Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), הידוע גם בשם היפרומלוז, הוא פולימר רב תכליתי המשמש במגוון תעשיות כולל תרופות, מזון ובנייה. זוהי נגזרת תאית ששונתה באמצעות תגובה כימית כדי לשפר את תכונותיה. פולימר זה מאופיין במסיסות במים, תאימות ביולוגית ויכולות יצירת סרט.
מבנה כימי של הידרוקסיפרופיל מתיל צלולוז (HPMC):
מתיל צלולוז הידרוקסיפרופיל מופק מתאית, פוליסכריד טבעי המצוי בדפנות תאי הצמח. המבנה הכימי של HPMC מאופיין בנוכחות של קבוצות הידרוקסיפרופיל ומתיל על עמוד השדרה של התאית.
עמוד השדרה של תאית:
תאית היא פוליסכריד ליניארי המורכב מיחידות גלוקוז המקושרות בקשרים β-1,4-גליקוזידים. יחידות חוזרות יוצרות שרשראות ארוכות וקשיחות המספקות את הבסיס המבני ל-HPMC.
מתיל:
קבוצות מתיל (CH3) מוכנסות לשדרת התאית באמצעות תגובה כימית עם מתנול. החלפה זו משפרת את ההידרופוביות של הפולימר, ומשפיעה על מסיסותו ועל תכונות יוצרות הסרט.
הידרוקסיפרופיל:
קבוצות הידרוקסיפרופיל (C3H6O) מחוברות לעמוד השדרה התאית על ידי תגובה עם תחמוצת פרופילן. קבוצות הידרוקסיפרופיל אלו תורמות למסיסות המים של HPMC ומשפיעות על צמיגותו.
מידת ההחלפה (DS) של קבוצות מתיל והידרוקסיפרופיל עשויה להשתנות, ומשפיעה על הביצועים הכוללים של HPMC. DS מתייחס למספר התחליפים הממוצע ליחידת גלוקוז בשרשרת התאית.
סינתזה של Hydroxypropyl Methylcellulose (HPMC):
הסינתזה של HPMC כוללת מספר שלבים כימיים המכניסים קבוצות מתיל והידרוקסיפרופיל לעמוד השדרה של התאית. תגובות עיקריות כוללות אתריפיקציה עם מתיל כלוריד והידרוקסיפרופילציה עם תחמוצת פרופילן. להלן סקירה פשוטה:
הפעלה של תאית:
התהליך מתחיל בהפעלת התאית באמצעות בסיס, בדרך כלל נתרן הידרוקסיד. שלב זה מגביר את התגובתיות של קבוצות ההידרוקסיל התאית לתגובות עוקבות.
מתילציה:
מתיל כלוריד משמש להחדרת קבוצות מתיל. תאית מגיבה עם מתיל כלוריד בנוכחות בסיס, וכתוצאה מכך החלפת קבוצות הידרוקסיל בקבוצות מתיל.
תְגוּבָה:
תאית-OH+CH3Cl→ תאית-OMe+תאית הידרוכלוריד-OH+CH3Cl→ תאית-OMe+HCl
הידרוקסיפרופילציה:
קבוצות הידרוקסיפרופיל מחוברות לעמוד השדרה התאית באמצעות תחמוצת פרופילן. התגובה מתרחשת בדרך כלל במדיום אלקליין ומידת ההידרוקסיפרופילציה מבוקרת להשגת התכונות הרצויות.
תְגוּבָה:
תאית-OH+C3H6 חמצן→ תאית-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 חמצן תאית-OH+C3H6O→ תאית-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 חמצן
ניטרול וטיהור:
המוצר המתקבל מנוטרל כדי להסיר שאריות חומציות או בסיסיות שנותרו. מבוצעים שלבי טיהור כגון שטיפה וסינון לקבלת מוצרי HPMC איכותיים.
מאפיינים כימיים של Hydroxypropyl Methylcellulose (HPMC):
מְסִיסוּת:
HPMC מסיס בקלות במים קרים, וניתן להתאים את המסיסות על ידי שינוי מידת ההחלפה. רמות תחליפים גבוהות יותר גורמות בדרך כלל למסיסות מוגברת.
יצירת סרט:
ל- HPMC תכונות מעולות של יצירת סרט, מה שהופך אותו מתאים ליישומים כגון ציפויים פרמצבטיים ואריזות מזון. הסרט המתקבל שקוף ומספק מחסום גז.
ג'ל טרמי:
ג'לציה תרמית היא תכונה ייחודית של HPMC. ג'ל נוצר בחימום, וחוזק הג'ל תלוי בגורמים כמו ריכוז ומשקל מולקולרי.
צְמִיגוּת:
הצמיגות של תמיסות HPMC מושפעת ממידת ההחלפה והריכוז. כחומר מעבה, הוא נמצא בשימוש נרחב בתעשיות שונות.
פעילות פני השטח:
ל-HPMC תכונות דמויות חומרי שטח התורמים ליכולות האמולסיפיקציה והייצוב שלו בתכשירים.
תאימות ביולוגית:
HPMC נחשבת לתואמת ביולוגית, מה שהופך אותה למתאים לשימוש בתרופות, כולל פורמולציות של תרופות בשחרור מבוקר.
יישומים של Hydroxypropyl Methylcellulose (HPMC):
תְרוּפָה:
HPMC משמש בדרך כלל כקלסרים, ציפויי סרטים ומטריצות שחרור מבוקר בתכשירים פרמצבטיים.
לְהַקִים:
בתעשיית הבנייה, HPMC משמש כחומר שומר מים בחומרים מבוססי צמנט, משפר את יכולת העבודה ומפחית את הפרדת המים.
תעשיית המזון:
HPMC משמש בתעשיית המזון כחומר מעבה, מייצב וחומר ג'ל. הוא משמש לעתים קרובות במוצרים כמו רטבים, מרקים וגלידה.
מוצרי טיפוח אישי:
שימוש בתעשיית הקוסמטיקה והטיפוח HPMC משמש במוצרים כגון קרמים וקרמים בשל תכונות העיבוי והתחליב שלו.
צבעים וציפויים:
HPMC מתווסף לצבעים ולציפויים כדי להגביר את הצמיגות, היציבות ואגירת המים.
לסיכום:
Hydroxypropyl methylcellulose הוא פולימר רב תכליתי עם מגוון רחב של יישומים בשל התכונות הכימיות הייחודיות שלו. הסינתזה של HPMC כרוכה בהחדרת קבוצות מתיל והידרוקסיפרופיל לעמוד השדרה של התאית, וכתוצאה מכך נוצר פולימר מסיס במים ותואם ביולוגי. היישומים המגוונים שלה בתחום התרופות, הבנייה, המזון והטיפוח האישי מדגישים את חשיבותו בתעשיות שונות. ככל שהמחקר נמשך, שינויים והתקדמות נוספים בטכנולוגיית HPMC עשויים להרחיב את התועלת שלה ולשפר את הביצועים שלה ביישומים קיימים ומתפתחים.
זמן פרסום: 18 בדצמבר 2023