Paghahanda ng Hydrogel Microspheres mula sa Hydroxypropyl Methyl Cellulose

Ang eksperimentong ito ay gumagamit ng reverse phase suspension polymerization method, gamit ang hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) bilang raw material, sodium hydroxide solution bilang water phase, cyclohexane bilang oil phase, at divinyl sulfone (DVS) bilang cross-linking Mixture of Tween- 20 at Span-60 bilang isang dispersant, pagpapakilos sa bilis na 400-900r/min upang maghanda ng hydrogel microspheres.

Susing salita: hydroxypropyl methylcellulose; hydrogel; microspheres; dispersant

1.Pangkalahatang-ideya

1.1 Kahulugan ng hydrogel

Ang Hydrogel (Hydrogel) ay isang uri ng mataas na molekular na polimer na naglalaman ng malaking halaga ng tubig sa istraktura ng network at hindi matutunaw sa tubig. Ang isang bahagi ng hydrophobic group at hydrophilic residues ay ipinapasok sa water-soluble polymer na may network crosslinked structure, at ang hydrophilic Ang mga residue ay nagbubuklod sa mga molekula ng tubig, na nag-uugnay sa mga molekula ng tubig sa loob ng network, habang ang mga hydrophobic residues ay namamaga sa tubig upang bumuo ng cross -nakaugnay na mga polimer. Ang mga jellies at contact lens sa pang-araw-araw na buhay ay pawang mga produktong hydrogel. Ayon sa laki at hugis ng hydrogel, maaari itong nahahati sa macroscopic gel at microscopic gel (microsphere), at ang dating ay maaaring nahahati sa columnar, porous sponge, fibrous, membranous, spherical, atbp. Ang kasalukuyang inihanda na microspheres at nanoscale microspheres ay may mahusay na lambot, pagkalastiko, kapasidad ng pag-iimbak ng likido at biocompatibility, at ginagamit sa pagsasaliksik ng mga nakakulong na gamot.

1.2 Kahalagahan ng pagpili ng paksa

Sa mga nagdaang taon, upang matugunan ang mga kinakailangan ng proteksyon sa kapaligiran, ang mga polymer hydrogel na materyales ay unti-unting nakakaakit ng malawakang pansin dahil sa kanilang mahusay na hydrophilic properties at biocompatibility. Ang mga hydrogel microspheres ay inihanda mula sa hydroxypropyl methylcellulose bilang hilaw na materyal sa eksperimentong ito. Ang hydroxypropyl methylcellulose ay isang non-ionic cellulose eter, puting pulbos, walang amoy at walang lasa, at may hindi maaaring palitan na mga katangian ng iba pang sintetikong polymer na materyales, kaya ito ay may mataas na halaga ng pananaliksik sa larangan ng polimer.

1.3 Katayuan ng pag-unlad sa loob at labas ng bansa

Ang Hydrogel ay isang pharmaceutical dosage form na nakakaakit ng maraming atensyon sa internasyonal na medikal na komunidad sa mga nakaraang taon at mabilis na umunlad. Mula noong inilathala nina Wichterle at Lim ang kanilang gawaing pangunguna sa HEMA cross-linked hydrogels noong 1960, ang pananaliksik at paggalugad ng mga hydrogel ay patuloy na lumalim. Noong kalagitnaan ng 1970s, natuklasan ni Tanaka ang mga pH-sensitive na hydrogel kapag sinusukat ang swelling ratio ng mga matatandang acrylamide gels, na nagmamarka ng isang bagong hakbang sa pag-aaral ng mga hydrogel. ang aking bansa ay nasa yugto ng pagbuo ng hydrogel. Dahil sa malawak na proseso ng paghahanda ng tradisyunal na gamot na Tsino at mga kumplikadong sangkap, mahirap kunin ang isang purong produkto kapag nagtutulungan ang maraming sangkap, at malaki ang dosis, kaya maaaring medyo mabagal ang pagbuo ng hydrogel ng Chinese medicine.

1.4 Mga pang-eksperimentong materyales at prinsipyo

1.4.1 Hydroxypropyl methylcellulose

Ang Hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), isang derivative ng methyl cellulose, ay isang mahalagang halo-halong eter, na kabilang sa mga non-ionic water-soluble polymers, at walang amoy, walang lasa at hindi nakakalason.

Ang Industrial HPMC ay nasa anyo ng puting pulbos o puting maluwag na hibla, at ang may tubig na solusyon nito ay may aktibidad sa ibabaw, mataas na transparency at matatag na pagganap. Dahil ang HPMC ay may pag-aari ng thermal gelation, ang produkto na may tubig na solusyon ay pinainit upang bumuo ng isang gel at namuo, at pagkatapos ay natutunaw pagkatapos ng paglamig, at ang temperatura ng gelation ng iba't ibang mga pagtutukoy ng produkto ay naiiba. Ang mga katangian ng iba't ibang mga pagtutukoy ng HPMC ay iba rin. Ang solubility ay nagbabago sa lagkit at hindi apektado ng pH value. Ang mas mababa ang lagkit, mas malaki ang solubility. Habang bumababa ang nilalaman ng methoxyl group, tumataas ang gel point ng HPMC, bumababa ang solubility ng tubig, at bumababa ang aktibidad sa ibabaw. Sa biomedical na industriya, ito ay pangunahing ginagamit bilang isang rate-controlling polymer material para sa coating materials, film materials, at sustained-release na paghahanda. Maaari din itong gamitin bilang stabilizer, suspending agent, tablet adhesive, at viscosity enhancer.

1.4.2 Prinsipyo

Gamit ang reverse phase suspension polymerization method, gamit ang Tween-20, Span-60 compound dispersant at Tween-20 bilang magkahiwalay na dispersant, matukoy ang halaga ng HLB (ang surfactant ay isang amphiphile na may hydrophilic group at lipophilic group Molecule, ang halaga ng laki at puwersa Ang balanse sa pagitan ng hydrophilic group at lipophilic na grupo sa surfactant molecule ay tinukoy bilang ang tinatayang hanay ng hydrophilic-lipophilic na halaga ng balanse ng surfactant ay ginagamit bilang ang Cyclohexane na bahagi ng langis at maaaring mawala ang init na nabuo sa patuloy na eksperimento Ang dosis ay 1-5 beses kaysa sa monomer aqueous na solusyon na may konsentrasyon na 99% divinyl sulfone bilang ahente ng cross-link, at ang halaga ng cross-linking agent ay kinokontrol sa humigit-kumulang 10% ng. ang tuyong selulusa na masa, upang ang maramihang mga linear na molekula ay magkakabit sa isa't isa at nag-cross-link sa isang istraktura ng network.

Napakahalaga ng pagpapakilos sa eksperimentong ito, at ang bilis ay karaniwang kinokontrol sa ikatlo o ikaapat na gear. Dahil ang laki ng bilis ng pag-ikot ay direktang nakakaapekto sa laki ng mga microsphere. Kapag ang bilis ng pag-ikot ay higit sa 980r/min, magkakaroon ng seryosong hindi pangkaraniwang bagay na nakadikit sa dingding, na lubos na makakabawas sa ani ng produkto; Ang ahente ng cross-linking ay may posibilidad na gumawa ng mga bulk gel, at hindi makuha ang mga spherical na produkto.

2. Mga instrumentong pang-eksperimento at pamamaraan

2.1 Mga Instrumentong Pang-eksperimento

Electronic na balanse, multifunctional electric stirrer, polarizing microscope, Malvern particle size analyzer.

Upang maghanda ng cellulose hydrogel microspheres, ang mga pangunahing kemikal na ginamit ay cyclohexane, Tween-20, Span-60, hydroxypropyl methylcellulose, divinyl sulfone, sodium hydroxide, distilled water, na ang lahat ng Monomer at additives ay direktang ginagamit nang walang paggamot.

2.2 Mga hakbang sa paghahanda ng cellulose hydrogel microspheres

2.2.1 Paggamit ng Tween 20 bilang dispersant

Paglusaw ng hydroxypropylmethylcellulose. Tumpak na timbangin ang 2g ng sodium hydroxide at maghanda ng 2% sodium hydroxide solution na may 100ml volumetric flask. Kumuha ng 80ml ng inihandang sodium hydroxide solution at painitin ito sa isang paliguan ng tubig hanggang sa humigit-kumulang 50°C, timbangin ang 0.2g ng selulusa at idagdag ito sa alkaline solution, pukawin ito gamit ang isang glass rod, ilagay ito sa malamig na tubig para sa isang paliguan ng yelo, at gamitin ito bilang bahagi ng tubig pagkatapos na linawin ang solusyon. Gumamit ng graduated cylinder para sukatin ang 120ml ng cyclohexane (oil phase) sa isang three-necked flask, gumuhit ng 5ml ng Tween-20 sa oil phase gamit ang isang syringe, at haluin sa 700r/min sa loob ng isang oras. Kunin ang kalahati ng inihandang may tubig na bahagi at idagdag ito sa isang tatlong-leeg na prasko at pukawin ng tatlong oras. Ang konsentrasyon ng divinyl sulfone ay 99%, diluted sa 1% na may distilled water. Gumamit ng pipette para dalhin ang 0.5ml ng DVS sa isang 50ml volumetric flask para maghanda ng 1% DVS, ang 1ml ng DVS ay katumbas ng 0.01g. Gumamit ng pipette para kumuha ng 1ml sa three-neck flask. Gumalaw sa temperatura ng silid sa loob ng 22 oras.

2.2.2 Paggamit ng span60 at Tween-20 bilang dispersants

Ang iba pang kalahati ng bahagi ng tubig na inihanda pa lang. Timbangin ang 0.01gspan60 at idagdag ito sa test tube, painitin ito sa 65-degree na paliguan ng tubig hanggang sa matunaw ito, pagkatapos ay ihulog ang ilang patak ng cyclohexane sa paliguan ng tubig na may rubber dropper, at painitin ito hanggang ang solusyon ay maging gatas na puti. Idagdag ito sa isang three-neck flask, pagkatapos ay magdagdag ng 120ml ng cyclohexane, banlawan ang test tube ng cyclohexane nang ilang beses, init ng 5min, palamig hanggang sa room temperature, at magdagdag ng 0.5ml ng Tween-20. Pagkatapos ng paghahalo ng tatlong oras, idinagdag ang 1ml ng diluted DVS. Gumalaw sa temperatura ng silid sa loob ng 22 oras.

2.2.3 Mga resultang pang-eksperimento

Ang hinalo na sample ay inilubog sa isang glass rod at natunaw sa 50ml ng absolute ethanol, at ang laki ng particle ay sinusukat sa ilalim ng Malvern particle sizer. Ang paggamit ng Tween-20 bilang isang dispersant microemulsion ay mas makapal, at ang sinusukat na laki ng particle na 87.1% ay 455.2d.nm, at ang laki ng particle na 12.9% ay 5026d.nm. Ang microemulsion ng Tween-20 at Span-60 mixed dispersant ay katulad ng sa gatas, na may 81.7% particle size na 5421d.nm at 18.3% particle size na 180.1d.nm.

3. Pagtalakay sa mga resulta ng eksperimental

Para sa emulsifier para sa paghahanda ng inverse microemulsion, madalas na mas mahusay na gamitin ang compound ng hydrophilic surfactant at lipophilic surfactant. Ito ay dahil mababa ang solubility ng isang surfactant sa system. Matapos pagsamahin ang dalawa, ang hydrophilic group at lipophilic groups ng bawat isa ay nagtutulungan sa isa't isa upang magkaroon ng solubilizing effect. Ang halaga ng HLB ay isa ring karaniwang ginagamit na index kapag pumipili ng mga emulsifier. Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng halaga ng HLB, maaaring ma-optimize ang ratio ng two-component compound emulsifier, at mas maraming magkakatulad na microsphere ang maaaring ihanda. Sa eksperimentong ito, ang mahinang lipophilic na Span-60 (HLB=4.7) at hydrophilic Tween-20 (HLB=16.7) ay ginamit bilang dispersant, at ang Span-20 ay ginamit lamang bilang dispersant. Mula sa mga eksperimentong resulta, makikita na ang tambalang Ang epekto ay mas mahusay kaysa sa isang solong dispersant. Ang microemulsion ng compound dispersant ay medyo pare-pareho at may isang gatas-tulad ng consistency; ang microemulsion gamit ang isang solong dispersant ay may masyadong mataas na lagkit at puting particle. Lumilitaw ang maliit na peak sa ilalim ng compound dispersant ng Tween-20 at Span-60. Ang posibleng dahilan ay mataas ang interfacial tension ng compound system ng Span-60 at Tween-20, at ang dispersant mismo ay nasira sa ilalim ng high-intensity stirring para mabuo Ang mga pinong particle ay makakaapekto sa mga eksperimentong resulta. Ang kawalan ng dispersant Tween-20 ay mayroon itong malaking bilang ng polyoxyethylene chain (n=20 o higit pa), na ginagawang mas malaki ang steric hindrance sa pagitan ng mga surfactant molecule at mahirap maging siksik sa interface. Sa paghusga mula sa kumbinasyon ng mga diagram ng laki ng butil, ang mga puting particle sa loob ay maaaring hindi nagkalat na selulusa. Samakatuwid, ang mga resulta ng eksperimentong ito ay nagmumungkahi na ang epekto ng paggamit ng isang compound dispersant ay mas mahusay, at ang eksperimento ay maaaring higit pang bawasan ang halaga ng Tween-20 upang gawing mas pare-pareho ang mga inihandang microsphere.

Bilang karagdagan, ang ilang mga pagkakamali sa proseso ng eksperimentong operasyon ay dapat mabawasan, tulad ng paghahanda ng sodium hydroxide sa proseso ng paglusaw ng HPMC, ang pagbabanto ng DVS, atbp, ay dapat na i-standardize hangga't maaari upang mabawasan ang mga eksperimentong error. Ang pinakamahalagang bagay ay ang dami ng dispersant, ang bilis at intensity ng stirring, at ang halaga ng cross-linking agent. Tanging kapag maayos na nakontrol ang mga hydrogel microspheres na may mahusay na dispersion at pare-parehong laki ng butil ay maihahanda.