Fremstilling af hydrogelmikrosfærer fra hydroxypropylmethylcellulose

Dette eksperiment anvender den omvendte fase suspensionspolymeriseringsmetode, der anvender hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) som råmateriale, natriumhydroxidopløsning som vandfasen, cyclohexan som oliefasen og divinylsulfon (DVS) som den tværbindende blanding af Tween- 20 og Span-60 som et dispergeringsmiddel under omrøring ved en hastighed på 400-900 r/min for at fremstille hydrogelmikrosfærer.

Nøgleord: hydroxypropylmethylcellulose; hydrogel; mikrosfærer; dispergeringsmiddel

1.Oversigt

1.1 Definition af hydrogel

Hydrogel (Hydrogel) er en slags højmolekylær polymer, der indeholder en stor mængde vand i netværksstrukturen og er uopløselig i vand. En del af hydrofobe grupper og hydrofile rester indføres i den vandopløselige polymer med en netværkstværbundet struktur, og de hydrofile rester binder sig til vandmolekyler og binder vandmolekylerne inde i netværket, mens de hydrofobe rester svulmer op med vand for at danne kryds -forbundne polymerer. Geléer og kontaktlinser i dagligdagen er alle hydrogelprodukter. I henhold til størrelsen og formen af ​​hydrogel kan den opdeles i makroskopisk gel og mikroskopisk gel (mikrosfære), og førstnævnte kan opdeles i søjleformet, porøs svamp, fibrøs, membranøs, sfærisk osv. De aktuelt fremstillede mikrosfærer og mikrosfærer i nanoskala har god blødhed, elasticitet, væskeopbevaringskapacitet og biokompatibilitet og bruges i forskningen af ​​indesluttede lægemidler.

1.2 Betydning af emnevalg

I de senere år, for at opfylde kravene til miljøbeskyttelse, har polymere hydrogelmaterialer gradvist tiltrukket sig udbredt opmærksomhed på grund af deres gode hydrofile egenskaber og biokompatibilitet. Hydrogel-mikrosfærer blev fremstillet ud fra hydroxypropylmethylcellulose som råmateriale i dette eksperiment. Hydroxypropylmethylcellulose er en ikke-ionisk celluloseether, hvidt pulver, lugtfrit og smagløst og har uerstattelige egenskaber af andre syntetiske polymermaterialer, så det har høj forskningsværdi på polymerområdet.

1.3 Udviklingsstatus i ind- og udland

Hydrogel er en farmaceutisk doseringsform, der har tiltrukket sig stor opmærksomhed i det internationale medicinske samfund i de senere år og har udviklet sig hurtigt. Siden Wichterle og Lim offentliggjorde deres banebrydende arbejde med HEMA tværbundne hydrogeler i 1960, er forskningen og udforskningen af ​​hydrogeler fortsat med at blive uddybet. I midten af ​​1970'erne opdagede Tanaka pH-følsomme hydrogeler, da han målte kvældningsforholdet af ældede akrylamidgeler, hvilket markerede et nyt skridt i studiet af hydrogeler. mit land er i fase med hydrogeludvikling. På grund af den omfattende fremstillingsproces af traditionel kinesisk medicin og komplekse komponenter er det vanskeligt at udvinde et enkelt rent produkt, når flere komponenter arbejder sammen, og doseringen er stor, så udviklingen af ​​kinesisk medicinhydrogel kan være relativt langsom.

1.4 Eksperimentelle materialer og principper

1.4.1 Hydroxypropylmethylcellulose

Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), et derivat af methylcellulose, er en vigtig blandet ether, som tilhører ikke-ioniske vandopløselige polymerer og er lugtfri, smagløs og ugiftig.

Industriel HPMC er i form af hvidt pulver eller hvid løs fiber, og dens vandige opløsning har overfladeaktivitet, høj gennemsigtighed og stabil ydeevne. Fordi HPMC har egenskaben til termisk gelering, opvarmes den vandige produktopløsning til dannelse af en gel og udfældes og opløses derefter efter afkøling, og geleringstemperaturen for forskellige specifikationer af produktet er forskellig. Egenskaberne for forskellige HPMC-specifikationer er også forskellige. Opløseligheden ændres med viskositeten og påvirkes ikke af pH-værdien. Jo lavere viskositet, jo større er opløseligheden. Når indholdet af methoxylgruppe falder, stiger HPMC's gelpunkt, vandopløseligheden falder, og overfladeaktiviteten falder. I den biomedicinske industri bruges det hovedsageligt som et hastighedsregulerende polymermateriale til belægningsmaterialer, filmmaterialer og præparater til langvarig frigivelse. Det kan også bruges som stabilisator, suspenderingsmiddel, tabletklæbemiddel og viskositetsforstærker.

1.4.2 Princip

Ved at bruge omvendt fase suspensionspolymerisationsmetoden, ved at bruge Tween-20, Span-60 forbindelsesdispergeringsmiddel og Tween-20 som separate dispergeringsmidler, bestemmes HLB-værdien (overfladeaktivt stof er en amfifil med hydrofil gruppe og lipofil gruppe Molekyle, størrelsen og kraften balance mellem den hydrofile gruppe og den lipofile gruppe i det overfladeaktive stof molekyle er defineret som det omtrentlige område af den hydrofile-lipofile balanceværdi af det overfladeaktive middel, da oliefasen bedre kan dispergere monomeropløsningen og sprede den dannede varme i forsøget kontinuerligt. Doseringen er 1-5 gange den for den vandige monomere opløsning med en koncentration på 99 % divinylsulfon som tværbindingsmiddel, og mængden af ​​tværbindingsmidlet er kontrolleret til ca. 10 %. den tørre cellulosemasse, således at flere lineære molekyler er bundet til hinanden og tværbundet til en netværksstruktur Et stof, der kovalent binder eller letter eller ionbindingsdannelse mellem polymermolekylære kæder.

Omrøring er meget vigtigt for dette eksperiment, og hastigheden styres generelt i tredje eller fjerde gear. Fordi størrelsen af ​​rotationshastigheden direkte påvirker størrelsen af ​​mikrokuglerne. Når rotationshastigheden er større end 980r/min, vil der være et alvorligt fænomen for vægklæbning, hvilket i høj grad vil reducere produktudbyttet; Tværbindingsmidlet har tendens til at producere bulkgeler, og sfæriske produkter kan ikke opnås.

2. Eksperimentelle instrumenter og metoder

2.1 Eksperimentelle instrumenter

Elektronisk balance, multifunktionel elektrisk omrører, polariserende mikroskop, Malvern partikelstørrelsesanalysator.

Til fremstilling af cellulosehydrogelmikrosfærer er de vigtigste kemikalier, der anvendes, cyclohexan, Tween-20, Span-60, hydroxypropylmethylcellulose, divinylsulfon, natriumhydroxid, destilleret vand, som alle monomerer og additiver anvendes direkte uden behandling.

2.2 Fremstillingstrin af cellulosehydrogelmikrosfærer

2.2.1 Brug af Tween 20 som dispergeringsmiddel

Opløsning af hydroxypropylmethylcellulose. Vej 2 g natriumhydroxid nøjagtigt og tilbered en 2 % natriumhydroxidopløsning med en 100 ml målekolbe. Tag 80 ml af den forberedte natriumhydroxidopløsning og opvarm den i et vandbad til ca. 50°C, afvej 0,2 g cellulose og tilsæt den til den alkaliske opløsning, rør den med en glasstang, læg den i koldt vand til et isbad, og brug den som vandfase efter opløsningen er klaret. Brug en målecylinder til at måle 120 ml cyclohexan (oliefase) i en trehalset kolbe, træk 5 ml Tween-20 ind i oliefasen med en sprøjte og omrør ved 700 r/min i en time. Tag halvdelen af ​​den tilberedte vandige fase og tilsæt den til en trehalset kolbe og omrør i tre timer. Koncentrationen af ​​divinylsulfon er 99%, fortyndet til 1% med destilleret vand. Brug en pipette til at tage 0,5 ml DVS i en 50 ml målekolbe til at forberede 1 % DVS, 1 ml DVS svarer til 0,01 g. Brug en pipette til at tage 1 ml i den trehalsede kolbe. Rør ved stuetemperatur i 22 timer.

2.2.2 Brug af span60 og Tween-20 som dispergeringsmidler

Den anden halvdel af vandfasen, der netop er klargjort. Vej 0,01gspan60 og tilsæt det til reagensglasset, opvarm det i et 65-graders vandbad, indtil det smelter, dryp derefter et par dråber cyclohexan i vandbadet med en gummidråbe, og opvarm det, indtil opløsningen bliver mælkehvid. Tilsæt det til en trehalset kolbe, tilsæt derefter 120 ml cyclohexan, skyl reagensglasset med cyclohexan flere gange, opvarm i 5 minutter, køl ned til stuetemperatur og tilsæt 0,5 ml Tween-20. Efter omrøring i tre timer blev 1 ml fortyndet DVS tilsat. Rør ved stuetemperatur i 22 timer.

2.2.3 Eksperimentelle resultater

Den omrørte prøve blev dyppet i en glasstav og opløst i 50 ml absolut ethanol, og partikelstørrelsen blev målt under en Malvern-partikelstørrelsesanordning. Brug af Tween-20 som et dispergeringsmiddel er mikroemulsion tykkere, og den målte partikelstørrelse på 87,1 % er 455,2 d.nm, og partikelstørrelsen på 12,9 % er 5026 d.nm. Mikroemulsionen af ​​Tween-20 og Span-60 blandet dispergeringsmiddel svarer til den for mælk med 81,7 % partikelstørrelse på 5421 d.nm og 18,3 % partikelstørrelse på 180,1 d.nm.

3. Diskussion af forsøgsresultater

Til emulgatoren til fremstilling af omvendt mikroemulsion er det ofte bedre at anvende forbindelsen af ​​hydrofilt overfladeaktivt middel og lipofilt overfladeaktivt middel. Dette skyldes, at opløseligheden af ​​et enkelt overfladeaktivt stof i systemet er lav. Efter at de to er sammensat, samarbejder hinandens hydrofile grupper og lipofile grupper med hinanden for at have en solubiliserende effekt. HLB-værdien er også et almindeligt anvendt indeks ved valg af emulgatorer. Ved at justere HLB-værdien kan forholdet mellem den to-komponent sammensatte emulgator optimeres, og mere ensartede mikrosfærer kan fremstilles. I dette eksperiment blev svagt lipofilt Span-60 (HLB=4,7) og hydrofilt Tween-20 (HLB=16,7) anvendt som dispergeringsmidlet, og Span-20 blev anvendt alene som dispergeringsmidlet. Ud fra forsøgsresultaterne kan det ses, at forbindelsen Effekten er bedre end et enkelt dispergeringsmiddel. Mikroemulsionen af ​​det sammensatte dispergeringsmiddel er relativt ensartet og har en mælkelignende konsistens; mikroemulsionen, der anvender et enkelt dispergeringsmiddel, har for høj viskositet og hvide partikler. Den lille top vises under det sammensatte dispergeringsmiddel af Tween-20 og Span-60. Den mulige årsag er, at grænsefladespændingen af ​​det sammensatte system af Span-60 og Tween-20 er høj, og selve dispergeringsmidlet nedbrydes under højintensitets omrøring til dannelse af de fine partikler vil påvirke forsøgsresultaterne. Ulempen ved dispergeringsmidlet Tween-20 er, at det har et stort antal polyoxyethylenkæder (n=20 eller deromkring), hvilket gør den steriske hindring mellem de overfladeaktive molekyler større, og det er vanskeligt at være tæt ved grænsefladen. At dømme ud fra kombinationen af ​​partikelstørrelsesdiagrammer kan de hvide partikler indeni være udispergeret cellulose. Derfor tyder resultaterne af dette eksperiment på, at effekten af ​​at bruge et sammensat dispergeringsmiddel er bedre, og eksperimentet kan yderligere reducere mængden af ​​Tween-20 for at gøre de forberedte mikrosfærer mere ensartede.

Derudover bør nogle fejl i den eksperimentelle driftproces minimeres, såsom fremstilling af natriumhydroxid i opløsningsprocessen af ​​HPMC, fortynding af DVS osv., bør standardiseres så meget som muligt for at reducere eksperimentelle fejl. Det vigtigste er mængden af ​​dispergeringsmiddel, hastigheden og intensiteten af ​​omrøring og mængden af ​​tværbindingsmiddel. Kun når de kontrolleres korrekt, kan hydrogelmikrokugler med god dispersion og ensartet partikelstørrelse fremstilles.