Preparació de microesferes d'hidrogel a partir d'hidroxipropil metil cel·lulosa

Aquest experiment adopta el mètode de polimerització en suspensió en fase inversa, utilitzant hidroxipropilmetilcel·lulosa (HPMC) com a matèria primera, solució d'hidròxid de sodi com a fase aquosa, ciclohexà com a fase d'oli i divinil sulfona (DVS) com a barreja de reticulació de Tween- 20 i Span-60 com a dispersant, remenant a una velocitat de 400-900r/min per preparar microesferes d'hidrogel.

Paraules clau: hidroxipropil metilcel·lulosa; hidrogel; microesferes; dispersant

1.Visió general

1.1 Definició d'hidrogel

L'hidrogel (Hydrogel) és un tipus de polímer d'alt nivell molecular que conté una gran quantitat d'aigua a l'estructura de la xarxa i és insoluble en aigua. Una part dels grups hidrofòbics i els residus hidròfils s'introdueixen al polímer soluble en aigua amb una estructura reticulada de xarxa, i els residus hidròfils s'uneixen a les molècules d'aigua, unint les molècules d'aigua dins de la xarxa, mentre que els residus hidròfobs s'inflen amb aigua per formar una creu. -polímers enllaçats. Les gelees i les lents de contacte a la vida diària són tots productes d'hidrogel. Segons la mida i la forma de l'hidrogel, es pot dividir en gel macroscòpic i gel microscòpic (microsfera), i el primer es pot dividir en columnar, esponja porosa, fibrosa, membranosa, esfèrica, etc. Les microesferes i microsferes a nanoescala preparades actualment. tenen una bona suavitat, elasticitat, capacitat d'emmagatzematge de líquids i biocompatibilitat, i s'utilitzen en la investigació de fàrmacs atrapats.

1.2 Importància de la selecció del tema

En els darrers anys, per tal de complir amb els requisits de protecció del medi ambient, els materials d'hidrogel de polímer han atret una atenció generalitzada a causa de les seves bones propietats hidròfiles i biocompatibilitat. Es van preparar microesferes d'hidrogel a partir d'hidroxipropil metilcel·lulosa com a matèria primera en aquest experiment. La hidroxipropilmetilcel·lulosa és un èter de cel·lulosa no iònic, pols blanca, inodora i insípida, i té característiques insubstituïbles d'altres materials polimèrics sintètics, de manera que té un alt valor de recerca en el camp dels polímers.

1.3 Estat de desenvolupament nacional i estranger

L'hidrogel és una forma de dosificació farmacèutica que ha cridat molta atenció a la comunitat mèdica internacional en els últims anys i s'ha desenvolupat ràpidament. Des que Wichterle i Lim van publicar el seu treball pioner sobre hidrogels reticulats HEMA el 1960, la investigació i l'exploració d'hidrogels ha continuat aprofundint. A mitjans de la dècada de 1970, Tanaka va descobrir hidrogels sensibles al pH quan mesurava la proporció d'inflor dels gels d'acrilamida envellits, marcant un nou pas en l'estudi dels hidrogels. el meu país es troba en l'etapa de desenvolupament de l'hidrogel. A causa de l'extens procés de preparació de la medicina tradicional xinesa i dels components complexos, és difícil extreure un sol producte pur quan funcionen diversos components i la dosi és gran, de manera que el desenvolupament de l'hidrogel de la medicina xinesa pot ser relativament lent.

1.4 Materials i principis experimentals

1.4.1 Hidroxipropil metilcel·lulosa

La hidroxipropil metil cel·lulosa (HPMC), un derivat de la metil cel·lulosa, és un important èter mixt, que pertany a polímers solubles en aigua no iònics i és inodor, insípid i no tòxic.

L'HPMC industrial es presenta en forma de pols blanca o fibra blanca solta, i la seva solució aquosa té activitat superficial, alta transparència i rendiment estable. Com que HPMC té la propietat de la gelificació tèrmica, la solució aquosa del producte s'escalfa per formar un gel i precipita, i després es dissol després del refredament, i la temperatura de gelificació de les diferents especificacions del producte és diferent. Les propietats de les diferents especificacions de HPMC també són diferents. La solubilitat canvia amb la viscositat i no es veu afectada pel valor del pH. Com més baixa sigui la viscositat, més gran serà la solubilitat. A mesura que el contingut del grup metoxil disminueix, el punt de gel de l'HPMC augmenta, la solubilitat en aigua disminueix i l'activitat superficial disminueix. A la indústria biomèdica, s'utilitza principalment com a material de polímer que controla la velocitat per a materials de recobriment, materials de pel·lícula i preparats d'alliberament sostingut. També es pot utilitzar com a estabilitzador, agent de suspensió, adhesiu de tauletes i potenciador de la viscositat.

1.4.2 Principi

Utilitzant el mètode de polimerització en suspensió de fase inversa, utilitzant Tween-20, dispersant compost Span-60 i Tween-20 com a dispersants separats, determineu el valor HLB (el tensioactiu és un amfífil amb un grup hidròfil i un grup lipòfil Molècula, la quantitat de la mida i la força). L'equilibri entre el grup hidròfil i el grup lipòfil de la molècula de tensioactiu es defineix com el rang aproximat del valor d'equilibri hidròfil-lipòfil del tensioactiu s'utilitza com la fase d'oli de ciclohexà pot dispersar millor la solució de monòmer i dissipar la calor generada a l'experiment de manera contínua, la dosi és d'1 a 5 vegades la de la solució aquosa de monòmers amb una concentració de divinil sulfona del 99% com a agent de reticulació, i la quantitat d'agent de reticulació es controla al voltant del 10%. la massa de cel·lulosa seca, de manera que múltiples molècules lineals s'uneixen entre si i es reticulen en una estructura de xarxa Substància que s'uneix o facilita la formació d'enllaços iònics entre les cadenes moleculars del polímer.

L'agitació és molt important per a aquest experiment, i la velocitat es controla generalment a la tercera o quarta marxa. Perquè la mida de la velocitat de rotació afecta directament la mida de les microesferes. Quan la velocitat de rotació sigui superior a 980 r/min, hi haurà un fenomen greu d'adherència a la paret, que reduirà molt el rendiment del producte; L'agent de reticulació tendeix a produir gels a granel i no es poden obtenir productes esfèrics.

2. Instruments i mètodes experimentals

2.1 Instruments experimentals

Balança electrònica, agitador elèctric multifuncional, microscopi polaritzador, analitzador de mida de partícules Malvern.

Per preparar microesferes d'hidrogel de cel·lulosa, els principals productes químics utilitzats són el ciclohexà, Tween-20, Span-60, hidroxipropilmetilcel·lulosa, divinilsulfona, hidròxid de sodi, aigua destil·lada, tots els quals s'utilitzen monòmers i additius directament sense tractament.

2.2 Etapes de preparació de microesferes d'hidrogel de cel·lulosa

2.2.1 Utilització de Tween 20 com a dispersant

Dissolució d'hidroxipropilmetilcel·lulosa. Pesar amb precisió 2 g d'hidròxid de sodi i preparar una solució d'hidròxid de sodi al 2% amb un matràs aforat de 100 ml. Agafeu 80 ml de la solució d'hidròxid de sodi preparada i escalfeu-la al bany maria a uns 50°C, peseu 0,2 g de cel·lulosa i afegiu-la a la solució alcalina, remeneu-la amb una vareta de vidre, poseu-la en aigua freda per a un bany de gel i utilitzeu-la com a fase aquosa després d'aclarir la solució. Utilitzeu un cilindre graduat per mesurar 120 ml de ciclohexà (fase d'oli) en un matràs de tres colls, treu 5 ml de Tween-20 a la fase d'oli amb una xeringa i remeneu a 700 r/min durant una hora. Agafeu la meitat de la fase aquosa preparada i afegiu-la a un matràs de tres colls i remeneu-ho durant tres hores. La concentració de divinilsulfona és del 99%, diluïda a l'1% amb aigua destil·lada. Utilitzeu una pipeta per prendre 0,5 ml de DVS en un matràs aforat de 50 ml per preparar 1% DVS, 1 ml de DVS equival a 0,01 g. Utilitzeu una pipeta per introduir 1 ml al matràs de tres colls. Remeneu a temperatura ambient durant 22 hores.

2.2.2 Utilització de span60 i Tween-20 com a dispersants

L'altra meitat de la fase d'aigua que s'acaba de preparar. Peseu 0,01 gspan60 i afegiu-lo al tub d'assaig, escalfeu-lo en un bany maria de 65 graus fins que es fongui, després deixeu caure unes gotes de ciclohexà al bany maria amb un comptagotes de goma i escalfeu-lo fins que la solució esdevingui de color blanc lletós. Afegiu-lo a un matràs de tres colls, després afegiu 120 ml de ciclohexà, esbandiu el tub d'assaig amb ciclohexà diverses vegades, escalfeu-lo durant 5 minuts, refredeu-lo a temperatura ambient i afegiu 0,5 ml de Tween-20. Després d'agitar durant tres hores, es va afegir 1 ml de DVS diluït. Remeneu a temperatura ambient durant 22 hores.

2.2.3 Resultats experimentals

La mostra agitada es va submergir en una vareta de vidre i es va dissoldre en 50 ml d'etanol absolut, i es va mesurar la mida de les partícules amb un mesurador de partícules Malvern. L'ús de Tween-20 com a microemulsió dispersant és més gruixut i la mida de partícula mesurada del 87,1% és de 455,2d.nm i la mida de partícula del 12,9% és de 5026d.nm. La microemulsió del dispersant mixt Tween-20 i Span-60 és similar a la de la llet, amb un 81,7% de mida de partícula de 5421d.nm i un 18,3% de mida de partícula de 180,1d.nm.

3. Discussió dels resultats experimentals

Per a l'emulsionant per preparar microemulsió inversa, sovint és millor utilitzar el compost de tensioactiu hidròfil i tensioactiu lipòfil. Això es deu al fet que la solubilitat d'un únic tensioactiu en el sistema és baixa. Després de combinar els dos, els grups hidròfils i els grups lipòfils de l'altre cooperen entre ells per tenir un efecte solubilitzant. El valor HLB també és un índex d'ús habitual a l'hora de seleccionar emulsionants. Ajustant el valor HLB, es pot optimitzar la proporció de l'emulsionant compost de dos components i es poden preparar microesferes més uniformes. En aquest experiment, es va utilitzar Span-60 dèbilment lipòfil (HLB = 4,7) i Tween-20 hidròfil (HLB = 16,7) com a dispersant, i Span-20 es va utilitzar sol com a dispersant. A partir dels resultats experimentals, es pot veure que el compost L'efecte és millor que un sol dispersant. La microemulsió del dispersant compost és relativament uniforme i té una consistència semblant a la llet; la microemulsió utilitzant un sol dispersant té una viscositat massa alta i partícules blanques. El petit pic apareix sota el dispersant compost de Tween-20 i Span-60. La possible raó és que la tensió interfacial del sistema compost de Span-60 i Tween-20 és alta, i el propi dispersant es trenca amb agitació d'alta intensitat per formar partícules fines afectaran els resultats experimentals. L'inconvenient del dispersant Tween-20 és que té un gran nombre de cadenes de polioxietilè (n = 20 aproximadament), cosa que fa que l'obstacle estèric entre les molècules de tensioactiu sigui més gran i és difícil que sigui dens a la interfície. A jutjar per la combinació de diagrames de mida de partícules, les partícules blanques a l'interior poden ser cel·lulosa no dispersa. Per tant, els resultats d'aquest experiment suggereixen que l'efecte d'utilitzar un dispersant compost és millor i l'experiment pot reduir encara més la quantitat de Tween-20 per fer que les microesferes preparades siguin més uniformes.

A més, s'han de minimitzar alguns errors en el procés d'operació experimental, com ara la preparació d'hidròxid de sodi en el procés de dissolució de HPMC, la dilució de DVS, etc., s'han d'estandarditzar tant com sigui possible per reduir els errors experimentals. El més important és la quantitat de dispersant, la velocitat i la intensitat de l'agitació i la quantitat d'agent de reticulació. Només quan es controlen correctament es poden preparar microesferes d'hidrogel amb bona dispersió i mida de partícula uniforme.