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Hidroxipropilcelulosa

La hidroxipropilcelulosa ( HPC ) es un derivado de la celulosa con solubilidad tanto en agua como en disolventes orgánicos. Se utiliza como excipiente ; protector oftálmico tópi...

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La hidroxipropilcelulosa ( HPC ) es un derivado de la celulosa con solubilidad tanto en agua como en disolventes orgánicos. Se utiliza como excipiente ; protector oftálmico tópico y lubricante; espesante, emulsionante y estabilizador en formulaciones cosméticas; matriz de tamizado para separaciones de ADN mediante electroforesis capilar y en microchips; consolidante de cuero utilizado en la conservación de libros; y consolidante de madera.

Química

El HPC es un éter de celulosa en el que algunos de los grupos hidroxilo de las unidades repetitivas de glucosa se han hidroxipropilado formando grupos -OCH₂CH(OH)CH₃ mediante óxido de propileno . El número promedio de grupos hidroxilo sustituidos por unidad de glucosa se denomina grado de sustitución (GS). Una sustitución completa daría un GS de 3. Dado que el grupo hidroxipropilo añadido contiene un grupo hidroxilo, este también puede eterificarse durante la preparación del HPC. Cuando esto ocurre, el número de moles de grupos hidroxipropilo por anillo de glucosa, moles de sustitución (MS), puede ser superior a 3.

Debido a que la celulosa es muy cristalina, la HPC debe tener un MS de aproximadamente 4 para lograr una buena solubilidad en agua. La HPC posee una combinación de grupos hidrófobos e hidrófilos , por lo que tiene una temperatura crítica de solución inferior (LCST) de 45  °C. A temperaturas inferiores a la LCST, la HPC es fácilmente soluble en agua; por encima de la LCST, no lo es.

En las concentraciones adecuadas, el HPC forma cristales líquidos y varias mesofases . Estas mesofases incluyen isotrópicas , anisotrópicas , nemáticas y colestéricas . Esta última produce diversos colores, como violeta, verde y rojo. [ 1 ] Estos colores son de naturaleza estructural y también mecanocrómicos , lo que significa que la mesofase de HPC cambia de color al aplicarle tensión. [ 2 ]

Muestras rojas, verdes y azules de mezclas de agua HPC colestérica (izquierda) y gel HPC (derecha) correspondientes a 36, ​​34 y 32 % en peso de agua, respectivamente. En la parte superior de la imagen se muestran muestras contenidas en anillos de goma de veinte milímetros de diámetro (seis milímetros de espesor), sellados entre portaobjetos de vidrio con pegamento epoxi. En el centro se muestran muestras en tubos colocados boca abajo durante 48 horas, lo que demuestra que el gel HPC no fluye, y en la parte inferior se muestran muestras independientes colocadas entre dos portaobjetos de vidrio que forman las letras HP y C.
Agua HPC colestérica y gel HPC en diferentes concentraciones, es decir, colores en diversas disposiciones. [ 1 ]

Usos

El HPC está bien establecido en las industrias médica, farmacéutica y alimentaria como una materia prima no tóxica, rentable y de amplia aplicación. [ 2 ] Se utiliza comúnmente como espesante , emulsionante , estabilizador , aglutinante y antiaglomerante . Su número E es E463.

HPC mecanocrómico que cambia de color en respuesta a la tensión en diferentes configuraciones de diseño. [ 2 ] La parte superior izquierda muestra HPC en reposo (rojo) y con tensiones progresivamente mayores que se mueven de rojo a verde a azul (círculos de 1 mm de diámetro). La parte superior central y derecha muestran HPC en dos  disposiciones de píxeles diferentes (centro = matriz de 10 × 10 con espaciado de píxeles de 1 mm; derecha = matriz de 19 × 19 con espaciado de píxeles de 250 μm); ambos 500 μm 2 píxeles. La parte inferior muestra un efecto arcoíris mecanocrómico.

En productos farmacéuticos se utiliza como aglutinante [ 3 ] en comprimidos y se emplea de diversas maneras en formulaciones cosméticas como champús, acondicionadores y lociones. [ 4 ] Lacrisert, fabricado por Aton Pharma, es una formulación de HPC utilizada para lágrimas artificiales . Se utiliza para tratar afecciones médicas caracterizadas por una producción insuficiente de lágrimas, como queratoconjuntivitis seca , erosiones corneales recurrentes , disminución de la sensibilidad corneal, exposición y queratitis neuroparalítica . El HPC también se utiliza como lubricante para ojos artificiales . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

El HPC se utiliza como matriz de tamizado para separaciones de ADN mediante electroforesis capilar y en microchip. [ 8 ]

El HPC es el ingrediente principal de Cellugel, descrito por Preservation Solutions como un "consolidante seguro y penetrante para cubiertas de libros de cuero afectadas por la podredumbre roja", y utilizado en la conservación de libros. [ 9 ]

Debido a su capacidad para generar color estructural y mecanocromismo en las concentraciones adecuadas, también puede utilizarse como sensor de deformación óptica, [ 10 ] o como una tecnología de visualización de color más respetuosa con el medio ambiente accionada mecánicamente. [ 2 ]

HPC fue utilizado por conservadores del Museo de Armas de Fuego en el Centro Buffalo Bill del Oeste en el Winchester Olvidado , un rifle de palanca Winchester Modelo 1873 de percusión central descubierto en 2014 apoyado contra un árbol en el Parque Nacional Great Basin , Nevada . [ 11 ]

Véase también

Notas y referencias

  1. 1 2 Barty-King, Charles; Chan, Chun Lam Clement; Parker, Richard; Bay, Mélanie; Vadrucci, Roberto; De Volder, Michael; Vignolini, Silvia (29 de julio de 2021). "Hidrogeles mecanocrómicos, estructuralmente coloreados y comestibles preparados a partir de hidroxipropilcelulosa y gelatina" . Advanced Materials . 33 (37) 2102112. Bibcode : 2021AdM....3302112B . doi : 10.1002 / adma.202102112 . PMC 11468689. PMID 34323315. S2CID 236497081 .   
  2. 1 2 3 4 Barty-King, Charles H.; Burgonse, Maxime; Vignolini, Silvia; Baumberg, Jeremy; De Volder, Michael (2025). " Pantallas mecanocrómicas, de bajo costo y con color estructural que utilizan hidroxipropilcelulosa biodegradable" . Advanced Materials . 37 (29) 2418880. doi : 10.1002/adma.202418880 . ISSN 1521-4095 . PMC 12288781. PMID 40346773 .   
  3. ↑ Weiner, Myra L.; Lois A. Kotkoskie (1999). Toxicidad y seguridad de los excipientes . Taylor & Francis. pág . 8. ISBN  978-0-8247-8210-8.
  4. ↑ "Hidroxipropilcelulosa" . kimachemical.com . Consultado el 7 de marzo de 2023 .
  5. ↑ Luchs J, Nelinson D, Macy J (diciembre de 2010). "Eficacia de los insertos de hidroxipropilcelulosa (LACRISERT) en subgrupos de pacientes con síndrome de ojo seco (SOS): resultados de un registro de pacientes". Cornea . 29 ( 12): 1417– 1427. doi : 10.1097/ICO.0b013e3181e3f05b . PMID 20847657. S2CID 40120861 .  
  6. ↑ McDonald M; D'Aversa G; Perry D; Wittpenn J; Nelinson D (octubre de 2010). "Correlación de la respuesta informada por el paciente a la terapia con insertos oftálmicos de hidroxipropilcelulosa (LACRISERT) con los resultados clínicos: herramientas para predecir la respuesta". Curr Eye Res . 35 (10): 880–887 . doi : 10.3109/02713683.2010.495811 . PMID 20858108. S2CID 207450381 .  
  7. ↑ Koffler B, McDonald M, Nelinson D (mayo de 2010). "Mejora en los signos clínicos, síntomas y calidad de vida asociados con DES: Registro de pacientes con insertos oftálmicos de hidroxipropilcelulosa". Eye & Contact Lens . 36 (3): 170– 176. doi : 10.1097/ICL.0b013e3181db352f . PMID 20351555. S2CID 1751728 .  
  8. ↑ Sanders, Joshua C.; Breadmore, Michael C.; Kwok, Yien C.; Horsman, Katie M.; Landers, James P. (febrero de 2003). "Hidroxipropilcelulosa como matriz de tamizado de recubrimiento adsorbente para separaciones de ADN: optimización de redes neuronales artificiales para análisis de microchips". Analytical Chemistry . 75 (4): 986– 994. doi : 10.1021/ac020425z . PMID 12622396. INIST 14571070 .  
  9. ↑ "Cellugel" . Conservationresources.com. Archivado del original el 25/06/2022 . Consultado el 20/12/2021 .
  10. ↑ Kamita, Gen; Frka-Petesic, Bruno; Allard, Antoine; Dargaud, Marielle; King, Katie; Dumanli, Ahu Gumrah; Vignolini, Silvia (2016). "Sensores de deformación óptica biocompatibles y sostenibles para aplicaciones de gran superficie" . Advanced Optical Materials . 4 (12): 1950– 1954. doi : 10.1002/adom.201600451 . hdl : 10044/1/53167 . ISSN 2195-1071 . 
  11. ↑ El Winchester olvidado visita el Museo de Armas de Fuego Cody del Centro del Oeste , Centro Buffalo Bill del Oeste