Гідраксіпрапілметылцэлюлоза (ГПМЦ) з'яўляецца шырока выкарыстоўваным вытворным цэлюлозы з шырокім спектрам прымянення, такім як медыцына, прадукты харчавання, будаўнічыя матэрыялы і касметыка. HPMC - гэта неіённы, паўсінтэтычны, інэртны палімер з выдатнай растваральнасцю ў вадзе, згушчальнасцю, адгезіяй і пленкообразующими ўласцівасцямі.
Будова і ўласцівасці ГПМЦ
ГПМЦ - гэта мадыфікаваная цэлюлоза, якая атрымліваецца шляхам рэакцыі цэлюлозы з хларыдам метыла і аксідам прапілену. Яго малекулярная структура змяшчае як метыльны, так і гідраксіпрапілавы заменнікі, якія надаюць HPMC унікальныя фізічныя і хімічныя ўласцівасці, такія як выдатная растваральнасць, калоідная абарона і пленкообразующие ўласцівасці. HPMC можна падзяліць на некалькі спецыфікацый у залежнасці ад розных замяшчальнікаў, і кожная спецыфікацыя мае розную растваральнасць і выкарыстанне ў вадзе.
Растваральнасць ГПМЦ ў вадзе
Механізм растварэння
HPMC ўзаемадзейнічае з малекуламі вады праз вадародныя сувязі, утвараючы раствор. Працэс яго растварэння ўключае малекулы вады, якія паступова пранікаюць паміж малекулярнымі ланцужкамі ГПМЦ, разбураючы іх згуртаванасць, так што палімерныя ланцугі дыфузіююць у ваду з адукацыяй аднастайнага раствора. Растваральнасць HPMC цесна звязана з яго малекулярнай масай, тыпам замяшчальніка і ступенню замяшчэння (DS). Як правіла, чым вышэй ступень замяшчэння замяшчальніка, тым вышэй растваральнасць ГПМЦ ў вадзе.
Уплыў тэмпературы на растваральнасць
Тэмпература з'яўляецца адным з важных фактараў, якія ўплываюць на растваральнасць HPMC. Растваральнасць HPMC ў вадзе паказвае розныя характарыстыкі пры змене тэмпературы:
Дыяпазон тэмператур растварэння: HPMC цяжка растварыць у халоднай вадзе (звычайна ніжэй за 40°C), але ён можа растварыцца хутчэй пры награванні да 60°C або вышэй. Для нізкавязкай ГПМЦ ідэальнай тэмпературай растварэння звычайна з'яўляецца тэмпература вады каля 60°C. Для высокавязкай ГПМЦ аптымальны дыяпазон тэмператур растварэння можа дасягаць 80°C.
Гелеўтварэнне падчас астуджэння: Калі раствор HPMC награваецца да пэўнай тэмпературы (звычайна 60-80°C) падчас растварэння і затым павольна астуджаецца, утворыцца тэрмічны гель. Гэты тэрмічны гель становіцца стабільным пасля астуджэння да пакаёвай тэмпературы і можа быць паўторна диспергирован ў халоднай вадзе. Гэта з'ява мае вялікае значэнне для падрыхтоўкі раствораў ГПМЦ для некаторых канкрэтных мэтаў (напрыклад, капсул з запаволеным вызваленнем лекаў).
Эфектыўнасць растварэння: Як правіла, больш высокія тэмпературы могуць паскорыць працэс растварэння HPMC. Аднак занадта высокая тэмпература таксама можа прывесці да дэградацыі палімера або зніжэння глейкасці растварэння. Такім чынам, падчас фактычнай працы неабходна выбіраць адпаведную тэмпературу растварэння, каб пазбегнуць непатрэбнай дэградацыі і змены ўласцівасцей.
Уплыў pH на растваральнасць
Будучы неіённым палімерам, на растваральнасць HPMC у вадзе непасрэдна не ўплывае значэнне pH раствора. Аднак экстрэмальныя ўмовы pH (напрыклад, моцныя кіслотныя або шчолачныя асяроддзя) могуць паўплываць на характарыстыкі растварэння HPMC:
Кіслотныя ўмовы: у моцных кіслотных умовах (pH <3) некаторыя хімічныя сувязі ГПМЦ (напрыклад, эфірныя сувязі) могуць разбурацца ў кіслотным асяроддзі, уплываючы тым самым на яго растваральнасць і диспергируемость. Аднак у агульным дыяпазоне слабых кіслот (pH 3-6) HPMC усё яшчэ можа добра растварацца. Шчолачныя ўмовы: у моцных шчолачных умовах (pH > 11) ГПМЦ можа дэградаваць, што звычайна адбываецца з-за рэакцыі гідролізу гідраксіпрапільнага ланцуга. У слабых шчолачных умовах (pH 7-9) растваральнасць HPMC звычайна істотна не ўплывае.
Метад растварэння ГПМЦ
Для эфектыўнага растварэння ГПМЦ звычайна выкарыстоўваюць наступныя метады:
Метад дысперсіі ў халоднай вадзе: павольна дадайце парашок HPMC у халодную ваду, памешваючы, каб раўнамерна распыліць яго. Гэты метад можа прадухіліць прамую агламерацыю HPMC у вадзе, і раствор утварае калоідны ахоўны пласт. Затым паступова нагрэйце яго да 60-80°C да поўнага растварэння. Гэты метад падыходзіць для растварэння большасці HPMC.
Метад дысперсіі ў гарачай вадзе: дадайце ГПМЦ у гарачую ваду і хутка змяшайце, каб яна хутка растварылася пры высокай тэмпературы. Гэты метад падыходзіць для высокавязкай ГПМЦ, але варта звярнуць увагу на кантроль тэмпературы, каб пазбегнуць дэградацыі.
Метад папярэдняй падрыхтоўкі раствора: спачатку HPMC раствараюць у арганічным растваральніку (напрыклад, этаноле), а затым паступова дадаюць ваду, каб ператварыць яго ў водны раствор. Гэты метад падыходзіць для асаблівых сцэнарыяў прымянення з высокімі патрабаваннямі да растваральнасці.
Практыка растварэння ў практычных прымяненнях
У практычных прымяненнях працэс растварэння ГПМЦ неабходна аптымізаваць у адпаведнасці з канкрэтнымі мэтамі выкарыстання. Напрыклад, у фармацэўтычнай галіне звычайна неабходна сфармаваць вельмі аднастайны і стабільны калоідны раствор, і неабходны строгі кантроль тэмпературы і рн, каб забяспечыць глейкасць і біялагічную актыўнасць раствора. У будаўнічых матэрыялах растваральнасць ГПМЦ уплывае на пленкообразующие ўласцівасці і трываласць на сціск, таму лепшы метад растварэння трэба выбіраць у спалучэнні з пэўнымі ўмовамі навакольнага асяроддзя.
На растваральнасць ГПМЦ у вадзе ўплывае мноства фактараў, асабліва тэмпература і pH. Наогул кажучы, HPMC раствараецца хутчэй пры больш высокіх тэмпературах (60-80°C), але можа дэградаваць або стаць менш растваральным пры экстрэмальных умовах pH. Такім чынам, у практычных прымяненнях неабходна выбраць адпаведную тэмпературу растварэння і дыяпазон pH у адпаведнасці з канкрэтным выкарыстаннем і ўмовамі навакольнага асяроддзя HPMC, каб забяспечыць яго добрую растваральнасць і прадукцыйнасць.
Час публікацыі: 25 чэрвеня 2024 г