Kesan kandungan hidroksipropil pada suhu gel HPMC

Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) ialah polimer larut air yang biasa digunakan, digunakan secara meluas dalam bidang farmaseutikal, kosmetik, makanan dan perindustrian, terutamanya dalam penyediaan gel. Sifat fizikal dan tingkah laku pembubarannya mempunyai kesan yang ketara ke atas keberkesanan dalam aplikasi yang berbeza. Suhu penggelapan gel HPMC adalah salah satu sifat fizikal utamanya, yang secara langsung mempengaruhi prestasinya dalam pelbagai persediaan, seperti pelepasan terkawal, pembentukan filem, kestabilan, dll.

1. Struktur dan sifat HPMC

HPMC ialah polimer larut air yang diperoleh dengan memasukkan dua substituen, hidroksipropil dan metil, ke dalam rangka molekul selulosa. Struktur molekulnya mengandungi dua jenis substituen: hidroksipropil (-CH2CHOHCH3) dan metil (-CH3). Faktor-faktor seperti kandungan hidroksipropil yang berbeza, tahap metilasi, dan tahap pempolimeran akan mempunyai kesan penting ke atas keterlarutan, tingkah laku pembentuk gel, dan sifat mekanikal HPMC.

Dalam larutan akueus, AnxinCel®HPMC membentuk larutan koloid yang stabil dengan membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air dan berinteraksi dengan rangka berasaskan selulosanya. Apabila persekitaran luaran (seperti suhu, kekuatan ion, dsb.) berubah, interaksi antara molekul HPMC akan berubah, mengakibatkan gelasi.

2. Definisi dan faktor-faktor yang mempengaruhi suhu penggelapan

Suhu penggelapan (Temperature Pembentukan, T_gel) merujuk kepada suhu di mana larutan HPMC mula beralih daripada cecair kepada pepejal apabila suhu larutan meningkat ke tahap tertentu. Pada suhu ini, pergerakan rantai molekul HPMC akan dihadkan, membentuk struktur rangkaian tiga dimensi, menghasilkan bahan seperti gel.

Suhu penggelapan HPMC dipengaruhi oleh banyak faktor, salah satu faktor terpenting ialah kandungan hidroksipropil. Selain kandungan hidroksipropil, faktor lain yang mempengaruhi suhu gel termasuk berat molekul, kepekatan larutan, nilai pH, jenis pelarut, kekuatan ion, dsb.

3. Kesan kandungan hidroksipropil pada suhu gel HPMC

3.1 Peningkatan kandungan hidroksipropil membawa kepada peningkatan suhu gel

Suhu penggelapan HPMC berkait rapat dengan tahap penggantian hidroksipropil dalam molekulnya. Apabila kandungan hidroksipropil meningkat, bilangan substituen hidrofilik pada rantai molekul HPMC meningkat, menghasilkan interaksi yang dipertingkatkan antara molekul dan air. Interaksi ini menyebabkan rantai molekul meregang lebih jauh, dengan itu mengurangkan kekuatan interaksi antara rantai molekul. Dalam julat kepekatan tertentu, meningkatkan kandungan hidroksipropil membantu meningkatkan tahap penghidratan dan menggalakkan susunan rantai molekul bersama, supaya struktur rangkaian boleh dibentuk pada suhu yang lebih tinggi. Oleh itu, suhu penggelapan biasanya meningkat dengan hidroksipropil meningkat dengan peningkatan kandungan.

HPMC dengan kandungan hidroksipropil yang lebih tinggi (seperti HPMC K15M) cenderung untuk mempamerkan suhu pengagelapan yang lebih tinggi pada kepekatan yang sama daripada AnxinCel®HPMC dengan kandungan hidroksipropil yang lebih rendah (seperti HPMC K4M). Ini kerana kandungan hidroksipropil yang lebih tinggi menjadikannya lebih sukar untuk molekul berinteraksi dan membentuk rangkaian pada suhu yang lebih rendah, memerlukan suhu yang lebih tinggi untuk mengatasi penghidratan ini dan menggalakkan interaksi antara molekul untuk membentuk struktur rangkaian tiga dimensi. .

3.2 Hubungan antara kandungan hidroksipropil dan kepekatan larutan

Kepekatan larutan juga merupakan faktor penting yang mempengaruhi suhu penggelapan HPMC. Dalam larutan HPMC berkepekatan tinggi, interaksi antara molekul adalah lebih kuat, jadi suhu geli mungkin lebih tinggi walaupun kandungan hidroksipropil lebih rendah. Pada kepekatan rendah, interaksi antara molekul HPMC adalah lemah, dan penyelesaiannya lebih cenderung untuk gel pada suhu yang lebih rendah.

Apabila kandungan hidroksipropil meningkat, walaupun hidrofilik meningkat, suhu yang lebih tinggi masih diperlukan untuk membentuk gel. Terutama di bawah keadaan kepekatan yang rendah, suhu penggelapan meningkat dengan lebih ketara. Ini kerana HPMC dengan kandungan hidroksipropil yang tinggi adalah lebih sukar untuk mendorong interaksi antara rantai molekul melalui perubahan suhu, dan proses penggelapan memerlukan tenaga haba tambahan untuk mengatasi kesan penghidratan.

3.3 Kesan kandungan hidroksipropil terhadap proses penggelapan

Dalam julat kandungan hidroksipropil tertentu, proses penggelapan didominasi oleh interaksi antara penghidratan dan rantai molekul. Apabila kandungan hidroksipropil dalam molekul HPMC rendah, penghidratan lemah, interaksi antara molekul kuat, dan suhu yang lebih rendah boleh menggalakkan pembentukan gel. Apabila kandungan hidroksipropil lebih tinggi, penghidratan dipertingkatkan dengan ketara, interaksi antara rantai molekul menjadi lebih lemah, dan suhu pengadukan meningkat.

Kandungan hidroksipropil yang lebih tinggi juga boleh membawa kepada peningkatan dalam kelikatan larutan HPMC, perubahan yang kadangkala meningkatkan suhu permulaan pengajuan.

Kandungan hidroksipropil mempunyai kesan yang ketara ke atas suhu penggelapanHPMC. Apabila kandungan hidroksipropil meningkat, hidrofilik HPMC meningkat dan interaksi antara rantai molekul menjadi lemah, jadi suhu penggelapannya biasanya meningkat. Fenomena ini boleh dijelaskan oleh mekanisme interaksi antara penghidratan dan rantai molekul. Dengan melaraskan kandungan hidroksipropil HPMC, kawalan tepat suhu pengajuan boleh dicapai, dengan itu mengoptimumkan prestasi HPMC dalam aplikasi farmaseutikal, makanan dan industri lain.