Хидроксипропил метилцелулоза (HPMC) е вообичаено користен полимер растворлив во вода, широко користен во фармацевтските производи, козметиката, храната и индустриските полиња, особено во подготовката на гелови. Неговите физички својства и однесувањето на растворање имаат значително влијание врз ефикасноста во различни апликации. Температурата на гелирање на HPMC гелот е едно од неговите клучни физички својства, што директно влијае на неговите перформанси при различни препарати, како што се контролирано ослободување, формирање на филм, стабилност итн.
1. Структура и својства на HPMC
HPMC е полимер растворлив во вода, кој се добива со внесување на два супституенти, хидроксипропил и метил, во молекуларниот скелет на целулоза. Неговата молекуларна структура содржи два вида супституенти: хидроксипропил (-CH2CHOHCH3) и метил (-CH3). Факторите како што се различната содржина на хидроксипропил, степенот на метилација и степенот на полимеризација ќе имаат важно влијание врз растворливоста, однесувањето на гелирање и механичките својства на HPMC.
Во водени раствори, AnxinCel®HPMC формира стабилни колоидни раствори со формирање на водородни врски со молекулите на водата и интеракција со неговиот скелет базиран на целулоза. Кога надворешното опкружување (како што се температурата, јонската јачина итн.) се менува, интеракцијата помеѓу HPMC молекулите ќе се промени, што ќе резултира со гелација.
2. Дефиниција и фактори на влијание на температурата на гелација
Температурата на гелација (Температура на желација, T_gel) се однесува на температурата на која HPMC растворот почнува да преминува од течен во цврст кога температурата на растворот се зголемува на одредено ниво. На оваа температура, движењето на HPMC молекуларните синџири ќе биде ограничено, формирајќи тродимензионална мрежна структура, што резултира со супстанција слична на гел.
Температурата на гелација на HPMC е под влијание на многу фактори, еден од најважните фактори е содржината на хидроксипропил. Покрај содржината на хидроксипропил, други фактори кои влијаат на температурата на гелот вклучуваат молекуларна тежина, концентрација на растворот, pH вредност, тип на растворувач, јонска јачина итн.
3. Ефект на содржината на хидроксипропил врз температурата на HPMC гелот
3.1 Зголемувањето на содржината на хидроксипропил доведува до зголемување на температурата на гелот
Температурата на гелација на HPMC е тесно поврзана со степенот на супституција на хидроксипропил во неговата молекула. Како што се зголемува содржината на хидроксипропил, бројот на хидрофилни супституенти на молекуларниот синџир на HPMC се зголемува, што резултира со зголемена интеракција помеѓу молекулата и водата. Оваа интеракција предизвикува молекуларните синџири дополнително да се протегаат, а со тоа ја намалува јачината на интеракцијата помеѓу молекуларните синџири. Во одреден опсег на концентрации, зголемувањето на содржината на хидроксипропил помага да се подобри степенот на хидратација и го промовира меѓусебното распоредување на молекуларните синџири, така што мрежна структура може да се формира на повисока температура. Затоа, температурата на гелацијата обично се зголемува со зголемувањето на хидроксипропилот со зголемување на содржината.
HPMC со повисока содржина на хидроксипропил (како што е HPMC K15M) има тенденција да покажува повисока температура на гелација при иста концентрација од AnxinCel®HPMC со пониска содржина на хидроксипропил (како HPMC K4M). Тоа е затоа што поголемата содржина на хидроксипропил го отежнува интеракцијата на молекулите и формирањето мрежи на пониски температури, што бара повисоки температури за да се надмине оваа хидратација и да се промовираат меѓумолекуларните интеракции за да се формира тродимензионална мрежна структура. .
3.2 Врска помеѓу содржината на хидроксипропил и концентрацијата на растворот
Концентрацијата на растворот е исто така важен фактор што влијае на температурата на гелација на HPMC. Во растворите на HPMC со висока концентрација, меѓумолекуларните интеракции се посилни, така што температурата на желативноста може да биде повисока дури и ако содржината на хидроксипропил е помала. При ниски концентрации, интеракцијата помеѓу HPMC молекулите е слаба, а растворот е поверојатно да гел при пониски температури.
Кога содржината на хидроксипропил се зголемува, иако хидрофилноста се зголемува, сепак потребна е повисока температура за да се формира гел. Особено при услови на ниска концентрација, температурата на гелација се зголемува значително. Ова е затоа што HPMC со висока содржина на хидроксипропил е потешко да предизвика интеракции помеѓу молекуларните синџири преку температурни промени, а процесот на гелација бара дополнителна топлинска енергија за да се надмине ефектот на хидратација.
3.3 Ефект на содржината на хидроксипропил врз процесот на гелација
Во одреден опсег на содржина на хидроксипропил, во процесот на гелација доминира интеракцијата помеѓу хидратацијата и молекуларните синџири. Кога содржината на хидроксипропил во молекулата HPMC е мала, хидратацијата е слаба, интеракцијата помеѓу молекулите е силна, а пониската температура може да го поттикне формирањето на гел. Кога содржината на хидроксипропил е поголема, хидратацијата е значително подобрена, интеракцијата помеѓу молекуларните синџири станува послаба, а температурата на гелацијата се зголемува.
Поголемата содржина на хидроксипропил, исто така, може да доведе до зголемување на вискозноста на растворот HPMC, промена што понекогаш ја зголемува почетната температура на гелацијата.
Содржината на хидроксипропил има значително влијание врз температурата на гелација наHPMC. Како што се зголемува содржината на хидроксипропил, хидрофилноста на HPMC се зголемува и интеракцијата помеѓу молекуларните синџири слабее, па температурата на неговата гелација обично се зголемува. Овој феномен може да се објасни со механизмот на интеракција помеѓу хидратацијата и молекуларните синџири. Со прилагодување на содржината на хидроксипропил во HPMC, може да се постигне прецизна контрола на температурата на гелацијата, а со тоа да се оптимизираат перформансите на HPMC во фармацевтските, прехранбените и другите индустриски апликации.
Време на објавување: Јан-04-2025 година