HPMC はセルロースから誘導される半合成ポリマーです。増粘性、安定性、皮膜形成性に優れているため、医薬品、食品、化粧品などの分野で広く使用されています。粘度の挙動を研究することは、さまざまな用途でその性能を最適化するために重要です。
1. 粘度測定:
回転粘度計: 回転粘度計は、サンプルに浸したときにスピンドルを一定の速度で回転させるのに必要なトルクを測定します。スピンドルの形状と回転速度を変えることにより、さまざまなせん断速度での粘度を決定できます。この方法により、さまざまな条件下での HPMC 粘度の特性評価が可能になります。
毛細管粘度計: 毛細管粘度計は、重力または圧力の影響下で毛細管を通る液体の流れを測定します。HPMC 溶液は毛細管を通過し、流量と圧力損失に基づいて粘度が計算されます。この方法は、より低いせん断速度での HPMC 粘度を研究するために使用できます。
2.レオロジー測定:
動的せん断レオメトリー (DSR): DSR は、動的せん断変形に対する材料の応答を測定します。HPMC サンプルに振動せん断応力を加え、その結果生じるひずみを測定しました。HPMC 溶液の粘弾性挙動は、複素粘度 (η*)、貯蔵弾性率 (G') および損失弾性率 (G'') を分析することで特徴付けることができます。
クリープ試験および回復試験: これらの試験では、HPMC サンプルを一定の応力またはひずみに長期間さらし (クリープ段階)、応力またはひずみが解放された後のその後の回復をモニタリングします。クリープおよび回復挙動は、変形および回復能力を含む HPMC の粘弾性特性についての洞察を提供します。
3. 濃度と温度依存性の研究:
濃度スキャン: 粘度測定は、粘度とポリマー濃度の関係を研究するために、HPMC 濃度の範囲にわたって実行されます。これは、ポリマーの増粘効率とその濃度依存性の挙動を理解するのに役立ちます。
温度スキャン: HPMC 粘度に対する温度の影響を研究するために、粘度測定をさまざまな温度で実行します。温度依存性を理解することは、HPMC が温度変化を受けるアプリケーション (医薬品製剤など) にとって重要です。
4. 分子量分析:
サイズ排除クロマトグラフィー (SEC): SEC は、溶液中のポリマー分子のサイズに基づいてポリマー分子を分離します。溶出プロファイルを分析することにより、HPMC サンプルの分子量分布を決定できます。分子量と粘度の関係を理解することは、HPMC のレオロジー挙動を予測するために重要です。
5. モデリングとシミュレーション:
理論モデル: Carreau-Yasuda モデル、Cross モデル、べき乗則モデルなどのさまざまな理論モデルを使用して、さまざまなせん断条件下での HPMC の粘度挙動を説明できます。これらのモデルは、せん断速度、濃度、分子量などのパラメーターを組み合わせて粘度を正確に予測します。
計算シミュレーション: 計算流体力学 (CFD) シミュレーションは、複雑な形状における HPMC ソリューションの流れの挙動についての洞察を提供します。CFD シミュレーションでは、流体の流れの支配方程式を数値的に解くことで、さまざまな条件下での粘度分布と流れのパターンを予測できます。
6. in situ および in vitro 研究:
現場測定: 現場技術には、特定の環境または用途におけるリアルタイムの粘度変化の研究が含まれます。たとえば、医薬製剤では、その場での測定により、錠剤の崩壊中または局所ゲル塗布中の粘度変化を監視できます。
インビトロ試験: インビトロ試験では、生理学的条件をシミュレートして、経口、眼、または局所投与を目的とした HPMC ベースの製剤の粘度挙動を評価します。これらの試験は、関連する生物学的条件下での製剤の性能と安定性に関する貴重な情報を提供します。
7.高度な技術:
マイクロレオロジー: 動的光散乱 (DLS) や粒子追跡マイクロレオロジー (PTM) などのマイクロレオロジー技術を使用すると、複雑な流体の粘弾性特性を顕微鏡スケールで調べることができます。これらの技術は、分子レベルでの HPMC の挙動についての洞察を提供し、巨視的なレオロジー測定を補完します。
核磁気共鳴 (NMR) 分光法: NMR 分光法は、溶液中の HPMC の分子動力学と相互作用を研究するために使用できます。NMR は、化学シフトと緩和時間をモニタリングすることにより、粘度に影響を与える HPMC の構造変化とポリマーと溶媒の相互作用に関する貴重な情報を提供します。
HPMC の粘度挙動を研究するには、実験手法、理論モデリング、高度な分析手法など、学際的なアプローチが必要です。粘度測定、レオメトリー、分子分析、モデリング、および高度な技術を組み合わせて使用することで、研究者は HPMC のレオロジー特性を完全に理解し、さまざまな用途でその性能を最適化できます。
投稿日時: 2024 年 2 月 29 日