HPMC is een semi-synthetisch polymeer afgeleid van cellulose. Vanwege zijn uitstekende verdikkende, stabiliserende en filmvormende eigenschappen wordt het veel gebruikt in de geneeskunde, voeding, cosmetica en andere industrieën. Het bestuderen van het viscositeitsgedrag is cruciaal om de prestaties in verschillende toepassingen te optimaliseren.
1. Viscositeitsmeting:
Roterende viscometer: Een roterende viscometer meet het koppel dat nodig is om een spil met een constante snelheid te roteren wanneer deze in een monster wordt ondergedompeld. Door de geometrie en het toerental van de spil te variëren, kan de viscositeit bij verschillende afschuifsnelheden worden bepaald. Deze methode maakt de karakterisering van de HPMC-viscositeit onder verschillende omstandigheden mogelijk.
Capillaire viscometer: Een capillaire viscometer meet de stroming van een vloeistof door een capillaire buis onder invloed van zwaartekracht of druk. De HPMC-oplossing wordt door het capillaire buisje geperst en de viscositeit wordt berekend op basis van het debiet en de drukval. Deze methode kan worden gebruikt om de HPMC-viscositeit bij lagere afschuifsnelheden te bestuderen.
2.Reologische meting:
Dynamic Shear Rheometry (DSR): DSR meet de reactie van een materiaal op dynamische schuifvervorming. HPMC-monsters werden onderworpen aan oscillerende schuifspanning en de resulterende spanningen werden gemeten. Het visco-elastische gedrag van HPMC-oplossingen kan worden gekarakteriseerd door het analyseren van de complexe viscositeit (η*), evenals de opslagmodulus (G') en verliesmodulus (G”).
Kruip- en hersteltests: Bij deze tests worden HPMC-monsters gedurende een langere periode aan constante spanning of spanning onderworpen (de kruipfase) en vervolgens het daaropvolgende herstel gevolgd nadat de spanning of spanning is opgeheven. Kruip- en herstelgedrag geven inzicht in de visco-elastische eigenschappen van HPMC, inclusief de vervormings- en herstelmogelijkheden ervan.
3. Onderzoek naar concentratie- en temperatuurafhankelijkheid:
Concentratiescan: Viscositeitsmetingen worden uitgevoerd over een reeks HPMC-concentraties om de relatie tussen viscositeit en polymeerconcentratie te bestuderen. Dit helpt om de verdikkingsefficiëntie van het polymeer en zijn concentratieafhankelijke gedrag te begrijpen.
Temperatuurscan: Viscositeitsmetingen worden uitgevoerd bij verschillende temperaturen om het effect van temperatuur op de HPMC-viscositeit te bestuderen. Het begrijpen van de temperatuurafhankelijkheid is van cruciaal belang voor toepassingen waarbij HPMC's temperatuurveranderingen ervaren, zoals farmaceutische formuleringen.
4. Analyse van het molecuulgewicht:
Grootte-uitsluitingschromatografie (SEC): SEC scheidt polymeermoleculen op basis van hun grootte in oplossing. Door het elutieprofiel te analyseren kan de molecuulgewichtsverdeling van het HPMC-monster worden bepaald. Het begrijpen van de relatie tussen molecuulgewicht en viscositeit is van cruciaal belang voor het voorspellen van het reologische gedrag van HPMC.
5. Modellering en simulatie:
Theoretische modellen: Verschillende theoretische modellen, zoals het Carreau-Yasuda-model, Cross-model of power law-model, kunnen worden gebruikt om het viscositeitsgedrag van HPMC onder verschillende afschuifomstandigheden te beschrijven. Deze modellen combineren parameters zoals afschuifsnelheid, concentratie en molecuulgewicht om de viscositeit nauwkeurig te voorspellen.
Computationele simulaties: Computational Fluid Dynamics (CFD)-simulaties bieden inzicht in het stromingsgedrag van HPMC-oplossingen in complexe geometrieën. Door de heersende vergelijkingen van vloeistofstroming numeriek op te lossen, kunnen CFD-simulaties de viscositeitsverdeling en stromingspatronen onder verschillende omstandigheden voorspellen.
6. In situ- en in vitro-onderzoeken:
In-situ metingen: In-situ technieken omvatten het bestuderen van realtime viscositeitsveranderingen in een specifieke omgeving of toepassing. In farmaceutische formuleringen kunnen in situ metingen bijvoorbeeld viscositeitsveranderingen monitoren tijdens het uiteenvallen van tabletten of plaatselijke geltoepassing.
In vitro testen: In vitro testen simuleren fysiologische omstandigheden om het viscositeitsgedrag te evalueren van op HPMC gebaseerde formuleringen die bedoeld zijn voor orale, oculaire of plaatselijke toediening. Deze tests bieden waardevolle informatie over de prestaties en stabiliteit van de formulering onder relevante biologische omstandigheden.
7. Geavanceerde technologie:
Microreologie: Microreologietechnieken, zoals dynamische lichtverstrooiing (DLS) of deeltjesvolgmicroreologie (PTM), maken het mogelijk de visco-elastische eigenschappen van complexe vloeistoffen op microscopische schaal te onderzoeken. Deze technieken kunnen inzicht verschaffen in het gedrag van HPMC op moleculair niveau, als aanvulling op macroscopische reologische metingen.
Nucleaire Magnetische Resonantie (NMR) spectroscopie: NMR-spectroscopie kan worden gebruikt om de moleculaire dynamica en interacties van HPMC in oplossing te bestuderen. Door chemische verschuivingen en relaxatietijden te monitoren, biedt NMR waardevolle informatie over HPMC-conformatieveranderingen en polymeer-oplosmiddelinteracties die de viscositeit beïnvloeden.
Het bestuderen van het viscositeitsgedrag van HPMC vereist een multidisciplinaire aanpak, inclusief experimentele technieken, theoretische modellering en geavanceerde analytische methoden. Door een combinatie van viscometrie, reometrie, moleculaire analyse, modellering en geavanceerde technieken te gebruiken, kunnen onderzoekers een volledig inzicht krijgen in de reologische eigenschappen van HPMC en de prestaties ervan in een verscheidenheid aan toepassingen optimaliseren.
Posttijd: 29 februari 2024