玻璃化转变温度 (Tg) 是预测薄膜物理性能和患者适用性的决定性指标。 通过差示扫描量热法 (DSC) 分析时，Tg 提供了确定聚合物系统在使用条件下是表现为刚性固体还是柔性膜所必需的指标。它是验证增塑剂是否有效将材料的热性能转移到与生物环境相匹配的关键数据点。
在此背景下，DSC 分析的核心价值在于确保最终的干膜具有低于目标表面温度的 Tg，从而保证有效粘附和舒适度所需的柔韧性。
确定物理状态和柔韧性
定义材料行为
Tg 代表两个不同物理状态之间的热边界。低于此温度，材料处于“玻璃态”，其特点是刚性和脆性。
橡胶态
高于 Tg，材料会转变为“橡胶态”。在此阶段，聚合物链获得迁移能力，使薄膜变得柔韧且可塑。
DSC 的作用
差示扫描量热法可检测与此相变相关的特定能量变化。这使您能够精确确定薄膜从脆性转变为柔韧性的确切温度。
通过增塑剂优化配方
改变聚合物性能
纯聚合物很少具有特定应用所需的精确物理性能。配方师会引入增塑剂或其他赋形剂来改变材料的行为。
量化变化
DSC 是测量这些添加剂影响的首选仪器。它可以精确量化特定浓度的增塑剂在多大程度上降低了基础聚合物的 Tg。
验证功效
通过跟踪 Tg 的变化，您可以获得客观的确认，证明聚合物与赋形剂之间的相互作用足以实现所需的物理状态。
为生物应用设计
人体表面温度基准
对于应用于皮肤的产品，应用环境约为 32°C（平均皮肤表面温度）。这个热基准决定了您配方的通过/失败标准。
确保患者依从性
为确保薄膜在佩戴时舒适且功能正常，它必须是柔韧的。因此，配方必须产生低于人体表面温度的 Tg。
避免脆性
如果 Tg 保持高于皮肤温度，薄膜在佩戴过程中将保持其玻璃态。这将导致产品变脆，容易开裂，并且对患者不舒适。
理解权衡
高 Tg 的风险
增塑不足（高 Tg）的配方优先考虑刚性。虽然在储存过程中可能更耐用，但在皮肤上的应用力学方面会失败，导致粘附性差和剥落。
添加剂的复杂性
降低 Tg 需要精确添加赋形剂。虽然对于柔韧性是必需的，但必须仔细平衡这些添加剂，以避免过度增塑，这可能会使薄膜过于粘腻或结构脆弱。
为您的目标做出正确选择
要将这些原理有效地应用于您的成膜系统，请考虑以下几点：
- 如果您的主要关注点是患者舒适度： 确保您的 DSC 数据确认 Tg 明显低于 32°C，以保证在皮肤上形成非脆性、柔韧的薄膜。
- 如果您的主要关注点是配方筛选： 使用 DSC 对不同增塑剂改变 Tg 的情况进行基准测试，选择以最低浓度达到目标温度的赋形剂。
通过严格监控玻璃化转变温度，您可以将理论配方数据转化为对实际产品性能的切实预测。
总结表：
| 指标因素 | 玻璃态（低于 Tg） | 橡胶态（高于 Tg） |
|---|---|---|
| 材料行为 | 刚性、脆性、易开裂 | 柔韧、可塑、贴合皮肤 |
| 分子迁移性 | 聚合物链运动受限 | 聚合物链迁移性增加 |
| 应用结果 | 粘附性差、患者不适 | 依从性高、粘附性好 |
| 最适合皮肤 | 通常不适用（如果 >32°C） | 可穿戴薄膜的最佳状态 |
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参考文献
- Flora Ferreira Duarte de Oliveira, Maria Inês Bruno Tavares. Film-Forming Systems in Topically Administered Pharmaceutical Formulations. DOI: 10.4236/msa.2020.118038
本文还参考了以下技术资料 Enokon 知识库 .
