Hidroxipropilmetilcel·lulosa (HPMC)és un èter de cel·lulosa no iònic, que és un producte modificat químicament format per la reacció de la cel·lulosa natural amb òxid de propilè i clorur de metil després de l'alcalització. L'HPMC té una bona estabilitat física i química i s'utilitza àmpliament en productes farmacèutics, materials de construcció, aliments, cosmètics i altres camps. Les seves propietats químiques són les següents:
1. Característiques de l'estructura molecular
L'esquelet bàsic de l'HPMC prové de la cel·lulosa natural, que està formada per unitats de glucosa connectades per enllaços β-1,4-glicosídics per formar una cadena macromolecular lineal. La introducció de grups hidroxipropil i metoxi substitueix parcialment els grups hidroxil (-OH) a la cadena molecular de la cel·lulosa, donant-li així propietats úniques. Aquest grau de substitució (és a dir, el grau de substitució dels grups metoxi i hidroxipropil) té una influència important en la solubilitat, les propietats del gel i l'estabilitat de l'HPMC.
2. Solubilitat
L'HPMC és un polímer típic no iònic soluble en aigua que es pot inflar ràpidament en aigua freda i formar una solució col·loïdal transparent o translúcida. Tanmateix, en aigua calenta, l'HPMC no es dissol fàcilment i formarà un gel a altes temperatures. Aquesta propietat de gel termoreversible és una de les propietats físiques i químiques importants de l'HPMC. A més de l'aigua, l'HPMC també es pot dissoldre en certs dissolvents orgànics polars, com ara un dissolvent mixt d'etanol i aigua, dimetilformamida, etc.
3. Estabilitat tèrmica i gelificació
L'HPMC té una excel·lent estabilitat tèrmica. A mesura que augmenta la temperatura, les cadenes moleculars d'HPMC en la solució aquosa experimentaran una associació de deshidratació per formar una estructura de xarxa tridimensional, i es produirà una transició de la solució al gel. La temperatura de gelificació depèn del contingut i el pes molecular dels substituents. En general, l'HPMC amb un alt contingut d'hidroxipropil té una temperatura de gelificació més alta, mentre que l'HPMC amb un alt contingut de metoxi té una temperatura de gelificació més baixa.
La gelificació és reversible i el gel es dissoldrà de nou a l'estat líquid després de refredar-se. Aquesta propietat única del termogel fa que l'HPMC s'utilitzi sovint com a material d'alliberament sostingut a la indústria farmacèutica i a la indústria de materials de construcció per millorar el rendiment constructiu del morter.
4. Estabilitat del pH
L'HPMC manté una bona estabilitat en el rang de pH de 3 a 11. Aquest ampli rang d'estabilitat de pH permet que s'utilitzi en una varietat d'entorns sense degradació ni precipitació. Quan el valor de pH és inferior a 3 o superior a 11, la solució es pot degradar o precipitar a causa de les altes concentracions d'ions d'hidrogen o ions d'hidròxid, cosa que provoca una disminució del rendiment.
5. Reactivitat química
A causa de la presència d'alguns grups hidroxil no substituïts a la molècula d'HPMC, aquesta encara conserva una certa activitat química i pot patir les reaccions següents:
Reacció d'esterificació: en condicions adequades, l'HPMC pot reaccionar amb clorurs d'acil, anhídrids, etc. per formar èsters;
Reacció d'eterificació: els grups hidroxil residuals poden continuar reaccionant amb agents eterificants (com ara epòxids) per canviar encara més el grau de substitució i el rendiment de l'HPMC;
Reacció d'oxidació: en presència d'oxidants forts (com ara permanganat de potassi, hipoclorit de sodi), la cadena molecular de l'HPMC es pot trencar, cosa que provoca una disminució de la viscositat;
Reacció d'hidròlisi: Sota l'acció d'àcids forts o bases fortes, les cadenes laterals d'hidroxipropil i metoxi poden hidrolitzar-se, provocant canvis en l'estructura molecular i degradació del rendiment.
En general, en condicions d'aplicació normals, les propietats químiques de l'HPMC són relativament estables.
6. Biodegradabilitat
L'HPMC es deriva de la cel·lulosa natural, de manera que es pot degradar en petits sucres moleculars en un entorn biològic específic (com ara sota l'acció de microorganismes) i finalment descompondre's en diòxid de carboni i aigua. Aquesta bona biodegradabilitat fa que l'HPMC compleixi els requisits dels materials respectuosos amb el medi ambient.
7. Compatibilitat amb altres substàncies
Com a polímer no iònic, l'HPMC té una bona compatibilitat amb una varietat d'additius iònics o no iònics (com ara altres polímers, tensioactius, espessidors, etc.). Especialment en el sistema de formulació, pot funcionar amb una varietat d'ingredients farmacològics, nutrients, pigments, etc. sense precipitació ni estratificació.
L'estabilitat de l'HPMC en un entorn d'alta concentració d'electròlits es veurà afectada, i massa sal inorgànica pot fer que la viscositat de la solució disminueixi o fins i tot precipiti.
8. Resistència enzimàtica
En comparació amb la cel·lulosa natural,HPMCté una resistència millorada a la cel·lulasa a causa de la substitució d'alguns grups hidroxil, i no es descompon fàcilment pels enzims convencionals. Aquesta característica li confereix l'avantatge d'alliberar fàrmacs en el medi gastrointestinal endarrerits.
La hidroxipropilmetilcel·lulosa (HPMC) és un material polimèric natural modificat químicament amb bona solubilitat en aigua, gelificació tèrmica, estabilitat del pH, estabilitat química i biodegradabilitat. A causa de la seva estructura i propietats químiques úniques, l'HPMC s'utilitza àmpliament en els camps de la medicina, els materials de construcció, els recobriments, els aliments, els cosmètics, etc., especialment en formulacions que requereixen espessiment, alliberament controlat, formació de pel·lícules, suspensió, emulsificació i altres funcions.
Data de publicació: 28 d'abril de 2025