Przygotowanie mikrosfer hydrożelowych z hydroksypropylometylocelulozy

W tym doświadczeniu zastosowano metodę polimeryzacji suspensyjnej z odwróconymi fazami, stosując hydroksypropylometylocelulozę (HPMC) jako surowiec, roztwór wodorotlenku sodu jako fazę wodną, ​​cykloheksan jako fazę olejową i sulfon diwinylu (DVS) jako mieszaninę sieciującą Tween- 20 i Span-60 jako środek dyspergujący, mieszając z szybkością 400-900 obr./min w celu wytworzenia mikrosfer hydrożelowych.

Słowa kluczowe: hydroksypropylometyloceluloza; hydrożel; mikrosfery; dyspergator

1.Przegląd

1.1 Definicja hydrożelu

Hydrożel (Hydrożel) to rodzaj wielkocząsteczkowego polimeru, który zawiera w strukturze sieciowej dużą ilość wody i jest nierozpuszczalny w wodzie. Część grup hydrofobowych i reszt hydrofilowych wprowadza się do rozpuszczalnego w wodzie polimeru o usieciowanej strukturze sieciowej, a hydrofilową. Reszty wiążą się z cząsteczkami wody, łącząc cząsteczki wody wewnątrz sieci, natomiast reszty hydrofobowe pęcznieją z wodą tworząc sieć krzyżową -połączone polimery. Żelki i soczewki kontaktowe w życiu codziennym to produkty hydrożelowe. Ze względu na wielkość i kształt hydrożelu można go podzielić na makroskopowy żel i mikroskopijny żel (mikrosferę), przy czym ten pierwszy można podzielić na kolumnowy, porowaty gąbczasty, włóknisty, błoniasty, kulisty itp. Obecnie przygotowywane mikrosfery i mikrosfery w nanoskali mają dobrą miękkość, elastyczność, zdolność magazynowania cieczy i biokompatybilność i są wykorzystywane w badaniach uwięzionych leków.

1.2 Znaczenie wyboru tematu

W ostatnich latach, aby sprostać wymaganiom ochrony środowiska, materiały polimerowo-hydrożelowe stopniowo cieszą się coraz większym zainteresowaniem ze względu na ich dobre właściwości hydrofilowe i biokompatybilność. Mikrosfery hydrożelowe przygotowano z hydroksypropylometylocelulozy jako surowca w tym doświadczeniu. Hydroksypropylometyloceluloza to niejonowy eter celulozy w postaci białego proszku, bezwonny i pozbawiony smaku, posiadający niezastąpione właściwości innych syntetycznych materiałów polimerowych, dzięki czemu ma wysoką wartość badawczą w dziedzinie polimerów.

1.3 Stan rozwoju w kraju i za granicą

Hydrożel to farmaceutyczna postać dawkowania, która w ostatnich latach wzbudziła duże zainteresowanie międzynarodowej społeczności medycznej i szybko się rozwinęła. Odkąd Wichterle i Lim opublikowali w 1960 r. swoją pionierską pracę na temat hydrożeli usieciowanych HEMA, badania i eksploracja hydrożeli stale się pogłębiają. W połowie lat 70. Tanaka odkrył hydrożele wrażliwe na pH, mierząc stopień pęcznienia starzonych żeli akryloamidowych, co stanowiło nowy krok w badaniach hydrożeli. mój kraj jest na etapie rozwoju hydrożelu. Ze względu na rozległy proces przygotowania tradycyjnej medycyny chińskiej i złożone składniki, przy współdziałaniu wielu składników trudno jest wydobyć pojedynczy czysty produkt, a dawka jest duża, dlatego rozwój hydrożelu medycyny chińskiej może być stosunkowo powolny.

1.4 Materiały i zasady eksperymentalne

1.4.1 Hydroksypropylometyloceluloza

Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC), pochodna metylocelulozy, jest ważnym mieszanym eterem, należącym do niejonowych polimerów rozpuszczalnych w wodzie, jest bezwonny, bez smaku i nietoksyczny.

Przemysłowy HPMC ma postać białego proszku lub białego luźnego włókna, a jego wodny roztwór ma aktywność powierzchniową, wysoką przezroczystość i stabilne działanie. Ponieważ HPMC ma właściwość żelowania termicznego, wodny roztwór produktu jest podgrzewany w celu utworzenia żelu i wytrąca się, a następnie rozpuszcza się po ochłodzeniu, a temperatura żelowania dla różnych specyfikacji produktu jest inna. Właściwości różnych specyfikacji HPMC są również różne. Rozpuszczalność zmienia się wraz z lepkością i nie ma na nią wpływu wartość pH. Im niższa lepkość, tym większa rozpuszczalność. Wraz ze spadkiem zawartości grupy metoksylowej wzrasta temperatura żelowania HPMC, maleje rozpuszczalność w wodzie i maleje aktywność powierzchniowa. W przemyśle biomedycznym stosuje się go głównie jako materiał polimerowy kontrolujący szybkość uwalniania materiałów powłokowych, materiałów foliowych i preparatów o przedłużonym uwalnianiu. Można go również stosować jako stabilizator, środek zawieszający, klej do tabletek i środek zwiększający lepkość.

1.4.2 Zasada

Stosując metodę polimeryzacji w zawiesinie z odwróconymi fazami, stosując związek dyspergujący Tween-20, Span-60 i Tween-20 jako oddzielne środki dyspergujące, oznaczyć wartość HLB (surfaktant jest amfifilem z grupą hydrofilową i lipofilową Cząsteczka, wielkość i siła równowagę między grupą hydrofilową a grupą lipofilową w cząsteczce środka powierzchniowo czynnego definiuje się jako przybliżony zakres wartości równowagi hydrofilowo-lipofilowej środka powierzchniowo czynnego. Cykloheksan stosuje się jako fazę olejową, która może lepiej zdyspergować roztwór monomeru i rozproszyć wytworzone ciepło w eksperymencie w sposób ciągły. Dawka jest 1-5 razy większa niż w przypadku wodnego roztworu monomeru, przy stężeniu 99% diwinylosulfonu jako środka sieciującego, a ilość środka sieciującego jest kontrolowana na poziomie około 10%. sucha masa celulozowa, w taki sposób, że wiele liniowych cząsteczek jest ze sobą połączonych i usieciowanych w strukturę sieciową. Substancja, która wiąże się kowalencyjnie lub ułatwia tworzenie wiązań jonowych pomiędzy łańcuchami molekularnymi polimeru.

Mieszanie jest bardzo ważne w tym eksperymencie, a prędkość jest zazwyczaj kontrolowana na trzecim lub czwartym biegu. Ponieważ wielkość prędkości obrotowej bezpośrednio wpływa na wielkość mikrosfer. Gdy prędkość obrotowa jest większa niż 980 obr./min, wystąpi poważne zjawisko przyklejania się do ścianek, co znacznie zmniejszy wydajność produktu; Środek sieciujący ma tendencję do tworzenia żeli masowych i nie można uzyskać produktów kulistych.

2. Instrumenty i metody doświadczalne

2.1 Instrumenty eksperymentalne

Waga elektroniczna, wielofunkcyjne mieszadło elektryczne, mikroskop polaryzacyjny, analizator wielkości cząstek Malvern.

Do przygotowania mikrosfer hydrożelowych celulozy głównymi stosowanymi chemikaliami są cykloheksan, Tween-20, Span-60, hydroksypropylometyloceluloza, sulfon diwinylowy, wodorotlenek sodu, woda destylowana, z których wszystkie Monomery i dodatki są stosowane bezpośrednio bez obróbki.

2.2 Etapy przygotowania mikrosfer hydrożelowych celulozy

2.2.1 Stosowanie Tween 20 jako środka dyspergującego

Rozpuszczanie hydroksypropylometylocelulozy. Odważ dokładnie 2 g wodorotlenku sodu i przygotuj 2% roztwór wodorotlenku sodu za pomocą kolby miarowej o pojemności 100 ml. Weź 80 ml przygotowanego roztworu wodorotlenku sodu i podgrzej go w łaźni wodnej do około 50°C, odważyć 0,2 g celulozy i dodać do roztworu alkalicznego, wymieszać szklaną laską, umieścić w zimnej wodzie na łaźnię lodową i po sklarowaniu roztworu wykorzystać jako fazę wodną. Za pomocą cylindra miarowego odmierzyć 120 ml cykloheksanu (faza olejowa) do kolby trójszyjnej, pobrać strzykawką 5 ml Tween-20 do fazy olejowej i mieszać przy 700 obr./min przez jedną godzinę. Połowę przygotowanej fazy wodnej dodać do kolby trójszyjnej i mieszać przez trzy godziny. Stężenie sulfonu diwinylu wynosi 99%, rozcieńczonego do 1% wodą destylowaną. Za pomocą pipety pobrać 0,5 ml DVS do kolby miarowej o pojemności 50 ml w celu przygotowania 1% DVS. 1 ml DVS odpowiada 0,01 g. Za pomocą pipety pobrać 1 ml do kolby trójszyjnej. Mieszać w temperaturze pokojowej przez 22 godziny.

2.2.2 Stosowanie span60 i Tween-20 jako środków dyspergujących

Druga połowa fazy wodnej, która właśnie została przygotowana. Odważyć 0,01 gspan60 i dodać do probówki, podgrzać w łaźni wodnej o temperaturze 65 stopni aż do rozpuszczenia, następnie wrzucić do łaźni wodnej kilka kropli cykloheksanu za pomocą gumowego zakraplacza i podgrzewać, aż roztwór stanie się mlecznobiały. Do kolby trójszyjnej dodać 120 ml cykloheksanu, probówkę kilkakrotnie przepłukać cykloheksanem, podgrzewać przez 5 min, ostudzić do temperatury pokojowej i dodać 0,5 ml Tween-20. Po mieszaniu przez trzy godziny dodano 1 ml rozcieńczonego DVS. Mieszać w temperaturze pokojowej przez 22 godziny.

2.2.3 Wyniki eksperymentów

Mieszaną próbkę zanurzono w szklanym pręciku i rozpuszczono w 50 ml absolutnego etanolu, a wielkość cząstek zmierzono za pomocą miernika wielkości cząstek Malvern. Zastosowanie Tween-20 jako mikroemulsji dyspergującej jest grubsze, a zmierzona wielkość cząstek wynosząca 87,1% wynosi 455,2 d.nm, a wielkość cząstek 12,9% wynosi 5026 d.nm. Mikroemulsja mieszanego środka dyspergującego Tween-20 i Span-60 jest podobna do mikroemulsji mleka, z 81,7% wielkości cząstek 5421d.nm i 18,3% wielkości cząstek 180,1d.nm.

3. Omówienie wyników eksperymentów

W przypadku emulgatora do przygotowania mikroemulsji odwrotnej często lepiej jest zastosować związek surfaktantu hydrofilowego i surfaktanta lipofilowego. Dzieje się tak dlatego, że rozpuszczalność pojedynczego środka powierzchniowo czynnego w układzie jest niska. Po połączeniu obu grup hydrofilowych i lipofilowych współpracują ze sobą, dając efekt solubilizujący. Wartość HLB jest również powszechnie stosowanym wskaźnikiem przy wyborze emulgatorów. Dostosowując wartość HLB, można zoptymalizować stosunek dwuskładnikowego emulgatora związku i można przygotować bardziej jednolite mikrosfery. W tym doświadczeniu jako środek dyspergujący zastosowano słabo lipofilowy Span-60 (HLB=4,7) i hydrofilowy Tween-20 (HLB=16,7), a jako środek dyspergujący zastosowano Span-20 sam. Z wyników eksperymentów wynika, że ​​związek działa lepiej niż pojedynczy środek dyspergujący. Mikroemulsja związku dyspergującego jest stosunkowo jednolita i ma konsystencję mleczną; mikroemulsja wykorzystująca pojedynczy dyspergator ma zbyt dużą lepkość i białe cząstki. Mały pik pojawia się pod związkiem dyspergującym Tween-20 i Span-60. Możliwą przyczyną jest to, że napięcie międzyfazowe układu złożonego Span-60 i Tween-20 jest wysokie, a sam dyspergator ulega rozpadowi podczas mieszania o dużej intensywności, tworząc drobne cząstki, które będą miały wpływ na wyniki eksperymentów. Wadą dyspergatora Tween-20 jest to, że zawiera on dużą liczbę łańcuchów polioksyetylenowych (około n=20), co powoduje, że zawada przestrzenna pomiędzy cząsteczkami środka powierzchniowo czynnego jest większa i trudno jest uzyskać gęstość na granicy faz. Sądząc po kombinacji diagramów wielkości cząstek, białe cząstki w środku mogą być niezdyspergowaną celulozą. Dlatego wyniki tego eksperymentu sugerują, że efekt zastosowania związku dyspergującego jest lepszy, a eksperyment może dodatkowo zmniejszyć ilość Tween-20, aby przygotowane mikrosfery były bardziej jednorodne.

Ponadto należy minimalizować niektóre błędy w procesie operacji eksperymentalnej, takie jak przygotowanie wodorotlenku sodu w procesie rozpuszczania HPMC, rozcieńczanie DVS itp., należy w miarę możliwości standaryzować, aby zmniejszyć błędy eksperymentalne. Najważniejsza jest ilość dyspergatora, szybkość i intensywność mieszania oraz ilość środka sieciującego. Tylko przy odpowiedniej kontroli można przygotować mikrosfery hydrożelowe o dobrej dyspersji i jednolitej wielkości cząstek.