Prepararea microsferelor de hidrogel din hidroxipropil metil celuloză

Acest experiment adoptă metoda de polimerizare în suspensie în fază inversă, folosind hidroxipropil metilceluloză (HPMC) ca materie primă, soluție de hidroxid de sodiu ca fază apoasă, ciclohexan ca fază uleioasă și divinil sulfonă (DVS) ca amestec de reticulare de Tween- 20 și Span-60 ca dispersant, agitând la o viteză de 400-900r/min pentru a prepara microsfere de hidrogel.

Cuvinte cheie: hidroxipropil metilceluloză; hidrogel; microsfere; dispersant

1.Prezentare generală

1.1 Definiția hidrogelului

Hidrogelul (Hydrogel) este un fel de polimer cu molecule înalte care conține o cantitate mare de apă în structura rețelei și este insolubil în apă. O parte din grupările hidrofobe și reziduurile hidrofile sunt introduse în polimerul solubil în apă cu o structură reticulata în rețea, iar reziduurile hidrofile se leagă de moleculele de apă, legând moleculele de apă din interiorul rețelei, în timp ce reziduurile hidrofobe se umflă cu apă pentru a forma încrucișări. -polimeri legaţi. Jeleurile și lentilele de contact în viața de zi cu zi sunt toate produse cu hidrogel. În funcție de dimensiunea și forma hidrogelului, acesta poate fi împărțit în gel macroscopic și gel microscopic (microsferă), iar primul poate fi împărțit în burete columnar, poros, fibros, membranos, sferic etc. Microsferele și microsferele la scară nanometrică pregătite în prezent au moliciune bună, elasticitate, capacitate de stocare a lichidelor și biocompatibilitate și sunt utilizate în cercetarea medicamentelor prinse.

1.2 Semnificația selecției subiectului

În ultimii ani, pentru a îndeplini cerințele de protecție a mediului, materialele polimerice hidrogel au atras treptat atenția pe scară largă datorită proprietăților lor hidrofile bune și biocompatibilității. Microsferele de hidrogel au fost preparate din hidroxipropil metilceluloză ca materie primă în acest experiment. Hidroxipropilmetilceluloza este un eter de celuloză neionic, pulbere albă, inodor și fără gust și are caracteristici de neînlocuit ale altor materiale polimerice sintetice, deci are o valoare ridicată de cercetare în domeniul polimerilor.

1.3 Starea de dezvoltare în țară și în străinătate

Hidrogelul este o formă de dozare farmaceutică care a atras multă atenție în comunitatea medicală internațională în ultimii ani și s-a dezvoltat rapid. De când Wichterle și Lim și-au publicat lucrările de pionierat asupra hidrogelurilor reticulate HEMA în 1960, cercetarea și explorarea hidrogelurilor a continuat să se aprofundeze. La mijlocul anilor 1970, Tanaka a descoperit hidrogeluri sensibile la pH la măsurarea raportului de umflare a gelurilor de acrilamidă îmbătrânite, marcând un nou pas în studiul hidrogelurilor. țara mea este în stadiul de dezvoltare a hidrogelului. Datorită procesului extins de preparare a medicinei tradiționale chineze și a componentelor complexe, este dificil să se extragă un singur produs pur atunci când mai multe componente lucrează împreună, iar doza este mare, astfel încât dezvoltarea hidrogelului din medicina chineză poate fi relativ lentă.

1.4 Materiale și principii experimentale

1.4.1 Hidroxipropil metilceluloză

Hidroxipropil metil celuloza (HPMC), un derivat al metil celulozei, este un eter mixt important, care aparține polimerilor neionici solubili în apă și este inodor, insipid și netoxic.

HPMC industrial este sub formă de pulbere albă sau fibre albe libere, iar soluția sa apoasă are activitate de suprafață, transparență ridicată și performanță stabilă. Deoarece HPMC are proprietatea de gelificare termică, soluția apoasă de produs este încălzită pentru a forma un gel și precipită, apoi se dizolvă după răcire, iar temperatura de gelificare a diferitelor specificații ale produsului este diferită. Proprietățile diferitelor specificații ale HPMC sunt, de asemenea, diferite. Solubilitatea se modifică odată cu vâscozitatea și nu este afectată de valoarea pH-ului. Cu cât vâscozitatea este mai mică, cu atât solubilitatea este mai mare. Pe măsură ce conținutul de grupare metoxil scade, punctul de gel al HPMC crește, solubilitatea în apă scade și activitatea de suprafață scade. În industria biomedicală, este utilizat în principal ca material polimeric care controlează viteza pentru materiale de acoperire, materiale de film și preparate cu eliberare susținută. Poate fi folosit și ca stabilizator, agent de suspendare, adeziv pentru tablete și amplificator de vâscozitate.

1.4.2 Principiul

Folosind metoda de polimerizare în suspensie în fază inversă, folosind Tween-20, dispersantul compus Span-60 și Tween-20 ca dispersanți separați, determinați valoarea HLB (agentul tensioactiv este un amfifil cu grupare hidrofilă și grupare lipofilă Moleculă, cantitatea de dimensiune și forță echilibrul dintre gruparea hidrofilă și gruparea lipofilă din molecula de agent tensioactiv este definit ca intervalul aproximativ al valorii de echilibru hidrofil-lipofil al agentului tensioactiv. Ciclohexanul poate dispersa mai bine soluția de monomer și poate disipa căldura generată în experiment, doza este de 1-5 ori mai mare decât cea a soluţiei apoase de monomer, cu o concentraţie de 99% divinil sulfonă ca agent de reticulare, iar cantitatea de agent de reticulare este controlată la aproximativ 10%. masa de celuloză uscată, astfel încât moleculele liniare multiple sunt legate între ele și reticulate într-o structură de rețea. O substanță care leagă covalent sau facilitează formarea de legături ionice între lanțurile moleculare de polimer.

Agitarea este foarte importantă pentru acest experiment, iar viteza este în general controlată la treapta a treia sau a patra. Deoarece dimensiunea vitezei de rotație afectează direct dimensiunea microsferelor. Când viteza de rotație este mai mare de 980r/min, va exista un fenomen grav de lipire a peretelui, care va reduce foarte mult randamentul produsului; Agentul de reticulare tinde să producă geluri în vrac, iar produsele sferice nu pot fi obținute.

2. Instrumente și metode experimentale

2.1 Instrumente experimentale

Balanță electronică, agitator electric multifuncțional, microscop polarizant, analizor de dimensiunea particulelor Malvern.

Pentru prepararea microsferelor de hidrogel de celuloză, principalele substanțe chimice utilizate sunt ciclohexan, Tween-20, Span-60, hidroxipropil metilceluloză, divinil sulfonă, hidroxid de sodiu, apă distilată, toate acestea Monomeri și aditivi sunt utilizați direct fără tratament.

2.2 Etape de preparare a microsferelor de hidrogel de celuloză

2.2.1 Utilizarea Tween 20 ca dispersant

Dizolvarea hidroxipropilmetilcelulozei. Se cântăresc cu precizie 2 g de hidroxid de sodiu și se prepară o soluție de hidroxid de sodiu 2% cu un balon cotat de 100 ml. Luați 80 ml din soluția de hidroxid de sodiu preparată și încălziți-o într-o baie de apă la aproximativ 50°C, se cântăresc 0,2 g de celuloză și se adaugă la soluția alcalină, se amestecă cu o baghetă de sticlă, se pune în apă rece pentru o baie de gheață și se folosește ca fază apoasă după ce soluția este clarificată. Utilizați un cilindru gradat pentru a măsura 120 ml de ciclohexan (fază uleioasă) într-un balon cu trei gâturi, trageți 5 ml de Tween-20 în faza uleioasă cu o seringă și amestecați la 700 r/min timp de o oră. Luați jumătate din faza apoasă pregătită și adăugați-o într-un balon cu trei gâturi și amestecați timp de trei ore. Concentrația de divinil sulfonă este de 99%, diluată la 1% cu apă distilată. Utilizați o pipetă pentru a lua 0,5 ml de DVS într-un balon cotat de 50 ml pentru a prepara 1% DVS, 1 ml de DVS este echivalent cu 0,01 g. Utilizați o pipetă pentru a introduce 1 ml în balonul cu trei gâturi. Se amestecă la temperatura camerei timp de 22 de ore.

2.2.2 Utilizarea span60 și Tween-20 ca dispersanți

Cealaltă jumătate a fazei de apă care tocmai a fost pregătită. Se cântărește 0,01 gspan60 și se adaugă în eprubetă, se încălzește într-o baie de apă la 65 de grade până se topește, apoi se aruncă câteva picături de ciclohexan în baia de apă cu un picurător de cauciuc și se încălzește până când soluția devine albă lăptoasă. Adăugați-l într-un balon cu trei gâturi, apoi adăugați 120 ml de ciclohexan, clătiți eprubeta cu ciclohexan de mai multe ori, încălziți timp de 5 minute, răciți la temperatura camerei și adăugați 0,5 ml de Tween-20. După agitare timp de trei ore, s-a adăugat 1 ml de DVS diluat. Se amestecă la temperatura camerei timp de 22 de ore.

2.2.3 Rezultate experimentale

Proba agitată a fost scufundată într-o baghetă de sticlă și dizolvată în 50 ml etanol absolut, iar dimensiunea particulelor a fost măsurată la un granulometru Malvern. Utilizarea Tween-20 ca microemulsie dispersant este mai groasă, iar dimensiunea particulelor măsurată de 87,1% este 455,2d.nm, iar dimensiunea particulelor de 12,9% este 5026d.nm. Microemulsia de dispersant mixt Tween-20 și Span-60 este similară cu cea a laptelui, cu 81,7% dimensiunea particulelor de 5421d.nm și 18,3% dimensiunea particulelor de 180,1d.nm.

3. Discutarea rezultatelor experimentale

Pentru emulgatorul pentru prepararea microemulsiei inverse, este adesea mai bine să se utilizeze compusul de surfactant hidrofil și surfactant lipofil. Acest lucru se datorează faptului că solubilitatea unui singur surfactant în sistem este scăzută. După ce cele două sunt combinate, grupările hidrofile și grupările lipofile ale celuilalt cooperează între ele pentru a avea un efect de solubilizare. Valoarea HLB este, de asemenea, un indice frecvent utilizat la selectarea emulgatorilor. Prin ajustarea valorii HLB, raportul emulgatorului compus din două componente poate fi optimizat și pot fi preparate microsfere mai uniforme. În acest experiment, Span-60 slab lipofil (HLB=4,7) și Tween-20 hidrofil (HLB=16,7) au fost utilizate ca dispersant, iar Span-20 a fost utilizat singur ca dispersant. Din rezultatele experimentale, se poate observa că compusul Efectul este mai bun decât un singur dispersant. Microemulsia compusului dispersant este relativ uniformă și are o consistență asemănătoare laptelui; microemulsia care utilizează un singur dispersant are vâscozitate prea mare și particule albe. Vârful mic apare sub dispersantul compus al Tween-20 și Span-60. Motivul posibil este că tensiunea interfacială a sistemului compus de Span-60 și Tween-20 este mare, iar dispersantul în sine este descompus sub agitare de mare intensitate pentru a forma particulele fine vor afecta rezultatele experimentale. Dezavantajul dispersantului Tween-20 este că are un număr mare de lanțuri de polioxietilenă (n=20 sau cam asa ceva), ceea ce face ca obstacolul steric dintre moleculele de surfactant să fie mai mare și este dificil să fie dens la interfață. Judecând după combinația de diagrame de mărime a particulelor, particulele albe din interior pot fi celuloză nedispersată. Prin urmare, rezultatele acestui experiment sugerează că efectul utilizării unui dispersant compus este mai bun, iar experimentul poate reduce și mai mult cantitatea de Tween-20 pentru a uniformiza microsferele preparate.

În plus, unele erori în procesul de operare experimentală ar trebui reduse la minimum, cum ar fi prepararea hidroxidului de sodiu în procesul de dizolvare a HPMC, diluarea DVS etc., ar trebui standardizate pe cât posibil pentru a reduce erorile experimentale. Cel mai important lucru este cantitatea de dispersant, viteza și intensitatea amestecării și cantitatea de agent de reticulare. Numai atunci când sunt controlate corespunzător, pot fi preparate microsfere de hidrogel cu o bună dispersie și o dimensiune uniformă a particulelor.