HPMC هو بوليمر شبه اصطناعي مشتق من السليلوز. نظرًا لخصائصه الممتازة في السماكة والتثبيت وتشكيل الفيلم، فإنه يستخدم على نطاق واسع في الطب والأغذية ومستحضرات التجميل وغيرها من الصناعات. تعد دراسة سلوك اللزوجة أمرًا بالغ الأهمية لتحسين أدائها في التطبيقات المختلفة.
1. قياس اللزوجة:
مقياس اللزوجة الدوراني: يقيس مقياس اللزوجة الدوراني عزم الدوران المطلوب لتدوير المغزل بسرعة ثابتة عند غمره في عينة. من خلال تغيير الشكل الهندسي وسرعة دوران المغزل، يمكن تحديد اللزوجة بمعدلات القص المختلفة. تمكن هذه الطريقة من توصيف لزوجة HPMC في ظل ظروف مختلفة.
مقياس اللزوجة الشعري: يقيس مقياس اللزوجة الشعري تدفق السائل عبر أنبوب شعري تحت تأثير الجاذبية أو الضغط. يتم دفع محلول HPMC عبر الأنبوب الشعري ويتم حساب اللزوجة بناءً على معدل التدفق وانخفاض الضغط. يمكن استخدام هذا الأسلوب لدراسة اللزوجة HPMC بمعدلات قص أقل.
2. القياس الريولوجي:
قياس القص الديناميكي (DSR): يقيس DSR استجابة المادة لتشوه القص الديناميكي. تعرضت عينات HPMC لإجهاد القص التذبذبي وتم قياس السلالات الناتجة. يمكن وصف السلوك اللزج المرن لحلول HPMC من خلال تحليل اللزوجة المعقدة (η*) بالإضافة إلى معامل التخزين (G') ومعامل الخسارة (G”).
اختبارات الزحف والاسترداد: تتضمن هذه الاختبارات تعريض عينات HPMC لضغط أو إجهاد مستمر لفترة ممتدة من الوقت (مرحلة الزحف) ثم مراقبة التعافي اللاحق بعد تخفيف الضغط أو الإجهاد. يوفر سلوك الزحف والاسترداد نظرة ثاقبة على خصائص اللزوجة المرنة لـ HPMC، بما في ذلك قدرات التشوه والاسترداد.
3. دراسات التركيز والاعتماد على درجة الحرارة:
مسح التركيز: يتم إجراء قياسات اللزوجة على نطاق من تركيزات HPMC لدراسة العلاقة بين اللزوجة وتركيز البوليمر. يساعد هذا على فهم كفاءة سماكة البوليمر وسلوكه المعتمد على التركيز.
مسح درجة الحرارة: يتم إجراء قياسات اللزوجة عند درجات حرارة مختلفة لدراسة تأثير درجة الحرارة على لزوجة HPMC. يعد فهم الاعتماد على درجة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية للتطبيقات التي تواجه فيها HPMCs تغيرات في درجات الحرارة، مثل التركيبات الصيدلانية.
4. تحليل الوزن الجزيئي:
كروماتوغرافيا استبعاد الحجم (SEC): تقوم SEC بفصل جزيئات البوليمر بناءً على حجمها في المحلول. من خلال تحليل ملف الشطف، يمكن تحديد توزيع الوزن الجزيئي لعينة HPMC. يعد فهم العلاقة بين الوزن الجزيئي واللزوجة أمرًا بالغ الأهمية للتنبؤ بالسلوك الريولوجي لـ HPMC.
5. النمذجة والمحاكاة:
النماذج النظرية: يمكن استخدام نماذج نظرية مختلفة، مثل نموذج Carreau-Yasuda أو النموذج المتقاطع أو نموذج قانون الطاقة، لوصف سلوك اللزوجة لـ HPMC في ظل ظروف القص المختلفة. تجمع هذه النماذج بين معلمات مثل معدل القص والتركيز والوزن الجزيئي للتنبؤ باللزوجة بدقة.
المحاكاة الحسابية: توفر محاكاة ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) نظرة ثاقبة لسلوك التدفق لحلول HPMC في الأشكال الهندسية المعقدة. من خلال حل المعادلات الحاكمة لتدفق السوائل عدديًا، يمكن لمحاكاة عقود الفروقات التنبؤ بتوزيع اللزوجة وأنماط التدفق في ظل ظروف مختلفة.
6. الدراسات الموقعية والمختبرية:
القياسات في الموقع: تتضمن التقنيات في الموقع دراسة تغيرات اللزوجة في الوقت الحقيقي في بيئة أو تطبيق معين. على سبيل المثال، في التركيبات الصيدلانية، يمكن للقياسات الموقعية مراقبة تغيرات اللزوجة أثناء تفكك الأقراص أو تطبيق الجل الموضعي.
الاختبار في المختبر: يحاكي الاختبار في المختبر الظروف الفسيولوجية لتقييم سلوك اللزوجة للتركيبات المعتمدة على HPMC المخصصة للإعطاء عن طريق الفم أو العين أو الموضعي. توفر هذه الاختبارات معلومات قيمة عن أداء واستقرار التركيبة في ظل الظروف البيولوجية ذات الصلة.
7. التكنولوجيا المتقدمة:
علم الأحياء الدقيقة: تسمح تقنيات علم الأحياء الدقيقة، مثل تشتت الضوء الديناميكي (DLS) أو علم الأحياء الدقيقة لتتبع الجسيمات (PTM)، بفحص خصائص اللزوجة المرنة للسوائل المعقدة على المستوى المجهري. يمكن أن توفر هذه التقنيات نظرة ثاقبة سلوك HPMC على المستوى الجزيئي، واستكمال القياسات الريولوجية العيانية.
التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (NMR): يمكن استخدام التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي لدراسة الديناميكيات الجزيئية وتفاعلات HPMC في المحلول. من خلال مراقبة التحولات الكيميائية وأوقات الاسترخاء، يوفر الرنين المغناطيسي النووي معلومات قيمة عن التغيرات المطابقة لـ HPMC وتفاعلات مذيبات البوليمر التي تؤثر على اللزوجة.
تتطلب دراسة سلوك اللزوجة لـ HPMC اتباع نهج متعدد التخصصات، بما في ذلك التقنيات التجريبية والنمذجة النظرية والأساليب التحليلية المتقدمة. باستخدام مزيج من قياس اللزوجة، والقياس، والتحليل الجزيئي، والنمذجة، والتقنيات المتقدمة، يمكن للباحثين الحصول على فهم كامل للخصائص الريولوجية لـ HPMC وتحسين أدائها في مجموعة متنوعة من التطبيقات.
وقت النشر: 29 فبراير 2024