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L'hydroxypropylméthylcellulose, souvent abrégée en HPMC, est un polymère viscoélastique inerte et semi-synthétique couramment utilisé comme excipient et composant à libération contrôlée dans les médicaments oraux, ainsi que dans diverses applications industrielles.
L'hydroxypropylméthylcellulose est un éther de cellulose dérivé de la cellulose par modification chimique, où certains des groupes hydroxyles sont substitués par des groupes méthoxy et hydroxypropyle.
Le HPMC est soluble dans l’eau, non ionique et forme un film clair, inodore et sans goût.
L'hydroxypropylméthylcellulose agit comme épaississant, émulsifiant, filmogène, liant et stabilisant.
L'hydroxypropylméthylcellulose est largement utilisée dans les produits pharmaceutiques, les cosmétiques, les produits alimentaires et les matériaux de construction.
Numéro CAS : 9004-65-3
Synonymes et autres noms
Hydroxypropylméthylcellulose, hypromellose, HPMC, méthylhydroxypropylcellulose, cellulose, éther méthylique de 2-hydroxypropyle, Methocel (nom de marque), E464 (code de l'additif alimentaire), éther méthylique de cellulose
L'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC), également connue sous le nom d'hypromellose, est un polymère viscoélastique semi-synthétique et inerte dérivé de la cellulose.
C'est un composé multifonctionnel largement utilisé dans les formulations pharmaceutiques, les produits alimentaires, les préparations cosmétiques et les matériaux de construction.
Dérivé de la modification chimique de la cellulose naturelle, le HPMC hérite de la biocompatibilité et de la biodégradabilité, qui, associées à ses propriétés physicochimiques polyvalentes, en font un matériau de choix dans de nombreuses applications industrielles.
Cet article présente une analyse détaillée du HPMC, couvrant ses caractéristiques chimiques, sa synthèse, son utilisation industrielle, ses méthodologies analytiques et ses perspectives d’avenir.
Structure chimique et composition
L'HPMC est un éther de cellulose composé d'unités D-glucose liées par des liaisons β-(1→4)-glycosidiques.
La cellulose native est modifiée chimiquement en remplaçant certains des groupes hydroxyles sur les cycles glucose par des groupes méthoxy (-OCH3) et hydroxypropyle (-CH2CHOHCH3).
Le degré de substitution (DS) fait référence au nombre moyen de groupes hydroxyles remplacés par unité d'anhydroglucose, tandis que la substitution molaire (MS) fait référence au nombre moyen de groupes hydroxypropyles attachés par unité d'anhydroglucose.
Ces paramètres déterminent le comportement physique et chimique du HPMC.
Formule moléculaire : Variable selon la substitution
DS typique (méthoxy) : 1,4–2,0MS (hydroxypropyl) : 0,15–1,0
Propriétés physiques et chimiques
Le HPMC est une poudre blanc cassé à blanche, inodore et sans goût.
Il est soluble dans l’eau froide et forme une solution colloïdale.
Ses propriétés dépendent du degré de substitution et du poids moléculaire.
Les solutions aqueuses de HPMC présentent un comportement pseudoplastique non newtonien, qui est fluidifiant par cisaillement et hautement souhaitable dans diverses applications.
Aspect : Poudre blanche/blanc cassé
Solubilité : Soluble dans l'eau froide ; forme des gels ou des solutions colloïdales
Plage de pH (solution à 2 %) : 5,0–8,0
Viscosité : 5 à 100 000 mPa·s (selon le grade et la concentration)
Teneur en humidité : < 5 %
Masse volumique apparente : ~0,5 g/cm³
Grades et classification
Les grades HPMC sont généralement classés selon leur viscosité et leur niveau de substitution. Les conventions de dénomination les plus courantes sont les suivantes :
Grade E : viscosité plus faible ; substitution élevée
K-Grade : Viscosité élevée ; substitution modérée
Catégorie F : Filmogène ; qualité alimentaire
Chaque grade est sélectionné en fonction des exigences de la candidature.
Les industries pharmaceutiques et alimentaires exigent souvent des grades spécifiques certifiés par les autorités réglementaires.
Processus de production
L'HPMC est synthétisé par un processus de réaction en trois étapes :
Alcalinisation : La cellulose purifiée est traitée avec de l'hydroxyde de sodium pour gonfler et activer les fibres.
Ethérification : la cellulose gonflée réagit avec le chlorure de méthyle et l'oxyde de propylène pour substituer les groupes méthoxy et hydroxypropyle.
Neutralisation et purification : Le produit est neutralisé, lavé pour éliminer les impuretés, séché et broyé.
Les paramètres de réaction tels que le temps, la température et la concentration des réactifs influencent les valeurs finales DS et MS.
Caractérisation et méthodes analytiques
Diverses techniques analytiques sont employées pour caractériser l'HPMC :
Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) : pour confirmer les groupes fonctionnels
Résonance magnétique nucléaire (RMN) : pour une structure moléculaire détaillée
Chromatographie par perméation de gel (GPC) : pour déterminer le poids moléculaire
Analyse thermogravimétrique (ATG) : Pour la stabilité thermique
Diffraction des rayons X (DRX) : pour évaluer la cristallinité
Viscométrie et rhéométrie : pour l'analyse de l'écoulement et de la viscosité
Comportement de solubilité et de viscosité
Le HPMC est insoluble dans l’eau chaude mais se dissout dans l’eau froide pour former un colloïde transparent et stable.
Lors du chauffage, les solutions aqueuses subissent une gélification réversible.
La viscosité dépend fortement de la concentration, de la température et du taux de cisaillement.
Température de gélification : 60–80 °C
Comportement de cisaillement : utile dans les applications de construction et pharmaceutiques
Propriétés thermiques
L'HPMC présente une stabilité thermique considérable :
Température de transition vitreuse (Tg) : ~180°C
Température de décomposition : Début vers 200 °C
Dégradation thermique : se produit en plusieurs étapes ; implique la dépolymérisation et la combustion
INFORMATIONS DE SÉCURITÉ CONCERNANT L'HYDROXYPROPYLMÉTHYLCELLULOSE
Mesures de premiers secours :
Description des mesures de premiers secours :
Conseils généraux :
Consultez un médecin.
Montrez cette fiche de données de sécurité au médecin traitant.
Sortez de la zone dangereuse :
En cas d'inhalation :
En cas d'inhalation, déplacer la personne à l'air frais.
En cas d'arrêt respiratoire, pratiquer la respiration artificielle.
Consultez un médecin.
En cas de contact avec la peau :
Retirez immédiatement les vêtements et les chaussures contaminés.
Laver avec du savon et beaucoup d'eau.
Consultez un médecin.
En cas de contact avec les yeux :
Rincer abondamment à l'eau pendant au moins 15 minutes et consulter un médecin.
Continuer à rincer les yeux pendant le transport vers l’hôpital.
En cas d'ingestion :
NE PAS faire vomir.
Ne jamais rien donner par voie orale à une personne inconsciente.
Rincer la bouche avec de l'eau.
Consultez un médecin.
Mesures de lutte contre l'incendie :
Moyens d'extinction :
Moyens d’extinction appropriés :
Utiliser de l’eau pulvérisée, de la mousse résistante à l’alcool, un produit chimique sec ou du dioxyde de carbone.
Dangers particuliers résultant de la substance ou du mélange
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), gaz chlorhydrique
Conseils aux pompiers :
Portez un appareil respiratoire autonome pour lutter contre l'incendie si nécessaire.
Mesures en cas de déversement accidentel :
Précautions individuelles, équipement de protection et procédures d'urgence
Utiliser un équipement de protection individuelle.
Évitez de respirer les vapeurs, les brouillards ou les gaz.
Évacuer le personnel vers des zones sûres.
Précautions environnementales :
Empêcher toute fuite ou tout déversement supplémentaire si cela peut être fait en toute sécurité.
Ne pas laisser le produit pénétrer dans les égouts.
Le rejet dans l’environnement doit être évité.
Méthodes et matériaux de confinement et de nettoyage :
Absorber avec un matériau absorbant inerte et éliminer comme déchet dangereux.
Conserver dans des récipients appropriés et fermés pour l'élimination.
Manipulation et stockage :
Précautions pour une manipulation sans danger :
Éviter l’inhalation de vapeurs ou de brouillards.
Conditions de stockage sûr, y compris d’éventuelles incompatibilités :
Conserver le récipient bien fermé dans un endroit sec et bien aéré.
Les récipients ouverts doivent être soigneusement refermés et maintenus en position verticale pour éviter les fuites.
Classe de stockage (TRGS 510) : 8A : matières dangereuses combustibles et corrosives
Contrôles de l'exposition/protection individuelle :
Paramètres de contrôle :
Composants avec paramètres de contrôle du lieu de travail
Ne contient aucune substance présentant des valeurs limites d’exposition professionnelle.
Contrôles d'exposition :
Contrôles techniques appropriés :
Manipuler conformément aux bonnes pratiques d’hygiène industrielle et de sécurité.
Lavez-vous les mains avant les pauses et à la fin de la journée de travail.
Équipement de protection individuelle :
Protection des yeux/du visage :
Lunettes de sécurité bien ajustées.
Écran facial (8 pouces minimum).
Utilisez un équipement de protection oculaire testé et approuvé selon les normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou EN 166 (UE).
Protection de la peau :
Manipuler avec des gants.
Les gants doivent être inspectés avant utilisation.
Utiliser des gants appropriés
technique de retrait (sans toucher la surface extérieure du gant) pour éviter tout contact cutané avec ce produit.
Jetez les gants contaminés après utilisation conformément aux lois en vigueur et aux bonnes pratiques de laboratoire.
Se laver et se sécher les mains.
Contact complet :
Matériau : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, taille M)
Contact par éclaboussures
Matériau : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, taille M)
Cela ne doit pas être interprété comme une approbation pour un scénario d’utilisation spécifique.
Protection du corps :
Combinaison complète de protection contre les produits chimiques. Le type d'équipement de protection doit être sélectionné en fonction de la concentration et de la quantité de la substance dangereuse sur le lieu de travail spécifique.
Protection respiratoire :
Lorsque l'évaluation des risques montre que les respirateurs à épuration d'air sont appropriés, utilisez un respirateur complet avec des cartouches respiratoires combinées polyvalentes (US) ou de type ABEK (EN 14387) comme solution de secours aux contrôles techniques.
Si le respirateur est le seul moyen de protection, utilisez un respirateur à adduction d’air complet.
Utilisez des respirateurs et des composants testés et approuvés conformément aux normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou CEN (UE).
Contrôle de l'exposition environnementale
Empêcher toute fuite ou tout déversement supplémentaire si cela peut être fait en toute sécurité.
Ne pas laisser le produit pénétrer dans les égouts.
Le rejet dans l’environnement doit être évité.
Stabilité et réactivité :
Stabilité chimique :
Stable dans les conditions de stockage recommandées.
Matériaux incompatibles :
Agents oxydants forts :
Produits de décomposition dangereux :
Des produits de décomposition dangereux se forment en cas d'incendie.
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), gaz chlorhydrique.
Considérations relatives à l’élimination :
Méthodes de traitement des déchets :
Produit:
Proposez les solutions excédentaires et non recyclables à une entreprise d’élimination agréée.
Contactez un service professionnel agréé d’élimination des déchets pour éliminer ce matériau.
Emballage contaminé :
Éliminer comme produit non utilisé
