Hidroksipropila satura ietekme uz HPMC gēla temperatūru

Hidroksipropilmetilceluloze (HPMC) ir parasti lietots ūdenī šķīstošs polimērs, ko plaši izmanto farmaceitiskos līdzekļos, kosmētikā, pārtikas un rūpniecības laukos, īpaši želeju sagatavošanā. Tās fizikālajām īpašībām un izšķīšanas uzvedībai ir būtiska ietekme uz efektivitāti dažādos lietojumos. HPMC gēla želejas temperatūra ir viena no tā galvenajām fizikālajām īpašībām, kas tieši ietekmē tā veiktspēju dažādos preparātos, piemēram, kontrolētā izlaišanā, plēves veidošanā, stabilitātē utt.

1. HPMC struktūra un īpašības

HPMC ir ūdenī šķīstošs polimērs, kas iegūts, celulozes molekulārā skeletā ievadot divus aizvietotājus-hidroksipropil un metil. Tās molekulārajā struktūrā ir divu veidu aizvietotāji: hidroksipropils (-ch2chohch3) un metil (-ch3). Tādiem faktoriem kā atšķirīgs hidroksipropila saturs, metilēšanas pakāpe un polimerizācijas pakāpe būs nozīmīga ietekme uz HPMC šķīdību, želejas izturēšanos un mehāniskām īpašībām.

Ūdens šķīdumos trauksmes signāls®HPMC veido stabilus koloidālos šķīdumus, veidojot ūdeņraža saites ar ūdens molekulām un mijiedarbojoties ar celulozes bāzes skeletu. Kad mainās ārējā vide (piemēram, temperatūra, jonu stiprums utt.), Mijiedarbība starp HPMC molekulām mainīsies, kā rezultātā tiks veikta želeja.

2. Gelācijas temperatūras definīcija un ietekmējošie faktori

Gelācijas temperatūra (želejas temperatūra, t_gel) attiecas uz temperatūru, kurā HPMC šķīdums sāk pāriet no šķidruma uz cietu, kad šķīduma temperatūra paaugstinās līdz noteiktam līmenim. Šajā temperatūrā tiks ierobežota HPMC molekulāro ķēžu kustība, veidojot trīsdimensiju tīkla struktūru, kā rezultātā rodas želeja līdzīga viela.

HPMC želācijas temperatūru ietekmē daudzi faktori, viens no vissvarīgākajiem faktoriem ir hidroksipropila saturs. Papildus hidroksipropila saturam, citi faktori, kas ietekmē gēla temperatūru, ietver molekulmasu, šķīduma koncentrāciju, pH vērtību, šķīdinātāja veidu, jonu stiprību utt.

3. Hidroksipropila satura ietekme uz HPMC gēla temperatūru

3.1 Hidroksipropila satura palielināšanās noved pie gēla temperatūras paaugstināšanās

HPMC želācijas temperatūra ir cieši saistīta ar hidroksipropila aizvietošanas pakāpi tās molekulā. Palielinoties hidroksipropila saturam, palielinās hidrofilu aizvietotāju skaits HPMC molekulārajā ķēdē, kā rezultātā palielinās mijiedarbība starp molekulu un ūdeni. Šī mijiedarbība liek molekulārajām ķēdēm stiepties tālāk, tādējādi samazinot mijiedarbības stiprumu starp molekulārajām ķēdēm. Noteiktā koncentrācijas diapazonā hidroksipropila satura palielināšana palīdz uzlabot hidratācijas pakāpi un veicina molekulāro ķēžu savstarpēju izvietojumu, lai tīkla struktūra varētu veidoties augstākā temperatūrā. Tāpēc gelācijas temperatūra parasti paaugstinās, palielinoties hidroksipropilam, palielinoties saturam.

HPMC ar augstāku hidroksipropila saturu (piemēram, HPMC K15M) mēdz uzrādīt augstāku želācijas temperatūru tādā pašā koncentrācijā nekā trauksmē®HPMC ar zemāku hidroksipropila saturu (piemēram, HPMC K4M). Tas notiek tāpēc, ka lielāks hidroksipropila saturs molekulām apgrūtina mijiedarbību un veido tīklus zemākā temperatūrā, pieprasot augstāku temperatūru, lai pārvarētu šo hidratāciju un veicinātu starpmolekulāru mijiedarbību, veidojot trīsdimensiju tīkla struktūru. Apvidū

3.2 Saikne starp hidroksipropila saturu un šķīduma koncentrāciju

Šķīduma koncentrācija ir arī svarīgs faktors, kas ietekmē HPMC želācijas temperatūru. Augstas koncentrācijas HPMC šķīdumos starpmolekulārā mijiedarbība ir spēcīgāka, tāpēc gelācijas temperatūra var būt augstāka, pat ja hidroksipropila saturs ir zemāks. Zemā koncentrācijā mijiedarbība starp HPMC molekulām ir vāja, un šķīdums, visticamāk, želejo zemākā temperatūrā.

Kad palielinās hidroksipropila saturs, kaut arī hidrofilitāte palielinās, želejas veidošanai joprojām ir nepieciešama augstāka temperatūra. Īpaši zemas koncentrācijas apstākļos želācijas temperatūra palielinās ievērojami. Tas notiek tāpēc, ka HPMC ar augstu hidroksipropila saturu ir grūtāk izraisīt mijiedarbību starp molekulārajām ķēdēm, mainot temperatūru, un želācijas procesam ir nepieciešama papildu siltumenerģija, lai pārvarētu hidratācijas efektu.

3.3. Hidroksipropila satura ietekme uz želācijas procesu

Noteiktā hidroksipropila satura diapazonā gelācijas 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. Kad hidroksipropila saturs ir lielāks, hidratācija ir ievērojami uzlabota, mijiedarbība starp molekulārajām ķēdēm kļūst vājāka, un gelācijas temperatūra paaugstinās.

Lielāks hidroksipropila saturs var izraisīt arī HPMC šķīduma viskozitātes palielināšanos - izmaiņas, kas dažreiz palielina želejas sākuma temperatūru.

Hidroksipropila saturam ir būtiska ietekme uzHPMCApvidū Palielinoties hidroksipropila saturam, palielinās HPMC hidrofilitāte un mijiedarbība starp molekulārajām ķēdēm vājina, tāpēc tā želejas temperatūra parasti palielinās. Šo parādību var izskaidrot ar mijiedarbības mehānismu starp hidratāciju un molekulārajām ķēdēm. Pielāgojot HPMC hidroksipropila saturu, var sasniegt precīzu želejas temperatūras kontroli, tādējādi optimizējot HPMC veiktspēju farmaceitiskā, pārtika un citos rūpnieciskos lietojumos.