Il polimero carbossivinilico, detto anche carbossivinilpolimero o carbossipolimetilene e noto in ambito farmaceutico e cosmetico come carbomer o con il nome commerciale Carbopol, è un polimero sintetico idrofilo ad elevata massa molecolare ottenuto per polimerizzazione dell'acido acrilico con formazione di una struttura reticolata.

La Farmacopea europea lo definisce come polimero dell'acido acrilico reticolato con polialchil eteri di zuccheri o di polialcoli.. La reticolazione è ottenuta, a seconda delle varianti, con allilsaccarosio, allilpentaeritritolo o divinilglicole, impiegati in ragione dello 0,75-2% p/p. La classe è stata descritta per la prima volta in letteratura nel 1955..

Struttura e composizione Tutti i polimeri di questa famiglia derivano dall'acido acrilico; la differenza fra le varie marche risiede essenzialmente nel rapporto fra i comonomeri e nel numero di legami trasversali, la cui variazione consente di ottenere prodotti dalle proprietà molto diverse senza modificarne sostanzialmente la struttura molecolare. Si distinguono in particolare: gli omopolimeri, reticolati con allilsaccarosio o allilpentaeritritolo; i copolimeri, modificati con alchilacrilati a catena lunga (C10-C30) e reticolati con allilpentaeritritolo; i polimeri reticolati con divinilglicole, disponibili in forma acida e come sale di calcio.

La massa molecolare teorica è compresa in un intervallo assai ampio, dell'ordine di 7105 fino a 109, ma non esistono metodi per determinarne il valore reale; l'unità ripetitiva ha massa compresa fra 72 e 78 u. Il contenuto in gruppi carbossilici (-COOH), riferito alla sostanza secca, deve essere compreso fra il 56,0 e il 68,0 per cento.

Proprietà Si presenta come una polvere bianca fioccosa e igroscopica, a reazione debolmente acida, che rigonfia in acqua e negli altri solventi polari dopo dispersione e forma geli stabili per neutralizzazione con soluzioni basiche o per interazione con polioli. Le particelle, di dimensioni comprese fra 2 e 7 µm, sono costituite ciascuna da un reticolo tridimensionale di catene polimeriche intrecciate; la temperatura di transizione vetrosa è di 100-105 °C e si abbassa con l'umidità del polimero.

Il rigonfiamento in acqua raggiunge il 150% per le forme acide e il 250% per i corrispondenti sali di sodio. Il pH di una dispersione acquosa all'1% delle forme acide è compreso fra 2,5 e 3,5, e decresce all'aumentare della concentrazione del polimero per il maggior numero di gruppi carbossilici presenti. Per valori di pH superiori a 6 i gruppi carbossilici si ionizzano e la repulsione fra le cariche negative provoca il rigonfiamento del polimero e la distensione delle catene.

Fra le caratteristiche che ne favoriscono l'impiego farmaceutico si annoverano l'elevata viscosità dei geli anche a basse concentrazioni di polimero, la stabilità termica, microbiologica e chimica nel tempo, la compatibilità con numerosi principi attivi, la possibilità di ottenere geli in un ampio intervallo di pH, le proprietà sospendenti e la capacità di stabilizzare le emulsioni, oltre alla tissotropia, che ne agevola l'estrusione dai tubetti.

Meccanismi di gelificazione I polimeri carbossivinilici sono acidi molto deboli che passano con facilità alla forma salina. Sono noti due meccanismi di ispessimento.

Il primo, più semplice, consiste nella neutralizzazione della forma acida con soluzioni di idrossido di sodio, idrossido di potassio, ammoniaca o, nei sistemi a solvente poco polare o apolare, con ammine quali la trietanolamina: la molecola, avvolta a gomitolo, si distende e provoca un ispessimento immediato.. Il secondo si fonda sull'impiego di un donatore di ossidrili che, in combinazione con il polimero, determina l'ispessimento per formazione di legami a idrogeno; i sistemi così ottenuti hanno di norma valori di pH più bassi. Il pH di utilizzo dei geli è generalmente compreso fra 5 e 9, e la viscosità finale dipende tanto dal pH quanto dalla base impiegata.

Identificazione e controlli La Farmacopea europea indica come saggio principale di identificazione la spettrofotometria di assorbimento infrarosso: lo spettro presenta bande principali a 2960, 1720, 1455, 1415, 1250, 1175 e 800 cm−1, la più intensa delle quali è quella a 1720 cm−1. Saggi complementari sono la facile formazione di un gel per aggiunta di idrossido di sodio 1 M a una dispersione all'1% fino a pH 7,50, la formazione di un precipitato bianco per aggiunta di cloruro di calcio al 10% e le viranti caratteristiche con blu di timolo e rosso cresolo.

Le farmacopee europea e britannica fissano inoltre limiti per l'acido acrilico libero (non oltre lo 0,25%, determinato per cromatografia liquida), per il benzene residuo, per i metalli pesanti (non oltre 10 ppm espressi come piombo), per le ceneri solfatate (non oltre il 4%) e per la perdita all'essiccamento, che non deve superare il 2%.

Impieghi La capacità di disperdersi in acqua e formare geli — il polimero può assorbire fino a cento volte il proprio peso in acqua — ne fa un eccipiente di largo impiego in cosmesi, nei gel fissanti per capelli e nei dentifrici, e nell'industria farmaceutica, nei gel disinfettanti e medicati. Si impiega di norma in proporzioni basse, con concentrazioni d'uso comprese fra lo 0,1 e il 2%.

Il polimero costituisce una base stabile per la sospensione di ingredienti solubili, e l'aumento di viscosità che determina è omogeneo, interessando in egual misura le proprietà reologiche del gel formato. È inoltre impiegato come agente emulsionante e stabilizzante, come legante nelle compresse, come agente aderente nelle formulazioni mucoadesive e come modificatore del rilascio nelle compresse a cessione prolungata. È particolarmente adatto alla preparazione di geli per uso dermatologico.

Numerose sono le marche commerciali disponibili; fra le più diffuse in ambito farmaceutico figurano i tipi Carbopol 934, 940 e 941, noti anche con le denominazioni Synthalen M, K e L, e le varianti a più facile dispersione della serie ETD.

Note

Bibliografia

Voci correlate Acido acrilico Acido poliacrilico Eccipiente Gel

Collegamenti esterni

Categoria:Polimeri Categoria:Acidi carbossilici