HPMC to półsyntetyczny polimer otrzymywany z celulozy.Ze względu na doskonałe właściwości zagęszczające, stabilizujące i błonotwórcze znajduje szerokie zastosowanie w medycynie, żywności, kosmetyce i innych gałęziach przemysłu.Badanie jego zachowania w zakresie lepkości ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji jego wydajności w różnych zastosowaniach.
1. Pomiar lepkości:
Wiskozymetr rotacyjny: Wiskozymetr rotacyjny mierzy moment obrotowy wymagany do obracania wrzeciona ze stałą prędkością po zanurzeniu w próbce.Zmieniając geometrię i prędkość obrotową wrzeciona, można określić lepkość przy różnych prędkościach ścinania.Metoda ta umożliwia charakterystykę lepkości HPMC w różnych warunkach.
Wiskozymetr kapilarny: Wiskozymetr kapilarny mierzy przepływ cieczy przez rurkę kapilarną pod wpływem grawitacji lub ciśnienia.Roztwór HPMC przepuszcza się przez rurkę kapilarną, a lepkość oblicza się na podstawie natężenia przepływu i spadku ciśnienia.Metodę tę można zastosować do badania lepkości HPMC przy niższych szybkościach ścinania.
2.Pomiar reologiczny:
Dynamiczna reometria ścinania (DSR): DSR mierzy reakcję materiału na dynamiczne odkształcenie przy ścinaniu.Próbki HPMC poddano oscylacyjnemu naprężeniu ścinającemu i zmierzono powstałe odkształcenia.Lepkosprężyste zachowanie roztworów HPMC można scharakteryzować analizując lepkość zespoloną (η*), a także moduł zachowawczy (G') i moduł stratności (G").
Testy pełzania i odzyskiwania: Testy te obejmują poddawanie próbek HPMC stałemu naprężeniu lub odkształceniu przez dłuższy okres czasu (faza pełzania), a następnie monitorowanie późniejszego powrotu do zdrowia po ustąpieniu naprężenia lub odkształcenia.Pełzanie i zachowanie regeneracyjne zapewniają wgląd w właściwości lepkosprężyste HPMC, w tym jego możliwości odkształcania i odzyskiwania.
3. Badania zależności stężenia i temperatury:
Skanowanie stężenia: Pomiary lepkości są przeprowadzane w zakresie stężeń HPMC w celu zbadania zależności między lepkością a stężeniem polimeru.Pomaga to zrozumieć skuteczność zagęszczania polimeru i jego zachowanie zależne od stężenia.
Skanowanie temperatury: Pomiary lepkości przeprowadza się w różnych temperaturach w celu zbadania wpływu temperatury na lepkość HPMC.Zrozumienie zależności od temperatury ma kluczowe znaczenie w zastosowaniach, w których HPMC ulegają zmianom temperatury, np. w przypadku preparatów farmaceutycznych.
4. Analiza masy cząsteczkowej:
Chromatografia wykluczania wielkości (SEC): SEC oddziela cząsteczki polimeru w roztworze na podstawie ich wielkości.Analizując profil elucji, można określić rozkład masy cząsteczkowej próbki HPMC.Zrozumienie związku między masą cząsteczkową a lepkością ma kluczowe znaczenie dla przewidywania zachowania reologicznego HPMC.
5. Modelowanie i symulacja:
Modele teoretyczne: Do opisu zachowania lepkości HPMC w różnych warunkach ścinania można zastosować różne modele teoretyczne, takie jak model Carreau-Yasudy, model Crossa lub model prawa potęgowego.Modele te łączą parametry, takie jak szybkość ścinania, stężenie i masa cząsteczkowa, aby dokładnie przewidzieć lepkość.
Symulacje obliczeniowe: Symulacje obliczeniowej dynamiki płynów (CFD) zapewniają wgląd w zachowanie przepływu rozwiązań HPMC w złożonych geometriach.Rozwiązując numerycznie rządzące równania przepływu płynu, symulacje CFD mogą przewidzieć rozkład lepkości i wzorce przepływu w różnych warunkach.
6. Badania in situ i in vitro:
Pomiary in-situ: Techniki in-situ obejmują badanie zmian lepkości w czasie rzeczywistym w określonym środowisku lub zastosowaniu.Na przykład w przypadku preparatów farmaceutycznych pomiary in situ mogą monitorować zmiany lepkości podczas rozpadu tabletki lub miejscowego stosowania żelu.
Testy in vitro: Testy in vitro symulują warunki fizjologiczne w celu oceny zachowania lepkości preparatów na bazie HPMC przeznaczonych do podawania doustnego, do oczu lub miejscowego.Testy te dostarczają cennych informacji na temat działania i stabilności preparatu w odpowiednich warunkach biologicznych.
7. Zaawansowana technologia:
Mikroreologia: Techniki mikroreologii, takie jak dynamiczne rozpraszanie światła (DLS) lub mikroreologia śledząca cząstki (PTM), umożliwiają badanie właściwości lepkosprężystych złożonych płynów w skali mikroskopowej.Techniki te mogą zapewnić wgląd w zachowanie HPMC na poziomie molekularnym, uzupełniając makroskopowe pomiary reologiczne.
Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR): Spektroskopię NMR można stosować do badania dynamiki molekularnej i interakcji HPMC w roztworze.Monitorując przesunięcia chemiczne i czasy relaksacji, NMR dostarcza cennych informacji na temat zmian konformacyjnych HPMC i interakcji polimer-rozpuszczalnik, które wpływają na lepkość.
Badanie zachowania lepkościowego HPMC wymaga podejścia multidyscyplinarnego, obejmującego techniki eksperymentalne, modelowanie teoretyczne i zaawansowane metody analityczne.Dzięki połączeniu wiskozymetrii, reometrii, analizy molekularnej, modelowania i zaawansowanych technik badacze mogą uzyskać pełne zrozumienie właściwości reologicznych HPMC i zoptymalizować jego działanie w różnych zastosowaniach.
Czas publikacji: 29 lutego 2024 r