Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je pogosto uporabljen vodno topni polimer, ki se pogosto uporablja v farmacevtskih izdelkih, kozmetiki, hrani in industrijskih poljih, zlasti pri pripravi gelov. Njegove fizične lastnosti in vedenje raztapljanja pomembno vplivajo na učinkovitost v različnih aplikacijah. Temperatura gelacije HPMC gela je ena izmed njegovih ključnih fizičnih lastnosti, ki neposredno vpliva na njegovo delovanje v različnih pripravkih, kot so nadzorovana izdaja, tvorba filmov, stabilnost itd.
1. struktura in lastnosti HPMC
HPMC je v vodotopnem polimeru, ki ga dobimo z vnosom dveh substituentov, hidroksipropila in metila, v celulozni molekularni skelet. Njegova molekularna struktura vsebuje dve vrsti substituentov: hidroksipropil (-ch2chohch3) in metil (-CH3). Dejavniki, kot so različna vsebnost hidroksipropila, stopnja metilacije in stopnja polimerizacije, bodo pomembno vplivali na topnost, vedenje geliranja in mehanske lastnosti HPMC.
V vodnih raztopinah ANXINCEL®HPMC tvori stabilne koloidne raztopine z oblikovanjem vodikovih vezi z molekulami vode in interakcijo s svojim okostjem na osnovi celuloze. Ko se zunanje okolje (kot so temperatura, ionska moč itd.) Spremeni, se bo interakcija med molekulami HPMC spremenila, kar ima za posledico gelacijo.
2. Opredelitev in vpliv na dejavnike temperature gelacije
Temperatura gelacije (temperatura gelacije, T_GEL) se nanaša na temperaturo, pri kateri se raztopina HPMC začne prehoditi iz tekočine v trdno, ko se temperatura raztopine dvigne na določeno raven. Pri tej temperaturi bo omejeno gibanje molekularnih verig HPMC, kar bo tvorilo tridimenzionalno strukturo omrežja, kar ima za posledico gel podobno snov.
Na temperaturo gelacije HPMC vplivajo številni dejavniki, eden najpomembnejših dejavnikov je vsebnost hidroksipropila. Poleg vsebnosti hidroksipropila drugi dejavniki, ki vplivajo na temperaturo gela, vključujejo molekulsko maso, koncentracijo raztopine, vrednost pH, tip topila, ionsko trdnost itd.
3. Vpliv vsebnosti hidroksipropila na temperaturo HPMC gela
3.1 Povečanje vsebnosti hidroksipropila vodi do zvišanja temperature gela
Temperatura gelacije HPMC je tesno povezana s stopnjo substitucije hidroksipropila v svoji molekuli. Ko se vsebnost hidroksipropila povečuje, se poveča število hidrofilnih substituentov na molekularni verigi HPMC, kar ima za posledico povečano interakcijo med molekulo in vodo. Ta interakcija povzroči, da se molekularne verige še naprej raztezajo in s tem zmanjšajo moč interakcije med molekularnimi verigami. V določenem območju koncentracije povečanje vsebnosti hidroksipropila pomaga izboljšati stopnjo hidracije in spodbuja medsebojno razporeditev molekulskih verig, tako da se lahko omrežna struktura tvori pri višji temperaturi. Zato se temperatura gelacije običajno poveča s hidroksipropilom z naraščajočo vsebnostjo.
HPMC z večjo vsebnostjo hidroksipropila (kot je HPMC K15M) ima ponavadi višjo temperaturo gelacije pri isti koncentraciji kot Anxincel®HPMC z nižjo vsebnostjo hidroksipropila (kot je HPMC K4M). To je zato, ker večja vsebnost hidroksipropila za molekule otežuje interakcijo in oblikovanje omrežij pri nižjih temperaturah, kar zahteva, da višje temperature premagajo to hidracijo in spodbujajo medmolekularne interakcije, da tvorijo tridimenzionalno omrežno strukturo. .
3.2 Razmerje med vsebnostjo hidroksipropila in koncentracijo raztopine
Koncentracija raztopine je tudi pomemben dejavnik, ki vpliva na temperaturo gelacije HPMC. V raztopinah HPMC z visoko koncentracijo so medmolekularne interakcije močnejše, zato je temperatura gelacije lahko višja, tudi če je vsebnost hidroksipropila nižja. Pri nizkih koncentracijah je interakcija med molekulami HPMC šibka, raztopina pa je bolj verjetno, da se bo gel pri nižjih temperaturah.
Ko se vsebnost hidroksipropila poveča, čeprav se hidrofilnost poveča, je za tvorbo gela še vedno potrebna višja temperatura. Zlasti v pogojih z nizko koncentracijo se temperatura gelacije znatno poveča. To je zato, ker je HPMC z visoko vsebnostjo hidroksipropila težje inducirati interakcije med molekularnimi verigami s temperaturnimi spremembami, postopek gelacije pa zahteva dodatno toplotno energijo za premagovanje učinka hidratacije.
3.3 Vpliv vsebnosti hidroksipropila na proces gelacije
V določenem območju vsebnosti hidroksipropila v procesu gelacije prevladuje interakcija med hidratacijo in molekularnimi verigami. Kadar je vsebnost hidroksipropila v molekuli HPMC nizka, je hidracija šibka, interakcija med molekulami je močna, nižja temperatura pa lahko spodbudi nastanek gela. Ko je vsebnost hidroksipropila večja, se hidracija znatno poveča, interakcija med molekularnimi verigami postane šibkejša, temperatura gelacije pa se poveča.
Večja vsebnost hidroksipropila lahko privede tudi do povečanja viskoznosti raztopine HPMC, kar je sprememba, ki včasih poveča temperaturo začetka gelacije.
Vsebnost hidroksipropila pomembno vpliva na temperaturo gelacijeHPMC. Ko se vsebnost hidroksipropila povečuje, se hidrofilnost HPMC poveča in interakcija med molekularnimi verigami oslabi, zato se njegova temperatura gelacije običajno poveča. Ta pojav je mogoče razložiti z mehanizmom interakcije med hidratacijo in molekularnimi verigami. S prilagoditvijo vsebnosti hidroksipropila v HPMC je mogoče doseči natančen nadzor nad temperaturo gelacije in s tem optimizacijo zmogljivosti HPMC v farmacevtskih, hrani in drugih industrijskih aplikacijah.
Čas objave: januar-04-2025