Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) is een veelgebruikte in water oplosbare cellulosedivatie die veel wordt gebruikt in suspensies. De stabiliteit van een suspensie verwijst naar het vermogen van de vaste deeltjes om lange tijd uniform verspreid te blijven in een vloeibaar medium zonder significante sedimentatie of aggregatie. De unieke fysische en chemische eigenschappen van HPMC maken het een belangrijke rol bij het verbeteren van de stabiliteit van suspensies.
Basiseigenschappen van HPMC
Fysische en chemische eigenschappen
HPMC is een derivaat verkregen door gedeeltelijke methylatie en hydroxypropylering van cellulose. De moleculaire structuur bevat hydrofiele hydroxyl (-OH) en hydrofobe methoxy (-och₃) en hydroxypropylgroepen, waardoor het in water oplosbaar en oppervlakteactief wordt. HPMC kan een viskeuze oplossing in water vormen en de viscositeit verandert met concentratie, temperatuur en pH.
Viscositeitseigenschappen
De oplossing van HPMC vertoont de eigenschappen van een niet-Newtoniaanse vloeistof, en de viscositeit ervan neemt af met toenemende afschuifsnelheid, dat wil zeggen dat het afschuifverdunnende eigenschappen vertoont. Deze eigenschap heeft een belangrijke invloed op het reologische gedrag van de suspensie omdat het de juiste viscositeit kan bieden om de sedimentatie van deeltjes te belemmeren terwijl het niet te viskeus is bij het roeren of gieten.
Mechanisme van de invloed van HPMC op de stabiliteit van suspensies
1. Verdikt effect
Het verdikingseffect van HPMC is om de sedimentatie van vaste deeltjes te remmen door de viscositeit van de suspensie te vergroten. Het verdikingseffect wordt voornamelijk weerspiegeld in de volgende aspecten:
Het verhogen van de viscositeit van het medium: HPMC kan de viscositeit van de suspensie aanzienlijk verhogen, waardoor de sedimentatiesnelheid van vaste deeltjes in de vloeistof wordt verminderd. Dit komt omdat volgens de wet van Stokes de sedimentatiesnelheid van deeltjes omgekeerd evenredig is met de viscositeit van het medium. De toename van viscositeit kan de sedimentatie van deeltjes effectief vertragen en de stabiliteit van de suspensie verbeteren.
Het vormen van een driedimensionale netwerkstructuur: HPMC kan een gelachtige netwerkstructuur in water vormen, die vaste deeltjes kan vangen en repareren en voorkomen dat ze zich vestigen. Deze netwerkstructuur wordt gehandhaafd door waterstofbruggen en hydrofobe interacties, waardoor de deeltjes uniform verspreid blijven.
2. Elektrostatisch effect
De moleculaire structuur van HPMC draagt een bepaalde lading (bijvoorbeeld via hydroxyl- of hydroxypropylgroepen), die kunnen interageren met de oppervlaktelading van vaste deeltjes in de suspensie. Door het oppervlaktepotentiaal van de deeltjes aan te passen, kan HPMC de elektrostatische afstoting tussen deeltjes verhogen, waardoor de aggregatie en flocculatie van deeltjes worden voorkomen.
Ladingseffect: de lading van HPMC kan de oppervlakte -ladingsdichtheid van deeltjes veranderen, de elektrostatische afstoting tussen deeltjes verhogen en de neiging van deeltjes tot aggregatie vertragen.
Stabiliseer colloïdale systemen: in sommige colloïdale systemen kan HPMC helpen bij het stabiliseren van gedispergeerde colloïdale deeltjes en voorkomen dat ze worden geaggregeerd als gevolg van van der Waals -krachten of andere aantrekkelijke krachten.
3. Sterisch hinderingeffect
HPMC -moleculen kunnen een ruimtelijke barrièrelaag in de suspensie vormen, die contact en aggregatie tussen deeltjes fysiek kan voorkomen, waardoor de stabiliteit van de suspensie wordt vergroot.
Ruimtelijke barrière: HPMC -moleculen vormen een solvatielaag rond vaste deeltjes, die fysiek kunnen voorkomen dat deeltjes naderen, waardoor de mogelijkheid van aggregatie en sedimentatie wordt verminderd.
Ruimtelijke stabiliteit: Vanwege de aanwezigheid van HPMC -moleculen wordt direct contact tussen deeltjes verminderd en deze fysieke barrière stelt de gesuspendeerde deeltjes in staat om gedurende een langere periode uniform gedispergeerd te blijven.
4. Oppervlakte -activiteit
De oppervlakte -activiteit van HPMC maakt het mogelijk om op het oppervlak van vaste deeltjes te adsorberen om een stabiele coating te vormen. Deze coating stabiliseert niet alleen het oppervlak van de deeltjes, maar verbetert ook de hydrofiliciteit van de deeltjes, waardoor ze gemakkelijker te verspreiden zijn in vloeibare media.
Oppervlaktemodificatie: door adsorberen op het oppervlak van deeltjes kan HPMC de fysische en chemische eigenschappen van het deeltjesoppervlak veranderen en de dispergeerbaarheid en stabiliteit van de deeltjes verhogen.
Verminder de grensvlakspanning: de oppervlakte -activiteit van HPMC kan de grensvlakspanning tussen het vloeibare medium en het deeltjesoppervlak verminderen, waardoor het voor de deeltjes gemakkelijker wordt gedispergeerd in het medium.
Voorbeelden van HPMC -toepassingen in verschillende suspensies
Drugsophanging
Bij geneesmiddelenophangingen wordt HPMC vaak gebruikt om de dispersietoestand van actieve farmaceutische ingrediënten te stabiliseren. Door de concentratie en het molecuulgewicht van HPMC aan te passen, kunnen de reologische eigenschappen van de suspensie worden gecontroleerd, zodat de ingrediënten van het geneesmiddel gelijkmatig verdeeld blijven tijdens opslag en gebruik, waardoor de consistentie van de werkzaamheid wordt gewaarborgd.
In orale suspensies van bepaalde antibiotica of antibacteriële geneesmiddelen wordt HPMC gebruikt als verdikkingsmiddel om de sedimentatie van geneesmiddeldeeltjes te voorkomen en tegelijkertijd een passende smaak en vloeibaarheid te bieden.
Pesticidenophanging
Bij pesticidentuspensies kan HPMC de dispergeerbaarheid van pesticidendeeltjes in water verbeteren en de afzetting van pesticiden verminderen, waardoor de effectiviteit en efficiëntie van het gebruik van pesticiden wordt verbeterd.
In insecticide- of herbicidesuspensies kan HPMC worden gebruikt als dispergeermiddel en verdikkingsmiddel om ervoor te zorgen dat de actieve ingrediënten van pesticiden gelijkmatig kunnen worden verdeeld tijdens de toepassing en de effecten van gewasbescherming kunnen verbeteren.
Voedsel- en cosmetische suspensies
In de voedsel- en cosmetische industrie wordt HPMC veel gebruikt als stabilisator en verdikkingsmiddel. In producten zoals emulsies of crèmes kan HPMC bijvoorbeeld de textuur van het product verbeteren en stratificatie en neerslag voorkomen.
In huidcrèmes kan HPMC worden gebruikt als een verdikkingsmiddel om een gladde textuur te bieden en het emulgerende effect te verbeteren, zodat de actieve ingrediënten gelijkmatig worden verdeeld en de stabiliteit en het hydraterende effect van het product worden verbeterd.
HPMC beïnvloedt de stabiliteit van suspensies door verschillende mechanismen, waaronder toenemende viscositeit, het verbeteren van elektrostatische effecten, het bieden van sterische hinder en oppervlakteactiviteit. Deze mechanismen werken samen om HPMC een effectief hulpmiddel te maken om de stabiliteit van suspensies te verbeteren. De brede toepassing op het gebied van geneeskunde, pesticiden, voedsel en cosmetica bevestigt verder zijn aanzienlijke voordelen als een ophangstabilisator. In de toekomst, naarmate de vraag naar ophangingstoepassingen blijft toenemen, zal het onderzoek en de toepassing van HPMC blijven verdiepen.
Posttijd: 17-2025