Hidrogeles poliméricos y uso de los mismos.

Un hidrogel polimérico producido por un método que comprende las etapas de;

(a) proporcionar una disolución acuosa que comprende ácido cítrico y carboximetilcelulosa; y

(b) calentar la disolución para eliminar el agua y reticular la carboximetilcelulosa con el ácido cítrico, formando así el hidrogel polimérico;

teniendo dicho hidrogel polimérico una relación de hinchado en agua destilada de al menos 50

Hidrogeles poliméricos y uso de los mismos Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a hidrogeles poliméricos, métodos de preparación y uso de los mismos.

Los hidrogeles poliméricos son polímeros hidrófilos reticulados que son capaces de absorber altas cantidades de agua. En particular, los hidrogeles poliméricos reticulados capaces de absorber una cantidad de agua en exceso de 10 veces su peso seco se definen como "superabsorbentes". Algunos de estos materiales son incluso capaces de absorber más de 1 litro de agua por gramo de polímero seco.

Los retículos o nudos de reticulado, es decir, las uniones físicas o químicas entre las cadenas macromoleculares que forman la red de hidrogel polimérico, garantizan la integridad estructural del sistema polímero-líquido, evitando por un lado la completa solubilización del polímero, y permitiendo por otro lado la retención de la fase acuosa en la malla molecular.

Los hidrogeles poliméricos superabsorbentes que están disponibles actualmente en el mercado se caracterizan no solo por sus marcadas propiedades absorbentes, sino también por su biocompatibilidad, que es probablemente debida al alto contenido en agua, y por encima de todo, por la posibilidad de ajustar sus propiedades de absorción según los estímulos externos. Por consiguiente, dichos hidrogeles poliméricos pueden usarse como materiales inteligentes, por ejemplo para la fabricación de sensores o actuadores para un número de aplicaciones industriales. Además de las aplicaciones normales como núcleos absorbentes en el campo de los productos absorbentes para higiene personal, hay aplicaciones más recientes e innovadoras tal como por ejemplo en el campo biomédico, para el desarrollo de formulaciones de fármacos de liberación controlada, músculos artificiales, sensores, etc., y en la agricultura y horticultura, por ejemplo en dispositivos para la liberación controlada de agua y nutrientes en suelos áridos.

Sin embargo, los hidrogeles poliméricos superabsorbentes normalmente disponibles son casi exclusivamente productos con base acrílica y por tanto no biodegradables.

Dado el creciente Interés en los asuntos de protección medioambiental, en los últimos años una gran cantidad de interés se ha enfocado en el desarrollo de materiales superabsorbentes con base de polímeros biodegradables, que tienen propiedades que son similares a las de los compuestos poliacrílicos superabsorbentes tradicionales.

Ejemplos de polímeros biodegradables usados para obtener hidrogeles poliméricos superabsorbentes son derivados

de almidón y celulosa.

En 1990 Anbergen y Oppermann [1] propusieron un método para la síntesis de un material superabsorbente hecho totalmente de derivados de celulosa. En particular, usaron hidroxietilcelulosa (HEC) y una sal sódica de carboximetilcelulosa (CMCNa), reticulada químicamente en una disolución básica con divinilsulfona. Sin embargo, las propiedades de absorción de dichos materiales no son altas en comparación con las de los materiales superabsorbentes basados en material acrílico.

En 1996 Espósito y colaboradores [2], estudiando el proceso sintético propuesto por Anbergen y Opperman, desarrollaron un método para aumentar las propiedades de absorción del gel, actuando principalmente en las propiedades físicas del material. La ¡dea básica fue la Inducción de microporosidad en la estructura polimérica, para así promover la absorción y la retención de agua por capllarldad. Dicha microporosidad se indujo durante la etapa de secado, que se llevó a cabo por inversión de fase en un no disolvente para el polímero, y las propiedades de absorción del material así obtenido fueron marcadamente superiores a las del gel secado al aire.

La CMCNa puede reticularse químicamente con cualquier reactivo que sea blfunclonal con respecto a la celulosa. Además de la divinilsulfona usada en el proceso sintético según Anbergen y Opperman, se han usado también epiclorhidrina, formaldehido y diversos diepóxldos como agentes de reticulado. Sin embargo, dichos compuestos son altamente tóxicos en sus estados no reaccionados [3], Algunas carbodiimldas se conocen entre los agentes de reticulado no convencionales. Particularmente, el uso de carbodiimidas para reticular carboximetilcelulosa (CMC) salificada o no salificada se describió en [4], Las carbodiimidas inducen la formación de enlaces éster entre las macromoléculas de celulosa sin participar en los enlaces en sí mismos, en vez de dar lugar a un derivado de urea que tiene toxicidad muy baja [5], Un hidrogel polimérico superabsorbente obtenido retlculando sal sódica de carboximetilcelulosa e hidroxietilcelulosa con carbodümlda como agente de reticulado se describe en la solicitud de patente Internacional WO 2006/070337 [6],

Sin embargo, la carbodiimida usada como un agente de reticulado en el documento WO 2006/070337 tiene la desventaja de ser extremadamente cara. Además, durante la reacción de reticulado con CMCNa, esta sustancia se transforma en un derivado de urea ligeramente tóxico, que debe eliminarse durante la etapa de lavado, aumentando así adlclonalmente los costes y la complejidad del proceso de producción. Estos inconvenientes son extremadamente desfavorables, particularmente en conexión con las aplicaciones que necesitan producción a gran

escala de los hidrogeles poliméricos y que, por consiguiente, implican altos costes tanto con respecto a la compra de los materiales de partida como con respecto a la eliminación de las sustancias tóxicas que se producen durante la síntesis.

El documento WO 99/26670 describe un método para producir una espuma pollmérlca, cuya espuma se define como una matriz polimérica porosa. La espuma se forma congelando una disolución de un polímero soluble, eliminando el disolvente y tratando opcionalmente el polímero para formar la espuma.

Además, la formación de sustancias que tienen un cierto grado de toxicidad, aunque muy baja, es un factor clave para descartar la posibilidad de usar dichos polímeros en aplicaciones biomédicas y farmacéuticas.

Compendio de la invención

El objeto de la presente invención es proporcionar hidrogeles poliméricos que superan las desventajas mencionadas anteriormente asociadas con el uso de carbodiimida como un agente de reticulado.

Así, la presente invención proporciona un hidrogel polimérico producido por un método que comprende las etapas de;

(a) proporcionar una disolución acuosa que comprende ácido cítrico y carboximetilcelulosa; y

(b) calentar la disolución para eliminar el agua y reticular la carboximetilcelulosa con el ácido cítrico, formando así el hidrogel polimérico;

teniendo dicho hidrogel polimérico una relación de hinchado en agua destilada de al menos 50.

La invención se refiere, en parte, al descubrimiento de que el reticulado de derivados de celulosa solubles con ácido cítrico (ácido 3-carboxi-3-hidroxi-1,5-pentanodioico; en adelante designado "CA") da por resultado la formación de hidrogeles poliméricos e hidrogeles poliméricos superabsorbentes. CA se da de forma natural, es no tóxico y disponible en el mercado a bajo coste. Aunque CA se ha presentado como un agente de reticulado para polímeros tales como celulosa, hidroxipropilmetilcelulosa y almidón, en aplicaciones textiles y alimentarias [7-11], en estas aplicaciones se usa CA para reticular y estabilizar adicionalmente fibras insolubles, para proporcionar un tejido con capacidad de recuperación y propiedades mecánicas mejoradas. Sin embargo, el uso de CA para reticular carboximetilcelulosa u otros polímeros hidrófilos solubles para preparar hidrogeles poliméricos e hidrogeles poliméricos superabsorbentes no se ha descrito anteriormente.

En una realización, la disolución acuosa comprende adicionalmente un polímero no iónico, por ejemplo,

hidroxietilcelulosa.

Breve compendio de los dibujos

La Figura 1 ilustra el mecanismo propuesto de reticulado de polímero mediante ácido cítrico.

La Figura 2 es un gráfico de ingesta de alimentos acumulativa como una función de tiempo para ratas administradas con un hidrogel polimérico de la invención de forma oral y ratas administradas solo con vehículo.

Descripción detallada de la invención

La presente invención proporciona hidrogeles poliméricos, producidos usando los métodos descritos en esta memoria.

El método de preparación de un hidrogel polimérico de la presente invención comprende la etapa de reticulado de una disolución acuosa que comprende carboximetilcelulosa con ácido cítrico, produciendo así el hidrogel polimérico. En algunas realizaciones, la disolución acuosa comprende también un polímero... [Seguir leyendo]

1. Un hidrogel polimérico producido por un método que comprende las etapas de;

(a) proporcionar una disolución acuosa que comprende ácido cítrico y carboximetilcelulosa; y

(b) calentar la disolución para eliminar el agua y reticular la carboximetilcelulosa con el ácido cítrico, formando así el hidrogel polimérico;

teniendo dicho hidrogel polimérico una relación de hinchado en agua destilada de al menos 50.

2. El hidrogel polimérico según la reivindicación 1 en donde la disolución acuosa comprende adlclonalmente un polímero no Iónico.

3. El hidrogel polimérico según la reivindicación 2 en donde el polímero no Iónico es hidroxietilcelulosa.

4. El hidrogel polimérico según la reivindicación 3 en donde la relación de peso de carboximetilcelulosa a hidroxietilcelulosa en la disolución acuosa es mayor que 1:1.

5. El hidrogel polimérico según la reivindicación 4 en donde la relación de peso de carboximetilcelulosa a hidroxietilcelulosa en la disolución acuosa es de 2:1 a 5:1.

6. El hidrogel polimérico según la reivindicación 1 que consiste en carboximetilcelulosa reticulada con ácido cítrico, en donde el hidrogel polimérico está opcionalmente hidratado.

7. El hidrogel polimérico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que tiene una relación de hinchado en agua destilada de al menos 70, 80, 90 o 100.

8. El hidrogel polimérico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 que tiene una relación de hinchado en agua destilada de 50 a 350.

9. El hidrogel polimérico según la reivindicación 8 que tiene una relación de hinchado en agua destilada de 50 a 250.

10. El hidrogel polimérico según la reivindicación 9 que tiene una relación de hinchado en agua destilada de 50 a 100.

11. El hidrogel polimérico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 en donde la relación de peso de ácido cítrico a carboximetilcelulosa en la disolución acuosa es 1% a 5%.

12. El hidrogel polimérico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 en donde la reacción de reticulado se lleva a cabo a una temperatura mayor que 25°C.

13. El uso de un hidrogel polimérico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 en la fabricación de un medicamento para tratar la obesidad en un sujeto que lo necesita.

14. El hidrogel polimérico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 para usar en un método de tratamiento de obesidad en un sujeto que lo necesita.