Priprema mikrosfera hidrogela iz hidroksipropil metil celuloze

Ovaj eksperiment usvaja metodu suspenzijske polimerizacije reverzne faze, koristeći hidroksipropil metilcelulozu (HPMC) kao sirovinu, otopinu natrijevog hidroksida kao vodenu fazu, cikloheksan kao uljnu fazu i divinil sulfon (DVS) kao umrežujuću smjesu Tween-a 20 i Span-60 kao sredstvo za raspršivanje, miješajući brzinom od 400-900 o/min da se pripreme mikrosfere hidrogela.

Ključne riječi: hidroksipropil metilceluloza; hidrogel; mikrosfere; raspršivač

1.Pregled

1.1 Definicija hidrogela

Hidrogel (Hydrogel) je vrsta visokomolekularnog polimera koji sadrži veliku količinu vode u mrežnoj strukturi i netopljiv je u vodi. Dio hidrofobnih skupina i hidrofilnih ostataka uvodi se u polimer topiv u vodi s mrežnom umreženom strukturom, a hidrofilni se ostaci vežu za molekule vode, povezujući molekule vode unutar mreže, dok hidrofobni ostaci bubre s vodom stvarajući križne spojeve. -vezani polimeri. Želei i kontaktne leće u svakodnevnom životu su hidrogel proizvodi. Prema veličini i obliku hidrogel se može podijeliti na makroskopski gel i mikroskopski gel (mikrosferu), a prvi se može podijeliti na stupčaste, porozne spužve, vlaknaste, membranozne, sferične itd. Trenutno pripremljene mikrosfere i mikrosfere nanorazmjera imaju dobru mekoću, elastičnost, sposobnost skladištenja tekućine i biokompatibilnost te se koriste u istraživanju zarobljenih lijekova.

1.2 Značaj odabira teme

Posljednjih godina, kako bi se zadovoljili zahtjevi zaštite okoliša, polimerni hidrogelni materijali postupno su privukli široku pozornost zbog svojih dobrih hidrofilnih svojstava i biokompatibilnosti. Hidrogel mikrosfere su pripremljene od hidroksipropil metilceluloze kao sirovine u ovom eksperimentu. Hidroksipropil metilceluloza je neionski celulozni eter, bijeli prah, bez mirisa i okusa, te ima nezamjenjiva svojstva drugih sintetskih polimernih materijala, stoga ima veliku istraživačku vrijednost u polju polimera.

1.3 Status razvoja u zemlji i inozemstvu

Hidrogel je farmaceutski oblik doziranja koji je posljednjih godina privukao veliku pozornost međunarodne medicinske zajednice i brzo se razvio. Otkako su Wichterle i Lim objavili svoj pionirski rad o HEMA umreženim hidrogelovima 1960. godine, istraživanje i istraživanje hidrogelova nastavilo se produbljivati. Sredinom 1970-ih, Tanaka je otkrio pH-osjetljive hidrogelove kada je mjerio omjer bubrenja ostarjelih akrilamidnih gelova, označivši novi korak u proučavanju hidrogelova. moja zemlja je u fazi razvoja hidrogela. Zbog opsežnog procesa pripreme tradicionalne kineske medicine i složenih komponenti, teško je ekstrahirati jedan čisti proizvod kada više komponenti djeluje zajedno, a doza je velika, tako da razvoj hidrogela kineske medicine može biti relativno spor.

1.4 Eksperimentalni materijali i principi

1.4.1 Hidroksipropil metilceluloza

Hidroksipropil metil celuloza (HPMC), derivat metil celuloze, važan je miješani eter, koji pripada neionskim polimerima topivim u vodi, te je bez mirisa, okusa i netoksičan.

Industrijski HPMC je u obliku bijelog praha ili bijelog rastresitog vlakna, a njegova vodena otopina ima površinsku aktivnost, visoku prozirnost i stabilne performanse. Budući da HPMC ima svojstvo toplinskog geliranja, vodena otopina proizvoda se zagrijava da nastane gel i taloži se, a zatim se otapa nakon hlađenja, a temperatura geliranja različitih specifikacija proizvoda je različita. Svojstva različitih specifikacija HPMC-a također su različita. Topivost se mijenja s viskoznošću i na nju ne utječe pH vrijednost. Što je niža viskoznost, veća je topljivost. Kako se sadržaj metoksilne skupine smanjuje, točka geliranja HPMC-a se povećava, topljivost u vodi opada, a površinska aktivnost opada. U biomedicinskoj industriji uglavnom se koristi kao polimerni materijal za kontrolu brzine za materijale za oblaganje, filmske materijale i pripravke s produljenim otpuštanjem. Također se može koristiti kao stabilizator, sredstvo za suspendiranje, ljepilo za tablete i pojačivač viskoznosti.

1.4.2 Načelo

Koristeći metodu suspenzijske polimerizacije reverzne faze, koristeći Tween-20, Span-60 složeni dispergant i Tween-20 kao zasebne disperzante, odredite HLB vrijednost (surfaktant je amfifil s hidrofilnom skupinom i lipofilnom skupinom Molekula, iznos veličine i sile ravnoteža između hidrofilne i lipofilne skupine u molekuli surfaktanta definirana je kao približna vrijednost hidrofilno-lipofilne ravnoteže tenzida. Cikloheksan se koristi kao uljna faza i može bolje dispergirati otopinu monomera i raspršiti generiranu toplinu u eksperimentu je doza 1-5 puta veća od one u vodenoj otopini monomera s koncentracijom od 99% divinil sulfona kao sredstva za umrežavanje, a količina sredstva za umrežavanje je kontrolirana na oko 10%. suha celulozna masa, tako da su više linearnih molekula povezane jedna s drugom i umrežene u mrežnu strukturu. Tvar koja kovalentno povezuje ili olakšava stvaranje ionske veze između polimernih molekularnih lanaca.

Miješanje je vrlo važno za ovaj eksperiment, a brzina se općenito kontrolira u trećoj ili četvrtoj brzini. Budući da veličina brzine vrtnje izravno utječe na veličinu mikrosfera. Kada je brzina rotacije veća od 980 o/min, doći će do ozbiljnog fenomena lijepljenja stijenke, što će uvelike smanjiti prinos proizvoda; Sredstvo za umrežavanje teži stvaranju skupnih gelova, a sferični proizvodi se ne mogu dobiti.

2. Eksperimentalni instrumenti i metode

2.1 Eksperimentalni instrumenti

Elektronska vaga, multifunkcionalna električna mješalica, polarizacijski mikroskop, Malvern analizator veličine čestica.

Za pripremu mikrosfera celuloznog hidrogela, glavne kemikalije koje se koriste su cikloheksan, Tween-20, Span-60, hidroksipropil metilceluloza, divinil sulfon, natrijev hidroksid, destilirana voda, a svi se monomeri i aditivi koriste izravno bez obrade.

2.2 Koraci pripreme mikrosfera celuloznog hidrogela

2.2.1 Korištenje Tween 20 kao disperzanta

Otapanje hidroksipropilmetilceluloze. Točno odvažite 2 g natrijevog hidroksida i pripremite 2% otopinu natrijevog hidroksida pomoću odmjerne tikvice od 100 ml. Uzmite 80 ml pripremljene otopine natrijevog hidroksida i zagrijte je u vodenoj kupelji na oko 50°C, odvažite 0,2 g celuloze i dodajte je alkalnoj otopini, promiješajte staklenim štapićem, stavite u hladnu vodu za ledenu kupelj i upotrijebite je kao vodenu fazu nakon što se otopina razbistri. Upotrijebite graduirani cilindar za mjerenje 120 ml cikloheksana (uljna faza) u tikvicu s tri grla, uvucite 5 ml Tween-20 u uljnu fazu štrcaljkom i miješajte na 700 o/min tijekom jednog sata. Od pola pripremljene vodene faze dodati u tikvicu s tri grla i miješati tri sata. Koncentracija divinil sulfona je 99%, razrijeđen do 1% destiliranom vodom. Pipetom uzmite 0,5 ml DVS-a u odmjernu tikvicu od 50 ml za pripremu 1% DVS-a, 1 ml DVS-a je ekvivalentan 0,01 g. Pipetom uzmite 1 ml u tikvicu s tri grla. Miješajte na sobnoj temperaturi 22 sata.

2.2.2 Korištenje span60 i Tween-20 kao disperzanata

Druga polovica vodene faze koja je upravo pripremljena. Odvažite 0,01 gspan60 i dodajte u epruvetu, zagrijavajte u vodenoj kupelji na 65 stupnjeva dok se ne rastopi, zatim gumenom kapaljkom ukapajte nekoliko kapi cikloheksana u vodenu kupelj i zagrijavajte dok otopina ne postane mliječno bijela. Dodati u tikvicu s tri grla, zatim dodati 120 ml cikloheksana, nekoliko puta isprati epruvetu cikloheksanom, zagrijavati 5 min, ohladiti na sobnu temperaturu i dodati 0,5 ml Tween-20. Nakon miješanja tri sata, dodan je 1 ml razrijeđenog DVS. Miješajte na sobnoj temperaturi 22 sata.

2.2.3 Eksperimentalni rezultati

Promiješani uzorak je umočen u stakleni štapić i otopljen u 50 ml apsolutnog etanola, a veličina čestica je izmjerena pomoću Malvern mjerača čestica. Korištenjem Tween-20 kao disperznog sredstva mikroemulzija je gušća, a izmjerena veličina čestica od 87,1% je 455,2d.nm, a veličina čestica od 12,9% je 5026d.nm. Mikroemulzija miješanog disperzanta Tween-20 i Span-60 slična je onoj mlijeka, s 81,7% veličine čestica od 5421d.nm i 18,3% veličine čestica od 180,1d.nm.

3. Rasprava o eksperimentalnim rezultatima

Za emulgator za pripremu inverzne mikroemulzije često je bolje koristiti spoj hidrofilnog surfaktanta i lipofilnog tenzida. To je zato što je topljivost pojedinog surfaktanta u sustavu niska. Nakon što se to dvoje spoji, međusobne hidrofilne i lipofilne skupine međusobno surađuju kako bi imale solubilizirajući učinak. HLB vrijednost također je često korišten indeks pri odabiru emulgatora. Podešavanjem HLB vrijednosti, omjer dvokomponentnog emulgatora može se optimizirati i mogu se pripremiti ujednačenije mikrosfere. U ovom eksperimentu, slabo lipofilni Span-60 (HLB=4,7) i hidrofilni Tween-20 (HLB=16,7) korišteni su kao disperzant, a Span-20 je korišten sam kao disperzant. Iz eksperimentalnih rezultata može se vidjeti da je učinak spoja bolji od jednog disperzanta. Mikroemulzija složenog sredstva za raspršivanje relativno je ujednačena i ima konzistenciju sličnu mlijeku; mikroemulzija koja koristi jedan disperzant ima previsoku viskoznost i bijele čestice. Mali vrh pojavljuje se ispod složenog disperzanta Tween-20 i Span-60. Mogući razlog je to što je međupovršinska napetost složenog sustava Span-60 i Tween-20 visoka, a sam disperzant se razbija pod miješanjem visokog intenziteta da bi se formirale. Fine čestice će utjecati na eksperimentalne rezultate. Nedostatak disperzanta Tween-20 je taj što ima veliki broj polioksietilenskih lanaca (n=20 ili tako nešto), što čini steričku smetnju između molekula surfaktanta većom i teško je biti gust na međupovršini. Sudeći prema kombinaciji dijagrama veličine čestica, bijele čestice unutar mogu biti neraspršena celuloza. Stoga rezultati ovog eksperimenta sugeriraju da je učinak korištenja složenog disperzanta bolji, a eksperiment može dodatno smanjiti količinu Tween-20 kako bi pripremljene mikrosfere bile ujednačenije.

Osim toga, neke pogreške u procesu eksperimentalnog rada treba svesti na minimum, kao što je priprema natrijevog hidroksida u procesu otapanja HPMC-a, razrjeđivanje DVS-a itd., treba standardizirati što je više moguće kako bi se smanjile eksperimentalne pogreške. Najvažnija je količina disperzanta, brzina i intenzitet miješanja te količina sredstva za umrežavanje. Samo ako se pravilno kontroliraju, mogu se pripremiti mikrosfere hidrogela s dobrom disperzijom i ujednačenom veličinom čestica.