CARBOXYMÉTHYLCELLULOSE

La carboxyméthylcellulose, ou gomme de cellulose, est un dérivé de la cellulose comportant des groupements carboxyméthyle (-CH₂-COOH) liés à certains groupements hydroxyle des monomères de glucopyranose qui constituent le squelette cellulosique.
La carboxyméthylcellulose est souvent utilisée sous sa forme de sel de sodium, la carboxyméthylcellulose sodique.
L'ajout de groupements acide carboxylique au squelette cellulosique confère à la carboxyméthylcellulose sa solubilité dans l'eau, contrairement à la cellulose naturelle.

CAS : 9004-32-4
Formule formule brute : C₆H₇O₂(OH)₂CH₂COONa
EINECS : 618-378-6

Synonymes :
Aquacide I, Calbiochem ; Aquacide II, Calbiochem ; Carboxyméthylcellulose sodique ; Cellex ; Éther carboxyméthylique de cellulose sodique ; CARBOXYMÉTHYLCELLULOSE DE SODIUM (CMC) ; SCMC (CARBOXYMÉTHYLCELLULOSE DE SODIUM) ; CARBOXYMÉTHYLCELLULOSE DE SODIUM 62 % MIN.

Ceci permet son utilisation dans de nombreuses applications alimentaires et pharmaceutiques nécessitant des polymères hydrosolubles.
La carboxyméthylcellulose est un polymère hydrosoluble.
En solution aqueuse, la carboxyméthylcellulose présente des propriétés thixotropes.
La carboxyméthylcellulose est utile pour maintenir en suspension aqueuse les composants de compositions pyrotechniques (par exemple, dans la fabrication de feu d'artifice). (match).
La carboxyméthylcellulose est également un liant particulièrement efficace qui peut être utilisé en petites quantités dans des compositions où le liant peut interférer avec l'effet recherché (par exemple, dans les compositions stroboscopiques).
Cependant, sa teneur en sodium empêche évidemment son utilisation dans la plupart des compositions colorées.
La carboxyméthylcellulose est fabriquée à partir de cellulose par divers procédés qui remplacent certains atomes d'hydrogène des groupes hydroxyle [OH] de la molécule de cellulose par des groupes carboxyméthyle acides [-CH₂CO.OH], qui sont neutralisés pour former le sel de sodium correspondant.

La carboxyméthylcellulose est blanche à l'état pur ; le produit de qualité industrielle peut se présenter sous forme de granulés ou de poudre blanc grisâtre ou crème.
La carboxyméthylcellulose est un agent collant. 
À température ambiante, c'est une poudre floconneuse blanche, non toxique et inodore. 
La carboxyméthylcellulose est stable et soluble dans l'eau. 
En solution aqueuse, elle forme un liquide visqueux transparent, neutre ou alcalin. Elle est également soluble dans d'autres solvants hydrosolubles. Les gommes et résines, et notamment la carboxyméthylcellulose, sont insolubles dans les solvants organiques tels que l'éthanol.
La carboxyméthylcellulose est un dérivé de la cellulose substitué par un groupe carboxyméthyle.
Selon leur masse moléculaire ou leur degré de substitution, les carboxyméthylcelluloses peuvent être totalement solubles ou insolubles. 
Ces dernières peuvent être utilisées comme échangeurs de cations d'acides faibles pour séparer les protéines neutres ou basiques.

La carboxyméthylcellulose peut former des solutions colloïdales très visqueuses aux propriétés adhésives, épaississantes, fluides, émulsifiantes, modelantes, hydrofuges, protectrices, filmogènes, hydrophobes, salines et de suspension. Physiologiquement inoffensive, elle est largement utilisée dans les industries agroalimentaire, pharmaceutique, cosmétique, pétrolière, papetière, textile, du bâtiment et autres.
Il s'agit d'un polymère semi-synthétique hydrosoluble dans lequel des groupes CH₂COOH sont substitués aux unités de glucose de la chaîne de cellulose par une liaison éther.
Sa masse moléculaire varie de… 21 000 à 500 000. La réaction se déroulant en milieu alcalin, le produit est le sel de sodium de l'acide carboxylique R-O-CH₂COONa.
La carboxyméthylcellulose appartient à la classe des celluloses anioniques à structure linéaire.
Les composants de la carboxyméthylcellulose sont des polysaccharides issus des tissus fibreux végétaux.
La carboxyméthylcellulose est un polymère hydrosoluble pouvant être utilisé comme dérivé de cellulose polyélectrolyte.

Propriétés chimiques de la carboxyméthylcellulose :
Point de fusion : 274 °C (décomposition)
Densité : 1,6 g/cm³
FEMA : 2239 | CARBOXYMÉTHYLCELLULOSE
Indice de réfraction : 1,515
Température de stockage : température ambiante
Solubilité dans l'eau : 20 mg/mL, soluble
pKa : 4,30 (à température ambiante) 25 °C)
Forme : faible viscosité
Couleur : blanc à jaune clair
Odeur : inodore
Plage de pH : 6,5 - 8,5
PH (10 g/l, 25 °C) : 6,0 à 8,0
Source biologique : bois (pâte)
Solubilité dans l'eau : soluble
Merck : 141829
Stabilité : stable. Incompatible avec les agents oxydants puissants.
Fonctions des ingrédients cosmétiques : stabilisateur d'émulsion, parfum, contrôle de la viscosité, filmogène, liant
CIR (Cosmetic Ingredient Review) : carboxyméthylcellulose sodique (9004-32-4)
InChI : 1S/C6H12O6.C2H4O2.Na/c7-1-3(9)5(11)6(12)4(10)2-8;1-2(3)4;/h1,3-6,8-12H,2H2;1H3,(H,3,4);
InChIKey : DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N
Système d’enregistrement des substances de l’EPA : Carboxyméthylcellulose (9004-32-4)

Structure
La carboxyméthylcellulose est un dérivé de la cellulose régénérée [C6H10O5]n, obtenu par réaction avec l'acide hydroxyacétique (acide hydroxyéthanoïque) CH2(OH)COOH ou le monochloroacétate de sodium (Na[ClCH2COO]).
Le squelette de la carboxyméthylcellulose est constitué de résidus de D-glucose liés par des liaisons α-1,4.
La carboxyméthylcellulose possède des groupes carboxyméthyle (-CH2-COOH) liés à certains groupes hydroxyle des monomères de glucopyranose qui constituent le squelette cellulosique.
La carboxyméthylcellulose est souvent utilisée sous forme de sel de sodium, la carboxyméthylcellulose sodique.

Propriétés
La carboxyméthylcellulose se présente sous forme de poudre blanche ou jaune pâle, inodore, insipide et non toxique.
La carboxyméthylcellulose est hygroscopique et se dissout facilement dans l'eau chaude ou froide, formant une solution visqueuse. La carboxyméthylcellulose est insoluble dans les solvants organiques tels que le méthanol, l'éthanol, l'acétone, le chloroforme et le benzène.
Les propriétés fonctionnelles de la CMC dépendent du degré de substitution de la structure cellulosique (c'est-à-dire du nombre de groupes hydroxyle convertis en groupes carboxyméthylène lors de la réaction de substitution), ainsi que de la longueur de la chaîne principale de la cellulose et du degré d'agrégation des substituants carboxyméthyle.
La carboxyméthylcellulose est couramment utilisée comme modificateur de viscosité ou épaississant et pour stabiliser les émulsions dans divers produits, alimentaires et non alimentaires.
La carboxyméthylcellulose est principalement utilisée en raison de sa viscosité élevée, de sa non-toxicité et de son caractère généralement considéré comme hypoallergénique.

Utilisations
La carboxyméthylcellulose est souvent appelée simplement carboxyméthylcellulose et est également connue sous le nom de gomme de cellulose.
La carboxyméthylcellulose est dérivée de la cellulose purifiée issue de la pâte de coton et de la pâte de bois. 
La carboxyméthylcellulose est un sel de sodium dispersible dans l'eau de l'éther carboxyméthylique de cellulose, formant une solution colloïdale limpide.
La carboxyméthylcellulose est un matériau hygroscopique capable d'absorber plus de 50 % d'eau en conditions d'humidité élevée.

La carboxyméthylcellulose est également un dérivé polymère naturel utilisé dans les détergents, l'industrie alimentaire et textile.
La carboxyméthylcellulose est l'un des produits les plus importants des éthers de cellulose, obtenus par modification de la cellulose naturelle, et appartenant à la famille des dérivés de cellulose à structure éther.
Du fait de sa faible solubilité dans l'eau sous forme acide, la carboxyméthylcellulose est généralement conservée sous forme de carboxyméthylcellulose sodique, largement utilisée dans de nombreuses industries et connue sous le nom de glutamate monosodique.
La carboxyméthylcellulose est utilisée dans les adhésifs pour cigarettes, les apprêts textiles, les pâtes à chaussures et les mastics ménagers. La carboxyméthylcellulose est utilisée dans les peintures intérieures, l'architecture, les enduits de construction mélaminés, l'épaississement des mortiers et l'amélioration du béton.

Elle est également utilisée dans la fabrication de fibres réfractaires et comme liant pour le moulage dans la production de céramique.
La carboxyméthylcellulose est employée dans le forage pétrolier et l'exploration pour épaissir les boues, réduire les pertes d'eau et améliorer la qualité du papier grâce à un apprêt de surface.
Elle peut être utilisée comme additif actif dans les savons et les lessives en poudre, ainsi que dans d'autres procédés de production industrielle pour la dispersion, l'émulsification, la stabilisation, la mise en suspension, la fabrication de films, de papier, le polissage, etc.

Un produit de qualité peut être utilisé dans les dentifrices, les médicaments, l'agroalimentaire et d'autres secteurs industriels.
La carboxyméthylcellulose est un épaississant, un liant et un émulsifiant équivalent à la fibre de cellulose.
Elle est résistante à la décomposition bactérienne et confère au produit une viscosité uniforme. La carboxyméthylcellulose peut prévenir la déshydratation cutanée en formant un film protecteur à la surface de la peau et contribue également à masquer les odeurs dans les produits cosmétiques.
Ses constituants sont des substances fibreuses composées principalement de la paroi cellulaire végétale (souvent extraites de la pâte de bois ou du coton).
Elle est utilisée dans les boues de forage, les détergents comme agent de suspension des sols, les peintures en émulsion de résine, les adhésifs, les encres d'imprimerie, les apprêts textiles et comme colloïde protecteur.

Elle sert également de stabilisant dans les aliments.
En tant qu'excipient pharmaceutique (agent de suspension, excipient pour comprimés, agent augmentant la viscosité), la carboxyméthylcellulose est employée dans les boues de forage, les détergents comme agent de suspension des sols, les peintures en émulsion de résine, les adhésifs, les encres d'imprimerie, les apprêts textiles et comme colloïde protecteur.
Elle agit comme stabilisant dans les aliments.
En tant qu'excipient pharmaceutique, elle est également utilisée dans l'industrie pharmaceutique comme agent de suspension et excipient pour comprimés. La carboxyméthylcellulose est utilisée comme modificateur de viscosité pour stabiliser les émulsions.
Elle est également utilisée comme lubrifiant dans les larmes artificielles et pour caractériser l'activité enzymatique des endoglucanases.
La carboxyméthylcellulose est utilisée dans des applications allant de la production alimentaire aux traitements médicaux.

Elle est couramment employée comme modificateur de viscosité ou épaississant et pour stabiliser les émulsions dans les produits alimentaires et non alimentaires.
La carboxyméthylcellulose est principalement utilisée en raison de sa viscosité élevée, de sa non-toxicité et de son caractère généralement hypoallergénique, car elle est principalement issue de la pâte de bois résineux ou du linter de coton.
On la retrouve également dans des produits non alimentaires tels que les dentifrices, les laxatifs, les pilules amaigrissantes, les peintures à l'eau, les détergents, les apprêts textiles, les compresses chauffantes réutilisables, divers produits en papier, les matériaux de filtration, les membranes synthétiques, les produits de cicatrisation et en maroquinerie (pour le brunissage des bords).

Dans le secteur alimentaire, la carboxyméthylcellulose est enregistrée sous les codes E466 ou E469 (après hydrolyse enzymatique). La carboxyméthylcellulose est utilisée comme modificateur de viscosité ou épaississant et pour stabiliser les émulsions dans divers produits, notamment les crèmes glacées, les mayonnaises et les boissons.
Elle est également largement utilisée dans les produits alimentaires sans gluten et allégés en matières grasses.

Des injections de carboxyméthylcellulose ont aussi été utilisées dans des cas de fraude alimentaire, pour augmenter artificiellement le poids et l'aspect visuel des crevettes et gambas afin de tromper les consommateurs soucieux de leur poids.
La viscosité variable de la carboxyméthylcellulose (élevée à froid et faible à chaud) la rend utile pour la préparation d'aliments froids et pour la texture des boissons et des gels alimentaires.
Avec un degré de substitution (DS) d'environ 1,0, elle peut prévenir la déshydratation et le retrait de la gélatine tout en contribuant à une structure plus aérée.
Dans certains aliments, la carboxyméthylcellulose peut être utilisée pour contrôler la teneur en huile et en humidité.

Elle est utilisée pour stabiliser le vin au tartrate ou à froid, ce qui permet de réduire la consommation d'énergie lors du refroidissement du vin dans les climats chauds. La carboxyméthylcellulose est plus stable que l'acide métatartrique et inhibe la nucléation et la croissance des cristaux de tartrate.
La poudre de carboxyméthylcellulose est largement utilisée dans l'industrie des crèmes glacées pour leur fabrication sans barattage ni températures extrêmement basses.
La carboxyméthylcellulose est utilisée en boulangerie et en pâtisserie.
Son utilisation améliore la qualité du pain (notamment sa texture) tout en réduisant les coûts grâce à une quantité moindre de matières grasses.
La carboxyméthylcellulose sert également d'émulsifiant dans les biscuits.
Une répartition homogène des matières grasses dans la pâte facilite le démoulage et permet d'obtenir des biscuits bien formés, sans défauts.
La carboxyméthylcellulose peut aussi contribuer à réduire la quantité de jaune d'œuf ou de matières grasses utilisée dans la fabrication des biscuits.
En confiserie, son utilisation assure une dispersion homogène des arômes et améliore la texture et la qualité des confiseries. La carboxyméthylcellulose est utilisée comme émulsifiant dans les chewing-gums, la margarine et le beurre de cacahuète.

Utilisations dans les détergents
La carboxyméthylcellulose est un ingrédient courant des produits de nettoyage grâce à ses propriétés épaississantes et stabilisantes, ainsi qu'à sa composition non toxique.
Dans les détergents et les produits de nettoyage, la carboxyméthylcellulose permet d'améliorer la texture et de faciliter la suspension des saletés.
Sa viscosité ajustable permet d'uniformiser la texture des produits, notamment lorsqu'elle est utilisée avec d'autres substances chimiques.
La carboxyméthylcellulose contribue à l'élimination des graisses et favorise la formation de fines bulles dans le savon.
Grâce à sa capacité à maintenir les impuretés en suspension, la carboxyméthylcellulose améliore l'efficacité des savons et autres produits de nettoyage.

Utilisations dans le textile
La carboxyméthylcellulose est utilisée dans l'industrie textile comme agent épaississant pour l'impression, représentant environ 2 à 3 % des pâtes d'impression. La carboxyméthylcellulose est également utilisée dans l'apprêt des textiles pour modifier leur texture.
De plus, elle sert d'agent liant dans les non-tissés, contribuant à leur résistance et à leur stabilité.
En apprêt, on utilise environ 1 à 3 % de CMC pour protéger les fils pendant le tissage et ainsi réduire la casse.
La carboxyméthylcellulose permet d'épaissir les pâtes d'impression, ce qui améliore la précision des impressions.
Elle est également utilisée pour épaissir les colorants.
Enfin, la carboxyméthylcellulose constitue une alternative aux épaississants synthétiques.

Utilisations en cosmétique
La carboxyméthylcellulose (CMC) est un ingrédient présent dans plus de 50 % des produits cosmétiques.
En tant qu'agent épaississant, la CMC est utilisée dans les formulations où la viscosité doit être contrôlée avec précision.
En cosmétique, environ 25 % des shampoings et après-shampoings utilisent la CMC pour ses propriétés démêlantes et conditionnantes.
La CMC est également utilisée dans l'industrie du maquillage et des dentifrices pour contrôler la texture des produits.
Grâce à sa capacité à retenir l'hydratation, elle est aussi utilisée dans les produits de soin de la peau.
La CMC sert d'agent filmogène dans environ 10 % des crèmes solaires.
La CMC favorise la suspension et la dispersion des pigments, et lie les autres ingrédients pour une répartition homogène.
Combinée à de l'éthanolamine d'acide gras ou à du 2,2'-iminodiéthanol dans un produit capillaire, la CMC peut former un film protecteur autour du cheveu.

Forage pétrolier
Utilisée comme agent épaississant, la carboxyméthylcellulose (CMC) augmente la viscosité des fluides de forage et forme un réseau dans la boue, améliorant ainsi leur capacité de suspension.
La CMC protège efficacement la paroi du puits et contrôle la pénétration et la perte d'humidité du fluide de forage.
La CMC à très haute viscosité est utilisée dans les fluides de fracturation, principalement pour transporter les agents de remplissage dans les puits de pétrole.

Applications médicales
La CMC trouve également de nombreuses applications médicales.

Par exemple :
Dispositif pour l'épistaxis (saignements de nez).
Un ballonnet en polychlorure de vinyle (PVC) est recouvert d'un tissu tricoté en CMC renforcé de nylon.
Le dispositif est imbibé d'eau pour former un gel, qui est ensuite inséré dans la narine du patient et gonflé.
L'association du ballonnet gonflé et de l'effet thérapeutique de la CMC arrête le saignement.
Tissu hydrofibre utilisé comme pansement médical après une intervention chirurgicale ORL. On ajoute de l'eau pour former un gel, qui est ensuite inséré dans la cavité sinusale après l'intervention chirurgicale.
En ophtalmologie, la carboxyméthylcellulose est utilisée comme agent lubrifiant dans les solutions de larmes artificielles pour le traitement de la sécheresse oculaire.
En médecine vétérinaire, la carboxyméthylcellulose est utilisée lors des chirurgies abdominales chez les grands animaux, notamment les chevaux, afin de prévenir la formation d'adhérences intestinales.

Applications pharmaceutiques
La carboxyméthylcellulose est le sel de sodium de la carboxyméthylcellulose, un dérivé anionique.
La carboxyméthylcellulose est largement utilisée dans les formulations pharmaceutiques orales et topiques, principalement pour ses propriétés d'augmentation de la viscosité.
Les solutions aqueuses visqueuses servent à la suspension de poudres destinées à une application topique ou à une administration orale ou parentérale.

Le carboxyméthylcellulose sodique peut également être utilisé comme liant et désintégrant pour les comprimés, ainsi que pour stabiliser les émulsions. Des concentrations plus élevées, généralement de 3 à 6 %, de viscosité moyenne sont utilisées pour produire des gels servant de base à des applications et des pâtes ; des glycols sont souvent incorporés à ces gels pour éviter leur dessèchement.
La carboxyméthylcellulose est également utilisée dans les pansements auto-adhésifs pour stomie, les soins des plaies et les patchs dermatologiques, comme agent muco-adhésif et pour absorber l’exsudat des plaies, l’eau transépidermique et la transpiration.
Cette propriété muco-adhésive est exploitée dans les produits destinés à prévenir les adhérences tissulaires post-opératoires, à localiser et à moduler la cinétique de libération des principes actifs appliqués sur les muqueuses, ainsi que pour la réparation osseuse.
L’encapsulation avec de la carboxyméthylcellulose peut influencer la protection et la libération des médicaments.
Son utilisation comme agent cytoprotecteur a également été rapportée.
La carboxyméthylcellulose est aussi utilisée dans les cosmétiques, les produits d’hygiène, les prothèses chirurgicales, les produits pour l’incontinence, l’hygiène personnelle et les produits alimentaires.

Synthèse
La carboxyméthylcellulose est obtenue par réaction de la cellulose avec l'acide monochloroacétique ou son sel de sodium en milieu alcalin et en présence d'un solvant organique. Les groupes hydroxyle en C2, C3 et C6 du glucose sont substitués par des groupes carboxyméthyle de sodium, la substitution étant légèrement prédominante en position C2.
Le procédé de fabrication de la carboxyméthylcellulose comprend généralement deux étapes : l'alcalinisation et l'éthérification.

Étape 1 : Alcalinisation
La pâte de cellulose brute est dispersée dans une solution alcaline (généralement de l'hydroxyde de sodium, 5 à 50 %) pour obtenir de la cellulose alcaline.

Cell-OH + NaOH → Cell·O-Na+ + H2O

Étape 2 : Éthérification
La cellulose alcaline est éthérifiée avec du monochloroacétate de sodium (jusqu'à 30 %) dans un milieu hydroalcoolique.
Le mélange de cellulose alcaline et de réactif est chauffé (50 à 75 °C) et agité pendant toute la durée du procédé. ClCH2COOH + NaOH → ClCH2COONa + H2O

Cell·O-Na+ + ClCH2COO- → Cell-OCH2COO-Na
Le degré de substitution (DS) du CMC de sodium peut être contrôlé par les conditions de réaction et l'utilisation de solvants organiques (tels que l'isopropanol).