Παρασκευή μικροσφαιρών υδρογέλης από υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη

Αυτό το πείραμα υιοθετεί τη μέθοδο πολυμερισμού εναιωρήματος αντίστροφης φάσης, χρησιμοποιώντας υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη (HPMC) ως πρώτη ύλη, διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου ως υδατική φάση, κυκλοεξάνιο ως ελαιώδη φάση και διβινυλοσουλφόνη (DVS) ως μείγμα διασύνδεσης Tween- 20 και Span-60 ως μέσο διασποράς, αναδεύοντας με ταχύτητα 400-900 r/min για να παρασκευαστούν μικροσφαιρίδια υδρογέλης.

Λέξεις κλειδιά: υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη; υδρογέλη; μικροσφαίρες? διασκορπιστικό

1.Επισκόπηση

1.1 Ορισμός υδρογέλης

Το Hydrogel (Hydrogel) είναι ένα είδος υψηλού μοριακού πολυμερούς που περιέχει μεγάλη ποσότητα νερού στη δομή του δικτύου και είναι αδιάλυτο στο νερό. Ένα μέρος υδρόφοβων ομάδων και υδρόφιλων υπολειμμάτων εισάγονται στο υδατοδιαλυτό πολυμερές με δομή διασταυρούμενης δικτύωσης και το υδρόφιλο Τα υπολείμματα συνδέονται με μόρια νερού, συνδέοντας τα μόρια νερού μέσα στο δίκτυο, ενώ τα υδρόφοβα υπολείμματα διογκώνονται με νερό για να σχηματίσουν σταυρό - συνδεδεμένα πολυμερή. Τα ζελέ και οι φακοί επαφής στην καθημερινή ζωή είναι όλα προϊόντα υδρογέλης. Ανάλογα με το μέγεθος και το σχήμα της υδρογέλης, μπορεί να χωριστεί σε μακροσκοπική γέλη και μικροσκοπική γέλη (μικρόσφαιρα), και η πρώτη μπορεί να χωριστεί σε στήλη, πορώδες σφουγγάρι, ινώδη, μεμβρανώδη, σφαιρικό κ.λπ. έχουν καλή απαλότητα, ελαστικότητα, ικανότητα αποθήκευσης υγρών και βιοσυμβατότητα και χρησιμοποιούνται στην έρευνα παγιδευμένων φαρμάκων.

1.2 Σημασία επιλογής θέματος

Τα τελευταία χρόνια, προκειμένου να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις προστασίας του περιβάλλοντος, τα υλικά πολυμερούς υδρογέλης έχουν σταδιακά προσελκύσει την ευρεία προσοχή λόγω των καλών υδρόφιλων ιδιοτήτων και της βιοσυμβατότητάς τους. Μικροσφαίρες υδρογέλης παρασκευάστηκαν από υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη ως πρώτη ύλη σε αυτό το πείραμα. Η υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη είναι ένας μη ιονικός αιθέρας κυτταρίνης, λευκή σκόνη, άοσμος και άγευστος και έχει αναντικατάστατα χαρακτηριστικά από άλλα συνθετικά πολυμερή υλικά, επομένως έχει υψηλή ερευνητική αξία στον τομέα των πολυμερών.

1.3 Κατάσταση ανάπτυξης στο εσωτερικό και στο εξωτερικό

Το Hydrogel είναι μια φαρμακευτική μορφή δοσολογίας που έχει προσελκύσει μεγάλη προσοχή στη διεθνή ιατρική κοινότητα τα τελευταία χρόνια και έχει αναπτυχθεί ραγδαία. Από τότε που οι Wichterle και Lim δημοσίευσαν την πρωτοποριακή τους εργασία για τις υδρογέλες με σταυροειδείς δεσμούς HEMA το 1960, η έρευνα και η εξερεύνηση των υδρογελών συνέχισε να εμβαθύνει. Στα μέσα της δεκαετίας του 1970, ο Tanaka ανακάλυψε υδρογέλες ευαίσθητες στο pH κατά τη μέτρηση της αναλογίας διόγκωσης παλαιωμένων πηκτωμάτων ακρυλαμιδίου, σηματοδοτώντας ένα νέο βήμα στη μελέτη των υδρογελών. Η χώρα μου βρίσκεται στο στάδιο ανάπτυξης υδρογέλης. Λόγω της εκτεταμένης διαδικασίας προετοιμασίας της παραδοσιακής κινεζικής ιατρικής και των πολύπλοκων συστατικών, είναι δύσκολο να εξαχθεί ένα μόνο καθαρό προϊόν όταν συνεργάζονται πολλά συστατικά και η δόση είναι μεγάλη, επομένως η ανάπτυξη της υδρογέλης κινεζικής ιατρικής μπορεί να είναι σχετικά αργή.

1.4 Πειραματικά υλικά και αρχές

1.4.1 Υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη

Η υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη (HPMC), ένα παράγωγο της μεθυλοκυτταρίνης, είναι ένας σημαντικός μικτός αιθέρας, ο οποίος ανήκει σε μη ιοντικά υδατοδιαλυτά πολυμερή και είναι άοσμος, άγευστος και μη τοξικός.

Το βιομηχανικό HPMC έχει τη μορφή λευκής σκόνης ή λευκής χαλαρής ίνας και το υδατικό του διάλυμα έχει επιφανειακή δραστηριότητα, υψηλή διαφάνεια και σταθερή απόδοση. Επειδή το HPMC έχει την ιδιότητα της θερμικής ζελατινοποίησης, το υδατικό διάλυμα του προϊόντος θερμαίνεται για να σχηματίσει ένα πήκτωμα και καθιζάνει, και στη συνέχεια διαλύεται μετά την ψύξη και η θερμοκρασία ζελατινοποίησης διαφορετικών προδιαγραφών του προϊόντος είναι διαφορετική. Οι ιδιότητες των διαφορετικών προδιαγραφών του HPMC είναι επίσης διαφορετικές. Η διαλυτότητα αλλάζει με το ιξώδες και δεν επηρεάζεται από την τιμή του pH. Όσο χαμηλότερο είναι το ιξώδες, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαλυτότητα. Καθώς η περιεκτικότητα της μεθοξυλικής ομάδας μειώνεται, το σημείο γέλης του HPMC αυξάνεται, η υδατοδιαλυτότητα μειώνεται και η επιφανειακή δραστηριότητα μειώνεται. Στη βιοϊατρική βιομηχανία, χρησιμοποιείται κυρίως ως πολυμερές υλικό ελέγχου του ρυθμού για υλικά επικάλυψης, υλικά φιλμ και παρασκευάσματα παρατεταμένης αποδέσμευσης. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως σταθεροποιητής, παράγοντας εναιώρησης, κόλλα δισκίων και ενισχυτικό ιξώδους.

1.4.2 Αρχή

Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο πολυμερισμού εναιωρήματος αντίστροφης φάσης, χρησιμοποιώντας Tween-20, Span-60 σύνθετο διασκορπιστικό και Tween-20 ως ξεχωριστά διασκορπιστικά, προσδιορίστε την τιμή HLB (το επιφανειοδραστικό είναι αμφίφιλο με υδρόφιλη ομάδα και λιπόφιλη ομάδα μόριο, την ποσότητα του μεγέθους και της δύναμης Η ισορροπία μεταξύ της υδρόφιλης ομάδας και της λιπόφιλης ομάδας στο μόριο της επιφανειοδραστικής ουσίας ορίζεται ως το κατά προσέγγιση εύρος της τιμής της υδρόφιλης-λιπόφιλης ουσίας της επιφανειοδραστικής ουσίας, καθώς η φάση του ελαίου μπορεί να διασπείρει καλύτερα το μονομερές διάλυμα και να διαχέει τη θερμότητα στο πείραμα συνεχώς Η δόση είναι 1-5 φορές εκείνη του υδατικού διαλύματος μονομερούς με συγκέντρωση 99% διβινυλοσουλφόνης ως παράγοντα διασύνδεσης, και η ποσότητα του παράγοντα διασύνδεσης ελέγχεται περίπου στο 10%. η ξηρή μάζα κυτταρίνης, έτσι ώστε πολλαπλά γραμμικά μόρια να συνδέονται μεταξύ τους και να διασταυρώνονται σε μια δομή δικτύου.

Η ανάδευση είναι πολύ σημαντική σε αυτό το πείραμα και η ταχύτητα ελέγχεται γενικά στην τρίτη ή τέταρτη ταχύτητα. Επειδή το μέγεθος της ταχύτητας περιστροφής επηρεάζει άμεσα το μέγεθος των μικροσφαιρών. Όταν η ταχύτητα περιστροφής είναι μεγαλύτερη από 980r/min, θα υπάρχει σοβαρό φαινόμενο κολλήματος στον τοίχο, το οποίο θα μειώσει σημαντικά την απόδοση του προϊόντος. Ο παράγοντας διασύνδεσης τείνει να παράγει χύμα πηκτώματα και δεν μπορούν να ληφθούν σφαιρικά προϊόντα.

2. Πειραματικά όργανα και μέθοδοι

2.1 Πειραματικά Όργανα

Ηλεκτρονικός ζυγός, πολυλειτουργικός ηλεκτρικός αναδευτήρας, πολωτικό μικροσκόπιο, αναλυτής μεγέθους σωματιδίων Malvern.

Για την παρασκευή μικροσφαιρών υδρογέλης κυτταρίνης, οι κύριες χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται είναι κυκλοεξάνιο, Tween-20, Span-60, υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη, διβινυλοσουλφόνη, υδροξείδιο του νατρίου, απεσταγμένο νερό, τα οποία Μονομερή και πρόσθετα χρησιμοποιούνται απευθείας χωρίς επεξεργασία.

2.2 Στάδια παρασκευής μικροσφαιρών υδρογέλης κυτταρίνης

2.2.1 Χρήση του Tween 20 ως μέσο διασποράς

Διάλυση υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης. Ζυγίστε με ακρίβεια 2 g υδροξειδίου του νατρίου και παρασκευάστε διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου 2% με ογκομετρική φιάλη 100 ml. Πάρτε 80 ml του παρασκευασμένου διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου και θερμάνετε το σε υδατόλουτρο στους 50 περίπου βαθμούς°Γ, ζυγίστε 0,2 g κυτταρίνης και προσθέστε το στο αλκαλικό διάλυμα, ανακατέψτε το με μια γυάλινη ράβδο, τοποθετήστε το σε κρύο νερό για παγόλουτρο και χρησιμοποιήστε το ως υδατική φάση αφού το διάλυμα διαυγαστεί. Χρησιμοποιήστε έναν βαθμονομημένο κύλινδρο για να μετρήσετε 120 ml κυκλοεξανίου (ελαιώδους φάσης) σε μια τρίλαιμη φιάλη, τραβήξτε 5 ml Tween-20 στην ελαιώδη φάση με μια σύριγγα και αναδεύστε με ταχύτητα 700 r/min για μία ώρα. Παίρνουμε το μισό από την παρασκευασμένη υδατική φάση και το προσθέτουμε σε τρίλαιμη φιάλη και ανακατεύουμε για τρεις ώρες. Η συγκέντρωση της διβινυλοσουλφόνης είναι 99%, αραιωμένη σε 1% με απεσταγμένο νερό. Χρησιμοποιήστε μια πιπέτα για να πάρετε 0,5 ml DVS σε μια ογκομετρική φιάλη των 50 ml για να παρασκευάσετε 1% DVS, 1 ml DVS ισοδυναμεί με 0,01 g. Χρησιμοποιήστε μια πιπέτα για να βάλετε 1 ml στην τρίλαιμη φιάλη. Ανακατεύουμε σε θερμοκρασία δωματίου για 22 ώρες.

2.2.2 Χρήση span60 και Tween-20 ως διασκορπιστικών

Το άλλο μισό της υδατικής φάσης που μόλις ετοιμάστηκε. Ζυγίστε 0,01gspan60 και προσθέστε το στο δοκιμαστικό σωλήνα, θερμάνετε το σε υδατόλουτρο 65 μοιρών μέχρι να λιώσει, στη συνέχεια ρίξτε μερικές σταγόνες κυκλοεξάνιο στο υδατόλουτρο με ένα ελαστικό σταγονόμετρο και θερμαίνετε το μέχρι το διάλυμα να γίνει γαλακτώδες. Προσθέστε το σε τρίλαιμη φιάλη, στη συνέχεια προσθέστε 120 ml κυκλοεξανίου, ξεπλύνετε τον δοκιμαστικό σωλήνα με κυκλοεξάνιο αρκετές φορές, θερμάνετε για 5 λεπτά, ψύξτε σε θερμοκρασία δωματίου και προσθέστε 0,5 ml Tween-20. Μετά από ανάδευση για τρεις ώρες, προστέθηκε 1 ml αραιωμένου DVS. Ανακατεύουμε σε θερμοκρασία δωματίου για 22 ώρες.

2.2.3 Πειραματικά αποτελέσματα

Το αναδευόμενο δείγμα βυθίστηκε σε μια γυάλινη ράβδο και διαλύθηκε σε 50 ml απόλυτης αιθανόλης, και το μέγεθος των σωματιδίων μετρήθηκε κάτω από έναν μετρητή σωματιδίων Malvern. Η χρήση του Tween-20 ως μικρογαλακτώματος διασποράς είναι παχύτερο και το μετρούμενο μέγεθος σωματιδίων 87,1% είναι 455,2 d.nm και το μέγεθος σωματιδίων 12,9% είναι 5026 d.nm. Το μικρογαλάκτωμα του μικτού διασκορπιστικού Tween-20 και Span-60 είναι παρόμοιο με αυτό του γάλακτος, με 81,7% μέγεθος σωματιδίων 5421d.nm και 18,3% μέγεθος σωματιδίων 180,1d.nm.

3. Συζήτηση πειραματικών αποτελεσμάτων

Για τον γαλακτωματοποιητή για την παρασκευή αντίστροφου μικρογαλακτώματος, είναι συχνά καλύτερο να χρησιμοποιείται η ένωση υδρόφιλου επιφανειοδραστικού και λιπόφιλου τασιενεργού. Αυτό συμβαίνει επειδή η διαλυτότητα ενός μόνο τασιενεργού στο σύστημα είναι χαμηλή. Αφού τα δύο αναμειχθούν, οι υδρόφιλες ομάδες και οι λιπόφιλες ομάδες του άλλου συνεργάζονται μεταξύ τους για να έχουν ένα διαλυτοποιητικό αποτέλεσμα. Η τιμή HLB είναι επίσης ένας ευρέως χρησιμοποιούμενος δείκτης κατά την επιλογή γαλακτωματοποιητών. Ρυθμίζοντας την τιμή HLB, η αναλογία του γαλακτωματοποιητή ένωσης δύο συστατικών μπορεί να βελτιστοποιηθεί και να παρασκευαστούν πιο ομοιόμορφες μικροσφαίρες. Σε αυτό το πείραμα, ασθενώς λιπόφιλο Span-60 (HLB=4,7) και υδρόφιλο Tween-20 (HLB=16,7) χρησιμοποιήθηκαν ως μέσο διασποράς και Span-20 χρησιμοποιήθηκε μόνο του ως μέσο διασποράς. Από τα πειραματικά αποτελέσματα, μπορεί να φανεί ότι η ένωση Η επίδραση είναι καλύτερη από ένα μόνο διασκορπιστικό. Το μικρογαλάκτωμα του σύνθετου διασκορπιστικού είναι σχετικά ομοιόμορφο και έχει σύσταση που μοιάζει με γάλα. Το μικρογαλάκτωμα που χρησιμοποιεί ένα μόνο διασκορπιστικό έχει πολύ υψηλό ιξώδες και λευκά σωματίδια. Η μικρή κορυφή εμφανίζεται κάτω από το σύνθετο διασκορπιστικό των Tween-20 και Span-60. Ο πιθανός λόγος είναι ότι η διεπιφανειακή τάση του σύνθετου συστήματος των Span-60 και Tween-20 είναι υψηλή και το ίδιο το διασκορπιστικό διασπάται υπό ανάδευση υψηλής έντασης για να σχηματίσει τα λεπτά σωματίδια θα επηρεάσουν τα πειραματικά αποτελέσματα. Το μειονέκτημα του διασκορπιστικού Tween-20 είναι ότι έχει μεγάλο αριθμό αλυσίδων πολυοξυαιθυλενίου (n=20 περίπου), γεγονός που κάνει το στερικό εμπόδιο μεταξύ των μορίων τασιενεργού μεγαλύτερου και είναι δύσκολο να είναι πυκνό στη διεπιφάνεια. Κρίνοντας από το συνδυασμό των διαγραμμάτων μεγέθους σωματιδίων, τα λευκά σωματίδια στο εσωτερικό μπορεί να είναι μη διασκορπισμένη κυτταρίνη. Ως εκ τούτου, τα αποτελέσματα αυτού του πειράματος υποδηλώνουν ότι το αποτέλεσμα της χρήσης ενός σύνθετου διασκορπιστικού είναι καλύτερο και το πείραμα μπορεί να μειώσει περαιτέρω την ποσότητα του Tween-20 για να κάνει τα παρασκευασμένα μικροσφαιρίδια πιο ομοιόμορφα.

Επιπλέον, ορισμένα σφάλματα στη διαδικασία πειραματικής λειτουργίας θα πρέπει να ελαχιστοποιηθούν, όπως η παρασκευή υδροξειδίου του νατρίου στη διαδικασία διάλυσης του HPMC, η αραίωση του DVS, κ.λπ., θα πρέπει να τυποποιηθούν όσο το δυνατόν περισσότερο για τη μείωση των πειραματικών σφαλμάτων. Το πιο σημαντικό πράγμα είναι η ποσότητα του διασκορπιστικού, η ταχύτητα και η ένταση της ανάδευσης και η ποσότητα του παράγοντα διασύνδεσης. Μόνο όταν ελέγχονται σωστά μπορούν να παρασκευαστούν μικροσφαίρες υδρογέλης με καλή διασπορά και ομοιόμορφο μέγεθος σωματιδίων.