Fremstilling av hydrogelmikrosfærer fra hydroksypropylmetylcellulose

Dette eksperimentet tar i bruk reversfase-suspensjonspolymeriseringsmetoden, ved å bruke hydroksypropylmetylcellulose (HPMC) som råmateriale, natriumhydroksidløsning som vannfase, cykloheksan som oljefase og divinylsulfon (DVS) som tverrbindende blanding av Tween- 20 og Span-60 som et dispergeringsmiddel, omrøring med en hastighet på 400-900 r/min for å fremstille hydrogelmikrosfærer.

Stikkord: hydroksypropylmetylcellulose; hydrogel; mikrosfærer; dispergeringsmiddel

1.Oversikt

1.1 Definisjon av hydrogel

Hydrogel (Hydrogel) er en slags høymolekylær polymer som inneholder en stor mengde vann i nettverksstrukturen og er uløselig i vann. En del av hydrofobe grupper og hydrofile rester introduseres i den vannløselige polymeren med en nettverks-tverrbundet struktur, og de hydrofile restene binder seg til vannmolekyler, og binder vannmolekylene inne i nettverket, mens de hydrofobe restene sveller med vann for å danne kryss. -koblede polymerer. Geléer og kontaktlinser i dagliglivet er alle hydrogelprodukter. I henhold til størrelsen og formen på hydrogelen kan den deles inn i makroskopisk gel og mikroskopisk gel (mikrosfære), og førstnevnte kan deles inn i søyleformede, porøse svamper, fibrøse, membranøse, sfæriske, etc. De for tiden forberedte mikrosfærer og mikrosfærer i nanoskala har god mykhet, elastisitet, væskelagringskapasitet og biokompatibilitet, og brukes i forskning på innesluttede legemidler.

1.2 Betydning av temavalg

De siste årene, for å møte kravene til miljøvern, har polymere hydrogelmaterialer gradvis tiltrukket seg stor oppmerksomhet på grunn av deres gode hydrofile egenskaper og biokompatibilitet. Hydrogel-mikrokuler ble fremstilt fra hydroksypropylmetylcellulose som råmateriale i dette forsøket. Hydroksypropylmetylcellulose er en ikke-ionisk celluloseeter, hvitt pulver, luktfritt og smakløst, og har uerstattelige egenskaper til andre syntetiske polymermaterialer, så det har høy forskningsverdi innen polymerfeltet.

1.3 Utviklingsstatus i inn- og utland

Hydrogel er en farmasøytisk doseringsform som har vakt mye oppmerksomhet i det internasjonale medisinske miljøet de siste årene og har utviklet seg raskt. Siden Wichterle og Lim publiserte sitt banebrytende arbeid med HEMA-tverrbundne hydrogeler i 1960, har forskningen og utforskningen av hydrogeler fortsatt å bli dypere. På midten av 1970-tallet oppdaget Tanaka pH-sensitive hydrogeler når de målte svellingsforholdet til aldrede akrylamidgeler, og markerte et nytt trinn i studiet av hydrogeler. landet mitt er i utviklingsstadiet av hydrogel. På grunn av den omfattende forberedelsesprosessen av tradisjonell kinesisk medisin og komplekse komponenter, er det vanskelig å trekke ut et enkelt rent produkt når flere komponenter fungerer sammen, og dosen er stor, så utviklingen av kinesisk medisinhydrogel kan være relativt langsom.

1.4 Eksperimentelle materialer og prinsipper

1.4.1 Hydroksypropylmetylcellulose

Hydroksypropylmetylcellulose (HPMC), et derivat av metylcellulose, er en viktig blandet eter, som tilhører ikke-ioniske vannløselige polymerer, og er luktfri, smakløs og ikke-giftig.

Industriell HPMC er i form av hvitt pulver eller hvit løs fiber, og dens vandige løsning har overflateaktivitet, høy gjennomsiktighet og stabil ytelse. Fordi HPMC har egenskapen til termisk gelering, oppvarmes den vandige produktløsningen for å danne en gel og utfelles, og oppløses deretter etter avkjøling, og geleringstemperaturen til forskjellige spesifikasjoner av produktet er forskjellig. Egenskapene til forskjellige spesifikasjoner av HPMC er også forskjellige. Løseligheten endres med viskositeten og påvirkes ikke av pH-verdien. Jo lavere viskositet, jo større er løseligheten. Når innholdet av metoksylgruppe avtar, øker gelpunktet til HPMC, vannløseligheten avtar og overflateaktiviteten avtar. I den biomedisinske industrien brukes det hovedsakelig som et hastighetskontrollerende polymermateriale for beleggmaterialer, filmmaterialer og preparater med vedvarende frigjøring. Den kan også brukes som stabilisator, suspenderingsmiddel, tablettlim og viskositetsforsterker.

1.4.2 Prinsipp

Ved å bruke reversfase-suspensjonspolymeriseringsmetoden, ved å bruke Tween-20, Span-60-forbindelsesdispergeringsmiddel og Tween-20 som separate dispergeringsmidler, bestemmer du HLB-verdien (overflateaktivt middel er en amfifil med hydrofil gruppe og lipofil gruppe molekyl, størrelsen og kraften balansen mellom den hydrofile gruppen og den lipofile gruppen i det overflateaktive molekylet er definert som det omtrentlige området for den hydrofile-lipofile balanseverdien til det overflateaktive stoffet, da cykloheksanen bedre kan spre monomerløsningen og spre den genererte varmen i eksperimentet kontinuerlig Doseringen er 1-5 ganger den for den vandige monomerløsningen med en konsentrasjon på 99 % divinylsulfon som tverrbindingsmiddel, og mengden av tverrbindingsmidlet er kontrollert til ca. den tørre cellulosemassen, slik at flere lineære molekyler er bundet til hverandre og tverrbundet til en nettverksstruktur Et stoff som binder kovalent eller letter eller ionebindingsdannelse mellom polymermolekylkjeder.

Omrøring er veldig viktig for dette eksperimentet, og hastigheten styres generelt på tredje eller fjerde gir. Fordi størrelsen på rotasjonshastigheten direkte påvirker størrelsen på mikrosfærene. Når rotasjonshastigheten er større enn 980 r/min, vil det oppstå alvorlige veggstikk-fenomener, noe som i stor grad vil redusere produktutbyttet; Tverrbindingsmidlet har en tendens til å produsere bulkgeler, og sfæriske produkter kan ikke oppnås.

2. Eksperimentelle instrumenter og metoder

2.1 Eksperimentelle instrumenter

Elektronisk balanse, multifunksjonell elektrisk rører, polariserende mikroskop, Malvern partikkelstørrelsesanalysator.

For å fremstille cellulosehydrogelmikrokuler er hovedkjemikaliene som brukes cykloheksan, Tween-20, Span-60, hydroksypropylmetylcellulose, divinylsulfon, natriumhydroksid, destillert vann, som alle monomerer og tilsetningsstoffer brukes direkte uten behandling.

2.2 Fremstillingstrinn av cellulosehydrogelmikrokuler

2.2.1 Bruke Tween 20 som dispergeringsmiddel

Oppløsning av hydroksypropylmetylcellulose. Vei 2 g natriumhydroksid nøyaktig og klargjør en 2 % natriumhydroksidløsning med en 100 ml målekolbe. Ta 80 ml av den tilberedte natriumhydroksidløsningen og varm den opp i et vannbad til ca. 50°C, vei 0,2 g cellulose og tilsett den alkaliske løsningen, rør den med en glassstang, legg den i kaldt vann for et isbad, og bruk den som vannfase etter at løsningen er klaret. Bruk en målesylinder til å måle 120 ml cykloheksan (oljefase) i en trehalset kolbe, trekk 5 ml Tween-20 inn i oljefasen med en sprøyte og rør ved 700 r/min i én time. Ta halvparten av den tilberedte vandige fasen og tilsett den i en trehalset kolbe og rør i tre timer. Konsentrasjonen av divinylsulfon er 99 %, fortynnet til 1 % med destillert vann. Bruk en pipette til å ta 0,5 ml DVS i en 50 ml målekolbe for å forberede 1 % DVS, 1 ml DVS tilsvarer 0,01 g. Bruk en pipette til å ta 1 ml i den trehalsede kolben. Rør ved romtemperatur i 22 timer.

2.2.2 Bruke span60 og Tween-20 som dispergeringsmidler

Den andre halvdelen av vannfasen som nettopp er klargjort. Vei 0,01gspan60 og tilsett det i reagensrøret, varm det i et 65-graders vannbad til det smelter, slipp deretter noen dråper cykloheksan i vannbadet med en gummidråpe, og varm det til løsningen blir melkehvit. Tilsett det i en trehalset kolbe, tilsett deretter 120 ml cykloheksan, skyll reagensrøret med cykloheksan flere ganger, varm opp i 5 minutter, avkjøl til romtemperatur og tilsett 0,5 ml Tween-20. Etter omrøring i tre timer ble 1 ml fortynnet DVS tilsatt. Rør ved romtemperatur i 22 timer.

2.2.3 Eksperimentelle resultater

Den omrørte prøven ble dyppet i en glassstang og oppløst i 50 ml absolutt etanol, og partikkelstørrelsen ble målt under en Malvern-partikkelstørrelsesanordning. Å bruke Tween-20 som et dispergeringsmiddel er mikroemulsjon tykkere, og den målte partikkelstørrelsen på 87,1 % er 455,2 d.nm, og partikkelstørrelsen på 12,9 % er 5026 d.nm. Mikroemulsjonen av Tween-20 og Span-60 blandet dispergeringsmiddel er lik den for melk, med 81,7 % partikkelstørrelse på 5421 d.nm og 18,3 % partikkelstørrelse på 180,1 d.nm.

3. Diskusjon av eksperimentelle resultater

For emulgatoren for fremstilling av invers mikroemulsjon er det ofte bedre å bruke forbindelsen av hydrofilt overflateaktivt middel og lipofilt overflateaktivt middel. Dette er fordi løseligheten til et enkelt overflateaktivt middel i systemet er lav. Etter at de to er sammensatt, samarbeider hverandres hydrofile grupper og lipofile grupper med hverandre for å ha en solubiliserende effekt. HLB-verdien er også en ofte brukt indeks ved valg av emulgatorer. Ved å justere HLB-verdien kan forholdet mellom to-komponent sammensatte emulgeringsmiddel optimaliseres, og mer ensartede mikrosfærer kan fremstilles. I dette forsøket ble svakt lipofilt Span-60 (HLB=4,7) og hydrofilt Tween-20 (HLB=16,7) brukt som dispergeringsmiddel, og Span-20 ble brukt alene som dispergeringsmiddel. Fra de eksperimentelle resultatene kan det ses at forbindelsen Effekten er bedre enn et enkelt dispergeringsmiddel. Mikroemulsjonen av det sammensatte dispergeringsmidlet er relativt jevn og har en melkelignende konsistens; mikroemulsjonen som bruker et enkelt dispergeringsmiddel har for høy viskositet og hvite partikler. Den lille toppen vises under sammensatte dispergeringsmiddel av Tween-20 og Span-60. Den mulige årsaken er at grenseflatespenningen til sammensatte systemet til Span-60 og Tween-20 er høy, og selve dispergeringsmidlet brytes opp under høyintensitets omrøring for å danne De fine partiklene vil påvirke de eksperimentelle resultatene. Ulempen med dispergeringsmidlet Tween-20 er at det har et stort antall polyoksyetylenkjeder (n=20 eller så), noe som gjør den steriske hindringen mellom de overflateaktive molekylene større og det er vanskelig å være tett ved grenseflaten. Ut fra kombinasjonen av partikkelstørrelsesdiagrammer kan de hvite partiklene inni være udispergert cellulose. Derfor tyder resultatene av dette eksperimentet på at effekten av å bruke et sammensatt dispergeringsmiddel er bedre, og eksperimentet kan ytterligere redusere mengden Tween-20 for å gjøre de preparerte mikrosfærene mer ensartede.

I tillegg bør noen feil i den eksperimentelle operasjonsprosessen minimeres, slik som fremstilling av natriumhydroksid i oppløsningsprosessen av HPMC, fortynning av DVS, etc., bør standardiseres så mye som mulig for å redusere eksperimentelle feil. Det viktigste er mengden dispergeringsmiddel, hastigheten og intensiteten av omrøring, og mengden av tverrbindingsmiddel. Bare når de er riktig kontrollert kan hydrogelmikrokuler med god dispersjon og jevn partikkelstørrelse fremstilles.