하이프로멜로스
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1. 개요
하이프로멜로스는 미색 또는 베이지색 분말로 물에 용해되어 콜로이드를 형성하는 고체 화합물이다. 열적 젤화 특성을 가지며, 용액이 임계 온도에 도달하면 젤 형태로 응고된다. 하이프로멜로스는 타일 접착제, 시멘트 몰탈, 의약품, 식품, 화장품 등 다양한 분야에 사용된다. 특히 건축 자재에서는 레올로지 조절제, 의약품에서는 눈물막 대체제, 서방성 제제 등으로 활용된다. 하이프로멜로스의 특성을 평가하기 위해 점도, 치환도, 몰 치환도, 수분 함량 등의 시험 방법이 사용된다.
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| 하이프로멜로스 - [화학 물질]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 식별자 | |
| CAS 등록번호 | 9004-65-3 |
| ChemSpider 아이디 | 21241863 |
| EINECS | 618-389-6 |
| UNII | 36SFW2JZ0W |
| InChI | 1/C36H70O19.C20H38O11/c1-19(37)9-45-17-27-29(47-11-21(3)39)31(48-12-22(4)40)34(51-15-25(7)43)36(54-27)55-30-28(18-46-10-20(2)38)53-35(52-16-26(8)44)33(50-14-24(6)42)32(30)49-13-23(5)41;1-21-9-11-13(23-3)15(24-4)18(27-7)20(30-11)31-14-12(10-22-2)29-19(28-8)17(26-6)16(14)25-5/h19-44H,9-18H2,1-8H3;11-20H,9-10H2,1-8H3/t19?,20?,21?,22?,23?,24?,25?,26?,27-,28-,29-,30-,31+,32+,33-,34-,35-,36+;11-,12-,13-,14-,15+,16+,17-,18-,19-,20+/m11/s1 |
| InChIKey | PUSNGFYSTWMJSK-GSZQVNRLBE |
| 표준 InChI | 1S/C36H70O19.C20H38O11/c1-19(37)9-45-17-27-29(47-11-21(3)39)31(48-12-22(4)40)34(51-15-25(7)43)36(54-27)55-30-28(18-46-10-20(2)38)53-35(52-16-26(8)44)33(50-14-24(6)42)32(30)49-13-23(5)41;1-21-9-11-13(23-3)15(24-4)18(27-7)20(30-11)31-14-12(10-22-2)29-19(28-8)17(26-6)16(14)25-5/h19-44H,9-18H2,1-8H3;11-20H,9-10H2,1-8H3/t19?,20?,21?,22?,23?,24?,25?,26?,27-,28-,29-,30-,31+,32+,33-,34-,35-,36+;11-,12-,13-,14-,15+,16+,17-,18-,19-,20+/m11/s1 |
| 표준 InChIKey | PUSNGFYSTWMJSK-GSZQVNRLSA-N |
| 속성 | |
| 화학식 | 가변적 |
| 몰 질량 | 가변적 |
| 약리학 | |
| ATC 코드 | S01KA02 |
| 위험성 | |
| 명칭 | |
| 다른 이름 | 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스 HPMC E464 |
2. 화학적 특성
하이프로멜로스는 고체이며, 미색에서 베이지색을 띠는 분말 또는 과립 형태이다. 물에 용해되면 콜로이드를 형성한다. 무독성이지만 가연성이 있으며, 산화제와 격렬하게 반응할 수 있다.[4]
2. 1. 열 젤화 특성
하이프로멜로스는 메틸셀룰로스와 마찬가지로 수용액 상태에서 열 젤화 특성을 나타낸다. 즉, 용액을 임계 온도까지 가열하면 용액이 흐르지 않고 반(半)유연한 덩어리로 응고된다. 일반적으로 이 임계(응고) 온도는 HPMC의 용액 농도와 HPMC 분자 내 메톡시기의 농도에 반비례한다. 메톡시기의 농도는 메톡시기의 치환도와 몰 치환에 따라 달라진다.[4] 즉, 메톡시기의 농도가 높을수록 임계 온도는 낮아진다. 그러나 젤화된 덩어리의 비유연성/점성은 메톡시기의 농도와 직접적인 관련이 있는데, 메톡시기 농도가 높을수록 젤화된 덩어리는 더 끈적이거나 유연성이 떨어진다.3. 용도
하이프로멜로스는 타일 접착제, 시멘트 몰탈, 석고 제품, 의약품, 페인트 및 코팅, 식품, 화장품, 세제 및 세정제, 점안액, 콘택트 렌즈, PVC 등 다양한 분야에서 사용된다.[5]
건축 분야에서는 주로 건축 자재에 첨가되어 성능을 향상시키는데 사용되며, 의약품 분야에서는 일반의약품의 부형제 등으로 사용된다. 식품 분야에서는 글루텐을 대체하여 빵을 만드는 연구에도 활용된다.
| 분야 | 사용 예시 |
|---|---|
| 타일 접착제 | 타일 접착제 |
| 시멘트 몰탈 | 시멘트 몰탈 |
| 석고 제품 | 석고 제품 |
| 의약품 | 부형제, 결합제, 코팅제, 안과용 액체 |
| 페인트 및 코팅 | 페인트 및 코팅 |
| 식품 | 글루텐 대체제 |
| 화장품 | 화장품 |
| 세제 및 세정제 | 세제 및 세정제 |
| 점안액 | 점안액 |
| 콘택트 렌즈 | 콘택트 렌즈 |
| PVC | PVC[6] |
3. 1. 건축 재료
하이프로멜로스(HPMC)는 주로 타일 접착제 및 미장재와 같은 건축 자재에 사용되며, 레올로지 조절제, 보수제, 지연제로 사용되어 석고 혼합물의 작업성과 적용 성능을 향상시킨다.[8] 기능적으로 하이프로멜로스(HPMC)는 하이드록시에틸메틸셀룰로스(HEMC)와 매우 유사하며, 상품명으로는 메토셀(Methocel)과 와로셀(Walocel) 등이 있다. 현재 세계 최고의 생산 업체는 듀폰(DuPont)이며, 이전에는 다우 울프 셀룰로직스(Dow Wolff Cellulosics GmbH)에서 제조했다.[9]3. 2. 의약품
하이프로멜로스는 의약품 분야에서 다양하게 활용된다.[5] 하이프로멜로스 용액은 눈물막의 반합성 대체물로 특허를 받았다.[10] 분자 구조는 수용성이 높은 기본 셀룰로이드 화합물을 기반으로 한다. 하이프로멜로스 용액을 사용하면 셀룰로이드의 우수한 수용성 특성 덕분에 시각적 선명도를 높일 수 있다. 또한 물을 팽창시키고 흡수하여 눈물막의 두께를 확장시킨다. 따라서 하이프로멜로스를 보충하면 각막에 윤활제가 더 오래 존재하게 되어, 특히 건조한 환경에서 눈의 자극을 줄이는 것으로 알려져 있다.[11] 분자 수준에서 이 중합체는 며칠에서 몇 주 동안 대사적으로 손상되지 않는 베타 연결된 D-글루코스 단위를 포함한다. 하이프로멜로스는 젤라틴의 채식주의자 대체물이지만, 반합성 제조 공정으로 인해 생산 비용이 약간 더 비싸다.하이프로멜로스는 일반의약품으로 광범위하게 판매될 뿐만 아니라, 2% 용액은 각막 보호를 위해 수술 중, 그리고 안와 수술 중에 사용되는 것으로 문서화되어 있다.
하이프로멜로스는 안과용 액체 외에도 경구용 정제 및 캡슐 제형의 부형제로 사용되어, 등급에 따라 의약 화합물의 소화관 방출을 지연시키는 서방성 제제로 기능한다.[12] 또한 결합제[13] 및 정제 코팅제의 구성 성분으로도 사용된다.[14][15]
3. 3. 식품
농업연구청 과학자들은 식물 유래 히드록시프로필메틸셀룰로스(HPMC)를 글루텐 대신 사용하여 귀리빵 및 기타 곡물빵을 만드는 연구를 진행하고 있다. 밀, 호밀, 보리에 존재하는 글루텐은 귀리 및 기타 곡물에는 없거나 미량으로만 존재한다. 글루텐과 마찬가지로 HPMC는 빵 반죽 속 효모에 의해 형성된 기포를 가두어 빵이 부풀어 오르게 할 수 있다.[5]3. 4. 기타
하이프로멜로스는 다음과 같은 여러 분야에서 사용된다.[5]| 분야 | 사용 예시 |
|---|---|
| 타일 접착제 | 타일 접착제 |
| 시멘트 몰탈 | 시멘트 몰탈 |
| 석고 제품 | 석고 제품 |
| 의약품 | 의약품 |
| 페인트 및 코팅 | 페인트 및 코팅 |
| 식품 | 식품 |
| 화장품 | 화장품 |
| 세제 및 세정제 | 세제 및 세정제 |
| 점안액 | 점안액 |
| 콘택트 렌즈 | 콘택트 렌즈 |
| PVC | PVC[6] |
4. 시험 방법
하이프로멜로스를 평가하기 위해 사용되는 벤치마크 테스트는 다음과 같다.
| 시험 항목 |
|---|
| 점도 |
| 치환도(DS) |
| 몰 치환도(MS) |
| 염분 함량 |
| 수분 |
4. 1. 점도 시험
하이프로멜로스 용액은 비뉴턴 유체이며, 특히 요변성 거동을 나타내므로 다양한 시험 방법이 있다. 서로 다른 방법 및 점도계의 결과가 반드시 일치하지는 않는다. 또한 점도계의 허용 오차 범위로 인해 점도는 일반적으로 평균 또는 범위로 표시된다. 일반적인 점도 시험에서는 다음 사항을 명시한다.- 용액 농도 (1%, 2%, 1.9% 건조 기준 등)
- 점도계 (RheoSense m-VROC 및 microVISC, 브룩필드 LV 또는 RV, 훕플러 낙구식, Haake Rotovisco 등)
- 점도계 스핀들 번호 (브룩필드 LV의 경우 1 ~ 4, 브룩필드 RV의 경우 1 ~ 7 등)
- 용액 온도 (20°C, 25°C 등)
4. 2. 치환도(DS)
치환도는 셀룰로스 사슬에 대한 메톡시 치환의 평균 수준이다. 각 셀룰로스 분자에는 최대 3개의 치환 가능한 자리가 있으므로, 이 평균값은 0에서 3 사이의 실수이다. 그러나 치환도는 종종 백분율로 표현된다.4. 3. 몰 치환도(MS)
몰 치환도는 셀룰로스 사슬에 대한 평균적인 하이드록시프로폭시 치환 수준을 의미한다. 하이드록시프로폭시기는 측쇄에서 서로 부착될 수 있으며, 셀룰로스 분자 내에 각 치환 부위를 필요로 하지 않기 때문에 이 값은 3보다 클 수 있다. 그러나 몰 치환도는 종종 백분율로도 표현된다.4. 4. 수분 함량
모든 셀룰로스 에테르는 흡습성을 가지고 있기 때문에, 원래 포장에서 꺼내 놓으면 주변 환경으로부터 수분을 흡수한다. 따라서 사용에 적합한 양의 건조 활성 물질이 할당되도록 하기 위해 수분을 테스트하고 무게를 보정해야 한다. 수분은 분석 저울로 X 그램의 샘플을 측정하고, 105°C 오븐에서 2시간 동안 건조시킨 다음, 동일한 저울로 샘플의 무게를 다시 측정하여 테스트한다.참조
[1]
논문
Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) lubricant facilitates insertion of porous spherical orbital implants
2005-07
[2]
논문
Method to recover a lipophilic drug from hydroxypropyl methylcellulose matrix tablets
[3]
간행물
NOSB TAP Review Compiled by OMRI: Hydroxypropyl Methylcellulose
http://www.ams.usda.[...]
[4]
웹사이트
Safety data for hydroxypropyl methyl cellulose
http://www.pcl.ox.ac[...]
[5]
웹사이트
Example properties and applications of hydroxypropyl methyl cellulose
https://web.archive.[...]
2008-10-16
[6]
웹사이트
HPMC
https://www.kimachem[...]
2023-03-01
[7]
웹사이트
http://www.dow.com/m[...]
2008-12-31
[8]
웹사이트
About
https://wotaichem.co[...]
Wotaichem
2022-04-11
[9]
웹사이트
About Us
https://web.archive.[...]
Dow.com
2013-01-01
[10]
웹사이트
US Pat. No. 5,679,713
https://web.archive.[...]
2007-03-23
[11]
논문
A randomised controlled study of the efficacy of hypromellose and Lacri-Lube combination versus polyethylene/Cling wrap to prevent corneal epithelial breakdown in the semiconscious intensive care patient
https://eprints.qut.[...]
2004-06
[12]
논문
The Role of Oral Controlled Release Matrix Tablets in Drug Delivery Systems
2012-11
[13]
서적
Excipient Toxicity and Safety
https://archive.org/[...]
Taylor & Francis
[14]
서적
Chirality in Drug Design and Development
Taylor & Francis
[15]
서적
Handbook of Pharmaceutical Manufacturing Formulations
[16]
문서
Siepmann, J., et al.,
[17]
문서
《의약품각조 제2부》, 〈대한민국약전 제10개정〉, ‘히프멜로오스 Hypromellose’ 항목, 식품의약품안전청 2012.
[18]
웹사이트
네이버 지식백과 - 식약청 화장품성분, 2011, 식품의약품안전청 '하이드록시프로필메칠셀룰로오스 Hydroxypropyl Methylcellulose'항목
https://terms.naver.[...]
[19]
웹사이트
약학정보원, 'Hypromellose' 성분을 포함하는 의약품
http://www.health.kr[...]
[20]
문서
김병수 외,〈약물 전달체로서 HPMC(Hydroxypropyl Methylcellulose)의 응용〉, 고분자 과학과 기술 v.18 no.6, 2007년, pp.549-553.
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