HPMC es un polímero semisintético derivado de la celulosa. Debido a sus excelentes propiedades espesantes, estabilizadoras y formadoras de película, se utiliza ampliamente en medicina, alimentación, cosmética y otras industrias. Estudiar su comportamiento de viscosidad es crucial para optimizar su rendimiento en diferentes aplicaciones.
1. Medición de viscosidad:
Viscosímetro rotacional: un viscosímetro rotacional mide el par requerido para girar un husillo a una velocidad constante cuando se sumerge en una muestra. Variando la geometría y la velocidad de rotación del husillo, se puede determinar la viscosidad a diversas velocidades de corte. Este método permite la caracterización de la viscosidad de HPMC en diferentes condiciones.
Viscosímetro capilar: un viscosímetro capilar mide el flujo de un líquido a través de un tubo capilar bajo la influencia de la gravedad o la presión. La solución de HPMC se fuerza a través del tubo capilar y la viscosidad se calcula en función del caudal y la caída de presión. Este método se puede utilizar para estudiar la viscosidad de HPMC a velocidades de corte más bajas.
2.Medición reológica:
Reometría de corte dinámico (DSR): la DSR mide la respuesta de un material a la deformación por corte dinámico. Se sometieron muestras de HPMC a un esfuerzo cortante oscilatorio y se midieron las deformaciones resultantes. El comportamiento viscoelástico de las soluciones de HPMC se puede caracterizar analizando la viscosidad compleja (η*), así como el módulo de almacenamiento (G') y el módulo de pérdida (G”).
Pruebas de fluencia y recuperación: estas pruebas implican someter muestras de HPMC a tensión o deformación constante durante un período prolongado de tiempo (la fase de fluencia) y luego monitorear la recuperación posterior una vez que se alivia la tensión o la deformación. El comportamiento de fluencia y recuperación proporciona información sobre las propiedades viscoelásticas de HPMC, incluidas sus capacidades de deformación y recuperación.
3. Estudios de concentración y dependencia de la temperatura:
Exploración de concentración: las mediciones de viscosidad se realizan en un rango de concentraciones de HPMC para estudiar la relación entre la viscosidad y la concentración del polímero. Esto ayuda a comprender la eficiencia espesante del polímero y su comportamiento dependiente de la concentración.
Exploración de temperatura: las mediciones de viscosidad se realizan a diferentes temperaturas para estudiar el efecto de la temperatura sobre la viscosidad de HPMC. Comprender la dependencia de la temperatura es fundamental para aplicaciones en las que los HPMC experimentan cambios de temperatura, como las formulaciones farmacéuticas.
4. Análisis de peso molecular:
Cromatografía de exclusión por tamaño (SEC): la SEC separa las moléculas de polímero según su tamaño en solución. Al analizar el perfil de elución, se puede determinar la distribución del peso molecular de la muestra de HPMC. Comprender la relación entre el peso molecular y la viscosidad es fundamental para predecir el comportamiento reológico de HPMC.
5. Modelado y Simulación:
Modelos teóricos: se pueden utilizar varios modelos teóricos, como el modelo de Carreau-Yasuda, el modelo de Cross o el modelo de ley de potencia, para describir el comportamiento de la viscosidad de HPMC en diferentes condiciones de corte. Estos modelos combinan parámetros como la velocidad de corte, la concentración y el peso molecular para predecir con precisión la viscosidad.
Simulaciones computacionales: las simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) brindan información sobre el comportamiento del flujo de las soluciones HPMC en geometrías complejas. Al resolver numéricamente las ecuaciones que rigen el flujo de fluidos, las simulaciones CFD pueden predecir la distribución de la viscosidad y los patrones de flujo en diferentes condiciones.
6. Estudios in situ e in vitro:
Mediciones in situ: las técnicas in situ implican estudiar los cambios de viscosidad en tiempo real en un entorno o aplicación específica. Por ejemplo, en formulaciones farmacéuticas, las mediciones in situ pueden controlar los cambios de viscosidad durante la desintegración de la tableta o la aplicación de gel tópico.
Pruebas in vitro: las pruebas in vitro simulan condiciones fisiológicas para evaluar el comportamiento de la viscosidad de formulaciones basadas en HPMC destinadas a la administración oral, ocular o tópica. Estas pruebas proporcionan información valiosa sobre el rendimiento y la estabilidad de la formulación en condiciones biológicas relevantes.
7.Tecnología avanzada:
Microrreología: las técnicas de microrreología, como la dispersión dinámica de la luz (DLS) o la microrreología de seguimiento de partículas (PTM), permiten sondear las propiedades viscoelásticas de fluidos complejos a escala microscópica. Estas técnicas pueden proporcionar información sobre el comportamiento de HPMC a nivel molecular, complementando las mediciones reológicas macroscópicas.
Espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN): la espectroscopia de RMN se puede utilizar para estudiar la dinámica molecular y las interacciones de HPMC en solución. Al monitorear los cambios químicos y los tiempos de relajación, la RMN proporciona información valiosa sobre los cambios conformacionales de HPMC y las interacciones polímero-solvente que afectan la viscosidad.
El estudio del comportamiento de la viscosidad de HPMC requiere un enfoque multidisciplinario, que incluye técnicas experimentales, modelos teóricos y métodos analíticos avanzados. Mediante el uso de una combinación de viscometría, reometría, análisis molecular, modelado y técnicas avanzadas, los investigadores pueden obtener una comprensión completa de las propiedades reológicas de HPMC y optimizar su rendimiento en una variedad de aplicaciones.
Hora de publicación: 29 de febrero de 2024