La hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC) és un derivat de cel·lulosa soluble en aigua que s’utilitza àmpliament utilitzat en suspensions. L’estabilitat d’una suspensió es refereix a la capacitat de les partícules sòlides de romandre uniformement disperses en un medi líquid durant molt de temps sense sedimentació o agregació significatives. Les propietats físiques i químiques úniques de l’HPMC fan que tingui un paper important en la millora de l’estabilitat de les suspensions.
Propietats bàsiques de HPMC
Propietats físiques i químiques
HPMC és un derivat obtingut per metilació parcial i hidroxipropilació de la cel·lulosa. La seva estructura molecular conté hidroxil hidroxil (-OH) i metoxi hidrofòbic (-OCH₃) i grups hidroxipropil, que la converteixen en soluble en aigua i activa en superfície. HPMC pot formar una solució viscosa en aigua i la seva viscositat canvia amb concentració, temperatura i pH.
Propietats de viscositat
La solució de HPMC presenta les propietats d’un fluid no newtonià i la seva viscositat disminueix amb l’augment de la taxa de cisalla, és a dir, presenta propietats d’aprimament de cisalla. Aquesta propietat té una influència important en el comportament reològic de la suspensió perquè pot proporcionar la viscositat adequada per dificultar la sedimentació de les partícules mentre no és massa viscós en agitar o abocar.
Mecanisme de la influència de l’HPMC en l’estabilitat de les suspensions
1. Efecte espessidor
L’efecte espessidor de HPMC és inhibir la sedimentació de partícules sòlides augmentant la viscositat de la suspensió. L’efecte espessidor es reflecteix principalment en els aspectes següents:
L’augment de la viscositat del medi: HPMC pot augmentar significativament la viscositat de la suspensió, reduint així la taxa de sedimentació de partícules sòlides en el líquid. Això es deu al fet que segons la llei de Stokes, la taxa de sedimentació de les partícules és inversament proporcional a la viscositat del medi. L’augment de la viscositat pot alentir eficaçment la sedimentació de les partícules i millorar l’estabilitat de la suspensió.
Formant una estructura de xarxa tridimensional: HPMC pot formar una estructura de xarxa semblant a gel en aigua, que pot capturar i arreglar partícules sòlides i evitar que s’instal·lin. Aquesta estructura de xarxa es manté mitjançant enllaços d’hidrogen i interaccions hidrofòbiques, mantenint les partícules uniformement disperses.
2. Efecte electrostàtic
L’estructura molecular de HPMC porta una certa càrrega (per exemple, mitjançant grups hidroxil o hidroxipropil), que pot interactuar amb la càrrega superficial de partícules sòlides en la suspensió. Ajustant el potencial superficial de les partícules, HPMC pot augmentar la repulsió electrostàtica entre partícules, evitant així l’agregació i la floculació de partícules.
Efecte de càrrega: La càrrega de HPMC pot canviar la densitat de càrrega superficial de les partícules, augmentar la repulsió electrostàtica entre partícules i frenar la tendència de les partícules a agregar -se.
Estabilitzeu els sistemes col·loïdals: En alguns sistemes col·loïdals, HPMC pot ajudar a estabilitzar les partícules col·loïdals disperses i evitar que s’agregin a causa de les forces de van der Waals o d’altres forces atractives.
3.
Les molècules HPMC poden formar una capa de barrera espacial a la suspensió, que pot prevenir físicament el contacte i l’agregació entre partícules, augmentant així l’estabilitat de la suspensió.
Barrera espacial: Les molècules HPMC formen una capa de solvació al voltant de partícules sòlides, que poden evitar que les partícules s’acostin físicament, reduint així la possibilitat d’agregació i sedimentació.
Estabilitat espacial: a causa de la presència de molècules HPMC, es redueix el contacte directe entre les partícules i aquesta barrera física permet que les partícules en suspensió es mantinguin disperses uniformement durant un període de temps més llarg.
4. Activitat superficial
L’activitat superficial de HPMC li permet adsorbir a la superfície de partícules sòlides per formar un recobriment estable. Aquest recobriment no només estabilitza la superfície de les partícules, sinó que també millora la hidrofilicitat de les partícules, fent -les més fàcils de dispersar en medis líquids.
Modificació de la superfície: adsorbint a la superfície de partícules, HPMC pot canviar les propietats físiques i químiques de la superfície de partícules i augmentar la dispersibilitat i l'estabilitat de les partícules.
Reduir la tensió interfacial: L’activitat superficial de l’HPMC pot reduir la tensió interfacial entre el medi líquid i la superfície de les partícules, facilitant que les partícules es dispersin uniformement al medi.
Exemples d’aplicacions HPMC en diferents suspensions
Suspensions de drogues
En suspensions de medicaments, HPMC s’utilitza sovint per estabilitzar l’estat de dispersió dels ingredients farmacèutics actius. Ajustant la concentració i el pes molecular de HPMC, es poden controlar les propietats reològiques de la suspensió, de manera que els ingredients de fàrmacs es mantenen distribuïts uniformement durant l’emmagatzematge i l’ús, assegurant la consistència d’eficàcia.
En suspensions orals de certs antibiòtics o medicaments antibacterianos, el HPMC s’utilitza com a espessidor per evitar la sedimentació de partícules de fàrmacs alhora que proporciona un gust i fluïdesa adequats.
Suspensions de pesticides
En suspensions de pesticides, l’HPMC pot millorar la dispersibilitat de les partícules de pesticides a l’aigua i reduir la deposició de pesticides, millorant així l’efectivitat i l’eficiència de l’ús de pesticides.
En suspensions d’insecticides o herbicides, HPMC es pot utilitzar com a dispersant i espessidor per assegurar -se que els ingredients actius dels pesticides es poden distribuir de manera uniforme durant l’aplicació i millorar els efectes de protecció de cultius.
Suspensions alimentàries i cosmètiques
A les indústries alimentàries i cosmètiques, HPMC s’utilitza àmpliament com a estabilitzador i espessidor. Per exemple, en productes com emulsions o cremes, HPMC pot millorar la textura del producte i prevenir l’estratificació i la precipitació.
En les cremes de la pell, HPMC es pot utilitzar com a espessidor per proporcionar una textura suau i millorar l'efecte d'emulsificació, de manera que es distribueixen els ingredients actius i es millora l'estabilitat i l'efecte hidratant del producte.
L’HPMC afecta l’estabilitat de les suspensions mitjançant diversos mecanismes, incloent l’augment de la viscositat, la millora dels efectes electrostàtics, proporcionant un obstacle estèric i l’activitat superficial. Aquests mecanismes treballen junts per fer de l’HPMC una eina eficaç per millorar l’estabilitat de les suspensions. La seva àmplia aplicació en els camps de la medicina, els pesticides, els aliments i els cosmètics confirma encara més els seus avantatges significatius com a estabilitzador de suspensió. En el futur, a mesura que la demanda d’aplicacions de suspensió continuï augmentant, la investigació i l’aplicació de l’HPMC continuaran aprofundint.
Posada Posada: 17-2025 de febrer