Idrossipropil metilcellulosa (HPMC) è un polimero solubile in acqua comune, ampiamente utilizzato in prodotti farmaceutici, cosmetici, alimentari e industriali, specialmente nella preparazione di gel. Le sue proprietà fisiche e il comportamento di dissoluzione hanno un impatto significativo sull'efficacia nelle diverse applicazioni. La temperatura di gelificazione del gel HPMC è una delle sue proprietà fisiche chiave, che influenza direttamente le sue prestazioni in vari preparati, come rilascio controllato, formazione del film, stabilità, ecc.
1. Struttura e proprietà di HPMC
HPMC è un polimero solubile in acqua ottenuto introducendo due sostituenti, idrossipropil e metil, nello scheletro molecolare di cellulosa. La sua struttura molecolare contiene due tipi di sostituenti: idrossipropil (-ch2chohch3) e metil (-ch3). Fattori come il diverso contenuto di idrossipropil, grado di metilazione e grado di polimerizzazione avranno un impatto importante sulla solubilità, sul comportamento di gelificazione e sulle proprietà meccaniche di HPMC.
Nelle soluzioni acquose, Ansincel®HPMC forma soluzioni colloidali stabili formando legami idrogeno con molecole d'acqua e interagendo con il suo scheletro a base di cellulosa. Quando l'ambiente esterno (come temperatura, resistenza ionica, ecc.) Cambia, l'interazione tra le molecole HPMC cambierà, con conseguente gelificazione.
2. Definizione e fattori di influenza della temperatura di gelificazione
La temperatura di gelificazione (temperatura di gelificazione, T_GEL) si riferisce alla temperatura alla quale la soluzione HPMC inizia a passare dal liquido al solido quando la temperatura della soluzione sale a un certo livello. A questa temperatura, il movimento delle catene molecolari HPMC sarà limitato, formando una struttura di rete tridimensionale, con conseguente sostanza simile a un gel.
La temperatura di gelificazione di HPMC è influenzata da molti fattori, uno dei fattori più importanti è il contenuto di idrossipropil. Oltre al contenuto di idrossipropil, altri fattori che influenzano la temperatura del gel includono il peso molecolare, la concentrazione della soluzione, il valore del pH, il tipo di solvente, la resistenza ionica, ecc.
3. Effetto del contenuto di idrossipropil sulla temperatura del gel HPMC
3.1 L'aumento del contenuto di idrossipropiling porta ad un aumento della temperatura del gel
La temperatura di gelificazione di HPMC è strettamente correlata al grado di sostituzione di idrossipropil nella sua molecola. All'aumentare del contenuto di idrossipropil, aumenta il numero di sostituenti idrofili sulla catena molecolare HPMC, con conseguente una maggiore interazione tra molecola e acqua. Questa interazione fa sì che le catene molecolari si allungino ulteriormente, riducendo così la forza dell'interazione tra le catene molecolari. All'interno di un certo intervallo di concentrazione, l'aumento del contenuto di idrossipropili aiuta a migliorare il grado di idratazione e promuove la reciproca disposizione delle catene molecolari, in modo che una struttura di rete possa essere formata a una temperatura più elevata. Pertanto, la temperatura di gelificazione di solito aumenta con l'idrossipropil aumenta con l'aumentare del contenuto.
L'HPMC con un maggiore contenuto di idrossipropil (come HPMC K15M) tende a mostrare una temperatura di gelificazione più elevata alla stessa concentrazione di ansiincel®HPMC con un minore contenuto di idrossipropil (come HPMC K4M). Questo perché un maggiore contenuto di idrossipropilico rende più difficile per le molecole interagire e formare reti a temperature più basse, che richiedono temperature più elevate per superare questa idratazione e promuovere interazioni intermolecolari per formare una struttura di rete tridimensionale. .
3.2 Relazione tra contenuto di idrossipropil e concentrazione di soluzione
La concentrazione di soluzione è anche un fattore importante che influenza la temperatura di gelificazione di HPMC. Nelle soluzioni HPMC ad alta concentrazione, le interazioni intermolecolari sono più forti, quindi la temperatura di gelificazione può essere più alta anche se il contenuto di idrossipropil è inferiore. A basse concentrazioni, l'interazione tra molecole HPMC è debole e la soluzione ha maggiori probabilità di gelificare a temperature più basse.
Quando il contenuto di idrossipropil aumenta, sebbene l'idrofilia aumenti, è ancora necessaria una temperatura più elevata per formare un gel. Soprattutto in condizioni di bassa concentrazione, la temperatura di gelificazione aumenta in modo più significativo. Questo perché l'HPMC con un alto contenuto di idrossipropil è più difficile indurre interazioni tra le catene molecolari attraverso variazioni di temperatura e il processo di gelificazione richiede un'energia termica aggiuntiva per superare l'effetto di idratazione.
3.3 Effetto del contenuto di idrossipropiling sul processo di gelificazione
All'interno di una certa gamma di contenuto di idrossipropil, il processo di gelificazione è dominato dall'interazione tra idratazione e catene molecolari. Quando il contenuto di idrossipropil nella molecola HPMC è basso, l'idratazione è debole, l'interazione tra le molecole è forte e una temperatura più bassa può promuovere la formazione di gel. Quando il contenuto di idrossipropil è più elevato, l'idratazione è significativamente migliorata, l'interazione tra le catene molecolari diventa più debole e la temperatura di gelificazione aumenta.
Un maggiore contenuto di idrossipropilico può anche portare ad un aumento della viscosità della soluzione HPMC, un cambiamento che a volte aumenta la temperatura di insorgenza della gelificazione.
Il contenuto di idrossipropil ha un impatto significativo sulla temperatura di gelificazione diHPMC. All'aumentare del contenuto di idrossipropil, l'idrofilia di HPMC aumenta e l'interazione tra le catene molecolari si indebolisce, quindi la sua temperatura di gelificazione di solito aumenta. Questo fenomeno può essere spiegato dal meccanismo di interazione tra idratazione e catene molecolari. Regolando il contenuto idrossipropilico di HPMC, è possibile ottenere un controllo preciso della temperatura di gelificazione, ottimizzando così le prestazioni di HPMC nelle applicazioni farmaceutiche, alimentari e di altre industriali.
Tempo post: gennaio-04-2025