FORMACION DEL GEL DE HIDROXIETILCELULOSA EN FRIO

Complementando el excelente aporte del colega José Calabró sobre “Geles no sensibles a variaciones de pH” compartimos el trabajo de dos amigas y colegas Silvia Frette y Miriam Olsina sobre el mecanismo de formación del gel de HEC ya sea por hidratación y calor (método mas utilizado en la práctica para este tipo de material), como por agregado de sustancias modificadoras de pH sin variar la temperatura.

La HEC es un polímero formador de gel, del tipo que no necesita neutralización para su formación, gelifican por sí mismos, forman puentes de hidrógeno entre el solvente y los grupos carboxílicos del polímero.

Distinto es el caso de otros polímeros como los carbómeros, que dan lugar a un gel dependiendo del pH, dan soluciones ácidas que al neutralizar con las bases adecuadas, aumentan la viscosidad y disminuyen la turbidez del medio. El mecanismo por el cual se forma el gel es el siguiente: a bajos valores de pH, se disocia una pequeña proporción de grupos carboxílicos del polímero, formando una espiral flexible. La adición de una base produce la disociación de grupos carboxílicos, ionizándose, creando repulsión electrostática entre las regiones cargadas, expandiéndose la molécula, haciendo más rígido el sistema, gelificándolo. Se pasa de una estructura espiralada a una desenrollada o extendida, ejemplo Carbomer. Si se agrega un exceso de base puede producir una pérdida de viscosidad al neutralizarse los grupos carboxílicos. El agregado de electrólitos a estos geles, como por ejemplo cloruro de sodio, disminuye la viscosidad, ya que los grupos carboxílicos cargados se rodean de cationes metálicos, produciéndose una neutralización de cargas, impidiendo la formación de una matriz rígida.

En principio no se necesita de calentamiento para la formación del gel de HEC.

Fórmula:

1. Hidroxietilcelulosa              5 g

2. Propilenglicol                     10 g

3. Glicerol 85%                       5 g

4. Agua purificada                  80 g

Pesar en el frasco la hidroxietilcelulosa. Agregar el propilenglicol y el glicerol, mezclar para humectar. Agregar el agua y agitar el frasco.

Con este procedimiento y dejando en reposo al menos 24 hs se logra la formación del gel. Es un método de preparación en frío, pero que requiere de tiempo.

Si aplicamos calor hasta llevar la mezcla a unos 70-80°C se acelera el proceso y se forma el gel en pocos minutos.

Otro método de preparación en frío para acelerar la hidratación y lograr la formación de geles en corto tiempo es seguir el proceso de modificación de pH. Llevando la dispersión acuosa a pH 8, por ejemplo con TEA (trietanolamina) y agitación durante unos minutos. Luego nuevamente llevamos a pH neutro, acidificando por ejemplo con acido cítrico al 10%. En este último paso se observará la gelificación definitiva.

Lo que ocurre en este caso es que al aumentar de pH hay oxidrilos extras que compiten por las uniones puente hidrógeno, que se dan normalmente entre los oxidrilos de la HEC y el agua, provocando así una “menor solvatación” de la moléculas de HEC. De esta manera es más fácil que,  varias macromoléculas se acerquen de manera suficiente como para que, al volver a pH neutro se forme un gran polímero con la estructura adecuada de gel.
Hay disminución de las uniones puente hidrógeno, de fuerzas de Van Deer Wals  y las fuerzas de unión iónicas de los distintos grupos.

Al volver a bajar el pH, se consolida el gel.

Nota: En la experimentación de laboratorio obtuvimos el gel incluso sin necesidad de bajar nuevamente el pH a 7, por lo que sería conveniente regular el pH para cada preparación particular y dejar el gel como preparado intermedio rotulado con el pH obtenido.

Simplemente porque a veces no nos conformamos con hacer una fórmula, sino que queremos desentrañar el porqué.

Investigación: Farmacéuticas Silvia Gladis Frette y Miriam Ester Olsina

Texto: Farmacéutica Gabriela Fernanda Tancreda

Bibliografía:

* Principios físico-químicos en Farmacia de Florence Attwood.

* Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales. 2014; Vol. 34, Num1.

* Determinación de los módulos de almacenamiento y perdida, su relación con estructuras y propiedades de geles de poli (archilamida-co-ácido acrílico) y poli (archilamida-co-ácido itacónico) entrecurzados con N,N´-merilenbisacrilamida. Tesis del Lic. Genaro J. Bolívar A., 2008, Universidad de la Andes, Venezuela.

* Formas Farmacéuticas Semisólidas. Quím. Farm. Alfredo Castillo

* Formulación y Manufactura de productos para la higiene personal y cosmética. Tesis del Licenciado en Química Eduardo Hilgert Valderrama, Pontificia Universidad Católica del Perú, Facultad de Ciencias e ingeniería, marzo 2012. 
* www.fagron.es/external/files/TOPITEC%20Instrucciones.pdf 
* www.oocities.org/ar/pescenet/geles.htm

* dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/1089/1/56T00272.pdf‎

* www.elsevierciencia.com 

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