Carboximetilcelulosa
compuesto químico
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La carboximetilcelulosa (CMC), también conocida como carmelosa o carboximetilcelulosa sódica en su forma de sal de sodio, es un derivado semisintético de la celulosa utilizado por sus propiedades hidrofílicas, viscosizantes y biocompatibles.
| Carboximetilcelulosa | ||
|---|---|---|
| Nombre IUPAC | ||
| ácido acético; 2,3,4,5,6-pentahidroxihexanal | ||
| General | ||
| Otros nombres | CMC | |
| Fórmula estructural |
 | |
| Fórmula molecular | ? | |
| Identificadores | ||
| Código ATC | S01XA20 | |
| Número CAS | 9004-32-4[1] | |
| ChEBI | 85146 | |
| ChEMBL | 2109001 | |
| ChemSpider | 570957 | |
| DrugBank | DB11059 | |
| PubChem | 6328154 | |
| UNII | K679OBS311 | |
| KEGG | D01544 | |
| Propiedades físicas | ||
| Masa molar | 240,084517 g/mol | |
Se emplea como principio activo en formulaciones oftálmicas para el alivio sintomático de la enfermedad de ojo seco y otras afecciones de la superficie ocular, así como excipiente farmacéutico en diversas formas farmacéuticas, donde actúa como espesante, estabilizante, suspensor y agente de liberación modificada. Además de sus aplicaciones farmacéuticas, la carboximetilcelulosa tiene usos en las industrias alimentaria, cosmética, biotecnológica y de materiales debido a sus propiedades fisicoquímicas y a su perfil de seguridad.[2]
Farmacocinética
Absorción
La carboximetilcelulosa no se absorbe sistémicamente, tras su administración oral o tópica debido al alto peso molecular es incapaz de penetrar la córnea intacta cuando se aplica en el ojo. Se considera una sustancia no tóxica y no irritante que permanece en el sitio de aplicación realizando una acción mecánica o fisicoquímica.[3][4]
Excreción
Cuando se administra por vía oral, se elimina mayoritariamente a través de las heces. Cuando se emplea por vía quirúrgica, como en el caso de los geles antiadherentes intraperitoneales, los componentes del gel son absorbidos por el organismo y excretados totalmente del cuerpo en un plazo de 28 días. Finalmente, en su vía oftálmica, la sustancia se elimina a través del drenaje lagrimal normal hacia la cavidad nasal y la faringe, terminando finalmente en el tracto digestivo.
Farmacodinamia
Mecanismo de acción
La carboximetilcelulosa es una sustancia inerte a nivel sistémico, su mecanismo de acción depende de la vía de administración. En la vía oftálmica ejerce sus efectos mediante diversos mecanismos biofísicos que se concentran en la protección y reparación de la superficie ocular.
A nivel de la córnea, la carboximetilcelulosa se une a la superficie de las células epiteliales a través de subunidades de glucopiranosa, las cuales interactúan con los transportadores de glucosa GLUT-1. Esta unión promueve la adhesión, migración y reepitelización celular de las heridas corneales. Además, tiene propiedades viscoelásticas y mucomiméticas, actúa como sustituto de la mucina natural de la película lagrimal. Al incrementar la viscosidad de la lágrima y reduce su tensión superficial, prolonga el tiempo de permanencia del fluido sobre la superficie ocular, mejorando su lubricación; Este efecto proporciona osmoprotección, al proteger a las células epiteliales del daño inflamatorio inducido por la hiperosmolaridad lagrimal, una de las principales alteraciones fisiopatología del síndrome de ojo seco.[4]
Otro de los mecanismos de la carboximetilcelulosa es la modulación de la absorción de medicamentos cuando se administra en combinación con otros fármacos. Su elevada viscosidad permite la formación de una red que retiene las moléculas del principio activo, retrasando y controlando su liberación y absorción. Como consecuencia se incrementa el tiempo de contacto del fármaco con la superficie ocular, lo que puede mejorar su biodisponibilidad y eficacia terapéutica.
Uso clínico
La aplicación clínica más consolidada de la carboximetilcelulosa corresponde a la oftalmología, ya que corresponde el principio activo principal de numerosas lágrimas artificiales utilizadas para el tratamiento del síndrome de ojo seco.[5][6] Gracias a sus propiedades hidrofílicas, su alta viscosidad y propiedades mucoadhesivas, la carboximetilcelulosa reduce la fricción ocasionada entre la superficie ocular y los párpados, estabiliza la película lagrimal, actúa prolongando la lubricación sobre la córnea y disminuye los síntomas de irritación ocular[7][6][8]
Efectos farmacológicos [9][10]
| Efecto | Descripción |
|---|---|
| Cicatrización corneal | Facilita la recuperación del epitelio corneal tras lesiones menores o cirugías refractivas como el LASIK. |
| Citoprotección | Protege las células oculares frente al estrés ambiental y mecánico. |
| Efecto laxante | Por vía oral, actúa como laxante formador de masa (bulk-forming), al retener agua y aumentar el volumen fecal.(no se encontró ninguna referencia a su uso actual como laxante) |
| Lubricación y humectación | Alivio inmediato y temporal del ardor, la irritación y el malestar por sequedad ocular o exposición al viento y al sol. |
Interacciones[11][12][13][14]
| Fármaco | Resultado de la interacción |
|---|---|
| Digoxina | Reducción de niveles séricos del fármaco |
| Nitrofurantoína | Retraso y disminución de la absorción urinaria |
| Warfarina | Fluctuaciones en el efecto anticoagulante (INR) |
| Propranolol | Enlentecimiento extremo de la liberación del fármaco |
| Cloruro de Benzalconio | Modificación favorable de la reología; riesgo tóxico a dosis altas |
Posologia
Dosis recomendadas
Adultos y personas mayores: La dosis estándar consiste en instilar 1 gota en el ojo o en los ojos afectados según la intensidad de las molestias.
Se administra habitualmente de 3 a 4 veces al día, aunque puede emplearse con mayor frecuencia o a demanda si la gravedad de la sequedad ocular lo requiere.[15][16][17]
Concentraciones
Solución al 0.5 % (5 mg/mL): Indicada para el alivio de la sequedad e irritación ocular de intensidad leve a moderada.[18]
Solución al 1.0 % (10 mg/mL): Presenta mayor viscosidad y está destinada a casos de sequedad ocular moderada a severa o para proporcionar protección prolongada durante el descanso nocturno.[19][15]
Presentaciones
La carboximetilcelulosa sódica se comercializa predominantemente como solución oftálmica estéril (colirio). Puede venir en dos modalidades de envasado:
- Envases multidosis: Frascos gotero (típicamente de 10 mL a 15 mL). Requieren la adición de conservantes para garantizar la esterilidad tras la apertura. Su período de validez una vez abierto suele ser de 28 días.
- Envases unidosis (sin conservantes): Viales ampolla de uso único (típicamente de 0.4 mL a 0.5 mL). Indicados para pacientes con alergia/sensibilidad a conservantes, usuarios de lentes de contacto o personas que requieren instilaciones muy frecuentes.
Tabla comparativa: componentes de lágrima natural vs lágrima artificial (CMC)[20][21][22][23][24]
| Capa | Lágrima natural | Carboximetilcelulosa (lágrimas artificiales) |
|---|---|---|
| Capa lipídica (externa) | Ésteres de cera
Ésteres de colesterol Triglicéridos Ácidos grasos Fosfolípidos |
No contiene lípidos. |
| Capa acuosa (media) | Agua
Electrolitos Proteínas antimicrobianas (lisozima, lactoferrina, IgA) Vitaminas |
Agua purificada
Cloruro de sodio Cloruro de potasio Cloruro de calcio Cloruro de magnesio Ácido bórico Borato de sodio Carboximetilcelulosa |
| Capa mucinica (interna) | Mucinas (MUC5AC, MUC1, MUC4, MUC16). | Carboximetilcelulosa sódica |
Efectos adversos
La carboximetilcelulosa sódica en su formulación oftálmica presenta un perfil de seguridad que es muy elevado. Debido a su gran peso molecular, la absorción sistémica que se da a través de la mucosa ocular es insignificante o nula, por lo que las reacciones adversas de esta, se limitan exclusivamente al ámbito local (superficie ocular y anexos) y suelen ser de un carácter leve y transitorios.
Los estudios preclínicos y los datos de exposición clínica indican que la carboximetilcelulosa no posee potencial teratogénico ni embriotóxico. Al carecer de absorción sistémica apreciable tras la administración tópica ocular, no se anticipa ningún riesgo para la organogénesis o el desarrollo fetal. [25]
Para la evaluación de las reacciones adversas (RAM) se han tenido en cuenta los criterios del CIOMS (Council for International Organizations of Medical Sciences / Consejo de Organizaciones Internacionales de las Ciencias Médicas).[9]
| Sistema implicado | Grupo CIOM SM | Tipo de reacción |
|---|---|---|
| Trastornos oculares | Muy frecuentes(≥10%) | Visión borrosa transitoria (inmediatamente posterior a la aplicación). |
| Frecuentes (≥1% y <10%) | Irritación ocular (sensación de ardor o escozor leve), molestia ocular, dolor ocular, prurito (picor) ocular e hiperemia conjuntival. | |
| Poco frecuentes (≥0.1% y <1%) | Hiperlagrimeo (aumento del lagrimeo), secreción ocular, formación de costras en el margen palpebral, acumulación de residuo de medicamento y sensación de cuerpo extraño. | |
| Raros (≥0.01% y <0.1%) | Defectos, erosión o microabrasión en el epitelio corneal (derivados habitualmente del contacto accidental con el aplicador). | |
| Muy raros (<0.01%) | Ulceración o infección corneal (asociada secundariamente a contaminación microbiológica del recipiente). | |
| Trastornos del sistema inmunológico | Poco frecuentes (≥0.1% y <1%) | Hipersensibilidad ocular local (alergia ocular, edema palpebral e hinchazón periocular). |
| Muy raros (<0.01%) | Reacciones de hipersensibilidad sistémica (urticaria, angioedema o prurito cutáneo) inducidas por extrema sensibilidad al polímero o a los excipientes. |
Contraindicaciones
Hipersensibilidad: La única contraindicación absoluta para el uso de carboximetilcelulosa sódica es la hipersensibilidad conocida al principio activo o a cualquiera de los excipientes incluidos en la formulación comercial (especialmente a conservantes como el cloruro de benzalcanio en pacientes sensibilizados). [26]
Embarazo: Compatible. No se disponen de estudios clínicos controlados a gran escala en mujeres gestantes; sin embargo, dado que la exposición sistémica materna tras la instilación ocular es prácticamente nula, no se prevén efectos adversos embrionarios ni fetales. Su uso se considera seguro durante todas las etapas de la gestación.[26][27][28]
Otras aplicaciones
La carboximetilcelulosa (CMC) tiene un variado y amplio rango de aplicaciones, puede ser utilizada en distintas industrias gracias a su propiedades fisicoquímicas, viscosidad, biocompatibilidad, baja toxicidad y capacidad de servir cómo excipiente, lo que consolida esta sustancia cómo uno de los derivados de la celulosa más utilizados.
Industria alimentaria
La carboximetilcelulosa es uno de los hidrocoloides mayormente utilizados como aditivo alimentario gracias a sus propiedades espesantes, estabilizantes, emulsificantes y formadores de película, estas propiedades permiten que se mejore la consistencia, textura y estabilidad de una amplia variedad de alimentos [29][30][31]
Su uso principal en la industria alimentaria se emplea en productos lácteos, helados, bebidas, salsas, aderezos, mayonesas, panificados, productos de confitería y alimentos procesados, en donde su rol principal es evitar la sinéresis, la separación de fases y así aumentar el tiempo de vida útil del producto [29][30] Además se utiliza mucho en productos que son libres de gluten y grasas ya que al tener propiedades emulsificantes, aumenta la absorción de la humedad y evita que se dé pérdida de textura ocasionada por la ausencia de gluten o de grasas.[29]
En productos panificados mejora el volumen, la suavidad, y retrasa el endurecimiento del pan después del tiempo almacenado. En helados proporciona una textura más cremosa y en confitería cómo la goma de mascar, la crema de maní y la mantequilla, favorece a que exista una dispersión equilibrada entre grasas. [29][30][31][32]
Textiles
Se utiliza mayoritariamente debido a su alta capacidad de modificarse químicamente, la capacidad de formación de películas y su alta viscosidad. Estas propiedades permiten que se use como agente auxiliar en la industria textil.[33] Uno de sus usos principales es servir cómo sustancia de recubrimiento para aumentar la resistencia del hilo, mejorar la estabilidad del material y proteger a los filamentos durante el procesamiento textil [33][34][35]
También se ha estudiado el uso de la carboximetilcelulosa en la reutilización de residuos de algodón, ya que las fibras de algodón están formadas principalmente por celulosa, la carboximetilcelulosa sódica puede transformarlas químicamente para su reutilización[36][37]
Cosmética
Debido a su capacidad para retener agua, su alta viscosidad y su estabilidad coloidal, la carboximetilcelulosa se usa altamente cómo estabilizante y forma parte de las emulsiones cosméticas cómo las cremas, permitiendo estabilizar emulsiones tipo aceite/agua y reducir la deformación para garantizar que exista una consistencia adecuada en el producto (cremas, emulsiones)[38][39]
Biomedicina
Dentro del campo biomédico, la carboximetilcelulosa ha empezado a ser ampliamente estudiada gracias a su baja inmunogenicidad, su biocompatibilidad y su capacidad para formar compuestos hidratados. Estas propiedades han permitido que su uso en la biomedicina se enfoque sobre todo en la formación de hidrogeles, composiciones farmacéuticas que comprenden matrices poliméricas. y sistemas de administración farmacológicos[40][41] Los hidrogeles elaborados con carboximetilcelulosa son estructuras que absorben grandes cantidades de agua sin disolverse, por lo que sus investigaciones han permitido identificar este material muy adecuado para aplicaciones cómo sistemas de liberación de fármacos, medicina regenerativa e incluso ingeniería tisular[40][41][42]
Una de las aplicaciones más estudiadas actualmente corresponde a la liberación controlada de fármacos. La carboximetilcelulosa actúa cómo vehículo capaz de almacenar, encapsular, transportar y liberar los principios activos de manera controlada y prolongada mediante procesos de degradación del polímero dependiendo del pH o mediante difusión.[41][42]Además se ha logrado demostrar que compuestos de carboximetilcelulosa junto con otros polímeros sintéticos y naturales, cómo derivados de la goma de tamarindo, mejoran la estabilidad, y la liberación localizada de medicamentos antivirales, antiinflamatorios, y agentes antimicrobianos[41]
En cuanto a la reparación tisular, los materiales basados en carboximetilcelulosa, especialmente los apósitos poliméricos permiten que se mantenga un ambiente adecuado, húmedo, favorable para la reparación y cicatrización de heridas, además de que también permiten incorporar agentes microbicidas o farmacológicos.[43]La carboximetilcelulosa ha sido utilizada también cómo compuesto de scaffolds debido a su similitud estructural con matrices extracelulares hidratadas, esto ha permitido que, junto con otros biomateriales, se favorezca la regeneración tisular, la interacción celular, las propiedades mecánicas, y la regeneración de tejidos dañados. [43][44]
