Hidroksipropil metilselulosa (HPMC) adalah polimer larut dalam air yang umum digunakan, banyak digunakan dalam bidang farmasi, kosmetik, makanan dan industri, terutama dalam pembuatan gel. Sifat fisik dan perilaku disolusinya mempunyai dampak yang signifikan terhadap efektivitas dalam berbagai aplikasi. Suhu gelasi gel HPMC adalah salah satu sifat fisik utamanya, yang secara langsung mempengaruhi kinerjanya dalam berbagai sediaan, seperti pelepasan terkontrol, pembentukan film, stabilitas, dll.
1. Struktur dan sifat HPMC
HPMC adalah polimer yang larut dalam air yang diperoleh dengan memasukkan dua substituen, hidroksipropil dan metil, ke dalam kerangka molekul selulosa. Struktur molekulnya mengandung dua jenis substituen: hidroksipropil (-CH2CHOHCH3) dan metil (-CH3). Faktor-faktor seperti kandungan hidroksipropil yang berbeda, derajat metilasi, dan derajat polimerisasi akan mempunyai dampak penting terhadap kelarutan, perilaku pembentuk gel, dan sifat mekanik HPMC.
Dalam larutan air, AnxinCel®HPMC membentuk larutan koloid yang stabil dengan membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air dan berinteraksi dengan kerangka berbasis selulosa. Ketika lingkungan luar (seperti suhu, kekuatan ion, dll.) berubah, interaksi antar molekul HPMC akan berubah, sehingga terjadi gelasi.
2. Pengertian dan faktor yang mempengaruhi suhu gelasi
Suhu gelasi (Suhu Gelasi, T_gel) mengacu pada suhu di mana larutan HPMC mulai bertransisi dari cair ke padat ketika suhu larutan naik ke tingkat tertentu. Pada suhu ini pergerakan rantai molekul HPMC akan dibatasi sehingga membentuk struktur jaringan tiga dimensi sehingga menghasilkan zat seperti gel.
Suhu gelasi HPMC dipengaruhi oleh banyak faktor, salah satu faktor terpenting adalah kandungan hidroksipropil. Selain kandungan hidroksipropil, faktor lain yang mempengaruhi suhu gel meliputi berat molekul, konsentrasi larutan, nilai pH, jenis pelarut, kekuatan ion, dll.
3. Pengaruh kandungan hidroksipropil terhadap suhu gel HPMC
3.1 Peningkatan kandungan hidroksipropil menyebabkan peningkatan suhu gel
Suhu gelasi HPMC berkaitan erat dengan derajat substitusi hidroksipropil dalam molekulnya. Ketika kandungan hidroksipropil meningkat, jumlah substituen hidrofilik pada rantai molekul HPMC meningkat, sehingga meningkatkan interaksi antara molekul dan air. Interaksi ini menyebabkan rantai molekul meregang lebih jauh sehingga mengurangi kekuatan interaksi antar rantai molekul. Dalam kisaran konsentrasi tertentu, peningkatan kandungan hidroksipropil membantu meningkatkan derajat hidrasi dan mendorong pengaturan rantai molekul bersama, sehingga struktur jaringan dapat terbentuk pada suhu yang lebih tinggi. Oleh karena itu, suhu gelasi biasanya meningkat seiring dengan kenaikan hidroksipropil seiring dengan meningkatnya konten.
HPMC dengan kandungan hidroksipropil yang lebih tinggi (seperti HPMC K15M) cenderung menunjukkan suhu gelasi yang lebih tinggi pada konsentrasi yang sama dibandingkan AnxinCel®HPMC dengan kandungan hidroksipropil yang lebih rendah (seperti HPMC K4M). Hal ini karena kandungan hidroksipropil yang lebih tinggi mempersulit molekul untuk berinteraksi dan membentuk jaringan pada suhu yang lebih rendah, sehingga memerlukan suhu yang lebih tinggi untuk mengatasi hidrasi ini dan mendorong interaksi antarmolekul untuk membentuk struktur jaringan tiga dimensi. .
3.2 Hubungan antara kandungan hidroksipropil dan konsentrasi larutan
Konsentrasi larutan juga merupakan faktor penting yang mempengaruhi suhu gelasi HPMC. Dalam larutan HPMC konsentrasi tinggi, interaksi antarmolekul lebih kuat, sehingga suhu gelasi mungkin lebih tinggi meskipun kandungan hidroksipropilnya lebih rendah. Pada konsentrasi rendah, interaksi antar molekul HPMC lemah, dan larutan lebih cenderung membentuk gel pada suhu lebih rendah.
Ketika kandungan hidroksipropil meningkat, meskipun hidrofilisitas meningkat, namun diperlukan suhu yang lebih tinggi untuk membentuk gel. Khususnya pada kondisi konsentrasi rendah, suhu gelasi meningkat lebih signifikan. Hal ini dikarenakan HPMC dengan kandungan hidroksipropil yang tinggi lebih sulit menginduksi interaksi antar rantai molekul melalui perubahan suhu, dan proses gelasi memerlukan energi panas tambahan untuk mengatasi efek hidrasi.
3.3 Pengaruh kandungan hidroksipropil pada proses gelasi
Dalam kisaran kandungan hidroksipropil tertentu, proses gelasi didominasi oleh interaksi antara hidrasi dan rantai molekul. Ketika kandungan hidroksipropil dalam molekul HPMC rendah, hidrasinya lemah, interaksi antar molekulnya kuat, dan suhu yang lebih rendah dapat mendorong pembentukan gel. Ketika kandungan hidroksipropil lebih tinggi, hidrasi meningkat secara signifikan, interaksi antara rantai molekul menjadi lebih lemah, dan suhu gelasi meningkat.
Kandungan hidroksipropil yang lebih tinggi juga dapat menyebabkan peningkatan viskositas larutan HPMC, suatu perubahan yang terkadang meningkatkan suhu awal gelasi.
Kandungan hidroksipropil mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap suhu gelasiHPMC. Dengan meningkatnya kandungan hidroksipropil, hidrofilisitas HPMC meningkat dan interaksi antar rantai molekul melemah, sehingga suhu gelasi biasanya meningkat. Fenomena ini dapat dijelaskan melalui mekanisme interaksi antara hidrasi dan rantai molekul. Dengan menyesuaikan kandungan hidroksipropil HPMC, kontrol suhu gelasi yang tepat dapat dicapai, sehingga mengoptimalkan kinerja HPMC dalam aplikasi farmasi, makanan, dan industri lainnya.
Waktu posting: 04 Januari 2025