هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC)هو مشتق اصطناعي من السليلوز ومركب بوليمر شبه اصطناعي. يُستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات، مثل البناء والأدوية والأغذية ومستحضرات التجميل والطلاء. بصفته إيثرًا سليلوزيًا غير أيوني، يتميز HPMC بقابلية جيدة للذوبان في الماء، وخصائص تكوين الأغشية، والالتصاق والاستحلاب، مما يجعله ذا قيمة تطبيقية مهمة في العديد من المجالات.
1. التركيب الكيميائي وخصائص HPMC
يُشتق التركيب الجزيئي لـ HPMC من السليلوز الطبيعي. بعد التعديل الكيميائي، تُضاف مجموعات الميثيل (-OCH₃) والهيدروكسي بروبيل (-OCH₂CH₂OH) إلى سلسلة السليلوز. تركيبه الكيميائي الأساسي هو كما يلي:
تتكون جزيئات السليلوز من وحدات الجلوكوز المرتبطة بروابط β-1,4-جليكوسيدية؛
يتم إدخال مجموعات الميثيل والهيدروكسي بروبيل إلى سلسلة السليلوز من خلال تفاعلات الاستبدال.
يمنح هذا التركيب الكيميائي HPMC الخصائص التالية:
الذوبانية في الماء: من خلال التحكم في درجة استبدال مجموعات الميثيل والهيدروكسي بروبيل، يمكن لـ HPMC تعديل ذوبانيته في الماء. بشكل عام، يُمكن لـ HPMC تكوين محلول لزج في الماء البارد، ويتمتع بذوبانية جيدة في الماء.
ضبط اللزوجة: يمكن التحكم في لزوجة HPMC بدقة عن طريق ضبط الوزن الجزيئي ودرجة الاستبدال لتلبية متطلبات التطبيقات المختلفة.
مقاومة الحرارة: نظرًا لأن HPMC عبارة عن مادة بوليمرية حرارية بلاستيكية، فإن مقاومتها للحرارة جيدة نسبيًا ويمكنها الحفاظ على أداء مستقر ضمن نطاق درجة حرارة معينة.
التوافق الحيوي: HPMC هي مادة غير سامة وغير مزعجة، لذلك فهي مفضلة بشكل خاص في المجال الطبي.
2. طريقة تحضير HPMC
تتم عملية تحضير HPMC بشكل أساسي عن طريق تفاعل استرة السليلوز. الخطوات المحددة هي كما يلي:
إذابة السليلوز: أولاً، يتم خلط السليلوز الطبيعي مع مذيب (مثل الكلوروفورم، أو المذيب الكحولي، وما إلى ذلك) لإذابته في محلول السليلوز.
التعديل الكيميائي: يتم إضافة الكواشف الكيميائية الميثيلية والهيدروكسي بروبيلية (مثل مركبات الكلوروميثيل والكحول الأليل) إلى المحلول لإحداث تفاعل استبدال.
التحييد والتجفيف: يتم تعديل قيمة الرقم الهيدروجيني بإضافة حمض أو قلوي، ويتم إجراء الفصل والتنقية والتجفيف بعد التفاعل للحصول أخيرًا على هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز.
3. التطبيقات الرئيسية لـ HPMC
الخصائص الفريدة لـ HPMC تجعله يُستخدم على نطاق واسع في العديد من المجالات. فيما يلي بعض مجالات التطبيق الرئيسية:
(1) مجال البناء: يُستخدم HPMC على نطاق واسع في صناعة البناء، وخاصةً في مواد البناء مثل الأسمنت والملاط والطلاء. فهو يُحسّن سيولة الخليط وقوة التصاقه واحتباس الماء فيه. وخاصةً في الملاط الجاف، يُحسّن HPMC أداء البناء، ويزيد من قوة التصاق الملاط، ويمنع تشققات ملاط الأسمنت أثناء عملية التصلب.
(٢) المجال الدوائي: في المجال الدوائي، يُستخدم HPMC بكثرة في تحضير الأقراص والكبسولات والأدوية السائلة. بصفته عاملًا لتكوين الأغشية، ومُكثِّفًا، ومُثبِّتًا، يُمكنه تحسين قابلية ذوبان الأدوية وتوافرها الحيوي. في الأقراص، لا يقتصر دور HPMC على التحكم في معدل إطلاق الأدوية فحسب، بل يُحسِّن أيضًا استقرارها.
(3) مجال الأغذية: يُستخدم HPMC في تصنيع الأغذية كمُكثِّف ومستحلب ومُثبِّت. على سبيل المثال، في الأطعمة قليلة الدسم والخالية من الدسم، يُحسِّن HPMC مذاق المنتج وملمسه، ويزيد من ثباته. كما يُستخدم على نطاق واسع في الأطعمة المُجمَّدة لمنع فصل الماء أو تكوُّن بلورات الثلج.
(4) مستحضرات التجميل: يُستخدم HPMC غالبًا في مستحضرات التجميل كمُكثِّف ومستحلب ومرطب. يُحسِّن ملمس مستحضرات التجميل، مما يُسهِّل تطبيقها وامتصاصها. وخاصةً في كريمات البشرة والشامبو وأقنعة الوجه وغيرها من المنتجات، يُحسِّن استخدام HPMC ملمس المنتج وثباته.
(5) الطلاء والدهانات: في صناعة الطلاء والدهانات، يُمكن لـ HPMC، كمُكثِّف ومستحلب، تعديل ريولوجيا الطلاء، مما يجعله أكثر تجانسًا ونعومة. كما يُمكنه تحسين مقاومته للماء وخصائصه المضادة للتآكل، وزيادة صلابته وقوة التصاقه.
4. آفاق السوق واتجاهات التطوير لشركة HPMC
مع تزايد اهتمام الناس بحماية البيئة والصحة، تتمتع مادة HPMC، باعتبارها مادة بوليمرية صديقة للبيئة وغير سامة، بآفاق واعدة. وسيشهد استخدام HPMC توسعًا متزايدًا، لا سيما في صناعات الأدوية والأغذية ومستحضرات التجميل. ومن المتوقع في المستقبل تحسين عملية إنتاج HPMC بشكل أكبر، كما أن زيادة الإنتاج وخفض التكلفة سيعززان استخدامها في المزيد من الصناعات.
مع تطور المواد الذكية وتكنولوجيا الإطلاق المُتحكّم، سيصبح تطبيق HPMC في أنظمة توصيل الأدوية الذكية محورًا بحثيًا هامًا. على سبيل المثال، يمكن استخدام HPMC لتحضير حاملات أدوية ذات خاصية الإطلاق المُتحكّم، مما يُطيل مدة تأثير الدواء ويُحسّن فعاليته.
هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوزمادة بوليمرية عالية الأداء وواسعة الاستخدام. بفضل قابليتها الممتازة للذوبان في الماء، وقدرتها على ضبط اللزوجة، وتوافقها الحيوي الجيد، تُستخدم HPMC في مجالات عديدة، مثل البناء، والطب، والأغذية، ومستحضرات التجميل، وغيرها. مع تقدم العلوم والتكنولوجيا، من المتوقع أن تستمر عملية إنتاج HPMC ومجالات تطبيقها في التوسع، وآفاق تطويرها المستقبلية واعدة للغاية.
وقت النشر: ١١ مارس ٢٠٢٥