Հիդրօքսիպրոպիլի պարունակության ազդեցությունը HPMC գելի ջերմաստիճանի վրա

Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզա (HPMC) սովորաբար օգտագործվող ջրում լուծվող պոլիմեր է, որը լայնորեն օգտագործվում է դեղագործության, կոսմետիկայի, սննդի և արդյունաբերական ոլորտներում, հատկապես գելերի պատրաստման մեջ։ Դրա ֆիզիկական հատկությունները և տարրալուծման վարքագիծը զգալի ազդեցություն ունեն տարբեր ծրագրերի արդյունավետության վրա: HPMC գելի ժելացման ջերմաստիճանը նրա հիմնական ֆիզիկական հատկություններից մեկն է, որն ուղղակիորեն ազդում է դրա աշխատանքի վրա տարբեր պատրաստուկներում, ինչպիսիք են վերահսկվող թողարկումը, թաղանթի ձևավորումը, կայունությունը և այլն:

1. HPMC-ի կառուցվածքը և հատկությունները

HPMC-ն ջրում լուծվող պոլիմեր է, որը ստացվում է բջջանյութի մոլեկուլային կմախքի մեջ երկու փոխարինիչներ՝ հիդրօքսիպրոպիլ և մեթիլ ներմուծելով: Նրա մոլեկուլային կառուցվածքը պարունակում է երկու տեսակի փոխարինիչներ՝ հիդրօքսիպրոպիլ (-CH2CHOHCH3) և մեթիլ (-CH3): Գործոնները, ինչպիսիք են տարբեր հիդրօքսիպրոպիլի պարունակությունը, մեթիլացման աստիճանը և պոլիմերացման աստիճանը, կարևոր ազդեցություն կունենան HPMC-ի լուծելիության, դոնդողացման և մեխանիկական հատկությունների վրա:

Ջրային լուծույթներում AnxinCel®HPMC-ը ձևավորում է կայուն կոլոիդային լուծույթներ՝ ձևավորելով ջրածնային կապեր ջրի մոլեկուլների հետ և փոխազդելով իր բջջանյութի վրա հիմնված կմախքի հետ: Երբ արտաքին միջավայրը (օրինակ՝ ջերմաստիճանը, իոնային ուժը և այլն) փոխվում է, HPMC մոլեկուլների միջև փոխազդեցությունը կփոխվի, ինչի արդյունքում առաջանում է ժելացիա։

2. Գելացման ջերմաստիճանի սահմանումը և ազդող գործոնները

Գելացման ջերմաստիճանը (Gelation Temperature, T_gel) վերաբերում է այն ջերմաստիճանին, որով HPMC լուծույթը սկսում է անցնել հեղուկից պինդ, երբ լուծույթի ջերմաստիճանը բարձրանում է որոշակի մակարդակի: Այս ջերմաստիճանում HPMC-ի մոլեկուլային շղթաների շարժումը կսահմանափակվի՝ ձևավորելով եռաչափ ցանցային կառուցվածք, ինչի արդյունքում կստեղծվի գելանման նյութ:

HPMC-ի ժելացման ջերմաստիճանի վրա ազդում են բազմաթիվ գործոններ, որոնցից ամենակարևորը հիդրօքսիպրոպիլի պարունակությունն է: Բացի հիդրօքսիպրոպիլի պարունակությունից, գելի ջերմաստիճանի վրա ազդող այլ գործոններ ներառում են մոլեկուլային քաշը, լուծույթի կոնցենտրացիան, pH արժեքը, լուծիչի տեսակը, իոնային ուժը և այլն:

3. Հիդրօքսիպրոպիլի պարունակության ազդեցությունը HPMC գելի ջերմաստիճանի վրա

3.1 Հիդրօքսիպրոպիլի պարունակության ավելացումը հանգեցնում է գելի ջերմաստիճանի բարձրացման

HPMC-ի ժելացման ջերմաստիճանը սերտորեն կապված է նրա մոլեկուլում հիդրօքսիպրոպիլային փոխարինման աստիճանի հետ: Քանի որ հիդրօքսիպրոպիլի պարունակությունը մեծանում է, HPMC-ի մոլեկուլային շղթայում հիդրոֆիլ փոխարինողների թիվը մեծանում է, ինչը հանգեցնում է մոլեկուլի և ջրի ուժեղացված փոխազդեցության: Այս փոխազդեցությունը հանգեցնում է մոլեկուլային շղթաների հետագա ձգմանը, դրանով իսկ նվազեցնելով մոլեկուլային շղթաների միջև փոխազդեցության ուժը: Կոնցենտրացիայի որոշակի տիրույթում հիդրօքսիպրոպիլի պարունակության ավելացումն օգնում է բարձրացնել խոնավացման աստիճանը և նպաստում է մոլեկուլային շղթաների փոխադարձ դասավորությանը, որպեսզի ցանցային կառուցվածքը կարող է ձևավորվել ավելի բարձր ջերմաստիճանում: Հետևաբար, գելացման ջերմաստիճանը սովորաբար աճում է հիդրօքսիպրոպիլի բարձրացման հետ՝ ավելացող պարունակությամբ:

HPMC-ն ավելի բարձր հիդրօքսիպրոպիլ պարունակությամբ (օրինակ՝ HPMC K15M) հակված է ցույց տալ ավելի բարձր ժելացիոն ջերմաստիճան նույն կոնցենտրացիայում, քան AnxinCel®HPMC-ն ավելի ցածր հիդրօքսիպրոպիլ պարունակությամբ (օրինակ՝ HPMC K4M): Դա պայմանավորված է նրանով, որ ավելի բարձր հիդրօքսիպրոպիլի պարունակությունը դժվարացնում է մոլեկուլների փոխազդեցությունը և ցանցերի ձևավորումը ավելի ցածր ջերմաստիճաններում, ինչը պահանջում է ավելի բարձր ջերմաստիճան՝ այս խոնավացումը հաղթահարելու և միջմոլեկուլային փոխազդեցությունները խթանելու համար՝ եռաչափ ցանցի կառուցվածք ձևավորելու համար: .

3.2 Հիդրօքսիպրոպիլի պարունակության և լուծույթի կոնցենտրացիայի միջև կապը

Լուծույթի կոնցենտրացիան նույնպես կարևոր գործոն է, որն ազդում է HPMC-ի ժելացման ջերմաստիճանի վրա: Բարձր կոնցենտրացիայի HPMC լուծույթներում միջմոլեկուլային փոխազդեցությունները ավելի ուժեղ են, ուստի ժելացման ջերմաստիճանը կարող է ավելի բարձր լինել, նույնիսկ եթե հիդրօքսիպրոպիլի պարունակությունն ավելի ցածր է: Ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում HPMC մոլեկուլների միջև փոխազդեցությունը թույլ է, և ավելի հավանական է, որ լուծույթը գելանա ավելի ցածր ջերմաստիճանում:

Երբ հիդրօքսիպրոպիլի պարունակությունը մեծանում է, չնայած հիդրոֆիլությունը մեծանում է, գել ձևավորելու համար դեռ ավելի բարձր ջերմաստիճան է պահանջվում: Հատկապես ցածր կոնցենտրացիայի պայմաններում ժելացման ջերմաստիճանն ավելի էականորեն բարձրանում է: Դա պայմանավորված է նրանով, որ բարձր հիդրօքսիպրոպիլ պարունակությամբ HPMC-ն ավելի դժվար է առաջացնել փոխազդեցություն մոլեկուլային շղթաների միջև ջերմաստիճանի փոփոխությունների միջոցով, և ժելացման գործընթացը պահանջում է լրացուցիչ ջերմային էներգիա՝ հաղթահարելու հիդրացիոն էֆեկտը:

3.3 Հիդրօքսիպրոպիլի պարունակության ազդեցությունը գելացման գործընթացի վրա

Հիդրօքսիպրոպիլի պարունակության որոշակի տիրույթում ժելացման գործընթացում գերակշռում է խոնավացման և մոլեկուլային շղթաների փոխազդեցությունը: Երբ HPMC մոլեկուլում հիդրօքսիպրոպիլի պարունակությունը ցածր է, խոնավացումը թույլ է, մոլեկուլների միջև փոխազդեցությունը ուժեղ է, իսկ ավելի ցածր ջերմաստիճանը կարող է նպաստել գելի ձևավորմանը: Երբ հիդրօքսիպրոպիլի պարունակությունն ավելի բարձր է, խոնավացումը զգալիորեն ուժեղանում է, մոլեկուլային շղթաների միջև փոխազդեցությունը թուլանում է, և ժելացման ջերմաստիճանը մեծանում է:

Ավելի բարձր հիդրօքսիպրոպիլի պարունակությունը կարող է նաև հանգեցնել HPMC լուծույթի մածուցիկության բարձրացման, փոփոխություն, որը երբեմն մեծացնում է ժելացիայի սկզբնական ջերմաստիճանը:

Հիդրօքսիպրոպիլի պարունակությունը էական ազդեցություն ունի ժելացման ջերմաստիճանի վրաHPMC. Քանի որ հիդրօքսիպրոպիլի պարունակությունը մեծանում է, HPMC-ի հիդրոֆիլությունը մեծանում է, և մոլեկուլային շղթաների միջև փոխազդեցությունը թուլանում է, ուստի դրա ժելացման ջերմաստիճանը սովորաբար մեծանում է: Այս երեւույթը կարելի է բացատրել հիդրացիայի և մոլեկուլային շղթաների փոխազդեցության մեխանիզմով։ Կարգավորելով HPMC-ի հիդրօքսիպրոպիլի պարունակությունը՝ կարելի է հասնել ժելացման ջերմաստիճանի ճշգրիտ վերահսկման՝ դրանով իսկ օպտիմալացնելով HPMC-ի աշխատանքը դեղագործության, սննդի և այլ արդյունաբերական ծրագրերում: