ჰიდროგელის მიკროსფეროების მომზადება ჰიდროქსიპროპილ მეთილის ცელულოზისგან

ეს ექსპერიმენტი იყენებს საპირისპირო ფაზის სუსპენზიის პოლიმერიზაციის მეთოდს, რომელიც იყენებს ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზას (HPMC), როგორც ნედლეულს, ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარს, როგორც წყლის ფაზას, ციკლოჰექსანს, როგორც ზეთის ფაზას და დივინილ სულფონს (DVS), როგორც ჯვარედინი დამაკავშირებელ ნარევს. 20 და Span-60, როგორც დისპერსანტი, ურევენ 400-900r/წთ სიჩქარით ჰიდროგელის მიკროსფეროების მოსამზადებლად.

საკვანძო სიტყვები: ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა; ჰიდროგელი; მიკროსფეროები; დისპერსანტი

1.მიმოხილვა

1.1 ჰიდროგელის განმარტება

Hydrogel (Hydrogel) არის ერთგვარი მაღალმოლეკულური პოლიმერი, რომელიც შეიცავს დიდი რაოდენობით წყალს ქსელის სტრუქტურაში და წყალში უხსნადია. ჰიდროფობიური ჯგუფებისა და ჰიდროფილური ნარჩენების ნაწილი შეყვანილია წყალში ხსნად პოლიმერში ქსელური ჯვარედინი სტრუქტურით, ხოლო ჰიდროფილური ნარჩენები აკავშირებს წყლის მოლეკულებს, აკავშირებს წყლის მოლეკულებს ქსელში, ხოლო ჰიდროფობიური ნარჩენები წყალთან ერთად ადიდებს ჯვარს. - დაკავშირებული პოლიმერები. ჟელე და კონტაქტური ლინზები ყოველდღიურ ცხოვრებაში ჰიდროგელის პროდუქტებია. ჰიდროგელის ზომისა და ფორმის მიხედვით ის შეიძლება დაიყოს მაკროსკოპულ გელად და მიკროსკოპულ გელად (მიკროსფერო), ხოლო პირველი შეიძლება დაიყოს სვეტებად, ფოროვან ღრუბელად, ბოჭკოვანი, მემბრანული, სფერული და ა.შ. ამჟამად მომზადებული მიკროსფეროები და ნანომასშტაბიანი მიკროსფეროები. აქვს კარგი რბილობა, ელასტიურობა, სითხის შესანახი ტევადობა და ბიოთავსებადობა და გამოიყენება ხაფანგში მოხვედრილი წამლების კვლევაში.

1.2 თემის შერჩევის მნიშვნელობა

ბოლო წლების განმავლობაში, გარემოს დაცვის მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად, პოლიმერული ჰიდროგელის მასალები თანდათან მიიპყრო ფართო ყურადღება მათი კარგი ჰიდროფილური თვისებებისა და ბიოთავსებადობის გამო. ამ ექსპერიმენტში ნედლეულის სახით მომზადდა ჰიდროგელის მიკროსფეროები ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზისგან. ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა არის არაიონური ცელულოზის ეთერი, თეთრი ფხვნილი, უსუნო და უგემოვნო და აქვს სხვა სინთეზური პოლიმერული მასალების შეუცვლელი მახასიათებლები, ამიტომ მას აქვს მაღალი კვლევის ღირებულება პოლიმერის სფეროში.

1.3 განვითარების სტატუსი სახლში და მის ფარგლებს გარეთ

ჰიდროგელი არის ფარმაცევტული დოზირების ფორმა, რომელმაც ბოლო წლებში დიდი ყურადღება მიიპყრო საერთაშორისო სამედიცინო საზოგადოებაში და სწრაფად განვითარდა. მას შემდეგ, რაც 1960 წელს ვიხტერლემ და ლიმმა გამოაქვეყნეს თავიანთი პიონერული ნაშრომი HEMA ჯვარედინი ჰიდროგელების შესახებ, ჰიდროგელების კვლევა და გამოკვლევა გაგრძელდა. 1970-იანი წლების შუა ხანებში ტანაკამ აღმოაჩინა pH-მგრძნობიარე ჰიდროგელები დაძველებული აკრილამიდის გელების შეშუპების თანაფარდობის გაზომვისას, რაც ახალი ნაბიჯია ჰიდროგელების შესწავლაში. ჩემი ქვეყანა ჰიდროგელის განვითარების ეტაპზეა. ტრადიციული ჩინური მედიცინისა და რთული კომპონენტების მომზადების ფართო პროცესის გამო, რთულია ერთი სუფთა პროდუქტის ამოღება, როდესაც მრავალი კომპონენტი ერთად მუშაობს და დოზა დიდია, ამიტომ ჩინური მედიცინის ჰიდროგელის განვითარება შეიძლება შედარებით ნელი იყოს.

1.4 ექსპერიმენტული მასალები და პრინციპები

1.4.1 ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა

ჰიდროქსიპროპილ მეთილის ცელულოზა (HPMC), მეთილის ცელულოზის წარმოებული, მნიშვნელოვანი შერეული ეთერია, რომელიც მიეკუთვნება არაიონურ წყალში ხსნად პოლიმერებს და არის უსუნო, უგემოვნო და არატოქსიკური.

სამრეწველო HPMC არის თეთრი ფხვნილის ან თეთრი ფხვიერი ბოჭკოს სახით და მის წყალხსნარს აქვს ზედაპირული აქტივობა, მაღალი გამჭვირვალობა და სტაბილური მოქმედება. იმის გამო, რომ HPMC-ს აქვს თერმული გელაციის თვისება, პროდუქტის წყალხსნარი თბება გელის წარმოქმნით და ნალექი ხდება, შემდეგ კი იხსნება გაგრილების შემდეგ, ხოლო პროდუქტის სხვადასხვა სპეციფიკაციების გეელაციის ტემპერატურა განსხვავებულია. HPMC-ის სხვადასხვა სპეციფიკაციების თვისებები ასევე განსხვავებულია. ხსნადობა იცვლება სიბლანტესთან ერთად და მასზე არ მოქმედებს pH მნიშვნელობა. რაც უფრო დაბალია სიბლანტე, მით მეტია ხსნადობა. როგორც მეთოქსილის ჯგუფის შემცველობა მცირდება, HPMC-ის გელის წერტილი იზრდება, წყალში ხსნადობა მცირდება და ზედაპირული აქტივობა მცირდება. ბიოსამედიცინო ინდუსტრიაში ის ძირითადად გამოიყენება, როგორც სიჩქარის მაკონტროლებელი პოლიმერული მასალა დაფარვის მასალების, ფირის მასალებისა და მდგრადი გამოშვების პრეპარატებისთვის. ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც სტაბილიზატორი, შეჩერების აგენტი, ტაბლეტის წებოვანი და სიბლანტის გამაძლიერებელი.

1.4.2 პრინციპი

საპირისპირო ფაზის სუსპენზიის პოლიმერიზაციის მეთოდის გამოყენებით, Tween-20, Span-60 რთული დისპერსანტის და Tween-20, როგორც ცალკეული დისპერსანტების გამოყენებით, განსაზღვრეთ HLB მნიშვნელობა (სურფაქტანტი არის ამფიფილი ჰიდროფილური ჯგუფის და ლიპოფილური ჯგუფის მოლეკულით, ზომისა და ძალის ოდენობით. ბალანსი ჰიდროფილურ ჯგუფსა და ლიპოფილურ ჯგუფს შორის სურფაქტანტის მოლეკულაში განისაზღვრება, როგორც ციკლოჰექსანის ჰიდროფილური ბალანსის სავარაუდო დიაპაზონი, როგორც ზეთის ფაზას შეუძლია უკეთესად გაანაწილოს მონომერული ხსნარი ექსპერიმენტში უწყვეტად დოზა 1-5-ჯერ აღემატება მონომერის წყალხსნარს 99% დივინილ სულფონის კონცენტრაციით, როგორც ჯვარედინი დამაკავშირებელი აგენტის რაოდენობა. მშრალი ცელულოზის მასა, ისე, რომ მრავალი წრფივი მოლეკულა ერთმანეთთან არის დაკავშირებული და ჯვარედინი კავშირშია ქსელის სტრუქტურაში.

ამ ექსპერიმენტისთვის ძალიან მნიშვნელოვანია მორევა და სიჩქარე ზოგადად კონტროლდება მესამე ან მეოთხე გადაცემათა კოლოფზე. რადგან ბრუნვის სიჩქარის ზომა პირდაპირ გავლენას ახდენს მიკროსფეროების ზომაზე. როდესაც ბრუნვის სიჩქარე 980r/წთ-ზე მეტია, იქნება სერიოზული კედელზე დაწებება, რაც მნიშვნელოვნად შეამცირებს პროდუქტის მოსავლიანობას; ჯვარედინი დამაკავშირებელი აგენტი მიდრეკილია აწარმოოს ნაყარი გელები და სფერული პროდუქტების მიღება შეუძლებელია.

2. ექსპერიმენტული ინსტრუმენტები და მეთოდები

2.1 ექსპერიმენტული ინსტრუმენტები

ელექტრონული ბალანსი, მრავალფუნქციური ელექტრო ამრევი, პოლარიზებული მიკროსკოპი, მალვერნის ნაწილაკების ზომის ანალიზატორი.

ცელულოზის ჰიდროგელის მიკროსფეროების მოსამზადებლად გამოიყენება ძირითადი ქიმიკატები: ციკლოჰექსანი, Tween-20, Span-60, ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა, დივინილ სულფონი, ნატრიუმის ჰიდროქსიდი, გამოხდილი წყალი, ეს ყველაფერი მონომერები და დანამატები გამოიყენება უშუალოდ დამუშავების გარეშე.

2.2 ცელულოზის ჰიდროგელის მიკროსფეროების მომზადების ეტაპები

2.2.1 Tween 20-ის გამოყენება დისპერსანტად

ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზის დაშლა. ზუსტად აწონეთ 2გ ნატრიუმის ჰიდროქსიდი და მოამზადეთ 2% ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარი 100მლ მოცულობითი კოლბით. აიღეთ 80 მლ მომზადებული ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარი და გაათბეთ წყლის აბაზანაში დაახლოებით 50-მდე°გ, აწონეთ 0,2გრ ცელულოზა და დაამატეთ ტუტე ხსნარში, მოურიეთ მინის ღეროთი, მოათავსეთ ცივ წყალში ყინულის აბაზანისთვის და გამოიყენეთ როგორც წყლის ფაზა ხსნარის გასუფთავების შემდეგ. გამოიყენეთ გრადუსირებული ცილინდრი, რათა გაზომოთ 120 მლ ციკლოჰექსანი (ზეთის ფაზა) სამყელიან კოლბაში, შეიტანეთ 5 მლ Tween-20 ზეთის ფაზაში შპრიცით და ურიეთ 700 რ/წთ ერთი საათის განმავლობაში. აიღეთ მომზადებული წყლის ფაზის ნახევარი და ჩაამატეთ სამყელიან კოლბაში და ურიეთ სამი საათის განმავლობაში. დივინილ სულფონის კონცენტრაცია არის 99%, განზავებული 1%-მდე გამოხდილი წყლით. გამოიყენეთ პიპეტი 0,5 მლ DVS-ის გადასაღებად 50 მლ მოცულობით კოლბაში 1% DVS-ის მოსამზადებლად, 1 მლ DVS უდრის 0,01 გ-ს. გამოიყენეთ პიპეტი, რომ 1 მლ ჩაასხით სამყელიან კოლბაში. აურიეთ ოთახის ტემპერატურაზე 22 საათის განმავლობაში.

2.2.2 span60-ისა და Tween-20-ის გამოყენება დისპერსანტებად

წყლის ფაზის მეორე ნახევარი, რომელიც ახლახან მომზადდა. აწონეთ 0,01 gspan60 და დაამატეთ სინჯარაში, გაათბეთ 65 გრადუსიან წყლის აბაზანაში, სანამ არ დნება, შემდეგ ჩაასხით რამდენიმე წვეთი ციკლოჰექსანი წყლის აბაზანაში რეზინის საწვეთურით და გაათბეთ სანამ ხსნარი არ გახდება რძიანი თეთრი. ჩაამატეთ სამყელიან კოლბაში, შემდეგ დაამატეთ 120 მლ ციკლოჰექსანი, რამდენჯერმე ჩამოიბანეთ სინჯარა ციკლოჰექსანით, გააცხელეთ 5 წუთი, გააგრილეთ ოთახის ტემპერატურამდე და დაამატეთ 0,5 მლ Tween-20. სამი საათის განმავლობაში მორევის შემდეგ დაემატა 1 მლ განზავებული DVS. აურიეთ ოთახის ტემპერატურაზე 22 საათის განმავლობაში.

2.2.3 ექსპერიმენტული შედეგები

აურიეთ ნიმუში ჩაყარეს შუშის ღეროში და იხსნება 50 მლ აბსოლუტურ ეთანოლში და ნაწილაკების ზომა გაზომილი იყო მალვერნის ნაწილაკების საზომით. Tween-20-ის გამოყენება დისპერსანტად მიკროემულსიად უფრო სქელია და გაზომილი ნაწილაკების ზომა 87.1% არის 455.2d.nm, ხოლო ნაწილაკების ზომა 12.9% არის 5026d.nm. Tween-20 და Span-60 შერეული დისპერსანტის მიკროემულსია რძის მსგავსია, 81.7% ნაწილაკების ზომა 5421d.nm და 18.3% ნაწილაკების ზომა 180.1d.nm.

3. ექსპერიმენტული შედეგების განხილვა

ინვერსიული მიკროემულსიის მოსამზადებელი ემულგატორისთვის ხშირად უმჯობესია გამოიყენოთ ჰიდროფილური ზედაპირული და ლიპოფილური სურფაქტანტის ნაერთი. ეს იმიტომ ხდება, რომ სისტემაში ერთი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების ხსნადობა დაბალია. ორივეს შეერთების შემდეგ, ერთმანეთის ჰიდროფილური ჯგუფები და ლიპოფილური ჯგუფები თანამშრომლობენ ერთმანეთთან, რათა ჰქონდეთ გამხსნელი ეფექტი. HLB მნიშვნელობა ასევე არის ხშირად გამოყენებული ინდექსი ემულგატორების არჩევისას. HLB მნიშვნელობის კორექტირებით, შესაძლებელია ორკომპონენტიანი ნაერთის ემულგატორის თანაფარდობის ოპტიმიზაცია და უფრო ერთიანი მიკროსფეროს მომზადება. ამ ექსპერიმენტში სუსტად ლიპოფილური Span-60 (HLB=4.7) და ჰიდროფილური Tween-20 (HLB=16.7) გამოიყენეს დისპერსანტად, ხოლო Span-20 გამოიყენეს ცალკე, როგორც დისპერსანტი. ექსპერიმენტული შედეგებიდან ჩანს, რომ ნაერთი ეფექტი უკეთესია, ვიდრე ერთი დისპერსანტი. ნაერთის დისპერსანტის მიკროემულსია შედარებით ერთგვაროვანია და აქვს რძის მსგავსი კონსისტენცია; მიკროემულსიას ერთი დისპერსანტი აქვს ძალიან მაღალი სიბლანტე და თეთრი ნაწილაკები. პატარა მწვერვალი ჩნდება Tween-20-ისა და Span-60-ის რთული დისპერსანტის ქვეშ. შესაძლო მიზეზი ის არის, რომ Span-60 და Tween-20 ნაერთი სისტემის ინტერფეისული დაძაბულობა მაღალია, ხოლო თავად დისპერსანტი იშლება მაღალი ინტენსივობის მორევით, რათა წარმოიქმნას წვრილი ნაწილაკები იმოქმედებს ექსპერიმენტულ შედეგებზე. დისპერსანტი Tween-20-ის მინუსი არის ის, რომ მას აქვს დიდი რაოდენობით პოლიოქსიეთილენის ჯაჭვები (n=20 ან მეტი), რაც აძლიერებს სტერილურ დაბრკოლებას ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების მოლეკულებს შორის და ძნელია იყოს მკვრივი ინტერფეისზე. ნაწილაკების ზომის დიაგრამების კომბინაციიდან გამომდინარე, თეთრი ნაწილაკები შიგნით შეიძლება იყოს გაუფანტავი ცელულოზა. აქედან გამომდინარე, ამ ექსპერიმენტის შედეგები ვარაუდობს, რომ ნაერთის დისპერსანტის გამოყენების ეფექტი უკეთესია და ექსპერიმენტმა შეიძლება კიდევ უფრო შეამციროს Tween-20-ის რაოდენობა, რათა მომზადებული მიკროსფეროები უფრო ერთგვაროვანი გახდეს.

გარდა ამისა, ექსპერიმენტული მუშაობის პროცესში ზოგიერთი შეცდომა უნდა იყოს მინიმუმამდე დაყვანილი, როგორიცაა ნატრიუმის ჰიდროქსიდის მომზადება HPMC-ის დაშლის პროცესში, DVS-ის განზავება და ა.შ., მაქსიმალურად უნდა იყოს სტანდარტიზებული ექსპერიმენტული შეცდომების შესამცირებლად. ყველაზე მნიშვნელოვანი არის დისპერსანტის რაოდენობა, მორევის სიჩქარე და ინტენსივობა და ჯვარედინი დამაკავშირებელი აგენტის რაოდენობა. მხოლოდ სათანადო კონტროლის შემთხვევაში შეიძლება მომზადდეს ჰიდროგელის მიკროსფეროები კარგი დისპერსიით და ნაწილაკების ერთიანი ზომით.