Hydroxipropylmetylcellulosa (HPMC) är en vanligt förekommande vattenlöslig polymer, allmänt används i läkemedel, kosmetika, livsmedels- och industrifält, särskilt vid beredningen av geler. Dess fysiska egenskaper och upplösningsbeteende har en betydande inverkan på effektiviteten i olika tillämpningar. Gelationstemperaturen för HPMC -gel är en av dess viktigaste fysiska egenskaper, som direkt påverkar dess prestanda i olika beredningar, såsom kontrollerad frisättning, filmbildning, stabilitet, etc.
1. Struktur och egenskaper hos HPMC
HPMC är en vattenlöslig polymer erhållen genom att införa två substituenter, hydroxipropyl och metyl, i cellulosa molekylskelett. Dess molekylstruktur innehåller två typer av substituenter: hydroxipropyl (-CH2CHOHCH3) och metyl (-CH3). Faktorer såsom olika hydroxipropylinnehåll, metyleringsgrad och grad av polymerisation kommer att ha en viktig inverkan på löslighet, gelningsbeteende och mekaniska egenskaper hos HPMC.
I vattenhaltiga lösningar bildar Anxincel®HPMC stabila kolloidala lösningar genom att bilda vätebindningar med vattenmolekyler och interagera med sitt cellulosbaserade skelett. När den yttre miljön (såsom temperatur, jonstyrka, etc.) förändras, kommer interaktionen mellan HPMC -molekyler att förändras, vilket resulterar i gelering.
2. Definition och påverkande faktorer för gelningstemperatur
Geleringstemperatur (gelatemperatur, T_GEL) hänvisar till temperaturen vid vilken HPMC -lösningen börjar övergå från vätska till fast när lösningstemperaturen stiger till en viss nivå. Vid denna temperatur kommer rörelsen av HPMC-molekylkedjor att begränsas, vilket bildar en tredimensionell nätverksstruktur, vilket resulterar i ett gelliknande ämne.
Gelationstemperaturen för HPMC påverkas av många faktorer, en av de viktigaste faktorerna är hydroxipropylinnehållet. Förutom hydroxipropylinnehåll inkluderar andra faktorer som påverkar geltemperaturen molekylvikt, lösningskoncentration, pH -värde, lösningsmedelstyp, jonstyrka etc.
3. Effekt av hydroxipropylinnehåll på HPMC -geltemperatur
3.1 Ökningen av hydroxipropylinnehåll leder till en ökning av geltemperaturen
Gelationstemperaturen för HPMC är nära besläktad med graden av hydroxipropylsubstitution i dess molekyl. När hydroxipropylinnehållet ökar ökar antalet hydrofila substituenter på HPMC -molekylkedjan, vilket resulterar i förbättrad interaktion mellan molekylen och vatten. Denna interaktion får molekylkedjorna att sträcka sig ytterligare och därmed minska styrkan i interaktionen mellan molekylkedjorna. Inom ett visst koncentrationsområde hjälper hydroxipropylinnehållet att förbättra graden av hydrering och främjar ett ömsesidigt arrangemang av molekylkedjor, så att en nätverksstruktur kan bildas vid en högre temperatur. Därför ökar gelatemperaturen vanligtvis med hydroxipropylen med ökande innehåll.
HPMC med högre hydroxipropylinnehåll (såsom HPMC K15M) tenderar att uppvisa en högre gelatemperatur i samma koncentration än ANXINCEL®HPMC med lägre hydroxipropylinnehåll (såsom HPMC K4M). Detta beror på att högre hydroxipropylinnehåll gör det svårare för molekyler att interagera och bilda nätverk vid lägre temperaturer, vilket kräver högre temperaturer för att övervinna denna hydrering och främja intermolekylära interaktioner för att bilda en tredimensionell nätverksstruktur. .
3.2 Förhållande mellan hydroxipropylinnehåll och lösningskoncentration
Lösningskoncentration är också en viktig faktor som påverkar gelatemperaturen för HPMC. I HPMC-lösningar med hög koncentration är de intermolekylära interaktionerna starkare, så gelatemperaturen kan vara högre även om hydroxipropylinnehållet är lägre. Vid låga koncentrationer är interaktionen mellan HPMC -molekyler svag, och lösningen är mer benägna att gela vid lägre temperaturer.
När hydroxipropylinnehållet ökar, även om hydrofiliciteten ökar, krävs fortfarande en högre temperatur för att bilda en gel. Speciellt under låga koncentrationsförhållanden ökar gelatemperaturen mer betydligt. Detta beror på att HPMC med högt hydroxipropylinnehåll är svårare att inducera interaktioner mellan molekylkedjor genom temperaturförändringar, och gelationsprocessen kräver ytterligare termisk energi för att övervinna hydreringseffekten.
3.3 Effekt av hydroxipropylinnehåll på gelningsprocessen
Inom ett visst intervall av hydroxipropylinnehåll domineras gelningsprocessen av interaktionen mellan hydrering och molekylkedjor. När hydroxipropylinnehållet i HPMC -molekylen är låg är hydratiseringen svag, interaktionen mellan molekyler är stark och en lägre temperatur kan främja bildningen av gel. När hydroxipropylinnehållet är högre förbättras hydreringen avsevärt, interaktionen mellan molekylkedjor blir svagare och gelatemperaturen ökar.
Högre hydroxipropylinnehåll kan också leda till en ökning av viskositeten hos HPMC -lösningen, en förändring som ibland ökar inkomsttemperaturen för gelning.
Hydroxipropylinnehåll har en betydande inverkan på gelatemperaturen påHpmc. När hydroxipropylinnehållet ökar ökar hydrofiliciteten hos HPMC och interaktionen mellan molekylkedjor försvagas, så dess gelatemperatur ökar vanligtvis. Detta fenomen kan förklaras av interaktionsmekanismen mellan hydrering och molekylkedjor. Genom att justera hydroxipropylinnehållet i HPMC kan exakt kontroll av gelatemperaturen uppnås, vilket optimerar prestanda för HPMC i farmaceutiska, mat och andra industriella tillämpningar.
Posttid: Jan-04-2025