ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a composiciones de gel estables que contienen una sal soluble en agua de carboximetilcelulosa (en adelante abreviada como CMC), en particular, composiciones de gel uniformes y estables que contienen CMC que son útiles para muchos fines, incluyendo la preparación de medicamentos, cosméticos y similares, y un proceso para la preparación de dichas composiciones.

2. Breve descripción del estado de la técnica

Se sabe que la CMC se precipita o gelifica rápidamente por la mayoría de las sales metálicas polivalentes. Sin embargo, en muchos casos, el producto se convierte en precipitados fibrosos o granulares o en precipitados masivos sólidos, por lo que todo el sistema se vuelve no uniforme, lo que está lejos de ser un gel uniforme como la jalea konnyaku (jalea de lengua del diablo) o el pudín.

Para la formación de un gel uniforme de macromoléculas sintéticas, existe un proceso conocido en el que se utiliza un agente gelificante que es difícilmente soluble en agua, tal como el acetato de aluminio básico, (Patente japonesa abierta nº Sho 54-106598). Sin embargo, cuando este proceso conocido se aplica al CMC, el CMC se gelifica en la superficie del agente gelificante para formar un gran gel masivo y todo el sistema resulta, en muchos casos, no uniforme. Además, no hay muchas sales metálicas polivalentes de este tipo que sean apenas solubles en agua. También es posible aumentar el vigor de la agitación al mezclar el agente gelificante. Para aumentar la agitación, sin embargo, se requiere un aparato especial de agitación potente. Además, el producto obtenido mediante tal agitación potente se encuentra, tras una inspección microscópica, que no es más que un producto no uniforme en el que los precipitados sólidos masivos se dividen y dispersan en forma de gránulos finos.

Después de estudiar los procesos para gelificar uniformemente la CMC, hemos encontrado un proceso para preparar un gel de CMC muy uniforme y estable, sin utilizar ningún aparato especial de agitación potente, haciendo reaccionar la CMC con una variedad de sales metálicas polivalentes solubles en agua, y hemos confirmado que el gel de CMC así obtenido es aplicable para muchos usos prácticos, incluyendo preparaciones de medicamentos, cosméticos y similares.

Es decir, hemos conseguido obtener un gel de CMC muy uniforme y estable, libre de masa sólida o precipitados, mediante la adición de CMC humedecido o disperso en un líquido orgánico hidrófilo compatible con el agua en una solución acuosa que contiene una sal de metal polivalente soluble en agua.

Se considera que la gelificación de la CMC por una sal de metal polivalente es, en esencia, una reacción de enlace cruzado por enlaces iónicos entre los grupos carboxilo de la molécula de CMC y los iones de metal polivalente. En una solución acuosa preparada mediante la disolución de CMC en agua, casi todas las moléculas de CMC están uniformemente dispersas y disueltas en agua, por lo que los grupos carboxilo de CMC se encuentran en un estado altamente reactivo por disociación, por ejemplo, de los iones de sodio. Por lo tanto, cuando se añade una sal metálica polivalente soluble en agua o en forma de polvo a una solución acuosa de CMC de este tipo, se forman en parte precipitados masivos sólidos y el gel obtenido no es uniforme, porque la velocidad de gelificación de la CMC con la sal metálica es mucho mayor que la velocidad de difusión de la sal metálica. La gelificación no es uniforme cuando se añade una solución acuosa de CMC a un soluto acuoso de una sal metálica polivalente, por la misma razón.

Por otra parte, ni la precipitación ni la gelificación se producen en absoluto cuando la CMC y una sal metálica polivalente soluble en agua se añaden a un líquido orgánico hidrófilo. Esto se debe a que la CMC no se disuelve ni se disocia en iones formadores de sal. Sólo cuando se añade agua a dicha mezcla, la CMC se disuelve y reacciona con la sal metálica para formar un gel. También en este caso, sin embargo, el gel obtenido no es uniforme.

Ahora hemos determinado que es necesario hacer que la velocidad de difusión del CMC y de la sal metálica en el sistema sea mayor que la velocidad de disolución del CMC en el agua y la velocidad de reacción del CMC con la sal metálica, y hemos encontrado que los líquidos orgánicos están disponibles como agente para retardar la disolución y la gelificación del CMC.

Es decir, las partículas de CMC cuya superficie está cubierta con un líquido orgánico hidrófilo no se disuelven o gelifican rápidamente cuando se añaden a una solución acuosa que contiene una sal metálica. En este caso, la sustitución del líquido orgánico por el agua se produce primero, y tarda de varios segundos a varias decenas de segundos. A continuación, las partículas de CMC cubiertas de agua se dispersan y se disuelven en el agua desde su superficie, y las moléculas de CMC se disuelven. Las moléculas de CMC así disueltas reaccionan instantáneamente con los iones metálicos polivalentes y se produce la gelificación. Por lo tanto, hay un período de tiempo de varias decenas de segundos o más hasta que se produce la gelificación, después de la adición de la CMC se dispersa en un líquido orgánico hidrófilo en la solución acuosa de sal de metal polivalente, y en consecuencia se hace posible efectuar la dispersión uniforme y la mezcla durante dicho período de tiempo, sin utilizar ningún aparato de agitación potente especial, para obtener un gel uniforme y estable.

Resumen de la invención

La presente invención proporciona composiciones de gel estables que comprenden una sal soluble en agua de carboximetilcelulosa mojada por o dispersada en un líquido orgánico hidrófilo y una solución acuosa que contiene una sal metálica polivalente soluble en agua, y un proceso para la preparación de composiciones de gel estables que comprende añadir una sal soluble en agua de carboximetilcelulosa humedecida por o dispersa en un líquido orgánico hidrófilo a una solución acuosa que contiene una sal de metal polivalente soluble en agua, para obtener una composición de gel uniforme.

Las composiciones de gel estables de la presente invención son útiles para muchos fines, incluyendo la preparación de medicamentos, cosméticos y similares.

Descripción de las realizaciones preferidas

La presente invención se explicará ahora en detalle, refiriéndose a las realizaciones preferidas.

Aunque no hay ninguna limitación especial en cada componente de las composiciones de esta invención ya que son aplicables para una variedad de usos, los cuatro componentes; agua, sal metálica polivalente soluble en agua, líquido orgánico hidrófilo y sal soluble en agua de carboximetilcelulosa, son esenciales para las composiciones de la presente invención. Además de estos cuatro componentes esenciales, pueden añadirse a las composiciones de la presente invención uno, dos o más ingredientes que son necesarios para el uso de cada composición, es decir, el ingrediente principal y/o los ingredientes auxiliares.

Como sal hidrosoluble de carboximetilcelulosa (CMC) utilizada en la presente invención, pueden mencionarse, por ejemplo, carboximetilcelulosa de sodio, carboximetilcelulosa de potasio, carboximetilcelulosa de amonio y similares. No hay ninguna limitación especial en cuanto al grado de sustitución del carboximetilo (DS) y la viscosidad (grado de polimerización) de la CMC, siempre que sea soluble en agua. La CMC puede seleccionarse entre las que tienen un grado de sustitución dentro del rango de 0,3-2,8 y una viscosidad dentro del rango de aproximadamente 500 cps por solución acuosa al 10% a aproximadamente 500 cps por solución acuosa al 1%, de acuerdo con el uso y la finalidad previstos. No hay ninguna limitación especial también en el tamaño de grano de la CMC. Puede utilizarse cualquier polvo fino disponible en el mercado que pase por un tamiz de 80 mallas y gránulos gruesos de 30-80 mallas.

Como sal metálica polivalente soluble en agua utilizada en la presente invención, pueden mencionarse sales de aluminio tales como acetato de aluminio (soluble, o básico), sulfato de aluminio, alumbre potásico, cloruro de aluminio, etc, sales de hierro como cloruro ferroso, cloruro férrico, sulfato férrico, etc., sales cúpricas como cloruro cúprico, sulfato cúprico, etc., y otras sales inorgánicas u orgánicas de magnesio, sales de bario, sales de calcio, sales de manganeso, sales de cadmio, cromatos, titanatos, antimonatos, etc. Se selecciona una o una mezcla de dos o más de estas sales metálicas polivalentes solubles en agua y se utiliza de acuerdo con el uso final de la composición obtenida. Es deseable seleccionar una venta no tóxica, cuando la composición se utiliza como medicamento.

Como líquido orgánico hidrófilo utilizado en la presente invención, se pueden mencionar polioles alifáticos tales como glicerol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, propanediol, etilenglicol, polietilenglicol, etc, alcoholes alifáticos como el alcohol metílico, el alcohol etílico, el alcohol propílico, el alcohol butílico, etc., cetonas alifáticas como la acetona, la metil etil cetona, etc., ésteres de ácidos alifáticos como el acetato de metilo, el formiato de etilo, el propionato de etilo, etc., y otros líquidos orgánicos compatibles con el agua. Puede utilizarse cualquiera o una mezcla de dos o más de estos líquidos orgánicos hidrófilos.

No hay ninguna limitación especial en la proporción de cada componente en las composiciones de gel de la presente invención, que puede ser diferente de acuerdo con el uso previsto de las composiciones individuales. Sin embargo, la proporción está generalmente dentro del siguiente rango. La sal metálica polivalente soluble en agua comprende 0,01-50 partes en peso y la sal soluble en agua de carboximetilcelulosa (CMC) comprende 0,01-50 partes en peso, por 100 partes en peso de agua, y la relación en peso del líquido orgánico hidrófilo/CMC está dentro del intervalo de 0,2-100.

Cuando la cantidad de la sal de metal polivalente soluble en agua añadida a 100 partes en peso de agua es inferior a 0,01 partes en peso, el grado de gelificación no es suficiente. Su límite superior suele ser de unas 50 partes en peso, aunque depende de la solubilidad de la sal metálica polivalente soluble en agua. La gelificación tampoco es suficiente cuando la cantidad de CMC es inferior a 0,01 partes en peso por 100 partes en peso de agua, mientras que más de 50 partes en peso de la CMC no dan un gel uniforme. Cuando la relación en peso del líquido orgánico hidrófilo/CMC es inferior a 0,2 hay una tendencia a que el gel resultante no sea uniforme, mientras que una relación superior a 100 no da un gel que tenga una dureza deseable.

Como ejemplos de los usos o los objetos a los que se aplica la presente invención, puede mencionarse una amplia variedad de objetos que incluyen medicamentos tales como bases para estupefacientes, bases para cataplasmas, bases para geles analgésicos/antiflogísticos/antiespasmódicos de uso externo, bases para aromáticos, etc,; cosméticos como crema base cosmética, crema acondicionadora de la piel, crema evanescente, crema fría, bases para paquetes de belleza, pasta de dientes, crema de afeitar, agente de afeitado permanente, manicura, polvo de pasta, colorete para mejillas, tinte para el cabello, delineador de ojos, loción para fijar el cabello, etc.aditivos para alimentos como pudding, gelatina, etc.; agentes de conservación del flujo de lodo para obras de ingeniería civil o perforación de pozos petrolíferos; electrolitos en gel para baterías; agentes de recubrimiento para alambres y cables; etc. En cada uno de estos usos, se puede formar un gel muy uniforme según la presente invención.

En la aplicación práctica de la composición de gel de la presente invención a estos objetos, se añade a la composición el ingrediente principal y/o el ingrediente auxiliar necesario para cada objeto. Por ejemplo, en el caso de los cataplasmas, se puede utilizar polvo de caolín como ingrediente principal y ácido bórico, salicilato de metilo, aceite de menta y timol, como ingredientes auxiliares, y es deseable utilizar glicerol como líquido orgánico hidrófilo. En el caso de los geles medicinales para uso externo, pueden utilizarse medicamentos con actividad analgésica, antiflogística o antiespasmódica como ingrediente principal y puede añadirse un ingrediente auxiliar como un aromático.

En el caso de un envase de belleza, puede utilizarse blanco de zinc, caolín, parafina líquida, alcohol polivinílico, etc. como ingrediente principal, y perfumes, conservantes, etc. como ingrediente auxiliar.

Aunque se han mencionado anteriormente dos o tres ejemplos representativos, cualquier ingrediente principal e ingrediente auxiliar del mismo que se conozca en el campo de cada uso dado puede seleccionarse adecuadamente y utilizarse en una proporción conocida en el mismo campo.

La presente invención se explica con más detalle en los siguientes Ejemplos. Sin embargo, la invención no se limita a estos Ejemplos.

Ejemplo 1

Se disolvió alumbre de potasio (0,5 g) en agua (200 g). La carboximetilcelulosa de sodio (DS=0,85, viscosidad de la solución acuosa al 1% η=100 cps) (2 g) se humedeció con glicerol (gravedad específica=1,252) (10 g) y luego se añadió a la solución acuosa de alumbre de potasio anterior mientras se agitaba suavemente con una varilla de vidrio.

No se formó en absoluto ninguna masa parcialmente sólida, y la viscosidad aumentó suavemente como se muestra en la Tabla 1 mientras se dejaba reposar el sistema. La gelificación progresó mientras el sistema se mantuvo en forma de solución. Tras el reposo durante la noche, el gel formado no mostraba ninguna sinéresis y era un gel algo elástico y uniforme.

Para una comparación de la uniformidad del gel, se preparó otra preparación en las mismas condiciones mencionadas anteriormente y, después de 5 minutos, se filtró la preparación con un tamiz de malla 8. Sólo 6 g permanecieron en el tamiz y 205 g pasaron a través de él. Además, el gel que quedaba en el tamiz de malla 8 no era un sólido masivo, sino que estaba muy uniformemente hinchado.

TABLA 1

Tiempo después de dejar reposar la preparación 0,25 1 2 3 20 (hr) Viscosidad del sistema 320 660 2.300 2.950 13.500 (cps, 25° C.)

Ejemplo comparativo 1

Carboximetilcelulosa sódica (DS=0.85, η=100 cps) (2 g) se disolvió en agua (190 g) y, a la solución se añadió alumbre de potasio (0,5 g) disuelto en agua (10 g) mientras se agitaba suavemente de la misma manera que en el Ejemplo 1.

Se formó una gran cantidad de un gel masivo parcialmente sólido justo después de la adición, y el sistema dio lugar a un gel sustancialmente no uniforme. Aunque la viscosidad del sistema aumentó a medida que pasaba el tiempo que se dejaba en reposo, el gel masivo formado en la preparación permaneció como estaba y todo el sistema era un gel no uniforme de patrón de isla incluso después de una noche.

Para comparar la uniformidad del gel, se limó la preparación con un tamiz de malla 8 justo después (al cabo de 5 minutos) de su preparación. Un gel sólido masivo que quedaba en el tamiz ascendía a 60 g. Por lo tanto, el gel resultante no era uniforme, muy diferente del obtenido en el Ejemplo 1.

EJEMPLOS 2-4

De acuerdo con el método del Ejemplo 1, se examinaron otros tipos de carboximetilcelulosas sódicas. La carboximetilcelulosa sódica utilizada en cada Ejemplo fue la siguiente:

CMC Ejemplo DS Viscosidad de la solución acuosa al 1%

2 0,67 180 cps
3 1,35 150 cps
4 2.47 25 cps

También en el caso de estas carboximetilcelulosas sódicas, la cantidad de gel que quedaba en un tamiz de malla 8 por filtración efectuada 5 minutos después de la preparación era bastante pequeña, como se muestra en la siguiente Tabla 2, es decir, se produjo una gelificación bastante uniforme.

TABLA 2

Ejemplo nº 2 3 4

Cantidad de gel 3 4 0.5
en la pantalla (g)

Ejemplo 5

De acuerdo con el método del Ejemplo 1, se utilizó 1,3-butanediol en lugar de glicerol.

También en este caso, no se formó masa sólida justo después de la preparación, como en el Ejemplo 1. La viscosidad aumentó suavemente como se muestra en la Tabla 3, y el gel formado era uno uniforme que no mostraba sinéresis.

TABLA 3

Tiempo después de la preparación 0,25 1 2 3 96 se dejó reposar (hr) Viscosidad del sistema 1150 7930 12300 14900 18000 (cps, 25° C.)

EJEMPLOS 6-15

De acuerdo con el método del Ejemplo 5, se examinaron otros líquidos orgánicos hidrófilos. Los tipos de disolventes utilizados y los cambios de viscosidad que acompañan a la gelificación se muestran en la Tabla 4. En todos estos casos también se produjo una gelificación uniforme.

TABLA 4

Viscosidad (cps) en cada momento después de dejar reposar el Ejemplo Preparación orgánica hidrófila (hr) Nº de líquido utilizado 0.25 1 2 3 24 96

6 1,4-butanediol
790 4450
10100
11600
— 17000
7 etilenglicol
830 5600
10140
11100
14960
—
8 polyethylene glycol #200
1160
5900
10300
10800
15100
—
9 polietilenglicol #400
880 2700
7500
9500
15000
—
10 polietilenglicol #600
980 6650
10200
11880
15000
—
11 alcohol metílico
560 1330
1750
3550
13000
—
12 alcohol isopropílico
630 2580
3540
5100
15000
—
13 acetona 540 790
1380
2800
— 16000
14 metil etil cetona
600 870
2500
5500
— 15750
15 acetato de metilo
560 1160
3800
6800
14100
—

Ejemplo 16

De acuerdo con el método del Ejemplo 1, se utilizó acetato de aluminio soluble en lugar de alumbre de potasio.

El gel que quedó en un tamiz de malla 8 por filtración efectuada 5 minutos después de la preparación pesaba sólo 7 g, y no era un sólido masivo sino uno uniformemente hinchado. Los cambios en la viscosidad del sistema, que acompañaron el progreso de la gelificación, se muestran en la Tabla 5.

TABLA 5

Tiempo después de que la preparación 0.25 1 2 3 96 se sintiera en reposo (hr) viscosidad del sistema 620 2450 10500 12400 18500 (cps, 25° C.)

Ejemplos 17-19

Se disolvió cloruro cúprico (CuCl2.2H2 O) (0,5 g) en agua (100 g). A esta solución acuosa de cloruro cúprico se añadió cada uno de los siguientes tres tipos de carboximetilcelulosa sódica con viscosidades diferentes entre sí (2,5 g) dispersos en glicerol (10 g) mientras se agitaba suavemente la solución.

En este caso, no se formó ninguna masa parcialmente sólida y se produjo una gelificación uniforme. Los cambios en la viscosidad del sistema, que acompañaron el progreso de la gelificación, se muestran en la Tabla 6.

TABLA 6

Viscosidad de la carboximetilcelulosa sódica (cps) Ejemplo Viscosidad de la solución acuosa al 1% después de la preparación Nº DS 0,25 hr 48 hr

17 0.96 24 cps 730 9000
18 0,97 550 cps 950 31000
19 0,97 1830 cps 1890 35000

EXEMPLO 20

De acuerdo con el método del Ejemplo 18, se utilizó cloruro férrico (FeCl3.6H2 O) en lugar de cloruro cúprico.

También en este caso se confirmó que no se formó ninguna masa sólida y se produjo una gelificación uniforme.

Ejemplo 21

Se añadieron caolín (10 g) y alumbre de potasio (1 g) al agua (119 g) y se mezclaron. A la suspensión que se obtuvo, se añadió carboximetilcelulosa sódica (DS=1,25, η=35 cps) (10 g) dispersada en glicerol (60 g) mientras se agitaba suavemente.

No se formó en absoluto ningún gel sólido masivo y se formó un gel uniforme que tenía una superficie y una sección muy suaves. Los cambios en la viscosidad del sistema, que acompañaron el progreso de la gelificación, se muestran en la Tabla 7.

TABLA 7

Tiempo después de dejar reposar la preparación 0,25 1 2,5 5 7,5 24 96 (hr) Viscosidad del sistema 21000 46000 72000 120000 195000 710000 1750000 (cps, 25° C.)

Ejemplo comparativo 2

El procedimiento del Ejemplo 21 se llevó a cabo utilizando los mismos componentes en las mismas cantidades, pero cambiando el orden de adición. Es decir, se disolvió carboximetilcelulosa sódica (10 g) en agua (119 g) y, a la solución acuosa obtenida, se añadió una mezcla de caolín (10 g), glicerol (60 g) y alumbre de potasio (1 g) mientras se agitaba suavemente.

Se formó una gran cantidad de gel sólido masivo de 5-10 mmφ justo después de la preparación y se produjo una gelificación no uniforme. Los cambios en la viscosidad que acompañaron el progreso de la gelificación se muestran en la Tabla 8. Como puede verse en la misma, las viscosidades aparentes eran bastante bajas en comparación con las del Ejemplo 21 y el gel obtenido era un gel no uniforme que tenía un patrón de isla.

TABLA 8

Tiempo después de dejar reposar la preparación 0,25 1 2,5 5 7,5 24 96 (hr) viscosidad del sistema 25000 24000 25000 26000 27000 47000 110000 (cps, 25° C.)

Ejemplo 22

Se dispersó carboximetilcelulosa de sodio (1 g) en glicerol (5 g) y se añadió la dispersión a agua (84 g) que contenía cetilsulfato de sodio (0,1 g) e hidróxido de calcio (0,5 g) mientras se agitaba. Además, se añadió a la mezcla tintura de benzoína (5 g), alcohol etílico (5 g), fenol (0,05 g) y perfume (0,5 g). Se obtuvo una loción cosmética lechosa de gelatina uniforme.

Ejemplo 23

Se disolvió un colorante negro (1 g) (que contiene plomo) y ácido cítrico (1 g) en agua (65 g) y, a la solución, se añadió carboximetilcelulosa sódica (5 g) dispersada en alcohol isopropílico (20 g) y alcohol bencílico (5 g). Se obtuvo un tinte para el cabello bueno y pegajoso.

EJEMPLO 24

Se dispersó carboximetilcelulosa sódica (3 g) y alcohol polivinílico (7 g) en glicerol (10 g) y alcohol etílico (10 g), y se añadió la dispersión al agua (60 g) que contenía alumbre (0,1 g) y perfume (0,5 g), mientras se agitaba. Se obtuvo un buen paquete de belleza, que formó una capa uniforme con una superficie lisa, cuando se extendió sobre una placa de vidrio. Se despegó fácilmente después de ser secado.

EJEMPLO 25

Se añadieron al agua (3 g) fosfato de calcio (dihidrato), sorbitol (10 g), laurilsulfato de sodio (2 g), anhídrido silícico (2 g), hidróxido de aluminio (0,2 g) y perfume (1 g), y a la mezcla se añadió además una dispersión de carboximetilcelulosa de sodio (1 g) en glicerol (10 g). El producto obtenido era de buena calidad para pasta de dientes, teniendo una superficie y una sección muy suaves y brillantes.