بازدید: 388 نویسنده: السا زمان انتشار: 1395/03/10 منبع: سایت
مواد اسید هیالورونیک متقاطع (HA) به ندرت در حالت خشک خود به تنهایی ارزیابی می شوند. عملکرد واقعی آنها پس از هیدراتاسیون شروع می شود. پس از بازسازی، شبکه پلیمری باز می شود، آب را جذب می کند، ساختار داخلی خود را سازماندهی می کند و خواص رئولوژیکی قابل اندازه گیری مانند مدول ذخیره سازی (G')، مدول اتلاف (G″)، چسبندگی و مقاومت تزریقی را بیان می کند.
این رفتارها به طور تصادفی ظاهر نمی شوند. آنها در مرحله طراحی پودر کدگذاری می شوند. چگالی اتصال متقاطع، توزیع وزن مولکولی، عمق تصفیه، روش خشک کردن، و مورفولوژی ذرات به طور جمعی تعیین میکنند که شبکه در مواجهه با محیطهای آبی چگونه پاسخ خواهد داد.
در بسیاری از برنامه های توسعه، بازسازی به عنوان یک مرحله فنی ساده تلقی می شود. در حقیقت، این لحظه ای است که مهندسی سازه پیامدهای خود را آشکار می کند.
این مقاله به بررسی این موضوع میپردازد که چگونه طراحی پودر بر رفتار رئولوژیکی پس از هیدراتاسیون تأثیر میگذارد، چرا مواد خاصی عملکرد پایدار و قابل پیشبینی را نشان میدهند و چگونه تصمیمات ساختاری بالادست بر عملکرد تزریقی پاییندست تأثیر میگذارد. برای بحث اساسی در مورد شکل گیری شبکه و پارامترهای ساختاری، پودر هیالورونات سدیم متقاطع: ساختار، پایداری و راهنمای عملکرد تزریقی. برای تجزیه و تحلیل عمیق تر از تأثیر چگالی اتصال متقابل، رجوع کنید به چه چیزی درجه اتصال متقابل در پودر هیالورونات سدیم را تعیین می کند؟
مشخصات رئولوژیکی ژل HA با پیوند متقابل اغلب پس از هیدراتاسیون اندازه گیری می شود. با این حال امضای ویسکوالاستیک در آن لحظه ایجاد نمی شود. بازسازی می شود.
پل های متقاطع تشکیل شده در طول سنتز، ستون فقرات الاستیک را مشخص می کنند. خشک کردن آن معماری را در حالت فشرده حفظ می کند. پس از بازسازی، آب به ماتریس نفوذ می کند، زنجیره های پلیمری منبسط می شوند و شبکه سه بعدی تعادل را دوباره برقرار می کند.
اگر معماری یکنواخت بود، هیدراتاسیون صاف و قابل پیش بینی است. اگر ناهمگونی ساختاری وجود داشته باشد، ژل ممکن است تورم نامنظم، توزیع مدول ناهموار، یا رفتار اکستروژن ناپایدار از خود نشان دهد.
رئولوژی پس از بازسازی، کیفیت طراحی بالادست را منعکس می کند.
چندین ویژگی قابل اندازه گیری رفتار HA تزریقی را تعریف می کنند:
مدول ذخیره سازی (G') - ظرفیت ذخیره انرژی الاستیک
مدول از دست دادن (G″) - اتلاف انرژی ویسکوز
دلتای قهوهای مایل به زرد (G″/G') - تعادل ویسکوالاستیک
ویسکوزیته پیچیده - مقاومت در برابر برش نوسانی
تنش تسلیم - نیروی مورد نیاز برای شروع جریان
انسجام - یکپارچگی ساختاری تحت تغییر شکل
هر پارامتر تحت تأثیر چگالی شبکه، درهم تنیدگی زنجیره و یکنواختی هیدراتاسیون است.
ژل های الاستیک غالب (G'بالا) در برابر تغییر شکل مقاومت می کنند و برجستگی را حفظ می کنند. ژلهای غالب چسبناکتر به راحتی پخش میشوند، اما لیفت ساختاری کمتری دارند.
این رفتارها از تصمیمات طراحی پودر سرچشمه می گیرد.
هنگامی که پودر HA با محلول آبی تماس پیدا می کند:
هیدراتاسیون سطح شروع می شود.
آب در منافذ داخلی پخش می شود.
زنجیرهای پلیمری تحرک خود را به دست می آورند.
اتصالات متقاطع لنگر گسترش شبکه.
تورم به تعادل اسمزی می رسد.
سرعت و یکنواختی این مراحل به موارد زیر بستگی دارد:
اندازه ذرات
توزیع متقاطع
تخلخل داخلی
روش خشک کردن
خشک کردن ضعیف کنترل شده می تواند ریز منافذ را از بین ببرد و آبرسانی مجدد را کند کند. اتصال عرضی بیش از حد متراکم می تواند ظرفیت تورم را محدود کند.
ژلی که ظاهر می شود هم معماری شیمیایی و هم معماری فیزیکی را منعکس می کند.
چگالی اتصال متقابل بر سختی شبکه حاکم است.
چگالی بیشتر:
G′ را افزایش می دهد
نسبت تورم را کاهش می دهد
نیروی اکستروژن را افزایش می دهد
مقاومت آنزیمی را بهبود می بخشد
چگالی کمتر:
گسترش پذیری را افزایش می دهد
فرافکنی را کاهش می دهد
به آبرسانی سریعتر اجازه می دهد
با این حال، چگالی متوسط به تنهایی عملکرد را تعریف نمی کند. توزیع یکنواخت در سراسر شبکه به همان اندازه حیاتی است.
خوشه های مناطق متقابل متراکم می توانند سفتی موضعی ایجاد کنند و پاسخ برشی ناسازگاری را در طول تزریق ایجاد کنند.
معماری متقابل متوازن بازیابی الاستیک قابل پیش بینی را تضمین می کند.
وزن مولکولی پایه HA بر درهم تنیدگی زنجیره و حافظه ساختاری تأثیر می گذارد.
وزن مولکولی بالا:
ریکاوری الاستیک را افزایش می دهد
قدرت منسجم را بهبود می بخشد
از مقادیر G' بالاتر پشتیبانی می کند
اگر تخریب در حین اتصال عرضی یا استریلیزاسیون رخ دهد، کوتاه شدن زنجیره باعث کاهش انعطاف پذیری شبکه می شود.
حفظ یکپارچگی ستون فقرات برای بازیابی رئولوژیکی پایدار پس از هیدراتاسیون ضروری است.
مورفولوژی پودر بر نحوه نفوذ آب به مواد تأثیر می گذارد.
ذرات نامنظم و بسیار فشرده:
هیدراتاسیون آهسته
زمان اختلاط را افزایش دهید
خطر تشکیل ژل ناهموار
ذرات متخلخل و از نظر ساختاری پایدار:
اجازه تورم سریع و یکنواخت را بدهید
کاهش تنش مکانیکی در هنگام اختلاط
از بافت ژل سازگار پشتیبانی کنید
سینتیک هیدراسیون بر خوانش های رئولوژیکی اولیه تأثیر می گذارد. تورم ناسازگار می تواند اندازه گیری مدول اولیه را مخدوش کند.
اتصال دهنده های عرضی یا ناخالصی های باقی مانده ممکن است انعطاف پذیری شبکه را تغییر دهد.
مقادیر کمی از ترکیبات واکنش پذیر می توانند:
قطبیت میکرو محیط را تحت تأثیر قرار دهید
بر پیوند هیدروژنی تأثیر می گذارد
دینامیک تورم را تغییر دهید
در حالی که BDDE باقیمانده باید در محدوده های ایمنی دقیق باقی بماند، کنترل آن از سازگاری ساختاری نیز پشتیبانی می کند. مراجعه کنید . BDDE باقیمانده در پودر HA با پیوند متقابل: تشخیص، خطر و کنترل برای جزئیات بیشتر
کیفیت تصفیه بیشتر از انطباق تأثیر می گذارد - بر دقت رئولوژیکی تأثیر می گذارد.
روش عقیم سازی می تواند به طور ماهرانه ای بر بهبود رئولوژیکی تأثیر بگذارد.
عقیم سازی حرارتی ترمینال ممکن است:
کاهش وزن مولکولی
چگالی اتصال متقابل را تغییر دهید
تعادل ویسکوالاستیک را تغییر دهید
پردازش آسپتیک ساختار شبکه بومی را حفظ میکند اما به کنترلهای محیطی سختتر نیاز دارد. مقایسه دقیق در دسترس است
استریلیتی پودر HA متقاطع: استراتژی ترمینال در مقابل آسپتیک
حفظ ساختار در طول استریلیزاسیون مستقیماً بر مدول نهایی و قابلیت تزریق تأثیر می گذارد.
عوامل خارجی نیز بر رئولوژی تأثیر می گذارد:
قدرت یونی بر دافعه الکترواستاتیکی تأثیر می گذارد.
pH بر چگالی بار زنجیره تأثیر می گذارد.
زمان هیدراتاسیون، تکمیل تعادل را تعیین می کند.
محیط های یونی بالا به دلیل محافظ شارژ، تورم را کاهش می دهند. هیدراتاسیون طولانی، قرائت های رئولوژیکی را تثبیت می کند.
طراحی پودری باید این فعل و انفعالات محیطی را پیش بینی کند.
فاکتور طراحی پودر |
رفتار هیدراتاسیون |
ضربه G |
قابلیت تزریق |
انسجام |
چگالی اتصال متقابل بالا |
تورم آهسته تر |
بالا |
نیروی بیشتری لازم است |
بالا |
چگالی کم اتصال متقابل |
تورم سریعتر |
متوسط |
جریان آسان تر |
متوسط |
ستون فقرات مگاوات بالا |
بهبودی پایدار |
بالا |
کنترل شده است |
قوی |
هیدراتاسیون ناهموار |
متغیر |
ناسازگار |
متغیر |
|
توزیع متقابل یکنواخت |
تورم متعادل |
قابل پیش بینی |
صاف |
پایدار |
ژل های تزریقی نیروهای برشی مکرر را تجربه می کنند.
رفتار نازک شدن برشی اجازه اکستروژن تحت فشار و بازیابی پس از آن را می دهد. نرخ بازیابی منعکس کننده کشش شبکه و انعطاف پذیری اتصال متقابل است.
شبکه های ضعیف یا ناهمگن ممکن است تحت تنش تکه تکه شوند و یکپارچگی ساختاری را کاهش دهند.
طراحی پودری پایداری برشی را تعیین می کند.
تغییرات کوچک در:
زمان واکنش
نسبت متقاطع
چرخه های شستشو
دمای خشک شدن
می تواند نتایج رئولوژیکی را تغییر دهد.
تکرارپذیری نیاز به سنتز کنترل شده و پارامترهای فرآیند تایید شده دارد.
ثبات در مرحله پودر به عملکرد قابل تزریق قابل پیش بینی ترجمه می شود.
هنگام ارزیابی رئولوژی بازسازی شده، چندین مشاهدات ظاهر می شوند:
توزیع متقابل یکنواخت از مدول پایدار پشتیبانی می کند.
وزن مولکولی حفظ شده باعث افزایش بازیابی الاستیک می شود.
خشک کردن بهینه، هیدراتاسیون سریع و کامل را تضمین می کند.
تصفیه کنترل شده ریزساختار را تثبیت می کند.
رئولوژی پس از هیدراتاسیون تنظیم نمی شود - در طول مهندسی مواد از پیش تعیین شده است.
برای یک نمای کلی تر از تعامل ساختاری و عملکردی، مراجعه کنید
پودر هیالورونات سدیم متقاطع: ساختار، پایداری و راهنمای عملکرد تزریقی
رفتار رئولوژیکی پس از بازسازی، بیان قابل مشاهده طراحی نامرئی است.
استحکام الاستیک، صافی تزریق، انسجام و پایداری ساختاری همگی از معماری اتصالات متقابل، یکپارچگی ستون فقرات، عمق تصفیه و کنترل خشک کردن سرچشمه میگیرند.
هیدراتاسیون عملکردی ایجاد نمی کند. آن را آشکار می کند.
یک پودر HA با اتصال متقابل مهندسی شده نشان می دهد:
تورم قابل پیش بینی
ویسکوالاستیسیته متعادل
مقاومت اکستروژن پایدار
بازیابی قابل اطمینان تحت برش
در تنظیمات توسعه عملی، تفاوت در طول ارزیابی آشکار می شود. برخی از مواد به آرامی هیدراته می شوند و رئولوژی پایدار را در سرتاسر دسته ارائه می دهند. برخی دیگر نیاز به اختلاط طولانی دارند، تغییرپذیری مدول را نشان می دهند، یا قابلیت تزریق ناسازگاری را نشان می دهند.
تمایز در دقت ساختاری نهفته است.
هنگامی که طراحی پودر معماری شیمیایی را با نتایج مکانیکی مورد نظر هماهنگ می کند، بازسازی به جای یک مرحله اصلاح، به یک مرحله ترمیم تبدیل می شود.
و ثبات رئولوژیکی به یک نتیجه قابل پیش بینی تبدیل می شود - نه یک متغیر نامشخص.
