હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મિથાઈલ સેલ્યુલોઝમાંથી હાઇડ્રોજેલ માઇક્રોસ્ફિયર્સની તૈયારી

આ પ્રયોગ રિવર્સ ફેઝ સસ્પેન્શન પોલિમરાઇઝેશન પદ્ધતિ અપનાવે છે, જેમાં કાચા માલ તરીકે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઇલસેલ્યુલોઝ (એચપીએમસી), પાણીના તબક્કા તરીકે સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ સોલ્યુશન, ઓઇલ તબક્કા તરીકે સાયક્લોહેક્સેન અને ટ્વીન-ના ક્રોસ-લિંકિંગ મિશ્રણ તરીકે ડિવિનાઇલ સલ્ફોન (ડીવીએસ) નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. 20 અને સ્પાન-60 વિખેરનાર તરીકે, હાઇડ્રોજેલ માઇક્રોસ્ફીયર તૈયાર કરવા માટે 400-900r/મિનિટની ઝડપે હલાવો.

મુખ્ય શબ્દો: hydroxypropyl methylcellulose; હાઇડ્રોજેલ; માઇક્રોસ્ફિયર્સ; વિખેરી નાખનાર

1.વિહંગાવલોકન

1.1 હાઇડ્રોજેલની વ્યાખ્યા

હાઇડ્રોજેલ (હાઇડ્રોજેલ) એ એક પ્રકારનું ઉચ્ચ પરમાણુ પોલિમર છે જે નેટવર્ક માળખામાં મોટા પ્રમાણમાં પાણી ધરાવે છે અને તે પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે. હાઇડ્રોફોબિક જૂથોનો એક ભાગ અને હાઇડ્રોફિલિક અવશેષો નેટવર્ક ક્રોસલિંક્ડ સ્ટ્રક્ચર સાથે પાણીમાં દ્રાવ્ય પોલિમરમાં દાખલ થાય છે, અને હાઇડ્રોફિલિક અવશેષો પાણીના અણુઓ સાથે જોડાય છે, નેટવર્કની અંદર પાણીના અણુઓને જોડે છે, જ્યારે હાઇડ્રોફોબિક અવશેષો પાણી સાથે ફૂલીને ક્રોસ બનાવે છે. -લિંક્ડ પોલિમર. રોજિંદા જીવનમાં જેલી અને કોન્ટેક્ટ લેન્સ એ તમામ હાઇડ્રોજેલ ઉત્પાદનો છે. હાઇડ્રોજેલના કદ અને આકાર અનુસાર, તેને મેક્રોસ્કોપિક જેલ અને માઇક્રોસ્કોપિક જેલ (માઈક્રોસ્કોપિક જેલ)માં વિભાજિત કરી શકાય છે, અને પહેલાનાને સ્તંભાકાર, છિદ્રાળુ સ્પોન્જ, તંતુમય, મેમ્બ્રેનસ, ગોળાકાર, વગેરેમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. હાલમાં તૈયાર માઇક્રોસ્ફિયર્સ અને નેનોસ્કેલ માઇક્રોસ્ફિયર્સ. સારી નરમાઈ, સ્થિતિસ્થાપકતા, પ્રવાહી સંગ્રહ ક્ષમતા અને બાયોકોમ્પેટિબિલિટી ધરાવે છે અને તેનો ઉપયોગ ફસાયેલી દવાઓના સંશોધનમાં થાય છે.

1.2 વિષય પસંદગીનું મહત્વ

તાજેતરના વર્ષોમાં, પર્યાવરણીય સંરક્ષણની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે, પોલિમર હાઇડ્રોજેલ સામગ્રીએ તેમના સારા હાઇડ્રોફિલિક ગુણધર્મો અને જૈવ સુસંગતતાને કારણે ધીમે ધીમે વ્યાપક ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું છે. આ પ્રયોગમાં કાચા માલ તરીકે હાઇડ્રોજેલ માઇક્રોસ્ફીયર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝમાંથી તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા. હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ એ બિન-આયનીય સેલ્યુલોઝ ઈથર, સફેદ પાવડર, ગંધહીન અને સ્વાદહીન છે અને અન્ય કૃત્રિમ પોલિમર સામગ્રીની બદલી ન શકાય તેવી લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે, તેથી તે પોલિમર ક્ષેત્રમાં ઉચ્ચ સંશોધન મૂલ્ય ધરાવે છે.

1.3 દેશ અને વિદેશમાં વિકાસની સ્થિતિ

હાઇડ્રોજેલ એ ફાર્માસ્યુટિકલ ડોઝ સ્વરૂપ છે જેણે તાજેતરના વર્ષોમાં આંતરરાષ્ટ્રીય તબીબી સમુદાયમાં ખૂબ ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું છે અને ઝડપથી વિકાસ થયો છે. વિચર્લે અને લિમે 1960 માં HEMA ક્રોસ-લિંક્ડ હાઇડ્રોજેલ્સ પર તેમનું અગ્રણી કાર્ય પ્રકાશિત કર્યું ત્યારથી, હાઇડ્રોજેલ્સનું સંશોધન અને સંશોધન સતત ઊંડું થતું રહ્યું છે. 1970 ના દાયકાના મધ્યભાગમાં, તનાકાએ પીએચ-સંવેદનશીલ હાઇડ્રોજેલ્સ શોધી કાઢ્યા જ્યારે વૃદ્ધ એક્રેલામાઇડ જેલ્સના સોજોના ગુણોત્તરને માપ્યા, જે હાઇડ્રોજેલ્સના અભ્યાસમાં એક નવું પગલું દર્શાવે છે. મારો દેશ હાઇડ્રોજેલ વિકાસના તબક્કામાં છે. પરંપરાગત ચાઇનીઝ દવા અને જટિલ ઘટકોની વ્યાપક તૈયારી પ્રક્રિયાને લીધે, જ્યારે બહુવિધ ઘટકો એકસાથે કામ કરે છે ત્યારે એક શુદ્ધ ઉત્પાદનને બહાર કાઢવું ​​મુશ્કેલ છે, અને ડોઝ મોટી છે, તેથી ચાઇનીઝ દવા હાઇડ્રોજેલનો વિકાસ પ્રમાણમાં ધીમો હોઈ શકે છે.

1.4 પ્રાયોગિક સામગ્રી અને સિદ્ધાંતો

1.4.1 હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ

હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલ મિથાઈલ સેલ્યુલોઝ (HPMC), મિથાઈલ સેલ્યુલોઝનું વ્યુત્પન્ન, એક મહત્વપૂર્ણ મિશ્ર ઈથર છે, જે બિન-આયનીય પાણીમાં દ્રાવ્ય પોલિમરનું છે અને તે ગંધહીન, સ્વાદહીન અને બિન-ઝેરી છે.

ઔદ્યોગિક HPMC સફેદ પાવડર અથવા સફેદ છૂટક ફાઇબરના સ્વરૂપમાં છે, અને તેના જલીય દ્રાવણમાં સપાટીની પ્રવૃત્તિ, ઉચ્ચ પારદર્શિતા અને સ્થિર કામગીરી છે. કારણ કે HPMC પાસે થર્મલ જિલેશનની મિલકત છે, ઉત્પાદનના જલીય દ્રાવણને જેલ બનાવવા માટે ગરમ કરવામાં આવે છે અને અવક્ષેપ થાય છે, અને પછી ઠંડુ થયા પછી ઓગળી જાય છે, અને ઉત્પાદનના વિવિધ વિશિષ્ટતાઓનું જલીય તાપમાન અલગ હોય છે. HPMC ના વિવિધ વિશિષ્ટતાઓના ગુણધર્મો પણ અલગ છે. દ્રાવ્યતા સ્નિગ્ધતા સાથે બદલાય છે અને pH મૂલ્યથી પ્રભાવિત થતી નથી. સ્નિગ્ધતા ઓછી, દ્રાવ્યતા વધારે. જેમ જેમ મેથોક્સિલ જૂથની સામગ્રી ઘટે છે, HPMC નો જેલ પોઈન્ટ વધે છે, પાણીની દ્રાવ્યતા ઘટે છે અને સપાટીની પ્રવૃત્તિમાં ઘટાડો થાય છે. બાયોમેડિકલ ઉદ્યોગમાં, તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે કોટિંગ સામગ્રી, ફિલ્મ સામગ્રી અને સતત-પ્રકાશિત તૈયારીઓ માટે દર-નિયંત્રક પોલિમર સામગ્રી તરીકે થાય છે. તેનો ઉપયોગ સ્ટેબિલાઇઝર, સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ, ટેબ્લેટ એડહેસિવ અને સ્નિગ્ધતા વધારનાર તરીકે પણ થઈ શકે છે.

1.4.2 સિદ્ધાંત

રિવર્સ ફેઝ સસ્પેન્શન પોલિમરાઇઝેશન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને, Tween-20, Span-60 કમ્પાઉન્ડ ડિસ્પર્સન્ટ અને Tween-20 નો ઉપયોગ કરીને, HLB મૂલ્ય નક્કી કરો (સર્ફેક્ટન્ટ એ હાઇડ્રોફિલિક જૂથ અને લિપોફિલિક જૂથ પરમાણુ સાથે એમ્ફિફાઇલ છે, કદ અને બળનું પ્રમાણ. સર્ફેક્ટન્ટ પરમાણુમાં હાઇડ્રોફિલિક જૂથ અને લિપોફિલિક જૂથ વચ્ચેનું સંતુલન સાયક્લોહેક્સેનનો ઉપયોગ સર્ફેક્ટન્ટના હાઇડ્રોફિલિક-લિપોફિલિક સંતુલન મૂલ્યની અંદાજિત શ્રેણી તરીકે કરવામાં આવે છે સતત પ્રયોગમાં મોનોમર જલીય દ્રાવણની માત્રા 99% ડિવિનાઇલ સલ્ફોનની સાંદ્રતા સાથે, અને ક્રોસ-લિંકિંગ એજન્ટની માત્રા લગભગ 10% પર નિયંત્રિત થાય છે. ડ્રાય સેલ્યુલોઝ સમૂહ, જેથી બહુવિધ રેખીય પરમાણુઓ એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય અને નેટવર્ક માળખામાં ક્રોસ-લિંક થયેલ હોય તે પદાર્થ કે જે પોલિમર મોલેક્યુલર સાંકળો વચ્ચે સહસંયોજક રીતે બંધન કરે છે અથવા આયનીય બોન્ડ બનાવે છે.

આ પ્રયોગ માટે જગાડવો ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, અને ઝડપ સામાન્ય રીતે ત્રીજા અથવા ચોથા ગિયર પર નિયંત્રિત થાય છે. કારણ કે રોટેશનલ સ્પીડનું કદ માઇક્રોસ્ફિયર્સના કદને સીધી અસર કરે છે. જ્યારે પરિભ્રમણની ઝડપ 980r/મિનિટ કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે દિવાલ ચોંટવાની ગંભીર ઘટના હશે, જે ઉત્પાદનની ઉપજને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે; ક્રોસ-લિંકિંગ એજન્ટ બલ્ક જેલ્સનું ઉત્પાદન કરે છે, અને ગોળાકાર ઉત્પાદનો મેળવી શકાતા નથી.

2. પ્રાયોગિક સાધનો અને પદ્ધતિઓ

2.1 પ્રાયોગિક સાધનો

ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન, મલ્ટિફંક્શનલ ઇલેક્ટ્રિક સ્ટિરર, પોલરાઇઝિંગ માઇક્રોસ્કોપ, માલવર્ન કણ કદ વિશ્લેષક.

સેલ્યુલોઝ હાઇડ્રોજેલ માઇક્રોસ્ફિયર્સ તૈયાર કરવા માટે, ઉપયોગમાં લેવાતા મુખ્ય રસાયણો છે સાયક્લોહેક્સેન, ટ્વીન-20, સ્પાન-60, હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ, ડિવિનાઇલ સલ્ફોન, સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ, નિસ્યંદિત પાણી, જે તમામ મોનોમર્સ અને એડિટિવ્સનો ઉપયોગ સારવાર વિના થાય છે.

2.2 સેલ્યુલોઝ હાઇડ્રોજેલ માઇક્રોસ્ફિયર્સની તૈયારીના પગલાં

2.2.1 ટ્વીન 20 નો ઉપયોગ વિખેરી નાખનાર તરીકે

હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલમેથિલસેલ્યુલોઝનું વિસર્જન. 2g સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડનું ચોક્કસ વજન કરો અને 100ml વોલ્યુમેટ્રિક ફ્લાસ્ક સાથે 2% સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ સોલ્યુશન તૈયાર કરો. તૈયાર કરેલ સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડનું 80ml સોલ્યુશન લો અને તેને પાણીના સ્નાનમાં લગભગ 50 સુધી ગરમ કરો.°C, 0.2 ગ્રામ સેલ્યુલોઝનું વજન કરો અને તેને આલ્કલાઇન દ્રાવણમાં ઉમેરો, તેને કાચની સળિયા વડે હલાવો, તેને બરફના સ્નાન માટે ઠંડા પાણીમાં મૂકો, અને ઉકેલ સ્પષ્ટ થયા પછી તેને પાણીના તબક્કા તરીકે ઉપયોગ કરો. ત્રણ ગળાના ફ્લાસ્કમાં 120ml સાયક્લોહેક્સેન (ઓઇલ ફેઝ) માપવા માટે ગ્રેજ્યુએટેડ સિલિન્ડરનો ઉપયોગ કરો, સિરીંજ વડે 5ml Tween-20 ઓઇલ ફેઝમાં દોરો અને એક કલાક માટે 700r/min પર હલાવો. તૈયાર કરેલા જલીય તબક્કામાંથી અડધો ભાગ લો અને તેને ત્રણ ગળાના ફ્લાસ્કમાં ઉમેરો અને ત્રણ કલાક સુધી હલાવો. ડિવિનાઇલ સલ્ફોનની સાંદ્રતા 99% છે, જે નિસ્યંદિત પાણીથી 1% સુધી ભળી જાય છે. 1% DVS તૈયાર કરવા માટે 50ml વોલ્યુમેટ્રિક ફ્લાસ્કમાં 0.5ml DVS લેવા માટે પાઈપેટનો ઉપયોગ કરો, DVS નું 1ml 0.01g ની સમકક્ષ છે. થ્રી-નેક ફ્લાસ્કમાં 1ml લેવા માટે પીપેટનો ઉપયોગ કરો. ઓરડાના તાપમાને 22 કલાક માટે જગાડવો.

2.2.2 span60 અને Tween-20 નો વિખેરી નાખનાર તરીકે ઉપયોગ કરવો

પાણીના તબક્કાનો બીજો અડધો ભાગ જે હમણાં જ તૈયાર કરવામાં આવ્યો છે. 0.01gspan60 નું વજન કરો અને તેને ટેસ્ટ ટ્યુબમાં ઉમેરો, તેને 65-ડિગ્રી પાણીના સ્નાનમાં ગરમ ​​કરો જ્યાં સુધી તે ઓગળે નહીં, પછી રબર ડ્રોપર વડે સાયક્લોહેક્સેનના થોડા ટીપાં પાણીના સ્નાનમાં નાખો, અને જ્યાં સુધી સોલ્યુશન દૂધિયું સફેદ ન થઈ જાય ત્યાં સુધી તેને ગરમ કરો. તેને ત્રણ ગળાના ફ્લાસ્કમાં ઉમેરો, પછી 120 મિલી સાયક્લોહેક્સેન ઉમેરો, ટેસ્ટ ટ્યુબને સાયક્લોહેક્સેન વડે ઘણી વખત કોગળા કરો, 5 મિનિટ માટે ગરમ કરો, ઓરડાના તાપમાને ઠંડુ કરો અને 0.5 મિલી ટ્વીન-20 ઉમેરો. ત્રણ કલાક સુધી હલાવતા રહ્યા પછી, 1ml પાતળું DVS ઉમેરવામાં આવ્યું. ઓરડાના તાપમાને 22 કલાક માટે જગાડવો.

2.2.3 પ્રાયોગિક પરિણામો

હલાવવામાં આવેલ નમૂનાને કાચની સળિયામાં બોળીને 50ml સંપૂર્ણ ઇથેનોલમાં ઓગળવામાં આવ્યો હતો, અને કણોનું કદ માલવર્ન પાર્ટિકલ સાઈઝર હેઠળ માપવામાં આવ્યું હતું. Tween-20 નો ઉપયોગ વિખરાયેલા માઇક્રોઇમ્યુલેશન તરીકે ગાઢ છે, અને 87.1% નું માપેલ કણોનું કદ 455.2d.nm છે, અને 12.9% નું કણોનું કદ 5026d.nm છે. ટ્વીન-20 અને સ્પાન-60 મિશ્રિત ડિસ્પર્સન્ટનું માઇક્રોઇમ્યુલશન દૂધ જેવું જ છે, જેમાં 81.7% કણોનું કદ 5421d.nm અને 18.3% કણનું કદ 180.1d.nm છે.

3. પ્રાયોગિક પરિણામોની ચર્ચા

ઇન્વર્સ માઇક્રોઇમલસન તૈયાર કરવા માટે ઇમલ્સિફાયર માટે, હાઇડ્રોફિલિક સર્ફેક્ટન્ટ અને લિપોફિલિક સર્ફેક્ટન્ટના સંયોજનનો ઉપયોગ કરવો વધુ સારું છે. આનું કારણ એ છે કે સિસ્ટમમાં એક સરફેક્ટન્ટની દ્રાવ્યતા ઓછી છે. બંનેના સંયોજન પછી, એકબીજાના હાઇડ્રોફિલિક જૂથો અને લિપોફિલિક જૂથો દ્રાવ્ય અસર કરવા માટે એકબીજાને સહકાર આપે છે. ઇમલ્સિફાયર પસંદ કરતી વખતે HLB મૂલ્ય પણ સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતો ઇન્ડેક્સ છે. HLB મૂલ્યને સમાયોજિત કરીને, બે-ઘટક સંયોજન ઇમલ્સિફાયરનો ગુણોત્તર ઑપ્ટિમાઇઝ કરી શકાય છે, અને વધુ સમાન માઇક્રોસ્ફિયર્સ તૈયાર કરી શકાય છે. આ પ્રયોગમાં, નબળા લિપોફિલિક સ્પાન-60 (HLB=4.7) અને હાઇડ્રોફિલિક ટ્વીન-20 (HLB=16.7)નો ઉપયોગ વિખેરનાર તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો, અને સ્પેન-20 એકલા વિખેરનાર તરીકે ઉપયોગમાં લેવાયો હતો. પ્રાયોગિક પરિણામો પરથી, તે જોઈ શકાય છે કે સંયોજનની અસર સિંગલ ડિસ્પર્સન્ટ કરતાં વધુ સારી છે. કમ્પાઉન્ડ ડિસ્પર્સન્ટનું માઇક્રોઇમ્યુલેશન પ્રમાણમાં એકસમાન છે અને દૂધ જેવું સુસંગતતા ધરાવે છે; સિંગલ ડિસ્પર્સન્ટનો ઉપયોગ કરીને માઇક્રોઇમ્યુલશનમાં ખૂબ વધારે સ્નિગ્ધતા અને સફેદ કણો હોય છે. નાનું શિખર ટ્વીન-20 અને સ્પાન-60 ના સંયોજન વિસર્જન હેઠળ દેખાય છે. સંભવિત કારણ એ છે કે સ્પાન-60 અને ટ્વીન-20 ની કમ્પાઉન્ડ સિસ્ટમનું ઇન્ટરફેસિયલ ટેન્શન વધારે છે, અને ડિસ્પર્સન્ટ પોતે જ ઉચ્ચ-તીવ્રતાના હલનચલન હેઠળ તૂટી જાય છે અને સૂક્ષ્મ કણો પ્રાયોગિક પરિણામોને અસર કરશે. વિખેરી નાખનાર ટ્વીન-20નો ગેરલાભ એ છે કે તેમાં મોટી સંખ્યામાં પોલીઓક્સીથિલિન સાંકળો (n=20 અથવા તેથી વધુ) છે, જે સર્ફેક્ટન્ટ પરમાણુઓ વચ્ચેના સ્ટેરિક અવરોધને મોટો બનાવે છે અને ઇન્ટરફેસ પર ગાઢ હોવું મુશ્કેલ છે. કણોના કદના આકૃતિઓના સંયોજનને આધારે, અંદરના સફેદ કણો વિખરાયેલા સેલ્યુલોઝ હોઈ શકે છે. તેથી, આ પ્રયોગના પરિણામો સૂચવે છે કે કમ્પાઉન્ડ ડિસ્પર્સન્ટનો ઉપયોગ કરવાની અસર વધુ સારી છે, અને પ્રયોગ તૈયાર માઇક્રોસ્ફિયર્સને વધુ સમાન બનાવવા માટે ટ્વીન-20 ની માત્રાને વધુ ઘટાડી શકે છે.

વધુમાં, પ્રાયોગિક કામગીરીની પ્રક્રિયામાં કેટલીક ભૂલો ઓછી કરવી જોઈએ, જેમ કે HPMC ની વિસર્જન પ્રક્રિયામાં સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડની તૈયારી, DVSનું મંદન વગેરે, પ્રાયોગિક ભૂલોને ઘટાડવા માટે શક્ય તેટલું પ્રમાણભૂત હોવું જોઈએ. સૌથી મહત્વની બાબત એ છે કે વિખેરવાની માત્રા, હલાવવાની ઝડપ અને તીવ્રતા અને ક્રોસ-લિંકિંગ એજન્ટની માત્રા. જ્યારે યોગ્ય રીતે નિયંત્રિત કરવામાં આવે ત્યારે જ સારા વિક્ષેપ અને સમાન કણોના કદ સાથે હાઇડ્રોજેલ માઇક્રોસ્ફિયર્સ તૈયાર કરી શકાય છે.