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CARBOXYMÉTHYLE CELLULOSE (CARBOXYMETHYL CELLULOSE)
La carboxyméthylcellulose (CMC) ou la gomme de cellulose est un dérivé de la cellulose avec des groupes carboxyméthyle (-CH2-COOH) liés à certains des groupes hydroxyle des monomères de glucopyranose qui composent le squelette cellulosique. Il est souvent utilisé sous forme de sel de sodium, la carboxyméthylcellulose sodique. Il était autrefois commercialisé sous le nom de Tylose, une marque déposée de SE Tylose.
CAS No. : 9000-11-7
Synonyms:
Carboxymethylcellulose; CMC; carmellose; E466; cmc; CARBOXYL METHYL CELLULOSE; Croscarmellose sodium; Hydroxypropyl cellulose; Methyl cellulose; Tylose; Carboxymethylcellulose sodium salt; Sodium carboxymethyl cellulose; Carboxymethylcellulose sodium; Aquaplast; Carmethose; Cellofas; Cellpro; Cellufresh; Cellugel; Celluvisc; Collowel; Ethoxose; Lovosa; Carmellose gum; Camellose gum; Cellulose gum; Sarcell tel; Cellofas B; Cellofas C; Cellogel C; Cellogen PR; Glikocel TA; CMC sodium salt; Edifas B; Nymcel S; Tylose C; Blanose BWM; Lovosa TN; Nymcel slc-T; Tylose CB series; Tylose CR; Unisol RH; Cellofas B5; Cellofas B6; Cellogen 3H; Sodium CMC; Tylose DKL; Carbose 1M; Cellogen WS-C; Majol PLX; Sodium cellulose glycolate; Cellofas B50; Courlose F 4; Courlose F 8; Polyfibron 120; Tylose CBR series; Avicel RC/CL; Fine Gum HES; NaCm-cellulose salt; Courlose F 20; Sodium CM-cellulose; Sodium carboxymethylcellulose; Copagel PB 25; Sanlose SN 20A; Cellufix FF 100; Courlose A 590; Courlose A 610; Courlose A 650; Courlose F 370; Modocoll 1200; Nymcel ZSB 10; Nymcel ZSB 16; Tylose CBS 30; Tylose CBS 70; Tylose CR 50; Tylose 666; Tylose C 30; Blanose BS 190; SODIUM CARBOXYMETHYL CELLULOSE; AC-Di-sol. NF; Carmellose sodium; Lucel (polysaccharide); Tylose CBR 400; Courlose F 1000G; Tylose C 300; Tylose C 600; Tylose CB 200; Daicel 1150; Daicel 1180; Orabase; Tylose C 1000P; B 10 (Polysaccharide); Carboxymethylcellulose sodium salt; CM-Cellulose sodium salt; Cellulose sodium glycolate; Sodium glycolate cellulose; CMC 7MT; Sodium carboxmethylcellulose; Carboxymethyl cellulose, sodium salt; CMC 3M5T; 7H3SF; CMC 2; CCRIS 3653; Cellulose carboxymethyl ether sodium salt; S 75M; Cellulose glycolic acid, sodium salt; Sodium salt of carboxymethylcellulose; B 10; Carmellose sodium, low-substituted; Cellulose, carboxymethyl ether; Aquacel; Cellulose carboxymethyl ether, sodium salt; Carboxymethylcellulose sodium [USP]; Croscarmellose sodium; Cellulose, carboxymethyl ether, sodium salt, low-substituted; CMC; Lovosa 20alk.; Carboxymethylcellulose Sodium [USAN]; CARBOXYMETHYLCELLULOSE SODIUM, LOW-SUBSTITUTED
Carboxyméthylcellulose
Préparation
Il est synthétisé par la réaction catalysée par les alcalis de la cellulose avec l'acide chloroacétique. Les groupes carboxyle polaires (acide organique) rendent la cellulose soluble et chimiquement réactive.
Après la réaction initiale, le mélange résultant produit environ 60% de carboxyméthylcellulose plus 40% de sels (chlorure de sodium et glycolate de sodium). Ce produit est le soi-disant Carboxyméthylcellulose technique qui est utilisé dans les détergents. Un autre procédé de purification est utilisé pour éliminer ces sels afin de produire la carboxyméthylcellulose pure utilisée pour les applications alimentaires, pharmaceutiques et dentifrices (dentifrice). Un grade intermédiaire «semi-purifié» est également produit, généralement utilisé dans les applications papier telles que la restauration de documents d'archives.
Les propriétés fonctionnelles de la carboxyméthylcellulose dépendent du degré de substitution de la structure cellulosique (c'est-à-dire du nombre de groupes hydroxyle qui ont participé à la réaction de substitution), ainsi que de la longueur de chaîne de la structure du squelette cellulosique et du degré d'agrégation des substituants carboxyméthyle.
Les usages
La carboxyméthylcellulose est utilisée dans les aliments sous le numéro E E466 ou E469 (lorsqu'elle est hydrolysée enzymatiquement) comme modificateur de viscosité ou épaississant, et pour stabiliser les émulsions dans divers produits, y compris la crème glacée. Il est également un constituant de nombreux produits non alimentaires, tels que le dentifrice, les laxatifs, les pilules amaigrissantes, les peintures à l'eau, les détergents, les encollages textiles, les emballages chauffants réutilisables et divers produits en papier. Il est principalement utilisé parce qu'il a une viscosité élevée, n'est pas toxique et est généralement considéré comme hypoallergénique car la principale fibre source est soit la pâte de résineux, soit le linter de coton. La carboxyméthylcellulose est largement utilisée dans les produits alimentaires sans gluten et à teneur réduite en matières grasses. Dans les détergents à lessive, il est utilisé comme polymère de suspension de salissures conçu pour se déposer sur le coton et d'autres tissus cellulosiques, créant une barrière chargée négativement contre les salissures dans la solution de lavage. La carboxyméthylcellulose est utilisée comme lubrifiant dans les larmes artificielles.
La carboxyméthylcellulose est également utilisée comme agent épaississant, par exemple dans l'industrie du forage pétrolier comme ingrédient de boue de forage, où elle agit comme un modificateur de viscosité et un agent de rétention d'eau. La carboxyméthylcellulose sodique (Na carboxyméthyl cellulose) par exemple, est utilisée comme agent de contrôle négatif de l'alopécie chez les lapins.
Les tissus tricotés en cellulose (par exemple en coton ou en rayonne viscose) peuvent être convertis en carboxyméthylcellulose et utilisés dans diverses applications médicales.
Dispositif d'épistaxis (saignement de nez). Un ballon en polychlorure de vinyle (PVC) est recouvert d'un tissu tricoté en carboxyméthylcellulose renforcé de nylon. L'appareil est trempé dans l'eau pour former un gel, celui-ci est inséré dans le nez et le ballon gonflé. La combinaison du ballon gonflé et de l'effet thérapeutique de la carboxyméthylcellulose arrête le saignement.
Tissu utilisé comme pansement suite à des interventions chirurgicales sur l'oreille, le nez et la gorge.
De l'eau est ajoutée pour former un gel, et ce gel est inséré dans la cavité sinusale après la chirurgie.
La carboxyméthylcellulose microgranulaire insoluble est utilisée comme résine échangeuse de cations dans la chromatographie d'échange d'ions pour la purification des protéines. [6] Vraisemblablement, le niveau de dérivatisation est beaucoup plus faible, de sorte que les propriétés de solubilité de la cellulose microgranulaire sont conservées, tout en ajoutant suffisamment de groupes carboxylate chargés négativement pour se lier aux protéines chargées positivement.
La carboxyméthylcellulose est également utilisée dans les blocs de glace pour former un mélange eutectique résultant en un point de congélation plus bas, et donc une plus grande capacité de refroidissement que la glace.
Des solutions aqueuses de carboxyméthylcellulose ont également été utilisées pour disperser des nanotubes de carbone. On pense que les longues molécules de carboxyméthylcellulose s'enroulent autour des nanotubes, leur permettant d'être dispersées dans l'eau. En conservation-restauration, il est utilisé comme adhésif ou fixateur (nom commercial Walocel, Klucel).
La carboxyméthylcellulose est utilisée pour obtenir une stabilité au tartrate ou au froid dans le vin. Cette innovation peut économiser des mégawatts d'électricité utilisés pour refroidir le vin dans les climats chauds. Il est plus stable que l'acide métatartrique et est très efficace pour inhiber la précipitation du tartrate. Il est rapporté que les cristaux de KHT, en présence de carboxyméthylcellulose, se développent plus lentement et changent de morphologie. [8] Leur forme devient plus plate car ils perdent 2 des 7 faces, modifiant leurs dimensions. Les molécules de carboxyméthylcellulose, chargées négativement au pH du vin, interagissent avec la surface électropositive des cristaux, où les ions potassium s'accumulent. La croissance plus lente des cristaux et la modification de leur forme sont provoquées par la compétition entre les molécules de carboxyméthylcellulose et les ions bitartrate pour se lier aux cristaux de KHT (Cracherau et al. 2001).
En médecine vétérinaire, la carboxyméthylcellulose est utilisée dans les chirurgies abdominales chez les grands animaux, en particulier les chevaux, pour éviter la formation d'adhérences intestinales.
La carboxyméthylcellulose est parfois utilisée comme liant d'électrode dans les applications de batterie avancées (c'est-à-dire les batteries lithium-ion), en particulier avec les anodes en graphite. La solubilité dans l'eau de la carboxyméthylcellulose permet un traitement moins toxique et coûteux qu'avec des liants non solubles dans l'eau, comme le fluorure de polyvinylidène traditionnel (PVDF), qui nécessite de la n-méthylpyrrolidone (NMP) toxique pour le traitement. La carboxyméthylcellulose est souvent utilisée en conjonction avec le caoutchouc styrène-butadiène (SBR) pour les électrodes nécessitant une flexibilité supplémentaire, par ex. à utiliser avec des anodes contenant du silicium. [9]
Utilisations culinaires
La poudre de carboxyméthylcellulose est largement utilisée dans l'industrie de la crème glacée, pour faire des glaces sans barattage ni à des températures extrêmement basses, éliminant ainsi le besoin de barattoirs conventionnels ou de mélanges de glace salée. [10] La carboxyméthylcellulose est utilisée dans la préparation de produits de boulangerie tels que le pain et les gâteaux. L'utilisation de carboxyméthylcellulose donne au pain une qualité nettement améliorée à un coût réduit pour le boulanger, en économisant sur le composant gras. La carboxyméthylcellulose est également utilisée comme émulsifiant dans les biscuits de haute qualité. En dispersant uniformément la graisse dans la pâte, il améliore la libération de la pâte des moules et des couteaux, obtenant des biscuits bien formés sans aucun bord déformé. Cela peut également aider à réduire la quantité de jaune d'oeuf ou de graisse utilisée dans la fabrication des biscuits, réalisant ainsi des économies. L'utilisation de carboxyméthylcellulose dans la préparation de bonbons assure une dispersion douce dans les huiles aromatiques et améliore la texture et la qualité. La carboxyméthylcellulose est utilisée dans les chewing-gums, les margarines et le beurre de cacahuète comme émulsifiant. Il est également utilisé dans la fabrication du cuir pour polir les bords. [11]
Enzymologie
La carboxyméthylcellulose a également été largement utilisée pour caractériser l'activité enzymatique des endoglucanases (faisant partie du complexe cellulase). La carboxyméthyl cellulose est un substrat hautement spécifique pour les cellulases endo-agissant, car sa structure a été conçue pour décristalliser la cellulose et créer des sites amorphes idéaux pour l'action de l'endoglucanase. La carboxyméthylcellulose est souhaitable car le produit de catalyse (glucose) est facilement mesuré en utilisant un dosage de sucre réducteur, tel que l'acide 3,5-dinitrosalicylique. L'utilisation de la carboxyméthylcellulose dans les dosages enzymatiques est particulièrement importante en ce qui concerne le dépistage des enzymes cellulases nécessaires à une conversion plus efficace de l'éthanol cellulosique. Cependant, la carboxyméthylcellulose a également été mal utilisée dans des travaux antérieurs avec des enzymes cellulases, car beaucoup avaient associé une activité de cellulase entière à l'hydrolyse de la carboxyméthyl cellulose. Au fur et à mesure que le mécanisme de dépolymérisation de la cellulose est mieux compris, les exo-cellulases sont dominantes dans la dégradation de la cellulose cristalline (par exemple Avicel) et non soluble (par exemple la carboxyméthylcellulose).
Effets indésirables
Bien que considéré comme rare, des rapports de cas de réactions sévères à la carboxyméthylcellulose existent. Dans un de ces cas, on savait qu'une femme souffrait d'anaphylaxie après une exposition. [12] On pense que les tests cutanés sont un outil de diagnostic utile à cette fin. [12]
Les effets sur l'inflammation, le syndrome métabolique lié au microbiote et la colite font l'objet de recherches. [13] La carboxyméthylcellulose s'est avérée provoquer une inflammation de l'intestin, altérant le microbiote, et s'est avérée être un facteur déclenchant de maladies inflammatoires de l'intestin telles que la colite ulcéreuse et la maladie de Crohn.
La carboxyméthylcellulose est une carboxyméthylcellulose sodique réticulée en interne destinée à être utilisée comme superdésintégrant dans les formulations pharmaceutiques. [1]
E468 est l'indice E de la carboxyméthylcellulose sodique réticulée, utilisée dans les aliments comme émulsifiant.
Contexte
La réticulation réduit la solubilité dans l'eau tout en permettant au matériau de gonfler (comme une éponge) et d'absorber plusieurs fois son poids en eau. En conséquence, il fournit des caractéristiques supérieures de dissolution et de désintégration des médicaments, améliorant ainsi la biodisponibilité ultérieure des formules en amenant les ingrédients actifs en meilleur contact avec les fluides corporels.
La carboxyméthylcellulose résout également les préoccupations des formulateurs concernant la stabilité fonctionnelle à long terme, l'efficacité réduite à des niveaux de dureté élevés des comprimés et les problèmes similaires associés à d'autres produits développés pour améliorer la dissolution des médicaments. C'est un additif pharmaceutique très couramment utilisé [2] approuvé par la Food and Drug Administration des États-Unis. Son but dans la plupart des comprimés - y compris les compléments alimentaires - est d'aider le comprimé à se désintégrer rapidement dans le tractus gastro-intestinal. Si un agent de désintégration de comprimé n'est pas inclus, le comprimé pourrait se désintégrer trop lentement, dans la mauvaise partie de l'intestin ou pas du tout, réduisant ainsi l'efficacité et la biodisponibilité des ingrédients actifs.
La croscarmellose est fabriquée en trempant d'abord la cellulose brute dans de l'hydroxyde de sodium, puis en faisant réagir la cellulose avec du monochloroacétate de sodium pour former de la carboxyméthylcellulose sodique. L'excès de monochloroacétate de sodium s'hydrolyse lentement en acide glycolique et l'acide glycolique catalyse la réticulation pour former la carboxyméthylcellulose. [1] Chimiquement, il s'agit du sel de sodium d'une cellulose réticulée partiellement O- (carboxyméthylée).
La carboxyméthylcellulose a été utilisée pour la première fois comme stabilisant dans les suppléments pour chevaux.
Chimie
La carboxyméthylcellulose est un éther de cellulose dans lequel certains des groupes hydroxyle dans les unités de glucose répétées ont été hydroxypropylés formant des groupes -OCH2CH (OH) CH3 en utilisant de l'oxyde de propylène. Le nombre moyen de groupes hydroxyle substitués par unité de glucose est appelé degré de substitution (DS). Une substitution complète donnerait un DS de 3. Etant donné que le groupe hydroxypropyle ajouté contient un groupe hydroxyle, celui-ci peut également être éthérifié pendant la préparation de la carboxyméthylcellulose. Lorsque cela se produit, le nombre de moles de groupes hydroxypropyle par cycle glucose, moles de substitution (MS), peut être supérieur à 3.
La cellulose étant très cristalline, la carboxyméthylcellulose doit avoir un MS d'environ 4 pour atteindre une bonne solubilité dans l'eau. La carboxyméthylcellulose a une combinaison de groupes hydrophobes et hydrophiles, de sorte qu'elle a une température de solution critique plus basse (LCST) à 45 ° C. À des températures inférieures à la LCST, la carboxyméthylcellulose est facilement soluble dans l'eau; au-dessus de la LCST, la carboxyméthylcellulose n'est pas soluble.
La carboxyméthylcellulose forme des cristaux liquides et de nombreuses mésophases en fonction de sa concentration dans l'eau. Ces mésophases comprennent les isotropes, les anisotropes, les nématiques et les cholestériques. Le dernier donne de nombreuses couleurs comme le violet, le vert et le rouge.
Les usages
Lacrisert, fabriqué par Aton Pharma, est une formulation de carboxyméthylcellulose utilisée pour les larmes artificielles. Il est utilisé pour traiter des conditions médicales caractérisées par une production insuffisante de larmes telles que la kératoconjonctivite sèche), des érosions cornéennes récurrentes, une diminution de la sensibilité cornéenne, une exposition et une kératite neuroparalytique. La carboxyméthylcellulose est également utilisée comme lubrifiant pour les yeux artificiels. [1] [2] [3] La carboxyméthylcellulose est utilisée comme épaississant, comme liant à bas niveau et comme stabilisant d'émulsion avec le numéro E E463. Dans les produits pharmaceutiques, il est utilisé comme liant [4] dans les comprimés.
La carboxyméthylcellulose est utilisée comme matrice de tamisage pour les séparations d'ADN par électrophorèse capillaire et par micropuce. [5]
La carboxyméthylcellulose est l'ingrédient principal de Cellugel, qui est utilisé dans la conservation des livres. Cellugel est décrit comme «un consolidant pénétrant sûr pour les couvertures de livres en cuir affectées par la pourriture rouge» et est produit par Preservation Solutions.
Les usages
La carboxyméthylcellulose a un large éventail d'utilisations.
Médical
Constipation
La carboxyméthylcellulose est utilisée pour traiter la constipation. [3] Les effets surviennent généralement dans les trois jours. [3] Il est pris par voie orale et est recommandé avec suffisamment d'eau. [4] Les effets secondaires peuvent inclure des douleurs abdominales. [4] Il est classé comme un laxatif en vrac. [3] Il agit en augmentant la quantité de selles présentes, ce qui améliore les contractions intestinales. [4]
Il est disponible au comptoir. [3] Il est vendu sous le nom de marque Citrucel entre autres. [3]
Larmes artificielles et salive
La propriété lubrifiante de la carboxyméthylcellulose est particulièrement utile dans le traitement des yeux secs. [5] Des solutions contenant de la carboxyméthylcellulose ou des dérivés cellulosiques similaires sont utilisées comme substitut des larmes ou de la salive si la production naturelle de ces fluides est perturbée.
Fabrication de médicaments
La carboxyméthylcellulose est utilisée dans la fabrication de capsules médicamenteuses; ses propriétés comestibles et non toxiques offrent une alternative végétarienne à l'utilisation de la gélatine.
Les produits de consommation
Épaississant et émulsifiant
La carboxyméthylcellulose est très occasionnellement ajoutée aux shampooings capillaires, pâtes dentifrices et savons liquides, pour générer leur consistance épaisse caractéristique. Ceci est également fait pour les aliments, par exemple la crème glacée ou la croquette. La carboxyméthylcellulose est également un émulsifiant important, empêchant la séparation de deux liquides mélangés car c'est un stabilisant d'émulsion.
La carboxyméthylcellulose est également utilisée comme modificateur rhéologique de peinture pour empêcher l'affaissement de la peinture.
Aliments
Le numéro E de la carboxyméthylcellulose comme additif alimentaire est E461. E464 est l'hydroxypropylcellulose et est plus soluble dans l'eau. [6]
La carboxyméthylcellulose, sous forme de gel, a la propriété unique de prendre à chaud et de fondre à froid. [7]
La carboxyméthylcellulose est utilisée comme ingrédient dans certains analogues de viande destinés à reproduire la texture de la viande. [8]
Lubrifiant
La carboxyméthylcellulose peut être utilisée dans les lubrifiants personnels.
Matériaux de construction
La carboxyméthylcellulose trouve une application majeure comme additif de performance dans les matériaux de construction. Il est ajouté aux mélanges secs de mortier pour améliorer les propriétés du mortier telles que la maniabilité, le temps d'ouverture et de réglage, la rétention d'eau, la viscosité, l'adhérence aux surfaces, etc. cellulose, car elle peut être réticulée avec du glyoxal pour une dispersion facile dans l'eau.
Les matériaux de construction peuvent être à base de ciment ou à base de plâtre. Des exemples notables de mortiers à mélange sec qui utilisent de la carboxyméthylcellulose comprennent les adhésifs pour carrelage, les EIFS, les enduits isolants, le plâtre à la truelle et pulvérisé à la machine, le stuc, les revêtements de sol autonivelants, les panneaux de ciment extrudé, les couches de finition, les produits de remplissage pour joints et fissures et les coulis de carrelage. . L'utilisation typique est d'environ 0,2% à 0,5% du poids total de poudre sèche pour les mélanges secs.
Les dérivés de la carboxyméthylcellulose qui améliorent les caractéristiques de performance comprennent l'hydroxypropylcarboxyméthylcellulose (HPMC) et l'hydroxyéthylcarboxyméthylcellulose (HEMC). Ces dérivés améliorent généralement les caractéristiques telles que la rétention d'eau, la résistance au glissement de surface verticale, le temps ouvert, etc.
Colle et liant
La carboxyméthylcellulose peut être utilisée comme colle douce qui peut être lavée avec de l'eau. Cela peut être utilisé dans la fixation d'œuvres d'art délicates ainsi que dans la conservation de livres pour desserrer et nettoyer la vieille colle des épines et des cartons.
La carboxyméthylcellulose est l'ingrédient principal de nombreuses pâtes à papier peint. Il est également utilisé comme liant dans les crayons pastel et aussi comme liant dans les médicaments.
Encollage papier et textile
La carboxyméthylcellulose est utilisée comme encollage dans la production de papiers et textiles car elle protège les fibres de l'absorption d'eau ou d'huile.
Culture de cellules
La carboxyméthylcellulose est également utilisée en culture cellulaire pour étudier la réplication virale. Il est dissous dans le même milieu contenant des nutriments dans lequel les cellules sont normalement cultivées. Une seule couche de cellules est cultivée sur une surface plane, puis infectée par un virus pendant une courte période. La force de l'échantillon viral utilisé déterminera le nombre de cellules infectées pendant cette période. Le milieu épais de carboxyméthylcellulose est ensuite ajouté au-dessus des cellules à la place du milieu liquide normal. Lorsque les virus se répliquent dans les cellules infectées, ils sont capables de se propager entre les cellules dont les membranes se touchent, mais sont piégés lorsqu'ils pénètrent dans la carboxyméthylcellulose. Seules les cellules proches d'une cellule infectée seront infectées et mourront. Cela laisse de petites régions de cellules mortes appelées plaques dans un plus grand fond de cellules vivantes non infectées. Le nombre de plaques formées est déterminé par la force de l'échantillon d'origine.
Inhibiteur de la motilité bactérienne et protozoaire
Des solutions aqueuses de carboxyméthylcellulose ont été utilisées pour ralentir la motilité des cellules bactériennes et protozoaires pour une inspection plus approfondie. Changer la quantité de carboxyméthylcellulose en solution permet d'ajuster la viscosité de la solution.
Différenciation des cellules souches
La carboxyméthylcellulose est utilisée dans les approches les plus courantes pour quantifier les progéniteurs hématopoïétiques liés à une lignée multiples ou uniques, appelés cellules formant colonies (CFC) ou unités formant colonies (CFU), en combinaison avec des suppléments de culture qui favorisent leur prolifération et leur différenciation permettent à la descendance clonale d'une seule cellule progénitrice de rester ensemble et de former ainsi une colonie de cellules plus matures.
Chimie
Il s'agit d'une poudre blanche hydrophile sous forme pure qui se dissout dans l'eau froide (mais pas chaude), formant une solution ou un gel visqueux clair.
La carboxyméthylcellulose est utilisée comme additif tampon dans l'électrophorèse capillaire pour contrôler le flux électroosmotique pour des séparations améliorées.
Effets spéciaux
L'aspect visqueux et gluant d'une préparation appropriée de carboxyméthylcellulose avec de l'eau, en plus de ses propriétés non toxiques, non allergènes et comestibles, le rend populaire pour une utilisation dans des effets spéciaux pour les films et la télévision partout où des slimes viles doivent être simulés. Dans le film Ghostbusters, la substance gluante que les entités surnaturelles ont utilisée pour "slime" les Ghostbusters était principalement une solution aqueuse épaisse de Carboxyméthylcellulose. nécessaire]
La carboxyméthylcellulose a également été utilisée pour simuler en toute sécurité des matériaux fondus. Dans plusieurs des films Terminator, il a été rétro-éclairé avec des gels et des films colorés pour reproduire la lueur chauffée du fer dans les grandes poches de coulée utilisées pour transporter le métal des fours de fusion aux divers moules et formes. [Citation nécessaire] Carboxyméthyl la cellulose était également un substitut pour les coulées de lave à Los Angeles dans Volcano et sur la surface volcanique de Mustafar, dans Star Wars: Episode III - Revenge of the Sith.
Chimie
La carboxyméthylcellulose ne se produit pas naturellement et est produite synthétiquement en chauffant la cellulose avec une solution caustique (par exemple une solution d'hydroxyde de sodium) et en la traitant avec du chlorure de méthyle. Dans la réaction de substitution qui suit, les résidus hydroxyle (fonctions -OH) sont remplacés par du méthylate (groupes -OCH3).
Différents types de carboxyméthylcellulose peuvent être préparés en fonction du nombre de groupes hydroxyle substitués. La cellulose est un polymère composé de nombreuses molécules de glucose liées, dont chacune expose trois groupes hydroxyle. Le degré de substitution (DS) d'une forme donnée de carboxyméthylcellulose est défini comme le nombre moyen de groupes hydroxyle substitués par glucose. Le maximum théorique est donc un DS de 3,0, mais les valeurs les plus typiques sont de 1,3 à 2,6.
Différentes préparations de carboxyméthylcellulose peuvent également différer par la longueur moyenne de leurs squelettes polymères.
Solubilité et température
La carboxyméthylcellulose a une température de solution critique inférieure (LCST) entre 40 ° C et 50 ° C. [citation nécessaire] À des températures inférieures à la LCST, il est facilement soluble dans l'eau; au-dessus de la LCST, il n'est pas soluble, ce qui a pour effet paradoxal que le chauffage d'une solution saturée de carboxyméthylcellulose la rendra solide, car la carboxyméthylcellulose précipitera. La température à laquelle cela se produit dépend de la valeur DS, avec des valeurs DS plus élevées donnant une solubilité plus faible et des températures de précipitation plus faibles parce que les groupes hydroxyle polaires sont masqués.
La préparation d'une solution de carboxyméthylcellulose avec de l'eau froide est cependant difficile: lorsque la poudre entre en contact avec l'eau, une couche de gel se forme autour d'elle, ralentissant considérablement la diffusion de l'eau dans la poudre, de sorte que l'intérieur reste sec. Un meilleur moyen est de commencer par mélanger la poudre avec de l'eau chaude, de sorte que les particules de carboxyméthylcellulose soient bien dispersées (et donc d'avoir une surface efficace beaucoup plus élevée) dans l'eau, et de refroidir cette dispersion tout en agitant, ce qui entraîne beaucoup plus dissolution rapide de ces particules.
Carboxyméthylcellulose
La carboxyméthylcellulose (CMC) est un dérivé de cellulose anionique soluble dans l'eau. La solubilité de la carboxyméthylcellulose dépend du DP ainsi que du degré de substitution et de l'uniformité de la distribution de substitution. La solubilité dans l'eau de la carboxyméthylcellulose augmenterait avec une diminution du DP et une augmentation de la substitution carboxyméthylique et de l'uniformité de la substitution. La viscosité de la solution augmente avec l'augmentation du DP et l'augmentation de la concentration.
La carboxyméthylcellulose est soluble dans l'eau à n'importe quelle température. En raison de sa nature hautement hygroscopique, la carboxyméthylcellulose s'hydrate rapidement. Une hydratation rapide peut provoquer une agglomération et la formation de grumeaux lorsque la poudre de carboxyméthylcellulose est introduite dans l'eau. La formation de grumeaux peut être éliminée en appliquant une forte agitation pendant que la poudre est ajoutée dans l'eau ou en pré-mélangeant la poudre de carboxyméthylcellulose avec d'autres ingrédients secs tels que le sucre avant de l'ajouter à l'eau.
En raison de sa solubilité élevée et de la clarté de ses solutions, la carboxyméthylcellulose est couramment utilisée dans les boissons et les mélanges secs pour boissons pour offrir une sensation en bouche riche. Il est également utilisé dans les boissons protéinées acidifiées pour stabiliser les protéines et les empêcher de précipiter. La carboxyméthylcellulose est également ajoutée aux formulations de sirop et de sauce pour augmenter la viscosité. La boulangerie est une autre application où la carboxyméthylcellulose est couramment utilisée pour améliorer la qualité et la consistance du produit final. Dans les pains tortilla, par exemple, il est utilisé pour améliorer la capacité de traitement de la pâte et les propriétés de texture du produit final, y compris la pliabilité et la roulabilité.
La carboxyméthylcellulose est un dérivé de la cellulose, contenant des groupes carboxyméthyle qui sont générés par la réaction de la cellulose avec du chloroacétate dans un alcali pour produire des substitutions en positions C2, C3 ou C6 des unités de glucose (Gelman, 1982). En conséquence, la carboxyméthylcellulose est soluble dans l'eau et plus sensible à l'activité hydrolytique des cellulases. La carboxyméthylcellulose est donc un additif utile à la fois en milieu liquide et solide pour la détection de l'activité cellulase, et son hydrolyse peut être ultérieurement déterminée par l'utilisation du colorant rouge Congo, qui se lie aux β-d-glucanes intacts. Les zones de compensation autour des colonies qui poussent sur un milieu solide contenant de la carboxyméthylcellulose, ensuite colorées au rouge Congo, fournissent un test utile pour détecter l'hydrolyse de la carboxyméthylcellulose et donc, l'activité β-d-glucanase (Teather et Wood, 1982). L'inoculation d'isolats sur des membranes filtrantes placées à la surface des plaques de gélose Carboxyméthylcellulose est une modification utile de cette technique, car le filtre peut ensuite être retiré permettant la visualisation des zones claires dans la gélose sous les colonies cellulolytiques.
Carboxyméthylcellulose de sodium
La carboxyméthylcellulose sodique (NaCMC) est le sel sodique de la carboxyméthylcellulose, un dérivé anionique. Il est largement utilisé dans les formulations pharmaceutiques orales, ophtalmiques, injectables et topiques. Pour les formes posologiques solides, il est principalement utilisé comme liant ou formateur de matrice.
Des qualités pharmaceutiques de carboxyméthylcellulose sodique sont disponibles dans le commerce à des valeurs de degré de substitution (DS) de 0,7, 0,9 et 1,2, avec une teneur en sodium correspondante de 6,5% à 12% en poids. Il est également disponible en plusieurs grades de viscosité différents. La carboxyméthylcellulose sodique est hautement soluble dans l'eau à toutes les températures, formant des solutions claires. Sa solubilité dépend de son degré de substitution.
La carboxyméthylcellulose sodique, lorsqu'elle est utilisée comme liant, donne des granules plus mous qui ont une bonne compressibilité, formant des comprimés durs de résistance modérée. La carboxyméthylcellulose sodique, étant hautement hygroscopique, peut absorber une grande quantité d'eau (> 50%) dans des conditions d'humidité relative élevée. Par conséquent, les comprimés ont tendance à durcir avec l'âge.
Éthers de cellulose
La carboxyméthylcellulose (CMC) est le principal éther de cellulose. En activant les régions non cristallines de la cellulose, des régions sélectives de réactifs alkylants peuvent attaquer la cellulose. Ceci est appelé le concept de fractions de structure réactive et est largement utilisé pour la production de carboxyméthylcellulose. Une autre voie pour effectuer la même réaction est la dérivatisation de la cellulose en microstructures réactives, formées par séparation de phase induite. Ce processus implique l'utilisation de NaOH à l'état anhydre en combinaison avec des solvants comme le DMA / LiCl. Ces produits de carboxyméthylcellulose ont une distribution de substituants qui s'écarte considérablement de la prévision statistique du produit théoriquement.
La carboxyméthylcellulose est utilisée à plusieurs fins d'administration de médicaments et d'ingénierie tissulaire. La libération d'apomorphine, un médicament utilisé pour réguler les réponses motrices dans la maladie de Parkinson, a été incorporée avec succès dans la formulation de poudre de carboxyméthylcellulose et a présenté une libération nasale soutenue, et a été plus performante que le véhicule d'administration à base d'amidon [179]. La carboxyméthylcellulose sodique a été utilisée avec succès dans l'administration de médicaments gastro-intestinaux [180]. Par conséquent, la carboxyméthylcellulose est considérée comme un système efficace de délivrance de médicaments pour les tissus muqueux [181]. Outre la délivrance de médicaments, la carboxyméthylcellulose est utile comme échafaudage dans l'ingénierie tissulaire. Les hydrogels de carboxyméthylcellulose ayant des caractéristiques de gonflement dépendant du pH étaient capables de libérer le médicament piégé au bon pH présent dans le tissu d'intérêt et ont montré un grand potentiel en tant que matériau de pansement [182]. Les hydrogels de carboxyméthylcellulose pourraient être utilisés pour encapsuler les cellules du noyau pulpeux et sont donc un substitut potentiel à la dégénérescence du disque intervertébral [183]. La carboxyméthylcellulose a été associée au chitosane [184] et à l'hydroxyapatite [185] à des fins de régénération osseuse et dentaire également.
Films de carboxyméthylcellulose de sodium / fibroïne de soie / oxyde de graphène
La carboxyméthylcellulose (CMC), un dérivé de la cellulose [238 239], est un polymère moins cher, non toxique, biodégradable et renouvelable. L'inconvénient du film de carboxyméthylcellulose est ses mauvaises propriétés mécaniques. En raison de ses propriétés mécaniques supérieures, de sa faible inflammabilité, de sa biocompatibilité impressionnante et de sa plus grande biodégradabilité, la fibroïne de soie a été identifiée comme un biomatériau potentiellement pratique. Selon les exigences des diverses applications, il peut être modifié en hydrogel, film, échafaudage ou mat non tissé [240]. GO est une charge appropriée dans les composites qui améliore les propriétés mécaniques [241, 242]. Abdulkhani et coll. [60] ont synthétisé des films nanocomposites de biopolymère en mélangeant de l'oxyde de graphène réduit (RGO) à une matrice de carboxyméthylcellulose sodique (CMC) / fibroïne de soie. Le résultat a montré que RGO est utile pour les composites en raison de ses performances élevées et de son faible coût. Ces nanocomposites sont utilisés dans les emballages alimentaires.
La carboxyméthylcellulose sodique et l'hydroxyéthylcellulose réticulées avec la divinylsulfone ont été utilisées pour éliminer les fluides corporels pendant la chirurgie et pour collecter les fluides corporels dans le traitement de l'œdème. La biocompatibilité des polymères est également prometteuse dans la thérapie diurétique.97,98 La carboxyméthylcellulose sodique et l'hydroxyéthylcellulose ainsi que les poly (éthylèneglycols) de différents poids moléculaires ont été utilisés pour développer des hydrogels administrables par voie orale pour l'absorption d'eau.98 Des super absorbants d'eau de grande capacité ont été utilisés. injecté par voie intracérébrale pour étudier les zones hypothalamiques dans le contrôle du cycle de production féminin.
La carboxyméthylcellulose sodique (Na CMC) est utilisée pour ses propriétés épaississantes et gonflantes dans une large gamme de produits formulés complexes pour les applications pharmaceutiques, alimentaires, domestiques et de soins personnels, ainsi que dans les industries du papier, du traitement de l'eau et du traitement des minéraux. Pour concevoir des solutions de Na Carboxyméthylcellulose pour des applications, une compréhension détaillée de la réponse rhéologique et de relaxation dépendante de la concentration est nécessaire. Nous abordons cela ici en étudiant des solutions aqueuses de Na Carboxyméthylcellulose sur une large gamme de concentrations en utilisant la rhéologie ainsi que la diffusion de la lumière statique et dynamique. La dépendance de la concentration des viscosités spécifiques de la solution ηsp pourrait être décrite en utilisant un ensemble de trois lois de puissance, comme prévu à partir de la théorie de mise à l'échelle des polyélectrolytes. En variante, une approche plus simple pourrait être utilisée, qui interpole entre deux régimes de loi de puissance et n'introduit qu'une seule concentration de croisement caractéristique. Nous interprétons le comportement observé comme une transition des régimes de concentration semi-dilués non enchevêtrés vers les régimes de concentration intriqués; ce comportement de transition n'a pas été observé dans la structure de la solution, comme déterminé en utilisant la diffusion statique de la lumière. La diffusion dynamique de la lumière a révélé trois modes de relaxation. Les deux relaxations les plus rapides ont été attribuées comme les modes de relaxation «rapide» et «lent» généralement observés dans des solutions de polyélectrolytes sans sel ou non entièrement criblées dans la plage de concentration semi-diluée. Le troisième mode, généralement faible, a été attribué à la présence d'une petite quantité de résidus de cellulose mal dissous. Étant donné que la filtration modifiait le comportement de la solution, sans éliminer suffisamment les résidus, la collecte et le traitement des données ont été adaptés pour en tenir compte, ce qui a facilité une étude détaillée de la diffusion de la lumière des solutions originales, pertinentes pour les applications industrielles. Le temps de relaxation caractérisant le mode rapide, τf, était indépendant de la concentration; tandis que le temps de relaxation du mode lent, τs, a démontré un comportement de croisement similaire à celui observé pour la viscosité spécifique, démontrant en outre la nature dynamique du croisement.
La carboxyméthylcellulose est un polymère anionique soluble dans l'eau à base de matière première cellulosique renouvelable. Il fonctionne comme modificateur de rhéologie, retient l'eau et est un excellent filmogène. Ces attributs en font un choix préféré comme hydrocolloïde biosourcé dans de multiples applications.
PROPRIÉTÉS ET APPLICATIONS
La carboxyméthylcellulose (CMC), également connue sous le nom de gomme de cellulose ou Tylose, et son sel de sodium sont des dérivés importants de la cellulose. Les groupes carboxyméthyle liés (-CH2-COOH) le long de la chaîne polymère rendent la cellulose soluble dans l'eau. Lorsqu'il est dissous, il augmente la viscosité des solutions aqueuses, des suspensions et des émulsions et, à une concentration plus élevée, il fournit une pseudo-plasticité ou une thixotropie. En tant que polyélectrolyte naturel, la carboxyméthylcellulose confère une charge de surface aux particules neutres et peut ainsi être utilisée pour améliorer la stabilité des colloïdes et des gels aqueux ou pour induire une agglomération.
La carboxyméthylcellulose sodique (CMC) est utilisée dans de nombreux produits, notamment les adhésifs, les mastics, les revêtements, les textiles, les céramiques, les produits miniers, les matériaux de construction et de construction, les détergents à lessive, la pâte à papier, le papier et le tabac. Il fonctionne comme agent dispersant, émulsifiant, stabilisant, rétenteur d'eau, épaississant et clarifiant. Ou il est utilisé comme agent filmogène et liant, par exemple pour agglomérer et lier le minerai de fer en boulettes. La carboxyméthylcellulose étant physiologiquement inoffensive2, elle est également largement utilisée dans les industries alimentaire, cosmétique et pharmaceutique. Dans les produits alimentaires, il agit comme épaississant, stabilisant et liant et aide à contrôler la cristallisation, la rétention d'humidité et l'absorption des graisses. Dans les produits cosmétiques tels que les crèmes et lotions, il épaissit et stabilise le produit et améliore son effet hydratant. Et dans les pâtes dentifrices, il est ajouté pour ajuster le profil de viscosité.
