HPMC (hýdroxýprópýl metýlsellulósa) er algeng hálf-tilbúið fjölsykra fjölliða sem er mikið notað í læknisfræði, matvælum, efnaiðnaði og öðrum sviðum. Upplausnareiginleikar þess eru einn af heitustu punktunum í rannsóknum og notkun.
1. Sameindabygging og leysni eiginleikar HPMC
HPMC er vatnsleysanlegt fjölliða efnasamband sem fæst með eterunarbreytingu á sellulósa. Byggingareining þess er β-D-glúkósa, sem er tengdur í gegnum 1,4-glýkósíðtengi. Aðalkeðjubygging HPMC er unnin úr náttúrulegum sellulósa, en hluta af hýdroxýlhópum hans er skipt út fyrir metoxýhópa (-OCH₃) og hýdroxýprópýlhópa (-CH2CH(OH)CH₃), þannig að það sýnir upplausnarhegðun öðruvísi en náttúrulegur sellulósa.
Sameindabygging HPMC hefur veruleg áhrif á leysni þess. Staðgengisstig (DS, Degree of Substitution) og molar substitution (MS, Molar Substitution) HPMC eru mikilvægar breytur sem ákvarða leysni eiginleika þess. Því hærra sem skiptingin er, því fleiri hýdroxýlhópar í sameindinni eru skipt út fyrir vatnsfælna metoxý- eða hýdroxýprópýlhópa, sem eykur leysni HPMC í lífrænum leysum og dregur úr leysni í vatni. Þvert á móti, þegar skiptingarstigið er lágt, er HPMC vatnssækna í vatni og upplausnarhraði þess er hraðari.
2. Upplausnarkerfi HPMC
Leysni HPMC í vatni er flókið eðlisfræðilegt og efnafræðilegt ferli og upplausnaraðferð þess inniheldur aðallega eftirfarandi skref:
Vötunarstig: Þegar HPMC kemst í snertingu við vatn munu vatnssameindir fyrst mynda vökvafilmu á yfirborði HPMC til að vefja HPMC agnirnar. Í þessu ferli hafa vatnssameindir samskipti við hýdroxýl- og metoxýhópana í HPMC-sameindunum í gegnum vetnistengi, sem veldur því að HPMC-sameindirnar bleyta smám saman.
Bólgastig: Þegar vatnssameindir komast í gegn byrja HPMC agnir að gleypa vatn og bólgna, rúmmálið eykst og sameindakeðjurnar losna smám saman. Bólgnageta HPMC hefur áhrif á mólmassa þess og skiptihópa. Því stærri sem mólþunginn er, því lengri bólgnatími; því sterkari sem vatnssækni tengihópsins, því meiri er bólga.
Upplausnarstig: Þegar HPMC sameindir gleypa nóg vatn byrja sameindakeðjurnar að losna frá agnunum og dreifast smám saman í lausninni. Hraði þessa ferlis er fyrir áhrifum af þáttum eins og hitastigi, hræringarhraða og eiginleikum leysis.
HPMC sýnir almennt góða leysni í vatni, sérstaklega við stofuhita. Hins vegar er rétt að hafa í huga að þegar hitastigið hækkar að vissu marki mun HPMC sýna „hitagel“ fyrirbæri, það er að segja að leysni minnkar þegar hitastigið eykst. Þetta er vegna aukinnar hreyfingar vatnssameinda við háan hita og aukins vatnsfælna víxlverkunar milli HPMC sameinda, sem leiðir til tengsla milli sameinda og myndun hlaupbyggingar.
3. Þættir sem hafa áhrif á leysni HPMC
Leysni HPMC hefur áhrif á marga þætti, þar á meðal eðlis- og efnafræðilega eiginleika þess og ytri aðstæður. Helstu þættirnir eru:
Skiptingarstig: Eins og getið er hér að ofan hefur tegund og fjöldi skiptihópa HPMC bein áhrif á leysni þess. Því fleiri skiptihópar, því færri vatnssæknir hópar í sameindinni og því verri er leysni. Þvert á móti, þegar það eru færri skiptihópar, eykst vatnssækni HPMC og leysni betri.
Mólþungi: Mólþungi HPMC er í réttu hlutfalli við upplausnartíma þess. Því stærri sem mólþunginn er, því hægar er upplausnarferlið. Þetta er vegna þess að HPMC sameindakeðjan með mikla mólþunga er lengri og sameindirnar flækjast þéttari, sem gerir það erfitt fyrir vatnssameindir að komast í gegn, sem leiðir til hægari bólgu og upplausnarhraða.
Hitastig lausnar: Hitastig er einn af lykilþáttunum sem hafa áhrif á leysni HPMC. HPMC leysist hraðar upp við lægra hitastig en við hærra hitastig getur það myndað hlaup og dregið úr leysni þess. Þess vegna er HPMC venjulega útbúið í lághitavatni til að forðast hlaup við háan hita.
Tegund leysis: HPMC er ekki aðeins leysanlegt í vatni, heldur einnig leysanlegt í ákveðnum lífrænum leysum, svo sem etanóli, ísóprópýlalkóhóli osfrv. Leysni í lífrænum leysum fer eftir gerð og dreifingu skiptihópa. Undir venjulegum kringumstæðum hefur HPMC lélegt leysi í lífrænum leysum og þarf að bæta við hæfilegu magni af vatni til að aðstoða við upplausn.
pH-gildi: HPMC hefur ákveðið þol fyrir pH-gildi lausnarinnar, en við erfiðar sýru- og basaaðstæður verður leysni HPMC fyrir áhrifum. Almennt séð hefur HPMC betri leysni á pH bilinu 3 til 11.
4. Notkun HPMC á mismunandi sviðum
Leysni HPMC gerir það gagnlegt á mörgum sviðum:
Lyfjasvið: HPMC er almennt notað sem húðunarefni, lím og varanleg losunarefni fyrir lyfjatöflur. Í lyfjahúðun getur HPMC myndað samræmda filmu til að bæta stöðugleika lyfsins; í samsetningum með viðvarandi losun stjórnar HPMC losunarhraða lyfsins með því að stjórna upplausnarhraða þess og ná þannig langvarandi lyfjagjöf.
Matvælaiðnaður: Í matvælum er HPMC notað sem þykkingarefni, ýruefni og sveiflujöfnun. Vegna þess að HPMC hefur góða vatnsleysni og hitastöðugleika getur það veitt viðeigandi áferð og bragð í ýmsum matvælum. Á sama tíma kemur ójónandi eðli HPMC í veg fyrir að það bregðist við öðrum innihaldsefnum matvæla og viðheldur eðlis- og efnafræðilegum stöðugleika matvæla.
Daglegur efnaiðnaður: HPMC er oft notað sem þykkingarefni og ýruefni í vörur eins og sjampó, hárnæring og andlitskrem. Góð leysni þess í vatni og þykknunaráhrif gera það kleift að veita framúrskarandi notkunarupplifun. Að auki getur HPMC haft samvirkni við önnur virk innihaldsefni til að auka virkni vörunnar.
Byggingarefni: Í byggingariðnaði er HPMC notað sem þykkingarefni og vatnsheldur efni í sementsmúr, flísalím og húðun. HPMC getur í raun bætt vinnsluhæfni þessara efna, lengt notkunartíma þeirra og bætt sprunguþol þeirra.
Sem fjölliða efni með góða leysni er upplausnarhegðun HPMC fyrir áhrifum af mörgum þáttum, svo sem sameindabyggingu, hitastigi, pH gildi osfrv. Á mismunandi notkunarsviðum er hægt að fínstilla leysni HPMC með því að stilla þessa þætti til að mæta mismunandi þörfum. Leysni HPMC ákvarðar ekki aðeins frammistöðu þess í vatnslausnum heldur hefur það einnig bein áhrif á virkni þess í lyfja-, matvæla-, daglegum efna- og byggingariðnaði.
Pósttími: 14. október 2024