Carboxymethyl Cellulose

1 Tổng quan (Giới thiệu chung) về Carboxymethyl Cellulose

1.1 Tên gọi

Ngoài Carboxymethyl Cellulose, hoạt chất còn được gọi với những danh pháp khác là:

1.2 Công thức hóa học

Công thức cấu tạo của hoạt chất là C8H16O8 và có trọng lượng phân tử là 240,21 g/mol.

2 Tính chất của Carboxymethyl Cellulose

2.1 Tính chất vật lý

Trạng thái: Hoạt chất tồn tại ở dạng bột trắng, hoặc hơi vàng, gần như là không có mùi đặc trưng và có khả năng hút âm tốt. Khi hòa tan vào trong nước hoạt chất sẽ tạo thành dung dịch dạng keo.

Tính tan: Carboxymethyl Cellulose tan tốt trong nước ở 40 - 50 độ C, và có khả năng giữ nước ở bất điều kiện nhiệt độ nào. Nó có thể tan tốt trong nước lạnh nhưng không tan trong Ethanol. 

Điểm sôi: Điểm sôi hoặc điểm sôi ban đầu vào khoảng sôi 527,1°C ở 760mmHg.

Điểm nóng chảy: 274 °C.

Điểm đông đặc: Hoạt chất có khả năng tạo thành khối đông vững chắc với độ ẩm lên đến 98%, tuy nhiên khả năng đông, độ chắc cũng như tốc độ đông lại phụ thuộc rất nhiều vào nhóm Nhôm Acetat trong công thức.

Tỷ trọng: 1,6 g/cm3.

2.2 Tính chất hóa học 

Carboxymethyl Cellulose là gì? Carboxymethyl Cellulose (CMC) hay acetic Acid;2,3,4,5,6-Pentahydroxyhexanal là một dẫn xuất của Cellulose với các nhóm (-CH 2 -COOH). Trong đó khung Cellulose đặc trưng đặc trưng được tạo lên từ các Monome Glucopyranose liên kết với 1 số nhóm OH.

Hoạt chất không xảy ra tương tác với các chất chống oxy hóa mạnh. 

3 Ứng dụng của Carboxymethyl Cellulose

Carboxymethyl cellulose được sử dụng làm tá dược để điều chỉnh độ nhớt cũng như đóng vai trò làm chất nhũ hóa. Hoạt chất có đặc tính nhớt, và dính trên niêm mạc tốt nên Carboxymethyl Cellulose có khả năng kéo dài thời gian nước mắt đọng trên bề mặt võng mạc. Do đó được sử dụng làm nước mắt nhân tạo, giúp ngăn ngừa tổn thương giác mạc và cải thiện tình trạng khô mắt.

3.1 Ứng dụng trong y học

Carboxymethyl Cellulose tạo thành liên kết với biểu mô giác mạc dựa vào các tiểu đơn vị Glucopyranose khi liên kết với các thụ thể Glucose GLUT-1. Thời gian lưu trú của hoạt chất trên giác mạc rơi vào khoảng 2 giờ. Hoạt chất có khả năng kích thích sự tái tạo biểu mô giác mạc ở những vị có tổn thương, đồng thời làm giảm kích ứng mắt theo cách phụ thuộc vào liều. 

Dẫn xuất của hoạt chất là Polyme beta-(1,4)-D-glucopyranose thường được sử dụng làm thuốc nhuận tràng trong trường hợp bệnh nhân bị táo bón lâu ngày. Ngoài ra nó cũng được sử dụng làm chất nhũ hóa, chất làm đặc trong mỹ phẩm, dược phẩm và làm chất ổn định cho thuốc thử.

3.2 Ứng dụng khác

Carboxymethyl Cellulose được sử dụng để điều chế thuốc từ sâu, hóa chất nông nghiệp. Được sử dụng làm chất chống đóng bánh, chất làm khô, chất nhũ hóa, chất giữ ẩm, dung môi, chất ổn định hoặc chất làm đặc và chất hoạt động bề mặt cho thực phẩm. 

4 Độ ổn định và bảo quản

Hoạt chất có độ ổn định cao, không xảy ra tương tác với các chất oxy hóa mạnh và có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng. 

5 Quá trình điều chế Carboxymethyl Cellulose 

Carboxymethyl Cellulose được tổng hợp bằng phản ứng của Cellulose với Acid Chloroacetic với chất xúc tác là Kiềm. Các nhóm Carboxyl phân cực có trong Acid hữu cơ sẽ làm cho Cellulose bị hòa tan và tạo thành phản ứng hóa học. Vải được làm từ Cellulose (bông hoặc sợi nhân tạo) cũng có khả năng chuyển hóa thành Carboxymethyl Cellulose.

Sau phản ứng ban đầu, hỗn hợp thu được gồm khoảng 60% Carboxymethyl Cellulose và 40% muối (Natri clorua và natri Glycolat). Sản phẩm này được gọi là Carboxymethyl Cellulose kỹ thuật, và được dùng nhiều trong chất tẩy rửa công nghiệp. Tiếp theo, một quy trình tinh chế sẽ được thực hiện nhằm loại bỏ muối và thu được CMC nguyên chất - đây là nguyên liệu được sử dụng trong thực phẩm và dược phẩm. Quá trình này cũng tạo ra một loại CMC bán tinh khiết và được ứng dụng trong sản xuất giấy cũng như khôi phục tài liệu lưu trữ.

6 Độc tính của Carboxymethyl Cellulose 

Với nồng độ 10 % hoạt chất có thể gây kích ứng da ở mức độ vừa phải.

LD50 qua đường miệng của chuột.

LD50 qua da thỏ và LC50 của Carboxymethyl cellulose ở chuột hít phải lần lượt là 27000 mg/kg, >2 g/kg và >5800 mg/m3 (4 giờ).

FDA đánh giá Carboxymethyl Cellulose (CMC)là một chất an toàn và có thể sử dụng làm phụ gia thực phẩm. Tuy nhiên, các nghiên cứu chỉ ra rằng việc sử dụng một lượng lớn chất này trong thời gian dài, liên tục có thể gây ra tình trạng viêm ở loài gặm nhấm. 

Một nghiên cứu năm 2021 cho thấy, việc sử dụng CMC là nguyên nhân làm thay đổi số lượng lợi khuẩn trong đường ruột, cản trở quá trình hấp thu dinh dưỡng. Sử dụng kéo dài có thể gia tăng nguy cơ bị viêm đại tràng mạn, ung thư ruột kết hoặc các rối loạn chuyển hóa khác (nghiên cứu được thực hiện trên động vật).

Ngoài ra, dùng quá liều lượng Carboxymethyl Cellulose còn có thể gây ra tình trạng nhuận tràng nhẹ, rối loạn tiêu hóa hoặc đầy hơi. 

7 Chế phẩm

Carboxymethyl Cellulose được ứng dụng rất rộng rãi trong y học cũng như sản xuất hóa - mỹ phẩm. Hoạt chất giúp cải thiện tình trạng khô mắt, tăng cường quá trình lành lại của các biểu mô giác mạc bị tổn thương.

Dưới đây là một số thuốc có chứa tá dược này trong công thức:

8 Thông tin thêm về Carboxymethyl Cellulose 

Tác dụng của nước mắt nhân tạo chứ Carboxymethylcellulose đối với sự đa dạng của hệ vi sinh vật trên bề mặt mắt

Carboxymethylcellulose là thành phần của nhiều loại nước mắt nhân tạo, hoạt chất được biết đến là có khả năng làm giảm sự đa dạng của hệ vi sinh đường ruột. Năm 2023, Yujia Zhou, Gurjit S Sidhu, Joan A Whitlock và các cộng sự đã thwucj hiện một nghiên cứu nhằm đánh giá sự ảnh hưởng của hoạt chất này đến sự đa dạng của hệ vi sinh vật trên bề mặt mắt. 

Phương pháp: Những người tham gia (người trưởng thành khỏe mạnh không mắc bệnh mắt nghiêm trọng) sẽ được chia ra làm 2 nhóm. Một nhóm sử dụng nước mắt nhân tạo chứa Carboxymethyl Cellulose và một nhóm sử dụng Polyethylene Glycol, trong bảy ngày liên tục.

Kết quả: Trong số 80 người tham gia, có 66 người đã hoàn thành thử nghiệm. Theo đó, Carboxymethyl Cellulose làm suy giảm số lượng của chủng Bacteroides và Lachnoclostridium, nhưng lại làm tăng số lượng của chủng  Enterobacteriaceae, Citrobacter và Gordonia. Không có sự khác biệt đáng kể giữa các biện pháp can thiệp. 

Kết luận: Nước mắt nhân tạo chứa Carboxymethyl Cellulose không ảnh hưởng đến sự đa dạng của hệ vi sinh vật trên bề mặt mắt và không hiệu quả hơn đáng kể so với nước mắt nhân tạo bằng Polyethylene Glycol trong điều trị khô mắt.

9 Tài liệu tham khảo

1.Chuyên gia NCBI, 7H, PubChem. Truy cập ngày 31 tháng 8 năm 2023.

2.Tác giả Yujia Zhou, Gurjit S Sidhu, Joan A Whitlock và cộng sự (đăng ngày 1 tháng 8 năm 2023), Effects of Carboxymethylcellulose Artificial Tears on Ocular Surface Microbiome Diversity and Composition, A Randomized Controlled Trial, Pubmed. Truy cập ngày 31 tháng 8 năm 2023.

3.Tác giả Rose-Francis, Sagan Morrow, Erin Kelly (đăng ngày 30 tháng 5 năm 2023), What Are the Benefits and Risks of Cellulose Gum?, Healthline. Truy cập ngày 31 tháng 8 năm 2023.