เจลผสม HPMC/HPS สำหรับใช้งานทั้งแบบร้อนและเย็น

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC)ฟิล์มชนิดนี้มีประสิทธิภาพดีเยี่ยม แต่เนื่องจาก HPMC เป็นเจลที่ไวต่อความร้อน ความหนืดที่อุณหภูมิต่ำจึงต่ำเกินไป ซึ่งไม่เอื้อต่อการเคลือบ (หรือการจุ่ม) และการอบแห้งที่อุณหภูมิต่ำเพื่อเตรียมฟิล์มที่รับประทานได้ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการประมวลผลไม่ดี นอกจากนี้ ต้นทุนที่สูงยังจำกัดการใช้งานอีกด้วย ไฮดรอกซีโพรพิลสตาร์ช (HPS) เป็นเจลเย็นราคาถูก การเติม HPS สามารถเพิ่มความหนืดของ HPMC ที่อุณหภูมิต่ำ ปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผลของ HPMC และลดต้นทุนการผลิต ยิ่งไปกว่านั้น คุณสมบัติชอบน้ำที่เหมือนกัน หน่วยกลูโคส และหมู่ไฮดรอกซีโพรพิล ล้วนมีส่วนช่วยปรับปรุงความเข้ากันได้ของพอลิเมอร์ทั้งสองชนิดนี้ ดังนั้น จึงได้เตรียมระบบเจลผสมแบบร้อน-เย็นโดยการผสม HPS และ HPMC และศึกษาผลของอุณหภูมิที่มีต่อโครงสร้างเจลของระบบเจลผสมแบบร้อน-เย็น HPMC/HPS อย่างเป็นระบบโดยใช้เครื่องวัดความหนืดและเทคนิคการกระเจิงรังสีเอกซ์มุมเล็ก โดยนำเงื่อนไขการอบชุบความร้อนมาผสมผสานกับอิทธิพลของโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของระบบเมมเบรน จากนั้นจึงสร้างความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างเจลของระบบผสมกับโครงสร้างเมมเบรนและคุณสมบัติของเมมเบรนภายใต้เงื่อนไขการอบชุบความร้อน

ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าที่อุณหภูมิสูง เจลที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจะมีค่าสูงกว่าเอชพีเอ็มซีเจลที่มีปริมาณ HPS สูงกว่าจะมีค่าโมดูลัสสูงกว่าและมีพฤติกรรมคล้ายของแข็งที่เด่นชัดกว่า โครงสร้างแบบคล้ายตนเองของอนุภาคเจลจะหนาแน่นกว่า และขนาดของกลุ่มเจลจะใหญ่กว่า ที่อุณหภูมิต่ำ ตัวอย่างเจลที่มีปริมาณ HPS สูงกว่าจะมีค่าโมดูลัสสูงกว่า มีพฤติกรรมคล้ายของแข็งที่เด่นชัดกว่า และมีโครงสร้างแบบคล้ายตนเองของอนุภาคเจลที่หนาแน่นกว่า สำหรับตัวอย่างที่มีอัตราส่วนการผสมเท่ากัน ค่าโมดูลัสและพฤติกรรมคล้ายของแข็งที่สำคัญและความหนาแน่นของโครงสร้างแบบคล้ายตนเองของเจลที่ประกอบด้วย HPMC เป็นหลักที่อุณหภูมิสูงจะสูงกว่าเจลที่ประกอบด้วย HPS เป็นหลักที่อุณหภูมิต่ำ อุณหภูมิในการอบแห้งสามารถส่งผลต่อโครงสร้างของเจลในระบบก่อนการอบแห้ง จากนั้นจะส่งผลต่อโครงสร้างผลึกและโครงสร้างอสัณฐานของฟิล์ม และในที่สุดก็จะมีผลกระทบสำคัญต่อคุณสมบัติทางกลของฟิล์ม ส่งผลให้ความแข็งแรงดึงและค่าโมดูลัสของฟิล์มที่อบแห้งที่อุณหภูมิสูงสูงกว่าฟิล์มที่อบแห้งที่อุณหภูมิต่ำ อัตราการเย็นตัวไม่มีผลกระทบที่ชัดเจนต่อโครงสร้างผลึกของระบบ แต่มีผลต่อความหนาแน่นของโครงสร้างแบบคล้ายตนเองของไมโครโดเมนของฟิล์ม ในระบบนี้ ความหนาแน่นของโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันในตัวเองของฟิล์มอาจส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลของฟิล์ม ประสิทธิภาพการทำงานได้รับผลกระทบอย่างมาก

จากการเตรียมเมมเบรนผสม การศึกษาพบว่าการใช้สารละลายไอโอดีนในการย้อมสีเมมเบรนผสม HPMC/HPS อย่างเลือกสรร ได้สร้างวิธีการใหม่สำหรับการสังเกตการกระจายตัวของเฟสและการเปลี่ยนเฟสของระบบผสมภายใต้กล้องจุลทรรศน์ได้อย่างชัดเจน ซึ่งมีนัยสำคัญในเชิงระเบียบวิธีสำหรับการศึกษาการกระจายตัวของเฟสของระบบผสมที่ใช้แป้งเป็นพื้นฐาน โดยใช้วิธีการวิจัยใหม่นี้ ร่วมกับสเปกโทรสโกปีอินฟราเรด กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน และเครื่องวัดความยืด ได้ทำการวิเคราะห์และศึกษาการเปลี่ยนเฟส ความเข้ากันได้ และคุณสมบัติทางกลของระบบ และสร้างความสัมพันธ์ระหว่างความเข้ากันได้ การเปลี่ยนเฟส และลักษณะของฟิล์ม ผลการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์แสดงให้เห็นว่าระบบมีการเปลี่ยนเฟสเมื่ออัตราส่วน HPS เท่ากับ 50% และมีปรากฏการณ์การผสมระหว่างเฟสเกิดขึ้นในฟิล์ม ซึ่งบ่งชี้ว่าระบบมีความเข้ากันได้ในระดับหนึ่ง ผลการวิเคราะห์ด้วยอินฟราเรด การวิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริก และ SEM ยืนยันเพิ่มเติมว่าระบบผสมมีความเข้ากันได้ในระดับหนึ่ง ค่าโมดูลัสของฟิล์มผสมเปลี่ยนแปลงไปเมื่อปริมาณ HPS เท่ากับ 50%เอชพีเอสเมื่อปริมาณสารผสมมากกว่า 50% มุมสัมผัสของตัวอย่างผสมจะเบี่ยงเบนจากเส้นตรงที่เชื่อมต่อมุมสัมผัสของตัวอย่างบริสุทธิ์ และเมื่อปริมาณสารผสมน้อยกว่า 50% จะเบี่ยงเบนไปในทิศทางลบจากเส้นตรงนี้ ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการเปลี่ยนสถานะ