II. THỰC NGHIỆM
2.2. Phương pháp thực nghiệm và nội dung nghiên cứu
2.2.1.4. Quá trình trương của các hydrogel
Mức độ trương của các mẫu hydrogel được xác định bằng phương pháp trọng lượng. Các mẫu gel được ngâm trong nước cất ít nhất 24 giờ tại những nhiệt độ nhất định và khối lượng của gel được ghi lại tại những khoảng thời gian sau khi thấm hết nước dư trên bề mặt bằng giấy lọc. Mức độ trương (SW) được xác định như sau:
SW = Ws/Wd (g/g) (54) Trong đó: Ws là khối lượng gel sau khi trương cân bằng trong nước cất
Wd là khối lượng của gel sau khi làm khô trong chân khơng
2.2.1.5. Q trình nhả trương của các hydrogel
Trong quá trình nhả trương, các mẫu gel được để trương cân bằng trong nước cất ở nhiệt độ 20o
C sau đó gel trương được chuyển vào nước cất ở 50oC để đảm bảo nhiệt độ này cao hơn nhiệt độ LCST của hydrogel và quá trình thay đổi mức độ trương xảy ra rõ ràng. Tại những thời điểm nhất định, khối lượng gel được ghi lại sau khi thấm hết nước dư trên bề mặt bằng giấy lọc. Khả năng giữ nước (Q) được tính theo % và được xác định như sau:
Q = 100 W W s C (%) (55)
trong đó: Wc là khối lượng của gel ở các thời điểm khác nhau. Ws là khối lượng của gel ở thời điểm trương cân bằng.
2.2.1.6. Quá trình thuận nghịch nhiệt
Quá trình thuận nghịch nhiệt được xác định bằng cách các mẫu gel được để trương trong nước cất ở nhiệt độ 20oC sau đó gel trương được chuyển vào nước cất ở 50oC để thực hiện quá trình nhả trương. Quá trình này được lặp lại nhiều lần để đánh giá khả năng thuận nghịch nhiệt của hydrogel [112].
2.2.1.7. Quá trình nhạy pH
Quá trình nhạy pH được xác định bằng cách cách các mẫu gel được để trương cân bằng trong các mơi trường có giá trị pH khác nhau (pH = 4 7), qua đó xác định khả năng nhạy pH thơng qua mức độ trương cân bằng của hydrogel.
2.2.1.8. Quá trình thuận nghịch pH
Quá trình thuận nghịch pH được xác định bằng cách: các mẫu gel được nhả trương trong mơi trường có giá trị pH = 7 sau đó gel trương được chuyển vào mơi trương có giá trị pH = 4 để thực hiện quá trình trương. Quá trình này được lặp lại nhiều lần để đánh giá khả năng thuận nghịch pH của hydrogel.
2.2.1.9. Ảnh hưởng của nồng độ chất điện li đến mức độ trương sản phẩm
Ảnh hưởng của nồng độ chất điện li đến mức độ trương sản phẩm được xác định bằng cách các mẫu gel được để trương cân bằng trong các mơi trường có giá trị nồng độ NaCl khác nhau (0 0,1M), qua đó xác định ảnh hưởng của nồng độ chất điện ly thông qua mức độ trương cân bằng của hydrogel.
2.2.1.10. Xác định khả năng kích ứng da của hydrogel
Khả năng kích ứng da của hydrogel được xác định theo tiêu chuẩn ISO 10993-10 thực hiện tại Viện kiểm nghiệm thuốc trung ương.
2.2.1.11. Xác định giá trị LCST
Giá trị LCST các polyme, copolyme và của hydrogel được xác định bằng phương pháp đo độ đục và nhiệt vi sai quét (DSC):
- Độ đục của dung dịch các polyme, copolyme được xác định trên thiết bị UV – 2450 được gia nhiệt từ 20oC – 50oC với tốc độ ra nhiệt 0,1o
C/phút, nhiệt độ LCST được xác định khi độ truyền qua mẫu giảm xuống 10% so với mẫu so sánh [110].
- Nhiệt độ LCST của các hydrogel sau khi đã đạt trạng thái trương cân bằng trong nước được xác định thông qua pic thu nhiệt trên giản đồ DSC khi gia nhiệt từ 20 – 55oC với tốc độ gia nhiệt là 0,5o
2.2.1.12. Chuẩn bị mẫu hydrogel mang thuốc paracetamol
Chuẩn bị dung dịch paracetamol bão hoà 5,012g/l. Dùng pipet lấy chính xác 10ml dung dịch bão hoà trên vào cốc thuỷ tinh 25ml, đưa vào cốc mẫu hydrogel khơ, gel được trương bão hồ trong 4 giờ ở 20oC. Dung dịch còn lại sau khi lấy mẫu hydrogel ra được định mức lại đến 10ml và đo UV-Vis nhằm xác định lượng thuốc cịn lại trong dung dịch từ đó tính được hàm lượng thuốc được mang trong mẫu hydrogel.
2.2.1.13. Xác định hàm lượng paracetamol
Lượng paracetamol được xác định bằng phương pháp hấp thụ UV qua việc xây dựng đường chuẩn tại bước sóng λ = 500nm.
Từ dung dịch paracetamol bão hòa này pha thành các dung dịch và định mức có nồng độ 5, 10, 15, 20 và 50mg/l. Xây dựng đường chuẩn độ hấp phụ quang-nồng độ mg/l của dung dịch paracetamol trong nước bằng phương pháp UV-Vis.
Tiến hành khảo sát khả năng nhả thuốc của mẫu hydrogel theo thời gian ở nhiệt độ 37o
C và 40oC: Mẫu hydrogel ngậm thuốc được ngâm trong 200ml nước cất, điều nhiệt tại nhiệt độ nghiên cứu, xác định lượng thuốc nhả ra theo thời gian.
2.2.1.14. Xác định khối lượng phân tử trung bình và độ đa phân tán của polyme
Mẫu được bơm vào cột sắc kí qua hệ thống bơm. Cột sắc kí với pha tĩnh là các vật liệu lỗ xốp có cấu trúc, vì thế trong cột sắc kí ngồi lỗ trống giữa các hạt cịn có cả lỗ trống của các hạt, mẫu được chạy qua cột, những phân tử có khối lượng nhỏ, ngoài việc chạy qua các lỗ giữa các hạt chúng cịn phải đi qua lỗ của chính các hạt vật liệu pha tĩnh vì thế phân tử có khối lượng nhỏ sẽ đi ra khỏi cột chậm hơn tức là thời gian lưu lớn hơn. Dựa vào thời gian lưu này, so sánh với mẫu chuẩn để từ đó xác định khối lượng phân tử của polyme.
2.2.1.15. Xác định độ bền cơ học của hydrogel
polyme chưa được khâu mạch ra khỏi sản phẩm. Sau đó được tiến hành làm khô trong tủ sấy chân không ở 60oC tới khối lượng không đổi. Việc tiến hành tạo mẫu đo cũng như cách xác định độ bền cơ học theo tiêu chuẩn ASTM D638.
2.2.1.16. Xác định độ chuyển hóa
Độ chuyển hóa phản ứng trùng hợp được xác định bằng phương pháp chuẩn độ nối đôi
+. Chuẩn bị dung dịch ICl
Dung dịch ICl có thể được xác định theo ba phương pháp khác nhau: phương pháp Hip (Hubl), phương pháp Vit (Wijs), phương pháp Hanui (Hanub), ở đây chúng tôi tiến hành theo phương pháp Hip.
Cơ sở lý thuyết của phương pháp Hip:
Phản ứng trong dung dịch Hip:
HgCl2 + I2 HgICl + ICl
ICl có màu nâu, dưới tác dụng của khơng khí ẩm bị thuỷ phân tạo I2O5
bám trên thành bình.
Phản ứng vào liên kết đơi:
ICl có khả năng cộng hợp dễ dàng, chọn lọc và định hướng vào liên kết đôi.
Phản ứng chuẩn độ:
ICl + KI KCl + I2
I2 + 2 Na2S2O3 2 NaI + Na2S4O6
Thực hành:
+ ICl C C
I Cl
Chuẩn bị dung dịch Hip: Hoà tan 25 giọt trong 500 ml etanol, 30g HgCl2 trong 500 ml etanol. Hai dung dịch này giữ riêng trong hai bình thuỷ tinh sẫm màu có nút nhám. Trước khi tiến hành thử 48 giờ phải trộn lẫn hai dung dịch trên với thể tích bằng nhau. Trường hợp có lắng cặn phải đem lọc trước khi dùng.
+ Chuẩn bị dung dịch KI 10%
Dung dịch KI phải trong suốt, khơng màu, nếu có màu hơi vàng thì thêm từng giọt Na2S2O3 0,01 N cho đến khi dung dịch mất màu hoàn toàn.
* Cách tiến hành xác định phần trăm chuyển hoá: Tại một thời điểm nhất
định lấy chính xác 5 ml dung dịch phản ứng (hỗn hợp phản ứng) vào bình tam giác 250 ml có nút nhám, làm lạnh xuống nhiệt độ phịng. Dùng pipét lấy chính xác 10 ml dung dịch Hip, đậy bình bằng nút nhám có tẩm dung dịch KI để tránh iot bay hơi, để bình vào trong tối khoảng 1 giờ, và khoảng 15 phút lắc một lần. Sau đó cho thêm vào bình 15 ml dung dịch KI 10%, lắc đều và lại để trong tối 10 phút rồi đem ra chuẩn độ với Na2S2O3 0,1 N cho đến khi xuất hiện màu vàng nhạt, cho tiếp 1-2 ml dung dịch hồ tinh bột 1%, và tiếp tục chuẩn độ cho đến khi màu xanh hoàn toàn biến mất trong 30 giây.
Mẫu trắng khơng có sản phẩm được tiến hành tương tự như trên.
* Tính kết quả: Phần trăm chuyển hố được tính theo cơng thức:
H (%) = m m m i = C C C i (56) Trong đó Ci được tính: Ci = V N . ) V V ( 2 1 i o Vậy: H (%) = V N . ) V V ( 2 1 C i o (57)
Trong đó:
m : là trọng lượng của monome ban đầu
mi : là trọng lượng của monome tại thời điểm i C : là nồng độ của monome ban đầu
Ci : là nồng độ của monome tại thời điểm i N : nồng độ của Na2S2O3
Vo : thể tích của Na2S2O3 ở mẫu trắng
V : thể tích của Na2S2O3 ở mẫu (hỗn hợp phản ứng) tại thời điểm i Vi : thể tích của mẫu (hỗn hợp phản ứng) tại thời điểm i
Kết quả cuối cùng là trung bình cộng của kết quả hai lần xác định, chênh lệch cho phép giữa hai lần xác định không quá 1%.
2.2.1.17. Xác định phần gel của sản phẩm
Các mẫu hydrogel sau khi tổng hợp được tiến hành ngâm trong môi trường nước tại nhiệt độ phòng trong vòng 48 tiếng nhằm loại bỏ hoàn toàn các monome cũng như các polyme không được khâu mạch (4 tiếng thay nước một lần), sau đó được sấy trong tủ sấy chân không ở 60o
C tới khối lượng không đổi. Hiệu suất tạo thành hydrogel được tính theo cơng thức:
W 100 W gelTT gelLT H (%) (58)
Trong đó: WgelLT: khối lượng hydrogel tính theo lý thuyết với hiệu suất đạt 100% WgelTT: khối lượng hydrogel thu được sau khi triết sochlex
2.2.2. Nội dung nghiên cứu
2.2.2.1. Tổng hợp và nghiên cứu tính chất của hydrogel nhạy nhiệt PNIPAM * Nghiên cứu quá trình trùng hợp NIPAM: phản ứng trùng hợp được thực * Nghiên cứu quá trình trùng hợp NIPAM: phản ứng trùng hợp được thực
- Hệ khơi mào APS: Phản ứng được thực hiện ở 60oC với nồng độ monome 0,7M, tỷ lệ [M]/[I] =70
- Hệ khơi mào APS/TEMED: Phản ứng được thực hiện ở 20oC với nồng độ monome 0,7M; tỷ lệ [M]/[I] = 70; tỷ lệ [TEMED]/[APS] = 1. Sản phẩm được kết tủa nhiều lần trong hỗn hợp axeton/nước = 1/1 và làm khô trong chân khơng tới khối lượng khơng đổi, sau đó được bảo quản bình hút ẩm.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Tiến hành phản ứng trùng hợp ở các nhiệt độ 5, 10, 20, 25 và 30oC ở nồng độ monome 0,7M sử dụng xúc tác TEMED/[APS]=1, tỷ lệ [M]/[I] = 70.
- Ảnh hưởng của nồng độ monome: tiến hành đo ở các nồng độ 0,5; 0,6; 0,7; 0;8 và 0,9 M, nhiệt độ 20oC, TEMED/[APS]=1, tỷ lệ [M]/[I] = 70.
- Ảnh hưởng của khối lượng phân tử đến LCST: tiến hành ở các khối lượng: 3,4.103
; 4,2.103; 5,2.103; 5,6.103; 6.103 g/mol.
- Ảnh hưởng của nồng độ NIPAM tới nhiệt độ LCST: tiến hành đo ở các nồng độ Polyme = 0,1 ; 0,3 ; 0,5 ; 0,7 ; và 0,9 M.
* Tổng hợp và nghiên cứu tính chất của hydrogel NIPAM
- Hydrogel được tổng hợp sử dụng hệ khơi mào APS/TEMED với tỷ lệ [M]/[I] = 70; tỷ lệ [TEMED]/[APS] = 1, nhiệt độ 20oC trong sự có mặt của chất tạo lưới MBA.
- Ảnh hưởng của nồng độ chất tạo lưới: tiến hành phản ứng tổng hợp hydrogel với nồng độ MBA lần lượt là 0,6; 0,9; 1,2 và 1,5% so với monome.
- Ảnh hưởng của nồng độ chất điện li đến mức độ trương sản phẩm: tiến hành đánh giá mức độ trương của hydrogel trong nước cất, dung dịch NaCl với các nồng độ tương ứng 0,04 M, 0,07 M và 0,1 M.
- Đánh giá đặc tính thuận nghịch nhiệt: Đặc tính thuận nghịch nhiệt được theo dõi bằng cách ghi lại mức độ trương của hydrogel khi nhiệt độ thay đổi ở 20 và 50oC.
2.2.2.2. Tổng hợp và nghiên cứu tính chất của hydrogel (NIPAM-co-AM)
* Đồng trùng hợp NIPAM và AM: Phản ứng đồng trùng hợp được thực hiện ở 20oC với tổng nồng độ monome 0,7 M, hệ khơi mào APS/TEMED với tỷ lệ [M]/[I] = 70; tỷ lệ [TEMED]/[APS] = 1, sản phẩm copolyme của NIPAM và AM được kết tủa trong axeton và khô đông đến khối lượng không đổi.
- Xác định hằng số đồng trùng hợp dựa vào kết quả phân tích nguyên tố và phương pháp Kelen-Tudos.
- LCST của copolyme (NIPAM-AM) được xác định bằng phương pháp đo độ đục.
* Tổng hợp và nghiên cứu tính chất của hydrogel (NIPAM-co-AM)
- Hydrogel (NIPAM-co-AM) được tổng hợp với các điều kiện: nồng độ monome 0,7 M, nhiệt độ 20oC, tỷ lệ [M]/[I] = 70; tỷ lệ [TEMED]/[APS] = 1, [MBA]=1,2%
- Ảnh hưởng của tỷ lệ mol NIPAM/AM đến quá trình trương và nhả trương: Xác định mức độ trương ở các nhiệt độ khác nhau của hydrogel có tỷ lệ mol NIPAM/AM 95/5; 90/10 và 85/15.
- Ảnh hưởng của pH: Xác định mức độ trương của các mẫu hydrogel trong mơi trường có pH lần lượt là 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.
- Đánh giá đặc tính thuận nghịch nhiệt: Đặc tính thuận nghịch nhiệt được theo dõi bằng cách ghi lại mức độ trương của hydrogel khi nhiệt độ thay đổi ở 20 và 500C.
- Hình thái học và độ bền cơ lý của hydrogel; được chụp SEM với các tỷ lệ NIPAM/AM lần lượt là: 90/10; 80/20; 70/30; 60/40 và xác định tính chất cơ lý.
2.2.2.3. Tổng hợp và nghiên cứu tính chất của hydrogel (NIPAM-co-HEMA)
* Đồng trùng hợp NIPAM và HEMA: phản ứng đồng trùng hợp được thực hiện ở 20oC với tổng nồng độ monome 0,7 M, khơi mào APS/TEMED với
tỷ lệ [M]/[I] = 70; tỷ lệ [TEMED]/[APS] = 1. Sản phẩm copolyme của NIPAM và HEMA được kết tủa trong cloroform và khô đông đến khối lượng không đổi.
* Tổng hợp và nghiên cứu tính chất của hydrogel (NIPAM-co-HEMA) - Xác định hằng số đồng trùng hợp dựa vào kết quả phân tích nguyên tố và phương pháp Kelen-Tudos
- Hydrogel (NIPAM-co-HEMA) được tổng hợp với các điều kiện: nồng độ monome 0,7 M, nhiệt độ 20oC, tỷ lệ [M]/[I] = 70; tỷ lệ [TEMED]/[APS] = 1, [MBA]=1,2%
- Ảnh hưởng của tỷ lệ mol NIPAM/HEMA đến nhiệt độ LCST: với các tỷ lệ 30/70, 40/60, 50/50, 60/40, 75/25, 90/10
- Quá trình trương và nhả trương: Quá trình trương được thực hiện ở 20oC, quá trình nhả trương được thực hiện ở 50o
C.
- Đánh giá đặc tính thuận nghịch nhiệt: đặc tính thuận nghịch nhiệt được theo dõi bằng cách ghi lại mức độ trương của hydrogel khi nhiệt độ thay đổi từ lên 50oC.
- Xác định tính chất cơ lý: với các tỷ lệ NIPAM/HEMA: 75/25, 50/50.
2.2.2.4. Tổng hợp và nghiên cứu tính chất của hydrogel (NIPAM-co-MA)
* Đồng trùng hợp NIPAM và MA: Phản ứng đồng trùng hợp được thực hiện ở nồng độ monome 0,7 M, nhiệt độ 20oC, tỷ lệ [M]/[I] = 70; tỷ lệ [TEMED]/[APS] = 1. Sản phẩm được kết tủa trong dietyete và khô đông đến khối lượng không đổi.
- Xác định hằng số đồng trùng hợp dựa vào kết quả phân tích nguyên tố và phương pháp Kelen-Tudos.
- LCST của copolyme (NIPAM-AM) được xác định bằng phương pháp đo độ đục; khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng AM tới nhiệt độ LCST của copolyme
- Hydrogel (NIPAM-co-MA) được tổng hợp với các điều kiện: nồng độ monome 0,7M, nhiệt độ 20oC, tỷ lệ [M]/[I] = 70; tỷ lệ [TEMED]/[APS] = 1, [MBA]=1,2%.
- Ảnh hưởng của tỷ lệ mol MA đến hniệt độ LCST tại các pH khác nhau: với các tỷ lệ NIPAM/MA lần lượt bằng 95/5, 85/15, 75/25, 65/35, 55/45, 45/55 và các pH = 4; 5; 7.
- Quá trình trương và nhả trương của hydrogel: với các tỷ lệ NIPAM/MA=95/5, 85/15, 72/25.
- Ảnh hưởng của hàm lượng MA đến mức độ trương của hydrogel tại các pH khác nhau: với các tỷ lệ NIPAM/MA=95/5, 85/15, 72/25, pH=2-8.
- Đánh giá đặc tính thuận nghịch nhiệt: Đặc tính thuận nghịch nhiệt được theo dõi bằng cách ghi lại mức độ trương của hydrogel khi nhiệt độ thay đổi từ 20 lên 50oC.
- Hình thái học bề mặt và độ bền cơ lý của hydrogel.
2.2.2.5. Tổng hợp và nghiên cứu tính chất của hydrogel terpolyme (NIPAM-HEMA-AM) HEMA-AM)
* Nghiên cứu tổng hợp terpolyme P(NIPAM-HEMA-AM):
Hydrogel (NIPAM-co-HEMA-co-MA) được tổng hợp với các điều kiện: nồng độ monome 0,7 M, nhiệt độ 20oC, tỷ lệ [M]/[I] = 70; tỷ lệ