FOND DE L’INVENTION

1. Domaine de l’invention

La présente invention concerne des compositions de gel stables contenant un sel hydrosoluble de carboxyméthylcellulose (ci-après abrégé en CMC), en particulier, des compositions de gel uniformes et stables contenant de la CMC qui sont utiles à de nombreuses fins, y compris la préparation de médicaments, de cosmétiques et similaires, et un procédé de préparation de ces compositions.

2. Brève description de l’art antérieur

Il est connu que la CMC est précipitée ou gélifiée rapidement par la plupart des sels de métaux polyvalents. Dans de nombreux cas, cependant, le produit devient des précipités fibreux ou granulaires ou des précipités massifs solides et ainsi l’ensemble du système devient non uniforme ce qui est loin d’un gel uniforme tel que la gelée de konnyaku (gelée de langue du diable) ou le pudding.

Pour la formation d’un gel uniforme de macromolécules synthétiques, il existe un procédé connu dans lequel on utilise un agent gélifiant peu soluble dans l’eau, tel que l’acétate d’aluminium basique, (brevet japonais Laid-open n° Sho 54-106598). Cependant, lorsque ce procédé connu est appliqué à la CMC, la CMC est gélifiée à la surface de l’agent gélifiant pour former un grand gel massif et le système entier résulte, dans de nombreux cas, en un système non uniforme. De plus, il n’existe pas beaucoup de sels de métaux polyvalents différents qui sont difficilement solubles dans l’eau. Il est également possible d’augmenter la vigueur de l’agitation lors du mélange de l’agent gélifiant. Cependant, pour augmenter l’agitation, il faut un appareil d’agitation puissant spécial. En outre, le produit obtenu par une telle agitation puissante s’avère, après inspection microscopique, n’être rien d’autre qu’un produit plutôt non uniforme dans lequel des précipités massifs solides sont divisés et dispersés sous la forme de fins granulés.

Nous avons, après avoir étudié les procédés de gélification uniforme de la CMC, trouvé un procédé de préparation d’un gel de CMC très uniforme et stable, sans utiliser d’appareil d’agitation puissant spécial, en faisant réagir la CMC avec une variété de sels de métaux polyvalents solubles dans l’eau, et nous avons confirmé que le gel de CMC ainsi obtenu est applicable pour de nombreuses utilisations pratiques, y compris des préparations de médicaments, de cosmétiques et similaires.

C’est-à-dire que nous avons réussi à obtenir un gel de CMC très uniforme et stable, exempt de masse solide ou de précipités, en ajoutant de la CMC mouillée par ou dispersée dans un liquide organique hydrophile compatible avec l’eau dans une solution aqueuse contenant un sel de métal polyvalent hydrosoluble.

On considère que la gélification de la CMC par un sel de métal polyvalent est, par essence, une réaction de réticulation par des liaisons ioniques entre les groupes carboxyle de la molécule de CMC et les ions de métal polyvalent. Dans une solution aqueuse préparée en dissolvant la CMC dans l’eau, presque toutes les molécules de CMC sont uniformément dispersées et dissoutes dans l’eau et donc les groupes carboxyle de la CMC sont dans un état hautement réactif par dissociation, par exemple, des ions sodium. Par conséquent, lorsqu’un sel métallique polyvalent hydrosoluble dissous dans l’eau ou sous forme de poudre est ajouté à une telle solution aqueuse de CMC, des précipités massifs solides se forment en partie et le gel obtenu n’est pas uniforme, car la vitesse de gélification de la CMC avec le sel métallique est beaucoup plus élevée que la vitesse de diffusion du sel métallique. La gélification n’est pas uniforme lorsqu’une solution aqueuse de CMC est ajoutée à une soluton aqueuse d’un sel métallique polyvalent, pour la même raison.

En revanche, il ne se produit ni précipitation ni gélification du tout lorsque la CMC et un sel métallique polyvalent hydrosoluble sont ajoutés à un liquide organique hydrophile. Ceci est dû au fait que la CMC n’est pas dissoute et n’est pas dissociée en ions formant des sels. Ce n’est que lorsque de l’eau est ajoutée à un tel mélange que la CMC se dissout et réagit avec le sel métallique pour former un gel. Cependant, dans ce cas également, le gel obtenu n’est pas uniforme.

Nous avons maintenant déterminé qu’il est nécessaire de rendre la vitesse de diffusion de la CMC et du sel métallique dans le système supérieure à la vitesse de dissolution de la CMC dans l’eau et à la vitesse de réaction de la CMC avec le sel métallique, et nous avons constaté que des liquides organiques sont disponibles comme agent pour retarder la dissolution et la gélification de la CMC.

C’est-à-dire que les particules de CMC dont la surface est recouverte d’un liquide organique hydrophile ne sont pas rapidement dissoutes ou gélifiées lorsqu’elles sont ajoutées à une solution aqueuse contenant un sel métallique. Dans ce cas, le remplacement du liquide organique par de l’eau se produit d’abord, et cela prend de quelques secondes à quelques dizaines de secondes. Ensuite, les particules de CMC recouvertes d’eau sont dispersées et dissoutes dans l’eau à partir de leur surface, et les molécules de CMC sont dissoutes. Les molécules de CMC ainsi dissoutes réagissent instantanément avec les ions métalliques polyvalents et la gélification se produit. Ainsi, il y a une période de temps de plusieurs dizaines de secondes ou plus jusqu’à ce que la gélification se produise, après l’addition de la CMC est dispersée dans un liquide organique hydrophile dans la solution aqueuse de sel de métal polyvalent, et en conséquence, il devient possible d’effectuer une dispersion et un mélange uniformes pendant une telle période de temps, sans utiliser un appareil d’agitation puissant spécial, pour obtenir un gel uniforme et stable.

SOMMAIRE DE L’INVENTION

La présente invention fournit des compositions de gel stables comprenant un sel hydrosoluble de carboxyméthylcellulose mouillé par ou dispersé dans un liquide organique hydrophile et une solution aqueuse contenant un sel de métal polyvalent hydrosoluble, et un procédé pour la préparation de compositions de gel stables comprenant l’addition d’un sel hydrosoluble de carboxyméthylcellulose mouillé par ou dispersé dans un liquide organique hydrophile à une solution aqueuse contenant un sel de métal polyvalent hydrosoluble, pour obtenir une composition de gel uniforme.

Les compositions de gel stables de la présente invention sont utiles à de nombreuses fins, notamment la préparation de médicaments, de cosmétiques et autres.

DESCRIPTION DES EMBODIMENTS PRÉFÉRÉS

La présente invention va maintenant être expliquée en détail, en se référant aux modes de réalisation préférés.

Bien qu’il n’y ait pas de limitation particulière pour chaque composant des compositions de la présente invention puisqu’elles sont applicables pour une variété d’utilisations, les quatre composants ; eau, sel de métal polyvalent soluble dans l’eau, liquide organique hydrophile et sel de carboxyméthylcellulose soluble dans l’eau, sont essentiels pour les compositions de la présente invention. Outre ces quatre composants essentiels, un, deux ou plusieurs ingrédients qui sont nécessaires à l’utilisation de chaque composition, c’est-à-dire l’ingrédient principal et/ou les ingrédients auxiliaires, peuvent être ajoutés aux compositions de la présente invention.

Comme sel hydrosoluble de carboxyméthylcellulose (CMC) utilisé dans la présente invention, on peut mentionner par exemple la carboxyméthylcellulose de sodium, la carboxyméthylcellulose de potassium, la carboxyméthylcellulose d’ammonium et similaires. Il n’y a pas de limitation particulière concernant le degré de substitution du carboxyméthyle (DS) et la viscosité (degré de polymérisation) de la CMC, tant qu’elle est soluble dans l’eau. La CMC peut être choisie parmi celles ayant un degré de substitution compris entre 0,3 et 2,8 et une viscosité comprise entre environ 500 cps pour une solution aqueuse à 10 % et environ 500 cps pour une solution aqueuse à 1 %, conformément à l’utilisation et à l’objectif prévus. La granulométrie de la CMC n’est pas non plus soumise à une limitation particulière. Toute poudre fine disponible dans le commerce qui passe à travers un tamis de 80 mesh et des granulés grossiers de 30-80 mesh peuvent être utilisés.

Comme sel de métal polyvalent soluble dans l’eau utilisé dans la présente invention, on peut mentionner les sels d’aluminium tels que l’acétate d’aluminium (soluble, ou basique), le sulfate d’aluminium, l’alun de potasse, le chlorure d’aluminium, etc, les sels de fer tels que le chlorure ferreux, le chlorure ferrique, le sulfate ferrique, etc., les sels cuivriques tels que le chlorure cuivrique, le sulfate cuivrique, etc., et autres sels de magnésium inorganiques ou organiques, sels de baryum, sels de calcium, sels de manganèse, sels de cadmium, chromates, titanates, antimonates, etc. L’un quelconque ou un mélange de deux ou plusieurs de ces sels de métaux polyvalents solubles dans l’eau est choisi et utilisé en fonction de l’utilisation finale de la composition obtenue. Il est souhaitable de sélectionner une vente non toxique, lorsque la composition est utilisée comme médicament.

Comme liquide organique hydrophile utilisé dans la présente invention, on peut citer les polyols aliphatiques tels que le glycérol, le 1,3-butanediol, le 1,4-butanediol, le propanediol, l’éthylène glycol, le polyéthylène glycol, etc, alcools aliphatiques tels que l’alcool méthylique, l’alcool éthylique, l’alcool propylique, l’alcool butylique, etc., cétones aliphatiques telles que l’acétone, la méthyléthylcétone, etc., esters d’acides aliphatiques tels que l’acétate de méthyle, le formiate d’éthyle, le propionate d’éthyle, etc. et autres liquides organiques compatibles avec l’eau. On peut utiliser n’importe lequel ou un mélange de deux ou plusieurs de ces liquides organiques hydrophiles.

Il n’y a pas de limitation particulière sur le ratio de chaque composant dans les compositions de gel de la présente invention, qui peut être différent en fonction de l’utilisation prévue des compositions individuelles. Cependant, le ratio est généralement compris dans la gamme suivante. Le sel de métal polyvalent soluble dans l’eau comprend 0,01 à 50 parties en poids et le sel de carboxyméthylcellulose (CMC) soluble dans l’eau comprend 0,01 à 50 parties en poids, pour 100 parties en poids d’eau, et le rapport en poids du liquide organique hydrophile/CMC est compris dans la gamme de 0,2 à 100.

Lorsque la quantité de sel de métal polyvalent hydrosoluble ajoutée à 100 parties en poids d’eau est inférieure à 0,01 partie en poids, le degré de gélification n’est pas suffisant. Sa limite supérieure est généralement d’environ 50 parties en poids, bien qu’elle dépende de la solubilité du sel de métal polyvalent soluble dans l’eau. La gélification n’est pas suffisante non plus lorsque la quantité de CMC est inférieure à 0,01 partie en poids pour 100 parties en poids d’eau, tandis que plus de 50 parties en poids de CMC ne donnent pas un gel uniforme. Lorsque le rapport en poids du liquide organique hydrophile/CMC est inférieur à 0,2, il y a une tendance à ce que le gel résultant devienne non uniforme tandis qu’un rapport supérieur à 100 ne donne pas un gel ayant une dureté souhaitable.

A titre d’exemples des utilisations ou des objets auxquels s’appliquent la présente invention, on peut citer une grande variété d’objets dont les médicaments tels que les bases pour stupes, les bases pour cataplasmes, les bases pour gels analgésiques/antiphlogistiques/antispasmodiques à usage externe, les bases pour aromatiques, etc, ; les cosmétiques tels que les crèmes de base cosmétiques, les crèmes de conditionnement de la peau, les crèmes de finition, les crèmes froides, les bases pour les produits de beauté, les dentifrices, les crèmes à raser, les permanentes, les manucures, les poudres, les rouges à joues, les teintures pour cheveux, les eye-liners, les lotions de fixation des cheveux, etc.les additifs alimentaires tels que le pudding, la gelée, etc. ; les agents de conservation des coulées de boue pour les travaux de génie civil ou le forage de puits de pétrole ; les électrolytes en gel pour les batteries ; les agents de revêtement pour les fils et les câbles ; etc. Dans chacune de ces utilisations, un gel très uniforme peut être formé selon la présente invention.

En appliquant pratiquement la composition de gel de la présente invention à ces objets, l’ingrédient principal et/ou l’ingrédient auxiliaire nécessaire pour chaque objet sont ajoutés à la composition. Par exemple, dans le cas des cataplasmes, la poudre de kaolin comme ingrédient principal et l’acide borique, le salicylate de méthyle, l’huile de menthe poivrée et le thymol, comme ingrédients auxiliaires, peuvent être utilisés, et il est souhaitable d’utiliser le glycérol comme liquide organique hydrophile. Dans le cas des gels médicinaux à usage externe, des médicaments ayant une activité analgésique, antiphlogistique ou antispasmodique peuvent être utilisés comme ingrédient principal et un ingrédient auxiliaire tel qu’un aromatique peut y être ajouté.

Dans le cas d’un pack beauté, le blanc de zinc, le kaolin, la paraffine liquide, l’alcool polyvinylique, etc. peuvent être utilisés comme ingrédient principal, et les parfums, les conservateurs, etc. comme ingrédient auxiliaire.

Bien que deux ou trois exemples représentatifs aient été mentionnés ci-dessus, tout ingrédient principal et tout ingrédient auxiliaire correspondant qui sont connus dans le domaine de chaque utilisation donnée peuvent être correctement sélectionnés et utilisés dans un rapport connu dans le même domaine.

La présente invention est expliquée plus en détail dans les Exemples suivants. Toutefois, l’invention n’est pas limitée à ces Exemples.

EXEMPLE 1

L’alun de potassium (0,5 g) a été dissous dans l’eau (200 g). La carboxyméthylcellulose sodique (DS=0,85, viscosité de la solution aqueuse à 1% η=100 cps) (2 g) a été mouillée par du glycérol (gravité spécifique=1,252) (10 g) puis ajoutée à la solution aqueuse d’alun de potassium ci-dessus tout en agitant doucement avec une tige de verre.

Aucune masse partiellement solide n’a été du tout formée, et la viscosité a augmenté de manière régulière comme indiqué dans le tableau 1 alors que le système a été laissé au repos. La gélification a progressé alors que le système était maintenu sous la forme d’une solution. Après avoir reposé pendant une nuit, le gel formé n’a pas montré de synérèse et était un gel uniforme quelque peu élastique.

Pour une comparaison de l’uniformité du gel, une autre préparation a été préparée dans les mêmes conditions que celles mentionnées ci-dessus et, après 5 minutes, la préparation a été filtrée avec un écran de 8 mesh. Seuls 6 g sont restés sur le tamis et 205 g l’ont traversé. De plus, le gel restant sur le tamis de 8 mesh n’était pas un solide massif, mais était très uniformément gonflé.

TABLEAU 1

Temps après que la préparation 0,25 1 2 3 20 ait été laissée au repos (hr) Viscosité du système 320 660 2 300 2 950 13 500 (cps, 25° C.)

EXEMPLE COMPARATIF 1

Carboxyméthylcellulose sodique (DS=0.85, η=100 cps) (2 g) a été dissoute dans de l’eau (190 g) et, à la solution, on a ajouté de l’alun de potassium (0,5 g) dissous dans de l’eau (10 g) tout en remuant doucement de la même manière que l’exemple 1.

Une grande quantité d’un gel massif partiellement solide s’est formée juste après l’addition, et le système a donné lieu à un gel sensiblement non uniforme. Bien que la viscosité du système ait augmenté au fur et à mesure que le temps de repos s’écoulait, le gel massif formé lors de la préparation est resté tel quel et l’ensemble du système était un gel non uniforme en forme d’îlot même après une nuit.

Pour comparer l’uniformité du gel, la préparation a été limée avec un écran de 8 mailles juste après (après 5 minutes) sa préparation. Un gel massif solide restant sur le tamis s’élevait à 60 g. Ainsi, le gel obtenu n’était pas uniforme, bien différent de celui obtenu dans l’exemple 1.

EXEMPLES 2-4

Selon la méthode de l’exemple 1, d’autres types de carboxyméthylcelluloses sodiques ont été examinés. La carboxyméthylcellulose sodique utilisée dans chaque exemple était la suivante :

CMC Exemple DS Viscosité de la solution aqueuse à 1%

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

De même, dans le cas de ces carboxyméthylcelluloses sodiques, la quantité de gel restant sur un tamis de 8 mesh par filtration effectuée 5 minutes après la préparation était assez faible comme le montre le tableau 2 suivant, c’est-à-dire qu’une gélification assez uniforme s’est produite.

TABLEAU 2

Exemple n° 2 3 4

Montant de gel 3 4 0.5
sur l’écran (g)

EXEMPLE 5

Selon la méthode de l’exemple 1, le 1,3-butanediol a été utilisé au lieu du glycérol.

Dans ce cas également, aucune masse solide ne s’est formée juste après la préparation, comme dans l’exemple 1. La viscosité a augmenté de manière régulière, comme indiqué dans le tableau 3, et le gel formé était un gel uniforme ne présentant aucune synérèse.

TABLEAU 3

Temps après que la préparation 0,25 1 2 3 96 ait été laissée au repos (hr) Viscosité du système 1150 7930 12300 14900 18000 (cps, 25° C.)

EXEMPLES 6-15

Selon la méthode de l’exemple 5, d’autres liquides organiques hydrophiles ont été examinés. Les types de solvants utilisés et les changements de viscosité accompagnant la gélification sont indiqués dans le tableau 4. Dans tous ces cas également, une gélification uniforme s’est produite.

TABLEAU 4

Viscosité (cps) à chaque moment après que l’Exemple Préparation organique hydrophile ait été laissée au repos (hr) N° liquide utilisé 0.25 1 2 3 24 96

6 1,4-butanediol
790 4450
10100
11600
— 17000
7 éthylène glycol
830 5600
10140
11100
14960
—
8 polyethylene glycol #200
1160
5900
10300
10800
15100
—
9 polyéthylène glycol #400
880 2700
7500
9500
15000
—
10 polyéthylène glycol #600
980 6650
10200
11880
15000
-.
11 alcool méthylique
560 1330
1750
3550
13000
—
12 alcool isopropylique
630 2580
3540
5100
15000
—
13 acétone 540 790
1380
2800
–. 16000
14 méthyl éthyl cétone
600 870
2500
5500
— 15750
15 acétate de méthyle
560 1160
3800
6800
14100
-.-

EXEMPLE 16

Selon la méthode de l’exemple 1, l’acétate d’aluminium soluble a été utilisé à la place de l’alun de potassium.

Le gel restant sur un tamis de 8 mesh par filtration effectuée 5 minutes après la préparation ne pesait que 7 g, et il ne s’agissait pas d’un solide massif mais d’un gel uniformément gonflé. Les modifications de la viscosité du système, qui ont accompagné la progression de la gélification, sont indiquées dans le tableau 5.

TABLEAU 5

Temps après que la préparation 0,25 1 2 3 96 a été sentie pour tenir (hr) viscosité du système 620 2450 10500 12400 18500 (cps, 25° C.)

EXEMPLES 17-19

Le chlorure cuivrique (CuCl2.2H2 O) (0,5 g) a été dissous dans l’eau (100 g). A cette solution aqueuse de chlorure cuivrique, chacune des trois sortes suivantes de carboxyméthylcellulose sodique ayant des viscosités différentes les unes des autres (2,5 g) dispersées dans du glycérol (10 g) a été ajoutée tout en agitant doucement la solution.

Dans ce cas, aucune masse partiellement solide n’a été du tout formée et une gélification uniforme s’est produite. Les changements de viscosité du système, qui ont accompagné la progression de la gélification, sont indiqués dans le tableau 6.

TABLEAU 6

Carboxyméthylcellulose sodique Viscosité (cps) Exemple Viscosité de 1% aqueux après préparation N° DS solution 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

EXEMPLE 20

Selon le procédé de l’exemple 18, du chlorure ferrique (FeCl3.6H2 O) a été utilisé à la place du chlorure cuivrique.

Dans ce cas également, il a été confirmé qu’aucune masse solide ne s’est formée et qu’une gélification uniforme s’est produite.

EXEMPLE 21

Le kaolin (10 g) et l’alun de potassium (1 g) ont été ajoutés à l’eau (119 g) et mélangés. A la suspension qui a été obtenue, on a ajouté de la carboxyméthylcellulose de sodium (DS=1,25, η=35 cps) (10 g) dispersée dans du glycérol (60 g) tout en agitant doucement.

Aucun gel massif solide n’a été du tout formé et un gel uniforme ayant une surface et une section très lisses a été formé. Les changements de viscosité du système, qui ont accompagné la progression de la gélification, sont indiqués dans le tableau 7.

TABLEAU 7

Temps après que la préparation 0,25 1 2,5 5 7,5 24 96 ait été laissée au repos (hr) Viscosité du système 21000 46000 72000 120000 195000 710000 1750000 (cps, 25° C.)

EXEMPLE COMPARATIF 2

Le procédé de l’exemple 21 a été réalisé en utilisant les mêmes composants dans les mêmes quantités, mais en changeant l’ordre d’addition. C’est-à-dire que la carboxyméthylcellulose sodique (10 g) a été dissoute dans l’eau (119 g) et, à la solution aqueuse obtenue, un mélange de kaolin (10 g), de glycérol (60 g) et d’alun de potassium (1 g) a été ajouté tout en agitant doucement.

Une grande quantité de gel massif solide ayant 5-10 mmφ a été formée juste après la préparation et une gélification non uniforme s’est produite. Les changements de viscosité qui ont accompagné la progression de la gélification sont indiqués dans le tableau 8. Comme on peut le voir, les viscosités apparentes étaient assez faibles par rapport à celles de l’exemple 21 et le gel obtenu était un gel non uniforme ayant un motif en îlots.

TABLEAU 8

Temps après que la préparation 0,25 1 2,5 5 7,5 24 96 ait été laissée au repos (hr) viscosité du système 25000 24000 25000 26000 27000 47000 110000 (cps, 25° C.)

EXEMPLE 22

De la carboxyméthylcellulose sodique (1 g) a été dispersée dans du glycérol (5 g) et la dispersion a été ajoutée à de l’eau (84 g) contenant du cetylsulfate de sodium (0,1 g) et de l’hydroxyde de calcium (0,5 g) tout en agitant. On a ensuite ajouté au mélange de la teinture de benjoin (5 g), de l’alcool éthylique (5 g), du phénol (0,05 g) et du parfum (0,5 g). Une lotion lactée cosmétique de gelée uniforme a été obtenue.

EXEMPLE 23

Un colorant noir (1 g) (contenant du plomb) et de l’acide citrique (1 g) ont été dissous dans de l’eau (65 g) et, à la solution, on a ajouté de la carboxyméthylcellulose sodique (5 g) dispersée dans de l’alcool isopropylique (20 g) et du benzyl achohol (5 g). Une bonne teinture capillaire collante a été obtenue.

EXEMPLE 24

De la carboxyméthylcellulose sodique (3 g) et de l’alcool polyvinylique (7 g) ont été dispersés dans du glycérol (10 g) et de l’alcool éthylique (10 g), et la dispersion a été ajoutée à de l’eau (60 g) contenant de l’alun (0,1 g) et du parfum (0,5 g), tout en agitant. Un bon paquet de beauté a été obtenu, qui a formé un revêtement uniforme ayant une surface lisse, lorsqu’il a été étalé sur une plaque de verre. Il a pu être facilement décollé après avoir été séché.

EXEMPLE 25

Le phosphate de calcium (dihydrate) (45 g), le sorbitol (10 g), le laurylsulfate de sodium (2 g), l’anhydride silicique (2 g), l’hydroxyde d’aluminium (0,2 g) et le parfum (1 g) ont été ajoutés à l’eau (3 g), et au mélange a été ajoutée en outre une dispersion de carboxyméthylcellulose sodique (1 g) dans le glycérol (10 g). Le produit obtenu était de bonne qualité pour une pâte dentifrice, ayant une surface et une section très lisse et brillante.