Polivinilpirrolidona

¿Qué es la polivinilpirrolidona?

La polivinilpirrolidona (PVP) es un polímero del monómero N-vinilpirrolidona. El polímero recibe numerosos nombres, entre ellos polividona y povidona. La polivinilpirrolidona se sintetizó por vez primera por Walter Reppe en 1939.

Reppe hizo reaccionar acetileno y formaldehido en presencia de acetiluro de cobre. Tras varios pasos intermedios, obtuvo la butirolactona, y finalmente, el monómero vinilpirrolidona, que por la acción de determinados catalizadores, polimeriza para formar la PVP.

Este polímero tiene una apariencia sólida y amorfa. Su estructura molecular es de tipo cadna, cuya longitud promedio define la masa molar, la viscosidad y otras propiedades de diversos tipos de PVP.

El polímero PVP tiene numerosas aplicaciones industriales como aditivo de los adhesivos. Se utiliza en el recubrimiento y en la fabricación de fibras sintéticas. También en las cremas para peinar y en cosméticos para el cuidado de la piel.

Inicialmente la PVP fue utilizada en medicina para sustituir o expandir el plasma. Sin embargo, se ha evidenciado que la PVP genera respuestas alérgicas.

Estructura de la polivinilpirrolidona

Arriba se muestran las formulas estructurales tanto del monómero vinilpirrolidona como del polímero polivinilpirrolidona. Nótese que se trata de aminas terciarias cíclicas.

El grupo vinilo, -CH=CH₂, es el responsable de que un monómero de vinilpirrolidona se enlace a otro. Por lo tanto, por este extremo es donde los monómeros se irán uniendo sucesivamente hasta formar una cadena con unidades C₆H₉NO.

Al tener un anillo aminado, la PVP es un polímero básico, capaz de aceptar protones del medio y de interaccionar efectivamente con las moléculas de agua. Sus interacciones son tales, que el polímero define un sólido higroscópico.

Propiedades de la polivinilpirrolidona

• Apariencia física. Polvo amorfo blanco o ligeramente amarillo higroscópico.
• Nombres. El nombre IUPAC para este polímero es 1-etenilpirrolidin-2-ona.
• Fórmula química. (C₆H₉NO)_n
• Masa molar. 2.500-2.500.000 g/mol. Nótese el rango de masas molares que puede tener este polímero. Esto se debe a que hay varios tipos de polivinilpirrolidona, cada uno con distintas propiedades y especificaciones. Por ejemplo, la PVP se presenta como K-12, con una masa molar entre 4.000-6.000; o como K-30, con una masa molar entre 40.000-80.000. La PVP también puede presentarse como K-60, K-90, K-120, teniendo esta última una masa molar comprendida entre 2.100.000-3.000.000.
• Olor y sabor. Inodoro e insípido.
• Densidad. 1,2 g/cm³
• Punto de fusión. 150 – 180 °C.
• Solubilidad. Es muy soluble en agua, con una solubilidad de 100 mg/mL. En estado seco puede absorber hasta un 40% de su peso en agua. Es soluble en otros solventes polares como el etanol y metanol. Pero insoluble en éteres, esteres y acetona.
• pH. 3,0-5,0.
• Estabilidad. Es estable pero incompatible con agentes oxidantes fuertes, y es además sensible a la luz.
• Temperatura de autoignición. 440 °C.

Usos de la polivinilpirrolidona

• Industriales
  • Vidrio y cerámica. La polivinilpirrolidona se usa como aditivo en adhesivos, permitiendo su uso en vidrio, metal y plástico al aumentarle su fuerza y dureza. Este polímero forma una película resistente a las grasas y eleva el punto de ablandamiento de los termoplásticos. Se emplea como aglutinante en la cerámica, preparada al fuego o altas temperatura. El aglutinante entra en combustión durante el proceso de cocción, por lo que no influye en el producto final. En la fabricación del vidrio, la PVP actúa como aglutinante, lubricante y agente de recubrimiento. En las fibras de vidrio ayuda a la fijación de los tintes. Además, la PVP forma parte de los revestimientos, tintas de bolígrafo, dispersantes de pigmentos en acuarelas para el arte comercial, recubrimiento del papel y en la fabricación de ceras y abrillantadores.
  • Aplicaciones eléctricas. La PVP se utiliza en la elaboración de baterías de almacenamiento, circuitos impresos, tubos de rayos catódicos. Se usa como aglutinante para sales metálicas o amalgama en baterías. También se emplea en el chapado de oro, níquel, cobre y cinc.
  • Litografía y fotografía. Se emplea en la elaboración de emulsiones de aluminio, recubrimiento de grabados, almacenamiento y adhesión de planchas litográficas, grabación térmica, etc.
  • Metalurgia. Se utiliza en el procesamiento de metales ferrosos y no ferrosos, actuando como ingrediente de recubrimientos que ayudan a remover materiales de sus superficies.
  • Estabilizador y clarificante. Es un clarificador de la cerveza y el vino, ya que mejora la transparencia, color y sabor de los mismos.
• Medicinales
  • Excipiente y dispersante. Se emplea como excipiente y dispersante en tabletas, gránulos e inyecciones. También estabiliza las enzimas y las drogas sensibles al calor.
  • Expansor del volumen plasmático. Comenzó a usarse desde 1950 como un sustituto del plasma en pacientes con traumas severos. Pero debido a su acción alergénica, y a su acumulación en hígado, bazo y pulmones, dejó de usarse para este propósito.
  • Acción antibacteriana. Se acopla con el yodo, sirviéndole como transportador para aprovechar la acción desinfectante. El complejo PVP-yodo o povidona-yodo, está presente en jabones y pomadas, cumpliendo una acción desinfectante importante.
  • Importancia oftalmológica. Se utiliza en lentes de contacto, cumpliendo una función humectante y a la vez lubricante. Algunas preparaciones para uso oftalmológico contienen PVP en su fórmula.
• Otros
  • Cuidado personal. Se usa como loción para la fijación del cabello, y espray para el cabello. Se agrega a las cremas de protección solar para mejorar su condición humectante y lubricante. Además, está incorporada en cremas y lociones para la limpieza y cuidado de la piel.
  • Cromatografía. Se emplea como líquido de fijación en la cromatografía de gases.

Efectos secundarios de la polivinilpirrolidona

Desde 1950, la PVP empezó a usarse para expandir el plasma en pacientes con traumas severos. Sin embargo, se comprobó que provocaba liberación de histamina: una amina mediadora de los procesos alérgicos. Y que además, terminaba secuestrada en el hígado y el bazo.

Puede provocar fibrosis intersticial pulmonar, que puede revertirse si no se prolonga la exposición al polímero. Se han reportado varios episodios de procesos alérgicos, los cuales podrían estar relacionados con la PVP; en especial, cuando entra en  contacto con líquidos corporales subcutáneos.

Se ha reportado un caso de urticaria relacionado con el uso de productos para el cabello en los cuales estaba presente la PVP. Asimismo, se produjo un caso de alergia en un paciente tratado con PVP-yodo, señalándose, además, el papel alergénico de la PVP en algunos casos de dermatitis.

Referencias

1. Polyvinylpyrrolidone polymers. Recuperado de brenntag.com.
2. Polyvinylpyrrolidone. Recuperado de en.wikipedia.org.
3. Polyvinylpyrrolidone. Recuperado de chemicalbook.com.
4. Polyvinylpyrrolidone. Recuperado de jstage.jst.go.jp.
5. ¿Qué es la polivinil pirrolidona? Recuperado de quiminet.com.