השפעת תוכן הידרוקסיפרופיל על טמפרטורת ג'ל HPMC

Hydroxypropyl Methylcellulose (HPMC) הוא פולימר מסיס במים נפוץ, הנמצא בשימוש נרחב בתרופות, קוסמטיקה, מזון ושדות תעשייתיים, במיוחד בהכנת ג'לים. לתכונותיה הפיזיות והתנהגות הפירוק יש השפעה משמעותית על היעילות ביישומים שונים. טמפרטורת הג'לציה של ג'ל HPMC היא אחת התכונות הפיזיות העיקריות שלה, המשפיעות ישירות על ביצועיה בהכנות שונות, כגון שחרור מבוקר, היווצרות סרטים, יציבות וכו '.

1. מבנה ותכונות של HPMC

HPMC הוא פולימר מסיס במים המתקבל על ידי הכנסת שני תחליפים, הידרוקסיפרופיל ומתיל, לשלד המולקולרי התאית. המבנה המולקולרי שלו מכיל שני סוגים של תחליפים: הידרוקסיפרופיל (-ch2chohch3) ומתיל (-ch3). לגורמים כמו תכולת הידרוקסיפרופיל שונה, דרגת מתילציה ומידת פילמור ישפיעו חשוב על המסיסות, התנהגות הגליעה והתכונות המכניות של HPMC.

בפתרונות מימיים, חרדה® HPMC יוצרת פתרונות קולואידיים יציבים על ידי יצירת קשרי מימן עם מולקולות מים ואינטראקציה עם השלד מבוסס התאית שלו. כאשר הסביבה החיצונית (כגון טמפרטורה, חוזק יוני וכו ') משתנה, האינטראקציה בין מולקולות HPMC תשתנה, וכתוצאה מכך ג'לציה.

2. הגדרה ומשפיעות על גורמי טמפרטורת הג'לציה

טמפרטורת הג'לציה (טמפרטורת ג'לציה, T_Gel) מתייחסת לטמפרטורה בה פתרון HPMC מתחיל לעבור מנוזל למוצק כאשר טמפרטורת הפיתרון עולה לרמה מסוימת. בטמפרטורה זו תוגבל תנועה של שרשראות מולקולריות HPMC, ויוצרת מבנה רשת תלת ממדי, וכתוצאה מכך חומר דמוי ג'ל.

טמפרטורת הג'לציה של HPMC מושפעת מגורמים רבים, אחד הגורמים החשובים ביותר הוא תוכן ההידרוקסיפרופיל. בנוסף לתכולת הידרוקסיפרופיל, גורמים אחרים המשפיעים על טמפרטורת הג'ל כוללים משקל מולקולרי, ריכוז תמיסה, ערך pH, סוג ממס, חוזק יוני וכו '.

3. השפעת תכולת הידרוקסיפרופיל על טמפרטורת ג'ל HPMC

3.1 העלייה בתכולת ההידרוקסיפרופיל מובילה לעלייה בטמפרטורת הג'ל

טמפרטורת הג'לציה של HPMC קשורה קשר הדוק למידת החלפת הידרוקסיפרופיל במולקולה שלה. ככל שתכולת ההידרוקסיפרופיל גדלה, מספר התחליפים ההידרופיליים בשרשרת המולקולרית HPMC, וכתוצאה מכך אינטראקציה מוגברת בין המולקולה למים. אינטראקציה זו גורמת לשרשראות המולקולריות להתרחב עוד יותר, ובכך להפחית את חוזק האינטראקציה בין השרשראות המולקולריות. בטווח ריכוז מסוים, הגדלת תכולת ההידרוקסיפרופיל עוזרת לשפר את מידת ההידרציה ומקדמת את הסידור ההדדי של שרשראות מולקולריות, כך שניתן יהיה ליצור מבנה רשת בטמפרטורה גבוהה יותר. לפיכך, טמפרטורת הג'לציה עולה בדרך כלל עם ההידרוקסיפרופיל עולה עם הגדלת התוכן.

HPMC עם תכולת הידרוקסיפרופיל גבוהה יותר (כגון HPMC K15M) נוטה להציג טמפרטורת ג'לציה גבוהה יותר באותה ריכוז מאשר חרדה® HPMC עם תכולת הידרוקסיפרופיל נמוכה יותר (כמו HPMC K4M). הסיבה לכך היא שתכולת הידרוקסיפרופיל גבוהה יותר מקשה על המולקולות לקיים אינטראקציה וליצור רשתות בטמפרטורות נמוכות יותר, הדורשת טמפרטורות גבוהות יותר להתגבר על הידרציה זו ולקדם אינטראקציות בין-מולקולריות ליצירת מבנה רשת תלת ממדי. ו

3.2 קשר בין תכולת הידרוקסיפרופיל לריכוז תמיסה

ריכוז הפתרונות הוא גם גורם חשוב המשפיע על טמפרטורת הג'לציה של HPMC. בפתרונות HPMC בריכוז גבוה, האינטראקציות הבין-מולקולריות חזקות יותר, כך שטמפרטורת הג'לציה עשויה להיות גבוהה יותר גם אם תכולת ההידרוקסיפרופיל נמוכה יותר. בריכוזים נמוכים, האינטראקציה בין מולקולות HPMC חלשה, והפתרון נוט יותר לג'ל בטמפרטורות נמוכות יותר.

כאשר תכולת ההידרוקסיפרופיל עולה, אם כי ההידרופיליות עולה, עדיין נדרשת טמפרטורה גבוהה יותר ליצירת ג'ל. במיוחד בתנאים נמוכים, טמפרטורת הג'לציה עולה באופן משמעותי יותר. הסיבה לכך היא ש- HPMC עם תכולת הידרוקסיפרופיל גבוהה קשה יותר לגרום לאינטראקציות בין שרשראות מולקולריות באמצעות שינויי טמפרטורה, ותהליך הג'לציה דורש אנרגיה תרמית נוספת כדי להתגבר על אפקט ההידרציה.

3.3 השפעת תוכן הידרוקסיפרופיל על תהליך הג'לציה

בטווח מסוים של תכולת הידרוקסיפרופיל, תהליך הג'לציה נשלט על ידי האינטראקציה בין הידרציה לשרשראות מולקולריות. כאשר תכולת ההידרוקסיפרופיל במולקולת HPMC נמוכה, ההידרציה חלשה, האינטראקציה בין מולקולות חזקה, וטמפרטורה נמוכה יותר יכולה לקדם את היווצרות הג'ל. כאשר תכולת ההידרוקסיפרופיל גבוהה יותר, ההידרציה משופרת משמעותית, האינטראקציה בין שרשראות מולקולריות הופכת לחלשה יותר וטמפרטורת הג'לציה עולה.

תכולת הידרוקסיפרופיל גבוהה יותר עשויה להוביל גם לעלייה בצמיגות של תמיסת HPMC, שינוי שלעתים מגדיל את טמפרטורת הג'לציה.

לתוכן ההידרוקסיפרופיל יש השפעה משמעותית על טמפרטורת הג'לציה שלHPMCו ככל שתכולת ההידרוקסיפרופיל עולה, ההידרופיליות של HPMC עולה והאינטראקציה בין שרשראות מולקולריות נחלשת, כך שטמפרטורת הג'לציה שלו בדרך כלל עולה. ניתן להסביר תופעה זו על ידי מנגנון האינטראקציה בין הידרציה לשרשראות מולקולריות. על ידי התאמת תוכן ההידרוקסיפרופיל של HPMC, ניתן להשיג שליטה מדויקת בטמפרטורת הג'לציה, ובכך לייעל את הביצועים של HPMC בתרופות, מזון ויישומים תעשייתיים אחרים.