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Patent Searching and Data


Title:
PROCESS FOR OBTAINING POLYMER MEMBRANES FROM COMPONENTS OF NATURAL ORIGIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/226476
Kind Code:
A1
Abstract:
A process for obtaining polymer membranes from components of natural origin, which comprise a cross-linked matrix of biomaterials having physical and mechanical properties for controlled loading and release of substances, preferably by means of diffusion. The membranes obtained have high biodegradability. Said membranes are used as controlled-release dosage forms of substances beneficial to human health applied topically.

Inventors:
ARCINIEGA VÁZQUEZ EDUARDO (MX)
CERPA GALLEGOS MARTHA ALEJANDRA (MX)
GONZÁLEZ MEDINA ESTEBAN (MX)
Application Number:
PCT/MX2019/000048
Publication Date:
November 12, 2020
Filing Date:
May 03, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ARCINIEGA VAZQUEZ EDUARDO (MX)
International Classes:
C08B30/00; A61K47/36; C08J3/18; C08K5/092; C08L3/00; C08L5/06
Domestic Patent References:
WO2007112579A12007-10-11
Foreign References:
CN109276555A2019-01-29
Other References:
SAIDIN NM ET AL.: "Roles of Polysaccharides in Transdermal Drug Delivery System and Future Prospects", JOURNAL OF APPLIED PHARMACEUTICAL SCIENCE, vol. 8, no. 3, 2018, pages 141 - 157, XP055760103, ISSN: 2231-3354, Retrieved from the Internet [retrieved on 20200113], DOI: 10.7324/JAPS.2018.8320
Attorney, Agent or Firm:
ÁLVAREZ TORNEL, Eduardo (MX)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. Un proceso de obtención de membranas poliméricas a partir de componentes naturales, caracterizado porque comprende los siguientes pasos:

a) Moler una cantidad definida de al menos un grano y/o tubérculo de origen vegetal previamente seleccionados a una velocidad constante de 2000 rpm hasta obtener un material con un tamaño de partícula fino;

b) Tamizar el material molido obtenido en el paso a) hasta obtener un material con un tamaño de partícula con distribución de tamaños estrecha empleando una criba de #80 mm;

c) Homogenizar dentro de un contenedor de un 3% a un 30% en peso el material tamizado obtenido en el paso anterior junto con un 0.1% a un 15% en peso de al menos un aceite de origen vegetal previamente seleccionado a una temperatura de 70 °C agitando durante 30 minutos a una velocidad constante de 700 rpm, hasta obtener una pasta homogénea;

d) Agregar al contenedor que contiene la pasta del paso anterior, de un 5% a un 45% en peso de agua a temperatura ambiente, manteniendo la temperatura de 70 °C y la velocidad constante de agitación de 700 rpm durante 5 minutos;

e) Agregar al contenedor que contiene la mezcla del paso anterior de un 3% a un 30% en peso de Pectina manteniendo la temperatura de 70 °C y la velocidad constante de agitación de 700 rpm durante 5 minutos; f) Agregar al contenedor que contiene la mezcla del paso anterior de un 0.1% a un 3% de un agente plastificante de origen natural manteniendo la temperatura de 70 °C y la velocidad constante de agitación de 700 rpm durante 5 minutos;

g) Agregar al contenedor que contiene la mezcla del paso anterior una cantidad de agua con una proporción en % en peso idéntica a la cantidad de agua agregada en el paso d) manteniendo la temperatura de 70 °C y la velocidad constante de agitación de 700 rpm durante 5 minutos;

h) Reposar la mezcla obtenida en el paso anterior durante 10 minutos para reducir de manera pasiva y gradualmente la temperatura de la misma hasta alcanzar una temperatura aproximada a los 25 °C, obteniendo una mezcla con un rango de viscosidad de 400-6000 cp; y

i) Vaciar el fluido viscoso obtenido en el paso anterior dentro de un molde con forma predefinida de acuerdo con la aplicación final requerida, manteniendo una humedad del fluido entre un 10% y 20%.

2. Un proceso de obtención de membranas poliméricas a partir de componentes naturales, de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado además porque para los granos o tubérculos de plantas empleados en el paso a) se selecciona al menos uno de los del grupo comprendido por granos o tubérculos de arroz, tapioca, maíz, camote y papa.

3. Un proceso de obtención de membranas poliméricas a partir de componentes naturales, de acuerdo a las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado además porque para el aceite de origen vegetal empleado en el paso c) se selecciona al menos uno de los del grupo comprendido por aceites de coco, maíz, aguacate, oliva, argán, soya, cártamos, girasol, almendras y semilla de uva.

4. Un proceso de obtención de membranas poliméricas a partir de componentes naturales, de acuerdo a las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque el agente plastificante natural para aporta grupos ácidos empleado en el paso c) es preferentemente jugo de limón con una concentración de un 20% a un 60% de ácido cítrico.

5. Un proceso de obtención de membranas poliméricas a partir de componentes naturales, de acuerdo a las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque para preparar una variante de la membrana polimérica con alta capacidad de hinchamiento se emplea dentro del proceso un 5% en peso de almidón de tapioca, un 3% en peso de pectina, un 0.9% en peso de aceite de coco y un 91.1% en peso de agua.

6. Una membrana polimérica a partir de componentes naturales caracterizada porque es obtenida mediante los procesos de las reivindicaciones anteriores.

7. El uso de las membranas poliméricas a partir de componentes naturales obtenidas mediante los procesos de las reivindicaciones 1 a 5, para ser empleadas como medios de liberación controlada de sustancias benéficas al ser humano.

8. El uso de las membranas poliméricas a partir de componentes naturales obtenidas mediante los procesos de las reivindicaciones 1 a 5, para ser empleadas como medios de liberación controlada de sustancias benéficas al ser humano de acuerdo a la reivindicación 7, donde el mecanismo de liberación de sustancias benéficas al ser humano es difusión cutánea.

9. Un proceso de liberación y dosificación controlada de sustancias benéficas al ser humano, caracterizado porque comprende los pasos de:

a) Sumergir la membrana polimérica obtenida mediante los procesos de las reivindicaciones 1 a 6 dentro de un medio que incluya al menos una sustancia benéfica para permitir la absorción de esta dentro de la membrana polimérica; y

b) Poner en contacto de forma cutánea la membrana polimérica del paso anterior con un ser humano para dosificarle mediante difusión la sustancia benéfica absorbida por la membrana polimérica.

10. El proceso de liberación y dosificación controlada de sustancias benéficas al ser humano de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado además porque la sustancia benéfica a dosificar es preferentemente un principio activo o un fármaco de aplicación tópica.

Description:
PROCESO DE OBTENCIÓN DE MEMBRANAS POLIMERICAS A PARTIR DE COMPONENTES DE ORIGEN NATURAL

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con el campo técnico de la química de materiales, particularmente al campo técnico de los materiales poliméricos y más particularmente, se refiere a procesos de obtención de membranas poliméricas a partir de componentes de origen natural y el producto biopolimérico obtenido que presenta una alta biodegradabilidad, donde los componentes de origen natural empleados, particularmente, son componentes de origen vegetal y las membranas obtenidas serán empleadas como medios de dosificación de sustancias.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los polímeros sintéticos han tenido una gran importancia desde 1940 debido a que son utilizados en un sin número de procesos en todas las actividades de nuestra vida cotidiana. Este gran número de aplicaciones no solo se debe a sus altas capacidades mecánicas, térmicas, estabilidad y durabilidad sino también a su fácil y barato proceso de obtención. Pero a su vez, este gran número de aplicaciones tiene consecuencias que resultan en la formación de grandes cantidades de residuos que contaminan de manera importante el medio ambiente . Actualmente, cada vez es más común la búsqueda de tecnologías y actividades enfocadas en la prevención de la contaminación ambiental, en este sentido, el uso de biomateriales naturales para preparar diversos productos poliméricos coadyuvando en la reducción de la contaminación por plásticos ha recibido una mayor atención por parte de la academia y la industria, tanto a nivel local como internacional . Los polímeros que incluyen componentes de origen natural (biopolímeros) presentan alta capacidad de degradación mediante procesos naturales, permitiendo, mediante la degradación de los componentes naturales, la liberación o fácil reutilización de los componentes termoplásticos o incluso termofijos de dichos polímeros y en algunos casos, se logra la liberación de la unidad monomérica del material, logrando con esto reducir de una manera importante el nivel de contaminación de los bioplásticos y el posible reciclaje de dichos materiales. Las mayores áreas de aplicación para sendos biopolímeros atienden regularmente a la manufactura de bolsas, cajas y otros materiales de empaque buscando reemplazar los materiales sintéticos como los polímeros, ya que, los países con mayor desarrollo industrial han incluso prohibido o restringido el uso de materiales de empaque sintético. Es por lo anterior que el empleo de tecnologías basadas en la preparación de productos a base de biopolímeros que cumplen con las ventajas de la degradabilidad y reducción de la contaminación se ha venido convirtiendo en una de las tecnologías más importantes para la reducción de la contaminación global y comprende un prospecto de desarrollo eficiente.

En resumen, las tecnologías actuales en dicho campo se enfocan principalmente en las formulaciones y mecanismos de interacción de los monómeros sintéticos con materiales naturales junto con procesos para mejorar las propiedades de dichos materiales, pero paralelamente, para el área de la elaboración de membranas que se emplean como medios de dosificación y liberación controlada de sustancias, debido a las peculiaridades requeridas en dichos medios donde se desea preferentemente la formación de redes entrecruzadas dentro de la membrana que incluyan sitios activos o mecanismos de degradación que permitan la liberación controlada de las sustancias específicamente para consumo humano, la mayoría de los polímeros empleados son de carácter sintético y en consecuencia representan un problema en casos de incompatibilidad con el usuario como puede ser el caso de las membranas diseñadas para adherirse sobre la piel, así como la problemática antes mencionada del desecho del material post consumo y su subsecuente contaminación del medio ambiente, incluyendo también los residuos o materiales de desechos generados en los proceso de preparación de dichos materiales donde son necesarios procesos complejos de producción que llegan a involucran el empleo de materiales de origen natural pero generan un posible residuo contaminante. Para resolver dicha problemática se desarrolló la presente invención, la cual se refiere a un novedoso proceso de obtención de membranas poliméricas a partir de materiales naturales exclusivamente, sin integrar ningún tipo de material sintético y más particularmente, a partir de aceites naturales seleccionados de los del grupo de aceites de coco, de maíz, de aguacate, de oliva, de argán, de soya, de cártamo, de girasol, de semilla de uva y de almendras; en combinación con almidones naturales derivados de granos y tubérculos seleccionados de los del grupo de arroz, tapioca, maíz en seco, camote y papa; y empleando a su vez agentes gelidificantes naturales como la pectina y el jugo de limón dentro del proceso de obtención de dichas membranas . Adicionalmente el proceso de la presente invención presenta también la ventaja de estar integrado por pasos y etapas de transformación fisicoquímica que no requieren el empleo de elementos sintéticos ni generan residuos. En base a todo lo anteriormente mencionado y contrastando con el estado de la técnica para permitir una mayor apreciación de las características distintivas de la presente invención, un ejemplo de lo antes mencionado se muestra en el documento chino con número CN106674556 que refiere a un proceso para la producción de una membrana comestible y degradable a partir de almidón de guisantes donde el objetivo principal de dicha invención comprende el aportar un proceso de obtención de dichas membranas a partir de la combinación de almidón de guisante, glicerina y alginato de sodio entre otros, sometiéndolos a un proceso de degasificación por vacío para posteriormente depositarlo en una banda transportadora con cobertura de cobre que se encargará de hacer pasar el material primeramente a través de un canal de secado por vapor y posteriormente a través de un canal de enfriamiento con una humedad relativa del 50% para formar la película. A diferencia de dicho documento, podemos apreciar que la invención que se pretende proteger a través de la presente solicitud corresponde a un proceso donde a pesar de ser empleado un almidón de origen natural, el proceso conlleva el empleo de elementos exclusivamente de origen natural y etapas donde no es requerido el empleo de equipo especializado para llevar a cabo la manufactura, situación que no es viable a la vista de la información divulgada en el documento CN106674556 y de igual forma el producto obtenido en dicho documento corresponde a un producto donde se buscan cualidades que permitan una alta resistencia tensil, permeabilidad a la humedad, permeabilidad gaseosa y solubilidad en agua, a diferencia del producto de la presente invención donde las propiedades que se alcanzan atienden específicamente a aquellas relacionadas con la dosificación controlada de sustancias, particularmente de forma cutánea .

Otro ejemplo más se presenta en el documento chino con número CN105440323 donde el objeto de dicho documento refiere a un filme comestible a partir almidón de papa morada, alginato de sodio, glicerina, etilparabeno sódico y Tween 80; y donde su método de preparación se comprende del mezclado, degasificación, homogeneización por agitación y secado de la película, lo que genera una película con propiedades mecánicas mejoradas y cierta capacidad antioxidativa. Inicialmente podemos apreciar que la invención referida en el documento CN105440323 presente elevadas similitudes con la invención referida en el documento CN106674556 y de igual forma pretende una formulación y proceso que le aporta características mecánicas mejoradas que no son relevantes a comparación de la invención que se pretende proteger a través de la presente solicitud en el caso de la liberación controlada de sustancias, asimismo se hace referencia en dicho documento que los componentes involucrados en el proceso de elaboración, de entre los cuales destaca como ingrediente principal el almidón de la papa morada, sin embargo no es el único ingrediente de importancia en la formula, ya que agregan una proporción equivalente a la cuarta parte de alginato de sodio con respecto del ingrediente base de la membrana, empleando así agentes tensoactivos que favorecen la dispersión de las partículas de almidón, componentes que en la invención que se pretende proteger a través de la presente invención no son necesarios, ya que la dispersión de la fase sólida se lleva acabo únicamente por procesos físicos y con la contribución del comportamiento viscoso de los materiales naturales involucrados, evitando así la separación de fases, la formación de dominios de tamaños de partícula variados y favoreciendo la formación de película homogénea, sin la adición de surfactantes a la mezcla. Aun cuando la invención del documento CN105440323 habla de una película de características similares a la de la membrana de la presente invención, dicha membrana está formulado únicamente con aceite, almidones y agentes gelidificantes naturales sin el empleo de otros componentes como los conservadores, teniendo como objetivo el obtener una matriz polimérica natural, capaz de retener - liberar en su estructura componentes (principios activos, base acuosa y oleosa) , para el tratamiento de afecciones comunes como la cefalea y otros padecimientos crónicos evitando el uso de materiales sintéticos que causen alteraciones dérmicas, situación que no se evidencia y/o menciona en el documento en cuestión.

En el caso de la obtención de materiales poliméricos que se encuentran diseñados para la liberación controlada de sustancias tenemos que el documento estadounidense con número US4985082 hace referencia a una composición de una matriz granular microporosa de almidón útil en la absorción y almacenamiento para posterior liberación de composiciones útiles mediante difusión en fluidos derivada de compresión mecánica o mediante degradación química de la matriz, dicha matriz es preparada mediante una primer hidrolización parcial de los gránulos de almidón empleando alfa-amilasa y/o glucoamilasa o una mezcla de dichas enzimas para posteriormente ser tratados químicamente para modificar su integridad estructural y características superficiales. matriz de almidón granular microporosas, las similitudes con la invención que se pretende proteger no son relevantes, ya que el proceso de obtención propuesto en la presente solicitud no incluye un tratamiento enzimático que favorezca las propiedades de la membrana, al controlar el diámetro granular de los almidones, ya que en este no se trata de ninguna manera el almidón, así mismo, no se utilizan en la membrana microrganismos ni procesos microbiológicos para el control de la porosidad, distanciando ampliamente el objetivo y principios tecnológicos presentes en ambas invenciones .

A la vista de lo comprendido en el estado de la técnica, es muy conveniente aclarar que, en la invención propuesta en la presente solicitud se lleva a cabo la dispersión de los almidones en la fase oleica por efectos de la agitación, por la propia naturaleza de las partículas de almidón y las características del aceite, las partículas sólidas son hinchadas con el aceite y por efecto de la temperatura el conjugado aceite-almidón comienza a interactuar, logrando penetrar a la partícula de tal manera que cuando se comienza a agregar agua y se mantiene la agitación se obtiene una miscibilización de las fases sin que sea necesaria la presencia de un agente surfactante, hecho que logra bajar el costo de producción de las membranas y aumenta el grado de pureza de las mismas al no tener la presencia de grupos químicos presentes en el tensoactivo. Así mismo la presencia de la pectina en la presente invención logra mayor interacción en la masa formada por el almidón, aceite y agua, hecho que se potencial!za por los grupos ácidos del jugo natural del limón, colaborando en la formación de la matriz polimérica logrando un efecto paralelo a la gelatinización "la plastificación de la red", que puede ser tan resistente como se desee en función de la concentración definida de los componentes empleados en la manufactura.

Por consecuencia de todo lo anterior, la presente invención busca controlar los inconvenientes que presentan los procesos de preparación de membranas poliméricas compaginando a su vez la filosofía ambiental y el empleo exclusivamente de materiales de origen natural que presentan una alta compatibilidad con el ser humano, generando de esta manera un proceso para la obtención de membranas poliméricas a partir de componentes de origen natural con capacidades físicas y mecánicas adecuadas para la liberación controlada de sustancias para ser empleados en el ser humano, preferentemente de forma cutánea, derivando en un producto ecológico que supera ampliamente a los productos comerciales, así como a los documentos de patente que se encuentran dentro del estado de la técnica, ya que, ninguno de los documentos analizados evidencian un proceso que permita el empleo de una totalidad de componentes de origen natural para la preparación del polímero empleado en la dosificación de sustancias. Aunado a lo anterior, podemos resaltar que el proceso de la presente invención al implicar exclusivamente etapas y elementos de origen natural genera un menor impacto al medio ambiente y reduce la mano de obra empleada, eliminando la necesidad del uso de equipo especializado para las etapas de preparación y obtención del biopolímero.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Teniendo en cuenta los defectos de la técnica anterior, es un objeto de la presente invención aportar un proceso de obtención de membranas poliméricas a partir de componentes de origen natural que no requiere de elementos sintéticos, por lo que la presente invención aporta un proceso sencillo y eficiente para la obtención de membranas biopoliméricas.

Es otro objeto de la presente invención hacer disponibles las membranas poliméricas obtenidas mediante el método de la presente invención, las cuales se comprenden de una matriz entrecruzada de biomateriales que presentan propiedades físicas y mecánicas idóneas para la carga y liberación controlada de sustancias, preferentemente mediante difusión.

Es un objeto adicional de la presente invención el uso de las membranas poliméricas obtenidas mediante el proceso previamente mencionado, para ser empleadas como medios de liberación controlada de sustancias benéficas al ser humano de manera tópica cutánea.

Es un objeto también de la presente invención generar un proceso de liberación controlada de sustancias benéficas al ser humano que comprende una primera etapa de sumergir la membrana polimérica obtenida mediante el proceso de la presente invención dentro de un medio que incluya una sustancia benéfica y posteriormente una etapa de poner en contacto de forma cutánea la membrana polimérica de la etapa anterior con un ser humano para dosificarle mediante difusión la sustancia benéfica.

Y todas aquellas cualidades y objetivos que se harán aparentes al realizar una descripción general y detallada de la presente invención apoyados en las modalidades ilustradas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Los detalles característicos del proceso de obtención de membranas poliméricas a partir de componentes de origen natural se establecerán con particularidad en las reivindicaciones anexas. Sin embargo, algunas modalidades, características, objetos y ventajas del mismo se comprenderán mejor en la siguiente descripción detallada y los ejemplos de aplicación que se incluyen, los cuales se mencionan a manera de ejemplos ilustrativos y no deberán ser considerados como limitativos.

La presente invención se refiere a un proceso de obtención de membranas poliméricas a partir de componentes de origen natural útiles para la dosificación de sustancias benéficas al ser humano mediante difusión cutánea .

Otro aspecto de la invención se refiere a las membranas poliméricas obtenidas mediante el método de la presente invención, las cuales se comprenden de una matriz entrecruzada de biomateriales que presentan propiedades físicas y mecánicas idóneas para la carga y liberación controlada de sustancias, preferentemente mediante difusión. Un aspecto más de la presente invención refiere al uso de las membranas poliméricas obtenidas mediante el proceso previamente mencionado, para ser empleadas como medios de liberación controlada de sustancias benéficas al ser humano mediante difusión cutánea. Un aspecto adicional de la presente invención consiste en un proceso de liberación controlada de sustancias benéficas al ser humano que comprende los pasos de:

1. Sumergir la membrana polimérica obtenida mediante el proceso de la presente invención dentro de un medio que incluya una sustancia benéfica; y

2. Poner en contacto de forma cutánea la membrana polimérica del paso anterior con un ser humano para dosificarle mediante difusión la sustancia benéfica.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención está dirigida a un novedoso proceso de obtención de membranas poliméricas a partir de componentes de origen natural, donde las membranas presentan alta biodegradabilidad y logran adquirir propiedades fisicoquímicas y mecánicas homogéneas sobre de toda su estructura gracias a la combinación única de las condiciones de operación de los pasos del proceso y los componentes empleados para dicho proceso, particularmente, el proceso de la presente invención está basado en la obtención de membranas poliméricas que parten de la interacción específica que se logra entre al menos un polisacárido de origen natural, particularmente de origen vegetal y al menos un aceite natural, particularmente de origen vegetal, bajo las condiciones específicas de dicho proceso y la presencia también de plastificantes de origen natural, particularmente, pectina y jugo de limón . En el caso de los polisacáridos de origen vegetal, dichos componentes comprenden un polímero de origen natural, altamente hidrofílico y altamente biocompatible que regularmente ofrece una gran variedad de ventajas como el incremento en la permeabilidad del material, la reducción de la absorción no especifica de contaminantes, la disminución del ensuciamiento de la membrana, además del mejoramiento de las propiedades mecánicas del material obtenido, aunado a lo anterior, los polisacáridos de origen natural como el almidón mejoran la hidrofilicidad del polímero favoreciendo que en un proceso de degradación del mismo, hongos y bacterias específicas, por ejemplo, los hongos ligninolíticos, consuman el polímero a un ritmo más rápido utilizando a los polisacáridos como fuente de carbono para posteriormente consumir los carbonos presentes en las cadenas poliméricas restantes dentro de la membrana, de igual forma, los almidones son unos de los más abundantes polisacáridos naturales almacenados en las plantas, se encuentran en diferentes órganos de la planta, incluyendo semillas, frutos, tubérculos y raíces y funcionan como una fuente de energía para la planta, estructuralmente comprenden homopolisacáridos compuestos por cadenas de amilosa y amilopectina. La amilosa es una molécula lineal de unidades de a-D-glucopiranosil unidas por enlaces (1 4); algunas moléculas son ligeramente ramificadas por enlaces a (1 6) .

Esta molécula no es soluble en agua, pero puede formar micelas hidratadas por su capacidad para enlazar moléculas vecinas por puentes de hidrógeno y generar una estructura helicoidal. La amilopectina es el componente altamente ramificado del almidón: se forma a través de cadenas de residuos de a-D-glucopiranosil unidos entre sí principalmente por enlaces (1 4) pero con 5-6% de enlaces (1 6) en los puntos de ramificación. La proporción en la cual estas estructuras aparecen depende de la fuente botánica, las diferencias entre los cultivares de la misma especie y del grado de madurez de la planta. Los gránulos de almidón nativo se encuentran en un sistema polimérico semicristalino, donde la cristalinidad varía de 15 a 45%, y es atribuida a las cadenas cortas lineales de la amilopectina, que forman dobles hélices organizadas en una estructura cristalina tridimensional . Los almidones nativos de las diferentes especies de vegetales tienen como característica fundamental que sus propiedades fisicoquímicas y funcionales estarán influenciadas por su estructura granular y molecular. Sin embargo, el uso del almidón nativo es limitado debido a que muestra una pobre tolerancia a la amplia gama de condiciones de procesamiento y a sus propiedades funcionales, situación que no afecta directamente al proceso de la presente invención ya que los pasos y condiciones de operación empleadas en el mismo no logran afectar directamente a las estructuras del almidón empleando, siendo particularmente dicho almidón, al menos un almidón natural obtenido a partir de granos o tubérculos seleccionados de las plantas del grupo de arroz, tapioca, maíz, camote y papa.

Para el caso particular de los aceites de origen vegetal empleados en el proceso tenemos que para dichos aceites se selecciona al menos un aceite de origen vegetal de los del grupo comprendido por aceites de coco, de maíz, de aguacate, de oliva, de argán, de soya, de cártamo, de girasol, de semilla de uva y de almendras; y donde la inclusión del aceite de origen vegetal dentro del proceso permite que las partículas sólidas de almidón (insolubles en aceite) sean hinchadas con el aceite pero no disueltas y por efecto de la temperatura el conjugado aceite-almidón comience a interactuar de manera sinérgica logrando penetrar a las partículas de almidón de tal manera que cuando se comienza a agregar agua manteniendo agitación constante se miscibilicen las partículas de almidón dentro de la fase oleosa manteniendo intactas a las partículas de almidón sin que sea necesaria la presencia de un agente surfactante, generando sólo un hinchamiento en la superficie a causa de la interacción con el aceite, hecho que logra bajar el costo de producción de las membranas y aumenta el grado de pureza de las mismas al no tener la presencia de grupos químicos presentes en el tensoactivo a diferencia de las membranas poliméricas comerciales que hacen uso de agentes surfactantes . Así mismo, la presencia de la pectina en el proceso de la presente invención logra incrementar la interacción molecular en la masa formada por el almidón, aceite y agua, hecho que se potencial!za por los grupos ácidos del jugo natural del limón, colaborando en la formación de la matriz polimérica logrando como efecto paralelo a la gelatinización, "la plastificación de la red", empleando un mecanismo que permite controlar a voluntad, en función de la concentración definida de los componentes empleados en la manufactura, la resistencia mecánica de la membrana sin perder las altas propiedades de biodegradabilidad de la misma.

Particularmente, el proceso al que refiere la presente invención se comprende de los siguientes pasos para preparar una cantidad definida de la membrana polimérica:

1. Moler una cantidad definida de al menos un grano y/o tubérculo de origen vegetal previamente seleccionados a una velocidad constante de 2000 rpm hasta obtener un material con un tamaño de partícula fino (tipo harina) ;

2. Tamizar el material molido obtenido en el paso 1 hasta obtener un material con un tamaño de partícula con distribución de tamaños estrecha empleando una criba de #80 pm (tamaño de apertura nominal);

3. Homogenizar dentro de un contenedor de un 3% a un 30% en peso del material tamizado obtenido en el paso anterior junto con un 0.1% a un 15% en peso de al menos un aceite de origen vegetal previamente seleccionado a una temperatura de 70 °C agitando durante 30 minutos a una velocidad constante de 700 rpm, hasta obtener una pasta homogénea;

4. Agregar al contenedor que contiene la pasta del paso anterior, de un 5% a un 45% en peso de agua a temperatura ambiente, manteniendo la temperatura de 70 °C y la velocidad constante de agitación de 700 rpm durante 5 minutos;

5. Agregar al contenedor que contiene la mezcla del paso anterior de un 3% a un 30% en peso de Pectina manteniendo la temperatura de 70 °C y la velocidad constante de agitación de 700 rpm durante 5 minutos;

6. Agregar al contenedor que contiene la mezcla del paso anterior de un 0.1% a un 3% de jugo de limón con una concentración de un 20% a un 60% de ácido cítrico para aportar los grupos ácidos necesarios para la plastificación de la mezcla manteniendo la temperatura de 70 °C y la velocidad constante de agitación de 700 rpm durante 5 minutos;

7. Agregar al contenedor que contiene la mezcla del paso anterior una cantidad de agua con una proporción en % en peso idéntica a la cantidad de agua agregada en el paso 4, manteniendo la temperatura de 70 °C y la velocidad constante de agitación de 700 rpm durante 5 minutos;

8. Reposar la mezcla obtenida en el paso anterior durante 10 minutos para reducir de manera pasiva y gradualmente la temperatura de la misma hasta alcanzar una temperatura aproximada a los 25 °C, obteniendo una mezcla con un rango de viscosidad de 400-6000 cp; y

9. Vaciar el fluido viscoso obtenido en el paso anterior dentro de un molde con forma predefinida de acuerdo con la aplicación final requerida, manteniendo una humedad del fluido entre un 10% y 20%.

Para el proceso previamente descrito, el total de agua empleada durante el proceso corresponde a un 83% a un 92% en peso total de la mezcla a preparar. Complementariamente en el proceso de obtención de la presente invención, dentro del paso 1, se selecciona al menos un grano o tubérculo de planta seleccionados del grupo comprendido por granos o tubérculos de arroz, tapioca, maíz, camote y papa. Para el paso 3, el al menos un aceite de origen vegetal que se agrega se selecciona del grupo de aceites vegetales comprendido por aceites de coco, maíz, aguacate, oliva, argén, soya, cártamo, girasol, almendras y semilla de uva. El producto obtenido a través del proceso de la presente invención constituye una membrana polimérica amigable con el medio ambiente con altas cualidades de biodegradabi1idad, biocompatibilidad y propiedades fisicoquímicas y mecánicas adecuadas para ser empleado como medio de liberación y dosificación controladas de sustancias en el ser humano, particularmente principios activos o fármacos, evitando la irritabilidad que suelen presentar diversos parches transdérmicos de uso común. De igual forma y gracias a sus propiedades, las membranas de la presente invención pueden ser aplicadas directamente en la zona donde es requerido el medicamento, permitiendo que este mantenga su estabilidad química a la vez que se va liberando de manera controlada y evitando los efectos secundarios previamente señalados, asi mismo al tratarse de una red polimérica estructurada de nivel de entrecruzamiento medio, dicha estructura dentro de la membrana hace posible absorber las sustancias a dosificar (principios activos) en cortos periodos de tiempos y liberarlo de igual manera, dependiendo de los componentes seleccionados al momento de preparar la membrana a través del proceso de la presente invención, los tiempos de dosificación de las sustancias pueden oscilar entre 2 a 4 horas, tiempo necesario para combatir afecciones recurrentes en el organismo como los dolores de cabeza. Un segundo objeto de la presente invención corresponde a las membranas poliméricas obtenidas mediante el método de la presente invención, las cuales se comprenden de una matriz entrecruzada de biomateriales que presentan propiedades físicas y mecánicas idóneas para la carga y liberación controlada de sustancias, preferentemente mediante difusión. Un objeto adicional de la presente invención corresponde al uso de las membranas poliméricas obtenidas mediante el proceso previamente mencionado, para ser empleadas como medios de liberación controlada de sustancias benéficas al ser humano mediante difusión cutánea .

Finalmente, es un objeto más de la presente invención generar un proceso de liberación controlada de sustancias benéficas al ser humano que comprende los pasos de:

1. Sumergir la membrana polimérica obtenida mediante el proceso de la presente invención dentro de un medio que incluya al menos una sustancia benéfica; y

2. Poner en contacto de forma cutánea la membrana polimérica del paso anterior con un ser humano para dosificarle mediante difusión la sustancia benéfica.

Y donde particularmente, las sustancias benéficas a dosificar son preferentemente, principios activos o fármacos de aplicación tópica.

EJEMPLOS DE APLICACIÓN

Los siguientes ejemplos son incluidos para facilitar el entendimiento de la presente invención con fines ilustrativos y no limitativos, permitiendo la cabal comprensión de las modalidades preferidas del invento, sin que con ello se implique que no existen otras modalidades no ilustradas que puedan llevarse a la práctica con base en la descripción detallada de la invención previamente realizada, por lo que estos ejemplos no deberán ser considerados de ninguna manera limitativos del alcance de la invención.

Como se mencionó previamente, mediante el proceso de la presente invención se pueden preparar distintas composiciones de membranas poliméricas a partir de distintos componentes de origen natural, para el presente ejemplo, se prepararon 3 variantes siguiendo el mismo proceso de la invención y variando las cantidades de los ingredientes de acuerdo con el siguiente listado;

Ejemplo I, fórmula AT:

5% en peso de almidón de tapioca;

3% en peso de pectina;

0.9% en peso de aceite de coco; y

91.1% en peso de agua.

Ejemplo II, fórmula BT;

8% en peso de almidón de tapioca;

8% en peso de pectina;

2.5% en peso de aceite de coco; y

81.5% en peso de agua.

Ejemplo III, fórmula AM:

8% en peso de almidón de maíz;

8% en peso de pectina;

0.9% en peso de aceite de coco; y

83.1% en peso de agua.

Una vez preparadas las membranas poliméricas de los ejemplos mencionados se procedió a realizar un conjunto de pruebas de características mecánicas y fisicoquímicas obteniendo los siguientes resultados; Determinación de viscosidad; esta propiedad guarda una relación directa con la propiedad mecánica de la red de elasticidad creada al interior de la membrana,

Determinación de dureza; para determinar esta cualidad se empleó un durómetro integrando una punta 0, el equipo fue colocado de manera perpendicular a las muestras y la punta penetra en el material (identación) , regresando un esfuerzo ocasionado por las características elásticas del material. La punta seleccionada 0 corresponde a materiales elásticos de densidad media,

Determinación de espesores; se determinaron los espesores con un micrómetro digital, los cuales estuvieron en el rango de 0.2 a 4 mm dependiendo de la concentración de los componentes en la formulación y la viscosidad de estos,

Prueba de hinchamiento; para determinar la capacidad de hinchamiento de las membranas poliméricas preparadas se procedió a llevar cabo un hinchamiento de las muestras dentro de un medio líquido, particularmente agua bidestilada, por un periodo de 10 minutos después de los cuales se obtuvieron los siguientes resultados,

Para el caso de la formulación AM, la membrana alcanzo una solubilización total en el medio líquido en un periodo de 4 minutos .

Adicionalmente a los resultados y pruebas ya mencionados, se llevaron a cabo pruebas cualitativas complementarias generales como es el caso de una prueba de adherencia donde se prepararon muestras de las membranas preparadas en segmentos de 2 x 2 cm por duplicado y se humectaron con agua destilada y se colocaron en superficies de piel, metal y plástico, mostrando excelente adherencia sin la presencia de un adhesivo extra en la fórmula. El efecto adherente de las membranas procede directamente de las propiedades químicas de los componentes, lo que le da una característica única y natural, no se requieren elementos sintéticos en la formulación para mejorar la adhesión. Por otro lado, los materiales mostraron de acuerdo con las formulaciones, ángulos de contacto que oscilan de 20° a 45° dependiendo de la formulación, lo cual explica la resistencia de estos a ser perneados por agua, sin embargo, las membranas soportan la humedad y pueden servir de vehículo para los principios activos, ya sea de carácter hidrofilico y lipofílico, así mismo muestran la característica de absorción y liberación de los mismos de manera gradual. De igual forma, se llevó a cabo una prueba de biodegradación donde se colocaron muestras de los materiales en un bloque de suelo en ambiente controlado, a Temperatura de 25 °C a 35 °C y una humedad relativa de 20 a 30%. Después de un periodo definido se observó que las muestras mostraron cambios estructurales debido a la degradación y pérdidas en peso que oscilaron del 20 al 70%, lo que se le atribuye a la degradación de los almidones, por la biodegradación debida al ataque de microorganismo. Lo anterior resulta ser benéfico para el destino post-consumo de los materiales, ya que pueden ser incorporados al suelo después de su uso y no confinados, lo que contribuye al cuidado del ambiente.

Como podemos apreciar en base a la descripción y la información aportada de las diversas variantes de la presente invención, podemos definir claramente que una membrana polimérica obtenida a través de dichos procesos presenta amplias ventajas como es el hecho de presentar grados altos de hinchamiento en periodos cortos de tiempo, así como alta biocompatibilidad y biodegradabilidad en conjunto con una adherencia adecuada que permite llevar a cabo el proceso de difusión y dosificación controlada de sustancias y siendo sendas membranas biopolimeros obtenidos exclusivamente a partir de materiales naturales, lo que deriva en un biomaterial novedoso que no incluye agentes contaminantes no amigables con el medio ambiente en su formulación, complementariamente, el proceso de la presente invención no genera residuos peligrosos, no requiere de grandes cantidades de agua durante el proceso, no emplea materiales químicos en su formulación para generar la red entrecruzada como sí es el caso de los medios de dosificación poliméricos comerciales que emplean tensioactivos sintéticos durante el proceso de obtención, adicionalmente, el proceso de la presente invención permite controlar las propiedades fisicoquímicas y mecánicas de la membrana preparada mediante la manipulación de las concentraciones de los componentes y las condiciones de operación del proceso para obtener membranas diseñadas según las necesidades industriales, las membranas poliméricas aquí expuestas son más baratos que las encontradas en el mercado, debido a la miscibilidad de las fases generada durante el proceso que elimina la necesidad del empleo de componentes adicionales. Aunque esta invención ha sido descrita en su modalidad preferida, para especialistas en la materia será evidente que el alcance de la presente invención se extiende más allá de las modalidades específicamente descrita a otras modalidades alternas y/o usos de la invención que resulten obvias y derivables de la misma. Además, aunque la invención se ha mostrado y descrito en detalle con apego a un modo de realización ejemplificativa. Algunas otras modificaciones o cambios sean claramente obvios para especialistas en particular con base en la descripción que antecede. Por consiguiente, se estima que pueden hacerse varias combinaciones de las características específicas y aspectos de las modalidades descritas que caerían indiscutiblemente dentro de la invención. Habida cuenta de lo anterior, se pretende que el alcance de la invención no deberá estar limitado por las modalidades particularmente descritas, sino que dicho alcance deberá estar definido por una lectura razonable de las siguientes reivindicaciones.