دمای ژل شدن حرارتی اتر سلولز HPMC

معرفی کنید

اترهای سلولزی پلیمرهای آنیونی محلول در آب هستند که از سلولز به دست می آیند. این پلیمرها به دلیل خواصی مانند ضخیم شدن، ژل شدن، تشکیل فیلم و امولسیون کننده، کاربردهای متعددی در صنایع مختلف از جمله مواد غذایی، دارویی، آرایشی و بهداشتی و ساختمانی دارند. یکی از مهمترین خواص اترهای سلولزی، دمای ژل شدن حرارتی آنها (Tg) است، دمایی که در آن پلیمر در مرحله انتقال فاز از سل به ژل قرار می گیرد. این ویژگی در تعیین عملکرد اترهای سلولزی در کاربردهای مختلف بسیار مهم است. در این مقاله، دمای ژل شدن حرارتی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC)، یکی از متداول‌ترین اترهای سلولزی مورد استفاده در صنعت را مورد بحث قرار می‌دهیم.

دمای ژل شدن حرارتی HPMC

HPMC یک اتر سلولزی نیمه مصنوعی است که به دلیل خواص منحصر به فردش به طور گسترده در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. HPMC در آب بسیار محلول است و در غلظت های پایین محلول های چسبناک شفافی را تشکیل می دهد. در غلظت‌های بالاتر، HPMC ژل‌هایی را تشکیل می‌دهد که پس از گرم شدن و سرد شدن قابل برگشت هستند. ژل شدن حرارتی HPMC یک فرآیند دو مرحله ای است که شامل تشکیل میسل و به دنبال آن تجمع میسل ها برای تشکیل یک شبکه ژل است (شکل 1).

دمای ژل شدن حرارتی HPMC به عوامل متعددی مانند درجه جانشینی (DS)، وزن مولکولی، غلظت و pH محلول بستگی دارد. به طور کلی، هر چه DS و وزن مولکولی HPMC بیشتر باشد، دمای ژل حرارتی بالاتر است. غلظت HPMC در محلول نیز بر Tg تأثیر می گذارد، هر چه غلظت بالاتر باشد، Tg بالاتر است. pH محلول نیز بر Tg تأثیر می گذارد و محلول های اسیدی باعث کاهش Tg می شود.

ژل شدن حرارتی HPMC برگشت پذیر است و می تواند تحت تأثیر عوامل خارجی مختلف مانند نیروی برشی، دما و غلظت نمک قرار گیرد. برش ساختار ژل را می شکند و Tg را کاهش می دهد، در حالی که افزایش دما باعث ذوب شدن ژل و کاهش Tg می شود. افزودن نمک به محلول بر Tg نیز تاثیر می گذارد و وجود کاتیون هایی مانند کلسیم و منیزیم باعث افزایش Tg می شود.

استفاده از Tg مختلف HPMC

رفتار ترموژلینگ HPMC را می توان برای کاربردهای مختلف تنظیم کرد. HPMC های کم Tg در کاربردهایی که نیاز به ژل شدن سریع دارند، مانند فرمولاسیون دسر فوری، سس و سوپ استفاده می شود. HPMC با Tg بالا در کاربردهایی که نیاز به ژل شدن با تاخیر یا طولانی مدت دارند، مانند فرمولاسیون سیستم های دارورسانی، قرص های رهش پایدار و پانسمان زخم استفاده می شود.

در صنایع غذایی از HPMC به عنوان قوام دهنده، تثبیت کننده و عامل ژل کننده استفاده می شود. HPMC با Tg پایین در فرمولاسیون دسرهای فوری استفاده می شود که برای ایجاد بافت و حس مطلوب در دهان نیاز به ژل شدن سریع دارند. HPMC با Tg بالا در فرمولاسیون های پخش کم چرب استفاده می شود که در آن ژل شدن با تاخیر یا طولانی مدت برای جلوگیری از سینرزیس و حفظ ساختار پخش مورد نظر است.

در صنعت داروسازی، HPMC به عنوان یک چسبنده، تجزیه کننده و عامل رهش پایدار استفاده می شود. HPMC با Tg بالا در فرمولاسیون قرص‌های با رهش طولانی‌مدت استفاده می‌شود، جایی که برای آزادسازی دارو در مدت زمان طولانی نیاز به ژل‌سازی با تاخیر یا طولانی‌مدت است. HPMC با Tg پایین در فرمولاسیون قرص های متلاشی کننده خوراکی استفاده می شود، جایی که تجزیه سریع و ژل شدن برای ایجاد حس مطلوب در دهان و سهولت در بلع مورد نیاز است.

در نتیجه گیری

دمای ژل حرارتی HPMC یک ویژگی کلیدی است که رفتار آن را در کاربردهای مختلف تعیین می کند. HPMC می تواند Tg خود را از طریق درجه جانشینی، وزن مولکولی، غلظت و مقدار pH محلول متناسب با کاربردهای مختلف تنظیم کند. HPMC با Tg پایین برای کاربردهایی که نیاز به ژل شدن سریع دارند، در حالی که HPMC با Tg بالا برای برنامه هایی که نیاز به ژل شدن با تاخیر یا طولانی مدت دارند استفاده می شود. HPMC یک اتر سلولزی همه کاره و همه کاره با کاربردهای بالقوه بسیاری در صنایع مختلف است.