Carbopolii (Rarely Cross-linked Acrylic Polymers - RAP ) sunt derivați ai acidului acrilic , din care, în anumite condiții și prin anumite metode, se obțin geluri, care sunt utilizate în farmacie ca baze pentru formele de dozare moi. În SUA și Europa , carbopolii sunt numiți carbomeri.
Există mai multe tipuri de RAP: Carbopols, Pemulens și Noveons:
Homopolimerii carbopol sunt polimeri ai acidului acrilic cu alilzaharoză sau alilpentaeritritol. Copolimerii Carbopol și Pemulenele sunt polimeri ai acidului acrilic modificați cu un lanț lung (C10-C30) de acrilați de alchil și reticulati cu alil pentaeritritol. Noveons - sare de calciu și formă acidă - polimeri ai acidului acrilic cu divinil glicol [1] .Dar cel mai adesea, când oamenii vorbesc despre RAP, se referă la homopolimeri carbopol.
Conform Farmacopeei Europene , aceștia sunt polimeri ai acidului acrilic reticulați cu esteri polialchilici ai zaharurilor sau polialcoolilor.
În prezent, există un număr mare de mărci diferite de RAP, cele mai multe dintre ele sunt produse în străinătate, în Rusia a fost stabilită producția de polimeri ai mărcilor Arespol și MARS-06. RAP-urile au fost primele care au fost studiate în Rusia de KV Alekseev, care a sintetizat polimerul original SAKAP și colaboratorii [2] , dar acest polimer nu este utilizat în prezent. Aproape toate studiile RAP rusești sunt legate de studiul proprietăților Arespolului, dezvoltat de același autor.
Carbopolii ca clasă au fost descriși pentru prima dată în literatură în 1955 . [3] Astăzi sunt utilizate pe scară largă în producția de forme de dozare moi, lichide și solide.
Toate RAP -urile sunt fabricate din acid acrilic . Principala diferență dintre polimerii de diferite grade este raportul dintre cantitățile de copolimeri și numărul de legături încrucișate. O ușoară modificare a numărului lor face posibilă obținerea unui număr mare de RAP-uri diferite cu proprietăți specifice fără o modificare semnificativă a structurii lor moleculare. Polimerii sunt un ester de homopolimeri ai acidului acrilic reticulați cu alil zaharoză, alil pentaeritritol sau divinil glicol. Greutatea moleculară calculată teoretic a acestor polimeri este în intervalul de la 700.000 la 3-4 miliarde, dar nu există metode pentru determinarea greutății moleculare reale a RAP. Fragmentul repetat de RAP (vezi Fig.) are o greutate moleculară de 72 până la 78. RAP conțin nu mai puțin de 56% și nu mai mult de 68% grupări carboxil în ceea ce privește substanța uscată [4] .
În aparență, RAP sunt pulberi albe, fulgioase, higroscopice, ușor acide, care se umflă în apă și alți solvenți polari după dispersie și formează geluri stabile atunci când sunt neutralizate cu soluții de substanțe bazice sau când interacționează cu polioli [3] [4] . densitatea RAP este aproximativ egală cu 208 kg/m³, temperatura de tranziție sticloasă 100–105 °C (descrește atunci când polimerul este umezit). În medie, dimensiunea particulelor unui polimer solid este de aproximativ 2-7 microni, iar fiecare particulă este o structură de rețea tridimensională de lanțuri polimerice țesute. Densitatea polimerilor este de 1,39-1,41 kg/m³. Umflarea în apă pentru formele acide ale polimerului ajunge la 150%, pentru sărurile de sodiu - 250%. Valoarea pH-ului unei dispersii apoase 1% de forme acide este 2,5 - 3,5. La valori ale pH-ului >6, grupările carboxil ale polimerului sunt ionizate , ca urmare a faptului că între particulele încărcate negativ apare repulsie, ducând la umflarea polimerului și la îndreptarea lanțului [5] .
Avantajele RAP: vâscozitatea ridicată a gelurilor la concentrații scăzute de polimeri; stabilitate termică și microbiologică; stabilitate și rezistență chimică în timpul depozitării; compatibilitate cu multe substanțe medicinale; posibilitatea de a obține geluri cu o gamă largă de pH de la 4 la 10; ușurința de control al proprietăților de vâscozitate ale gelurilor rezultate; proprietăți excelente de suspendare; capacitatea de a stabiliza emulsii de tip I și II; hipoalergenicitate; tixotropie, facilitând extrudarea lor din tuburi; ușurință de aplicare și îndepărtare de pe suprafața pielii; absorbție mare a substanțelor medicamentoase [6] .
Identificarea carbopolilor se realizează prin diferite metode. Farmacopeea Europeană oferă spectrofotometrie de absorbție în infraroșu ca principal test de autenticitate. Spectrul are benzi principale la 2960 cm – 1 , 1720 cm – 1 , 1455 cm – 1 , 1415 cm – 1 , 1250 cm – 1 , 1175 cm – 1 și 800 cm – 1 . Cea mai intensă dintre ele este la 1720 cm −1 .
Teste suplimentare de autenticitate:
Farmacopeile naționale europene și britanice din articolul general „Carbomeri” (Carbomeri) reglementează prezența acidului acrilic liber (nu mai mult de 0,25%, determinat prin cromatografie lichidă), benzen (determinat prin metoda generală de determinare a solvenților reziduali), grele . metale (nu mai mult de 10 ppm plumb), cenușă sulfatată (nu mai mult de 4% per 1 g probă), precum și pierderea de masă în timpul uscării, care nu trebuie să depășească 2% [4] [7] .
Carbopolii sunt acizi foarte slabi și sunt destul de ușor transformați în săruri . În funcție de concentrație, dispersiile apoase de RAP au o valoare a pH-ului de 2,8 până la 3,3. Cu cât concentrația polimerului în dispersie este mai mare, cu atât valoarea pH-ului este mai mică datorită cantității mai mari de grupări carboxil (-COOH) [8] .
Sunt cunoscute două mecanisme de îngroșare a RAP. Cea mai simplă este conversia acidului RAP în sarea corespunzătoare prin neutralizare cu soluții de substanțe bazice: sodiu, potasiu, hidroxid de amoniu etc. Sistemele de solvenți slab polari sau nepolari pot fi neutralizate cu amine. Cu acest mecanism de neutralizare, molecula încolăcită se desfășoară și provoacă o îngroșare imediată.
Al doilea mecanism este asociat cu utilizarea unui donator de hidroxil pentru introducerea în RAP. Combinația unui donator de carboxil cu unul sau mai mulți donatori de hidroxil determină îngroșarea datorită legăturilor de hidrogen. Valoarea pH-ului unor astfel de sisteme este de obicei scăzută [9] .
În prezent, în Rusia (în special, la Departamentul de Tehnologia Farmaciei a Medicamentelor (ATL) SPCFU ), sunt studiate proprietățile următorilor polimeri :
- Îngroșarea într-o gamă largă de viscozități și conferirea proprietăților dorite materialului fluid.
- Stabilizarea particulelor solide în suspensie.
- Stabilizarea emulsiei.