L'idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) è un polimero sintetico derivato dalla cellulosa ed è comunemente usato come addensante, emulsionante e stabilizzante in vari settori come quello alimentare, farmaceutico e cosmetico. L'HMPC è un derivato idrossipropilato della metilcellulosa (MC), un etere di cellulosa non ionico solubile in acqua composto da unità di cellulosa metossilate e idrossipropilate. L'HMPC è ampiamente utilizzato come eccipiente nelle formulazioni farmaceutiche grazie alla sua non tossicità, biocompatibilità e biodegradabilità.
Proprietà chimiche dell'HMPC:
Le proprietà chimiche dell'HMPC sono attribuite alla presenza di gruppi ossidrile ed etere nella sua struttura molecolare. I gruppi idrossilici della cellulosa possono essere funzionalizzati attraverso varie reazioni chimiche, come eterificazione, esterificazione e ossidazione, per introdurre diversi gruppi funzionali nella struttura polimerica. L'HMPC contiene sia gruppi metossi (-OCH3) che idrossipropile (-OCH2CHOHCH3), che possono essere controllati per fornire proprietà diverse come solubilità, viscosità e gelificazione.
L'HMPC è altamente solubile in acqua, formando soluzioni limpide e viscose a basse concentrazioni. La viscosità delle soluzioni HMPC può essere modificata regolando il grado di sostituzione (DS) dei gruppi idrossipropilici, che determina il numero di siti idrossilici modificati per unità di glucosio. Maggiore è il DS, minore è la solubilità e maggiore è la viscosità della soluzione HMPC. Questa proprietà può essere utilizzata per controllare il rilascio di principi attivi da formulazioni farmaceutiche.
L'HMPC mostra anche un comportamento pseudoplastico, il che significa che la viscosità diminuisce con l'aumentare della velocità di taglio. Questa proprietà lo rende adatto come addensante per formulazioni liquide che devono resistere a forze di taglio durante la lavorazione o le applicazioni.
L'HMPC è termicamente stabile fino ad una certa temperatura, al di sopra della quale inizia a degradarsi. La temperatura di degradazione dell'HMPC dipende dal DS e dalla concentrazione del polimero nella soluzione. L'intervallo di temperatura di degradazione dell'HMPC è compreso tra 190 e 330°C.
Sintesi dell'HMPC:
L'HMPC è sintetizzato dalla reazione di eterificazione della cellulosa con ossido di propilene e ossido di metilene in presenza di un catalizzatore alcalino. La reazione procede in due fasi: prima i gruppi metilici della cellulosa vengono sostituiti con ossido di propilene, quindi i gruppi idrossilici vengono ulteriormente sostituiti con ossido di metiletilene. Il DS dell'HMPC può essere controllato regolando il rapporto molare tra ossido di propilene e cellulosa durante il processo di sintesi.
La reazione viene solitamente condotta in un mezzo acquoso a temperatura e pressione elevate. Il catalizzatore basico è solitamente idrossido di sodio o di potassio, che aumenta la reattività dei gruppi idrossilici della cellulosa verso gli anelli epossidici dell'ossido di propilene e dell'ossido di metilene. Il prodotto di reazione viene quindi neutralizzato, lavato ed essiccato per ottenere il prodotto HMPC finale.
L'HMPC può anche essere sintetizzato facendo reagire la cellulosa con ossido di propilene ed epicloridrina in presenza di catalizzatori acidi. Questo metodo, noto come processo dell'epicloridrina, viene utilizzato per produrre derivati della cellulosa cationica, che sono caricati positivamente a causa della presenza di gruppi di ammonio quaternario.
Insomma:
L'HMPC è un polimero multifunzionale con eccellenti proprietà chimiche adatto a varie applicazioni in diversi settori. La sintesi dell'HMPC prevede la reazione di eterificazione della cellulosa con ossido di propilene e ossido di metilene in presenza di un catalizzatore alcalino o di un catalizzatore acido. Le proprietà dell'HMPC possono essere regolate controllando il DS e la concentrazione del polimero. La sicurezza e la biocompatibilità dell'HMPC lo rendono una scelta favorevole per le formulazioni farmaceutiche.
Orario di pubblicazione: 18 settembre 2023