Disolución de silicato soluble biodisponible estabilizada.

Una composición acuosa estable de silicato que comprende silicato de metal alcalino,

caracterizada por el hecho de que dicha composición comprende por lo menos un primer compuesto osmolito en la que dicho primer compuesto osmolito es glicerol, y por lo menos un segundo compuesto osmolito se selecciona de un compuesto Nmetilado en la que dicho compuesto N-metilado se selecciona del grupo que consiste en trimetilglicina, carnitina, Nmetilalanina, ácido trimetilaminobutírico, prolina-betaína, sarcosina, N-metilglicina, N,N-dimetilglicina, ácido Nmetilaspártico, alanina-betaína, histidina-betaína, N-metiltaurina, colina, derivados de colina, N-óxido de trimetilamina (TMAO), y sus combinaciones y sus sales.

Disolución de silicato soluble biodisponible estabilizada Campo técnico de la invención La presente invención se refiere al campo de disoluciones acuosas que comprenden silicio en forma biodisponible. Más particularmente, la presente invención se refiere a composiciones de silicatos alcalinos estabilizados con osmolito apropiadas, por ejemplo, para uso en programas de fertilización de plantas o preparaciones farmacéuticas, cosméticas o nutricionales, y a métodos, tales como, por ejemplo, para preparar silicatos alcalinos estabilizados con osmolito.

Antecedentes El silicio (Si) no se encuentra en la naturaleza en su forma elemental (metal) , aunque es el segundo elemento más abundante después del aluminio (Al) en la corteza terrestre. Ciertamente, tiene una gran atracción por el oxígeno y forma una unión de estructura tetraédrica a cuatro oxígenos en su forma estable y más predominante en agua como ácido monosilícico Si (OH) 4. Este ácido débil muestra cuatro funciones ácido con un más bajo valor de pKa de 9, 8. Esto implica que a pH 9, 8 está presente ácido monosilícico el 50% en la forma ácida sin disociar y el 50% en la forma de sal monoiónica (un ion silicato) . Los otros valores de pKa están entre 11, 8 y 13, 5. Esto significa que solo la adición de un álcali muy fuerte es capaz de disociar los cuatro grupos ácido en cuatro iones silicato partiendo de ácido silícico. A valores de pH mayores de 10, 8 se forman predominantemente silicatos.

Entre pH 2 y 8 el ácido monosilícico y ortosilícico es una molécula neutra. Está predominantemente sin carga entre pH 2 y 3. A concentraciones mayores de 3 mM comienza a polimerizarse por medio de una reacción de condensación. Es por lo tanto imposible sin la introducción de agentes estabilizantes especiales sintetizar altas concentraciones (> 4 mM) de ácido monosilícico, estable en el tiempo a temperatura ambiente. Durante una primera reacción de condensación entre dos moléculas de ácido monosilícico y con la liberación de una molécula de agua se forma ácido disilícico (es decir, el dímero (OH) 3 Si-O-Si (OH) 3. Este dímero es la molécula de partida crucial para posteriores reacciones de polimerización. Dependiendo de la concentración de Si, la temperatura y la presencia de otras moléculas o iones, la polimerización avanza con la formación de trímeros, tetrámeros, y oligómeros (lineales o cíclicos) más grandes. A concentraciones más altas se forman mayores moléculas lineales de ácido silícico que crecen adicionalmente y comienzan a condensar conjuntamente formando estructuras coloidales o sílice.

Todas estas estructuras en suspensión se hidrolizan en el momento de la dilución y se forman de nuevo moléculas más pequeñas con consumo de moléculas de agua.

La polimerización adicional de coloides da como resultado la formación de sílice amoría con formación de precipitados o gel. Solo las más pequeñas formas de ácido silícico (mono-y di-silícico) están biodisponibles para organismos (plantas, algas, líquenes, animales, seres humanos, etc.) . Estas moléculas están disponibles en agua del suelo, ríos, mares, fuentes, océanos, etc. La concentración de silicio de estos ácidos biodisponibles en agua está limitada a bajas concentraciones (<3-5 mM) . Especialmente las plantas y algas convierten estos ácidos en sílice biogénica que se disuelve muy lentamente en agua en ácido monosilícico.

Durante la última década, ha llegado a existir evidencia de que además del ácido silícico también los mono-silicatos y los complejos de mono-silicato muestran características de biodisponibilidad. Sin embargo, es difícil de probar la biodisponibilidad de estos compuestos.

Las pequeñas moléculas de ácido silícico son capaces de difundirse a través de todo tipo de membranas celulares y se detectaron acuaporinas (canales de entrada) o proteínas transportadoras específicas para el ácido mono-silícico en plantas y algas. Es evidente que los iones silicato (iones mono-o di-silicato) podrían entrar en las membranas de una manera similar. Es químicamente difícil mostrar la diferencia entre pequeños ácidos silícicos y sus iones silicato derivados. También es posible que los iones silicato se conviertan en ácido silícico durante la entrada en la membrana o que entren en forma de complejo a través de otro canal. La presente invención parte del hallazgo de que los solutos compatibles, que tienen sus propias acuaporinas específicos, son capaces de suministrar silicatos en las membranas celulares.

Es posible que el ácido silícico y los silicatos realicen diferentes actividades en la célula. La especificidad de la célula podría ser diferente para la forma iónica en diferentes organismos. Sabemos que en las plantas, animales y seres humanos, los dos tipos de silicio están bio-disponibles y que son detectables efectos estructurales o fisiológicos después de la administración. Hasta ahora los efectos más acentuados se detectaron después de la complementación con ácido silícico.

El ácido silícico es la fuente de silicio biodisponible natural en el agua. El silicio en los alimentos está presente bajo diferentes formas, principalmente como ácido silícico biogénico y sus complejos con macromoléculas como proteínas y azúcares. Los complejos de silicatos y silicatos insolubles también pueden estar presentes. No existe una correlación entre el contenido de silicio en los alimentos y la captación de silicio en el ser humano. La biodisponibilidad del compuesto de silicio es por lo tanto importante. No se estudia la biodisponibilidad de la mayoría

de los compuestos a excepción de ácido (mono) silícico.

Se ha demostrado, según esta invención, que la complementación de cantidades comparables de silicatos solubles estabilizados con osmolito es capaz de mostrar efectos similares a la complementación de ácido silícico, mientras que los silicatos no estabilizados son menos potentes.

Las formas más comunes de silicio en la naturaleza son el ácido silícico (de ácido mono-silícico a sílice insoluble) y los silicatos. La mayoría de los silicatos son aluminosilicatos presentes en minerales y rocas del suelo. Estas estructuras son estables y se descomponen sólo por fuerzas físicas (fracturas mecánicas y biológicas, congelación, deshielo, etc.) seguido de envejecimiento químico por actividad de los ácidos. El ácido mono-silícico se forma como resultado de estas reacciones químicas o biológicas, junto con nuevos silicatos y se solubiliza en agua. Los silicatos forman principalmente estructuras muy complejas y pueden contener una mezcla de diferentes minerales. Los silicatos normalmente se solubilizan y disuelven en condiciones alcalinas fuertes.

La mayoría de los silicatos son más solubles en agua a alto pH que el ácido silícico a pH entre 2 y 8.

La solubilidad de la sílice (ácido silícico muy polimerizado) en agua está generalmente por debajo de 200 ppm. En aguas industriales muy concentradas en sílice, se retira la sílice para inhibir la precipitación o deposición que altera la membrana usando técnicas de ósmosis inversa o intercambio iónico. El agua potable purificada que usa estas técnicas contiene por lo tanto menos o nada de silicio.

Las partículas de sílice exhiben cargas negativas irregulares sobre la superficie pero no se pueden considerar como iones reales que dan como resultado la precipitación de sales. Realmente precipitan como ácido silícico y solo se solubilizan lentamente. Cuantas más partículas de sílice contiene el agua (menos reticulación y más OH presente) más fácil se solubilizan de nuevo. El acceso de OH-y agua es esencial para la disolución de ácido silícico polimerizado y silicatos en ácido mono-silícico o mono-silicato.

Las partículas de sílice contienen superficies muy hidroxiladas que atraen y unen macromoléculas, que contienen grupos OH, por medio de enlaces de hidrógeno (O-H) como polisacáridos, proteínas, fenoles, etc.

Los silicatos se preparan industrialmente a partir de sílice en condiciones alcalinas fuertes por disociación del enlace Si-O-Si e ionización del grupo ácido Si-OH dando como resultado un enlace Si-OM (M es un ion metálico) . La solubilidad de los silicatos resultantes depende de la concentración de iones OH-añadidos y del grado de disolución de los enlaces Si-O-Si. Cuanto mayor sea la concentración de sílice más compuesto alcalino se usa para completar la disolución y solubilización dando como resultado mayor concentración de mono-y di-silicato, que se requiere para la biodisponibilidad.

Los silicatos solubles más interesantes son los silicatos de metal alcalino y preferentemente los silicatos de sodio y potasio. Se sintetizan... [Seguir leyendo]

1. Una composición acuosa estable de silicato que comprende silicato de metal alcalino, caracterizada por el hecho de que dicha composición comprende por lo menos un primer compuesto osmolito en la que dicho primer compuesto osmolito es glicerol, y por lo menos un segundo compuesto osmolito se selecciona de un compuesto Nmetilado en la que dicho compuesto N-metilado se selecciona del grupo que consiste en trimetilglicina, carnitina, Nmetilalanina, ácido trimetilaminobutírico, prolina-betaína, sarcosina, N-metilglicina, N, N-dimetilglicina, ácido Nmetilaspártico, alanina-betaína, histidina-betaína, N-metiltaurina, colina, derivados de colina, N-óxido de trimetilamina (TMAO) , y sus combinaciones y sus sales.

2. La composición según la reivindicación 1, que comprende adicionalmente uno o más aditivos seleccionados del grupo que consiste en un fertilizante, un compuesto de protección de plantas, un pesticida, un regulador de crecimiento, un adyuvante, un mineral, un biocida, un detergente, un emulsionante, un aditivo de pienso o alimento,

o un complemento de pienso o alimento, y sus combinaciones.

3. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, que comprende menos de 10 mM de iones de metal multivalente.

4. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que el pH de dicha composición está por encima de 10, 8.

5. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en la que la concentración de silicio es de 0, 02 M a 1, 6 M de silicio.

6. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en la que dicho primer compuesto osmolito está presente en una concentración de por lo menos 1% (peso/v) .

7. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en la que la concentración de osmolito total es menor del 70% (peso/v) .

8. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, asociada con por lo menos un vehículo.

9. Una disolución acuosa estable diluida de silicato con menos de 0, 016 M de silicio obtenible diluyendo una composición acuosa estable de silicato según la reivindicación 6 por lo menos 100 veces.

10. La disolución acuosa estable diluida de silicato según la reivindicación 9 con un pH de 5, 0 a 10, 0.

11. La disolución acuosa estable diluida de silicato según una cualquiera de las reivindicaciones 9-10 asociada con por lo menos un vehículo.

12. Un polvo obtenible por un procedimiento que comprende la etapa de evaporar una composición acuosa estable de silicato según una cualquiera de las reivindicaciones 1-7 o una disolución acuosa estable diluida de silicato según una cualquiera de las reivindicaciones 9-10 hasta que se obtiene un polvo seco.

13. El uso de una composición acuosa estable de silicato según una cualquiera de las reivindicaciones 1-7 o una disolución acuosa estable diluida de silicato según una cualquiera de las reivindicaciones 9-10, para proteger cultivos o para preparar una composición farmacéutica o una composición cosmética o un complemento de pienso o alimento.