Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je najčešće korišteni polimer topiv u vodi, široko se koristi u lijekovima, kozmetici, hrani i industrijskim poljima, posebno u pripremi gelova. Njegova fizička svojstva i ponašanje otapanja imaju značajan utjecaj na učinkovitost u različitim primjenama. Temperatura gelacije HPMC gela jedno je od njegovih ključnih fizičkih svojstava, koje izravno utječe na njegovu izvedbu u različitim pripravcima, poput kontroliranog izdanja, stvaranja filma, stabilnosti itd.
1. Struktura i svojstva HPMC -a
HPMC je polimer topiv u vodi dobiven uvođenjem dva supstituenta, hidroksipropil i metil, u molekularni kostur celuloze. Njegova molekularna struktura sadrži dvije vrste supstituenata: hidroksipropil (-CH2CHCHCH3) i metil (-ch3). Čimbenici kao što su različiti sadržaj hidroksipropila, stupanj metilacije i stupanj polimerizacije imat će važan utjecaj na topljivost, ponašanje geliranja i mehanička svojstva HPMC -a.
U vodenim otopinama, Anksincel®HPMC tvori stabilne koloidne otopine formiranjem vodikovih veza s molekulama vode i interakcijom s kosturom na bazi celuloze. Kad se vanjsko okruženje (poput temperature, ionske čvrstoće itd.) Promijeni, interakcija između molekula HPMC promijenit će se, što rezultira gelacijom.
2. Definicija i utjecaj faktora temperature gelacije
Temperatura gelacije (temperatura gelacije, T_GEL) odnosi se na temperaturu pri kojoj otopina HPMC počinje prijelaz iz tekućine u kruticu kada temperatura otopine raste na određenu razinu. Na ovoj temperaturi bit će ograničeno kretanje molekularnih lanaca HPMC, formirajući trodimenzionalnu mrežnu strukturu, što rezultira tvarom sličnom gelu.
Na gelacijsku temperaturu HPMC utječu mnogi čimbenici, jedan od najvažnijih čimbenika je sadržaj hidroksipropila. Pored sadržaja hidroksipropila, drugi čimbenici koji utječu na temperaturu gela uključuju molekulsku masu, koncentraciju otopine, vrijednost pH, vrstu otapala, ionsku čvrstoću, itd.
3. Učinak sadržaja hidroksipropila na temperaturu HPMC gela
3.1 Povećanje sadržaja hidroksipropila dovodi do povećanja temperature gela
Temperatura gelacije HPMC usko je povezana sa stupnjem supstitucije hidroksipropila u njegovoj molekuli. Kako se povećava sadržaj hidroksipropila, povećava se broj hidrofilnih supstituenata na molekularnom lancu HPMC, što rezultira pojačanom interakcijom između molekule i vode. Ova interakcija uzrokuje da se molekularni lanci dalje protežu, smanjujući tako snagu interakcije između molekularnih lanaca. Unutar određenog raspona koncentracije, povećanje sadržaja hidroksipropila pomaže u povećanju stupnja hidratacije i potiče međusobni raspored molekularnih lanaca, tako da se mrežna struktura može formirati na višoj temperaturi. Stoga se temperatura gelacije obično povećava s hidroksipropilom s povećanjem sadržaja.
HPMC s većim sadržajem hidroksipropila (kao što je HPMC K15M) ima tendenciju da pokazuje veću temperaturu gelacije u istoj koncentraciji od AnksinCel®HPMC s nižim sadržajem hidroksipropila (poput HPMC K4M). To je zato što veći sadržaj hidroksipropila otežava interakciju i formiranje mreža na nižim temperaturama, što zahtijeva veće temperature za prevladavanje ove hidratacije i promicanje intermolekularnih interakcija kako bi se tvorio trodimenzionalna mrežna struktura. .
3.2 Odnos između sadržaja hidroksipropila i koncentracije otopine
Koncentracija otopine također je važan čimbenik koji utječe na temperaturu gelacije HPMC -a. U HPMC otopinama visoke koncentracije, intermolekularne interakcije su jače, tako da temperatura gelacije može biti veća čak i ako je sadržaj hidroksipropila niži. U niskim koncentracijama interakcija između molekula HPMC je slaba, a otopina je vjerojatnije da će se gelirati na nižim temperaturama.
Kada se povećava sadržaj hidroksipropila, iako se hidrofilnost povećava, još uvijek je potrebna viša temperatura za formiranje gela. Osobito u uvjetima niske koncentracije, temperatura gelacije značajnije se povećava. To je zato što je HPMC s visokim sadržajem hidroksipropila teže inducirati interakcije između molekularnih lanaca kroz temperaturne promjene, a postupak gelacije zahtijeva dodatnu toplinsku energiju da bi se prevladala hidratacijski učinak.
3.3 Učinak sadržaja hidroksipropila na proces gelacije
Unutar određenog raspona sadržaja hidroksipropila, procesom gelacije dominira interakcijom između hidratacije i molekularnih lanaca. Kad je sadržaj hidroksipropila u molekuli HPMC nizak, hidratacija je slaba, interakcija između molekula je jaka, a niža temperatura može promicati stvaranje gela. Kad je sadržaj hidroksipropila veći, hidratacija se značajno povećava, interakcija između molekularnih lanaca postaje slabija, a temperatura gelacije raste.
Veći sadržaj hidroksipropila također može dovesti do povećanja viskoznosti otopine HPMC, promjene koja ponekad povećava temperaturu gelacije.
Sadržaj hidroksipropila ima značajan utjecaj na temperaturu gelacijeHPMC. Kako se povećava sadržaj hidroksipropila, hidrofilnost HPMC -a raste i interakcija između molekularnih lanaca slabi, tako da se njegova temperatura gelacije obično povećava. Taj se fenomen može objasniti mehanizmom interakcije između hidratacije i molekularnih lanaca. Podešavanjem sadržaja hidroksipropila u HPMC -u može se postići precizna kontrola temperature gelacije, optimizirajući na taj način performanse HPMC u farmaceutskim, hrani i drugim industrijskim primjenama.
Post Vrijeme: siječanj-04-2025