Priprava hidrogelnih mikrosfer iz hidroksipropil metil celuloze

Ta poskus uporablja metodo suspenzijske polimerizacije reverzne faze z uporabo hidroksipropil metilceluloze (HPMC) kot surovine, raztopine natrijevega hidroksida kot vodne faze, cikloheksana kot oljne faze in divinil sulfona (DVS) kot navzkrižno povezovalne mešanice Tween-a. 20 in Span-60 kot dispergator, mešanje s hitrostjo 400-900r/min za pripravo hidrogelnih mikrosfer.

Ključne besede: hidroksipropil metilceluloza; hidrogel; mikrosfere; dispergator

1.Pregled

1.1 Opredelitev hidrogela

Hidrogel (Hydrogel) je neke vrste visokomolekularni polimer, ki vsebuje veliko količino vode v mrežni strukturi in je netopen v vodi. Del hidrofobnih skupin in hidrofilnih ostankov se vnese v vodotopen polimer z mrežno zamreženo strukturo, hidrofilni ostanki pa se vežejo na molekule vode in povezujejo molekule vode znotraj mreže, medtem ko hidrofobni ostanki nabreknejo z vodo in tvorijo križno -vezani polimeri. Želeji in kontaktne leče v vsakdanjem življenju so izdelki iz hidrogela. Glede na velikost in obliko hidrogela ga lahko razdelimo na makroskopski gel in mikroskopski gel (mikrosfero), prvega pa na kolonasto, porozno gobo, vlaknasto, membransko, sferično itd. Trenutno pripravljene mikrosfere in mikrosfere v nanometrskem merilu imajo dobro mehkobo, elastičnost, sposobnost shranjevanja tekočine in biokompatibilnost ter se uporabljajo pri raziskavah ujetih zdravil.

1.2 Pomen izbire teme

V zadnjih letih, da bi izpolnili zahteve varstva okolja, so polimerni hidrogelni materiali postopoma pritegnili široko pozornost zaradi svojih dobrih hidrofilnih lastnosti in biokompatibilnosti. Hidrogelne mikrosfere so bile pripravljene iz hidroksipropil metilceluloze kot surovine v tem poskusu. Hidroksipropil metilceluloza je neionski celulozni eter, bel prah, brez vonja in okusa in ima nenadomestljive lastnosti drugih sintetičnih polimernih materialov, zato ima visoko raziskovalno vrednost na področju polimerov.

1.3 Stanje razvoja doma in v tujini

Hidrogel je farmacevtska oblika, ki je v zadnjih letih pritegnila veliko pozornosti mednarodne medicinske skupnosti in se hitro razvija. Odkar sta Wichterle in Lim leta 1960 objavila svoje pionirsko delo o zamreženih hidrogelih HEMA, se raziskave in raziskovanje hidrogelov še naprej poglabljajo. Sredi sedemdesetih let prejšnjega stoletja je Tanaka pri merjenju razmerja nabrekanja staranih akrilamidnih gelov odkril pH-občutljive hidrogele, kar je pomenilo nov korak v študiji hidrogelov. moja država je v fazi razvoja hidrogelov. Zaradi obsežnega postopka priprave tradicionalne kitajske medicine in zapletenih komponent je težko ekstrahirati en sam čisti izdelek, ko več komponent deluje skupaj, odmerek pa je velik, zato je lahko razvoj hidrogela kitajske medicine relativno počasen.

1.4 Eksperimentalni materiali in principi

1.4.1 Hidroksipropil metilceluloza

Hidroksipropil metil celuloza (HPMC), derivat metil celuloze, je pomemben mešani eter, ki spada med neionske vodotopne polimere in je brez vonja, okusa in nestrupen.

Industrijski HPMC je v obliki belega prahu ali belega ohlapnega vlakna, njegova vodna raztopina pa ima površinsko aktivnost, visoko preglednost in stabilno delovanje. Ker ima HPMC lastnost toplotnega geliranja, se vodna raztopina izdelka segreje, da nastane gel in se obori, nato pa se po ohlajanju raztopi, temperatura geliranja različnih specifikacij izdelka pa je različna. Tudi lastnosti različnih specifikacij HPMC so različne. Topnost se spreminja z viskoznostjo in nanjo pH vrednost ne vpliva. Nižja kot je viskoznost, večja je topnost. Ko se vsebnost metoksilne skupine zmanjša, se točka geliranja HPMC poveča, topnost v vodi se zmanjša in površinska aktivnost se zmanjša. V biomedicinski industriji se v glavnem uporablja kot polimerni material za nadzor hitrosti za premazne materiale, filmske materiale in pripravke s podaljšanim sproščanjem. Lahko se uporablja tudi kot stabilizator, suspendirno sredstvo, lepilo za tablete in sredstvo za povečanje viskoznosti.

1.4.2 Načelo

Z metodo suspenzijske polimerizacije z reverzno fazo, z uporabo Tween-20, sestavljenega disperganta Span-60 in Tween-20 kot ločenih disperzij določite vrednost HLB (površinsko aktivna snov je amfifil s hidrofilno skupino in molekulo lipofilne skupine, količino velikosti in sile Ravnovesje med hidrofilno in lipofilno skupino v molekuli površinsko aktivne snovi je opredeljeno kot približna vrednost hidrofilno-lipofilne vrednosti površinsko aktivne snovi. Cikloheksan lahko bolje razprši raztopino monomera in odvede nastalo toploto v poskusu je doza 1-5-krat večja od doze monomerne vodne raztopine s koncentracijo 99 % divinil sulfona kot zamreževalnega sredstva, količina zamreževalnega sredstva pa je kontrolirana pri približno 10 %. suha celulozna masa, tako da je več linearnih molekul med seboj povezanih in zamreženih v mrežno strukturo. Snov, ki kovalentno veže ali olajša tvorbo ionske vezi med polimernimi molekularnimi verigami.

Mešanje je zelo pomembno za ta poskus, hitrost pa se na splošno nadzoruje pri tretji ali četrti prestavi. Ker velikost vrtilne hitrosti neposredno vpliva na velikost mikrosfer. Ko je hitrost vrtenja večja od 980r/min, bo prišlo do resnega lepljenja stene, kar bo močno zmanjšalo donos izdelka; Sredstvo za navzkrižno povezovanje nagiba k ustvarjanju masnih gelov in sferičnih izdelkov ni mogoče dobiti.

2. Eksperimentalni instrumenti in metode

2.1 Eksperimentalni instrumenti

Elektronska tehtnica, večnamensko električno mešalo, polarizacijski mikroskop, Malvern analizator velikosti delcev.

Za pripravo celuloznih hidrogelnih mikrosfer so glavne uporabljene kemikalije cikloheksan, Tween-20, Span-60, hidroksipropil metilceluloza, divinil sulfon, natrijev hidroksid, destilirana voda, pri čemer se vsi monomeri in dodatki uporabljajo neposredno brez obdelave.

2.2 Koraki priprave celuloznih hidrogelnih mikrosfer

2.2.1 Uporaba Tween 20 kot dispergenta

Raztapljanje hidroksipropilmetilceluloze. Natančno odtehtajte 2 g natrijevega hidroksida in pripravite 2 % raztopino natrijevega hidroksida s 100 ml merilno bučko. Vzemite 80 ml pripravljene raztopine natrijevega hidroksida in jo segrejte v vodni kopeli na približno 50 °C.°C, odtehtajte 0,2 g celuloze in jo dodajte alkalni raztopini, premešajte s stekleno paličico, postavite v hladno vodo za ledeno kopel in jo uporabite kot vodno fazo, ko raztopino zbistrite. Z merilnim valjem odmerite 120 ml cikloheksana (oljna faza) v bučko s tremi grli, z brizgo potegnite 5 ml Tween-20 v oljno fazo in mešajte eno uro pri 700 obratih/min. Odvzamemo polovico pripravljene vodne faze in jo dodamo v bučko s tremi grli ter mešamo tri ure. Koncentracija divinil sulfona je 99 %, razredčen na 1 % z destilirano vodo. S pipeto odnesite 0,5 ml DVS v 50 ml merilno bučko, da pripravite 1 % DVS, 1 ml DVS je enakovreden 0,01 g. S pipeto odnesite 1 ml v trivratno bučko. Mešajte pri sobni temperaturi 22 ur.

2.2.2 Uporaba span60 in Tween-20 kot disperzij

Druga polovica pravkar pripravljene vodne faze. Odtehtamo 0,01gspan60 in dodamo v epruveto, segrevamo v vodni kopeli pri 65 stopinjah, dokler se ne stopi, nato z gumijasto kapalko v vodno kopel kapnemo nekaj kapljic cikloheksana in segrevamo, dokler raztopina ne postane mlečno bela. Dodamo jo v trivratno bučko, nato dodamo 120ml cikloheksana, epruveto večkrat splaknemo s cikloheksanom, segrevamo 5min, ohladimo na sobno temperaturo in dodamo 0,5ml Tween-20. Po triurnem mešanju smo dodali 1 ml razredčenega DVS. Mešajte pri sobni temperaturi 22 ur.

2.2.3 Eksperimentalni rezultati

Premešan vzorec je bil potopljen v stekleno paličico in raztopljen v 50 ml absolutnega etanola, velikost delcev pa je bila izmerjena z Malvernovim merilnikom velikosti delcev. Uporaba Tween-20 kot mikroemulzije za dispergiranje je debelejša in izmerjena velikost delcev 87,1 % je 455,2 d.nm, velikost delcev 12,9 % pa 5026 d.nm. Mikroemulzija mešanega dispergenta Tween-20 in Span-60 je podobna tisti iz mleka, z 81,7 % velikosti delcev 5421d.nm in 18,3 % velikosti delcev 180,1d.nm.

3. Razprava o eksperimentalnih rezultatih

Za emulgator za pripravo inverzne mikroemulzije je pogosto bolje uporabiti spojino hidrofilne površinsko aktivne snovi in ​​lipofilne površinsko aktivne snovi. To je zato, ker je topnost ene same površinsko aktivne snovi v sistemu nizka. Ko se oba sestavita, hidrofilne in lipofilne skupine druga druge sodelujejo, da imajo učinek raztapljanja. Vrednost HLB je tudi pogosto uporabljen indeks pri izbiri emulgatorjev. S prilagoditvijo vrednosti HLB lahko optimiziramo razmerje dvokomponentnega sestavljenega emulgatorja in pripravimo bolj enotne mikrosfere. V tem poskusu sta bila kot dispergator uporabljena šibko lipofilni Span-60 (HLB=4,7) in hidrofilni Tween-20 (HLB=16,7), Span-20 pa sam kot dispergator. Iz eksperimentalnih rezultatov je razvidno, da je učinek spojine boljši od enega samega disperzanta. Mikroemulzija sestavljenega dispergenta je razmeroma enotna in ima konsistenco, podobno mleku; mikroemulzija, ki uporablja eno samo disperzijsko sredstvo, ima previsoko viskoznost in bele delce. Majhen vrh se pojavi pod sestavljenim dispergentom Tween-20 in Span-60. Možen razlog je, da je medfazna napetost sestavljenega sistema Span-60 in Tween-20 visoka, sam dispergator pa se pri močnem mešanju razgradi, da nastane. Drobni delci bodo vplivali na eksperimentalne rezultate. Pomanjkljivost disperznega sredstva Tween-20 je, da ima veliko število polioksietilenskih verig (n=20 ali tako), zaradi česar je sterična ovira med molekulami površinsko aktivne snovi večja in je težko biti gost na vmesniku. Sodeč po kombinaciji diagramov velikosti delcev so lahko beli delci v notranjosti nerazpršena celuloza. Zato rezultati tega poskusa kažejo, da je učinek uporabe sestavljenega dispergenta boljši in da lahko poskus dodatno zmanjša količino Tween-20, da bodo pripravljene mikrosfere bolj enotne.

Poleg tega je treba čim bolj standardizirati nekatere napake v procesu eksperimentalnega delovanja, kot je priprava natrijevega hidroksida v procesu raztapljanja HPMC, redčenje DVS itd., da se zmanjšajo eksperimentalne napake. Najpomembnejša je količina dispergenta, hitrost in intenzivnost mešanja ter količina zamreževalca. Le ob ustreznem nadzoru je mogoče pripraviti hidrogelne mikrosfere z dobro disperzijo in enakomerno velikostjo delcev.