روش های تحقیق برای رفتار ویسکوزیته HPMC

HPMC یک پلیمر نیمه مصنوعی است که از سلولز به دست می آید. به دلیل خاصیت ضخیم کنندگی، تثبیت کننده و تشکیل فیلم بسیار عالی در صنایع دارویی، غذایی، آرایشی و بهداشتی و سایر صنایع استفاده می شود. مطالعه رفتار ویسکوزیته آن برای بهینه سازی عملکرد آن در کاربردهای مختلف بسیار مهم است.

1. اندازه گیری ویسکوزیته:

ویسکومتر چرخشی: ویسکومتر چرخشی گشتاور مورد نیاز برای چرخش یک دوک را با سرعت ثابت هنگام غوطه ور شدن در نمونه اندازه گیری می کند. با تغییر هندسه و سرعت چرخش دوک می توان ویسکوزیته را در نرخ های برشی مختلف تعیین کرد. این روش تعیین ویسکوزیته HPMC را در شرایط مختلف امکان پذیر می کند.
ویسکومتر مویرگی: ویسکومتر مویرگی جریان مایع را از طریق لوله مویرگی تحت تأثیر گرانش یا فشار اندازه گیری می کند. محلول HPMC با فشار از طریق لوله مویرگی عبور می کند و ویسکوزیته بر اساس سرعت جریان و افت فشار محاسبه می شود. از این روش می توان برای مطالعه ویسکوزیته HPMC در نرخ برش کمتر استفاده کرد.

2. اندازه گیری رئولوژیکی:

رومتری برشی دینامیکی (DSR): DSR پاسخ یک ماده به تغییر شکل برشی دینامیکی را اندازه گیری می کند. نمونه‌های HPMC تحت تنش برشی نوسانی قرار گرفتند و کرنش‌های حاصل اندازه‌گیری شدند. رفتار ویسکوالاستیک محلول های HPMC را می توان با تجزیه و تحلیل ویسکوزیته پیچیده (η*) و همچنین مدول ذخیره سازی (G') و مدول تلفات (G") مشخص کرد.
تست‌های خزش و بازیابی: این آزمایش‌ها شامل قرار دادن نمونه‌های HPMC در معرض تنش یا کرنش ثابت برای مدت طولانی (مرحله خزش) و سپس نظارت بر بهبودی بعدی پس از رفع تنش یا کرنش است. رفتار خزش و بازیابی بینشی در مورد خواص ویسکوالاستیک HPMC، از جمله قابلیت تغییر شکل و بازیابی آن، فراهم می‌کند.

3. مطالعات وابستگی غلظت و دما:

اسکن غلظت: اندازه گیری ویسکوزیته در محدوده ای از غلظت های HPMC برای مطالعه رابطه بین ویسکوزیته و غلظت پلیمر انجام می شود. این به درک بازده ضخیم شدن پلیمر و رفتار وابسته به غلظت آن کمک می کند.
اسکن دما: اندازه گیری ویسکوزیته در دماهای مختلف برای مطالعه تأثیر دما بر ویسکوزیته HPMC انجام می شود. درک وابستگی به دما برای کاربردهایی که HPMC ها تغییرات دما را تجربه می کنند، مانند فرمولاسیون های دارویی، حیاتی است.

4. تجزیه و تحلیل وزن مولکولی:

کروماتوگرافی حذف اندازه (SEC): SEC مولکول های پلیمری را بر اساس اندازه آنها در محلول جدا می کند. با تجزیه و تحلیل مشخصات شستشو، توزیع وزن مولکولی نمونه HPMC را می توان تعیین کرد. درک رابطه بین وزن مولکولی و ویسکوزیته برای پیش‌بینی رفتار رئولوژیکی HPMC حیاتی است.

5. مدل سازی و شبیه سازی:

مدل‌های نظری: مدل‌های نظری مختلفی مانند مدل Carreau-Yasuda، مدل Cross یا مدل قانون قدرت، می‌توانند برای توصیف رفتار ویسکوزیته HPMC در شرایط برشی مختلف استفاده شوند. این مدل ها پارامترهایی مانند نرخ برش، غلظت و وزن مولکولی را برای پیش بینی دقیق ویسکوزیته ترکیب می کنند.

شبیه سازی محاسباتی: شبیه سازی های دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) بینشی در مورد رفتار جریان راه حل های HPMC در هندسه های پیچیده ارائه می دهد. با حل عددی معادلات حاکم بر جریان سیال، شبیه‌سازی‌های CFD می‌توانند توزیع ویسکوزیته و الگوهای جریان را در شرایط مختلف پیش‌بینی کنند.

6. مطالعات in situ و in vitro:

اندازه گیری در محل: تکنیک های درجا شامل مطالعه تغییرات ویسکوزیته در زمان واقعی در یک محیط یا برنامه خاص است. به عنوان مثال، در فرمول‌های دارویی، اندازه‌گیری‌های درجا می‌توانند تغییرات ویسکوزیته را در حین تجزیه قرص یا استفاده موضعی ژل بررسی کنند.
آزمایش آزمایشگاهی: آزمایش آزمایشگاهی شرایط فیزیولوژیکی را برای ارزیابی رفتار ویسکوزیته فرمولاسیون های مبتنی بر HPMC که برای تجویز خوراکی، چشمی یا موضعی در نظر گرفته شده است، شبیه سازی می کند. این آزمایش ها اطلاعات ارزشمندی را در مورد عملکرد و پایداری فرمولاسیون تحت شرایط بیولوژیکی مربوطه ارائه می دهند.

7-تکنولوژی پیشرفته:

میکرورئولوژی: تکنیک‌های میکرورئولوژی، مانند پراکندگی نور دینامیکی (DLS) یا میکرورئولوژی ردیابی ذرات (PTM)، امکان بررسی خواص ویسکوالاستیک سیالات پیچیده را در مقیاس میکروسکوپی فراهم می‌کنند. این تکنیک‌ها می‌توانند بینش‌هایی را در مورد رفتار HPMC در سطح مولکولی فراهم کنند و اندازه‌گیری‌های رئولوژیکی ماکروسکوپی را تکمیل کنند.
طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته ای (NMR): طیف سنجی NMR می تواند برای مطالعه دینامیک مولکولی و برهمکنش های HPMC در محلول استفاده شود. NMR با نظارت بر جابجایی‌های شیمیایی و زمان‌های آرامش، اطلاعات ارزشمندی در مورد تغییرات ساختاری HPMC و برهم‌کنش‌های پلیمر-حلال که بر ویسکوزیته تأثیر می‌گذارد، ارائه می‌کند.

مطالعه رفتار ویسکوزیته HPMC نیازمند یک رویکرد چند رشته‌ای از جمله تکنیک‌های تجربی، مدل‌سازی نظری و روش‌های تحلیلی پیشرفته است. با استفاده از ترکیبی از ویسکومتری، رئومتری، آنالیز مولکولی، مدل‌سازی و تکنیک‌های پیشرفته، محققان می‌توانند به درک کاملی از خواص رئولوژیکی HPMC دست یابند و عملکرد آن را در کاربردهای مختلف بهینه کنند.