Hidroxipropil metilceluloză (HPMC) este un polimer solubil în apă utilizat frecvent, utilizat pe scară largă în produse farmaceutice, produse cosmetice, produse alimentare și industriale, în special în prepararea gelurilor. Proprietățile sale fizice și comportamentul de dizolvare au un impact semnificativ asupra eficacității în diferite aplicații. Temperatura de gelare a HPMC Gel este una dintre proprietățile sale fizice cheie, care afectează în mod direct performanța sa în diferite preparate, cum ar fi eliberarea controlată, formarea de film, stabilitate etc.
1. Structura și proprietățile HPMC
HPMC este un polimer solubil în apă obținut prin introducerea a doi substituenți, hidroxipropil și metil, în scheletul molecular de celuloză. Structura sa moleculară conține două tipuri de substituenți: hidroxipropil (-CH2CHOHCH3) și metil (-ch3). Factori precum conținut diferit de hidroxipropil, gradul de metilare și gradul de polimerizare vor avea un impact important asupra solubilității, comportamentului gelling și proprietăților mecanice ale HPMC.
În soluții apoase, Anxincel®HPMC formează soluții coloidale stabile prin formarea legăturilor de hidrogen cu molecule de apă și interacționarea cu scheletul său pe bază de celuloză. Când mediul extern (cum ar fi temperatura, rezistența ionică etc.) se schimbă, interacțiunea dintre moleculele HPMC se va schimba, rezultând în gelare.
2. Definiție și influență factori ai temperaturii de gelare
Temperatura de gelare (temperatura de gelare, T_GEL) se referă la temperatura la care soluția HPMC începe să treacă de la lichid la solid atunci când temperatura soluției crește la un anumit nivel. La această temperatură, mișcarea lanțurilor moleculare HPMC va fi restricționată, formând o structură de rețea tridimensională, rezultând o substanță asemănătoare cu gel.
Temperatura de gelare a HPMC este afectată de mulți factori, unul dintre cei mai importanți factori este conținutul de hidroxipropil. În plus față de conținutul de hidroxipropil, alți factori care afectează temperatura gelului includ greutatea moleculară, concentrația soluției, valoarea pH -ului, tipul solventului, rezistența ionică etc.
3. Efectul conținutului de hidroxipropil asupra temperaturii gelului HPMC
3.1 Creșterea conținutului de hidroxipropil duce la o creștere a temperaturii gelului
Temperatura de gelare a HPMC este strâns legată de gradul de substituție hidroxipropil în molecula sa. Pe măsură ce conținutul de hidroxipropil crește, numărul de substituenți hidrofili pe lanțul molecular HPMC crește, ceea ce duce la o interacțiune sporită între moleculă și apă. Această interacțiune face ca lanțurile moleculare să se întindă mai departe, reducând astfel rezistența interacțiunii dintre lanțurile moleculare. Într -un anumit interval de concentrație, creșterea conținutului de hidroxipropil ajută la îmbunătățirea gradului de hidratare și promovează aranjarea reciprocă a lanțurilor moleculare, astfel încât o structură de rețea poate fi formată la o temperatură mai ridicată. Prin urmare, temperatura de gelare crește de obicei odată cu creșterea hidroxipropilului odată cu creșterea conținutului.
HPMC cu un conținut mai mare de hidroxipropil (cum ar fi HPMC K15M) tinde să prezinte o temperatură de gelare mai mare la aceeași concentrație decât Anxincel®HPMC cu un conținut mai mic de hidroxipropil (cum ar fi HPMC K4M). Acest lucru se datorează faptului că un conținut mai mare de hidroxipropil face mai dificil pentru molecule să interacționeze și să formeze rețele la temperaturi mai scăzute, necesitând temperaturi mai ridicate pentru a depăși această hidratare și a promova interacțiunile intermoleculare pentru a forma o structură de rețea tridimensională. .
3.2 Relația dintre conținutul de hidroxipropil și concentrația de soluție
Concentrația soluției este, de asemenea, un factor important care afectează temperatura de gelare a HPMC. În soluțiile HPMC cu concentrare ridicată, interacțiunile intermoleculare sunt mai puternice, astfel încât temperatura de gelare poate fi mai mare, chiar dacă conținutul de hidroxipropil este mai mic. La concentrații scăzute, interacțiunea dintre moleculele HPMC este slabă, iar soluția este mai probabil să se gel la temperaturi mai scăzute.
Când conținutul de hidroxipropil crește, deși hidrofilicitatea crește, este încă necesară o temperatură mai ridicată pentru a forma un gel. Mai ales în condiții de concentrație scăzută, temperatura de gelare crește mai semnificativ. Acest lucru se datorează faptului că HPMC cu conținut ridicat de hidroxipropil este mai dificil de indus interacțiuni între lanțurile moleculare prin modificări de temperatură, iar procesul de gelare necesită energie termică suplimentară pentru a depăși efectul de hidratare.
3.3 Efectul conținutului de hidroxipropil asupra procesului de gelare
Într -un anumit interval de conținut de hidroxipropil, procesul de gelare este dominat de interacțiunea dintre hidratare și lanțurile moleculare. Când conținutul de hidroxipropil în molecula HPMC este scăzut, hidratarea este slabă, interacțiunea dintre molecule este puternică, iar o temperatură mai scăzută poate promova formarea gelului. Când conținutul de hidroxipropil este mai mare, hidratarea este semnificativ îmbunătățită, interacțiunea dintre lanțurile moleculare devine mai slabă, iar temperatura de gelare crește.
Conținutul mai mare de hidroxipropil poate duce, de asemenea, la o creștere a vâscozității soluției HPMC, o modificare care crește uneori temperatura de debut a gelatiei.
Conținutul de hidroxipropil are un impact semnificativ asupra temperaturii de gelare aHPMC. Pe măsură ce conținutul de hidroxipropil crește, hidrofilicitatea HPMC crește și interacțiunea dintre lanțurile moleculare slăbește, astfel că temperatura sa de gelare crește de obicei. Acest fenomen poate fi explicat prin mecanismul de interacțiune dintre hidratare și lanțuri moleculare. Prin ajustarea conținutului de hidroxipropil al HPMC, se poate obține un control precis al temperaturii de gelare, optimizând astfel performanța HPMC în aplicații farmaceutice, alimentare și alte aplicații industriale.
Ora post: 04-2025 ianuarie