HPMC je semisyntetický polymer odvozený z celulózy. Pro své vynikající zahušťovací, stabilizační a filmotvorné vlastnosti je široce používán v lékařství, potravinářství, kosmetice a dalších průmyslových odvětvích. Studium jeho viskozitního chování je zásadní pro optimalizaci jeho výkonu v různých aplikacích.
1. Měření viskozity:
Rotační viskozimetr: Rotační viskozimetr měří točivý moment potřebný k otáčení vřetena konstantní rychlostí, když je ponořeno do vzorku. Změnou geometrie a rychlosti otáčení vřetena lze určit viskozitu při různých smykových rychlostech. Tato metoda umožňuje charakterizaci viskozity HPMC za různých podmínek.
Kapilární viskozimetr: Kapilární viskozimetr měří průtok kapaliny kapilárou pod vlivem gravitace nebo tlaku. Roztok HPMC se protlačí kapilárou a viskozita se vypočítá na základě průtoku a poklesu tlaku. Tuto metodu lze použít ke studiu viskozity HPMC při nižších smykových rychlostech.
2.Reologické měření:
Dynamic Shear Rheometrie (DSR): DSR měří odezvu materiálu na dynamickou smykovou deformaci. Vzorky HPMC byly vystaveny oscilačnímu smykovému napětí a výsledná deformace byla měřena. Viskoelastické chování roztoků HPMC lze charakterizovat analýzou komplexní viskozity (η*), jakož i skladovacího modulu (G') a ztrátového modulu (G”).
Testy tečení a zotavení: Tyto testy zahrnují vystavení vzorků HPMC konstantnímu stresu nebo namáhání po delší dobu (fáze tečení) a následné sledování následného zotavení po uvolnění stresu nebo napětí. Chování při tečení a zotavení poskytuje pohled na viskoelastické vlastnosti HPMC, včetně jeho deformačních a zotavovacích schopností.
3. Studie závislosti na koncentraci a teplotě:
Sken koncentrace: Měření viskozity se provádějí v rozsahu koncentrací HPMC, aby se studoval vztah mezi viskozitou a koncentrací polymeru. To pomáhá pochopit účinnost zahušťování polymeru a jeho chování závislé na koncentraci.
Teplotní sken: Měření viskozity se provádějí při různých teplotách, aby se studoval vliv teploty na viskozitu HPMC. Pochopení teplotní závislosti je rozhodující pro aplikace, kde HPMC zažívají teplotní změny, jako jsou farmaceutické formulace.
4. Analýza molekulové hmotnosti:
Vylučovací chromatografie (SEC): SEC odděluje molekuly polymeru na základě jejich velikosti v roztoku. Analýzou elučního profilu lze určit distribuci molekulové hmotnosti vzorku HPMC. Pochopení vztahu mezi molekulovou hmotností a viskozitou je rozhodující pro predikci reologického chování HPMC.
5. Modelování a simulace:
Teoretické modely: K popisu viskozitního chování HPMC za různých smykových podmínek lze použít různé teoretické modely, jako je Carreau-Yasuda model, Cross model nebo power law model. Tyto modely kombinují parametry, jako je rychlost smyku, koncentrace a molekulová hmotnost, aby přesně předpovídaly viskozitu.
Computational Simulations: Computational Fluid Dynamics (CFD) simulace poskytují pohled na tokové chování řešení HPMC ve složitých geometriích. Numerickým řešením řídících rovnic proudění tekutin mohou CFD simulace předpovídat distribuci viskozity a vzory proudění za různých podmínek.
6. Studie in situ a in vitro:
In-situ měření: In-situ techniky zahrnují studium změn viskozity v reálném čase ve specifickém prostředí nebo aplikaci. Například ve farmaceutických formulacích mohou měření in situ monitorovat změny viskozity během rozpadu tablety nebo topické aplikace gelu.
Testování in vitro: Testování in vitro simuluje fyziologické podmínky pro vyhodnocení viskozitního chování přípravků na bázi HPMC určených pro orální, oční nebo topické podávání. Tyto testy poskytují cenné informace o výkonu a stabilitě formulace za příslušných biologických podmínek.
7. Pokročilá technologie:
Mikroreologie: Mikroreologické techniky, jako je dynamický rozptyl světla (DLS) nebo mikroreologie sledování částic (PTM), umožňují zkoumat viskoelastické vlastnosti komplexních tekutin v mikroskopickém měřítku. Tyto techniky mohou poskytnout pohled na chování HPMC na molekulární úrovni a doplnit makroskopická reologická měření.
Spektroskopie nukleární magnetické rezonance (NMR): NMR spektroskopii lze použít ke studiu molekulární dynamiky a interakcí HPMC v roztoku. Sledováním chemických posunů a relaxačních časů poskytuje NMR cenné informace o konformačních změnách HPMC a interakcích polymer-rozpouštědlo, které ovlivňují viskozitu.
Studium viskozitního chování HPMC vyžaduje multidisciplinární přístup, včetně experimentálních technik, teoretického modelování a pokročilých analytických metod. Pomocí kombinace viskozimetrie, reometrie, molekulární analýzy, modelování a pokročilých technik mohou výzkumníci získat úplné pochopení reologických vlastností HPMC a optimalizovat její výkon v různých aplikacích.
Čas odeslání: 29. února 2024