuticos, cosméticos, alimentos e campos industriais, especialmente na preparación de xeles. As súas propiedades físicas e o seu comportamento de disolución teñen un impacto significativo na eficacia en diferentes aplicacións. A temperatura de xelación do xel HPMC é unha das súas propiedades físicas clave, que afecta directamente ao seu rendemento en varios preparativos, como a liberación controlada, a formación de películas, a estabilidade, etc.
1. Estrutura e propiedades de HPMC
O HPMC é un polímero soluble en auga obtido introducindo dous substituíntes, hidroxipropilo e metilo, no esqueleto molecular de celulosa. A súa estrutura molecular contén dous tipos de substituíntes: hidroxipropilo (-ch2chohch3) e metilo (-ch3). Factores como o contido de hidroxipropilo diferente, o grao de metilación e o grao de polimerización terán un impacto importante na solubilidade, o comportamento de gellón e as propiedades mecánicas do HPMC.
En solucións acuosas, Anxincel®HPMC forma solucións coloides estables formando enlaces de hidróxeno con moléculas de auga e interactuando co seu esqueleto a base de celulosa. Cando o ambiente externo (como a temperatura, a forza iónica, etc.) cambia, a interacción entre as moléculas de HPMC cambiará, dando lugar a xelación.
2. Definición e factores influentes da temperatura de xelación
A temperatura de xelación (temperatura de xelación, T_GEL) refírese á temperatura na que a solución HPMC comeza a pasar do líquido ao sólido cando a temperatura da solución aumenta a un certo nivel. A esta temperatura, restrinxirase o movemento de cadeas moleculares de HPMC, formando unha estrutura de rede tridimensional, obtendo unha sustancia similar ao xel.
A temperatura de xelación do HPMC está afectada por moitos factores, un dos factores máis importantes é o contido de hidroxipropilo. Ademais do contido en hidroxipropilo, outros factores que afectan a temperatura do xel inclúen peso molecular, concentración de solucións, valor de pH, tipo disolvente, forza iónica, etc.
3. Efecto do contido hidroxipropilo na temperatura do xel HPMC
3.1 O aumento do contido en hidroxipropilo leva a un aumento da temperatura do xel
A temperatura de xelación de HPMC está intimamente relacionada co grao de substitución de hidroxipropilo na súa molécula. A medida que aumenta o contido hidroxipropilo, o número de substituíntes hidrófilos na cadea molecular HPMC aumenta, obtendo unha maior interacción entre a molécula e a auga. Esta interacción fai que as cadeas moleculares se estendan aínda máis, reducindo así a forza da interacción entre as cadeas moleculares. Dentro dun certo rango de concentración, aumentar o contido de hidroxipropilo axuda a mellorar o grao de hidratación e promove a disposición mutua de cadeas moleculares, de xeito que se poida formar unha estrutura de rede a unha temperatura máis alta. Polo tanto, a temperatura de xelación normalmente aumenta co hidroxipropilo aumenta co contido crecente.
O HPMC con maior contido en hidroxipropilo (como HPMC K15M) tende a mostrar unha temperatura de xelación máis alta á mesma concentración que Anxincel®HPMC con menor contido en hidroxipropilo (como HPMC K4M). Isto débese a que un maior contido en hidroxipropilo fai que sexa máis difícil que as moléculas interactúen e formen redes a temperaturas máis baixas, requirindo temperaturas máis altas para superar esta hidratación e promover as interaccións intermoleculares para formar unha estrutura de rede tridimensional. .
3.2 Relación entre contido de hidroxipropilo e concentración de solución
A concentración de solución tamén é un factor importante que afecta a temperatura de xelación de HPMC. Nas solucións HPMC de alta concentración, as interaccións intermoleculares son máis fortes, polo que a temperatura de xelación pode ser maior aínda que o contido de hidroxipropilo sexa menor. A baixas concentracións, a interacción entre moléculas de HPMC é débil e a solución é máis probable que xel a temperaturas máis baixas.
Cando o contido de hidroxipropilo aumenta, aínda que a hidrofilicidade aumenta, aínda se necesita unha temperatura máis alta para formar un xel. Especialmente en condicións de baixa concentración, a temperatura de xelación aumenta máis significativamente. Isto é debido a que o HPMC con alto contido en hidroxipropilo é máis difícil inducir interaccións entre as cadeas moleculares a través dos cambios de temperatura e o proceso de xelación require enerxía térmica adicional para superar o efecto de hidratación.
3.3 Efecto do contido de hidroxipropilo no proceso de xelación
Dentro dun certo rango de contido de hidroxipropilo, o proceso de xelación está dominado pola interacción entre hidratación e cadeas moleculares. Cando o contido en hidroxipropilo na molécula HPMC é baixo, a hidratación é débil, a interacción entre moléculas é forte e unha temperatura máis baixa pode promover a formación de xel. Cando o contido de hidroxipropilo é maior, a hidratación mellórase significativamente, a interacción entre cadeas moleculares faise máis débil e a temperatura de xelación aumenta.
Un maior contido en hidroxipropilo tamén pode levar a un aumento da viscosidade da solución HPMC, un cambio que ás veces aumenta a temperatura de inicio da xelación.
O contido en hidroxipropilo ten un impacto significativo na temperatura de xelación deHPMC. A medida que aumenta o contido en hidroxipropilo, a hidrofilicidade do HPMC aumenta e a interacción entre as cadeas moleculares se debilita, polo que a temperatura de xelación normalmente aumenta. Este fenómeno pódese explicar polo mecanismo de interacción entre hidratación e cadeas moleculares. Ao axustar o contido de hidroxipropilo de HPMC, pódese conseguir un control preciso da temperatura de xelación, optimizando así o rendemento de HPMC en aplicacións farmacéuticas, alimentarias e outras industriais.
Tempo de publicación: xaneiro-04-2025