Hydroxypropyl Methylcellulose (HPMC) ialah derivatif selulosa yang biasa digunakan dengan pelbagai aplikasi, seperti ubat, makanan, bahan binaan dan kosmetik. HPMC ialah polimer bukan ionik, separa sintetik, lengai dengan sifat keterlarutan air, penebalan, kelekatan dan pembentuk filem yang sangat baik.
Struktur dan sifat HPMC
HPMC ialah selulosa diubah suai yang dihasilkan dengan bertindak balas selulosa dengan metil klorida dan propilena oksida. Struktur molekulnya mengandungi kedua-dua substituen metil dan hidroksipropil, yang memberikan sifat fizikal dan kimia HPMC yang unik, seperti keterlarutan yang sangat baik, perlindungan koloid dan sifat membentuk filem. HPMC boleh dibahagikan kepada beberapa spesifikasi mengikut substituen yang berbeza, dan setiap spesifikasi mempunyai keterlarutan dan kegunaan yang berbeza dalam air.
Keterlarutan HPMC dalam air
Mekanisme pembubaran
HPMC berinteraksi dengan molekul air melalui ikatan hidrogen untuk membentuk penyelesaian. Proses pelarutannya termasuk molekul air yang secara beransur-ansur menembusi antara rantai molekul HPMC, memusnahkan kohesinya, supaya rantai polimer meresap ke dalam air untuk membentuk larutan seragam. Keterlarutan HPMC berkait rapat dengan berat molekulnya, jenis substituen dan darjah penggantian (DS). Secara amnya, semakin tinggi tahap penggantian substituen, semakin tinggi keterlarutan HPMC dalam air.
Kesan suhu pada keterlarutan
Suhu adalah salah satu faktor penting yang mempengaruhi keterlarutan HPMC. Keterlarutan HPMC dalam air menunjukkan ciri yang berbeza apabila suhu berubah:
Julat suhu pembubaran: HPMC sukar larut dalam air sejuk (biasanya di bawah 40°C), tetapi ia boleh larut lebih cepat apabila dipanaskan hingga 60°C atau lebih tinggi. Untuk HPMC kelikatan rendah, suhu air sekitar 60°C biasanya merupakan suhu pembubaran yang ideal. Untuk HPMC berkelikatan tinggi, julat suhu pembubaran optimum mungkin setinggi 80°C.
Gelilasi semasa penyejukan: Apabila larutan HPMC dipanaskan pada suhu tertentu (biasanya 60-80°C) semasa pembubaran dan kemudian perlahan-lahan disejukkan, gel terma akan terbentuk. Gel termal ini menjadi stabil selepas disejukkan ke suhu bilik dan boleh disebarkan semula dalam air sejuk. Fenomena ini sangat penting untuk penyediaan penyelesaian HPMC untuk tujuan khusus tertentu (seperti kapsul pelepasan berterusan dadah).
Kecekapan pembubaran: Secara amnya, suhu yang lebih tinggi boleh mempercepatkan proses pembubaran HPMC. Walau bagaimanapun, suhu yang terlalu tinggi juga boleh menyebabkan degradasi polimer atau penurunan kelikatan pelarutan. Oleh itu, dalam operasi sebenar, suhu pembubaran yang sesuai harus dipilih mengikut keperluan untuk mengelakkan degradasi yang tidak perlu dan perubahan harta benda.
Kesan pH pada keterlarutan
Sebagai polimer bukan ionik, keterlarutan HPMC dalam air tidak dipengaruhi secara langsung oleh nilai pH larutan. Walau bagaimanapun, keadaan pH yang melampau (seperti persekitaran berasid atau alkali yang kuat) boleh menjejaskan ciri-ciri pembubaran HPMC:
Keadaan berasid: Di bawah keadaan berasid yang kuat (pH <3), beberapa ikatan kimia HPMC (seperti ikatan eter) mungkin dimusnahkan oleh medium berasid, dengan itu menjejaskan keterlarutan dan keterserakannya. Walau bagaimanapun, dalam julat asid lemah am (pH 3-6), HPMC masih boleh dibubarkan dengan baik. Keadaan beralkali: Di bawah keadaan beralkali yang kuat (pH > 11), HPMC mungkin merosot, yang biasanya disebabkan oleh tindak balas hidrolisis rantai hidroksipropil. Di bawah keadaan alkali yang lemah (pH 7-9), keterlarutan HPMC biasanya tidak terjejas dengan ketara.
Kaedah pembubaran HPMC
Untuk membubarkan HPMC dengan berkesan, kaedah berikut biasanya digunakan:
Kaedah penyebaran air sejuk: Masukkan serbuk HPMC secara perlahan-lahan ke dalam air sejuk sambil dikacau supaya ia sekata. Kaedah ini boleh menghalang HPMC daripada menggumpal secara langsung dalam air, dan larutan membentuk lapisan pelindung koloid. Kemudian, panaskan secara beransur-ansur hingga 60-80°C untuk membubarkannya sepenuhnya. Kaedah ini sesuai untuk pembubaran kebanyakan HPMC.
Kaedah penyebaran air panas: Tambah HPMC ke dalam air panas dan kacau dengan cepat untuk melarutkannya dengan cepat pada suhu tinggi. Kaedah ini sesuai untuk HPMC berkelikatan tinggi, tetapi perhatian harus diberikan untuk mengawal suhu untuk mengelakkan degradasi.
Kaedah pra-penyediaan penyelesaian: Pertama, HPMC dibubarkan dalam pelarut organik (seperti etanol), dan kemudian air ditambah secara beransur-ansur untuk menukarkannya menjadi larutan akueus. Kaedah ini sesuai untuk senario aplikasi khas dengan keperluan keterlarutan yang tinggi.
Amalan pembubaran dalam aplikasi praktikal
Dalam aplikasi praktikal, proses pembubaran HPMC perlu dioptimumkan mengikut kegunaan tertentu. Sebagai contoh, dalam bidang farmaseutikal, biasanya diperlukan untuk membentuk larutan koloid yang sangat seragam dan stabil, dan kawalan ketat suhu dan pH diperlukan untuk memastikan kelikatan dan aktiviti biologi larutan. Dalam bahan binaan, keterlarutan HPMC mempengaruhi sifat membentuk filem dan kekuatan mampatan, jadi kaedah pembubaran terbaik perlu dipilih dalam kombinasi dengan keadaan persekitaran tertentu.
Keterlarutan HPMC dalam air dipengaruhi oleh banyak faktor, terutamanya suhu dan pH. Secara umumnya, HPMC larut lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi (60-80°C), tetapi boleh merosot atau menjadi kurang larut dalam keadaan pH yang melampau. Oleh itu, dalam aplikasi praktikal, adalah perlu untuk memilih suhu pembubaran dan julat pH yang sesuai mengikut penggunaan khusus dan keadaan persekitaran HPMC untuk memastikan keterlarutan dan prestasinya yang baik.
Masa siaran: Jun-25-2024