HPMC keemilised omadused

Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC)on mitteioonne tsellulooseeter, mis on keemiliselt modifitseeritud toode, mis tekib loodusliku tselluloosi reageerimisel propüleenoksiidi ja metüülkloriidiga pärast leelistamist. HPMC-l on hea füüsikaline ja keemiline stabiilsus ning seda kasutatakse laialdaselt farmaatsias, ehitusmaterjalides, toidus, kosmeetikas ja muudes valdkondades. Selle keemilised omadused on järgmised:

1. Molekulaarstruktuuri omadused

HPMC põhiskelett pärineb looduslikust tselluloosist, mis moodustub glükoosiühikutest, mis on β-1,4-glükosiidsidemetega ühendatud lineaarseks makromolekulaarseks ahelaks. Hüdroksüpropüül- ja metoksürühmade lisamine asendab osaliselt hüdroksüülrühmi (-OH) tselluloosi molekulaarahelas, andes sellele ainulaadsed omadused. See asendusaste (st metoksü- ja hüdroksüpropüülrühmade asendusaste) mõjutab oluliselt HPMC lahustuvust, geeli omadusi ja stabiilsust.

2. Lahustuvus

HPMC on tüüpiline mitteioonne vees lahustuv polümeer, mis võib külmas vees kiiresti paisuda ja moodustada läbipaistva või poolläbipaistva kolloidlahuse. Kuumas vees ei lahustu HPMC aga kergesti ja moodustab kõrgel temperatuuril geeli. See termopöörduv geeli omadus on üks HPMC olulisi füüsikalisi ja keemilisi omadusi. Lisaks veele võib HPMC lahustuda ka teatud polaarsetes orgaanilistes lahustites, näiteks etanooli ja vee segus, dimetüülformamiidis jne.

3. Termiline stabiilsus ja geelistumine

HPMC-l on suurepärane termiline stabiilsus. Temperatuuri tõustes dehüdreeruvad vesilahuses olevad HPMC molekulaarsed ahelad, moodustades kolmemõõtmelise võrgustiku struktuuri ja toimub üleminek lahusest geeliks. Geelistumistemperatuur sõltub asendajate sisaldusest ja molekulmassist. Üldiselt on kõrge hüdroksüpropüüli sisaldusega HPMC-l kõrgem geelistumistemperatuur, samas kui kõrge metoksürühma sisaldusega HPMC-l on madalam geelistumistemperatuur.

Geeli moodustumine on pöörduv ja pärast jahtumist lahustub geel tagasi vedelasse olekusse. See ainulaadne termogeeli omadus muudab HPMC-d sageli kasutatavaks pikaajalise vabanemisega materjaliks farmaatsiatööstuses ja ehitusmaterjalide tööstuses mördi ehitusliku toimivuse parandamiseks.

4. pH stabiilsus

HPMC säilitab hea stabiilsuse pH vahemikus 3–11. See lai pH stabiilsusvahemik võimaldab seda kasutada erinevates keskkondades ilma lagunemise või sadestumiseta. Kui pH väärtus on alla 3 või üle 11, võib lahus vesinikioonide või hüdroksiidioonide kõrge kontsentratsiooni tõttu laguneda või sadestuda, mille tulemuseks on jõudluse langus.

5. Keemiline reaktsioonivõime

Mõnede asendamata hüdroksüülrühmade olemasolu tõttu HPMC molekulis säilitab see siiski teatud keemilise aktiivsuse ja võib läbi viia järgmisi reaktsioone:

Esterdamisreaktsioon: Sobivates tingimustes võib HPMC reageerida atsüülkloriidide, anhüdriididega jne, moodustades estreid;

Eeterdamisreaktsioon: Jääkhüdroksüülrühmad võivad jätkata reageerimist eeterdavate ainetega (näiteks epoksiididega), et veelgi muuta HPMC asendamise astet ja toimivust;

Oksüdatsioonireaktsioon: Tugevate oksüdeerijate (näiteks kaaliumpermanganaadi, naatriumhüpokloriti) juuresolekul võib HPMC molekulaarne ahel puruneda, mille tulemuseks on viskoossuse vähenemine;

Hüdrolüüsireaktsioon: Tugevate hapete või aluste toimel võivad hüdroksüpropüül- ja metoksükülgahelad hüdrolüüsida, põhjustades muutusi molekulaarstruktuuris ja jõudluse halvenemist.

Üldiselt on HPMC keemilised omadused tavapärastes kasutustingimustes suhteliselt stabiilsed.

6. Biolagunevus

HPMC on saadud looduslikust tselluloosist, seega saab seda spetsiifilises bioloogilises keskkonnas (näiteks mikroorganismide toimel) lagundada väikesteks molekulaarseteks suhkruteks ja lõpuks laguneda süsinikdioksiidiks ja veeks. See hea biolagunevus muudab HPMC keskkonnasõbralike materjalide nõuetele vastavaks.

7. Ühilduvus teiste ainetega

Mitteioonse polümeerina sobib HPMC hästi kokku paljude ioonsete või mitteioonsete lisanditega (näiteks teiste polümeeride, pindaktiivsete ainete, paksendajate jne). Eriti ravimvormide süsteemis saab see sadestumise või kihistumiseta töötada koos mitmesuguste ravimite koostisosade, toitainete, pigmentide jne.

HPMC stabiilsus kõrge elektrolüüdikontsentratsiooniga keskkonnas mõjutab seda ja liiga palju anorgaanilist soola võib põhjustada lahuse viskoossuse vähenemist või isegi sadestumist.

8. Ensüümresistentsus

Võrreldes loodusliku tselluloosiga,HPMCon tänu mõnede hüdroksüülrühmade asendamisele suurenenud resistentsus tsellulaasi suhtes ja tavapäraste ensüümide poolt kergesti lagundatav. See omadus annab sellele eelise ravimite aeglase vabanemise osas seedetraktis.

Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC) on keemiliselt modifitseeritud looduslik polümeermaterjal, millel on hea vees lahustuvus, termiline geelistumine, pH stabiilsus, keemiline stabiilsus ja biolagunevus. Tänu oma ainulaadsele struktuurile ja keemilistele omadustele kasutatakse HPMC-d laialdaselt meditsiinis, ehitusmaterjalides, katetes, toidus, kosmeetikas jne, eriti preparaatides, mis vajavad paksendamist, kontrollitud vabanemist, kile moodustamist, suspensiooni, emulgeerimist ja muid funktsioone.