POLYVINYLPYRROLIDONE

La polyvinylpyrrolidone, abrégée en PVP, est un polymère de la vinylpyrrolidone.
Selon son degré de polymérisation, on distingue la PVP soluble et la PVPP (polyvinylpolypyrrolidone) insoluble.
La masse moléculaire de la PVP soluble est comprise entre 8 000 et 10 000.

CAS : 9003-39-8
MF : CH4
MW : 16,04246
EINECS : 1312995-182-4

Synonymes :
Vinisil ; polymère de vinylpyrrolidone ; PVP K30 USP24 ; PVP K120 ; K30 PVP K30 ; PVP H-30 ; povidone PVP K 30 ; polyvinylpyrrolidone K 25

La polyvinylpyrrolidone soluble peut être utilisée comme agent précipitant, car elle se dépose par réaction avec les polyphénols.
Ce procédé peut entraîner la présence de résidus de PVP dans l’alcool. Compte tenu de son effet nocif sur l’organisme, l’Organisation mondiale de la Santé déconseille son utilisation.
Ces dernières années, l’utilisation de la polyvinylpyrrolidone soluble est devenue rare. Le système de polyvinylpyrrolidone insoluble a commencé à être utilisé dans l'industrie brassicole dès le début des années 1960.
La polyvinylpyrrolidone possède une masse moléculaire relative supérieure à 700 000.
La polyvinylpyrrolidone est un polymère insoluble issu de la réticulation et de la polymérisation du PVP et peut être utilisée comme adsorbant efficace des polyphénols.

La polyvinylpyrrolidone, également appelée povidone, est un polymère hydrosoluble obtenu à partir du monomère N-vinylpyrrolidone.
La polyvinylpyrrolidone est disponible dans une gamme de masses moléculaires et de viscosités, et peut être sélectionnée en fonction des propriétés recherchées pour l'application.
Le polymère hydrosoluble polyvinylpyrrolidone, également connu sous le nom de polyvidone ou povidone, est obtenu à partir du monomère N-vinylpyrrolidone. Le choix de la polyvinylpyrrolidone (PVP) dépend des propriétés recherchées pour l'application et elle est disponible en différents poids moléculaires et viscosités.
La PVP est un polymère linéaire composé de monomères de 1-vinyl-2-pyrrolidone et se présente sous forme de solide légèrement jaune.
La PVP est utilisée dans la formulation d'une large gamme de produits, notamment les mascaras, les eye-liners, les après-shampooings, les laques, les shampooings et autres produits capillaires. Elle agit principalement comme agent filmogène, stabilisateur d'émulsion et fixateur capillaire.
Dans les années 1950, la PVP a été le premier polymère synthétique utilisé comme fixateur capillaire, remplaçant ainsi la gomme-laque, un produit d'origine animale.

Propriétés chimiques de la polyvinylpyrrolidone
Point de fusion : > 300 °C
Point d'ébullition : 90-93 °C
Densité : 1,69 g/cm³
Tg : 175
Densité apparente : 330 kg/m³
Indice de réfraction (25) : 1,5300
Température de stockage : 2-8 °C
Solubilité dans l'eau : soluble à 100 mg/mL
Aspect : poudre
Couleur : blanc à blanc jaunâtre
pH : 3,0-5,0
Origine biologique : synthétique
Solubilité dans l'eau : soluble dans l'eau.
Hygroscopique
Merck : 147697
Stabilité : stable. Incompatible avec les agents oxydants puissants. Photosensible. Hygroscopique. Fonctions des ingrédients cosmétiques : STABILISATEUR D'ÉMULSION
ANTISTATIQUE
LIANT
CONTRÔLEUR DE VISCOSITÉ
FIXATEUR DE CHEVEUX
FORMATEUR DE FILM
InChI : InChI=1S/C8H15NO/c1-3-7(2)9-6-4-5-8(9)10/h7H,3-6H2,1-2H3
InChIKey : FAAHNQAYWKTLFD-UHFFFAOYSA-N
IARC : 3 (Vol. 19, Sup. 7, 71) 1987
EPA Substance Registry System : Polyvinylpyrrolidone (9003-39-8)

La polyvinylpyrrolidone est soluble dans l'eau et d'autres solvants polaires.
Par exemple, la polyvinylpyrrolidone est soluble dans divers alcools, tels que le méthanol et l'éthanol, ainsi que dans des solvants plus rares comme le solvant eutectique profond formé par le chlorure de choline et l'urée (Relin).
À l'état sec, la polyvinylpyrrolidone se présente sous forme de poudre hygroscopique légère et floconneuse, capable d'absorber jusqu'à 40 % de son poids en eau atmosphérique.
En solution, la polyvinylpyrrolidone possède d'excellentes propriétés mouillantes et forme facilement des films.
Ces propriétés font de la polyvinylpyrrolidone un excellent revêtement ou additif pour revêtements.
Une étude de 2014 a mis en évidence les propriétés fluorescentes de la polyvinylpyrrolidone et de son hydrolysat oxydé.

Formule moléculaire de la polyvinylpyrrolidone
La polyvinylpyrrolidone est l'un des trois principaux excipients pharmaceutiques de nouvelle génération. Elle peut être utilisée comme cosolvant pour les comprimés, les granulés et les solutions injectables, comme agent de glissement pour les capsules, comme dispersant pour les préparations liquides et comme colorant, comme stabilisant pour les enzymes et les médicaments thermosensibles, comme agent de coprécipitation pour les médicaments peu solubles et comme détoxifiant pour les médicaments ophtalmiques et les lubrifiants.

La polyvinylpyrrolidone est utilisée industriellement comme additif pour le polystyrène expansé, comme gélifiant pour la polymérisation en suspension, comme stabilisant, comme agent de traitement des fibres, comme auxiliaire pour la fabrication du papier, comme adhésif et comme agent épaississant.
La polyvinylpyrrolidone et ses copolymères (CAP) sont une matière première importante en cosmétique, principalement utilisée comme agent fixateur pour les cheveux.
Le film de polyvinylpyrrolidone formé sur les cheveux est élastique et brillant, possède d'excellentes propriétés de cardage et est exempt de poussière. L'utilisation de différentes catégories de résine permet de répondre à diverses conditions climatiques d'humidité relative.
Par conséquent, la polyvinylpyrrolidone (PVP) est une matière première indispensable aux crèmes, gels et mousses coiffantes.
La PVP peut également être utilisée en cosmétique comme agent hydratant pour la peau et comme dispersant pour les colorations capillaires à base de graisse. 
Elle sert aussi de stabilisant de mousse et améliore la consistance des shampoings.

La PVP insoluble est utilisée comme stabilisant pour la bière et les jus de fruits, améliorant ainsi leur transparence, leur couleur et leur saveur.
La PVP est un polyamide hydrosoluble.
La PVP disponible dans le commerce est classée en quatre grades de viscosité selon son indice K (indice K de Fikentscher) : K-15, K-30, K-60 et K-90, correspondant respectivement à des masses moléculaires moyennes de 10 000, 40 000, 160 000 et 360 000. La valeur K, ou masse moléculaire, est un facteur important qui détermine les différentes propriétés du PVP.
La polyvinylpyrrolidone est soluble dans l'eau, les solvants chlorés, l'alcool, les amines, la nitroparaffine et les acides gras de faible masse moléculaire. Elle est miscible avec la plupart des sels inorganiques et diverses résines, mais insoluble dans l'acétone et l'éther.
La polyvinylpyrrolidone utilisée comme matrice pour les comprimés orodispersibles est un solide cireux, inodore et insipide, de couleur blanche à jaune pâle, d'une densité relative de 1,062. Le pH de sa solution aqueuse à 5 % est compris entre 3 et 7.
Hygroscopique et thermiquement stable, la polyvinylpyrrolidone est soluble dans divers solvants organiques et possède un point de fusion élevé.

L'ajout de certains polymères naturels ou synthétiques, ou de composés organiques, permet d'ajuster efficacement l'hygroscopicité et la souplesse de la polyvinylpyrrolidone.
La polyvinylpyrrolidone est peu réactive chimiquement. Dans des conditions de stockage normales, le PVP sec est très stable.
La polyvinylpyrrolidone possède une excellente inertie physique et une bonne biocompatibilité. Elle n'irrite ni la peau ni les yeux, ne provoque aucune réaction allergique et est non toxique.
Grâce à l'effet de liaison hydrogène ou de complexation, la viscosité de la polyvinylpyrrolidone augmente, ce qui inhibe la formation et la croissance des germes cristallins du médicament et le maintient à l'état amorphe.
Les comprimés à libération prolongée dont la matrice est composée de polyvinylpyrrolidone peuvent améliorer la dissolution et la biodisponibilité des médicaments peu solubles.
En général, plus la quantité de PVP est importante, plus la dissolution et la solubilité du médicament dans le milieu sont élevées.

Susana et al. ont étudié la dissolution de l'albendazole, un médicament peu soluble, dans un dispersant solide de polyvinylpyrrolidone.
L'augmentation de la quantité de polyvinylpyrrolidone permet d'accroître la vitesse et l'efficacité de dissolution du médicament au sein du dispersant solide. Teresa et al. ont étudié la dissolution de la flunarizine, un médicament peu soluble, dans un dispersant solide de polyvinylpyrrolidone (PVP) et sont parvenus à une conclusion similaire.
Il a également été constaté que plus la concentration de PVP est élevée, plus la dissolution augmente significativement.
L'étude IR a montré que la flunarizine et la PVP ne réagissent pas chimiquement, sauf dans certains cas où une efficacité de dissolution optimale est obtenue pour certains ratios entre certains médicaments et la PVP.
Tantishaiyakul et al. ont constaté que lorsque le ratio piroxicam/PVP est de 1:5 et 1:6, la dissolution du dispersant solide est maximale, 40 fois supérieure à celle du médicament seul en 5 minutes.
La PVP peut également être dissoute dans d'autres matrices pour comprimés à dissolution rapide, telles que le polyéthylène glycol (PEG), le monostéarate de polyoxyéthylène (S-40), le poloxamère, l'acide stéarylique ou le monostéarate de glycéryle, afin de former des matrices complexes.

Propriétés physiques et chimiques
Le degré de polyvinylpyrrolidone (PVP) couramment utilisé dans l'industrie cosmétique est K-30.
La PVP commercialisée se présente sous forme de poudre ou de solide blanc et fluide, disponible en solutions aqueuses à 20 %, 30 %, 45 % et 50 % en masse.
La PVP est soluble dans l'eau et hygroscopique, son équilibre hygrométrique étant égal au tiers de l'humidité relative ambiante.
À l'instar des protéines, chaque monomère s'associe à 0,5 mole d'eau.
Polyvinylpyrrolidone cosmétique et industrielle (Luvikol K, BASF)
La PVP est peu réactive chimiquement. Stockée dans des conditions normales, la PVP sèche est très stable.
Une solution traitée contre les moisissures reste également stable. Chauffé à l'air à 150 °C ou mélangé à du persulfate d'ammonium et chauffé à 90 °C pendant 30 minutes, le PVP se transforme en un composé insoluble dans l'eau.

En présence d'un composé azoïque ou d'un agent oxydant de type dichromate, la lumière provoque la gélification de la solution de PVP.
Le chauffage simultané d'une solution de polyvinylpyrrolidone avec une base forte (telle que le silicate de sodium ou le phosphate trisodique) entraîne la précipitation.
De nombreux composés peuvent former des complexes avec la polyvinylpyrrolidone.
Par exemple, les complexes de polyvinylpyrrolidone et d'iode sont très stables, possèdent un bon effet bactéricide et peuvent réduire la toxicité du composé. L'ajout de copolymères d'acide polyacrylique, d'acide tannique ou d'éther méthylvinylique et d'acide maléique à une solution aqueuse de polyvinylpyrrolidone génère des complexes insolubles dans l'eau, les alcools et les cétones. Cependant, un traitement basique neutralisant le polyacide permet d'inverser la réaction. La complexation entre la polyvinylpyrrolidone (PVP) et les toxines, médicaments et produits chimiques toxiques peut réduire leur toxicité. Certains colorants peuvent également former un complexe stable avec la PVP, ce qui explique son utilisation comme agent de décoloration.

Utilisations
Au début des années 1950, les laques à base de gomme-laque et d'huile ont rapidement été remplacées par les laques à base de polyvinylpyrrolidone, encore largement utilisées aujourd'hui.
La polyvinylpyrrolidone forme un film humide et transparent sur les cheveux, leur conférant brillance et un bon pouvoir lubrifiant.
Elle est compatible avec divers propulseurs et présente une bonne résistance à la corrosion. La polyvinylpyrrolidone est largement utilisée dans les produits coiffants, comme agent filmogène dans les produits de peignage, comme agent de stabilisation et de remplissage dans les lotions et crèmes de soin de la peau, comme base pour les cosmétiques pour les yeux et le visage et les rouges à lèvres, ainsi que comme dispersant pour les teintures capillaires et stabilisant pour la mousse des shampoings.
La polyvinylpyrrolidone possède des propriétés détoxifiantes et peut atténuer l'irritation cutanée et oculaire causée par d'autres produits.
Elle est également utilisée comme agent nettoyant dans les dentifrices, comme gélifiant et comme antidote.
Son principal inconvénient est sa sensibilité à l'humidité.
Cependant, ce problème peut être résolu grâce à l'utilisation de son copolymère d'acétate de vinyle, qui permet d'atténuer les effets de l'humidité.

De plus, la polyvinylpyrrolidone trouve de nombreuses applications dans les industries pharmaceutique, des boissons et textile.
Agent clarifiant ; stabilisant de pigments ; stabilisant colloïdal. La polyvinylpyrrolidone (PVP) est principalement utilisée pour la clarification et la stabilisation de la qualité de la bière (dose de référence : 8 à 20 g/100 L, à maintenir pendant 24 h, puis à éliminer par filtration). Elle peut également être utilisée en combinaison avec des enzymes (protéases) et des adsorbants protéiques.
La PVP est aussi utilisée pour clarifier le vin et comme stabilisant afin de prévenir la décoloration (dose de référence : 24 à 72 g/100 L).
Agents de clarification, stabilisants, épaississants, excipients pour comprimés et dispersants, la PVP de masse moléculaire 360 000 est fréquemment utilisée comme agent de clarification pour la bière, le vinaigre et le vin.
Elle est utilisée comme fixateur en chromatographie en phase gazeuse.
La PVP est utilisée comme stabilisant colloïdal et agent de clarification pour la bière.
Appliquer la dose appropriée en fonction des exigences de production.
La PVP peut être utilisée en pharmacie, en aquaculture et comme désinfectant pour l'élevage, pour la stérilisation de la peau et des muqueuses.
La molécule de polyvinylpyrrolidone possède une liaison amide qui lui permet de se lier aux groupes hydroxyle des molécules de polyphénol pour former des liaisons hydrogène. Elle peut ainsi être utilisée comme stabilisant pour la bière, les vins de fruits/de raisin et les vins de consommation, prolongeant leur durée de conservation et améliorant leur transparence, leur couleur et leur goût.

Ce produit existe en deux versions : jetable et régénérable.
Les produits jetables conviennent aux PME ; les produits régénérables nécessitent l’acquisition d’équipements de filtration spécifiques ; cependant, étant recyclables, ils conviennent aux grandes brasseries.
En cosmétique, la polyvinylpyrrolidone et ses copolymères présentent d’excellentes propriétés de dispersion et de filmage. Ils peuvent ainsi être utilisés comme lotion fixatrice, laque et mousse coiffante, comme opacifiants pour les soins capillaires, comme stabilisants pour la mousse de shampooing, comme agents de coiffage et comme dispersants et agents d’affinité dans les colorations capillaires.
L’ajout de polyvinylpyrrolidone aux crèmes, crèmes solaires et produits dépilatoires renforce leurs propriétés hydratantes et lubrifiantes. Grâce à ses excellentes propriétés, telles que son activité de surface, sa capacité à former un film protecteur et son caractère non irritant pour la peau, ainsi que l'absence de réactions allergiques, la polyvinylpyrrolidone (PVP) offre de larges perspectives d'application dans les produits de soins capillaires et cutanés.

Médical
Des PVP injectables de haute pureté sont disponibles sur le marché, pour des applications intraveineuses, intramusculaires et sous-cutanées.
La polyvinylpyrrolidone est un liant fréquemment utilisé dans les formulations pharmaceutiques de comprimés.
Des études pharmacocinétiques chez l'homme et sur divers modèles animaux de laboratoire indiquent une absorption systémique nulle ou très faible de la PVP après administration orale.
La polyvinylpyrrolidone associée à l'iode forme un complexe appelé povidone iodée, qui possède des propriétés désinfectantes.
Ce complexe est utilisé dans divers produits tels que des solutions, des pommades, des ovules, des savons liquides et des solutions opératoires.
La polyvinylpyrrolidone est commercialisée sous les noms de marque Pyodine et Betadine, entre autres. Elle est utilisée en pleurodèse (fusion de la plèvre en cas d'épanchements pleuraux persistants).

À cette fin, la povidone iodée est aussi efficace et sûre que le talc, et peut être préférée en raison de sa disponibilité et de son faible coût.
La polyvinylpyrrolidone est utilisée dans certaines lentilles de contact et leurs solutions d'entretien.
La polyvinylpyrrolidone réduit la friction, agissant ainsi comme un lubrifiant ou agent mouillant intégré à la lentille.
On la retrouve par exemple dans les lentilles de contact Ultra de Bausch & Lomb avec la technologie MoistureSeal, dans la solution d'entretien pour lentilles de contact Air Optix (sous le nom de « copolymère 845 ») et dans les lentilles de contact Acuvue de Johnson & Johnson.
La polyvinylpyrrolidone a été utilisée comme agent d'expansion du volume plasmatique chez les victimes de traumatismes après les années 1950.
Cependant, son utilisation comme agent d'expansion du volume plasmatique est déconseillée en raison de sa capacité à provoquer la libération d'histamine et à interférer avec la détermination du groupe sanguin.

Applications techniques
La polyvinylpyrrolidone est également utilisée dans de nombreuses applications techniques :
comme additif spécial pour les batteries, la céramique, la fibre de verre, les encres et le papier jet d’encre, ainsi que dans le procédé de planarisation chimico-mécanique
comme émulsifiant et désintégrant pour la polymérisation en solution
pour améliorer la résolution des photorésines destinées aux tubes cathodiques (CRT)
dans la trempe aqueuse des métaux
pour la production de membranes, telles que les membranes de dialyse et les filtres de purification d’eau
comme liant et agent complexant dans les applications agricoles telles que la protection des cultures, le traitement des semences et l’enrobage
comme agent épaississant dans les gels de blanchiment dentaire
comme agent améliorant la solubilité des médicaments dans les formes posologiques liquides et semi-liquides (sirops, capsules molles) et comme inhibiteur de recristallisation
comme additif au tampon d’extraction d’ARN de Doro
comme agent améliorant la dispersion en phase liquide en RMN DOSY
comme tensioactif, agent réducteur, agent de contrôle de la forme et dispersant dans la synthèse de nanoparticules et leur auto-assemblage
comme agent stabilisant dans tous les procédés Cellules solaires inorganiques

Autres utilisations
Grâce à sa polarité, la polyvinylpyrrolidone se lie exceptionnellement bien aux molécules polaires.
Ceci a conduit à son utilisation dans les revêtements de papiers et transparents pour imprimantes jet d'encre de qualité photographique, ainsi que dans les encres pour imprimantes jet d'encre.
La polyvinylpyrrolidone est également utilisée dans les produits de soins personnels, tels que les shampoings et les dentifrices, dans les peintures et les adhésifs nécessitant une humidification, comme les timbres-poste et les enveloppes anciens.
La polyvinylpyrrolidone a aussi été utilisée dans les solutions pour lentilles de contact et les solutions de trempe de l'acier.
La polyvinylpyrrolidone est la base des premières formules de laques et de gels pour cheveux, et elle reste encore aujourd'hui un composant de certaines d'entre elles.
En tant qu'additif alimentaire, le PVP est un stabilisant et porte le numéro E1201.
La polyvinylpyrrolidone (crospovidone) porte le numéro E1202.

La polyvinylpyrrolidone est également utilisée dans l'industrie vinicole comme agent de collage pour les vins blancs et certaines bières.
Dans les laboratoires de fécondation in vitro, la polyvinylpyrrolidone est utilisée pour ralentir les spermatozoïdes afin de les capturer, par exemple pour l'ICSI.
En biologie moléculaire, la polyvinylpyrrolidone peut être utilisée comme agent de blocage lors de l'analyse par transfert de Southern, en tant que composant du tampon de Denhardt.
La polyvinylpyrrolidone est également particulièrement efficace pour absorber les polyphénols lors de la purification de l'ADN.
Les polyphénols sont courants dans de nombreux tissus végétaux et peuvent désactiver les protéines s'ils ne sont pas éliminés, inhibant ainsi de nombreuses réactions en aval, comme la PCR.
En microscopie, la polyvinylpyrrolidone est utile pour la préparation de milieux de montage aqueux. La polyvinylpyrrolidone peut être utilisée pour le criblage des propriétés phénoliques, comme indiqué dans une étude de 2000 sur l'effet des extraits de plantes sur la production d'insuline.

Méthode de production
Le produit brut de la polyvinylpyrrolidone provient de la polymérisation de la vinylpyrrolidone en présence d'un catalyseur basique ou de N,N'-divinylamidine, suivie d'une réaction de réticulation.
On utilise ensuite de l'eau, 5 % d'acide acétique et 50 % d'éthanol pour un reflux jusqu'à obtention d'un extrait ≤ 50 mg/kg (pendant plus de 3 h).
La solution aqueuse à 30-60 % de 1-vinyl-2-pyrrolidone purifiée, en présence d'ammoniaque ou d'amines et de peroxyde d'hydrogène comme catalyseur, subit une réaction de réticulation et d'homopolymérisation à 50 °C, puis est purifiée pour obtenir le produit final.

Méthodes de production
La povidone est fabriquée par le procédé Reppe. L'acétylène et le formaldéhyde réagissent en présence d'un catalyseur d'acétylure de cuivre très actif pour former du butynediol, qui est hydrogéné en butanediol puis cyclodéshydrogéné pour former la butyrolactone.
La pyrrolidone est produite par réaction de la butyrolactone avec l'ammoniac.
S'ensuit une réaction de vinylation où la pyrrolidone et l'acétylène réagissent sous pression.
Le monomère, la vinylpyrrolidone, est ensuite polymérisé en présence d'une combinaison de catalyseurs pour produire la povidone.