Hidroksipropilmetilceluloze (HPMC) ir plaši izmantots ūdenī šķīstošs polimērs, ko plaši izmanto farmācijā, kosmētikā, pārtikā un rūpniecībā, īpaši želeju gatavošanā. Tās fizikālajām īpašībām un šķīdināšanas uzvedībai ir būtiska ietekme uz efektivitāti dažādos lietojumos. HPMC gēla želejas temperatūra ir viena no galvenajām fizikālajām īpašībām, kas tieši ietekmē tā darbību dažādos preparātos, piemēram, kontrolētā izdalīšanās, plēves veidošanās, stabilitāte utt.
1. HPMC uzbūve un īpašības
HPMC ir ūdenī šķīstošs polimērs, ko iegūst, celulozes molekulārajā skeletā ievadot divus aizvietotājus – hidroksipropilu un metilgrupu. Tā molekulārajā struktūrā ir divu veidu aizvietotāji: hidroksipropilgrupa (-CH2CHOHCH3) un metilgrupa (-CH3). Tādi faktori kā atšķirīgs hidroksipropila saturs, metilēšanas pakāpe un polimerizācijas pakāpe būtiski ietekmēs HPMC šķīdību, želejas izturēšanos un mehāniskās īpašības.
Ūdens šķīdumos AnxinCel®HPMC veido stabilus koloidālus šķīdumus, veidojot ūdeņraža saites ar ūdens molekulām un mijiedarbojoties ar tā celulozes bāzes skeletu. Mainoties ārējai videi (piemēram, temperatūrai, jonu stiprumam utt.), mainīsies mijiedarbība starp HPMC molekulām, kā rezultātā veidojas želeja.
2. Želēšanas temperatūras definīcija un ietekmējošie faktori
Želēšanas temperatūra (Gelation Temperature, T_gel) attiecas uz temperatūru, kurā HPMC šķīdums sāk pāriet no šķidruma uz cietu, kad šķīduma temperatūra paaugstinās līdz noteiktam līmenim. Šajā temperatūrā HPMC molekulāro ķēžu kustība tiks ierobežota, veidojot trīsdimensiju tīkla struktūru, kā rezultātā veidojas želejveida viela.
HPMC želejas temperatūru ietekmē daudzi faktori, viens no svarīgākajiem faktoriem ir hidroksipropila saturs. Papildus hidroksipropila saturam citi faktori, kas ietekmē gēla temperatūru, ir molekulmasa, šķīduma koncentrācija, pH vērtība, šķīdinātāja veids, jonu stiprums utt.
3. Hidroksipropila satura ietekme uz HPMC gēla temperatūru
3.1. Hidroksipropila satura palielināšanās izraisa gēla temperatūras paaugstināšanos
HPMC želejas temperatūra ir cieši saistīta ar hidroksipropila aizstāšanas pakāpi tās molekulā. Palielinoties hidroksipropila saturam, palielinās hidrofilo aizvietotāju skaits HPMC molekulārajā ķēdē, kā rezultātā uzlabojas mijiedarbība starp molekulu un ūdeni. Šī mijiedarbība liek molekulārajām ķēdēm izstiepties tālāk, tādējādi samazinot mijiedarbības stiprumu starp molekulārajām ķēdēm. Noteiktā koncentrācijas diapazonā hidroksipropila satura palielināšana palīdz paaugstināt hidratācijas pakāpi un veicina molekulāro ķēžu savstarpēju izvietojumu, lai augstākā temperatūrā varētu izveidoties tīkla struktūra. Tāpēc želejas temperatūra parasti palielinās, palielinoties hidroksipropila saturam.
HPMC ar lielāku hidroksipropila saturu (piemēram, HPMC K15M) mēdz uzrādīt augstāku želejas temperatūru tādā pašā koncentrācijā nekā AnxinCel®HPMC ar mazāku hidroksipropila saturu (piemēram, HPMC K4M). Tas ir tāpēc, ka augstāks hidroksipropila saturs apgrūtina molekulu mijiedarbību un tīklu veidošanu zemākā temperatūrā, tāpēc ir nepieciešama augstāka temperatūra, lai pārvarētu šo hidratāciju un veicinātu starpmolekulāro mijiedarbību, lai izveidotu trīsdimensiju tīkla struktūru. .
3.2. Saistība starp hidroksipropila saturu un šķīduma koncentrāciju
Šķīduma koncentrācija ir arī svarīgs faktors, kas ietekmē HPMC želejas temperatūru. Augstas koncentrācijas HPMC šķīdumos starpmolekulārā mijiedarbība ir spēcīgāka, tāpēc želejas temperatūra var būt augstāka pat tad, ja hidroksipropila saturs ir mazāks. Zemās koncentrācijās mijiedarbība starp HPMC molekulām ir vāja, un šķīdums, visticamāk, saželēs zemākā temperatūrā.
Palielinoties hidroksipropila saturam, lai gan hidrofilitāte palielinās, želejas veidošanai joprojām ir nepieciešama augstāka temperatūra. Īpaši zemas koncentrācijas apstākļos želejas temperatūra paaugstinās būtiskāk. Tas ir tāpēc, ka HPMC ar augstu hidroksipropila saturu ir grūtāk izraisīt mijiedarbību starp molekulārajām ķēdēm, mainot temperatūru, un želejas procesam ir nepieciešama papildu siltumenerģija, lai pārvarētu hidratācijas efektu.
3.3. Hidroksipropila satura ietekme uz želejas procesu
Noteiktā hidroksipropila satura diapazonā želejas procesā dominē mijiedarbība starp hidratāciju un molekulārajām ķēdēm. Ja hidroksipropila saturs HPMC molekulā ir zems, hidratācija ir vāja, mijiedarbība starp molekulām ir spēcīga un zemāka temperatūra var veicināt želejas veidošanos. Ja hidroksipropila saturs ir lielāks, hidratācija ir ievērojami uzlabota, mijiedarbība starp molekulārajām ķēdēm kļūst vājāka un želejas temperatūra paaugstinās.
Lielāks hidroksipropila saturs var izraisīt arī HPMC šķīduma viskozitātes palielināšanos, kas dažkārt palielina želejas sākuma temperatūru.
Hidroksipropila saturam ir būtiska ietekme uz želejas temperatūruHPMC. Palielinoties hidroksipropila saturam, palielinās HPMC hidrofilitāte un vājinās mijiedarbība starp molekulārajām ķēdēm, tāpēc tā želejas temperatūra parasti palielinās. Šo parādību var izskaidrot ar mijiedarbības mehānismu starp hidratāciju un molekulārajām ķēdēm. Pielāgojot HPMC hidroksipropila saturu, var panākt precīzu želejas temperatūras kontroli, tādējādi optimizējot HPMC darbību farmācijas, pārtikas un citos rūpnieciskos lietojumos.
Izlikšanas laiks: Jan-04-2025