ผลของปริมาณ hydroxypropyl ต่ออุณหภูมิเจล HPMC

Hydroxypropyl Methylcellulose (HPMC) เป็นพอลิเมอร์ที่ละลายน้ำได้ทั่วไปใช้กันอย่างแพร่หลายในเภสัชกรรมเครื่องสำอางอาหารและอุตสาหกรรมอุตสาหกรรมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเตรียมเจล คุณสมบัติทางกายภาพและพฤติกรรมการสลายตัวมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพในการใช้งานที่แตกต่างกัน อุณหภูมิเจลของเจล HPMC เป็นหนึ่งในคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญซึ่งส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพในการเตรียมการต่าง ๆ เช่นการควบคุมการควบคุมการสร้างภาพยนตร์ความเสถียร ฯลฯ

1. โครงสร้างและคุณสมบัติของ HPMC

HPMC เป็นพอลิเมอร์ที่ละลายน้ำได้ที่ได้จากการแนะนำสองส่วนย่อยคือ hydroxypropyl และ methyl เข้าสู่โครงกระดูกโมเลกุลเซลลูโลส โครงสร้างโมเลกุลของมันมีสองประเภทของ substituents: hydroxypropyl (-ch2chohch3) และ methyl (-ch3) ปัจจัยต่าง ๆ เช่นปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลที่แตกต่างกันระดับของเมทิลเลชั่นและระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชันจะมีผลกระทบที่สำคัญต่อความสามารถในการละลายพฤติกรรมการเจลและคุณสมบัติเชิงกลของ HPMC

ในสารละลายที่เป็นน้ำAnxincel®HPMCเป็นสารละลายคอลลอยด์ที่มีเสถียรภาพโดยการสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลของน้ำและโต้ตอบกับโครงกระดูกที่ใช้เซลลูโลส เมื่อสภาพแวดล้อมภายนอก (เช่นอุณหภูมิความแข็งแรงของไอออนิก ฯลฯ ) การเปลี่ยนแปลงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล HPMC จะเปลี่ยนไปส่งผลให้เกิดเจล

2. คำจำกัดความและปัจจัยที่มีอิทธิพลของอุณหภูมิเจลเลชั่น

อุณหภูมิเจล (อุณหภูมิเจลเลชั่น, T_GEL) หมายถึงอุณหภูมิที่สารละลาย HPMC เริ่มเปลี่ยนจากของเหลวเป็นของแข็งเมื่ออุณหภูมิของสารละลายเพิ่มขึ้นในระดับหนึ่ง ที่อุณหภูมินี้การเคลื่อนไหวของโซ่โมเลกุล HPMC จะถูก จำกัด ซึ่งสร้างโครงสร้างเครือข่ายสามมิติส่งผลให้สารคล้ายเจล

อุณหภูมิเจลของ HPMC ได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายประการซึ่งเป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดคือเนื้อหาของไฮดรอกซีโพรพิล นอกเหนือจากปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลแล้วปัจจัยอื่น ๆ ที่มีผลต่ออุณหภูมิของเจล ได้แก่ น้ำหนักโมเลกุลความเข้มข้นของสารละลายค่า pH ชนิดของตัวทำละลายความแข็งแรงของไอออนิก ฯลฯ

3. ผลของปริมาณ hydroxypropyl ต่ออุณหภูมิเจล HPMC

3.1 การเพิ่มขึ้นของเนื้อหาไฮดรอกซีโพรพิลนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเจล

อุณหภูมิเจลของ HPMC มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับระดับของการทดแทน hydroxypropyl ในโมเลกุลของมัน เมื่อปริมาณ hydroxypropyl เพิ่มขึ้นจำนวนของ substituents hydrophilic ในห่วงโซ่โมเลกุล HPMC จะเพิ่มขึ้นส่งผลให้การปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลและน้ำเพิ่มขึ้น ปฏิสัมพันธ์นี้ทำให้โซ่โมเลกุลยืดออกไปอีกดังนั้นจึงช่วยลดความแข็งแรงของการทำงานร่วมกันระหว่างโซ่โมเลกุล ภายในช่วงความเข้มข้นที่แน่นอนการเพิ่มปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลจะช่วยเพิ่มระดับความชุ่มชื้นและส่งเสริมการจัดเรียงร่วมกันของโซ่โมเลกุลเพื่อให้โครงสร้างเครือข่ายสามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิที่สูงขึ้น ดังนั้นอุณหภูมิเจลมักจะเพิ่มขึ้นเมื่อไฮดรอกซีโพรพิลเพิ่มขึ้นด้วยเนื้อหาที่เพิ่มขึ้น

HPMC ที่มีปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลที่สูงขึ้น (เช่น HPMC K15M) มีแนวโน้มที่จะแสดงอุณหภูมิเจลที่สูงขึ้นที่ความเข้มข้นเท่ากันมากกว่าAnxincel®HPMCที่มีปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลที่ต่ำกว่า (เช่น HPMC K4M) นี่เป็นเพราะปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลที่สูงขึ้นทำให้โมเลกุลยากขึ้นในการโต้ตอบและสร้างเครือข่ายที่อุณหภูมิต่ำกว่าซึ่งต้องการอุณหภูมิที่สูงขึ้นเพื่อเอาชนะความชุ่มชื้นนี้และส่งเสริมการปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลเพื่อสร้างโครงสร้างเครือข่ายสามมิติ -

3.2 ความสัมพันธ์ระหว่างเนื้อหา hydroxypropyl และความเข้มข้นของสารละลาย

ความเข้มข้นของการแก้ปัญหายังเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่ออุณหภูมิเจลของ HPMC ในการแก้ปัญหา HPMC ที่มีความเข้มข้นสูงการปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลจะแข็งแกร่งขึ้นดังนั้นอุณหภูมิเจลอาจจะสูงขึ้นแม้ว่าปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลจะต่ำกว่า ที่ความเข้มข้นต่ำการทำงานร่วมกันระหว่างโมเลกุล HPMC นั้นอ่อนแอและการแก้ปัญหามีแนวโน้มที่จะเจลที่อุณหภูมิต่ำกว่า

เมื่อปริมาณ hydroxypropyl เพิ่มขึ้นแม้ว่าความไฮโดรฟิลิตี้จะเพิ่มขึ้น แต่อุณหภูมิที่สูงขึ้นก็ยังคงต้องใช้ในการสร้างเจล โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะความเข้มข้นต่ำอุณหภูมิเจลจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้น นี่เป็นเพราะ HPMC ที่มีปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลสูงนั้นยากที่จะทำให้เกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างโซ่โมเลกุลผ่านการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและกระบวนการเจลเลชั่นต้องใช้พลังงานความร้อนเพิ่มเติมเพื่อเอาชนะผลกระทบความชุ่มชื้น

3.3 ผลของเนื้อหา hydroxypropyl ต่อกระบวนการเจล

ภายในช่วงของปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลกระบวนการเจลถูกครอบงำโดยการทำงานร่วมกันระหว่างความชุ่มชื้นและโซ่โมเลกุล เมื่อปริมาณ hydroxypropyl ในโมเลกุล HPMC ต่ำความชุ่มชื้นจะอ่อนแอการทำงานร่วมกันระหว่างโมเลกุลมีความแข็งแรงและอุณหภูมิที่ต่ำกว่าสามารถส่งเสริมการก่อตัวของเจล เมื่อปริมาณ hydroxypropyl สูงขึ้นความชุ่มชื้นจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญการทำงานร่วมกันระหว่างโซ่โมเลกุลจะอ่อนแอลงและอุณหภูมิเจลจะเพิ่มขึ้น

ปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลที่สูงขึ้นอาจนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความหนืดของสารละลาย HPMC ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงที่บางครั้งเพิ่มอุณหภูมิที่เริ่มมีอาการของเจล

เนื้อหา Hydroxypropyl มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่ออุณหภูมิเจลของHPMC- เมื่อปริมาณ hydroxypropyl เพิ่มขึ้นความชอบน้ำของ HPMC จะเพิ่มขึ้นและการทำงานร่วมกันระหว่างโซ่โมเลกุลจะอ่อนตัวลงดังนั้นอุณหภูมิเจลของมันจึงเพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้โดยกลไกการทำงานร่วมกันระหว่างความชุ่มชื้นและโซ่โมเลกุล ด้วยการปรับปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลของ HPMC การควบคุมอุณหภูมิเจลที่แม่นยำสามารถทำได้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของ HPMC ในการใช้ยาอาหารและอุตสาหกรรมอื่น ๆ