Carbonato de magnesio mesoporoso

Los carbonatos de magnesio mesoporosos (MMC) constituyen una familia de materiales de carbonato de magnesio con áreas superficiales específicas elevadas. Fueron reportados por primera vez en julio de 2013 por un grupo de investigadores en nanotecnología de la Universidad de Uppsala . ^{[ 1 ] [ 2 ]} El área superficial más alta reportada para cualquier MMC es de 800 m² por gramo, que es el área superficial más alta jamás medida para un carbonato de metal alcalinotérreo. ^{[ 1 ]} El tamaño promedio de poro de los MMC se puede ajustar modificando las condiciones de síntesis. ^{[ 3 ]} Hasta ahora, todas las formas reportadas de MMC son anhidras y amorfas .

Al igual que otros tipos de materiales mesoporosos , la gran superficie y los poros de tamaño nanométrico hacen que los MMC sean interesantes para diversas aplicaciones. Además, los MMC poseen excelentes capacidades de adsorción. ^{[ 1 ]}

Los poros se forman mediante la expansión del gas CO₂ _durante la síntesis; no se necesitan otras moléculas plantilla para formar la red mesoporosa del material. La primera patente sobre MMC se concedió en 2017 ^{[ 4 ]} y actualmente la empresa derivada Disruptive Materials AB, con sede en Uppsala , Suecia , la comercializa para aplicaciones en cosmética, productos deportivos y otros sectores técnicos. También se están investigando las aplicaciones farmacéuticas de los MMC.

En las primeras publicaciones sobre carbonato de magnesio mesoporoso, el material recibió el nombre de Upsalite en referencia a la Universidad de Uppsala y a la ciudad de Uppsala, utilizando la ortografía latina con una sola p . Hoy en día, Upsalite es una marca registrada y, en general, este material se denomina carbonato de magnesio mesoporoso.

El tipo general de MMC se sintetiza mediante la reacción de óxido de magnesio (MgO) y metanol bajo presión de dióxido de carbono (CO₂ _{) .} ^{[ 1 ] [ 3 ] [ 5 ]} La agitación y la despresurización del producto dan como resultado un alcogel que se hincha a medida que el gas CO₂ _se expande y se libera. Cuando se libera el CO₂ ligado físicamente _y el metanol residual se evapora del gel mediante tratamiento térmico a temperaturas moderadas, el gel se solidifica y se forma una red porosa en el material. El diámetro promedio de los poros en el producto final se puede controlar ajustando el aporte de energía durante el proceso de solidificación. ^{[ 3 ]}

_{Los MMC están compuestos por una matriz de MgCO₃} amorfa y mesoporosa según el análisis de rayos X, con cristales de MgO incrustados en su estructura. ^{[ 3 ]} La ruta de síntesis descrita anteriormente generalmente produce partículas de MMC en el rango de milímetros a centímetros, cuyo tamaño puede reducirse si se desea. ^{[ 6 ]}

Se ha demostrado que los MMC aumentan con éxito la solubilidad aparente de varios fármacos modelo poco solubles, incluidos el ibuprofeno , ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} itraconacole , ^{[ 3 ]} tolfenámico , rimonabant , ^{[ 9 ]} celecoxib , cinarizina y griseofulvina . ^{[ 10 ]} Lo hacen suprimiendo la cristalización de la sustancia del fármaco incorporada en los poros de los materiales. Los fármacos amorfos generalmente presentan solubilidades más altas que sus contrapartes cristalinas, y al estabilizar los fármacos en su estado amorfo en la formulación del fármaco, se puede obtener una mayor solubilidad en el momento de la administración. ^{[ 11 ]} La baja solubilidad acuosa limita la biodisponibilidad de muchos fármacos y, por lo tanto, su efecto terapéutico.

La liberación de fármacos de los MMC se puede ajustar mediante el tamaño de partícula ^{[ 7 ]} y el tamaño de poro ^{[ 3 ]} . La velocidad de liberación también se puede ajustar mediante la modificación química de las paredes de los poros ^{[ 8 ]} . Se ha demostrado que la sobresaturación de fármacos formulados con MMC se puede mejorar, tanto en términos de solubilidad del fármaco como de tiempo de sobresaturación, mediante la adición de polímeros durante la liberación ^{[ 10 ] .}

Debido a su capacidad para absorber la humedad, los MMC pueden ser utilizados por escaladores y otros atletas para mejorar el agarre. El MMC, bajo la marca Upsalite , fue introducido en el mercado global como ingrediente de la tiza de escalada en 2018 por la empresa Black Diamond . Cuando se presentó por primera vez en la mayor feria deportiva del mundo, ISPO, fue galardonado como el mejor accesorio de escalada nuevo e innovador de 2018. ^{[ 12 ]}

Dado que se ha descubierto que los MMC adsorben más agua a bajas humedades relativas en comparación con los mejores materiales disponibles anteriormente, las zeolitas higroscópicas y los MMC pueden utilizarse para mantener la humedad en niveles extremadamente bajos donde sea necesario. ^{[ 1 ]} Además, la upsalita puede liberar esa agua a temperaturas más bajas que las zeolitas, lo que requiere menos energía para su regeneración.

MMC también puede utilizarse potencialmente para la recolección de residuos tóxicos , productos químicos o derrames de petróleo y para el control de olores, el saneamiento después de incendios y la recolección de agua de diversas fuentes. ^{[ 1 ]}