هيدروكسي بروبيل السليلوز

هيدروكسي بروبيل السليلوز ( HPC ) هو مشتق من السليلوز يتميز بقابليته للذوبان في الماء والمواد العضوية. يُستخدم كمادة مساعدة ؛ وواقي ومرطب موضعي للعين؛ ومُكثِّف ومستحلب ومثبت في تركيبات مستحضرات التجميل؛ ومصفوفة غربلة لفصل الحمض النووي بواسطة الرحلان الكهربائي الشعيري والميكروي؛ ومادة مُقوِّية للجلود تُستخدم في حفظ الكتب؛ ومادة مُقوِّية للخشب.

كيمياء

يُعدّ HPC إيثرًا من السليلوز، حيث تمّت هيدروكسي بروبيل بعض مجموعات الهيدروكسيل في وحدات الجلوكوز المتكررة ، مُشكّلةً مجموعات -OCH₂CH(OH)CH₃ باستخدام أكسيد البروبيلين . يُشار إلى متوسط ​​عدد مجموعات الهيدروكسيل المُستبدلة لكل وحدة جلوكوز بدرجة الاستبدال (DS). يُعطي الاستبدال الكامل درجة استبدال تساوي 3. ولأنّ مجموعة الهيدروكسي بروبيل المُضافة تحتوي على مجموعة هيدروكسيل، يُمكن أيضًا تحويلها إلى إيثر أثناء تحضير HPC. عند حدوث ذلك، يُمكن أن يكون عدد مولات مجموعات الهيدروكسي بروبيل لكل حلقة جلوكوز، أي مولات الاستبدال (MS)، أعلى من 3.

نظرًا لأن السليلوز شديد التبلور، يجب أن يكون لـ HPC قيمة MS تقارب 4 لتحقيق ذوبان جيد في الماء. يحتوي HPC على مزيج من المجموعات الكارهة للماء والمحبة للماء ، لذا فإن درجة حرارة المحلول الحرجة الدنيا (LCST) له تبلغ 45  درجة مئوية. عند درجات حرارة أقل من LCST، يكون HPC قابلاً للذوبان بسهولة في الماء؛ أما عند درجات حرارة أعلى من LCST، فلا يكون قابلاً للذوبان.

عند التركيزات المناسبة، يُشكّل HPC بلورات سائلة والعديد من الأطوار الوسطية . تشمل هذه الأطوار الوسطية الطور المتناحي ، والطور غير المتناحي ، والطور النيماتيكي ، والطور الكوليستيري . يُعطي الطور الكوليستيري ألوانًا عديدة مثل البنفسجي والأخضر والأحمر. [ 1 ] هذه الألوان هي ألوان هيكلية بطبيعتها، وهي أيضًا ألوان ميكانيكية ، أي أن الطور الوسطي لـ HPC يتغير لونه عند تطبيق إجهاد. [ 2 ]

عينات حمراء وخضراء وزرقاء من مزيج الماء مع هيدروكسي بروبيل السليلوز الكوليستيري (يسار) وهلام هيدروكسي بروبيل السليلوز (يمين)، بنسبة ماء تبلغ 36% و34% و32% وزناً على التوالي. في أعلى الصورة، توجد عينات داخل حلقات مطاطية دائرية قطرها 20 مليمترًا (سُمكها 6 مليمترات)، مُحكمة الإغلاق بين شريحتين زجاجيتين باستخدام غراء إيبوكسي. في المنتصف، توجد عينات في أنابيب مقلوبة لمدة 48 ساعة تُظهر عدم سيولة هلام هيدروكسي بروبيل السليلوز، وفي الأسفل، توجد عينات حرة موضوعة بين شريحتين زجاجيتين تُشكلان الحرفين HP وC.
ماء HPC الكوليستيري وهلام HPC بتراكيز مختلفة، أي بألوان مختلفة وبترتيبات متنوعة. [ 1 ]

الاستخدامات

يُعدّ هيدروكسي بروبيل السليلوز (HPC) مادة خام شائعة الاستخدام في الصناعات الطبية والصيدلانية والغذائية، فهو غير سام واقتصادي. [ 2 ] ويُستخدم عادةً كمُكثّف ومستحلب ومُثبّت ومادة رابطة ومضاد للتكتل . رقمه E463 .

يتغير لون مادة HPC الميكانيكية اللونية استجابةً للإجهاد في تصميمات مختلفة. [ 2 ] تُظهر الصورة العلوية اليسرى مادة HPC في حالة سكون (باللون الأحمر) وعند تعرضها لإجهادات متزايدة تدريجيًا، حيث يتغير لونها من الأحمر إلى الأخضر ثم إلى الأزرق (دوائر قطرها 1 مم). تُظهر الصورتان العلوية الوسطى واليمنى مادة HPC في  ترتيبين مختلفين للبكسلات (الوسطى = مصفوفة 10 × 10 بكسل بمسافة 1 مم بين البكسلات؛ اليمنى = مصفوفة 19 × 19 بكسل بمسافة 250 ميكرومتر بين البكسلات)؛ وكلاهما بحجم 500 ميكرومتر مربع للبكسلات . تُظهر الصورة السفلية تأثير قوس قزح ميكانيكي اللون.

يُستخدم في صناعة الأدوية كمادة رابطة [ 3 ] في الأقراص، ويُستخدم أيضًا في تركيبات مستحضرات التجميل مثل الشامبو والبلسم والكريمات. [ 4 ] يُعدّ لاكريسيرت، من إنتاج شركة أتون فارما، تركيبة من هيدروكسي بروبيل سليلوز (HPC) تُستخدم كدموع اصطناعية . ويُستخدم لعلاج الحالات الطبية التي تتميز بنقص إنتاج الدموع، مثل جفاف القرنية والملتحمة ، وتآكل القرنية المتكرر ، وانخفاض حساسية القرنية، والتهاب القرنية الناتج عن التعرض للعوامل الجوية، والتهاب القرنية العصبي الشللي . كما يُستخدم هيدروكسي بروبيل سليلوز (HPC) كمادة مُزلّقة للعيون الاصطناعية . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

تُستخدم مادة HPC كوسط غربلة لفصل الحمض النووي بواسطة الرحلان الكهربائي الشعيري والرحلان الكهربائي الدقيق. [ 8 ]

يُعدّ HPC المكون الرئيسي في Cellugel، الذي وصفته شركة Preservation Solutions بأنه "مادة تقوية آمنة ونافذة لأغلفة الكتب الجلدية المتضررة من العفن الأحمر"، ويستخدم في ترميم الكتب. [ 9 ]

بفضل قدرته على إنتاج اللون الهيكلي والتغير اللوني الميكانيكي عند التركيزات المناسبة، يمكن استخدامه أيضًا كمستشعر إجهاد بصري، [ 10 ] أو كتقنية عرض ألوان أكثر ملاءمة للبيئة تعمل ميكانيكيًا. [ 2 ]

استخدم المرممون في متحف الأسلحة النارية في مركز بوفالو بيل للغرب تقنية HPC على بندقية وينشستر المنسية ، وهي بندقية وينشستر موديل 1873 ذات آلية الرافعة المركزية التي تم اكتشافها في عام 2014 وهي متكئة على شجرة في منتزه غريت باسين الوطني في ولاية نيفادا . [ 11 ]

انظر أيضاً

ملاحظات ومراجع

  1. ١ ٢ بارتي-كينغ، تشارلز؛ تشان، تشون لام كليمنت؛ باركر، ريتشارد؛ باي، ميلاني؛ فادروتشي، روبرتو؛ دي فولدر، مايكل؛ فيغنوليني، سيلفيا (٢٩ يوليو ٢٠٢١). "هيدروجيلات ميكانيكية اللون، ملونة بنيويًا، وصالحة للأكل مُحضّرة من هيدروكسي بروبيل السليلوز والجيلاتين" . مواد متقدمة . ٣٣ (٣٧) ٢١٠٢١١٢. Bibcode : 2021AdM....3302112B . doi : 10.1002 / adma.202102112 . PMC 11468689. PMID 34323315. S2CID 236497081 .   
  2. ١ ٢ ٣ ٤ بارتي-كينغ، تشارلز هـ.؛ بورغونس، ماكسيم؛ فيغنوليني، سيلفيا؛ بومبيرغ، جيريمي؛ دي فولدر، مايكل (٢٠٢٥). "شاشات عرض ميكانيكية اللون، منخفضة التكلفة، وملونة هيكليًا باستخدام هيدروكسي بروبيل السليلوز القابل للتحلل الحيوي" . مواد متقدمة . ٣٧ (٢٩) ٢٤١٨٨٨٠. doi : 10.1002/adma.202418880 . ISSN 1521-4095 . PMC 12288781. PMID 40346773 .   
  3. ↑ واينر ، ميرا ل.؛ لويس أ. كوتكوسكي (1999). سمية وسلامة السواغات . تايلور وفرانسيس. ص 8. ISBN  978-0-8247-8210-8.
  4. "هيدروكسي بروبيل السليلوز" . kimachemical.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 مارس 2023 .
  5. لوش ج، نيلينسون د، مايسي ج (ديسمبر 2010). "فعالية غرسات هيدروكسي بروبيل السليلوز (LACRISERT) في مجموعات فرعية من المرضى المصابين بمتلازمة جفاف العين: نتائج من سجل المرضى". القرنية . 29 ( 12): 1417-1427 . doi : 10.1097/ICO.0b013e3181e3f05b . PMID 20847657. S2CID 40120861 .  
  6. ماكدونالد م؛ دافيرسا ج؛ بيري د؛ ويتبن ج؛ نيلينسون د (أكتوبر 2010). "ربط استجابة المرضى المبلغ عنها لعلاج غرسات هيدروكسي بروبيل السليلوز العينية (LACRISERT) بالنتائج السريرية: أدوات للتنبؤ بالاستجابة". مجلة أبحاث العيون الحالية . 35 (10): 880-887 . doi : 10.3109/02713683.2010.495811 . PMID 20858108. S2CID 207450381 .  
  7. كوفلر ب، ماكدونالد م، نيلينسون د (مايو 2010). "تحسن في العلامات والأعراض السريرية وجودة الحياة المرتبطة بـ DES: سجل مرضى غرسات هيدروكسي بروبيل السليلوز العينية". مجلة العيون والعدسات اللاصقة . 36 (3): 170-176 . doi : 10.1097/ICL.0b013e3181db352f . PMID 20351555. S2CID 1751728 .  
  8. ساندرز، جوشوا سي؛ بريدمور، مايكل سي؛ كوك، يين سي؛ هورسمان، كاتي إم؛ لاندرز، جيمس بي (فبراير 2003). "هيدروكسي بروبيل السليلوز كطبقة امتزازية لفصل الحمض النووي: تحسين الشبكة العصبية الاصطناعية لتحليل الرقائق الدقيقة". الكيمياء التحليلية . 75 (4): 986-994 . doi : 10.1021/ac020425z . PMID 12622396. INIST 14571070 .  
  9. "سيلوجيل" . Conservationresources.com. مؤرشف من الأصل بتاريخ 25-06-2022 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20-12-2021 .
  10. كاميتا، جين؛ فركا-بيتسيك، برونو؛ ألارد، أنطوان؛ دارغو، مارييل؛ كينغ، كاتي؛ دومانلي، أهو غومراه؛ فيغنوليني، سيلفيا (2016). "مستشعرات إجهاد بصرية متوافقة حيوياً ومستدامة لتطبيقات واسعة النطاق" . مواد بصرية متقدمة . 4 (12): 1950-1954 . doi : 10.1002/adom.201600451 . hdl : 10044/1/53167 . ISSN 2195-1071 . 
  11. يزور برنامج "وينشستر المنسي" متحف كودي للأسلحة النارية التابع لمركز الغرب ، ومركز بوفالو بيل للغرب