درجة حرارة الجيل الحراري لأثير السليلوز HPMC

يقدم

إثيرات السليلوز عبارة عن بوليمرات أنيونية قابلة للذوبان في الماء مشتقة من السليلوز. لهذه البوليمرات تطبيقات عديدة في صناعات مختلفة مثل الأغذية والأدوية ومستحضرات التجميل والبناء نظرًا لخصائصها مثل التسميك والتبلور وتشكيل الأفلام والاستحلاب. واحدة من أهم خصائص إثيرات السليلوز هي درجة حرارة التبلور الحراري (Tg)، وهي درجة الحرارة التي يمر عندها البوليمر بمرحلة انتقالية من محلول إلى هلام. هذه الخاصية حاسمة في تحديد أداء إثيرات السليلوز في التطبيقات المختلفة. في هذه المقالة، نناقش درجة حرارة الجيل الحراري لهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)، أحد إيثرات السليلوز الأكثر استخدامًا في الصناعة.

درجة حرارة الجيل الحراري لـ HPMC

HPMC هو إيثر السليلوز شبه الاصطناعي الذي يستخدم على نطاق واسع في مختلف التطبيقات بسبب خصائصه الفريدة. HPMC قابل للذوبان بشدة في الماء، ويشكل محاليل لزجة واضحة بتركيزات منخفضة. بتركيزات أعلى، يشكل HPMC المواد الهلامية التي يمكن عكسها عند التسخين والتبريد. الجيل الحراري لـ HPMC عبارة عن عملية من خطوتين تتضمن تكوين المذيلات متبوعة بتجميع المذيلات لتشكيل شبكة هلامية (الشكل 1).

تعتمد درجة حرارة الجيل الحراري لـ HPMC على عدة عوامل مثل درجة الاستبدال (DS)، والوزن الجزيئي، والتركيز، ودرجة الحموضة في المحلول. بشكل عام، كلما ارتفع DS والوزن الجزيئي لـ HPMC، كلما ارتفعت درجة حرارة الجيل الحراري. يؤثر تركيز HPMC في المحلول أيضًا على Tg، فكلما زاد التركيز، زاد Tg. يؤثر الرقم الهيدروجيني للمحلول أيضًا على Tg، حيث تؤدي المحاليل الحمضية إلى انخفاض Tg.

التبلور الحراري لـ HPMC قابل للعكس ويمكن أن يتأثر بعوامل خارجية مختلفة مثل قوة القص ودرجة الحرارة وتركيز الملح. يكسر القص بنية الهلام ويخفض Tg، بينما تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى ذوبان الهلام ويقلل Tg. إضافة الملح إلى المحلول يؤثر أيضًا على Tg، كما أن وجود الكاتيونات مثل الكالسيوم والمغنيسيوم يزيد Tg.

تطبيق Tg HPMC مختلفة

يمكن تصميم سلوك التجيل الحراري لـ HPMC لتطبيقات مختلفة. تُستخدم مركبات HPMCs منخفضة Tg في التطبيقات التي تتطلب عملية تبلور سريعة، مثل تركيبات الحلوى سريعة التحضير والصلصة والحساء. يتم استخدام HPMC ذو Tg العالي في التطبيقات التي تتطلب تجيلًا متأخرًا أو مطولًا، مثل تركيب أنظمة توصيل الدواء، وأقراص الإطلاق المستمر، وضمادات الجروح.

في صناعة المواد الغذائية، يتم استخدام HPMC كعامل مثخن ومثبت وتبلور. يُستخدم Low Tg HPMC في تركيبات الحلوى الفورية التي تتطلب عملية هلامية سريعة لتوفير الملمس والملمس المطلوبين. يتم استخدام HPMC ذو Tg العالي في تركيبات الانتشار قليلة الدهون حيث يكون التجلط المتأخر أو المطول مرغوبًا فيه لمنع التآزر والحفاظ على بنية الانتشار.

في صناعة المستحضرات الصيدلانية، يتم استخدام HPMC كعامل رابطة ومفكك ومستدام. يتم استخدام HPMC ذو Tg العالي في صياغة الأقراص ممتدة المفعول، حيث يكون التجلم المتأخر أو المطول مطلوبًا لتحرير الدواء على مدى فترة طويلة من الزمن. يتم استخدام HPMC منخفض Tg في صياغة الأقراص المتحللة عن طريق الفم، حيث يلزم التفكك السريع والتكوين الجيلي لتوفير الملمس المطلوب في الفم وسهولة البلع.

ختاماً

تعد درجة حرارة التبلور الحراري لـ HPMC خاصية أساسية تحدد سلوكها في التطبيقات المختلفة. يمكن لـ HPMC ضبط Tg الخاص به من خلال درجة الاستبدال والوزن الجزيئي والتركيز وقيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول ليناسب التطبيقات المختلفة. يتم استخدام HPMC مع Tg منخفض للتطبيقات التي تتطلب تجيلًا سريعًا، بينما يتم استخدام HPMC مع Tg مرتفع في التطبيقات التي تتطلب تجيلًا متأخرًا أو مطولًا. HPMC عبارة عن إيثر سليلوز متعدد الاستخدامات ومتعدد الاستخدامات وله العديد من التطبيقات المحتملة في مختلف الصناعات.