Hydrogeelimikropallojen valmistus hydroksipropyylimetyyliselluloosasta

Tässä kokeessa käytetään käänteisfaasisuspensiopolymerointimenetelmää, jossa käytetään hydroksipropyylimetyyliselluloosaa (HPMC) raaka-aineena, natriumhydroksidiliuosta vesifaasina, sykloheksaania öljyfaasina ja divinyylisulfonia (DVS) Tweenin silloitusseoksena. 20 ja Span-60 dispergointiaineena sekoittaen nopeudella 400-900 r/min hydrogeelimikropallojen valmistamiseksi.

Avainsanat: hydroksipropyylimetyyliselluloosa; hydrogeeli; mikropallot; dispergoiva aine

1.Yleiskatsaus

1.1 Hydrogeelin määritelmä

Hydrogeeli (Hydrogel) on eräänlainen suurimolekyylinen polymeeri, joka sisältää suuren määrän vettä verkkorakenteessa ja on veteen liukenematon. Osa hydrofobisista ryhmistä ja hydrofiilisistä jäännöksistä viedään vesiliukoiseen polymeeriin, jossa on verkkosilloitettu rakenne, ja hydrofiiliset Jäännökset sitoutuvat vesimolekyyleihin ja yhdistävät vesimolekyylit verkoston sisällä, kun taas hydrofobiset jäännökset turpoavat veden kanssa muodostaen ristiin -sidotut polymeerit. Hyytelöt ja piilolinssit jokapäiväisessä elämässä ovat kaikki hydrogeelituotteita. Hydrogeelin koon ja muodon mukaan se voidaan jakaa makroskooppiseen geeliin ja mikroskooppiseen geeliin (mikrosfääri), ja edellinen voidaan jakaa pylväsmäiseen, huokoiseen sieneen, kuituiseen, kalvomaiseen, pallomaiseen jne. Tällä hetkellä valmistetut mikropallot ja nanomittakaavan mikropallot niillä on hyvä pehmeys, elastisuus, nestevarastokyky ja bioyhteensopivuus, ja niitä käytetään loukkuun jääneiden lääkkeiden tutkimuksessa.

1.2 Aiheen valinnan merkitys

Viime vuosina ympäristönsuojelun vaatimusten täyttämiseksi polymeerihydrogeelimateriaalit ovat vähitellen herättäneet laajaa huomiota hyvien hydrofiilisten ominaisuuksiensa ja biologisen yhteensopivuuden vuoksi. Hydrogeelimikropalloja valmistettiin hydroksipropyylimetyyliselluloosasta raaka-aineena tässä kokeessa. Hydroksipropyylimetyyliselluloosa on ioniton selluloosaeetteri, valkoinen jauhe, hajuton ja mauton, ja sillä on korvaamattomia ominaisuuksia muihin synteettisiin polymeerimateriaaleihin, joten sillä on korkea tutkimusarvo polymeerialalla.

1.3 Kehitystilanne kotimaassa ja ulkomailla

Hydrogeeli on farmaseuttinen annosmuoto, joka on herättänyt paljon huomiota kansainvälisessä lääketieteellisessä yhteisössä viime vuosina ja on kehittynyt nopeasti. Siitä lähtien, kun Wichterle ja Lim julkaisivat uraauurtavan työnsä HEMA-silloitetuista hydrogeeleistä vuonna 1960, hydrogeelien tutkimus ja tutkiminen ovat syventyneet edelleen. 1970-luvun puolivälissä Tanaka löysi pH-herkkiä hydrogeelejä mittaaessaan ikääntyneiden akryyliamidigeelien turpoamissuhdetta, mikä merkitsi uutta askelta hydrogeelien tutkimuksessa. maani on hydrogeelin kehitysvaiheessa. Perinteisen kiinalaisen lääketieteen laajan valmistusprosessin ja monimutkaisten komponenttien vuoksi on vaikea saada uutta puhdasta tuotetta, kun useat komponentit toimivat yhdessä, ja annostus on suuri, joten kiinalaisen lääketieteen hydrogeelin kehitys voi olla suhteellisen hidasta.

1.4 Kokeellinen materiaali ja periaatteet

1.4.1 Hydroksipropyylimetyyliselluloosa

Hydroksipropyylimetyyliselluloosa (HPMC), metyyliselluloosan johdannainen, on tärkeä sekaeetteri, joka kuuluu ionittomiin vesiliukoisiin polymeereihin ja on hajuton, mauton ja myrkytön.

Teollinen HPMC on valkoisen jauheen tai valkoisen irtonaisen kuidun muodossa, ja sen vesiliuoksella on pinta-aktiivisuus, korkea läpinäkyvyys ja vakaa suorituskyky. Koska HPMC:llä on lämpögeeliytymisen ominaisuus, tuotteen vesiliuos kuumennetaan geelin muodostamiseksi ja saostuu ja liukenee sitten jäähdytyksen jälkeen, ja tuotteen eri spesifikaatioiden geeliytymislämpötila on erilainen. HPMC:n eri spesifikaatioiden ominaisuudet ovat myös erilaisia. Liukoisuus muuttuu viskositeetin mukaan, eikä pH-arvo vaikuta siihen. Mitä pienempi viskositeetti, sitä suurempi liukoisuus. Metoksyyliryhmän pitoisuuden pienentyessä HPMC:n geeliytymispiste kohoaa, vesiliukoisuus laskee ja pinta-aktiivisuus pienenee. Biolääketieteen teollisuudessa sitä käytetään pääasiassa nopeutta säätelevänä polymeerimateriaalina pinnoitusmateriaaleissa, kalvomateriaaleissa ja pitkävaikutteisissa valmisteissa. Sitä voidaan käyttää myös stabilointiaineena, suspendointiaineena, tabletin liima-aineena ja viskositeetin parantajana.

1.4.2 Periaate

Käänteisfaasisuspensiopolymerointimenetelmää käyttäen, Tween-20, Span-60-yhdistedispergointiaine ja Tween-20 erillisinä dispergointiaineina, määritä HLB-arvo (pinta-aktiivinen aine on amfifiili, jolla on hydrofiilinen ryhmä ja lipofiilinen ryhmä Molekyyli, koon ja voiman määrä Pinta-aktiivisen aineen hydrofiilisen ryhmän ja lipofiilisen ryhmän välinen tasapaino määritellään pinta-aktiivisen aineen hydrofiilis-lipofiilisen tasapainoarvon likimääräiseksi alueeksi kokeessa jatkuvasti annostus on 1-5 kertaa suurempi kuin monomeerin vesiliuoksen pitoisuus, jossa silloitusaineena on 99 %, ja silloitusaineen määrä on säädetty noin 10 %:iin. kuiva selluloosamassa siten, että useat lineaariset molekyylit sitoutuvat toisiinsa ja silloituvat verkostorakenteeksi.

Sekoitus on erittäin tärkeää tässä kokeessa, ja nopeutta ohjataan yleensä kolmannella tai neljännellä vaihteella. Koska pyörimisnopeuden koko vaikuttaa suoraan mikropallojen kokoon. Kun pyörimisnopeus on suurempi kuin 980 r/min, syntyy vakava seinän tarttumisilmiö, mikä vähentää huomattavasti tuotteen saantoa; Silloitusaineella on taipumus tuottaa massageelejä, eikä pallomaisia ​​tuotteita voida saada.

2. Koevälineet ja menetelmät

2.1 Koevälineet

Elektroninen vaaka, monitoiminen sähköinen sekoitin, polarisoiva mikroskooppi, Malvern-hiukkaskokoanalysaattori.

Selluloosahydrogeelimikropallojen valmistuksessa käytetyt pääkemikaalit ovat sykloheksaani, Tween-20, Span-60, hydroksipropyylimetyyliselluloosa, divinyylisulfoni, natriumhydroksidi, tislattu vesi, joiden monomeerejä ja lisäaineita käytetään suoraan ilman käsittelyä.

2.2 Selluloosahydrogeelimikropallojen valmistusvaiheet

2.2.1 Tween 20:n käyttö dispergointiaineena

Hydroksipropyylimetyyliselluloosan liukeneminen. Punnitse tarkasti 2 g natriumhydroksidia ja valmista 2-prosenttinen natriumhydroksidiliuos 100 ml:n mittapullolla. Ota 80 ml valmistettua natriumhydroksidiliuosta ja kuumenna se vesihauteessa noin 50 asteeseen°C, punnitaan 0,2 g selluloosaa ja lisätään alkaliseen liuokseen, sekoitetaan lasisauvalla, laitetaan kylmään veteen jäähauteeseen ja käytetään vesifaasina liuoksen kirkastumisen jälkeen. Mittaa mittasylinterillä 120 ml sykloheksaania (öljyfaasi) kolmikaulaiseen pulloon, vedä ruiskulla 5 ml Tween-20:tä öljyfaasiin ja sekoita nopeudella 700 r/min tunnin ajan. Ota puolet valmistetusta vesifaasista ja lisää se kolmikaulakolviin ja sekoita kolme tuntia. Divinyylisulfonin pitoisuus on 99 %, laimennettuna 1 %:iin tislatulla vedellä. Ota pipetillä 0,5 ml DVS:ää 50 ml:n mittapulloon 1 % DVS:n valmistamiseksi. 1 ml DVS:ää vastaa 0,01 g:aa. Ota pipetillä 1 ml kolmikaulaiseen pulloon. Sekoita huoneenlämmössä 22 tuntia.

2.2.2 span60:n ja Tween-20:n käyttö dispergointiaineina

Toinen puolikas vesivaiheesta, joka on juuri valmisteltu. Punnitse 0,01gspan60 ja lisää se koeputkeen, kuumenna 65-asteisessa vesihauteessa, kunnes se sulaa, tiputa sitten vesihauteeseen kumitiputtimella muutama tippa sykloheksaania ja kuumenna, kunnes liuos muuttuu maidonvalkoiseksi. Lisää se kolmikaulaiseen pulloon, lisää sitten 120 ml sykloheksaania, huuhtele koeputki sykloheksaanilla useita kertoja, kuumenna 5 minuuttia, jäähdytä huoneenlämpötilaan ja lisää 0,5 ml Tween-20:tä. Kolmen tunnin sekoittamisen jälkeen lisättiin 1 ml laimennettua DVS:ää. Sekoita huoneenlämmössä 22 tuntia.

2.2.3 Kokeilutulokset

Sekoitettu näyte kastettiin lasisauvaan ja liuotettiin 50 ml:aan absoluuttista etanolia, ja hiukkaskoko mitattiin Malvern-hiukkaskoon mittaimella. Tween-20:n käyttö dispergoivana mikroemulsiona on paksumpaa, ja mitattu partikkelikoko 87,1 % on 455,2 d.nm ja 12,9 %:n hiukkaskoko on 5026 d.nm. Tween-20:n ja Span-60:n sekoitettu dispergointiaine mikroemulsio on samanlainen kuin maidon, 81,7 %:n hiukkaskoolla 5421d.nm ja 18.3 %:n hiukkaskoolla 180.1d.nm.

3. Kokeilutulosten käsittely

Käänteisen mikroemulsion valmistukseen tarkoitettuna emulgaattorina on usein parempi käyttää hydrofiilisen pinta-aktiivisen aineen ja lipofiilisen pinta-aktiivisen aineen yhdistettä. Tämä johtuu siitä, että yksittäisen pinta-aktiivisen aineen liukoisuus järjestelmään on alhainen. Kun nämä kaksi on yhdistetty, toistensa hydrofiiliset ryhmät ja lipofiiliset ryhmät toimivat yhdessä toistensa kanssa liuottavan vaikutuksen aikaansaamiseksi. HLB-arvo on myös yleisesti käytetty indeksi valittaessa emulgointiaineita. Säätämällä HLB-arvoa voidaan optimoida kaksikomponenttisen yhdisteemulgaattorin suhdetta ja valmistaa yhtenäisempiä mikropalloja. Tässä kokeessa dispergointiaineena käytettiin heikosti lipofiilistä Span-60:tä (HLB=4,7) ja hydrofiilistä Tween-20:tä (HLB=16,7) ja Span-20:tä käytettiin yksinään dispergointiaineena. Koetuloksista voidaan nähdä, että yhdiste Vaikutus on parempi kuin yksittäinen dispergointiaine. Yhdistetyn dispergointiaineen mikroemulsio on suhteellisen tasainen ja sen konsistenssi on maidon kaltainen; mikroemulsiossa, jossa käytetään yhtä dispergointiainetta, on liian korkea viskositeetti ja valkoisia hiukkasia. Pieni piikki näkyy Tween-20- ja Span-60-dispergointiaineen alla. Mahdollinen syy on se, että Span-60:n ja Tween-20:n yhdistejärjestelmän rajapintajännitys on korkea ja dispergointiaine itse hajoaa voimakkaassa sekoittamisessa muodostaen. Hienot hiukkaset vaikuttavat koetuloksiin. Dispergointiaineen Tween-20 haittapuolena on, että siinä on suuri määrä polyoksieteeniketjuja (n=20 tai niin), mikä tekee pinta-aktiivisten aineiden molekyylien välisen steerisen esteen suuremmiksi ja on vaikea olla tiheä rajapinnalla. Partikkelikokokaavioiden yhdistelmästä päätellen sisällä olevat valkoiset hiukkaset voivat olla dispergoimatonta selluloosaa. Tästä syystä tämän kokeen tulokset viittaavat siihen, että yhdistedispergointiaineen käytön vaikutus on parempi, ja koe voi edelleen vähentää Tween-20:n määrää tehdäkseen valmistetuista mikropalloista yhtenäisempiä.

Lisäksi jotkin kokeellisen toimintaprosessin virheet tulisi minimoida, kuten natriumhydroksidin valmistus HPMC:n liukenemisprosessissa, DVS:n laimennus jne., tulisi standardoida mahdollisimman paljon kokeellisten virheiden vähentämiseksi. Tärkeintä on dispergointiaineen määrä, sekoituksen nopeus ja voimakkuus sekä silloitusaineen määrä. Vain asianmukaisesti kontrolloituna voidaan valmistaa hydrogeelimikropalloja, joilla on hyvä dispersio ja tasainen hiukkaskoko.