Hidroksipropiletilceliuliozė (HPMC) yra dažniausiai naudojamas vandenyje tirpus polimeras, plačiai naudojamas farmacijos, kosmetikos, maisto ir pramoniniame laukuose, ypač ruošiant gelius. Jo fizinės savybės ir ištirpinimo elgesys daro didelę įtaką skirtingų programų veiksmingumui. HPMC gelio geliacijos temperatūra yra viena iš pagrindinių jo fizinių savybių, o tai daro tiesioginę įtaką jo veikimui įvairiuose preparatuose, tokiuose kaip kontroliuojamas išsiskyrimas, plėvelės formavimas, stabilumas ir kt.
1. HPMC struktūra ir savybės
HPMC yra vandenyje tirpus polimeras, gautas įvedant du pakaitalus-hidroksipropilą ir metilą, į celiuliozės molekulinį skeletą. Jo molekulinėje struktūroje yra dviejų tipų pakaitalai: hidroksipropil (-ch2CHOHCH3) ir metil (-ch3). Tokie veiksniai kaip skirtingas hidroksipropilo kiekis, metilinimo laipsnis ir polimerizacijos laipsnis turės didelę įtaką HPMC tirpumui, žandikauliui ir mechaninėms savybėms.
Vandeniniuose tirpaluose nerimecel®HPMC sudaro stabilius koloidinius tirpalus, sudarydamos vandenilio ryšius su vandens molekulėmis ir sąveikaudama su jo celiuliozės pagrindu pagamintu skeletu. Kai keičiasi išorinė aplinka (pvz., Temperatūra, joninis stipris ir kt.), HPMC molekulių sąveika pasikeis, todėl atsiras geliavimas.
2. Geliavimo temperatūros apibrėžimas ir įtaka veiksniai
Geliacijos temperatūra (geliacijos temperatūra, T_GEL) reiškia temperatūrą, kurioje HPMC tirpalas pradeda pereiti iš skysčio į kietą, kai tirpalo temperatūra pakyla į tam tikrą lygį. Esant tokiai temperatūrai, HPMC molekulinių grandinių judėjimas bus apribotas, sudarant trijų matmenų tinklo struktūrą, todėl susidarys į gelį panaši medžiaga.
HPMC geliacijos temperatūrai įtakos turi daugybė veiksnių, vienas iš svarbiausių veiksnių yra hidroksipropilo kiekis. Be hidroksipropilo kiekio, kiti veiksniai, turintys įtakos gelio temperatūrai
3. Hidroksipropilo kiekio poveikis HPMC gelio temperatūrai
3.1 Dėl padidėjusio hidroksipropilo kiekio padidėja gelio temperatūra
HPMC geliacijos temperatūra yra glaudžiai susijusi su hidroksipropilo pakeitimo laipsniu jo molekulėje. Didėjant hidroksipropilo kiekiui, padidėja hidrofilinių pakaitų skaičius HPMC molekulinėje grandinėje, todėl padidėja molekulės ir vandens sąveika. Dėl šios sąveikos molekulinės grandinės tempiasi toliau, taip sumažinant molekulinių grandinių sąveikos stiprumą. Tam tikrame koncentracijos diapazone padidėjęs hidroksipropilo kiekis padeda sustiprinti hidratacijos laipsnį ir skatina abipusį molekulinių grandinių išdėstymą, kad tinklo struktūra būtų galima susidaryti aukštesnėje temperatūroje. Todėl geliacijos temperatūra paprastai padidėja, kai hidroksipropilo kyla didėjant.
HPMC, turintis didesnį hidroksipropilo kiekį (pvz., HPMC K15M), linkęs parodyti aukštesnę geliacijos temperatūrą, esant tokiai pačiai koncentracijai nei „AnyCinCEL®HPMC“ su mažesniu hidroksipropilo kiekiu (pvz., HPMC K4M). Taip yra todėl, kad dėl didesnio hidroksipropilo turinio molekulėms sunkiau sąveikauti ir formuoti tinklus žemesnėje temperatūroje, todėl reikia aukštesnės temperatūros, kad būtų įveikta ši hidratacija ir skatinama tarpmolekulinė sąveika, kad sudarytų trijų matmenų tinklo struktūrą. .
3.2 Ryšys tarp hidroksipropilo kiekio ir tirpalo koncentracijos
Sprendimo koncentracija taip pat yra svarbus veiksnys, turintis įtakos HPMC geliacijos temperatūrai. Didelės koncentracijos HPMC tirpaluose tarpmolekulinės sąveikos yra stipresnės, todėl geliacijos temperatūra gali būti aukštesnė, net jei hidroksipropilo kiekis yra mažesnis. Esant mažoms koncentracijoms, HPMC molekulių sąveika yra silpna, o tirpalas labiau linkęs į gelį žemesnėje temperatūroje.
Kai padidėja hidroksipropilo kiekis, nors hidrofiliškumas padidėja, norint susidaryti gelį, vis tiek reikia aukštesnės temperatūros. Ypač esant žemoms koncentracijos sąlygoms, geliacijos temperatūra žymiai padidėja. Taip yra todėl, kad HPMC su dideliu hidroksipropilo kiekiu yra sunkiau sukelti molekulinių grandinių sąveiką keičiant temperatūrą, o geliacijos procesui reikia papildomos šiluminės energijos, kad būtų galima įveikti hidratacijos poveikį.
3.3 Hidroksipropilo kiekio poveikis geliacijos procesui
Tam tikrame hidroksipropilo kiekio diapazone geliacijos procese dominuoja hidratacijos ir molekulinių grandinių sąveika. Kai hidroksipropilo kiekis HPMC molekulėje yra žemas, hidratacija yra silpna, molekulių sąveika yra stipri, o žemesnė temperatūra gali skatinti gelio susidarymą. Kai hidroksipropilo kiekis yra didesnis, hidratacija žymiai padidėja, molekulinių grandinių sąveika tampa silpnesnė, o geliacijos temperatūra padidėja.
Didesnis hidroksipropilo kiekis taip pat gali padidinti HPMC tirpalo klampumą - pokytį, kuris kartais padidina geliacijos pradžios temperatūrą.
Hidroksipropilo kiekis daro didelę įtaką geliavimo temperatūraiHPMC. Didėjant hidroksipropilo kiekiui, padidėja HPMC hidrofiliškumas ir susilpnėja molekulinių grandinių sąveika, todėl paprastai padidėja jo geliacijos temperatūra. Šį reiškinį galima paaiškinti hidratacijos ir molekulinių grandinių sąveikos mechanizmu. Koreguojant HPMC hidroksipropilo kiekį, galima pasiekti tikslią geliacijos temperatūros kontrolę, taip optimizuojant HPMC veikimą farmacijos, maisto ir kitose pramoninėse programose.
Pašto laikas: 2012 m. Sausio-04 d