يقدم
إيثرات السليلوز هي بوليمرات أنيونية قابلة للذوبان في الماء، مشتقة من السليلوز. لهذه البوليمرات تطبيقات متعددة في صناعات متنوعة، مثل الأغذية والأدوية ومستحضرات التجميل والبناء، نظرًا لخصائصها في التكثيف والتجلط وتكوين الأغشية والاستحلاب. من أهم خصائص إيثرات السليلوز درجة حرارة التجلط الحراري (Tg)، وهي درجة الحرارة التي يتحول عندها البوليمر من الحالة الصلبة إلى الحالة الهلامية. تُعد هذه الخاصية بالغة الأهمية في تحديد أداء إيثرات السليلوز في تطبيقات متنوعة. في هذه المقالة، نناقش درجة حرارة التجلط الحراري لهيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC)، أحد أكثر إيثرات السليلوز استخدامًا في الصناعة.
درجة حرارة التجلط الحراري لـ HPMC
HPMC هو إيثر سليلوز شبه صناعي يُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات متنوعة نظرًا لخصائصه الفريدة. يتميز HPMC بذوبانه العالي في الماء، مُشكلًا محاليل لزجة صافية بتركيزات منخفضة. أما في التركيزات الأعلى، فيُشكل HPMC مواد هلامية قابلة للانعكاس عند التسخين والتبريد. يتكون HPMC من عملية حرارية تتكون من خطوتين، تتضمن تكوين الميسيلات، يليها تجميع الميسيلات لتكوين شبكة هلامية (الشكل 1).
تعتمد درجة حرارة التجلط الحراري لـ HPMC على عدة عوامل، مثل درجة الاستبدال (DS)، والوزن الجزيئي، والتركيز، ودرجة حموضة المحلول. بشكل عام، كلما زادت درجة الاستبدال والوزن الجزيئي لـ HPMC، ارتفعت درجة حرارة التجلط الحراري. يؤثر تركيز HPMC في المحلول أيضًا على Tg، فكلما زاد التركيز، ارتفعت Tg. يؤثر الرقم الهيدروجيني للمحلول أيضًا على Tg، حيث تؤدي المحاليل الحمضية إلى انخفاض Tg.
التجلط الحراري لـ HPMC قابل للعكس، ويمكن أن يتأثر بعوامل خارجية مختلفة، مثل قوة القص ودرجة الحرارة وتركيز الملح. يُكسر القص بنية الهلام ويُخفض قيمة Tg، بينما تُؤدي زيادة درجة الحرارة إلى ذوبان الهلام وخفض قيمة Tg. كما تؤثر إضافة الملح إلى المحلول على قيمة Tg، ويزيد وجود كاتيونات مثل الكالسيوم والمغنيسيوم من قيمة Tg.
تطبيق Tg HPMC المختلفة
يمكن تعديل سلوك التجلط الحراري لـ HPMC لتطبيقات مختلفة. تُستخدم HPMCs منخفضة Tg في التطبيقات التي تتطلب تجلطًا سريعًا، مثل تركيبات الحلويات والصلصات والشوربات الفورية. بينما تُستخدم HPMCs عالية Tg في التطبيقات التي تتطلب تجلطًا متأخرًا أو مطولًا، مثل تركيبات أنظمة توصيل الأدوية، والأقراص طويلة المفعول، وضمادات الجروح.
في صناعة الأغذية، يُستخدم HPMC كمكثّف ومثبّت وعامل تجلّط. يُستخدم HPMC منخفض Tg في تركيبات الحلويات الفورية التي تتطلب تجلّطًا سريعًا لتوفير القوام والملمس المطلوبين. ويُستخدم HPMC عالي Tg في تركيبات الدهن قليلة الدسم حيث يُفضّل تأخير التجلّط أو إطالة مدته لمنع التآزر والحفاظ على بنية الدهن.
في صناعة الأدوية، يُستخدم HPMC كمادة رابطة ومفككة وعامل إطلاق متواصل. يُستخدم HPMC ذو Tg المرتفع في تركيب أقراص الإطلاق الممتد، حيث يتطلب الأمر تأخرًا أو إطالةً في التجلط لإطلاق الدواء لفترة زمنية طويلة. ويُستخدم HPMC ذو Tg المنخفض في تركيب أقراص التفكك الفموي، حيث يتطلب الأمر تفككًا وتكوينًا سريعين لتوفير الشعور المطلوب في الفم وسهولة البلع.
ختاماً
تُعد درجة حرارة التجلط الحراري لـ HPMC خاصيةً أساسيةً تُحدد سلوكها في تطبيقات مُختلفة. يُمكن لـ HPMC تعديل درجة حرارة التجلط الحراري (Tg) الخاصة به من خلال درجة الاستبدال، والوزن الجزيئي، والتركيز، وقيمة الرقم الهيدروجيني (pH) للمحلول ليناسب تطبيقات مُختلفة. يُستخدم HPMC ذو درجة حرارة التجلط الحراري المنخفضة في التطبيقات التي تتطلب تجلطًا سريعًا، بينما يُستخدم HPMC ذو درجة حرارة التجلط الحراري المرتفعة في التطبيقات التي تتطلب تجلطًا مُتأخرًا أو مُطولًا. يُعد HPMC إيثرًا سليلوزيًا مُتعدد الاستخدامات، وله تطبيقات مُحتملة في مُختلف الصناعات.
وقت النشر: ٢٤ أغسطس ٢٠٢٣