L' Idrossietilcellulosa, chiamata anche HEC, è un composto chimico derivato dalla cellulosa con una serie di procedimenti chimici e fisici, non ionico, solubile in acqua calda o fredda.

Il nome definisce la struttura della molecola:

• Idrossietil. Questo indica la presenza di gruppi idrossietilici nella struttura molecolare. Questi gruppi consistono in un gruppo etilico (-CH₂-CH₃) legato ad un gruppo ossidrile (-OH), conferendo proprietà idrofile alla molecola.
• cellulosa. Questo indica che la molecola è derivata dalla cellulosa, un polimero naturale composto da catene di glucosio. L'idrossietilcellulosa è una derivata della cellulosa che viene spesso utilizzata come addensante e stabilizzante in prodotti cosmetici e farmaceutici.

La funzione di questo composto è quella di agire come un addensante e stabilizzante in formulazioni cosmetiche e farmaceutiche. L'idrossietilcellulosa è solubile in acqua e può aumentare la viscosità di una soluzione acquosa, migliorando la sua capacità di formare gel o sospensioni stabili. Viene utilizzata in una vasta gamma di prodotti, tra cui creme, lozioni, shampoo, e lubrificanti oculari.

Processo industriale di sintesi chimica

La produzione di idrossietilcellulosa (HEC) comporta diversi passaggi progettati per modificare chimicamente la cellulosa, creando un polimero solubile in acqua ampiamente utilizzato come addensante, legante e stabilizzante in varie applicazioni industriali, inclusi cosmetici, prodotti farmaceutici e materiali da costruzione. 

• Selezione della cellulosa. La cellulosa grezza, generalmente derivata da fibre di cotone o legno, viene selezionata come materia prima.
• Pulizia e preparazione. La cellulosa viene purificata e preparata per garantire che sia libera da impurità prima della reazione chimica.
• Alchilazione. La cellulosa viene trattata con ossido di etilene per introdurre gruppi idrossietilici nella struttura molecolare della cellulosa. Questo passaggio avviene sotto condizioni controllate di temperatura e pH.
• Neutralizzazione. La cellulosa modificata viene neutralizzata per fermare la reazione chimica.
• Purificazione. Il prodotto viene purificato per rimuovere eventuali impurità chimiche e fisiche.
• Essiccazione. L'HEC viene essiccato per ridurre il contenuto di umidità e convertirlo in una forma polverosa o granulare.

Si presenta in forma di polvere bianco/giallastra.

A cosa serve e dove si usa

Cosmetica - Funzioni INCI

• Binder. Composto legante che è utilizzato in prodotti cosmetici, alimentari e farmaceutici come antiagglomerante con la funzione di rendere setoso, compatto e omogeneo il prodotto in cui è inserito. Il legante, naturale come mucillagini, gomme e amidi oppure chimico, può avere forma di polvere o di liquido.
• Stabilizzatore di emulsioni. Le emulsioni sono termodinamicamente instabili. Gli stabilizzatori di emulsione migliorano la formazione e la stabilità delle emulsioni singole e doppie. nonché la loro shelf-life. Va notato che nella relazione struttura-funzione, la massa molare dell'ingrediente utilizzato gioca un ruolo importante.
• Agente filmogeno. Produce, nel momento dell'applicazione, una pellicola sottilissima continua con un  bilanciamento ottimale  di coesione, adesione ed adesività  su pelle, capelli o unghie per contrastare o limitare danni da fenomeni esterni come prodotti chimici, raggi UV e inquinamento.
• Light stabilizer. Impedisce alla luce di degradare i componenti sensibili alla luce e rallenta le reazioni di degradazione già iniziate. Il meccanismo è, in un certo senso, simile agli antiossidanti e l'efficacia dipende dalla complessità della formulazione e dalla densità del prodotto.
• Agente di controllo della viscosità. Controlla e adatta, aumentando o diminuendo, la viscosità al livello richiesto per una stabilità chimica e fisica ottimale del prodotto e del dosaggio in gel, sospensioni, emulsioni, soluzioni. 

Viene usato in molti altri settori come addensante, fluido protettore, stabilizzante, regolatore del rilascio d'acqua.

• Vernici. Emulsionante polimerico.
• Edilizia. Per cemento e malta come addensante.
• Cosmetici. Addensante e stabilizzatore.
• Ceramica. Regolatore d'umidità.
• Estrazione di petrolio. Controllo del fluido.
• Medicinali. Regolatore del rilascio del farmaco (1) (2)

Molecular Formula    [C₆H₇O₂ (OH)₃-x OCH (OH) CH₃ x]

Molecular Weight    806.9 g/mol

CAS  9004-62-0

Bibliografia_________________________________________________________________________

(1) Chen YC, Ho HO, Liu DZ, Siow WS, Sheu MT. Swelling/floating capability and drug release characterizations of gastroretentive drug delivery system based on a combination of hydroxyethyl cellulose and sodium carboxymethyl cellulose. PLoS One. 2015 Jan 24;10(1):e0116914. doi: 10.1371/journal.pone.0116914. 

Abstract. The aim of this study was to characterize the swelling and floating behaviors of gastroretentive drug delivery system (GRDDS) composed of hydroxyethyl cellulose (HEC) and sodium carboxymethyl cellulose (NaCMC) and to optimize HEC/NaCMC GRDDS to incorporate three model drugs with different solubilities (metformin, ciprofloxacin, and esomeprazole). Various ratios of NaCMC to HEC were formulated, and their swelling and floating behaviors were characterized. Influences of media containing various NaCl concentrations on the swelling and floating behaviors and drug solubility were also characterized. Finally, release profiles of the three model drugs from GRDDS formulation (F1-4) and formulation (F1-1) were examined. Results demonstrated when the GRDDS tablets were tested in simulated gastric solution, the degree of swelling at 6 h was decreased for each formulation that contained NaCMC in comparison to those in de-ionized water (DIW). Of note, floating duration was enhanced when in simulated gastric solution compared to DIW. Further, the hydration of tablets was found to be retarded as the NaCl concentration in the medium increased resulting in smaller gel layers and swelling sizes. Dissolution profiles of the three model drugs in media containing various concentrations of NaCl showed that the addition of NaCl to the media affected the solubility of the drugs, and also their gelling behaviors, resulting in different mechanisms for controlling a drug's release. The release mechanism of the freely water-soluble drug, metformin, was mainly diffusion-controlled, while those of the water-soluble drug, ciprofloxacin, and the slightly water-soluble drug, esomeprazole, were mainly anomalous diffusion. Overall results showed that the developed GRDDS composed of HEC 250HHX and NaCMC of 450 cps possessed proper swelling extents and desired floating periods with sustained-release characteristics.

(2) Chen YC, Ho HO, Chiu CC, Sheu MT. Development and characterization of a gastroretentive dosage form composed of chitosan and hydroxyethyl cellulose for alendronate. Drug Des Devel Ther. 2013 Dec 27;8:67-78. doi: 10.2147/DDDT.S52791. 

Abstract. In this study, alendronate, the most commonly used biphosphonate for treating osteoporosis, was formulated as gastroretentive dosage form (GRDF) tablets to enhance its oral bioavailability. GRDF tablets were characterized with the effects of different molecular weights (MWs) of chitosan (CS) and hydroxyethyl cellulose (HEC) at various ratios on swelling, floating, and physical integrity. The CS component was formed using various acids: acetic, lactic, malic, succinic, and citric, and a high viscosity grade of HEC was selected. The results demonstrated that the swelling ratios of the formulations comprising high MW CS were lower than those of low or medium MW CS when salts were formed with any countering acids except for acetic acid. The decreasing ranking of the swelling rates was: CS-citrate > CS-malate > CS-lactate > CS-succinate > CS-acetate. A negative correlation was found between the pKa of the respective countering acid and the swelling rate. The swelling rate was promoted if an acidic salt of CS with a lower water content was incorporated, while it became slower when tablet hardness was higher or the compression force to form tablets was increased. Although HEC did not contribute to swelling or floating, it played a role in maintaining structural integrity. A prolonged dissolution profile of alendronate GRDF tablets developed in this study was observed.