Hidroxipropil metilcelulose (HPMC) é um polímero solúvel em água comumente usado, amplamente utilizado em campos farmacêuticos, cosméticos, alimentos e industriais, especialmente na preparação de géis. Suas propriedades físicas e comportamento de dissolução têm um impacto significativo na eficácia em diferentes aplicações. A temperatura de gelificação do gel HPMC é uma de suas principais propriedades físicas, que afeta diretamente seu desempenho em várias preparações, como liberação controlada, formação de filmes, estabilidade, etc.
1. Estrutura e propriedades do HPMC
O HPMC é um polímero solúvel em água obtido pela introdução de dois substituintes, hidroxipropil e metil, no esqueleto molecular da celulose. Sua estrutura molecular contém dois tipos de substituintes: hidroxipropil (-CH2CHOHCH3) e metil (-CH3). Fatores como diferentes teor de hidroxipropil, grau de metilação e grau de polimerização terão um impacto importante na solubilidade, comportamento de gelificação e propriedades mecânicas do HPMC.
Em soluções aquosas, o Ansincel®HPMC forma soluções coloidais estáveis, formando ligações de hidrogênio com moléculas de água e interagindo com seu esqueleto à base de celulose. Quando o ambiente externo (como temperatura, força iônica, etc.) muda, a interação entre as moléculas de HPMC mudará, resultando em gelificação.
2. Definição e fatores de influência da temperatura de gelação
A temperatura de gelificação (temperatura de gelificação, T_GEL) refere -se à temperatura na qual a solução HPMC começa a fazer a transição do líquido para o sólido quando a temperatura da solução sobe para um determinado nível. Nesta temperatura, o movimento das cadeias moleculares HPMC será restrito, formando uma estrutura de rede tridimensional, resultando em uma substância semelhante a gel.
A temperatura de gelificação do HPMC é afetada por muitos fatores, um dos fatores mais importantes é o teor de hidroxipropil. Além do teor de hidroxipropil, outros fatores que afetam a temperatura do gel incluem peso molecular, concentração da solução, valor de pH, tipo de solvente, força iônica, etc.
3. Efeito do conteúdo hidroxipropil na temperatura do gel HPMC
3.1 O aumento do conteúdo de hidroxipropil leva a um aumento na temperatura do gel
A temperatura de gelificação do HPMC está intimamente relacionada ao grau de substituição hidroxipropil em sua molécula. À medida que o teor de hidroxipropil aumenta, o número de substituintes hidrofílicos na cadeia molecular do HPMC aumenta, resultando em maior interação entre a molécula e a água. Essa interação faz com que as cadeias moleculares se estendam ainda mais, reduzindo assim a força da interação entre as cadeias moleculares. Dentro de uma certa faixa de concentração, o aumento do conteúdo de hidroxipropil ajuda a melhorar o grau de hidratação e promove o arranjo mútuo de cadeias moleculares, para que uma estrutura de rede possa ser formada a uma temperatura mais alta. Portanto, a temperatura de gelificação geralmente aumenta com o hidroxipropil aumenta com o aumento do conteúdo.
O HPMC com maior teor de hidroxipropil (como o HPMC K15M) tende a exibir uma temperatura de gelificação mais alta na mesma concentração do que o ANNINCEL®HPMC com menor teor de hidroxipropil (como HPMC K4M). Isso ocorre porque o maior teor de hidroxipropil torna mais difícil para as moléculas interagir e formar redes a temperaturas mais baixas, exigindo temperaturas mais altas para superar essa hidratação e promover interações intermoleculares para formar uma estrutura de rede tridimensional. .
3.2 Relação entre hidroxipropil e concentração de solução
A concentração da solução também é um fator importante que afeta a temperatura de gelificação do HPMC. Nas soluções de HPMC de alta concentração, as interações intermoleculares são mais fortes; portanto, a temperatura de gelificação pode ser maior, mesmo que o teor de hidroxipropil seja menor. Em baixas concentrações, a interação entre as moléculas de HPMC é fraca e a solução tem maior probabilidade de gelado a temperaturas mais baixas.
Quando o teor de hidroxipropil aumenta, embora a hidrofilicidade aumente, ainda é necessária uma temperatura mais alta para formar um gel. Especialmente em condições de baixa concentração, a temperatura de gelificação aumenta mais significativamente. Isso ocorre porque o HPMC com alto teor de hidroxipropil é mais difícil de induzir interações entre as cadeias moleculares através de alterações de temperatura, e o processo de gelificação requer energia térmica adicional para superar o efeito de hidratação.
3.3 Efeito do conteúdo de hidroxipropil no processo de gelificação
Dentro de uma certa faixa de conteúdo de hidroxipropil, o processo de gelificação é dominado pela interação entre hidratação e cadeias moleculares. Quando o teor de hidroxipropil na molécula de HPMC é baixo, a hidratação é fraca, a interação entre moléculas é forte e uma temperatura mais baixa pode promover a formação de gel. Quando o teor de hidroxipropil é maior, a hidratação é significativamente aumentada, a interação entre as cadeias moleculares se torna mais fraca e a temperatura de gelificação aumenta.
O maior teor de hidroxipropil também pode levar a um aumento na viscosidade da solução HPMC, uma alteração que às vezes aumenta a temperatura de gelação da gelificação.
O conteúdo hidroxipropil tem um impacto significativo na temperatura de gelificação deHPMC. À medida que o teor de hidroxipropil aumenta, a hidrofilicidade do HPMC aumenta e a interação entre as cadeias moleculares enfraquece, de modo que sua temperatura de gelificação geralmente aumenta. Esse fenômeno pode ser explicado pelo mecanismo de interação entre hidratação e cadeias moleculares. Ao ajustar o conteúdo de hidroxipropil do HPMC, pode ser alcançado o controle preciso da temperatura de gelificação, otimizando assim o desempenho do HPMC em aplicações farmacêuticas, alimentares e outras aplicações industriais.
Hora de postagem: Jan-04-2025