Hüdrogeeli mikrosfääride valmistamine hüdroksüpropüülmetüültselluloosist

Selles katses kasutatakse pöördfaasilise suspensiooni polümerisatsiooni meetodit, kasutades toorainena hüdroksüpropüülmetüültselluloosi (HPMC), vesifaasina naatriumhüdroksiidi lahust, õlifaasina tsükloheksaani ja Tweeni ristsiduva seguna divinüülsulfooni (DVS). 20 ja Span-60 dispergeeriva vahendina, segades hüdrogeeli mikrosfääride valmistamiseks kiirusega 400-900 r/min.

Võtmesõnad: hüdroksüpropüülmetüültselluloos; hüdrogeel; mikrosfäärid; dispergeeriv aine

1.Ülevaade

1.1 Hüdrogeeli määratlus

Hüdrogeel (Hydrogel) on omamoodi kõrgmolekulaarne polümeer, mis sisaldab võrgustruktuuris suures koguses vett ja on vees lahustumatu. Osa hüdrofoobsetest rühmadest ja hüdrofiilsetest jääkidest viiakse vees lahustuvasse ristseotud struktuuriga polümeeri ning hüdrofiilsed Jäägid seonduvad veemolekulidega, sidudes veemolekulid võrgu sees, samal ajal kui hüdrofoobsed jäägid paisuvad veega, moodustades ristseotud -seotud polümeerid. Tarretised ja kontaktläätsed igapäevaelus on kõik hüdrogeelitooted. Hüdrogeeli suuruse ja kuju järgi võib selle jagada makroskoopiliseks geeliks ja mikroskoopiliseks geeliks (mikrosfääriks) ning esimesed sammaskujuliseks, poorseks käsnakujuliseks, kiuliseks, membraaniks, sfääriliseks jne. Praegu valmistatavad mikrosfäärid ja nanomõõtmelised mikrosfäärid neil on hea pehmus, elastsus, vedeliku säilivus ja biosobivus ning neid kasutatakse kinnijäänud ravimite uurimisel.

1.2 Teema valiku tähtsus

Viimastel aastatel on polümeer-hüdrogeelmaterjalid keskkonnakaitse nõuete täitmiseks pälvinud järk-järgult laialdast tähelepanu oma heade hüdrofiilsete omaduste ja biosobivuse tõttu. Selles katses valmistati hüdroksüpropüülmetüültselluloosist toorainena hüdrogeeli mikrosfäärid. Hüdroksüpropüülmetüültselluloos on mitteioonne tsellulooseeter, valge pulber, lõhnatu ja maitsetu ning sellel on teiste sünteetiliste polümeermaterjalide asendamatud omadused, seega on sellel polümeerivaldkonnas kõrge uurimisväärtus.

1.3 Arengu staatus kodu- ja välismaal

Hüdrogeel on ravimvorm, mis on viimastel aastatel pälvinud rahvusvahelises meditsiiniringkonnas suurt tähelepanu ja on kiiresti arenenud. Pärast seda, kui Wichterle ja Lim avaldasid 1960. aastal oma teedrajava töö HEMA ristseotud hüdrogeelide kohta, on hüdrogeelide uurimine ja uurimine jätkuvalt süvenenud. 1970. aastate keskel avastas Tanaka vananenud akrüülamiidgeelide paisumissuhte mõõtmisel pH-tundlikud hüdrogeelid, mis tähistas uut sammu hüdrogeelide uurimisel. minu riik on hüdrogeeli arendamise faasis. Traditsioonilise hiina meditsiini ulatusliku valmistamisprotsessi ja keerukate komponentide tõttu on mitme komponendi koosmõjul raske eraldada ühte puhast toodet ja annus on suur, mistõttu võib Hiina meditsiini hüdrogeeli väljatöötamine olla suhteliselt aeglane.

1.4 Katsematerjalid ja põhimõtted

1.4.1 Hüdroksüpropüülmetüültselluloos

Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC), metüültselluloosi derivaat, on oluline segaeeter, mis kuulub mitteioonsete veeslahustuvate polümeeride hulka ning on lõhnatu, maitsetu ja mittetoksiline.

Tööstuslik HPMC on valge pulbri või valge lahtise kiu kujul ning selle vesilahusel on pinnaaktiivsus, kõrge läbipaistvus ja stabiilne jõudlus. Kuna HPMC-l on termilise geelistumise omadus, kuumutatakse toote vesilahust geeli moodustamiseks ja sadestub ning lahustub pärast jahutamist ning toote erinevate spetsifikatsioonide geelistumistemperatuur on erinev. HPMC erinevate spetsifikatsioonide omadused on samuti erinevad. Lahustuvus muutub koos viskoossusega ja seda ei mõjuta pH väärtus. Mida madalam on viskoossus, seda suurem on lahustuvus. Metoksüülrühma sisalduse vähenemisel HPMC geelistumispunkt tõuseb, vees lahustuvus väheneb ja pinnaaktiivsus väheneb. Biomeditsiinitööstuses kasutatakse seda peamiselt kiirust reguleeriva polümeermaterjalina kattematerjalide, kilematerjalide ja toimeainet püsivalt vabastavate preparaatide jaoks. Seda saab kasutada ka stabilisaatorina, suspendeeriva ainena, tabletiliimi ja viskoossuse suurendajana.

1.4.2 Põhimõte

Pöördfaasilise suspensiooni polümerisatsiooni meetodil, kasutades eraldi dispergeerivate ainetena Tween-20, Span-60 ühendit dispergeerivat ainet ja Tween-20, määrake HLB väärtus (pindaktiivne aine on amfifiil hüdrofiilse rühma ja lipofiilse rühmaga Molekul, suurus ja jõud pindaktiivse aine molekulis sisalduva hüdrofiilse rühma ja lipofiilse rühma vaheline tasakaal on määratletud kui pindaktiivse aine hüdrofiilse-lipofiilse tasakaalu väärtus. Tsükloheksaani saab paremini hajutada monomeeri lahust ja hajutada tekkivat soojust katses on doos 1-5 korda suurem kui monomeeri vesilahuse kontsentratsioon ristsiduva agensina 99% ja ristsiduva aine kogus on ligikaudu 10%. tselluloosi kuivmass, nii et mitmed lineaarsed molekulid on omavahel seotud ja ristseotud võrkstruktuuriks Aine, mis seob kovalentselt või soodustab ioonsidemete moodustumist polümeeri molekulaarahelate vahel.

Segamine on selle katse jaoks väga oluline ja kiirust juhitakse tavaliselt kolmanda või neljanda käiguga. Kuna pöörlemiskiiruse suurus mõjutab otseselt mikrosfääride suurust. Kui pöörlemiskiirus on suurem kui 980 r/min, tekib tõsine seina kleepumise nähtus, mis vähendab oluliselt toote saagist; Ristsiduv aine kipub tootma lahtiselt geele ja sfäärilisi tooteid ei ole võimalik saada.

2. Katseinstrumendid ja meetodid

2.1 Katseinstrumendid

Elektrooniline kaal, multifunktsionaalne elektriline segisti, polarisatsioonimikroskoop, Malvern osakeste suuruse analüsaator.

Tsellulooshüdrogeeli mikrosfääride valmistamiseks kasutatakse peamisteks kemikaalideks tsükloheksaani, Tween-20, Span-60, hüdroksüpropüülmetüültselluloosi, divinüülsulfooni, naatriumhüdroksiidi, destilleeritud vett, mille monomeere ja lisandeid kasutatakse otse ilma töötlemiseta.

2.2 Tselluloosi hüdrogeeli mikrosfääride valmistamise etapid

2.2.1 Tween 20 kasutamine dispergeeriva vahendina

Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi lahustamine. Kaaluge täpselt 2 g naatriumhüdroksiidi ja valmistage 100 ml mõõtekolviga 2% naatriumhüdroksiidi lahus. Võtke 80 ml valmistatud naatriumhüdroksiidi lahust ja soojendage seda veevannis umbes 50 °C-ni°C, kaaluge 0,2 g tselluloosi ja lisage see leeliselisele lahusele, segage klaaspulgaga, asetage jäävanni jaoks külma vette ja kasutage pärast lahuse selitamist veefaasina. Mõõtke mõõtesilindriga 120 ml tsükloheksaani (õlifaas) kolme kaelaga kolbi, tõmmake süstlaga õlifaasi 5 ml Tween-20 ja segage üks tund kiirusega 700 r/min. Võtke pool ettevalmistatud vesifaasist ja lisage see kolme kaelaga kolbi ja segage kolm tundi. Divinüülsulfooni kontsentratsioon on 99%, lahjendatuna destilleeritud veega 1%-ni. Võtke pipetiga 0,5 ml DVS-i 50 ml mõõtekolbi, et valmistada 1% DVS-i, 1 ml DVS-i võrdub 0,01 g-ga. Võtke pipetiga 1 ml kolme kaelaga kolbi. Segage toatemperatuuril 22 tundi.

2.2.2 span60 ja Tween-20 kasutamine dispergeerivate ainetena

Äsja valminud veefaasi teine ​​pool. Kaaluge 0,01gspan60 ja lisage see katseklaasi, kuumutage 65-kraadises veevannis kuni sulamiseni, seejärel tilgutage kummitilgaga veevanni paar tilka tsükloheksaani ja kuumutage kuni lahus muutub piimjasvalgeks. Lisage see kolme kaelaga kolbi, seejärel lisage 120 ml tsükloheksaani, loputage katseklaasi mitu korda tsükloheksaaniga, kuumutage 5 minutit, jahutage toatemperatuurini ja lisage 0,5 ml Tween-20. Pärast kolmetunnist segamist lisati 1 ml lahjendatud DVS-i. Segage toatemperatuuril 22 tundi.

2.2.3 Katsetulemused

Segatud proov kasteti klaaspulgasse ja lahustati 50 ml absoluutses etanoolis ning osakeste suurust mõõdeti Malverni osakeste mõõturiga. Tween-20 kasutamine dispergeeriva mikroemulsioonina on paksem ja mõõdetud osakeste suurus 87,1% on 455,2 d.nm ja osakeste suurus 12,9% on 5026 d.nm. Tween-20 ja Span-60 segatud dispergeeriva aine mikroemulsioon on sarnane piima omaga, 81,7% osakeste suurus on 5421 d.nm ja 18,3% osakeste suurus on 180,1 d.nm.

3. Katsetulemuste arutelu

Pöördmikroemulsiooni valmistamiseks kasutatava emulgaatori puhul on sageli parem kasutada hüdrofiilse pindaktiivse ja lipofiilse pindaktiivse aine ühendit. Põhjus on selles, et üksiku pindaktiivse aine lahustuvus süsteemis on madal. Pärast nende kahe ühendamist teevad üksteise hüdrofiilsed rühmad ja lipofiilsed rühmad üksteisega koostööd, et avaldada lahustavat toimet. HLB väärtus on ka emulgaatorite valimisel sageli kasutatav indeks. HLB väärtuse reguleerimisega saab optimeerida kahekomponendilise ühendi emulgaatori suhet ja valmistada ühtlasemaid mikrosfääre. Selles katses kasutati dispergeeriva vahendina nõrgalt lipofiilset Span-60 (HLB = 4,7) ja hüdrofiilset Tween-20 (HLB = 16,7) ning dispergeeriva vahendina kasutati üksinda Span-20. Katsetulemustest on näha, et ühend Toime on parem kui üksikul dispergeerival ainel. Ühendi dispergeeriva aine mikroemulsioon on suhteliselt ühtlane ja piimataolise konsistentsiga; ühe dispergeeriva aine mikroemulsioonil on liiga kõrge viskoossus ja valged osakesed. Väike piik ilmub Tween-20 ja Span-60 dispergeeriva aine all. Võimalik põhjus on see, et Span-60 ja Tween-20 liitsüsteemi pindadevaheline pinge on kõrge ning dispergeerija ise laguneb intensiivse segamise käigus, moodustades peenosakesed, mis mõjutavad katsetulemusi. Dispergeeriva aine Tween-20 puuduseks on see, et sellel on suur hulk polüoksüetüleenahelaid (n = 20 või nii), mis muudab steerilise takistuse pindaktiivsete ainete molekulide vahel suuremaks ja seda on raske liidesel tihendada. Osakeste suurusdiagrammide kombinatsioonist otsustades võivad sees olevad valged osakesed olla dispergeerimata tselluloos. Seetõttu näitavad selle katse tulemused, et ühendi dispergeeriva aine kasutamise mõju on parem ja katsega saab Tween-20 kogust veelgi vähendada, et muuta valmistatud mikrosfäärid ühtlasemaks.

Lisaks tuleks katsevigade vähendamiseks minimeerida mõningaid vigu eksperimentaalses tööprotsessis, näiteks naatriumhüdroksiidi valmistamine HPMC lahustumisprotsessis, DVS-i lahjendamine jne. Kõige olulisem on dispergeeriva aine kogus, segamise kiirus ja intensiivsus ning ristsiduva aine kogus. Hea dispersiooni ja ühtlase osakeste suurusega hüdrogeeli mikrosfääre saab valmistada ainult siis, kui neid korralikult kontrollitakse.