Los geles que NO sirven para desinfectantes de manos a base de alcohol

Me encuentro escribiendo este artículo debido a las consultas que me efectuáis al respecto de los geles que se pueden emplear para hacer un gel desinfectante de manos con gran proporción de alcohol debido al tema del coronavirus.

Vimos como de los derivados de la celulosa ni la carboximetilcelulosa CMC, ni la Hidroxietilcelulosa HEC eran adecuados para ello. El más empleado en farmacia magistral es la  hidroxipropilcelulosa HPC , es el que utilizo y da muy buen resultado al 1%, también se emplea la hidroxipropilmetilcelulosa HPMC también llamada hipromelosa (1) y la industria utiliza el carbopol ETD 2020 (2) que es un polímero acrílico que admite el alcohol (el otro carbopol, el 940, es otro plástico que no lo admite)

Como quiera que los laboratorios en estos oscuros días de coronavirus no pueden dar abasto a la demanda y aquí en España nos encontramos con que algunos productos están escaseando o faltan como mascarillas, gel, respiradores para UCI, es difícil encontrar simplemente alcohol (etanol de 96).

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Como quiera que nosotros empleamos para nuestros preparados cosméticos (dermatológicos, farmaceúticos, botanicos…) diversos geles la experiencia que me he planteado es simplemente a ver como se comportan diferentes geles que poseo con alcohol de 70%.

Lamentablemente todos los que he utilizado han dado resultado negativo y os los expongo aquí para que o bien no perdáis el tiempo o investiguéis alguna alternativa a partir de lo que podéis ver en el vídeo, los geles empleados fueron:

  1. Carbopol 940
  2. Xantana
  3. Carragenano
  4. Agar
  5. Alginato de Sodio
  6. Goma Guar

Con la Xantana intenté una inbibición mezclando partes iguales de gel y glicerina antes de añadir poco a poco el alcohol con agitación eléctrica. Negativo

20200318_135743Con el Agar intenté elevar la temperatura hasta unos prudentes  65ºC con agitación eléctrica hasta alcanzar temperatura ambiente. Negativo

Aquí tenéis el vídeo del proceso a ver si se os ocurre algo más.

 

Bibliografía

Hidroxipropilmetilcelulosa Acofarma

Carbopol ETD 2020

Espesantes – gelificantes, I juegos olímpicos de reología. 2ª parte.

Seguimos con nuestro campeonato y vamos a afrontar en la segunda jornada otras tres pruebas que pondrán al límite las propiedades de nuestros espesantes.

Consistencia:

penetración

Como podéis imaginar no dispongo de un reómetro para realizar ciertas medias como la resistencia de los fluidos a la acción de fuerzas externas que tienen algunos laboratorios especializados, tampoco tengo un aparato como los que tiene la industria para medir la consistencia de cementos, hormigones, alquitranes, etc a la presión necesaria… pero intentaremos hacer algo casero que nos dé una idea de cual es el gel que presenta una resistencia a la penetración mayor.

Recordamos que estamos efectuando mediciones de espesantes al 1%, a temperatura ambiente y con un periodo de reposo suficiente. Esta prueba junto con la de viscosidad nos dará una buena medida de dicha característica.

Un cono de penetración, unos tubos de plástico y aluminio, papel milimetrado, arandelas para variar el peso, cronómetro y  fotografías van a ser los elementos de los cuales nos valdremos para efectuar unas mediciones que tan sólo van a comparar, en ningún momento van a ser equivalentes a unidades poise.

Transparencia:

luxómetroAl igual que las otras características, el grado de polimerización (número de veces que se repite una misma molécula una y otra vez) influirá en la cantidad de luz que dejará pasar nuestro espesante o gel. Para medirlo emplearemos una aplicación android que mida luxes (unidades de intensidad de luz), una potente linterna con foco ajustable gracias a una lente y un tubo de desplazamiento y el sensor de luminosidad de un teléfono móvil. La prueba fue efectuada de noche para que variaciones en la luz ambiental no falseara la medición.

Hay que dejar claro de nuevo que lo que obtendremos es una comparativa y que en ningún momento vamos a obtener datos como los que nos podía dar un turbidímetro o nefelómetro (unidades nefelométricas de formacina -UNF- o NTU unidades nefelométricas de turbidez), estos aparatos se emplean mucho en instalaciones de red sanitaria de agua, piscinas públicas, …) podéis ver los equipos en la página de Hanna instruments

SecchiTampoco voy a emplear un tubo de Secchi (*)pues a pesar de su sencilla fabricación los resultados son demasiados subjetivos y creo que el sensor del móvil es más preciso que mi ojo.

(*) El tubo de Secchi es cilindrico de vidrio, donde se deposita un disco de latón pintado de blanco y negro. Cuando lo pones al final del tubo y viertes una solución turbia dejarás de ver los trozos blancos, entonces mides la cantidad de líquido vertido, si pusieras uno más turbio necesitarías menos cantidad de líquido, etc…

Viscosidad:

carreraPara medir la viscosidad de un líquido se emplean reómetros  o viscosímetros rotacionales que como ya he dicho antes no tenemos, pero he ideado una simple experiencia que aunque no sea muy exacta nos va a dar una buena idea de la viscosidad de nuestros participantes: vamos a realizar una carrera, a ver quien gana. El material. unas canaletas, pegamento, goma eva, una cámara fotográfica por si hubiera foto finish y poco más. Espero que esta última prueba tan lúdica te haya hecho sonreir.

Este es el vídeo con la segunda y final tanda de pruebas de estos juegos olímpicos de la reostasia:

Conclusiones:

Más que conclusiones voy a hacer unas reflexiones. Partimos de la base de que empleamos un porcentaje, el 1%, para hacer nuestros geles, esto fue idóneo para algunos, pero inadecuado para otros. En segundo lugar ¿para qué queremos el gel? normalmente lo emplearemos como agente coadyuvante en la estabilidad de una emulsión nutritiva facial p.ej., pero también podemos necesitar consistencia en una queratolítica, o quizás extensibilidad por ejemplo en emulsiones capilares, puede también que queramos tan solo el gel como único medio de nuestros principios activos como en un gel anticelulítico, o como base para el cultivo de microorganismos, etc… así pues será el fin buscado el que condicione el espesante y su proporción.

Sin duda manejar (utilizar, no conducir) durante estos dos días los 6+1 espesantes y hacerlo de manera bastante diversa me ha proporcionado unas sensaciones que espero habéroslas trasmitido, por supuesto queda en tus manos (como mencionaba hace poco a una forera) el ensayo y error para encontrar el mejor resultado.

Si has llegado y leído este artículo viniendo del sector de la alimentación prueba a elaborar esta receta obtenida de la Feria Gastronómica del Perelló donde alumnos de la universidad disponían con sumo cuidado una cucharadita de ajoblanco al que habían incorporado calcio, en un bol de alginato al 1% consiguiendo que se formara una pequeña esfera que se dispone sobre una rodajita de la exquisita variedad valenciana de tomate.

En fin, todo un mundo sobre el que más pronto o más tarde volveremos.

Bibliografía:

Reómetros PCE – Instruments

Viscosímetros Universitat Politècnica Catalunya

Buenas prácticas en turbidez Hanna instruments

Espesantes – gelificantes, I juegos olímpicos de reología. 1ª parte.

Son varias las sustancias que empleamos para espesar líquidos o emulsiones, ya estemos hablando de alimentación o de cosmética casera, la característica principal es su disolución en agua y aumento de la viscosidad. Al conjunto de estas sustancias se les conoce como gelificantes o espesantes. Son polímeros, es decir sus moléculas se repiten una y otra vez para formar, filamentos muy largos o redes intrincadas. Son hidrófilos, es decir se disuelven (y se hinchan)  en agua. El estudio de todas aquellas propiedades que tienen los espesantes – geles es una parte de la física que se conoce como reología.

europa

Diario de la UE

En Europa, la normativa que regula las empleadas en alimentación vienen recogidas en el REGLAMENTO (UE) No 1129/2011 DE LA COMISIÓN EUROPEA de 11 de noviembre de 2011 por el que se modifica el anexo II del Reglamento (CE) no 1333/2008 del Parlamento Europeo y del Consejo para establecer una lista de aditivos alimentarios de la Unión. En América a falta de una reglamentación comunitaria estarán recogidas en la normativa de cada país, en Estados Unidos están recogidas en la US Food & Drug Administration (FDA)

Además de éstas, en Farmacia se emplean otras muchas cuando el medicamento no es suministrado por vía oral sino tópica y son en su mayoría derivados del petróleo o variaciones químicas de los aquí considerados, entre ellos están la Hidroxietilcelulosa, Hidroxipropil guar, Sepigel, Carbómero, Fitalite…También descartaremos la gelatina para solidarizarme algo con los veganos.

¿Cual de ellas es la mejor? Primero tendríamos que ponernos de acuerdo en cuales son las características que buscamos a la hora de realizar nuestro gel y/o nuestra crema y siguiendo las enseñanzas del Dr. Enrique Alía , (farmacéutico especialista en formulación magistral) cogeremos unas cuantas características que deben ser contempladas para las emulsiones y las llevaremos al terreno de los geles.

Esas características van a ser en las que competirán nuestros espesantes (espero que el que utilizas tú normalmente esté entre ellos 🙂 ) de los cuales vamos a hablar un poco, en líneas generales y gracias al CSIC exponemos:

Copyright (c) 2001 Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)

«Estos aditivos se suelen agrupar bajo la denominación de hidrocoloides, que alude a su estado físico en disolución acuosa. Son moléculas grandes, polímeros de moléculas más pequeñas…la goma Guar procede de semillas, el Agar, el Alginato y el Carragenato de algas, la celulosa (CMC) de ciertos vegetales y la Xantana de origen microbiano»

tabla gelificantes

Empleados en alimentación con su número identificador

Los participantes en nuestro campeonato son: Alginato de Sodio, Goma Guar, Agar-agar, Carragenato, Carboximetilcelulosa (CMC), Goma Xantana y Carbopol 940. Son 5 de tipo vegetal, uno microbiano y el último plástico. Vamos a verlos un poco y los ponemos a competir.

Alginato de sodio: 

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Laminaria hyperborea

Los alginatos son los polisacáridos más abundantes presentes en las algas marinas. Comprenden hasta 40% de su peso seco. Son los componentes estructurales de la pared celular de las algas, cuya función principal es dar rigidez, elasticidad, flexibilidad y capacidad de enlazar agua (Hernández et al., 2005). Los alginatos son extraídos principalmente de tres especies de algas marrones. Éstas incluyen Laminaria hyperborea, Ascophyllum nodosum y Macrocystis pyrifera. Están unidos a cationes (iones positivos) de Sodio, Magnesio, Calcio que son los que se encuentran normalmente en el mar. El alginato de sodio tiene el código E-401 y su denominación INCI es ALGIN. 

Goma Guar:

Guar

Vainas con semillas de Cyamopsis Tetragonoloba

La goma Guar se extrae de las semillas de la planta Cyamopsis Tetragonoloba originaria de India y Pakistán aunque en la actualidad también se cultiva en otras regiones del globo por su valor terapéutico pues es empleada para reducir el colesterol, pues la harina de esta semilla aumenta mucho su volumen y retrasa la absorción por parte del organismo de glúcidos y grasas. Su identificador es el E-412 y su INCI Cyamopsis Tetragonolobus Gum.

Agar – Agar

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Gracilaria

El Agar o Agar-Agar (palabra malaya que significa gelatina) proviene de varias algas rojas como algunas de los géneros Gelidium o Gracilaria. Como los anteriores son polisacáridos y su identificador es el E-406 siendo el INCI Agar. Mención especial merece el hecho de que este gelificante es muy empleado en biología para conformar caldos de cultivo para el desarrollo microbiano.

Carragenano

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Chondrus crispus

La goma carragenana, carragenato, carragenano, carragenina,… son varios los nombres que se emplean para el INCI Carrageenan con ID E-407. Es un polímero sulfatado, constituido de unidades de galactosa y anhidrogalactosa, extraída de algas rojas donde destaca la Chondrus crispus, también conocida como «musgo irlandés». Towle (1973) citado por (Dziezak, 1991) indica que el extracto del «musgo irlandés», es usado hace casi 600 años en la elaboración de alimentos, remedios y fertilizantes, en el municipio de Carragheen (en la costa noroeste de Irlanda) que da origen al nombre de esta goma.

Carbometilcelulosa (CMC) sódica

carboximetilcelulosa

Elaboración de un gel Carboximetilcelulosa en la UPV

Son varias sustancias con el nombre de celulosa que se emplean tanto en alimentación como en farmacia y cosmética, con usos como es evidente diferentes. En nuestro caso el espesante es el INCI Celulose Gum con id E-466. La carboximetilceluosa sódica, comúnmente conocida como goma celulósica o CMC, es generalmente utilizada como espesante, estabilizante, gel, y modificador de las características de flujo de soluciones acuosas o suspensiones. Se comporta de manera contraria al resto de gelificantes: con calor gelifica y con frío fluidifica. En su preparación es conveniente un periodo  previo de hidratación de varias horas, en alimentación a veces se le conoce como metil.

Goma Xantana

Xanthomonas

Xanthomonas cultivadas en una placa

Este producto fue buscado en laboratorio, concretamente en USA en el NRRL . Se conocía que una bacteria similar producía una sustancia espesante y como la Xanthomonas Campestris es muy conocida por que fastidia muchísimos cultivos, la estudiaron y consiguieron, alimentándola, que fermentara azúcares y produjera Xantana cuyo INCI es Xanthan Gum y su ID es el E 415. Muy empleada también en alimentación, hay que decir que presentada en forma de polvo y preparada igual que las anteriores, no es sin embargo un espesante del mismo tipo que aquellas, los y las que queráis indagar, poned en vuestro buscador preferido pseudoplásticos y líquidos Newtonianos.

Carbopol 

carbopol

Carbopol o carbómero o gel carbómero

El carbopol es un compuesto químico elaborado a partir del ácido acrílico, también es un polímero  del tipo hidrófilo (que le gusta el agua). Al contrario que los anteriores no tiene un origen natural sino que proviene del propileno que se saca del petroleo. Se emplea muchísimo en farmacia por sus propiedades reostáticas (es lo que vamos a ver en nuestro campeonato) puede haber de varios tipos y NO se emplea en alimentación (de hecho si quieres elaborar productos cosméticos que pudieran ser ingeridos tendrás que asegurarte que adquieres un tipo de carbómero con la letra P, por ejemplo, carbopol 934-P) . Nosotros vamos a emplear el carbopol 940 que como la celulosa requiere de una hidratación previa de al menos 12 horas. A la hora de elaborarlo hay que tener en cuenta que NO es la temperatura sino el PH lo que hace variar su estado de espesor y en su conservación no se puede emplear el benzoato sódico.

olimpiadasComienzas las pruebas

La competición comprenderá una lucha en seis diferentes pruebas:

Densidad:

jeringuilla

Si nosotros pesamos  un litro de agua nos dará 1000 gramos. Un litro cabe en 1000 centímetros cúbicos es por eso que la densidad del agua será 1000/1000= 1. Vamos a ver la densidad de nuestros participantes que sin duda será similar. Para ello lo que haremos será obtener un mililitro del gel y pesarlo, Lo haremos de manera bastante precisa con jeringuillas de insulina que contienen 1 mililitro dividido en 50 indicaciones y con una balanza de precisión que pesa miligramos. El proceso se repetirá 5 veces y descartaremos los valores con mayor desviación para promediar los otros tres.

Extensibilidad:

extensibilidad.jpg Una característica tanto de geles como de emulsiones es la sensación que produce cuando es repartida por la piel. ¿Cómo podríamos ingeniárnoslas para medir esa extensibilidad?

Está claro que cuando aplastamos con la mano la porción de crema o de gel estamos ejerciendo una fuerza perpendicular a ella para luego lo que se escampa repartirlo por la zona adyacente. Vamos pues a emplear una superficie controlable y pequeña como son los portas y cubres  de microscopio, papel milimetrado, unas pesas calibradas y un software de diseño gráfico. Intentaremos averiguar cuanto se expande dicha porción si ejercemos una fuerza.

Evaporación:

evaporador

elaboración de una caja para evaporación

Si sometemos nuestros geles a una elevación de temperatura está claro que se comportarán de manera diferente en cuanto a su fluidez, pero al final se evaporarán ¿en qué orden? Para dilucidarlo emplearemos una barra de aluminio que es un material que conduce el calor extraordinariamente bien y utilizaremos unos halógenos para calentar.

Con una aplicación (Framelapse) y teléfono Android vamos a efectuar un seguimiento de un proceso que llevará varias horas y que al grabar un frame cada 10 segundo se quedará en unos minutos que nos dará suficiente amplitud para seleccionar momentos consecutivos y determinar en cuales no se produce variación de imagen, pues el secado acaba cuando no existe líquido y permanece un residuo.

Por supuesto es una competición ficticia, no va haber un ganador ni un perdedor puesto que no vamos a indicar que valor de cada característica es mejor o peor. Unas veces necesitaremos que nuestro gel sea de una manera y otras veces de otra. Simplemente vamos a compararlas siguiendo el método de elaboración que nos da el fabricante pero siempre se efectuará una disolución para todos del 1% y se trabajará a temperatura ambiente.

Lo que se pretende es comparar esas características y hacerlo de manera lúdica. Aquí tenéis un vídeo con la primera jornada de la competición.

En el próximo artículo veremos las otras tres pruebas que hemos diseñado para formarnos una opinión, junto con éstas, de cual puede ser nuestro espesante favorito.

Bibliografía: