بهینه سازی فرمولاسیون ژل حاصل از CMC، HPMC و PVA برای بهبود کاربردهای آرایشی، بهداشتی و دارویی با استفاده از روش سطح پاسخ طراحی مرکب مرکزی (CCD)
محورهای موضوعی : ساختارهای آلی و پلیمری
رضوان احمدی پور
1
(
گروه شیمی، واحد فسا، دانشگاه آزاد اسلامی، فسا، ایران
)
فرزانه ابراهیم زاده
2
(
گروه شیمی ، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران
)
کلید واژه: پلی‌وینیل الکل(PVA), حفظ گروانروی, هیدروکسی‌پروپیل‌متیل‌سلولز(HPMC), کربوکسی‌متیل‌سلولز(CMC), ژلهای پلیمری,
چکیده مقاله :
در این مقاله، ویژگی‌های ژلهای حاصل از پلیمرهای کربوکسی متیل‌سلولز(CMC)، هیدروکسی‌پروپیل‌متیل‌سلولز(HPMC) و پلی وینیل الکل(PVA) به عنوان توابعی از حفظ شفافیت، pH و حفظ گروانروی طی مدت 60 روز، با استفاده از نرم‌افزار Design Expert و بهره‌گیری از طراحی آزمایش‌های مرکب مبتنی بر مدل CCD(طراحی مرکب مرکزی) مورد بررسی قرار گرفته است. تغییر در نسبت وزنی اجرای سازنده ژل به عنوان متغیر مستقل و تغییرات ایجاد شده درpH ، شفافیت و تغیرات گروانروی ژلهای تولید شده طی مدت 60 روزه به عنوان متغیر وابسته شناخته می‌شوند. تغییرات گروانروی در طول 60 روز و در بازه‌های زمانی 1، 7، 14، 28، و 60 روز در CMC،HPMC و پلی وینیل الکل به تنهایی نشان می‌دهد که بدون وجود یک عامل اتصال دهنده، گروانروی با گذشت زمان تغییر می‌کند. با تجزیه و تحلیل دقیق نتایج حاصل از 16 آزمایش طراحی شده، فرمولاسیون بهینه ژل حاصل از ترکیب پلیمرهای CMC به نسبت وزنی 9/68 درصد، HPMC به نسبت 1/27 درصد و PVA به نسبت 4 درصد به‌عنوان بهترین فرمولاسیون ژل با حفظ ساختار، شفافیت، pH در محدوده خنثی و همچنین حفظ گروانروی طی زمان پیش بینی می‌شود.
In this study, the characteristics of gels produced from polymers including carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), and polyvinyl alcohol (PVA) were investigated as functions of transparency preservation, pH, and viscosity retention over a period of 60 days. The investigation was conducted using Design Expert software and by employing a design of experiments based on a Central Composite Design (CCD) model. Changes in the weight ratio of the gel producer's implementation are considered the independent variable, while variations in pH, transparency, and viscosity changes of the produced gels over a 60-day period are recognized as the dependent variables. The variations in viscosity over the course of 60 days, at time intervals of 1, 7, 14, 28, and 60 days, for CMC, HPMC, and PVA individually, indicate that without the presence of a cross-linking agent, viscosity undergoes changes over time. Through a detailed analysis of the results obtained from 16 designed experiments, the optimal gel formulation, which ensures the preservation of structure, transparency, and pH within the neutral range, as well as the retention of viscosity over time, was predicted. This optimal formulation consists of a weight ratio of 9.68% CMC, 1.27% HPMC, and 4% PVA.
1. M. Chelu, A. M. Musuc, Gels 9, 161(2023).
2. A. K. Nayak, B. Das, Polymeric gels, Elsevier2018.
3. Y. Jiang. L. Liu. B. Wang. X. Yang. Z. Chen. Y. Zhong. L. Zhang. Z. Mao. H. Xu, X. Sui, Food Hydrocoll. 91, 232 (2019).
4. D. E. Ciolacu. R. Nicu, F. Ciolacu, Materials 13, 5270(2020).
5. M. Davidovich-Pinhas. A. J. Gravelle. S. Barbut, A. G. Marangoni, Food Hydrocoll. 46, 76 (2015).
6. D. E. Ciolacu, Cellulose-Based Superabsorbent Hydrogels. (2018) Polymers and Polymeric Composites: A Reference Series; Mondal, M., Ed, 65
7. B. Jeong. S. W. Kim, Y. H. Bae, Adv. Drug Deliv. Rev. 64, 154(2012).
8. S. H. Zainal. N. H. Mohd. N. Suhaili. F. H. Anuar. A. M. Lazim, R. Othaman, J. Mater. Res. Technol. 10, 935(2021).
9. A. Shawesh. S. Kallioinen. O. Antikainen, J. Yliruusi, Die Pharmazie 57 (2002) 690.
10. J. Ma. X. Li, Y. Bao, RSC adv. 5, 59745(2015).
11. S. M. Silva. F. V. Pinto. F. E. Antunes. M. G. Miguel. J. J. Sousa, A. A. Pais, J. Colloid Interface Sci. 327, 333(2008).
12. R. Bodvik. A. Dedinaite. L. Karlson. M. Bergström. P. Bäverbäck. J. S. Pedersen. K. Edwards. G. Karlsson. I. Varga, P. M. Claesson, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. 354, 162(2010).
13. M. Wang. J. Bai. K. Shao. W. Tang. X. Zhao. D. Lin. S. Huang. C. Chen. Z. Ding, J. Ye, Int. J. Polym. Sci. 2021,1(2021).
14. G. d. J. C. Fernandes. P. H. Campelo. J. de Abreu Figueiredo. H. J. Barbosa de Souza. M. R. S. Peixoto Joele. M. I. Yoshida, L. d. F. Henriques Lourenço, Sci. Rep. 12, 10497(2022).
