FUNDO DA INVENÇÃO

1. Campo da invenção

A presente invenção refere-se a composições estáveis em gel contendo um sal hidrossolúvel de carboximetilcelulose (adiante abreviado como CMC), particularmente, composições uniformes e estáveis em gel contendo CMC que são úteis para muitos fins, incluindo a preparação de medicamentos, cosméticos e similares, e um processo para a preparação de tais composições.

2. É sabido que o CMC é precipitado ou relacionado prontamente pela maioria dos sais de metal polivalentes. Em muitos casos, no entanto, o produto torna-se fibroso ou granular precipitado ou precipitado maciço sólido e assim todo o sistema torna-se não uniforme, o que está longe de ser um gel uniforme como a geleia konnyaku (geléia de língua do diabo) ou pudim.

Para a formação de um gel uniforme de macromoléculas sintéticas, existe um processo conhecido no qual é usado um agente gelificante que é dificilmente solúvel em água, como o acetato básico de alumínio, (Patente Japonesa Laid-open No. Sho 54-106598). Quando este processo conhecido é aplicado ao CMC, no entanto, o CMC é relacionado na superfície do agente gelificante para formar um grande gel maciço e todo o sistema resulta, em muitos casos, em um não uniforme. Além disso, não há muitos sais de metal polivalentes que são dificilmente solúveis em água. Também é possível aumentar o vigor da agitação ao misturar o agente gelificante. Para aumentar a agitação, no entanto, é necessário um aparelho de agitação especial e potente. Além disso, o produto obtido por essa potente agitação não é mais do que um produto bastante não uniforme, no qual os precipitados maciços sólidos são divididos e dispersos sob a forma de grânulos finos.

Nós, após estudar os processos de gelificação uniforme do CMC, encontramos um processo para preparar um gel CMC muito uniforme e estável, sem usar nenhum aparelho especial de agitação poderosa, reagindo o CMC com uma variedade de sais de metal polivalentes solúveis em água, e confirmamos que o gel CMC assim obtido é aplicável para muitos usos práticos, incluindo preparações de medicamentos, cosméticos e similares.

Quer dizer, conseguimos obter um gel CMC muito uniforme e estável, livre de massa sólida ou precipitada, adicionando CMC molhado ou disperso em um líquido orgânico hidrofílico compatível com água em uma solução aquosa contendo um sal metálico polivalente solúvel em água.

Considera-se que a gelificação de CMC por um sal metálico polivalente é, em essência, uma reacção de ligação cruzada por ligações iónicas entre os grupos carboxilo da molécula CMC e os iões metálicos polivalentes. Numa solução aquosa preparada dissolvendo CMC em água, quase todas as moléculas de CMC estão uniformemente dispersas e dissolvidas em água e assim os grupos carboxílicos de CMC estão em um estado altamente reativo pela dissociação, por exemplo, de íons sódio. Portanto, quando um sal metálico polivalente solúvel em água dissolvido em água ou em forma de pó é adicionado a essa solução aquosa de CMC, formam-se em parte precipitados maciços sólidos e o gel obtido não é uniforme, pois a velocidade de gelificação do CMC com o sal metálico é muito maior do que a velocidade de difusão do sal metálico. A gelificação não é uniforme quando uma solução aquosa de CMC é adicionada a uma solutona aquosa de um sal metálico polivalente, pela mesma razão.

Por outro lado, nem a precipitação nem a gelificação ocorrem quando o CMC e um sal metálico polivalente solúvel em água são adicionados a um líquido orgânico hidrofílico. Isto porque o CMC não é dissolvido e não se dissocia em íons formadores de sal. Somente quando se adiciona água a essa mistura é que o CMC dissolve e reage com o sal metálico para formar um gel. Também neste caso, no entanto, o gel obtido não é uniforme.

Determinamos agora que é necessário tornar a velocidade de difusão do CMC e do sal metálico no sistema superior à velocidade de dissolução do CMC em água e à velocidade de reacção do CMC com sal metálico, e constatamos que os líquidos orgânicos estão disponíveis como agente retardador da dissolução e gelificação do CMC.

Isto é, partículas de CMC cuja superfície é coberta com um líquido orgânico hidrofílico não são rapidamente dissolvidas ou relacionadas quando são adicionadas a uma solução aquosa contendo um sal metálico. Neste caso, a substituição do líquido orgânico por água ocorre primeiro, e leva de vários segundos a várias dezenas de segundos. Depois, as partículas de CMC cobertas com água são dispersas e dissolvidas em água da sua superfície, e as moléculas de CMC são dissolvidas. As moléculas de CMC assim dissolvidas reagem instantaneamente com os íons metálicos polivalentes e ocorre a gelificação. Assim, há um período de tempo de várias dezenas de segundos ou mais até que ocorra a gelificação, após a adição do CMC é disperso em um líquido orgânico hidrofílico na solução aquosa de sal metálico polivalente, e assim torna-se possível efetuar uma dispersão e mistura uniforme durante esse período de tempo, sem utilizar nenhum aparelho especial de agitação potente, para obter um gel uniforme e estável.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção fornece composições estáveis de gel, compreendendo um sal hidrossolúvel de carboximetilcelulose mais húmido ou disperso num líquido orgânico hidrofílico e uma solução aquosa contendo um sal metálico polivalente hidrossolúvel, e um processo para a preparação de composições estáveis de gel composto pela adição de um sal hidrossolúvel de carboximetilcelulose molhada ou dispersa num líquido orgânico hidrofílico a uma solução aquosa contendo um sal metálico polivalente hidrossolúvel, para obter uma composição de gel uniforme.

As composições estáveis em gel da presente invenção são úteis para muitos fins, incluindo a preparação de medicamentos, cosméticos e afins.

DESCRIÇÃO DOS EMBODIMENTOS PREFERIDOS

A presente invenção será agora explicada em detalhe, referindo-se às encarnações preferidas.

Embora não haja uma limitação especial para cada componente das composições desta invenção, uma vez que são aplicáveis para uma variedade de usos, os quatro componentes; água, sal metálico polivalente hidrossolúvel, líquido orgânico hidrofílico e sal hidrossolúvel de carboximetilcelulose, são essenciais para as composições da presente invenção. Além desses quatro componentes essenciais, um, dois ou mais ingredientes necessários para o uso de cada composição, ou seja, o ingrediente principal e/ou os ingredientes auxiliares, podem ser adicionados às composições da presente invenção.

Como o sal hidrossolúvel de carboximetilcelulose (CMC) utilizado na presente invenção, pode-se citar por exemplo a carboximetilcelulose de sódio, a carboximetilcelulose de potássio, a carboximetilcelulose de amônio e similares. Não há nenhuma limitação especial no grau de substituição da carboximetilcelulose (DS) e na viscosidade (grau de polimerização) da CMC, desde que seja solúvel em água. O CMC pode ser selecionado entre aqueles com um grau de substituição dentro da faixa de 0,3-2,8 e uma viscosidade dentro da faixa de aproximadamente 500 cps por solução aquosa a 10% até aproximadamente 500 cps por solução aquosa a 1%, de acordo com o uso e a finalidade pretendida. Não há nenhuma limitação especial também para o tamanho do grão do CMC. Qualquer pó fino comercialmente disponível que passe por uma peneira de 80 mesh e grânulos grosseiros de 30-80 mesh pode ser utilizado.

Como o sal de metal polivalente solúvel em água utilizado na presente invenção, podem ser mencionados sais de alumínio como o acetato de alumínio (solúvel, ou básico), sulfato de alumínio, alúmen potássico, cloreto de alumínio, etc, sais de ferro como cloreto ferroso, cloreto férrico, sulfato férrico, etc., sais cúpricos como cloreto cúprico, sulfato cúprico, etc., e outros sais de magnésio inorgânicos ou orgânicos, sais de bário, sais de cálcio, sais de manganês, sais de cádmio, cromatos, titanatos, antimonatos, etc. Qualquer um ou uma mistura de dois ou mais destes sais de metal polivalentes solúveis em água é seleccionado e utilizado de acordo com o uso final da composição obtida. É desejável seleccionar uma venda não tóxica, quando a composição é utilizada como medicamento.

Como líquido orgânico hidrofílico utilizado na presente invenção, podem ser mencionados polióis alifáticos como glicerol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, propanodiol, etilenoglicol, polietilenoglicol, etc, álcoois alifáticos como o álcool metílico, álcool etílico, álcool propílico, álcool butílico, etc., cetonas alifáticas como a acetona, metiletilcetona, etc., ésteres alifáticos como o acetato de metilo, o formato etílico, o propionato de etilo, etc., e outros líquidos orgânicos compatíveis com a água. Pode ser utilizado qualquer um ou uma mistura de dois ou mais destes líquidos orgânicos hidrofílicos.

Não há limitação especial quanto à proporção de cada componente nas composições em gel da presente invenção, que pode ser diferente de acordo com o uso pretendido das composições individuais. No entanto, a proporção está geralmente dentro da seguinte faixa. O sal metálico polivalente hidrossolúvel compreende 0,01-50 partes em peso e o sal hidrossolúvel de carboximetilcelulose (CMC) compreende 0,01-50 partes em peso, por 100 partes em peso de água, e a proporção em peso do líquido orgânico hidrofílico/CMC está dentro da faixa de 0,2-100.

Quando a quantidade de sal de metal polivalente solúvel em água adicionado a 100 partes em peso de água é inferior a 0,01 parte em peso, o grau de gelificação não é suficiente. Seu limite superior é geralmente de cerca de 50 partes em peso, embora dependa da solubilidade do sal metálico polivalente hidrossolúvel em água. A gelificação também não é suficiente quando a quantidade de CMC é inferior a 0,01 parte em peso por 100 partes em peso de água, enquanto que mais de 50 partes em peso do CMC não dão um gel uniforme. Quando a proporção em peso do líquido orgânico hidrofílico/CMC é inferior a 0,2, há uma tendência para que o gel resultante se torne não uniforme, enquanto que uma proporção superior a 100 não dá um gel com uma dureza desejável.

Como exemplos dos usos ou dos objetos aos quais a presente invenção é aplicada, pode ser mencionada uma grande variedade de objetos incluindo medicamentos como bases para stupes, bases para cataplasmas, bases para géis analgésicos/antiflogísticos/antiespasmódicos para uso externo, bases para aromáticos, etc,; cosméticos tais como creme de base cosmética, creme condicionador da pele, creme para desaparecer, creme frio, bases para embalagem de beleza, pasta de dentes, creme de barbear, agente de ondulação permanente, manicure, pasta em pó, rouge para as bochechas, tintura de cabelo, eyeliner, loção para fixar o cabelo, etc.aditivos para alimentos, tais como pudim, geleia, etc.; agentes preservadores do fluxo de lama para obras de engenharia civil ou perfuração de poços de petróleo; eletrólitos de gel para bateria; agentes de revestimento para fios e cabos; etc. Em cada um destes usos, um gel muito uniforme pode ser formado de acordo com a presente invenção.

Ao aplicar praticamente a composição em gel desta invenção a estes objectos, o ingrediente principal e/ou o ingrediente auxiliar necessário para cada objecto é adicionado à composição. Por exemplo, no caso de cataplasmas, o pó de caulim como ingrediente principal e ácido bórico, salicilato de metila, óleo de hortelã-pimenta e timol, como ingredientes auxiliares, pode ser utilizado, sendo desejável o uso de glicerol como líquido orgânico hidrofílico. No caso de géis medicinais para uso externo, podem ser utilizados como ingrediente principal medicamentos com actividade analgésica, antiflogística ou antiespasmódica e pode ser-lhe adicionado um ingrediente auxiliar, tal como um aromático.

No caso de uma embalagem de beleza, branco de zinco, caulino, parafina líquida, álcool polivinílico, etc. podem ser usados como ingrediente principal, e perfumes, conservantes, etc. como ingrediente auxiliar.

Embora dois ou três exemplos representativos tenham sido mencionados acima, qualquer ingrediente principal e ingrediente auxiliar dele que seja conhecido no campo de cada uso dado pode ser adequadamente selecionado e usado em uma proporção conhecida no mesmo campo.

A presente invenção é explicada mais detalhadamente nos exemplos a seguir. No entanto, a invenção não se limita a estes Exemplos.

EXEMPLO 1

Alúmen de potássio (0,5 g) foi dissolvido em água (200 g). A carboximetilcelulose de sódio (DS=0,85, viscosidade de solução aquosa a 1% η=100 cps) (2 g) foi molhada com glicerol (gravidade específica=1,252) (10 g) e depois adicionada à solução aquosa de alúmen de potássio acima enquanto se agitava suavemente com uma vareta de vidro.

Nenhuma massa parcialmente sólida foi formada, e a viscosidade aumentou suavemente, como mostrado na Tabela 1, enquanto o sistema foi deixado em pé. A gelificação progrediu enquanto o sistema foi mantido na forma de uma solução. Após permanecer de pé durante a noite, o gel formado não mostrou nenhuma sinergia e era um gel um pouco elástico e uniforme.

Para uma comparação da uniformidade do gel, outra preparação foi preparada nas mesmas condições mencionadas acima e, após 5 minutos, a preparação foi filtrada com uma tela de 8 mesh. Apenas 6 g permaneceram na tela e 205 g passaram por ela. Além disso, o gel restante na tela de 8 mesh não era um sólido massivo, mas estava muito uniformemente inchado.

TABELA 1

Tempo após o preparo 0,25 1 2 3 20 foi deixado de pé (hr) Viscosidade do sistema 320 660 2.300 2.950 13.500 (cps, 25° C.)

EXEMPLOCOMPARATIVO 1

Carboximetilcelulose de sódio (DS=0.85, η=100 cps) (2 g) foi dissolvido em água (190 g) e, à solução foi adicionado alúmen de potássio (0,5 g) dissolvido em água (10 g) enquanto se agitava suavemente da mesma forma que no Exemplo 1.

Uma grande quantidade de um gel parcialmente sólido foi formada logo após a adição, e o sistema resultou num gel substancialmente não-uniforme. Embora a viscosidade do sistema tenha aumentado com o passar do tempo, o gel maciço formado na preparação permaneceu como estava e todo o sistema foi um gel não-uniforme de padrão ilha, mesmo depois de uma noite.

Para comparação da uniformidade do gel, o preparo foi filtrado com uma tela de 8 mesh logo após (após 5 minutos) ele foi preparado. Um gel maciço sólido que permanecia na tela era de 60 g. Assim, o gel resultante não era uniforme, bem diferente do obtido no Exemplo 1.

EXAMPLES 2-4

De acordo com o método do Exemplo 1, outros tipos de carboximetilceluloses de sódio foram examinados. A carboximetilcelulose de sódio utilizada em cada Exemplo foi a seguinte:

CMC Exemplo DS Viscosidade da solução aquosa a 1%

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

Também no caso destas carboximetilceluloses de sódio, a quantidade de gel restante em uma tela de 8 mesh por filtração realizada 5 minutos após a preparação foi bastante pequena, como mostra a Tabela 2 a seguir, ou seja, ocorreu uma gelificação bastante uniforme.

TABELA 2

Exemplo No. 2 3 4

Quantidade de gel 3 4 0.5
na tela (g)

EXEMPLO 5

Em conformidade com o método do Exemplo 1, foi utilizado 1,3-butanodiol em vez de glicerol.

Também neste caso, nenhuma massa sólida foi formada logo após a preparação, como no Exemplo 1. A viscosidade aumentou suavemente como mostrado na Tabela 3, e o gel formado foi uniforme e não mostrou nenhuma sinergia.

TABELA 3

Tempo após o preparo 0,25 1 2 3 96 foi deixado de pé (hr) Viscosidade do sistema 1150 7930 12300 14900 18000 (cps, 25° C.)

EXAMPLES 6-15

De acordo com o método do Exemplo 5, outros líquidos orgânicos hidrofílicos foram examinados. Os tipos de solventes utilizados e as alterações na viscosidade que acompanham a gelificação são mostrados na Tabela 4. Em todos esses casos, também ocorreu a gelificação uniforme.

TABELA 4

Viscosidade (cps) a cada momento após o Exemplo Preparação Orgânica Hidrofílica foi deixada em repouso (hr) No. líquido utilizado 0.25 1 2 3 24 96

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

EXEMPLO 16

Em conformidade com o método do Exemplo 1, foi utilizado acetato de alumínio solúvel em vez de alúmen de potássio.

O gel restante em uma tela de 8 mesh por filtração efetuada 5 minutos após a preparação pesava apenas 7 g, e não era um sólido massivo, mas um inchado uniformemente. As alterações na viscosidade do sistema, que acompanharam o progresso da gelificação, são mostradas na Tabela 5.

TABELA 5

Tempo após o preparo 0,25 1 2 3 96 foi sentido para suportar (hr) a viscosidade do sistema 620 2450 10500 12400 18500 (cps, 25° C.).)

EXAMPLES 17-19

Cloreto cítrico (CuCl2.2H2 O) (0,5 g) foi dissolvido em água (100 g). A esta solução aquosa de cloreto cúprico, cada um dos três tipos seguintes de carboximetilcelulose de sódio com viscosidades diferentes entre si (2,5 g) dispersas em glicerol (10 g) foi adicionado enquanto se agitavava suavemente a solução.

Neste caso, nenhuma massa parcialmente sólida foi formada e a gelificação uniforme ocorreu. As alterações na viscosidade do sistema, que acompanharam o progresso da gelificação, são mostradas na Tabela 6.

TABELA 6

Carboximetilcelulose de sódio Viscosidade (cps) Exemplo Viscosidade de 1% aquosa após a preparação N° de solução de 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

EXAMPLE 20

De acordo com o método do Exemplo 18, foi utilizado cloreto férrico (FeCl3.6H2 O) em vez de cloreto cúprico.

Neste caso também, foi confirmado que não se formou massa sólida e que ocorreu uma gelificação uniforme.

EXAMPLE 21

Kaolin (10 g) e alúmen de potássio (1 g) foram adicionados à água (119 g) e misturados. À suspensão que foi obtida, foi adicionada carboximetilcelulose de sódio (DS=1,25, η=35 cps) (10 g) dispersa em glicerol (60 g) enquanto se agitavava suavemente.

Não foi formado nenhum gel maciço sólido e foi formado um gel uniforme com superfície e secção muito lisas. As alterações na viscosidade do sistema, que acompanharam o progresso da gelificação, são mostradas na Tabela 7.

TABELA 7

Tempo após a preparação 0,25 1 2,5 5 7,5 24 96 foi deixado de pé (hr) Viscosidade do sistema 21000 46000 72000 120000 195000 710000 1750000 (cps, 25° C.)

EXEMPLO DE COMPARAÇÃO 2

O procedimento do Exemplo 21 foi realizado utilizando os mesmos componentes nas mesmas quantidades, mas alterando a ordem de adição. Ou seja, a carboximetilcelulose de sódio (10 g) foi dissolvida em água (119 g) e, à solução aquosa obtida foi adicionada uma mistura de caulim (10 g), glicerol (60 g) e alúmen de potássio (1 g) enquanto se agitava suavemente.

Uma grande quantidade de gel maciço sólido com 5-10 mmφ foi formada logo após a preparação e a gelificação não uniforme ocorreu. As alterações na viscosidade que acompanharam o progresso da gelificação são mostradas na Tabela 8. Como pode ser visto, as viscosidades aparentes foram bastante baixas em comparação com estas do Exemplo 21 e o gel obtido foi um gel não-uniforme com um padrão de ilha.

TABELA 8

Tempo após a preparação 0,25 1 2,5 5 7,5 24 96 foi deixado para ficar (hr) a viscosidade do sistema 25000 24000 25000 26000 27000 47000 110000 (cps, 25° C.)

EXEMPLO 22

Carboximetilcelulose de sódio (1 g) foi dispersa em glicerol (5 g) e a dispersão foi adicionada à água (84 g) contendo cetilsulfato de sódio (0,1 g) e hidróxido de cálcio (0,5 g) enquanto se agitava. Além disso, foram adicionadas à mistura tintura de benzoína (5 g), álcool etílico (5 g), fenol (0,05 g) e perfume (0,5 g). Foi obtida uma loção leitosa cosmética de geleia uniforme.

EXEMPLO 23

Um corante preto (1 g) (contendo chumbo) e ácido cítrico (1 g) foram dissolvidos em água (65 g) e, à solução, foi adicionado carboximetilcelulose de sódio (5 g) dispersa em álcool isopropílico (20 g) e benzilacol (5 g). Foi obtido um bom tingimento capilar pegajoso.

EXEMPLO 24

Carboximetilcelulose de sódio (3 g) e álcool polivinílico (7 g) foram dispersos em glicerol (10 g) e álcool etílico (10 g), e a dispersão foi adicionada à água (60 g) contendo alúmen (0,1 g) e perfume (0,5 g), enquanto se agitava. Obteve-se uma boa embalagem de beleza, que formou um revestimento uniforme com uma superfície lisa, quando espalhada sobre uma placa de vidro. Foi facilmente descascado após ser seco.

EXAMPLE 25

Fosfato de cálcio (dihidrato) (45 g), sorbitol (10 g), laurissulfato de sódio (2 g), anidrido silícico (2 g), hidróxido de alumínio (0,2 g) e perfume (1 g) foram adicionados à água (3 g), e à mistura foi adicionada ainda uma dispersão de carboximetilcelulose de sódio (1 g) em glicerol (10 g). O produto obtido foi de boa qualidade para pasta de dente, tendo uma superfície e secção muito lisa e brilhante.