Hidrogél mikrogömbök előállítása hidroxipropil-metil-cellulózból

Ez a kísérlet a fordított fázisú szuszpenziós polimerizációs módszert alkalmazza, amelynek során nyersanyagként hidroxi-propil-metil-cellulózt (HPMC), vizes fázisként nátrium-hidroxidot, olajos fázisként ciklohexánt, és a Tween térhálósító keverékeként divinil-szulfont (DVS) használnak. 20 és Span-60 diszpergálószerként, 400-900 fordulat/perc sebességgel keverve hidrogél mikrogömbök előállítására.

Kulcsszavak: hidroxi-propil-metil-cellulóz; hidrogél; mikrogömbök; diszpergálószer

1.Áttekintés

1.1 A hidrogél meghatározása

A hidrogél (Hydrogel) egyfajta nagy molekulatömegű polimer, amely nagy mennyiségű vizet tartalmaz a hálózati szerkezetben, és vízben nem oldódik. A hidrofób csoportok és hidrofil maradékok egy része a vízben oldódó, térhálós szerkezetű polimerbe kerül, a hidrofil A maradékok vízmolekulákhoz kötődnek, a hálózaton belüli vízmolekulákat összekötve, míg a hidrofób maradékok a vízzel megduzzadva keresztkötéseket képeznek. -kapcsolt polimerek. A mindennapi életben használt zselék és kontaktlencsék mind hidrogél termékek. A hidrogél mérete és alakja szerint makroszkopikus gélre és mikroszkopikus gélre (mikrogömb) osztható, az előbbi pedig oszlopos, porózus szivacsos, rostos, hártyás, gömb alakú stb. A jelenleg előállított mikrogömbök és nanoméretű mikrogömbök. jó lágysággal, rugalmassággal, folyadéktároló képességgel és biokompatibilitással rendelkeznek, és a bezárt gyógyszerek kutatásában használatosak.

1.2 A témaválasztás jelentősége

Az elmúlt években a környezetvédelmi követelmények teljesítése érdekében a polimer hidrogél anyagok jó hidrofil tulajdonságaik és biokompatibilitásuk miatt fokozatosan széles körben felkeltették a figyelmet. Ebben a kísérletben nyersanyagként hidroxipropil-metil-cellulózból hidrogél mikrogömböket állítottunk elő. A hidroxi-propil-metil-cellulóz egy nemionos cellulóz-éter, fehér por, szagtalan és íztelen, és más szintetikus polimer anyagokhoz képest pótolhatatlan tulajdonságokkal rendelkezik, így nagy kutatási értéke van a polimer területén.

1.3 Fejlesztési helyzet itthon és külföldön

A hidrogél egy gyógyszerészeti adagolási forma, amely az elmúlt években nagy figyelmet keltett a nemzetközi orvosi közösségben, és gyorsan fejlődött. Wichterle és Lim 1960-ban megjelent úttörő munkája óta a HEMA térhálósított hidrogélekkel kapcsolatban, a hidrogélek kutatása és feltárása tovább mélyült. Az 1970-es évek közepén Tanaka pH-érzékeny hidrogéleket fedezett fel öreg akrilamid gélek duzzadási arányának mérése során, ami új lépést jelent a hidrogélek tanulmányozásában. hazám a hidrogél fejlesztés szakaszában van. A hagyományos kínai orvoslás kiterjedt előkészítési folyamata és az összetett összetevők miatt nehéz egyetlen tiszta terméket kinyerni, ha több komponens együtt működik, és az adagolás nagy, ezért a kínai orvoslás hidrogél kifejlesztése viszonylag lassú lehet.

1.4 Kísérleti anyagok és alapelvek

1.4.1 Hidroxipropil-metil-cellulóz

A hidroxi-propil-metil-cellulóz (HPMC), a metil-cellulóz származéka, fontos vegyes éter, amely a nemionos vízoldható polimerek közé tartozik, szagtalan, íztelen és nem mérgező.

Az ipari HPMC fehér por vagy fehér laza szál formájú, vizes oldata felületaktivitással, nagy átlátszósággal és stabil teljesítménnyel rendelkezik. Mivel a HPMC termikus gélesedés tulajdonsággal rendelkezik, a termék vizes oldatát felmelegítik, hogy gél keletkezzen, és kicsapódik, majd lehűlés után feloldódik, és a termék különböző specifikációinak gélesedési hőmérséklete eltérő. A HPMC különböző specifikációinak tulajdonságai is eltérőek. Az oldhatóság a viszkozitással változik, és a pH-érték nem befolyásolja. Minél kisebb a viszkozitás, annál nagyobb az oldhatóság. A metoxicsoport tartalom csökkenésével a HPMC gélesedéspontja növekszik, csökken a vízoldhatósága, csökken a felületi aktivitás. Az orvosbiológiai iparban főként sebességszabályozó polimer anyagként használják bevonóanyagokhoz, filmanyagokhoz és nyújtott hatóanyag-leadású készítményekhez. Használható stabilizátorként, szuszpendálószerként, tablettaragasztóként és viszkozitásnövelőként is.

1.4.2 Alapelv

Fordított fázisú szuszpenziós polimerizációs módszerrel, külön diszpergálószerként Tween-20, Span-60 vegyület diszpergálószer és Tween-20 felhasználásával határozzuk meg a HLB értéket (a felületaktív anyag hidrofil csoporttal és lipofil csoporttal rendelkező amfifil molekula, a méret és az erő mennyisége A felületaktív anyag molekulájában a hidrofil csoport és a lipofil csoport közötti egyensúlyt a felületaktív anyag hidrofil-lipofil egyensúlyi értékének hozzávetőleges tartományaként határozzuk meg a kísérletben folyamatosan a dózis 1-5-szöröse a monomer vizes oldaténak, ahol a térhálósító szer koncentrációja 99%, a térhálósító szer mennyisége pedig körülbelül 10%. a száraz cellulózmassza, így több lineáris molekula kötődik egymáshoz és térhálósodik egy olyan anyag, amely kovalens kötéssel köti vagy elősegíti vagy elősegíti az ionos kötések kialakulását a polimer molekulaláncai között.

A keverés nagyon fontos ebben a kísérletben, és a sebességet általában a harmadik vagy negyedik sebességfokozatban szabályozzák. Mivel a forgási sebesség nagysága közvetlenül befolyásolja a mikrogömbök méretét. Ha a forgási sebesség nagyobb, mint 980r/perc, komoly faltapadási jelenség lép fel, ami nagymértékben csökkenti a termék hozamát; A térhálósító szer hajlamos ömlesztett géleket képezni, és gömb alakú termékeket nem lehet előállítani.

2. Kísérleti eszközök és módszerek

2.1 Kísérleti műszerek

Elektronikus mérleg, többfunkciós elektromos keverő, polarizáló mikroszkóp, Malvern részecskeméret analizátor.

A cellulóz-hidrogél mikrogömbök előállításához a fő vegyszerek a ciklohexán, a Tween-20, a Span-60, a hidroxi-propil-metil-cellulóz, a divinil-szulfon, a nátrium-hidroxid, a desztillált víz, amelyek mindegyike monomereket és adalékokat közvetlenül, kezelés nélkül használ fel.

2.2 Cellulóz hidrogél mikrogömbök előállítási lépései

2.2.1 Tween 20 használata diszpergálószerként

A hidroxi-propil-metil-cellulóz feloldása. Mérjünk le pontosan 2 g nátrium-hidroxidot, és készítsünk 2%-os nátrium-hidroxid-oldatot egy 100 ml-es mérőlombikkal. Vegyünk 80 ml-t az elkészített nátrium-hidroxid-oldatból, és melegítsük fel vízfürdőben körülbelül 50 °C-ra°C, mérjünk ki 0,2 g cellulózt és adjuk hozzá a lúgos oldathoz, keverjük üvegrúddal, tegyük hideg vízbe jeges fürdőhöz, majd az oldat derítését követően használjuk vízfázisként. Mérőhenger segítségével mérjünk be 120 ml ciklohexánt (olajos fázis) egy háromnyakú lombikba, szívjunk fel 5 ml Tween-20-at az olajos fázisba egy fecskendővel, és keverjük 700 fordulat/perc sebességgel egy órán keresztül. Vegyük ki az elkészített vizes fázis felét, és öntsük egy háromnyakú lombikba, és keverjük három órán át. A divinil-szulfon koncentrációja 99%, desztillált vízzel 1%-ra hígítva. Pipettával vegyen be 0,5 ml DVS-t egy 50 ml-es mérőlombikba, hogy 1% DVS-t készítsen, 1 ml DVS 0,01 g-nak felel meg. Pipettával vegyen be 1 ml-t a háromnyakú lombikba. 22 órán át szobahőmérsékleten keverjük.

2.2.2 span60 és Tween-20 használata diszpergálószerként

A most elkészült vizes fázis másik fele. Mérjünk ki 0,01g span60-at és adjuk a kémcsőbe, 65 fokos vízfürdőben olvadásig melegítjük, majd gumicsepegtetővel cseppentsünk néhány csepp ciklohexánt a vízfürdőbe, és melegítsük addig, amíg tejfehér nem lesz. Tegyük egy háromnyakú lombikba, majd adjunk hozzá 120 ml ciklohexánt, öblítsük át többször a kémcsövet ciklohexánnal, melegítsük 5 percig, hűtsük le szobahőmérsékletre, és adjunk hozzá 0,5 ml Tween-20-at. Három órás keverés után 1 ml hígított DVS-t adunk hozzá. 22 órán át szobahőmérsékleten keverjük.

2.2.3 Kísérleti eredmények

A kevert mintát üvegrúdba mártjuk, és 50 ml abszolút etanolban oldjuk, majd a részecskeméretet Malvern részecskeméretezővel mérjük. A Tween-20-at diszpergáló mikroemulzióként használva vastagabb, és a mért 87,1%-os részecskeméret 455,2 d.nm, a 12,9%-os részecskeméret pedig 5026 d.nm. A Tween-20 és Span-60 kevert diszpergálószer mikroemulziója hasonló a tejéhez, 81,7%-os részecskemérete 5421d.nm és 18.3%-a 180.1d.nm.

3. A kísérleti eredmények megbeszélése

Az inverz mikroemulzió előállítására szolgáló emulgeálószerhez gyakran jobb a hidrofil felületaktív anyag és a lipofil felületaktív anyag vegyületét használni. Ennek az az oka, hogy egyetlen felületaktív anyag oldhatósága a rendszerben alacsony. A kettő összekeverése után egymás hidrofil csoportjai és lipofil csoportjai együttműködnek egymással, hogy szolubilizáló hatást fejtsenek ki. A HLB érték szintén gyakran használt index az emulgeálószerek kiválasztásakor. A HLB érték beállításával optimalizálható a kétkomponensű összetett emulgeálószer aránya, és egységesebb mikrogömbök készíthetők. Ebben a kísérletben gyengén lipofil Span-60-at (HLB=4,7) és hidrofil Tween-20-at (HLB=16,7) használtunk diszpergálószerként, diszpergálószerként pedig önmagában a Span-20-at. A kísérleti eredményekből látható, hogy a vegyület A hatás jobb, mint egyetlen diszpergálószer. A vegyület diszpergálószer mikroemulziója viszonylag egyenletes és tejszerű állagú; az egyetlen diszpergálószert használó mikroemulzió túl magas viszkozitású és fehér részecskéket tartalmaz. A kis csúcs a Tween-20 és Span-60 összetett diszpergálószer alatt jelenik meg. Ennek lehetséges oka az, hogy a Span-60 és Tween-20 vegyületrendszerének határfelületi feszültsége nagy, és maga a diszpergálószer nagy intenzitású keverés közben felbomlik, így keletkezik. A finom részecskék befolyásolják a kísérleti eredményeket. A Tween-20 diszpergálószer hátránya, hogy nagyszámú polioxietilén láncot tartalmaz (n=20 kb.), ami megnöveli a felületaktív anyag molekulák közötti sztérikus gátlást, és nehezen sűrűsödik a határfelületen. A szemcseméret-diagramok kombinációjából ítélve a belsejében lévő fehér részecskék diszpergálatlan cellulózból lehetnek. Ezért ennek a kísérletnek az eredményei azt sugallják, hogy a vegyület diszpergálószer használatának hatása jobb, és a kísérlet tovább csökkentheti a Tween-20 mennyiségét, hogy az elkészített mikrogömbök egyenletesebbek legyenek.

Ezen túlmenően a kísérleti műveleti folyamat néhány hibáját minimalizálni kell, mint például a nátrium-hidroxid előállítását a HPMC oldódási folyamatában, a DVS hígítását stb., amennyire csak lehetséges, szabványosítani kell a kísérleti hibák csökkentése érdekében. A legfontosabb a diszpergálószer mennyisége, a keverés sebessége és intenzitása, valamint a térhálósítószer mennyisége. Jó diszperziójú és egyenletes részecskeméretű hidrogél mikrogömbök csak megfelelő szabályozás mellett készíthetők.