Framställning av hydrogelmikrosfärer från hydroxipropylmetylcellulosa

Detta experiment använder den omvända fassuspensionspolymerisationsmetoden, med hydroxipropylmetylcellulosa (HPMC) som råmaterial, natriumhydroxidlösning som vattenfas, cyklohexan som oljefas och divinylsulfon (DVS) som tvärbindande blandning av Tween- 20 och Span-60 som ett dispergeringsmedel, omrörning med en hastighet av 400-900 r/min för att framställa hydrogelmikrosfärer.

Nyckelord: hydroxipropylmetylcellulosa; hydrogel; mikrosfärer; dispergeringsmedel

1.Översikt

1.1 Definition av hydrogel

Hydrogel (Hydrogel) är en sorts högmolekylär polymer som innehåller en stor mängd vatten i nätverksstrukturen och är olöslig i vatten. En del av hydrofoba grupper och hydrofila rester införs i den vattenlösliga polymeren med en nätverkstvärbunden struktur, och de hydrofila resterna binder till vattenmolekyler och binder vattenmolekylerna inuti nätverket, medan de hydrofoba resterna sväller med vatten för att bilda korsning -kopplade polymerer. Geléer och kontaktlinser i det dagliga livet är alla hydrogelprodukter. Beroende på storleken och formen på hydrogelen kan den delas in i makroskopisk gel och mikroskopisk gel (mikrosfär), och den förra kan delas in i kolumnformad, porös svamp, fibrös, membranös, sfärisk, etc. De för närvarande framställda mikrosfärerna och mikrosfärerna i nanoskala har god mjukhet, elasticitet, vätskelagringskapacitet och biokompatibilitet och används i forskningen om infångade läkemedel.

1.2 Betydelsen av ämnesval

Under de senaste åren, för att uppfylla kraven på miljöskydd, har polymera hydrogelmaterial gradvis väckt stor uppmärksamhet på grund av deras goda hydrofila egenskaper och biokompatibilitet. Hydrogelmikrosfärer framställdes från hydroxipropylmetylcellulosa som råmaterial i detta experiment. Hydroxipropylmetylcellulosa är en icke-jonisk cellulosaeter, vitt pulver, luktfritt och smaklöst, och har oersättliga egenskaper hos andra syntetiska polymermaterial, så det har högt forskningsvärde inom polymerområdet.

1.3 Utvecklingsstatus hemma och utomlands

Hydrogel är en farmaceutisk beredningsform som har rönt stor uppmärksamhet i det internationella medicinska samfundet de senaste åren och som har utvecklats snabbt. Sedan Wichterle och Lim publicerade sitt banbrytande arbete om HEMA tvärbundna hydrogeler 1960, har forskningen och utforskningen av hydrogeler fortsatt att fördjupas. I mitten av 1970-talet upptäckte Tanaka pH-känsliga hydrogeler när man mätte svällningsförhållandet hos åldrade akrylamidgeler, vilket markerade ett nytt steg i studiet av hydrogeler. mitt land befinner sig i utvecklingsstadiet av hydrogel. På grund av den omfattande beredningsprocessen för traditionell kinesisk medicin och komplexa komponenter är det svårt att extrahera en enda ren produkt när flera komponenter arbetar tillsammans, och dosen är stor, så utvecklingen av kinesisk medicinhydrogel kan vara relativt långsam.

1.4 Experimentella material och principer

1.4.1 Hydroxipropylmetylcellulosa

Hydroxipropylmetylcellulosa (HPMC), ett derivat av metylcellulosa, är en viktig blandeter, som tillhör icke-joniska vattenlösliga polymerer, och är luktfri, smaklös och ogiftig.

Industriell HPMC är i form av vitt pulver eller vit lös fiber, och dess vattenlösning har ytaktivitet, hög transparens och stabil prestanda. Eftersom HPMC har egenskapen för termisk gelning, upphettas den vattenhaltiga produktlösningen för att bilda en gel och fälls ut och löses sedan upp efter kylning, och gelningstemperaturen för olika specifikationer för produkten är olika. Egenskaperna för olika specifikationer av HPMC är också olika. Lösligheten förändras med viskositeten och påverkas inte av pH-värdet. Ju lägre viskositet, desto större löslighet. När innehållet av metoxylgrupp minskar, ökar gelpunkten för HPMC, vattenlösligheten minskar och ytaktiviteten minskar. Inom den biomedicinska industrin används det huvudsakligen som ett hastighetskontrollerande polymermaterial för beläggningsmaterial, filmmaterial och preparat med fördröjd frisättning. Det kan också användas som stabilisator, suspenderingsmedel, tablettadhesiv och viskositetsförstärkare.

1.4.2 Princip

Genom att använda den omvända fassuspensionspolymerisationsmetoden, med hjälp av Tween-20, Span-60 dispergeringsmedel och Tween-20 som separata dispergeringsmedel, bestäm HLB-värdet (ytaktivt ämne är en amfifil med hydrofil grupp och lipofil grupp Molekyl, storleken och kraften balansen mellan den hydrofila gruppen och den lipofila gruppen i den ytaktiva molekylen definieras som det ungefärliga intervallet för det hydrofila-lipofila balansvärdet för det ytaktiva medlet, eftersom cyklohexanen bättre kan dispergera monomerlösningen och avleda värmen i experimentet kontinuerligt. Doseringen är 1-5 gånger den för den vattenhaltiga monomerlösningen med en koncentration av 99% divinylsulfon som tvärbindningsmedel, och mängden av tvärbindningsmedlet kontrolleras till cirka 10%. den torra cellulosamassan, så att flera linjära molekyler binds till varandra och tvärbinds till en nätverksstruktur Ett ämne som kovalent binder eller underlättar eller jonbindningsbildning mellan polymermolekylkedjor.

Omrörning är mycket viktigt för detta experiment, och hastigheten kontrolleras i allmänhet på tredje eller fjärde växeln. Eftersom storleken på rotationshastigheten direkt påverkar storleken på mikrosfärerna. När rotationshastigheten är större än 980 r/min, kommer det att uppstå allvarliga väggklibbningsfenomen, vilket avsevärt kommer att minska produktutbytet; Tvärbindningsmedlet tenderar att producera bulkgeler och sfäriska produkter kan inte erhållas.

2. Experimentella instrument och metoder

2.1 Experimentella instrument

Elektronisk balans, multifunktionell elektrisk omrörare, polariserande mikroskop, Malvern partikelstorleksanalysator.

För att framställa cellulosahydrogelmikrosfärer är de huvudsakliga kemikalierna cyklohexan, Tween-20, Span-60, hydroxipropylmetylcellulosa, divinylsulfon, natriumhydroxid, destillerat vatten, vilka alla monomerer och tillsatser används direkt utan behandling.

2.2 Beredningssteg för cellulosahydrogelmikrosfärer

2.2.1 Använda Tween 20 som dispergeringsmedel

Upplösning av hydroxipropylmetylcellulosa. Väg 2 g natriumhydroxid noggrant och förbered en 2 % natriumhydroxidlösning med en 100 ml mätkolv. Ta 80 ml av den beredda natriumhydroxidlösningen och värm den i ett vattenbad till cirka 50°C, väg 0,2 g cellulosa och tillsätt den till den alkaliska lösningen, rör om den med en glasstav, lägg den i kallt vatten för ett isbad och använd den som vattenfas efter att lösningen har klarnat. Använd en graderad cylinder för att mäta upp 120 ml cyklohexan (oljefas) i en trehalsad kolv, dra upp 5 ml Tween-20 i oljefasen med en spruta och rör om vid 700 r/min i en timme. Ta hälften av den beredda vattenfasen och tillsätt den i en trehalsad kolv och rör om i tre timmar. Koncentrationen av divinylsulfon är 99 %, utspädd till 1 % med destillerat vatten. Använd en pipett för att ta 0,5 ml DVS i en 50 ml mätkolv för att förbereda 1 % DVS, 1 ml DVS motsvarar 0,01 g. Använd en pipett för att ta 1 ml i den trehalsade kolven. Rör om i rumstemperatur i 22 timmar.

2.2.2 Användning av span60 och Tween-20 som dispergeringsmedel

Den andra halvan av vattenfasen som precis har förberetts. Väg 0,01gspan60 och tillsätt det i provröret, värm det i ett 65-graders vattenbad tills det smälter, droppa sedan några droppar cyklohexan i vattenbadet med en gummipipa och värm det tills lösningen blir mjölkvit. Tillsätt den i en trehalsad kolv, tillsätt sedan 120 ml cyklohexan, skölj provröret med cyklohexan flera gånger, värm i 5 minuter, kyl ner till rumstemperatur och tillsätt 0,5 ml Tween-20. Efter omrörning i tre timmar tillsattes 1 ml utspädd DVS. Rör om i rumstemperatur i 22 timmar.

2.2.3 Experimentella resultat

Det omrörda provet doppades i en glasstav och löstes i 50 ml absolut etanol, och partikelstorleken mättes under en Malvern-partikelstorleksanordning. Att använda Tween-20 som dispergeringsmedel är tjockare och den uppmätta partikelstorleken på 87,1 % är 455,2 d.nm och partikelstorleken på 12,9 % är 5026 d.nm. Mikroemulsionen av Tween-20 och Span-60 blandade dispergeringsmedel liknar den för mjölk, med 81,7 % partikelstorlek på 5421 d.nm och 18,3 % partikelstorlek på 180,1 d.nm.

3. Diskussion av experimentella resultat

För emulgeringsmedlet för framställning av omvänd mikroemulsion är det ofta bättre att använda föreningen av hydrofilt ytaktivt ämne och lipofilt ytaktivt ämne. Detta beror på att lösligheten för ett enda ytaktivt ämne i systemet är låg. Efter att de två har sammansatts samarbetar varandras hydrofila grupper och lipofila grupper med varandra för att ha en solubiliserande effekt. HLB-värdet är också ett vanligt förekommande index vid val av emulgeringsmedel. Genom att justera HLB-värdet kan förhållandet mellan emulgeringsmedlet med två komponenter optimeras och mer enhetliga mikrosfärer kan framställas. I detta experiment användes svagt lipofilt Span-60 (HLB=4,7) och hydrofilt Tween-20 (HLB=16,7) som dispergeringsmedel och Span-20 användes ensamt som dispergeringsmedel. Från de experimentella resultaten kan man se att föreningen Effekten är bättre än ett enskilt dispergeringsmedel. Mikroemulsionen av det sammansatta dispergeringsmedlet är relativt enhetlig och har en mjölkliknande konsistens; mikroemulsionen som använder ett enda dispergeringsmedel har för hög viskositet och vita partiklar. Den lilla toppen uppträder under det sammansatta dispergeringsmedlet av Tween-20 och Span-60. Den möjliga orsaken är att gränsytspänningen i sammansättningssystemet av Span-60 och Tween-20 är hög, och själva dispergeringsmedlet bryts upp under högintensiv omrörning för att bilda. De fina partiklarna kommer att påverka experimentresultaten. Nackdelen med dispergeringsmedlet Tween-20 är att det har ett stort antal polyoxietylenkedjor (n=20 eller så), vilket gör det steriska hindret mellan de ytaktiva molekylerna större och det är svårt att vara tät vid gränsytan. Att döma av kombinationen av partikelstorleksdiagram kan de vita partiklarna inuti vara odispergerad cellulosa. Därför tyder resultaten av detta experiment på att effekten av att använda ett sammansatt dispergeringsmedel är bättre, och experimentet kan ytterligare minska mängden Tween-20 för att göra de preparerade mikrosfärerna mer enhetliga.

Dessutom bör vissa fel i den experimentella driftprocessen minimeras, såsom framställning av natriumhydroxid i upplösningsprocessen av HPMC, utspädning av DVS, etc., bör standardiseras så mycket som möjligt för att minska experimentella fel. Det viktigaste är mängden dispergeringsmedel, hastigheten och intensiteten av omrörningen och mängden tvärbindningsmedel. Endast när de kontrolleras korrekt kan hydrogelmikrosfärer med god dispersion och enhetlig partikelstorlek framställas.