Los carbopols (Rarely Cross-linked Acrylic Polymers - RAP ) son derivados del ácido acrílico , a partir de los cuales, bajo ciertas condiciones y utilizando ciertos métodos, se obtienen geles, que se utilizan en farmacia como bases para formas farmacéuticas blandas. En los EE . UU. y Europa , los carbopols se denominan carbómeros.
Existen varios tipos de RAPs: Carbopols, Pemulens y Noveons:
Los homopolímeros de Carbopol son polímeros de ácido acrílico con alilsacarosa o alilpentaeritritol. Los copolímeros Carbopol y los Pemulenos son polímeros de ácido acrílico modificados con cadena larga (C10-C30) de acrilatos de alquilo y reticulados con alil pentaeritritol. Noveons - sal de calcio y forma ácida - polímeros de ácido acrílico con divinilglicol [1] .Pero la mayoría de las veces, cuando la gente habla de RAP, se refiere a los homopolímeros de carbopol.
Según la Farmacopea Europea , se trata de polímeros de ácido acrílico reticulados con ésteres polialquílicos de azúcares o polialcoholes.
Actualmente, hay una gran cantidad de diferentes marcas de RAP, la mayoría de ellas se producen en el extranjero, en Rusia se ha establecido la producción de polímeros de las marcas Arespol y MARS-06. Los RAP fueron los primeros en ser estudiados en Rusia por KV Alekseev, quien sintetizó el polímero original SAKAP y otros [2] , pero este polímero no se usa actualmente. Casi todos los estudios del RAP ruso están relacionados con el estudio de las propiedades de Arespol, desarrollado por el mismo autor.
Los carbopols como clase se describieron por primera vez en la literatura en 1955 . [3] Hoy en día se utilizan ampliamente en la producción de formas farmacéuticas blandas, líquidas y sólidas.
Todos los RAP están hechos de ácido acrílico . La principal diferencia entre los polímeros de diferentes grados es la proporción de las cantidades de copolímeros y el número de enlaces cruzados. Un ligero cambio en su número permite obtener un gran número de RAP diferentes con propiedades específicas sin un cambio significativo en su estructura molecular. Los polímeros son un éster de homopolímeros de ácido acrílico reticulados con alil sacarosa, alil pentaeritritol o divinil glicol. El peso molecular calculado teóricamente de estos polímeros está en el rango de 700.000 a 3-4 mil millones, pero no existen métodos para determinar el peso molecular real de RAP. El fragmento repetitivo de RAP (ver Fig.) tiene un peso molecular de 72 a 78. RAP contiene no menos del 56% y no más del 68% de grupos carboxilo en términos de materia seca [4] .
En apariencia, los RAP son polvos blancos, escamosos, higroscópicos y ligeramente ácidos que se hinchan en agua y otros disolventes polares después de la dispersión y forman geles estables cuando se neutralizan con soluciones de sustancias básicas o cuando interactúan con polioles [3] [4] . la densidad del RAP es aproximadamente igual a 208 kg/m³, la temperatura de transición vítrea 100–105 °C (disminuye cuando el polímero se humedece). En promedio, el tamaño de partícula de un polímero sólido es de aproximadamente 2 a 7 micrones, y cada partícula es una estructura de red tridimensional de cadenas de polímero tejidas. La densidad de los polímeros es de 1,39-1,41 kg/m³. El hinchamiento en agua para formas ácidas del polímero alcanza el 150%, para sales de sodio - 250%. El valor de pH de una dispersión acuosa al 1% de formas ácidas es de 2,5 - 3,5. A valores de pH> 6, los grupos carboxilo del polímero se ionizan , como resultado de lo cual se produce una repulsión entre las partículas cargadas negativamente, lo que provoca el hinchamiento del polímero y el enderezamiento de la cadena [5] .
Ventajas de RAP: alta viscosidad de los geles a bajas concentraciones de polímero; estabilidad térmica y microbiológica; estabilidad y resistencia química durante el almacenamiento; compatibilidad con muchas sustancias medicinales; la posibilidad de obtener geles con un amplio rango de pH de 4 a 10; facilidad de control de las propiedades de viscosidad de los geles resultantes; excelentes propiedades de suspensión; la capacidad de estabilizar emulsiones de tipo I y II; hipoalergenicidad; tixotropía, facilitando su extrusión desde los tubos; facilidad de aplicación y eliminación de la superficie de la piel; alta absorción de sustancias medicinales [6] .
La identificación de carbopols se lleva a cabo por varios métodos. La Farmacopea Europea ofrece espectrofotometría de absorción infrarroja como principal prueba de autenticidad. El espectro tiene bandas principales en 2960 cm – 1 , 1720 cm – 1 , 1455 cm – 1 , 1415 cm – 1 , 1250 cm – 1 , 1175 cm – 1 y 800 cm– 1 . El más intenso de ellos está en 1720 cm −1 .
Pruebas de autenticidad adicionales:
Las Farmacopeas Nacionales Europea y Británica en el artículo general "Carbomers" (Carbomers) regulan la presencia de ácido acrílico libre (no más del 0,25%, determinado por cromatografía líquida), benceno (determinado por el método general para determinar solventes residuales), pesado metales (no más de 10 ppm de plomo), cenizas sulfatadas (no más del 4% por 1 g de muestra), así como la pérdida de masa durante el secado, que no debe exceder el 2% [4] [7] .
Los carbopols son ácidos muy débiles y se convierten fácilmente en sales . Dependiendo de la concentración, las dispersiones acuosas de RAP tienen un valor de pH de 2,8 a 3,3. A mayor concentración de polímero en la dispersión, menor valor de pH debido a la mayor cantidad de grupos carboxilo (-COOH) [8] .
Se conocen dos mecanismos de engrosamiento del RAP. El más simple es la conversión de RAP-ácido en la sal correspondiente por neutralización con soluciones de sustancias básicas: sodio, potasio, hidróxido de amonio, etc. Los sistemas de solventes débilmente polares o no polares pueden neutralizarse con aminas. Con este mecanismo de neutralización, la molécula enrollada se despliega y provoca un espesamiento inmediato.
El segundo mecanismo está asociado al uso de un donante de hidroxilo para su introducción en el RAP. La combinación de un donante de carboxilo con uno o más donadores de hidroxilo provoca un espesamiento debido a los enlaces de hidrógeno. El valor de pH de estos sistemas suele ser bajo [9] .
En la actualidad, en Rusia (en particular, en el Departamento de Tecnología Farmacéutica de Medicamentos (ATL) SPCFU ), se están estudiando las propiedades de los siguientes polímeros :
- Espesar dentro de un amplio rango de viscosidades e impartir las propiedades deseadas al material fluido.
- Estabilización de partículas sólidas en suspensión.
- Estabilización de la emulsión.