醫(yī)用水凝膠的流變學(xué)表征

      在水凝膠研究領(lǐng)域中，以透明質(zhì)酸鈉為基體的醫(yī)用水凝膠發(fā)展迅速，此類水凝膠表面光滑，具有良好的生物特性，可以被應(yīng)用為外科手術(shù)敷料，眼科敷料，凝膠眼藥水等多個方面。

       在研發(fā)和質(zhì)控中，醫(yī)用水凝膠的流變學(xué)性能是非常重要的因素，并且對其粘度和粘彈性的表征已經(jīng)有初步測試標(biāo)準(zhǔn)。剪切粘度：在 25± 2℃下，采用流變儀在剪切速率從0.001s-1-1000s-1 下進(jìn)行蠕動掃描，在 0.01s-1 剪切速率下，眼科用透明質(zhì)酸鈉凝膠剪切粘度應(yīng)不小于 200000mPa.s, 關(guān)節(jié)腔注射用透明質(zhì)酸鈉凝膠剪切粘度應(yīng)不低于20000mPa.s。

       彈性：在25± 2℃下，采用流變儀在剪切速率0.01Hz-100Hz下進(jìn)行頻率掃描，以粘性模量 G" 和彈性模量 G'log 值與頻率 log 值繪制坐標(biāo)圖。眼科用透明質(zhì)酸鈉凝膠在 G'= G" 時，剪切頻率應(yīng)小于 0.5Hz，關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射用透明質(zhì)酸鈉凝膠在 G'= G" 時，剪切頻率應(yīng)小于 1.0Hz。

示例一 粘度測試

示例二 粘彈性測試

       哈克旋轉(zhuǎn)流變儀可以向客戶提供符合測試標(biāo)準(zhǔn)的完全解決方案。并且在國內(nèi)擁有多個在此領(lǐng)域中l(wèi)ing先的參考客戶，如福瑞達(dá)，博士倫，山東YL器械研究所，其勝生物制劑，河南宇宙人工晶體狀研制有限公司等。

推薦配置：
哈克旋轉(zhuǎn)流變儀主機(jī)： MARS40/60
溫控單元： 帕爾貼
35mm 平行板或者 35mm2°錐平板

膠黏劑種類非常多，按照特性分類一般有熱熔膠、環(huán)氧膠，電子膠、UV 固化膠、聚氨酯膠、硅膠等。膠黏劑的流變學(xué)性能一直是影響其配方，工藝及使用性能的一個重要因素。膠黏劑的流變學(xué)性能研究主要有以下幾個方面。

? 基本流動性能，流動曲線和粘度曲線

  ? 屈服應(yīng)力

  ? 觸變性

  ? 固化過程研究，包括熱固化和紫外固化

  ? 熱機(jī)械性能，包括確定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，損耗因子等在上述膠黏劑流變學(xué)性能表征中，哈克流變儀配備豐富的測量單元可以向用戶提供完整的解決方案，從宏觀性能到微觀信息。

示例一 基本流動性能

判斷樣品流動能力及粘度隨剪切作用的變化趨勢和速度

示例二 屈服應(yīng)力

征樣品在某些條件下的彈性行為和流動能力

示例三 觸變性

是膠黏劑的一個很重要的特性，一般的理解是與時間相關(guān)的行為，可以考察膠黏劑在使用過程中的流平與垂掛性能。左圖觸變環(huán)實(shí)驗(yàn)表明樣品觸變性的大小，右圖三段式模擬樣品靜止 - 破壞 - 靜止整個過程的粘度變化，反應(yīng)其流平和垂掛性能。

示例四 固化過程監(jiān)測

流變儀可以通過測試樣品粘彈性模量的變化全程監(jiān)測膠黏劑樣品的固化過程，包括熱固化和紫外固化，再配個哈克流變儀ZL的流變 - 紅外聯(lián)用模塊，更可深入研究固化過程中樣品分子層面的變化，監(jiān)控反應(yīng)動力學(xué)，反應(yīng)度。

膠黏劑的熱固化過程

哈克紫外固化單元

膠黏劑紫外固化（不同照射強(qiáng)度）

HAAKE MRAS流變儀配備流變-紅外聯(lián)用模塊

膠黏劑在紫外光照射之前，照射以及照射完畢后整個固化過程中流變，紅外數(shù)據(jù)的變化

示例五 熱機(jī)械性能

也是表征膠黏劑使用性能的重要參數(shù)，通過測量樣品粘彈性隨溫度的變化，可以進(jìn)行詳細(xì)準(zhǔn)確的表征，并可以計(jì)算其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

熱熔膠的熱機(jī)械性能及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

推薦配置：

哈克流變儀主機(jī)：MARS40/60，Viscoterster iQ Air， Viscotester iQ

溫控單元：帕爾貼，電加熱

測量轉(zhuǎn)子：平行板，錐平板，一次性轉(zhuǎn)子

特殊附件：紫外固化單元，流變 - 紅外聯(lián)用單元

在傳統(tǒng) CaBER  試驗(yàn)中，往往使用激光測微尺，對上下兩板之間形成的（圓柱形）流體細(xì)絲，進(jìn)行由表面張力誘導(dǎo)的細(xì)化（隨時間變化）測量，然后使用測得數(shù)據(jù)算出拉伸粘度數(shù)據(jù)。
為分析更多樣品的實(shí)際細(xì)絲形狀，并測量其拉伸性能，現(xiàn)在可在  Thermo  Scientific  HAAKE CaBER 1 拉伸流變儀上裝配高速攝像頭。高速攝像頭具有遠(yuǎn)心物鏡和遠(yuǎn)心背光系統(tǒng)，可拍攝流體隨時間變化形成細(xì)絲的過程。

 
隨后，這些圖像可用于后續(xù)圖像和輪廓分析，以：
?分析非圓柱形細(xì)絲
?確定表觀拉伸屈服應(yīng)力
?研究流體誘發(fā)相位分離
?測量粘度極低的樣品

 
為對應(yīng)流體細(xì)絲的位置定位攝像頭，開發(fā)了一種底座，底座上可裝配攝像頭和HAAKE CaBER 1，還配有攝像頭用 X-Y-Z定位臺。
為將背光系統(tǒng)安裝到 HAAKE CaBER 1 上，開發(fā)了改良型換熱器（配有背光系統(tǒng)用支架）。
為在規(guī)定溫度范圍（5℃～90℃）內(nèi)測量，開發(fā)了新型溫控箱，該溫控箱可加裝到在售的任意一款 HAAKE CaBER 1 中。溫控箱專用于與水浴循環(huán)器共同使用；配外部接頭，便于將溶劑注入溶劑阱，防止樣品蒸發(fā)，還便于使用氮?dú)鉀_洗箱體。
適用于 HAAKE CaBER 1 流變儀的新型高速成像系統(tǒng)和新型溫控箱均由德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）應(yīng)用力學(xué)（AME）研究組研發(fā)。
 
訂購信息
603-1025 改良型換熱器，配有適用于遠(yuǎn)心照明的支架。（對于現(xiàn)有 HAAKE CaBER 1，也需要 603-1026。）不含遠(yuǎn)心照明。推薦型號：Vision & Control TZB30-B/VC（照明面積 ? 30 mm）或同級型號。
603-1026 僅適用于現(xiàn)有 HAAKE CaBER 1：將換 熱 器 更 換 為 改 良 型 換 熱 器603-1025 時，需再次校準(zhǔn)。（不含603-1025）
603-1027 配 X-Y-Z 定位臺的底座，用于安裝高速攝像頭和 HAAKE CaBER 1。不含攝像頭和透鏡。攝像頭型號取決于個體需求，例如：Fastcam MiniUX100，Modell 800K / M1（高端型號），Optronics CR600x2 或 ImagingSolutions Motion Traveller 系列（基本型號）。
603-1028 溫控箱，用于控制流體溫度。不含循環(huán)器。
 
參考文獻(xiàn)
[1] D. Sachsenheimer, B. Hochstein, N.Willenbacher (2014) Capillary thinning of entangled polymer solutions,submitted toRheol. Acta
[2] L. Martinie, H. Buggisch, N. Willenbacher(2013) Apparent elongational yield stress of soft matter. J. Rheol. 57(2), 627-646
[3] D. Sachsenheimer, B. Hochstein, H.Buggisch,N. Willenbacher (2012) Determination of axial forces during the capillary breakup of liquid filaments –the tilted CaBER method. Rheol. Acta 51, 909-923
[4] O. Arnolds, H. Buggisch, D. Sachsenheimer,N.Willenbacher (2010) Capillary breakup extensional rheometry (CaBER) on semi-dilute and concentrated polyethyleneoxide (PEO) solutions. Rheol. Acta 49(11) 1207-1217
[5] K. Niedzwiedz, H. Buggisch, N. Willenbacher (2010)Extensional rheology of concentrated emulsions as probed by capillary breakup elongation rheometry(CaBER). Rheol. Acta 49,1103-1116
[6] K. Niedzwiedz, O. Arnolds, N. Willenbacher,R. Brummer (2009) Capillary Breakup Extensional Rheometry of Yield Stress Fluids.Appl. Rheol. 19(1), 41969

法國泰克利斯（TECLIS Scientific）儀器公司 ，致力于開發(fā)專業(yè)的表界面科學(xué)儀器表界面科學(xué)儀器，提供全面表征泡沫和乳液等分散體系的解決方案，用于研究和了解液體/液體、固體/液體、氣體/液體的表界面特性。

泰克利斯公司研發(fā)生產(chǎn)的泡沫分析儀和界面流變儀在食品領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，可以為食品行業(yè)提供專業(yè)的解決方案，滿足所有的測量需求。

1.泡沫

? 泡沫結(jié)構(gòu)

? 泡尺寸大小分布分析

? 發(fā)泡能力

? 泡沫穩(wěn)定性和生命周期

? 與發(fā)泡性相關(guān)的蛋白質(zhì)行為以及發(fā)泡性能的比較

2.表面活性劑

? 表面活性劑的吸附及發(fā)泡性的關(guān)系

? 研究表面活性劑與蛋白質(zhì)在界面上的相互作用

? 表面活性劑對乳液物理性質(zhì)的影響

? 食品級表面活性劑的界面和發(fā)泡性能

? 表面活性劑的表征：CMC, 吸附動力學(xué)，張力平衡

3.飲料

? 咖啡、牛奶、啤酒......的泡沫特性

? 提高飲料的發(fā)泡性

? 乳狀飲料的粘彈性特性

? 氣泡液的特性

? 食品粉體再水化

? 消泡效果

4.蛋白質(zhì)

? 蛋白質(zhì)的特性

? 油類類型對蛋白質(zhì)的吸附性

? 蛋白質(zhì)的行為與飲料的發(fā)泡性有關(guān)

? 蛋白質(zhì)的界面、發(fā)泡和乳化特征

? 蛋白質(zhì)在空氣/水和油/水界面的吸附作用  

5.乳液

? 油類類型對蛋白質(zhì)的吸附性

? 用表面流變學(xué)解釋乳液穩(wěn)定性

? 乳液液滴的凝聚和穩(wěn)定性

? 在水/油或水/空氣界面上的吸附性

? 油包水乳劑的穩(wěn)定性或水包油乳劑的穩(wěn)定性

6.脂類

? 蛋白質(zhì)/脂質(zhì)的相互作用

? 磷脂穩(wěn)定的乳液

? 研究酶的作用動力學(xué)

? 表面活性劑對脂質(zhì)消化的影響

? 磷脂在油/水界面的吸附作用

7.膠囊 Capsules

? 厚度可控的膠囊和平膜

此外，泰克利斯界面流變儀和泡沫分析儀及其高溫高壓解決方案還廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、日用化學(xué)品和石油天然氣等領(lǐng)域行業(yè)研究中，為使用者提供專業(yè)的解決方案。

TRACKER自動多功能界面流變儀通過對液滴或氣泡的輪廓進(jìn)行數(shù)值分析來確定兩種不相溶流體之間的動態(tài)表面/界面張力，表征兩種不相溶液體之間的界面特性。

TRACKER界面流變儀能夠提供全方位的測量：

-上懸滴的氣泡或液滴          -表面張力（液體/液體）

-下懸滴的氣泡或液滴          -界面張力（液體/液體）

-躺滴                                  -接觸角（液體/固體）

-俘泡法的滴或泡                 -動態(tài)接觸角

-溫度                                  -界面膨脹流變學(xué)

-壓力                                  -粘彈性模量

                                          -剛性系數(shù)

                                         -臨界膠束濃度(CMC)

強(qiáng)大的圖像分析軟件：

TRACKER?軟件使用算法分析液滴的輪廓，并將其與基于Young-Laplace方程的模型進(jìn)行擬合，以確定表面張力、 界面張力或接觸角。

TRACKER?軟件通過在特定的頻率和振幅下控制液滴體積或面積的變化，來研究界面的流變特性。

智能模塊化設(shè)計(jì)：

-相交換選項(xiàng)

-高頻振蕩的壓電選項(xiàng)

-壓力傳感器測量氣泡中的拉普拉斯壓力選項(xiàng)

-自動臨界膠束濃度CMC測定選項(xiàng)

-高溫高壓腔選項(xiàng) 200°C/200bar

應(yīng)用廣泛：

原油：乳液穩(wěn)定性、表面活性劑對EOR 的影響、油/巖石/液相之間的動態(tài)接觸角

化妝品：泡沫/乳液穩(wěn)定性、配方、動態(tài)接觸角

藥物：包封性、氣體溶解性、乳液穩(wěn)定性

食品：食品泡沫特性、冷凍乳液（冰淇淋）的穩(wěn)定性、蛋白質(zhì)、糖或酒精對氣泡大小的影響

燃料和瀝青：潤濕性、乳化性能、動態(tài)接觸角

潤滑劑：潤滑劑/材料之間的接觸角，表面活性劑對潤濕性的影響

       藥物熱熔擠出（ HME）技術(shù)作為一種新型的藥物傳遞技術(shù)，創(chuàng)造性地將加工技術(shù)與藥學(xué)結(jié)合起來進(jìn)行藥物傳遞研究，專為提高難溶性 APIs 的溶解度和生物利用度，研發(fā)新型緩控釋制劑，制備掩味微丸或者其它特殊形狀的制劑，例如植入劑等，應(yīng)用前景廣闊。其結(jié)合了在固體分散技術(shù)和機(jī)械制備的諸多優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了無粉塵、連續(xù)化操作、良好的重現(xiàn)性，以及極高的生產(chǎn)效率。

       Thermo Scientific? Pharma 雙螺桿擠出機(jī)系列在本質(zhì)上屬于連續(xù)過程儀器，支持現(xiàn)代制劑科學(xué)采用五種工藝模式創(chuàng)造新型固體藥物劑型: 藥物熱熔擠出、熔融制粒、干法制粒、濕法制粒和濕法擠出，創(chuàng)造新型固體藥物劑型，且可通過一臺設(shè)備實(shí)現(xiàn)五種工藝模式交替使用。通過與近紅外（ NIR）光譜聯(lián)用實(shí)時同步檢測 APIs 和輔料濃度，作為過程分析技術(shù)（ PAT）和質(zhì)量源于設(shè)計(jì)原則（ Qbd）工具，加深理解工藝過程和即時過程控制。

工藝一：熱熔擠出

       該技術(shù)可將高分子材料在其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上進(jìn)行處理，促使熱塑性粘合劑和 /或輔料、活性成分達(dá)到分子水平的有效混合。

工藝二：熔融制粒
       粘合液體由加熱產(chǎn)生，配方中一個或多個干的組分變成熔體。在制粒階段結(jié)束時冷卻混合物，凝固融化的粘結(jié)劑。

工藝三 / 四：干法制粒 /濕法制粒

       用成粒液體 / 不使用液體使主要的干粉顆?；旌暇奂?。在制粒階段期間添加的液體必須滿足YY安全和易揮發(fā) , 以致于在后續(xù)的干燥階段能夠被脫除。

工藝五：濕法擠出（擠出滾圓）

       可以將 API 和輔料做預(yù)拌后加進(jìn)擠出機(jī)，或者分開單獨(dú)進(jìn)料。通過蠕動泵將造粒液加進(jìn)擠出機(jī)。通過擠出機(jī)雙螺桿輸送物料，同時進(jìn)行均勻混合。擠壓所得的濕物料經(jīng)過濕法擠出口模，形成了圓柱段部分，受自重影響，圓柱狀擠出物在相似長度斷開之后可直接送進(jìn)入滾圓機(jī)，生產(chǎn)出均勻的球形顆粒。