Poliacrilato di sodio (Sodium polyacrylate) è un composto idrosolubile ad alto peso molecolare con rigidità e viscosità, nella sua soluzione acquosa, elevate ed è il sale sodico dell'acido acrilico. È spesso utilizzato come monomero nella produzione di polimeri superassorbenti, come il poliacrilato di sodio, che sono impiegati in applicazioni come pannolini e assorbenti igienici.

Il nome definisce la struttura della molecola

• Sodium (Sodio) - Indica la presenza di ioni sodio.
• Polyacrylate (Poliacrilato) - Indica che la molecola è un polimero derivato dall'acido acrilico.

Descrizione delle materie prime utilizzate nella produzione

• Acido acrilico - Un monomero organico che serve come blocco di costruzione principale per la produzione di poliacrilato.
• Idrossido di sodio o altro sale di sodio - Utilizzato per neutralizzare l'acido acrilico e introdurre ioni sodio nella molecola.

Processo di sintesi

• Polimerizzazione - L'acido acrilico viene polimerizzato, spesso utilizzando iniziatori di radicali liberi, per formare una catena di poliacrilato.
• Neutralizzazione - Il poliacrilato acido viene successivamente neutralizzato con una base di sodio, come l'idrossido di sodio, per formare il sale sodico del poliacrilato, ovvero il poliacrilato di sodio.

A cosa serve e dove si usa

Cosmetica

Assorbente. Assorbe sostanze disperse o disciolte in soluzioni acquose, acqua/olio, olio/acqua.

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.

Agente condizionante della pelle - Emolliente. Gli emollienti hanno la caratteristica di migliorare la barriera cutanea tramite una fonte di lipidi esogeni che aderiscono alla pelle  migliorando le proprietà della barriera, riempiendo le lacune dei cluster intercorneocitari per migliorare l'idratazione proteggendo dall'insorgenza di infiammazioni. In pratica hanno la capacità di creare una barriera che previene la perdita di acqua transepidermica. Gli emollienti sono additivi sgrassanti o rinfrescanti che migliorano il contenuto lipidico degli strati superiori della pelle prevenendo lo sgrassamento e l'essiccazione della pelle. Il problema degli emollienti è che molti presentano un forte carattere lipofilo e sono identificati come ingredienti occlusivi; si tratta di materiali oleosi e grassi che permangono sulla superficie cutanea e riducono perdita di acqua transepidermica. In cosmetica, emollienti ed idratanti sono sovente considerati sinonimi anche in presenza di umettanti ed occlusivi.

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.

Fissativo per capelli. Questo ingrediente ha la capacità di  creare, con la sua pellicola protettiva, rigidità e tenuta dei capelli ed ha anche ha la capacità di  formare, tramite un'applicazione uniforme, con le sue proprietà idrofile ed elastiche, legami tra le fibre dei capelli, per mantenerne, per un certo tempo, una particolare forma ai capelli. In pratica consente il controllo fisico dell'acconciatura.

Agente condizionante della pelle.  Rappresenta il perno del trattamento topico della pelle in quanto ha la funzione di ripristinare, aumentare o migliorare la tolleranza cutanea a fattori esterni, compresa la tolleranza dei melanociti. La funzione più importante dell'agente condizionante è  prevenire la disidratazione della pelle, ma il tema è piuttosto complesso e coinvolge emollienti ed umettanti che possono essere aggiunti nella formulazione.

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. 

Applicazioni

Materiali Superassorbenti - Usato in pannolini per neonati, prodotti per l'incontinenza e assorbenti femminili a causa della sua capacità di assorbire grandi quantità di liquido.

Trattamento dell'Acqua - Agisce come agente floculante, aiutando a rimuovere le impurità dall'acqua.

Agricoltura - Utilizzato per migliorare la ritenzione d'acqua nei terreni, particolarmente in aree aride o in condizioni di siccità.

Rilascio Controllato - Può essere utilizzato in sistemi di rilascio controllato per farmaci o altre sostanze.

Medicina

Studi

• Nel presente studio, sono stati esaminati gli effetti preventivi del Sodio poliacrilato (PANa) su tre tipi di lesioni esofagee indotte dal succo gastrico rispetto agli effetti preventivi dell'aceglutamide di alluminio e dell'alginato di sodio. Sono state anche studiate le influenze di PANa sui contenuti gastrici. L'effetto preventivo di PANa somministrato per via intraesofagea sulle lesioni esofagee indotto dall'applicazione intraesofagea del succo gastrico era più potente dell'acetilutamide di alluminio e dell'alginato di sodio. La somministrazione orale di PANa ha inibito la formazione di ulcera esofagea con legatura del piloro in modo più marcato rispetto all'acetilutamide di alluminio, mentre l'alginato di sodio non ha avuto alcun effetto in una dose elevata di 500 mg / kg. La somministrazione orale di PANa ha mostrato un effetto più protettivo rispetto all'acetilutamide di alluminio sull'ulcerazione esofagea indotta dalle legature simultanee del piloro e della cresta limitante, mentre l'alginato di sodio in una dose elevata di 500 mg / kg ha avuto scarso effetto sulla formazione dell'ulcera. PANa ha causato solo un leggero aumento del pH del succo gastrico e una leggera diminuzione dell'attività della pepsina. Da questi risultati, si può concludere che PANa ha mostrato un'attività antiulcerogenica principalmente a causa della sua azione di copertura della mucosa contro il succo gastrico (1).
• I metodi disponibili per la prevenzione dell'adesione postoperatoria sono insufficienti. Uno studio precedente ha dimostrato che LM-200, un derivato di cellulosa bioadesiva, era efficace nel ridurre le adesioni. L'aumento della viscosità di una soluzione polimerica aumenta le proprietà di separazione dei tessuti. In teoria, una combinazione di sodio poliacrilato (PA) e LM-200 fornirebbe più soluzioni viscose di LM-200 da solo, e quindi essere più efficace. Pertanto è stata studiata l'efficacia di varie combinazioni di LM-200 e PA. Una lesione è stata creata nel peritoneo dei topi. Le soluzioni da testare o saline sono state somministrate per via intraperitoneale. Una settimana dopo l'intervento, la formazione dell'adesione è stata quantificata e espressa come percentuale della lesione originale coperta da aderenze. La PA (0,01 e 0,03% in peso) fornita separatamente non differiva nell'effetto di riduzione dell'adesione da LM-200 (p = 0,3710 e 0,3481), ma PA (0,1% in peso) ha prodotto una formazione di adesione significativamente inferiore (p = 0,0004). L'effetto di LM-200 è aumentato significativamente quando si aggiunge PA (0,01% in peso) (p = 0,0007) o PA (0,03% in peso) (p <0,0001). Quando si aggiunge PA (0,1% in peso), l'effetto era ancora più pronunciato (p <0,0001). La combinazione di un derivato di cellulosa bioadesiva e del polimero PA, è stata efficace nel ridurre la formazione di adesione postoperatoria e si è ottenuto un aumento dose-dipendente dell'efficacia rispetto all'uso dei due componenti separati (2).

Industria

Le batterie NiCo || Zn ricaricabili a stato solido e auto-rigeneranti sono intrinsecamente sicure e hanno un'alta densità di energia e robustezza meccanica. Tuttavia, l'auto-healability delle batterie allo stato solido è stato realizzato solo da alcuni studi in cui vengono utilizzati substrati auto-induribili auto-ionici. Questo deriva dalla mancanza di elettroliti auto-richiudibili. Ora è stata progettata una batteria autorigenerante che utilizza un nuovo elettrolita intrinsecamente autoassolvibile. Catene di idrogel di sodio poliacrilato sono reticolate da ioni di ferro per promuovere la ricostruzione dinamica di una rete integrale. Questi reticolanti non covalenti possono formare legami ionici per ricollegare le superfici danneggiate quando l'idrogel viene interrotto, fornendo una soluzione definitiva al problema intrinseco dell'auto-healability delle batterie. Di conseguenza, questa batteria NiCo | Zn con questo elettrolita idrogel può essere auto-guarita autonomamente con oltre l'87% della capacità trattenuta dopo 4 cicli di breaking/healing. (3).

Altri usi

Nei detersivi, dove ha la funzione di addensante, ha la caratteristica di legarsi a magnesio e calcio favorendo l'azione dei tensioattivi.

Caratteristiche tipiche ottimali del prodotto commerciale Sodium acrilate liquido

• Formula molecolare: C₃H₃NaO₂  (C₃H₃O₂)n·Na   C₃H₃NaO₂)n/CH₂=CH-COOH and CH₂=CH-COONa
• Peso molecolare: 94.045 g/mol
• Massa esatta   94.003075
• CAS: 7446-81-3  9003-04-7  25549-84-2 28603-11-4   95077-68-2
• DSSTox Substance ID  DTXSID4027652    DTXSID0049783
• IUPAC  sodium;prop-2-enoate
• InChI=1S/C3H4O2.Na/c1-2-3(4)5;/h2H,1H2,(H,4,5);/q;+1/p-1  
• InChl Key      NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M
• SMILES C=CC(=O)[O-].[Na+]
• EC Number: 231-209-7  618-349-8  619-104-8  925-839-8
• UNII: 7C98FKB43H
• PubChem Substance ID 24868314
• MDL number MFCD00147949
• ISC   1429

Sinonimi :

• 2-Propenoic acid, sodium salt
• 2- propenoic acid, homopolymer, sodium salt, sulfonated
• Acrylic acid polymer, sodium salt
• Acrylic acid, sodium salt
• carbomer
• carbopol
• HSDB 6087
• LS-145 553
• Polyco
• Sodium polyacrylate
• Sodium poly acrylate
• Polyacrylate sodium salt
• Polyacrylic acid, sodium salt

Bibliografia______________________________________________________________________

(1) Nakamura K, Ozawa Y, Furuta Y, Miyazaki H.  Effects of sodium polyacrylate (PANa) on acute esophagitis by gastric juice in rats.  Jpn J Pharmacol. 1982 Jun;32(3):445-56.

(2) Falk K, Lindman B, Bengmark S, Larsson K, Holmdahl L. Sodium polyacrylate potentiates the anti-adhesion effect of a cellulose-derived polymer.  Biomaterials. 2001 Aug;22(16):2185-90.

(3) Huang Y, Liu J, Wang J, Hu M, Mo F, Liang G, Zhi C. An Intrinsically Self-Healing NiCo||Zn Rechargeable Battery with a Self-Healable Ferric-Ion-Crosslinking Sodium Polyacrylate Hydrogel Electrolyte.  Angew Chem Int Ed Engl. 2018 Jul 26;57(31):9810-9813. doi: 10.1002/anie.201805618. Epub 2018 Jul 5