Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլ ցելյուլոզից հիդրոգելային միկրոսֆերների պատրաստում

Այս փորձը ընդունում է հակադարձ փուլային կասեցման պոլիմերացման մեթոդը՝ օգտագործելով հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզա (HPMC) որպես հումք, նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթ՝ որպես ջրային փուլ, ցիկլոհեքսան՝ որպես նավթային փուլ, և դիվինիլ սուլֆոն (DVS)՝ որպես Tween-ի խաչաձև կապող խառնուրդ։ 20 և Span-60 որպես ցրող միջոց, խառնելով 400-900 ռ/րոպե արագությամբ հիդրոգելային միկրոսֆերաներ պատրաստելու համար:

Բանալի բառեր: հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզա; հիդրոգել; միկրոսֆերաներ; ցրող

1.Ընդհանուր ակնարկ

1.1 Հիդրոգելի սահմանում

Հիդրոգելը (Hydrogel) բարձր մոլեկուլային պոլիմերների տեսակ է, որը ցանցի կառուցվածքում պարունակում է մեծ քանակությամբ ջուր և ջրի մեջ անլուծելի է: Հիդրոֆոբ խմբերի և հիդրոֆիլ մնացորդների մի մասը ներմուծվում է ջրում լուծվող պոլիմերում՝ ցանցային խաչաձև կառուցվածքով, իսկ հիդրոֆիլը։ - կապված պոլիմերներ. Դոնդողներն ու կոնտակտային ոսպնյակները առօրյա կյանքում բոլորը հիդրոգելային արտադրանք են: Ըստ հիդրոգելի չափի և ձևի՝ այն կարելի է բաժանել մակրոսկոպիկ գելի և միկրոսկոպիկ գելի (միկրոսֆերա), իսկ առաջինը կարելի է բաժանել սյունաձև, ծակոտկեն սպունգային, մանրաթելային, թաղանթային, գնդաձև և այլն։ ունեն լավ փափկություն, առաձգականություն, հեղուկ պահելու հնարավորություն և կենսահամատեղելիություն և օգտագործվում են թակարդված դեղերի հետազոտության մեջ:

1.2 Թեմայի ընտրության նշանակությունը

Վերջին տարիներին շրջակա միջավայրի պաշտպանության պահանջները բավարարելու համար պոլիմերային հիդրոգելային նյութերը աստիճանաբար լայն տարածում են գտել իրենց լավ հիդրոֆիլ հատկությունների և կենսահամատեղելիության պատճառով: Այս փորձի ժամանակ հիդրոգելային միկրոսֆերաներ են պատրաստվել հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզից՝ որպես հումք: Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզը ոչ իոնային ցելյուլոզային եթեր է, սպիտակ փոշի, անհոտ և անհամ և ունի այլ սինթետիկ պոլիմերային նյութերի անփոխարինելի հատկություններ, ուստի այն ունի բարձր հետազոտական ​​արժեք պոլիմերային ոլորտում:

1.3 Զարգացման կարգավիճակը տանը և արտերկրում

Հիդրոգելը դեղագործական դեղաչափային ձև է, որը վերջին տարիներին մեծ ուշադրություն է գրավել միջազգային բժշկական հանրության մեջ և արագ զարգացել: Այն բանից հետո, երբ 1960 թվականին Wichterle-ը և Lim-ը հրապարակեցին HEMA-ի խաչաձև կապակցված հիդրոգելների վերաբերյալ իրենց պիոներական աշխատանքը, հիդրոգելների հետազոտությունն ու հետախուզումը շարունակեց խորանալ: 1970-ականների կեսերին Տանական հայտնաբերեց pH-ի նկատմամբ զգայուն հիդրոգելներ, երբ չափում էր հնացած ակրիլամիդ գելերի այտուցվածության հարաբերակցությունը, ինչը նոր քայլ նշանավորեց հիդրոգելների ուսումնասիրության մեջ: իմ երկիրը հիդրոգելի զարգացման փուլում է։ Ավանդական չինական բժշկության և բարդ բաղադրիչների պատրաստման լայնածավալ գործընթացի պատճառով դժվար է արդյունահանել մեկ մաքուր արտադրանք, երբ մի քանի բաղադրիչներ աշխատում են միասին, և դեղաչափը մեծ է, ուստի չինական բժշկության հիդրոգելի զարգացումը կարող է համեմատաբար դանդաղ լինել:

1.4 Փորձարարական նյութեր և սկզբունքներ

1.4.1 Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզա

Հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզը (HPMC), մեթիլցելյուլոզայի ածանցյալը, կարևոր խառը եթեր է, որը պատկանում է ոչ իոնային ջրում լուծվող պոլիմերներին և ունի հոտ, անհամ և թունավոր:

Արդյունաբերական HPMC-ն սպիտակ փոշու կամ սպիտակ չամրացված մանրաթելի տեսքով է, և դրա ջրային լուծույթն ունի մակերեսային ակտիվություն, բարձր թափանցիկություն և կայուն կատարում: Քանի որ HPMC-ն ունի ջերմային դոնդողման հատկություն, արտադրանքի ջրային լուծույթը տաքացվում է՝ ձևավորելով գել և նստվածք է ստանում, այնուհետև սառչելուց հետո լուծվում է, և արտադրանքի տարբեր բնութագրերի ժելացման ջերմաստիճանը տարբեր է: HPMC-ի տարբեր բնութագրերի հատկությունները նույնպես տարբեր են: Լուծելիությունը փոխվում է մածուցիկության հետ և չի ազդում pH արժեքի վրա: Որքան ցածր է մածուցիկությունը, այնքան մեծ է լուծելիությունը: Քանի որ մեթոքսիլ խմբի պարունակությունը նվազում է, HPMC-ի գելի կետը մեծանում է, ջրի լուծելիությունը նվազում է, և մակերեսային ակտիվությունը նվազում է: Կենսաբժշկական արդյունաբերության մեջ այն հիմնականում օգտագործվում է որպես արագությունը վերահսկող պոլիմերային նյութ՝ ծածկույթի նյութերի, ֆիլմերի նյութերի և կայուն արձակման պատրաստուկների համար: Այն կարող է օգտագործվել նաև որպես կայունացուցիչ, կասեցնող նյութ, պլանշետների սոսինձ և մածուցիկության ուժեղացուցիչ:

1.4.2 Սկզբունք

Օգտագործելով հակադարձ փուլային կասեցման պոլիմերացման մեթոդը, օգտագործելով Tween-20, Span-60 միացությունների ցրիչ և Tween-20 որպես առանձին ցրիչներ, որոշեք HLB արժեքը (մակերեսային ակտիվ նյութը ամֆիֆիլ է հիդրոֆիլ խմբի և լիպոֆիլ խմբի մոլեկուլով, չափի և ուժի չափը: Մակերեւութային ակտիվ նյութի մոլեկուլում հիդրոֆիլային խմբի և լիպոֆիլային խմբի հավասարակշռությունը սահմանվում է որպես մակերևութային ակտիվ նյութի հիդրոֆիլ-լիպոֆիլ արժեքի մոտավոր տիրույթ, որն օգտագործվում է որպես յուղային փուլ, որը կարող է ավելի լավ ցրել մոնոմերի լուծույթը և ցրել առաջացած ջերմությունը Անընդհատ փորձի մեջ դեղաչափը 1-5 անգամ է, քան մոնոմերի ջրային լուծույթը, որպես խաչաձև կապող նյութ, 99% դիվինիլ սուլֆոն, և խաչաձեւ կապող նյութի քանակը վերահսկվում է մոտ 10%: չոր ցելյուլոզային զանգված, այնպես որ մի քանի գծային մոլեկուլներ կապված են միմյանց հետ և խաչաձեւ կապակցվում են ցանցային կառուցվածքի մեջ։

Այս փորձի համար խառնելը շատ կարևոր է, և արագությունը սովորաբար վերահսկվում է երրորդ կամ չորրորդ արագությամբ: Քանի որ պտտման արագության չափը ուղղակիորեն ազդում է միկրոսֆերաների չափի վրա: Երբ պտտման արագությունը ավելի մեծ է, քան 980r/min, տեղի կունենա պատի կպչունության լուրջ երևույթ, ինչը մեծապես կնվազեցնի արտադրանքի եկամտաբերությունը. Խաչաձև կապող նյութը հակված է մեծ քանակությամբ գելեր արտադրելու, և գնդաձև արտադրանք չեն կարող ձեռք բերել:

2. Փորձարարական գործիքներ և մեթոդներ

2.1 Փորձարարական գործիքներ

Էլեկտրոնային հավասարակշռություն, բազմաֆունկցիոնալ էլեկտրական խառնիչ, բևեռացնող մանրադիտակ, Malvern մասնիկների չափի անալիզատոր:

Ցելյուլոզային հիդրոգելային միկրոսֆերաներ պատրաստելու համար օգտագործվող հիմնական քիմիական նյութերն են՝ ցիկլոհեքսան, Tween-20, Span-60, հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզա, դիվինիլ սուլֆոն, նատրիումի հիդրօքսիդ, թորած ջուր, որոնք բոլոր մոնոմերներն ու հավելումները օգտագործվում են անմիջապես առանց բուժման:

2.2 Ցելյուլոզային հիդրոգելային միկրոսֆերաների պատրաստման փուլերը

2.2.1 Tween 20-ի օգտագործումը որպես ցրիչ

Հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզայի տարրալուծում: Ճշգրիտ կշռեք 2 գ նատրիումի հիդրօքսիդ և 100 մլ ծավալային կոլբայի հետ պատրաստեք նատրիումի հիդրօքսիդի 2% լուծույթ: Վերցրեք 80 մլ պատրաստված նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթը և տաքացրեք այն ջրային բաղնիքում մինչև մոտ 50°Գ, կշռում ենք 0,2 գ ցելյուլոզ և ավելացնում ենք ալկալային լուծույթին, հարում ենք ապակյա ձողով, դնում սառը ջրի մեջ՝ սառցե լոգանքի համար և լուծույթը պարզելուց հետո օգտագործում ենք որպես ջրային փուլ։ Օգտագործեք աստիճանավոր գլան՝ 120 մլ ցիկլոհեքսան (յուղային փուլ) չափելու համար երեք պարանոցով կոլբայի մեջ, ներարկիչով քաշեք 5 մլ Tween-20 յուղի փուլ և խառնեք 700 ռ/րոպե արագությամբ մեկ ժամ: Վերցրեք պատրաստված ջրային փուլի կեսը և ավելացրեք եռավիզ կոլբայի մեջ և հարեք երեք ժամ։ Դիվինիլ սուլֆոնի կոնցենտրացիան 99% է, նոսրացված մինչև 1% թորած ջրով: Օգտագործեք պիպետ՝ 0,5 մլ DVS-ը 50 մլ ծավալային կոլբայի մեջ վերցնելու համար՝ 1% DVS պատրաստելու համար, 1 մլ DVS-ը համարժեք է 0,01 գ-ի: Օգտագործեք պիպետ՝ 1 մլ երեք պարանոցով կոլբայի մեջ վերցնելու համար: Խառնել սենյակային ջերմաստիճանում 22 ժամ։

2.2.2 Օգտագործելով span60 և Tween-20 որպես ցրիչներ

Ջրային փուլի մյուս կեսը, որը նոր է պատրաստվել։ Կշռեք 0,01 գ. Այն ավելացրեք երեք պարանոցով կոլբայի մեջ, ապա ավելացրեք 120 մլ ցիկլոհեքսան, մի քանի անգամ ողողեք փորձանոթը ցիկլոհեքսանով, տաքացրեք 5 րոպե, սառչեք մինչև սենյակային ջերմաստիճան և ավելացրեք 0,5 մլ Tween-20: Երեք ժամ խառնելուց հետո ավելացվել է 1 մլ նոսրացված DVS: Խառնել սենյակային ջերմաստիճանում 22 ժամ։

2.2.3 Փորձարարական արդյունքներ

Խառնված նմուշը թաթախվել է ապակե ձողի մեջ և լուծվել 50 մլ բացարձակ էթանոլի մեջ, և մասնիկի չափը չափվել է Malvern մասնիկների չափիչի տակ: Tween-20-ը որպես ցրող միկրոէմուլսիա օգտագործելը ավելի հաստ է, և 87.1% չափված մասնիկի չափը 455.2 դ.նմ է, իսկ 12.9% մասնիկի չափը 5026 դ.նմ է: Tween-20 և Span-60 խառը դիսպերսանտի միկրոէմուլսիան նման է կաթի միկրոէմուլսիան՝ 81,7% մասնիկների չափը 5421d.nm և 18,3% մասնիկների չափը 180,1d.nm:

3. Փորձարարական արդյունքների քննարկում

Հակադարձ միկրոէմուլսիա պատրաստելու էմուլգատորի համար հաճախ ավելի լավ է օգտագործել հիդրոֆիլ մակերևութային ակտիվ նյութի և լիպոֆիլ մակերևութային ակտիվ նյութի միացությունը: Դա պայմանավորված է նրանով, որ համակարգում մեկ մակերեսային ակտիվ նյութի լուծելիությունը ցածր է: Երկուսի միաձուլումից հետո միմյանց հիդրոֆիլ խմբերը և լիպոֆիլ խմբերը համագործակցում են միմյանց հետ լուծելու ազդեցություն ունենալու համար: HLB արժեքը նաև էմուլգատորներ ընտրելիս սովորաբար օգտագործվող ցուցանիշ է: Կարգավորելով HLB արժեքը՝ երկու բաղադրիչ բաղադրյալ էմուլգատորի հարաբերակցությունը կարող է օպտիմիզացվել և ավելի միատեսակ միկրոսֆերաներ պատրաստել: Այս փորձի ժամանակ թույլ լիպոֆիլային Span-60 (HLB=4.7) և հիդրոֆիլ Tween-20 (HLB=16.7) օգտագործվել են որպես դիսպերսանտ, իսկ Span-20-ը օգտագործվել է առանձին որպես ցրող: Փորձարարական արդյունքներից կարելի է տեսնել, որ միացությունը The effect-ն ավելի լավ է, քան մեկ ցրիչը: Միացությունների ցրիչի միկրոէմուլսիան համեմատաբար միատեսակ է և ունի կաթի նմանություն. միկրոէմուլսիան, որն օգտագործում է մեկ ցրիչ, ունի չափազանց բարձր մածուցիկություն և սպիտակ մասնիկներ: Փոքր գագաթը հայտնվում է Tween-20-ի և Span-60-ի բարդ դիսպերսանտի տակ: Հնարավոր պատճառն այն է, որ Span-60-ի և Tween-20-ի բարդ համակարգի միջերեսային լարվածությունը բարձր է, և ցրիչն ինքնին տրոհվում է բարձր ինտենսիվության խառնման տակ՝ ձևավորելով մանր մասնիկները, որոնք կազդեն փորձարարական արդյունքների վրա: Dispersant Tween-20-ի թերությունն այն է, որ այն ունի մեծ թվով պոլիօքսիէթիլենային շղթաներ (n=20 կամ ավելի), ինչը մեծացնում է մակերևութային ակտիվ նյութի մոլեկուլների միջև եղած միջերեսային խոչընդոտը և դժվար է ինտերֆեյսի վրա խիտ լինելը: Դատելով մասնիկների չափերի դիագրամների համակցությունից՝ ներսում սպիտակ մասնիկները կարող են չցրված ցելյուլոզա լինել: Հետևաբար, այս փորձի արդյունքները ցույց են տալիս, որ բարդ դիսպերսանտ օգտագործելու էֆեկտն ավելի լավ է, և փորձը կարող է հետագայում նվազեցնել Tween-20-ի քանակը՝ պատրաստված միկրոսֆերաները ավելի միատեսակ դարձնելու համար:

Բացի այդ, փորձարարական շահագործման գործընթացում որոշ սխալներ պետք է նվազագույնի հասցվեն, ինչպես օրինակ՝ HPMC-ի տարրալուծման գործընթացում նատրիումի հիդրօքսիդի պատրաստումը, DVS-ի նոսրացումը և այլն, պետք է հնարավորինս ստանդարտացվեն՝ փորձարարական սխալները նվազեցնելու համար: Ամենակարևորը ցրող նյութի քանակն է, հարելու արագությունն ու ինտենսիվությունը և խաչաձեւ կապող նյութի քանակը: Միայն պատշաճ վերահսկման դեպքում կարող են պատրաստվել լավ ցրվածությամբ և մասնիկների միատեսակ չափերով հիդրոգելային միկրոսֆերաներ: