ES2273220T3

ES2273220T3 - Filtro que contiene una ftalocianina metalica y un polimero policationico.

Info

Publication number: ES2273220T3
Application number: ES04712381T
Authority: ES
Inventors: Reid Von Borstel
Original assignee: Filligent Ltd
Current assignee: Filligent Ltd
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2007-05-01
Anticipated expiration: 2024-02-18
Also published as: US7104265B2; EP1594376A4; WO2004074449A2; DK1594376T3; ZA200506190B; US20060289023A1; JP4729402B2; BRPI0407551A; US20060278249A1; ATE338475T1; KR100695606B1; RU2005126227A; CN100361607C; AU2004213840B2; CO5640059A1; AU2004213840A1; HK1085355A1; NZ541714A; DE602004002277D1; CN1750764A

Abstract

Un filtro para el humo de tabaco que comprende una o más de una ftalocianina metálica, y que comprende además uno o más de un polímero policatiónico.

Description

Filtro que contiene una ftalocianina metálica y un polímero policatiónico.

Se sabe ampliamente que el humo de tabaco contiene compuestos mutagénicos y carcinogénicos que provocan una morbilidad y mortalidad sustancial a los fumadores. Los ejemplos de dichas sustancias incluyen hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) y nitrosaminas.

Parece que los hidrocarburos aromáticos policíclicos provocan toxicidad intercalándose dentro de las moléculas de ADN. Las nitrosaminas son agentes electrófilos, de alquilación que son carcinógenos potentes. Las nitrosaminas no están presentes en el tabaco fresco o verde y no se forman durante la combustión. En lugar de ello, se forman por reacciones que implican nitrato libre durante el procesamiento y almacenamiento de tabaco, o mediante la activación metabólica post-inhalación, de aminas secundarias presentes en el humo de tabaco.

Los intentos para reducir la cantidad de compuestos tóxicos y mutagénicos que llegan al fumador incluyen filtros para el humo de tabaco situados entre el tabaco que se está quemando y el fumador. Los filtros convencionales están hechos de acetato de celulosa, con o sin carbono activado. Estos filtros convencionales, sin embargo, sólo son parcialmente eficaces para reducir la cantidad de compuestos tóxicos y mutagénicos que llegan al fumador. Además, los filtros convencionales desventajosamente retiran compuestos aromáticos, disminuyendo así la aceptación por parte del fumador.

Adicionalmente, los fumadores de tabaco tienden a dosificar su dosis de nicotina para obtener la misma cantidad de nicotina de productos de tabaco de bajo contenido de nicotina inhalando más humo de lo que inhalarían cuando usan un producto de tabaco de alto contenido de nicotina. Por lo tanto, los fumadores de tabaco estarán expuestos potencialmente a una mayor cantidad de algunos carcinógenos cuando usan productos de tabaco de bajo contenido de nicotina que cuando usan productos de tabaco de alto contenido de nicotina.

Los documentos US-A-6164288, US-A-5 909 736, WO 97/22268 y US-A-5 975 086 describen filtros para el humo de tabaco que comprenden un compuesto ftalocianina.

Los documentos US-A-3 716 063 y EP-A-0 374 861 describen filtros para el humo de tabaco que comprenden un polímero policatiónico.

Hay, por lo tanto, una necesidad de un filtro mejorado para un dispositivo para fumar que retire sustancialmente compuestos tóxicos y mutagénicos del humo de tabaco. Además, hay una necesidad de un filtro mejorado que permite el paso de los compuestos aromáticos mientras que retira sustancialmente los compuestos tóxicos y mutagénicos del humo de tabaco. Adicionalmente, hay una necesidad de un filtro mejorado que aumenta la proporción de nicotina a compuestos mutagénicos. Dicho filtro mejorado sería preferiblemente sencillo y barato de fabricar, y fácil de usar.

Sumario

De acuerdo con una realización de la presente invención, se proporciona un filtro para el humo de tabaco que comprende una o más de una ftalocianina metálica, y que comprende además uno o más de un polímero policatiónico. En una realización, la una o más de una ftalocianina metálica es una ftalocianina de cobre. En una realización preferida, la ftalocianina de cobre se selecciona entre el grupo compuesto por colorante C.I. Azul Reactivo 21 y colorante ORCO Azul Turquesa GGX. En una realización preferida, la una o más de una ftalocianina metálica es una ftalocianina de hierro, tal como un análogo de hierro del colorante C.I. Azul Reactivo 21.

En otra realización, el uno o más de un polímero policatiónico tiene un resto catiónico que comprende uno o más de un grupo amino primario o secundario. En una realización preferida, el uno o más de un polímero policatiónico se selecciona entre el grupo compuesto por poli(propilenimina), polivinilamina, poli(2-etilaziridina), poli(2,2-dimetilaziridina, y poli(2,2-dimetil-3-n-propilaziridina) y una combinación de los anteriores. En una realización particularmente preferida, el uno o más de un polímero policatiónico es polietilenimina (PEI).

En una realización preferida, el uno o más de un polímero policatiónico tiene un peso molecular mayor de 1000 Dalton. En otra realización preferida, el uno o más de un polímero policatiónico tiene un peso molecular de entre aproximadamente 1000 y 100.000 Dalton. En una realización preferida, el filtro comprende adicionalmente celulosa que está sustancialmente libre de acetato de celulosa.

En una realización preferida, la una o más de una ftalocianina metálica es una ftalocianina de cobre, y el polímero policatiónico es polietilenimina. En otra realización preferida, la una o más de una ftalocianina metálica es una ftalocianina de hierro, y en la que el polímero policatiónico es polietilenimina.

En una realización, el filtro para el humo de tabaco de la presente invención comprende adicionalmente uno o más de un aditivo modificador del pH del filtro, distinto del polímero policatiónico. En otra realización, el uno o más de un aditivo modificador del pH del filtro es una sal inorgánica, tal como carbonato sódico, carbonato cálcico, fosfato sódico, fosfato cálcico o una resina de intercambio catiónico. En otra realización, el filtro para el humo de tabaco comprende adicionalmente quitina.

En una realización, la una o más de una ftalocianina metálica y el uno o más de un polímero policatiónico están dispersos por todo el filtro de una manera sustancialmente uniforme. En otra realización, el filtro para el humo de tabaco comprende un primer segmento y un segundo segmento, comprendiendo el primer segmento la una o más de una ftalocianina metálica y el uno o más de un polímero policatiónico, y el segundo segmento está sustancialmente libre tanto de una ftalocianina metálica como de un polímero policatiónico. En otra realización, el filtro para el humo de tabaco comprende un primer segmento, un segundo segmento y un tercer segmento, y el primer segmento comprende la una o más de una ftalocianina metálica aunque está sustancialmente libre de una ftalocianina metálica, el segundo segmento comprende tanto la una o más de una ftalocianina metálica como el uno o más de un polímero policatiónico, y el tercer segmento comprende uno o más de un polímero policatiónico aunque está sustancialmente libre de una ftalocianina metálica.

De acuerdo con otra realización de la presente invención, se proporciona un dispositivo para fumar que comprende un filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la presente invención. De acuerdo con otra realización de la presente invención, se proporciona un método para filtrar el humo de tabaco que comprende, en primer lugar, proporcionar un dispositivo para fumar de acuerdo con la presente invención, quemar el cuerpo de tabaco dividido de manera que el humo pasa a través del cuerpo y hacia el filtro, y permitiendo que el humo pase a través del filtro, filtrando de esta manera el humo.

De acuerdo con otra realización de la presente invención, se proporciona un método de preparación de un dispositivo para fumar que comprende, en primer lugar, proporcionar un filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la presente invención, y fijar el filtro a un cuerpo de tabaco dividido. En una realización, el método comprende adicionalmente pulverizar una solución del uno o más de un polímero policatiónico sobre el material del que se hace el filtro para el humo de tabaco, donde la concentración de polímero policatiónico en la solución es entre aproximadamente el 0,5 y el 50%. En otra realización, el método comprende adicionalmente pulverizar una solución del uno o más de un polímero policatiónico sobre el material del que se hace el filtro para el humo de tabaco, donde la concentración de polímero policatiónico en la solución es entre aproximadamente el 1 y el 10%. En otra realización, el filtro para el humo de tabaco comprende papel hecho de pulpa, y el método comprende adicionalmente añadir el polímero policatiónico a la pulpa antes de poner la pulpa sobre tamices de fabricación de
papel.

Descripción

De acuerdo con una realización de la presente invención, se proporciona un filtro para el humo de tabaco. El filtro puede proporcionarse en combinación con cigarros o puros u otros dispositivos para fumar que contienen tabaco dividido. Preferiblemente, el filtro se fija a un extremo del dispositivo para fumar, situado de manera que el humo producido por el tabaco pasa por el filtro antes de llegar al fumador. El filtro puede proporcionarse también por sí mismo, en una forma adecuada para unirse a un cigarro, puro, pipa, u otro dispositivo para fumar.

El filtro de acuerdo con la presente invención retira ventajosamente una proporción significativa de mutágenos y carcinógenos del humo de cigarro. El filtro retiene adicionalmente de manera satisfactoria o mejorada el sabor del humo, el contenido de nicotina, y las características atrayentes. El filtro se diseña para que sea aceptable para el usuario, que no sea ni muy incómodo ni poco atractivo como lo son los filtros preparados en el mercado que se diseñan para añadir al extremo de cigarros prefabricados. Además, los filtros de acuerdo con la presente invención pueden realizarse con componentes baratos, seguros y eficaces, y pueden fabricarse con sólo modificaciones minoritarias de la maquinaria convencional de fabricación de cigarros.

De acuerdo con una realización de la presente invención, el filtro comprende un sustrato poroso. El sustrato poroso puede ser cualquier material no tóxico adecuado para usar en filtros para dispositivos para fumar que sea adecuado también para la incorporación con las otras sustancias de acuerdo con las realizaciones de la presente invención. Dichos sustratos porosos incluyen fibra celulósica tal como acetato de celulosa, algodón, pulpa de madera, y papel; y poliésteres, poliolefinas, materiales de intercambio de iones y otros materiales como entenderán los especialistas en la técnica con referencia a esta descripción.

Como se usa en este documento, el término "comprender" y las variaciones de dicho término, tales como "comprendiendo" y "que comprende," no pretenden excluir otros aditivos, componentes, enteros o etapas.

Filtro que Contiene un Humectante

De acuerdo con una realización de la presente invención, el filtro comprende uno o más de un humectante, con o sin otras sustancias descritas en este documento. El humectante es capaz de absorber la humedad del humo de tabaco y liberarla hacia el sustrato poroso para filtrar en húmedo el humo de tabaco que pasa a través del filtro. Entre otras ventajas, los sistemas de filtración en húmedo de acuerdo con la presente invención ayudan a retirar la materia particulada del humo de tabaco y pueden hacerse integrales con un producto que contiene tabaco.

El humectante puede ser cualquier humectante adecuado. Por ejemplo, el humectante puede seleccionarse entre el grupo compuesto por glicerol, sorbitol, propilenglicol, lactato sódico, cloruro cálcico, fosfato potásico, pirofosfato sódico o polifosfato sódico, citrato cálcico, gluconato cálcico, citrato potásico, gluconato potásico, tartrato sódico, tartrato sódico potásico, y glutamato sódico.

En una realización preferida, el humectante incorporado al filtro es piroglutamato sódico (conocido también como 2-pirrolidona-5-carboxilato sódico o NaPCA). Ventajosamente, el piroglutamato sódico no es tóxico, es eficaz para retirar partículas cargadas del humo de tabaco y funciona como un humectante en el intervalo de temperatura del humo de tabaco. Además, no es peligroso, es estable, sencillo de fabricar y fácil de usar. El piroglutamato sódico tiene la siguiente estructura:

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Los filtros de acuerdo con la presente invención son sencillos y baratos de fabricar. En un método de fabricación, se prepara una solución que contiene el humectante, tal como piroglutamato sódico. Después, el sustrato poroso se humedece con la solución. El sustrato humedecido se seca después, dejando un residuo del humectante disperso sobre o en el sustrato poroso. En una realización preferida, el humectante está presente en una cantidad de aproximadamente el 5 a aproximadamente el 60% en peso seco del filtro.

La eficacia de un filtro para el humo de tabaco que contiene piroglutamato sódico de acuerdo con la presente invención se ensayó de la siguiente manera.

Se ensayaron tres tipos de filtros para la eficacia relativa para retirar el alquitrán del humo de cigarro:

1) Filtro convencional acetato de celulosa ("Cel-Ac");

2) Filtro de filtración en húmedo para humo de tabaco que contiene acetato de celulosa con piroglutamato sódico ("SoPiro") de acuerdo con la presente invención; y

3) Filtro de filtración en húmedo disponible en el mercado para humo de tabaco (Aquafilter®, Aquafilter
Corp.).

Los filtros de acetato de celulosa que contienen piroglutamato sódico se prepararon, en primer lugar, retirando los filtros celulósicos de los cigarros comerciales. Las fibras pesaban aproximadamente 0,21 g. A continuación, se aplicaron aproximadamente 0,5 ml de una solución al 10% en peso de piroglutamato sódico a cada filtro, y el filtro se secó durante una noche a 60ºC.

El filtro de acetato de celulosa convencional y los filtros de acetato de celulosa que contienen piroglutamato sódico se pesaron e insertaron en un segmento de 40 mm de tubo de policarbonato que tiene un diámetro interno idéntico al diámetro externo de un cigarro convencional. Un cigarro sin filtro que tiene 0,85 g de tabaco se insertó en un extremo del tubo de policarbonato cerca de un extremo del filtro. El otro extremo del tubo de policarbonato se unió al tubo conectado a una bomba de succión. Cada tipo de filtro se ensayó por duplicado. Cada Aquafilter® usado en este ensayo se unió también a un cigarro sin filtro que tenía 0,85 g de tabaco y después se unió a un tubo conectado a una bomba de succión.

Los cigarros con filtro se prendieron y se aplicó una succión intermitente, simulando la inhalación de humo de cigarro, hasta que el cigarro se hubo quemado hasta 12,5 mm del extremo no prendido. Los filtros se retiraron del tubo de policarbonato o se retiraron del Aquafilter®, se pesaron, y se pusieron en 10 ml de metanol para eluir el alquitrán y otras sustancias del humo que quedaron retenidas en el filtro. La absorbancia de luz (a una longitud de onda de 350 nm) de los eluatos etanólicos del filtro se usó como índice de la cantidad de componentes del humo retenidos en los filtros. También se registró el peso ganado por los filtros durante el paso del humo. Los resultados del ensayo se presentan en la Tabla 1.

TABLA 1

1

Basándose en los datos de absorbancia, los filtros de acuerdo con una realización de la presente invención (Ensayos 3 y 4) son significativamente más eficaces que los filtros de acetato de celulosa convencionales sin el humectante (Ensayos 1 y 2), y también más eficaces que el Aquafilter® (Ensayos 5 y 6).

Filtro que Contiene Agua Seca

De acuerdo con otra realización de la presente invención, se proporciona un filtro para filtrar en húmedo humo de tabaco que comprende "agua seca", con o sin otras sustancias descritas en este documento. El agua seca es una combinación de sílice metilada y agua. En una realización, la sílice metilada está presente en una cantidad de aproximadamente el 5 al 40% y el agua está presente en una cantidad de aproximadamente el 60 al 95% en peso. En una realización preferida, la sílice metilada está presente en una cantidad de aproximadamente el 10% y el agua está presente en una cantidad de aproximadamente el 90% en peso. Ventajosamente, el agua seca tiene una buena estabilidad cuando se usa en un filtro de acuerdo con la presente invención. Además, es barata, no tóxica y no es perjudicial para el medio ambiente.

En una realización preferida, el agua seca está presente en una cantidad de aproximadamente el 1% a aproximadamente el 20% en peso del filtro. En una realización particularmente preferida, el agua seca está presente en una cantidad de aproximadamente el 5% a aproximadamente el 10% en peso del filtro.

El agua seca para usar con la presente invención puede prepararse, por ejemplo, agitando agua en exceso con sílice metilada en un recipiente cerrado hasta que se consigue una emulsión en equilibrio. El exceso de agua se decanta, y un agente de secado, tal como sílice no derivatizada, se añade en cantidades equivalentes al 10% de la cantidad de sílice metilada en la emulsión. La emulsión se agita adicionalmente para dispersar el agente de secado.

Un problema asociado con el uso de agua seca en un filtro para el humo de tabaco es que, cuando está presente como una capa continua entre el tabaco y el fumador, el agua seca tiende a taponar los poros del filtro, aumentando de esta manera la resistencia al flujo de aire y disminuyendo el placer de fumar. Para superar este problema, se proporciona una realización de la presente invención que tiene agua seca mezclada con un material fibroso suelto. Este material fibroso adicional proporciona la estructura para reducir el impacto de las partículas de sílice en el material de filtro cuando el fumador aplica succión. Los ejemplos de dicho material incluyen celulosa o acetato de celulosa que tiene longitudes de fibra suficientemente cortas de manera que el agua seca se comporta como un polvo fluido. En una realización preferida, la longitud de la fibra es menor de aproximadamente 1 mm. En una realización preferida, el filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la presente invención incluye una porfirina, como se analiza en este documento, además del agua seca. Por ejemplo, un filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la presente invención incluye una sección de entre aproximadamente 3 mm y 6 mm llena con agua seca, clorofilina y celulosa, dentro del filtro o en el extremo distal del filtro entre el material de filtro convencional y el tabaco. El humo de tabaco en dicho filtro pasa a través del agua seca y la porfirina que retienen los constituyentes carcinogénicos del humo dentro de la capa de agua seca y clorofilina.

Los filtros para el humo de tabaco de acuerdo con este aspecto de la presente invención pueden prepararse añadiendo una mezcla de agua seca y porfirina durante la fabricación del filtro o pueden prepararse inyectando la mezcla en el filtro o en la superficie de contacto entre el tabaco y el filtro convencional. La mezcla de agua seca y porfirina puede inyectarse al extremo axial del filtro o a través del lateral del dispositivo para fumar, tal como mediante una cánula unida a un dispositivo de inyección. Preferiblemente, el dispositivo de inyección mide la cantidad de material administrado por cada inyección.

Como alternativa, la mezcla de agua seca y porfirina puede incluirse en una extensión de filtro para que el fumador la una a un dispositivo para fumar convencional tal como un cigarro convencional, o a un filtro de cigarro. La extensión de filtro comprende una capa de agua seca y porfirina y, preferiblemente, un material fibroso como matriz. La extensión de filtro comprende adicionalmente un manguito que se extiende axialmente hacia delante para ajustarse al extremo proximal del dispositivo para fumar. El manguito se une mediante un elemento de retención poroso para mantener el agua seca y la porfirina dentro de la extensión de filtro. Preferiblemente, el manguito comprende adicionalmente una longitud del material de filtro convencional de manera que, después de conectarlo al dispositivo para fumar, la extensión de filtro y el dispositivo para fumar parecen sustancialmente un dispositivo para fumar convencional.

Filtros que Contienen una Ftalocianina Metálica Con o Sin un Polímero Catiónico

De acuerdo con otra realización de la presente invención, se proporciona un filtro de cigarro que comprende una o más de una ftalocianina metálica, tal como por ejemplo una porfirina tal como clorofila, con o sin otras sustancias descritas en este documento. Preferiblemente, la ftalocianina metálica es una porfirina que contiene hierro o una porfirina que contiene cobre, tal como clorofilina y trisulfonato de ftalocianina de cobre (ftalocianina de cobre, ftalocianato de cobre).

Las porfirinas son compuestos planos que inactivan varias clases de mutágenos y carcinógenos. Las porfirinas inactivan mutágenos y carcinógenos planos fundamentalmente uniendo el carcinógeno a la estructura plana de la porfirina mediante interacciones hidrófobas. Por lo tanto, idealmente sería necesario mantener las porfirinas en entornos acuosos para que adsorban óptimamente estos carcinógenos del humo de tabaco. Las porfirinas inactivan también carcinógenos por unión a hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) mediante enlaces \pi-\pi (pi-pi). Las porfirinas que contienen cobre inactivan también muchas clases de mutágenos y carcinógenos no planos incluyendo algunas nitrosaminas por reacción con el ión cobre. Aunque se sabe que inactivan diversos carcinógenos, no se ha sabido cómo utilizar eficazmente las porfirinas en filtros para el humo de tabaco.

La clorofilina es una porfirina de origen natural, que contiene cobre y es la forma estable de la clorofila en la que el magnesio presente en la clorofila se ha sustituido por cobre. La clorofilina tiene la siguiente fórmula:

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La clorofilina, sin embargo, es difícil de unir químicamente a los componentes del filtro para el humo de tabaco. Por lo tanto, en una realización preferida, la porfirina que contiene cobre incorporada al filtro para el humo de tabaco es ftalocianina de cobre. La ftalocianina de cobre es un análogo sintético de clorofilina no tóxico, que puede unirse más fácilmente a los componentes del filtro para el humo de tabaco que la clorofilina. La ftalocianina de cobre tiene la siguiente fórmula:

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La ftalocianina de cobre puede incorporarse a un filtro para el humo de tabaco añadiendo directamente la ftalocianina de cobre al filtro para el humo de tabaco. En una realización preferida, la ftalocianina de cobre puede incorporarse a un filtro para el humo de tabaco como un ligando unido covalentemente a algodón, tal como "algodón azul", a rayón, tal como "rayón azul", o a otro material adecuado. En otra realización preferida, la ftalocianina de cobre puede incorporarse a un filtro para el humo de tabaco en combinación con otras realizaciones del filtro para el humo de tabaco de la presente invención. En una realización, la ftalocianina de cobre se une a las fibras celulósicas como el colorante C.I. Azul Reactivo 21, como se describe en Hayatsu, Journal of Chromatography, 597:37-56 (1992), incorporado en este documento como referencia en su totalidad, que forma una unión éter estable con los grupos hidroxilo libres en las fibras celulósicas u otros materiales en condiciones moderadas (a diferencia de clorofilina y otras porfirinas), produciendo de esta manera "Celulosa Azul 21". En otra realización, la ftalocianina de cobre se une a las fibras celulósicas como el colorante ORCO, Azul Turquesa GGX, produciendo "Celulosa GGX". Ambos colorantes se obtuvieron de Organic Dyestuffs Corporation (ORCO), East Providence, Rl US.

La celulosa es el material base usado para fabricar filtros para el humo de tabaco. La forma convencional de la celulosa usada para fabricar filtros para el humo de tabaco son fibras de acetato de celulosa, hechas tratando celulosa con anhídrido acético. Esta reacción sustituye los grupos hidroxilo libres presentes en la celulosa natural con grupos acetato más hidrófobos. El acetato de celulosa se trata después con triacetina (triacetato de glicerol), un disolvente que une algunas de las fibras de acetato de celulosa juntas porque el acetato de celulosa, a diferencia de la celulosa, es parcialmente soluble en triacetina. Desventajosamente, sin embargo, al sustituir los grupos hidroxilo con grupos acetato y tratar la celulosa con triacetina disminuye en gran medida el número de sitios de unión potenciales para las moléculas de porfirina que contiene cobre y hace al acetato de celulosa tratado con triacetina menos deseable como material base para filtros para el humo de tabaco que la celulosa no tratada.

Por lo tanto, de acuerdo con una realización de la presente invención, se proporciona un filtro para el humo de tabaco que comprende uno o más de un segmento, que es, al menos un primer segmento. El primer segmento comprende porfirina que contiene cobre y celulosa que no se ha tratado con anhídrido acético o triacetina. Preferiblemente, el filtro para el humo de tabaco comprende adicionalmente un segundo segmento que comprende acetato de celulosa tratado con triacetina aunque está sustancialmente libre de porfirina que contiene cobre.

De acuerdo con una realización de la presente invención, se proporciona un método de preparación de un filtro para el humo de tabaco que comprende una ftalocianina de cobre. A modo únicamente de ejemplo, el método se realizó de la siguiente manera. Los colorantes se añadieron a las fibras celulósicas añadiendo en primer lugar 20 g de celulosa a 400 ml de agua destilada. Después, se añadieron 20 g de sulfato sódico y se disolvieron, seguido de 2,4 gramos de colorante. A continuación, se añadieron 8 g de carbonato sódico mientras se agitaba y la mezcla se calentó a aproximadamente 30ºC durante 35 minutos. Después, la temperatura se aumentó a 70ºC durante 60 minutos más para completar la unión covalente de la porfirina que contiene cobre a la fibra de celulosa. A continuación, la mezcla se recogió en una malla y se enjuagó minuciosamente con agua destilada y, finalmente con 200 ml de etanol, produciendo pulpa de celulosa con porfirina que contiene cobre unida covalentemente, que se dejó secar a temperatura ambiente. Aunque en esta descripción se dan tiempos y temperaturas de reacción específicos a modo de ejemplo, es posible la variación de los parámetros de tiempo y temperatura de reacción, de acuerdo con procedimientos conocidos en la unión de colorantes reactivos de vinil sulfona a tejidos, como entenderán los especialistas en la técnica con referencia a esta descripción. En una realización preferida, la ftalocianina de cobre está presente en una cantidad de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 5% en peso seco del filtro libre o unida covalentemente. En una realización particularmente preferida, la ftalocianina de cobre está presente en una cantidad de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 3% en peso seco del filtro.

En una realización de la presente invención, se proporciona un dispositivo para fumar que comprende un cuerpo de tabaco dividido fijado a un filtro para el humo de tabaco que comprende el primer segmento. Preferiblemente, el dispositivo para fumar comprende el primer segmento adyacente al cuerpo de tabaco dividido y un segundo segmento adyacente que está en el extremo proximal del dispositivo para fumar. Esta configuración ventajosamente permite al usuario del dispositivo para fumar extraer el humo directamente mediante el segundo segmento del filtro para el humo de tabaco, obteniendo de esta manera una sensación convencional cuando se usa el dispositivo para fumar.

En otra realización de la presente invención, se proporciona un método de preparación de un filtro para el humo de tabaco como se describe en esta descripción. El método produce un filtro para el humo de tabaco que comprende porfirina que contiene cobre, tal como ftalocianina de cobre, que tiende a permanecer dispersa uniformemente en el filtro durante el proceso de fabricación y según se va acumulando la humedad en el filtro durante la combustión del tabaco, y que no tiende a lixiviarse del filtro durante el uso.

El método comprende preparar el material de filtro a partir de celulosa o de otros materiales a los que una o más de una porfirina que contiene cobre se han unido covalentemente. El material de filtro se prepara después en filtros para el humo de tabaco que comprende al menos un segmento del material con porfirina que contiene cobre unida covalentemente. El filtro para el humo de tabaco puede comprender también uno o más de un segmento de material que esté sustancialmente libre de porfirina que contiene cobre. El uso de material de filtro que comprende porfirina que contiene cobre unida covalentemente, permite fabricar a alta velocidad un gran volumen de los dispositivos para fumar, tales como cigarros, que incorporan un filtro de acuerdo con la presente invención usando el equipo
existente.

El método comprende las etapas de, en primer lugar, proporcionar una o más de una porfirina que contiene cobre, tal como ftalocianina de cobre. En una realización preferida, la porfirina que contiene cobre es un derivado de vinilsulfona de trisulfonato de ftalocianina de cobre, tal como el colorante C.I. Azul Reactivo 21 (ORCO® REACTIVE Turquoise RP, disponible en Organic Dyestuffs Corporation, East Providence, Rl US).

Las cantidades de material dadas en las siguientes etapas son cantidades relativas y, por ejemplo, son únicas. Las cantidades se aumentarán de escala hacia la producción comercial como entenderán los especialistas en la técnica con referencia a esta descripción. Después de proporcionar la porfirina que contiene cobre, se produce una mezcla que comprende una proporción en peso de aproximadamente 1,2:10 de porfirina que contiene cobre a fibra de celulosa, de manera que aproximadamente 1,2 g de la porfirina que contiene cobre y aproximadamente 10 g de fibra de celulosa de una calidad adecuada para usar como pulpa para la preparación de papel. La mezcla también comprende preferiblemente aproximadamente 10 g de sulfato sódico en aproximadamente 200 ml de agua sin cloro.

Después, la mezcla se calienta a aproximadamente 30ºC durante aproximadamente 35 minutos, después de lo cual, la temperatura se eleva a aproximadamente 70ºC durante aproximadamente 60 minutos para completar la unión covalente de la porfirina que contiene cobre a la fibra de celulosa. A continuación, la mezcla se recoge en una malla y se enjuaga minuciosamente con agua corriente, produciendo fibra de celulosa con porfirina que contiene cobre unida covalentemente. La fibra de celulosa con porfirina que contiene cobre unida covalentemente, se forma después en un segmento de un filtro para el humo de tabaco usando el equipo disponible en el mercado. El filtro se une después a un cuerpo de tabaco dividido para producir un dispositivo para fumar de acuerdo con la presente invención. Adicionalmente, la presente invención comprende papel impregnado con porfirina que contiene cobre hecho como se ha descrito anteriormente, para usar en la preparación de filtros para el humo de tabaco o para otros
usos.

Para fabricación a escala comercial, la reacción de unión covalente para unir una porfirina metálica reactiva, tal como C.I. Azul Reactivo 21, se realiza preferiblemente en un tanque de atrición (desgaste por frotamiento) de pulpa, tales como los presentes en una instalación de fabricación de papel. Además preferiblemente, la reacción de unión covalente comienza con una carga de pulpa de entre aproximadamente el 5% y el 10% en agua. Típicamente, la fibra de celulosa usada para fabricar el papel para el filtro de cigarro se diluye a entre aproximadamente el 0,2 y el 0,5% antes de recogerlo sobre tamices de fabricación de papel. Es posible eliminar esta etapa separada después de la reacción de unión covalente diluyendo la fibra de celulosa unida a porfirina directamente, antes de proceder al proceso convencional de fabricación de papel.

El método de preparación de un filtro para el humo de tabaco puede comprender adicionalmente añadir una o más de una sustancia adicional al filtro para el humo de tabaco de la presente invención además de la porfirina que contiene cobre. En una realización preferida, la una o más de una sustancia adicional es quitina, un polisacárido derivado de las conchas de artrópodos, porque las partículas de quitina comprenden una alta densidad de grupos hidroxilo libres que pueden unirse covalentemente a los compuestos de porfirina metálica, tales como el colorante C.I. Azul Reactivo 21. En peso seco, la quitina puede unirse covalentemente a aproximadamente cuatro veces como mucho del colorante C.I. Azul Reactivo 21 como cantidad equivalente de celulosa. En una realización preferida, los gránulos de quitina (disponibles en Sigma Chemical Company, St. Louis, MO US) se unen covalentemente a la porfirina que contiene cobre en un método equivalente a la reacción descrita anteriormente en la que la celulosa se sustituye por quitina. Las cantidades de material dadas en las siguientes etapas son cantidades relativas y son por ejemplo, únicas. Para la producción comercial, las cantidades se aumentan de escala, como entenderán los especialistas en la técnica con referencia a esta descripción. La unión covalente de gránulos de quitina a porfirina que contiene cobre puede conseguirse, por ejemplo, disolviendo 0,8 g de colorante C.I. Azul Reactivo 21 y 6,8 g de sulfato sódico en 133 ml de agua destilada. Después, se añaden 2,0 g de quitina y la mezcla se agita suavemente durante 20 minutos a 30ºC. A continuación, se añaden 2,7 g de carbonato sódico y la mezcla se deja reposar a 30ºC durante 15 minutos y después se calienta de 30ºC a 70ºC durante el transcurso de 20 minutos. La mezcla se agita después mientras se mantiene una temperatura de 70ºC durante 60 minutos, para permitir que se complete la reacción de unión. La quitina derivatizada con ftalocianina de cobre resultante se recoge en un filtro de vidrio sinterizado y se enjuaga minuciosamente con agua destilada para retirar la porfirina sin reaccionar y las sales.

La porfirina que contiene cobre unida covalentemente a quitina puede incorporarse al papel mezclándola con pulpa de celulosa en una proporción de entre aproximadamente 1:20 y aproximadamente 1:1 de porfirina que contiene cobre unida covalentemente a quitina a pulpa de celulosa en peso seco. La celulosa puede comprender también porfirina que contiene cobre unida covalentemente de acuerdo con la presente invención. La incorporación comprende mezclar la quitina con pulpa de celulosa en la etapa inicial de la fabricación del papel, mientras la celulosa se macera en agua (antes de dejar la pulpa sobre una malla, prensarla y secarla). La celulosa impregnada con quitina puede usarse después para fabricar filtros para el humo de tabaco de acuerdo con la presente invención.

En una realización preferida, la una o más de una sustancia adicional es carbono activado o es lignina (un constituyente de la madera producido como subproducto de la preparación de celulosa de pulpa de papel a partir de madera). Cualquiera o ambas de estas sustancias pueden añadirse a celulosa unida covalentemente a porfirina que contiene cobre de acuerdo con la presente invención, especialmente para la fabricación de papel que incorpora carbono activado o lignina. Cuando está presente, el carbono activado o la lignina se añaden a la celulosa de la misma manera y en la misma proporción que la quitina descrita anteriormente.

Además, en una realización preferida el filtro producido como se ha descrito anteriormente se une a un filtro para el humo de tabaco hecho de fibras convencionales de acetato de celulosa tratadas con triacetina para producir un filtro que comprende al menos dos segmentos. Preferiblemente, el segmento que comprende fibras de acetato de celulosa tratadas con triacetina es proximal, es decir, está lejos del extremo por el que se prende el dispositivo para fumar, respecto al segmento que comprende fibras de celulosa impregnadas con porfirina que contiene cobre, y el segmento que comprende fibras de celulosa impregnadas con porfirina que contiene cobre está entre el cuerpo de tabaco dividido y el segmento que comprende fibras de acetato de celulosa tratadas con triacetina.

La eficacia de un filtro de dos segmentos hecho de acuerdo con la presente invención se ensayó de la siguiente manera. Se prepararon filtros para el humo de tabaco que comprendían dos segmentos. Cada segmento proximal comprendía fibras de acetato de celulosa tratadas con triacetina. El segmento distal de un filtro comprendía fibras de celulosas impregnadas con ftalocianina de cobre como se ha descrito anteriormente, mientras que el segmento distal del otro filtro comprendía fibras de celulosas que no se habían tratado con triacetina y que no estaban impregnadas con una porfirina que contiene cobre. Los filtros de dos segmentos se pusieron después en un tubo de plástico dejando aproximadamente 0,5 cm del tubo sin el filtro, y una barrita de 3 cm de longitud de tabaco de un cigarro Marlboro® se ajustó dentro del extremo de 0,5 cm vacío del tubo en contacto con el filtro para crear los dispositivos para fumar. El tabaco se prendió y los dispositivos para fumar se sometieron a diez chupadas de 20 ml con una bomba de succión, hasta que el tabaco se quemó hasta el extremo del tubo de plástico. Los filtros se retiraron de los tubos y se pusieron en 10 ml de amoniaco que contiene metanol en una dilución 50:1 para eluir los hidrocarburos aromáticos policíclicos retenidos de los filtros. Los extractos de 10 ml se evaporaron a 1 ml y se sometieron a cromatografía en capa fina sobre óxido de aluminio con 5 ml de hexano. El contenido total de hidrocarburos aromáticos policíclicos se estimó espectrofluorimétricamente. Los resultados indicaron que el filtro de dos segmentos que comprende ftalocianina de cobre de acuerdo con la presente invención retuvo 80 ng de hidrocarburos aromáticos policíclicos mientras que el filtro de dos segmentos sin ftalocianina de cobre retuvo 6 ng de hidrocarburos aromáticos policíclicos. Este aumento de 13 veces es particularmente significativo ya que se estima que los hidrocarburos aromáticos policíclicos totales producidos durante la combustión de la barrita de tabaco son entre aproximadamente 100 ng y 200 ng. Por lo tanto, el filtro de dos segmentos de acuerdo con la presente invención retiró entre aproximadamente el 40% y el 80% de la cantidad total de hidrocarburos aromáticos policíclicos del humo de
tabaco.

En otra realización, el filtro para el humo de tabaco de la presente invención comprende un análogo de hierro de la porfirina que contiene cobre en lugar de la porfirina que contiene cobre. En una realización preferida, el análogo es un análogo de hierro del colorante C.I. Azul Reactivo 21 producido por acidificación del colorante C.I. Azul Reactivo 21, adición de sulfato de hierro y después adición de una base adecuada, como entenderán los especialistas en la técnica con referencia a esta descripción. Como alternativa, puede usarse una sal de hierro, tal como cloruro de hierro anhidro, en lugar de una sal de cobre durante la síntesis inicial del colorante C.I. Azul Reactivo 21 para producir un análogo de hierro. El análogo de hierro del colorante C.I. Azul Reactivo 21 puede usarse también para preparar papel impregnado con el análogo de hierro del colorante C.I. Azul Reactivo 21, correspondiente al papel impregnado con porfirina que contiene cobre como se ha descrito anteriormente, para usar en la preparación de filtros para el humo de tabaco o para otros usos.

En otra realización, la presente invención es un filtro para el humo de tabaco que comprende tanto una como más de una ftalocianina metálica, tal como una ftalocianina de hierro o una ftalocianina de cobre, y uno o más de un polímero policatiónico. En una realización preferida, el uno o más de un polímero policatiónico tiene un resto catiónico que comprende uno o más de un grupo amino primario o secundario. En una realización, el uno o más de un polímero policatiónico se selecciona entre el grupo compuesto por poli(propilenimina), polivinilamina, poli(2-etilaziridina), poli(2,2-dimetilaziridina, y poli(2,2-dimetil-3-n-propilaziridina) y una combinación de los anteriores. En una realización preferida, el uno o más de un polímero policatiónico es polietilenimina (PEI). El uno o más de un polímero policatiónico, tal como PEI, es eficaz para retirar mutágenos y carcinógenos, y otras toxinas, del humo de tabaco. Funciona también para permitir que toda la nicotina pase a través del filtro sin obstáculos, aumentando de esta manera la proporción de suministro de nicotina a suministro de mutágenos y carcinóge-
nos.

Aunque las porfirinas metálicas incorporadas a los filtros para el humo de tabaco de la invención atrapan o inactivan los mutágenos y carcinógenos en el humo de tabaco, las porfirinas metálicas pueden reducir también el paso a través de la nicotina. Como se describe en esta descripción, en una realización preferida la porfirina metálica incorporada al filtro para el humo de tabaco comprende uno o más de un resto aniónico, tal como los grupos sulfonato unidos al anillo de porfirina del colorante C.I. Azul Reactivo 21. El polímero policatiónico parece actuar en parte neutralizando el efecto de los grupos sulfonato sobre la retención de nicotina en el filtro. Por lo tanto, añadiendo un polímero policatiónico a celulosa derivatizada con una porfirina metálica se disminuye la cantidad de nicotina retenida en el filtro, y se aumenta la cantidad de nicotina en el humo de tabaco aunque sin contrarrestar el efecto de la porfirina metálica respecto a atrapar o inactivar mutágenos y carcinógenos en el humo de tabaco. Por lo tanto, la combinación de una porfirina metálica y un polímero policatiónico en el filtro para el humo de tabaco de la presente invención actúa sinérgicamente para disminuir la proporción de compuestos mutagénicos y carcinogénicos a nicotina en el humo de tabaco mejor que cualquier porfirina metálica o polímero policatiónico en solitario. Además, como los fumadores de tabaco tienden a ajustar su inhalación de humo para auto-administrarse una dosis de nicotina satisfactoria, una disminución en la proporción de compuestos mutagénicos y carcinogénicos a nicotina tenderá a reducir la cantidad total de compuestos mutagénicos y carcinogénicos inhalados por los fumadores. Una disminución en la cantidad de compuestos mutagénicos y carcinogénicos que recibe el fumador debe conducir a una disminución en la morbilidad y mortalidad asociadas con fumar tabaco.

Los polímeros policatiónicos, tales como PEI, están disponibles en un amplio intervalo de pesos moleculares de acuerdo con el número de monómeros por molécula. En una realización preferida de la presente invención, el polímero policatiónico usado en el filtro de la presente invención tiene un peso molecular mayor de aproximadamente 1000 Dalton para reducir la posibilidad de que el polímero policatiónico pueda entrar en el humo de tabaco. En una realización particularmente preferida, el polímero policatiónico usado en el filtro tiene un peso molecular de entre 1000 y 100.000 Dalton.

Desventajosamente, sin embargo, los polímeros policatiónicos, tales como PEI, no son físicamente compatibles con las fibras de acetato de celulosa. Por lo tanto, de acuerdo con una realización de la presente invención, se proporciona un filtro para el humo de tabaco que comprende celulosa que está sustancialmente libre de acetato de celulosa, en lugar de celulosa, y que comprende tanto una ftalocianina metálica, tal como una ftalocianina de hierro, como una ftalocianina de cobre, y que comprende un polímero policatiónico, tal como PEI.

Para producción a escala comercial, las soluciones de polímero policatiónico en agua o alcoholes de cadena corta (por ejemplo, etanol o isopropanol) se pulverizan sobre el papel destinado a la fabricación del filtro. La solución de polímero policatiónico se pulveriza según se va tirando del papel desde un rodillo hacia una plegadora, o en una etapa anterior, tal como durante el proceso inicial de fabricación de papel después de situar la pulpa sobre los tamices de fabricación de papel. En una realización, la concentración de polímero policatiónico en solución es entre aproximadamente el 0,5 y el 50%. En una realización preferida, la concentración de polímero policatiónico en solución es entre aproximadamente el 1 y el 10%. En una realización preferida, el polímero policatiónico puede añadirse durante el proceso de fabricación de papel, antes de situar la pulpa sobre los tamices de fabricación de
papel.

Un filtro para el humo de tabaco de acuerdo con esta realización de la presente invención se produjo construyendo filtros de doble zona que comprenden un segmento de material de filtro convencional de acetato de celulosa en el extremo proximal del filtro y un segmento de celulosa coloreado con un colorante de ftalocianina metálica y tratado con PEI en el extremo distal del filtro de la siguiente manera. En primer lugar, se obtuvo celulosa triturando papel usado en la fabricación de filtros de papel (Tela-Kimberly Suiza GmbH, Balsthal, Suiza). Se obtuvo PEI en forma de una solución viscosa 50/50 en agua (Nº de catálogo P3143, Sigma Chemical Co., St. Louis, MO US). La solución de PEI se diluyó con etanol a una concentración final del 5% de PEI (en 5% agua, 90% etanol). Se pulverizaron 10 ml de esta solución de PEI en etanol sobre 10 gramos de pulpa de Celulosa Azul 21. La pulpa se maceró inmediatamente en un molinillo de granos de café de paletas rotatorias hasta que tuvo una textura parecida a algodón flexible y se dejó secar a temperatura ambiente. Igualmente, se trataron 10 gramos de Celulosa GGX con 10 ml de PEI al 5% en etanol/agua.

A continuación, se prepararon filtros dobles retirando los de cigarros light Marlboro® (Philip Morris, Richmond, VA US) con forceps. Los filtros tenían una longitud de 27 mm. Un tubo de plástico de paredes finas que se ajustaba con precisión a la cavidad del filtro del cigarro se cortó en segmentos de 27 mm. El filtro de acetato de celulosa original se cortó en segmentos de 1 cm. Un trozo de filtro de acetato de celulosa de 1 cm se insertó en el tubo de plástico, y el resto se llenó con 85 mg de celulosa macerada (con o sin colorante de ftalocianina metálica o PEI). El tubo que contiene el acetato de celulosa y celulosa se insertó en la cavidad del filtro de los cigarros de los que se han retirado los filtros con el segmento de celulosa en contacto con la columna de tabaco, de manera que el material convencional de acetato de celulosa estaba en el extremo proximal del cigarro, es decir, el extremo normalmente en contacto con los labios del fumador. Como control, se prepararon cigarros de ensayo con filtros de acetato de celulosa sin tratar, insertando el filtro original en una longitud de 27 mm del tubo de plástico, que se reinsertó después en la cavidad del filtro del cigarro. El tubo de plástico sirvió para bloquear los orificios de ventilación en el papel que rodea al filtro que afecta a la composición del humo diluyéndolo con aire.

Haciendo referencia ahora a la Tabla 2, se muestran los resultados de las medidas de alquitrán (como compuestos mutagénicos representativos) y nicotina en la materia particulada capturada en los filtros Cambridge del humo obtenido de los grupos de cigarros (3 réplicas que comprenden 5 cigarros cada una por grupo de ensayo). Las condiciones de fumado usadas fueron 35 ml/chupada, duración de la chupada: 2 segundos, y una chupada cada sesenta segundos. Como todos los filtros, incluyendo el filtro de acetato de celulosa convencional, se introdujeron en tubos de plástico que se insertaron en las cavidades de filtro, los orificios de ventilación en el filtro (que en cualquier otro caso diluirían el humo con aire durante el paso a través del filtro) se bloquearon. Se ensayaron los siguientes grupos de filtros: 1) acetato de celulosa (ca); 2) filtro de doble zona de acetato de celulosa/celulosa; 3) filtro de doble zona de acetato de celulosa/celulosa azul; 4) filtro de doble zona de acetato de celulosa/celulosa azul al que se añade PEI al 5%; 5) filtro de doble zona de acetato de celulosa/celulosa GGX; 6) filtro de doble zona de acetato de celulosa/celulosa GGX al que se añade PEI al 5%.

TABLA 2

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Como puede observarse, la adición de PEI al filtro de celulosa Azul 21 y al filtro de celulosa GGX dio como resultado un aumento significativo en la proporción de nicotina a compuestos mutagénicos representados por alquitrán.

Adicionalmente, la cantidad total de materia particulada (TPM) de cigarros de ensayo adicionales de cada grupo se recogió en un filtro Cambridge usando el mismo protocolo de fumado y se disolvió DMSO a una concentración de 10 mg/ml. Además, se realizó un ensayo de mutagénesis Ames sobre el extracto de DMSO de la materia particulada recogida en el humo de la cepa TA98 de Salmonella, con activación del extracto hepático S9. Se ensayaron dos dosis de extracto de humo, 250 y 500 microgramos/placa. En el Ensayo Ames, el número de colonias bacterianas ("revertientes") por placa es un índice de la actividad mutagénica del extracto de humo de cigarro, y la actividad mutagénica es, a su vez, un reflejo del potencial carcinogénico. Los resultados de estos ensayos se dan en la Tabla 3.

TABLA 3

5

Como puede observarse, la proporción de actividad mutagénica, un índice del potencial carcinogénico, a materia particulada total (fundamentalmente alquitrán + nicotina) disminuye respecto a acetato de celulosa no tratado haciendo pasar el humo a través de filtros que contienen celulosa derivatizada con el colorante CI Azul Reactivo 21 o el colorante Turquesa Reactivo GGX. PEI disminuyó adicionalmente la proporción de actividad mutagénica a TPM en el humo. Por lo tanto, la adición de PEI a los materiales de filtro derivatizados con colorantes de ftalocianina metálica aumenta la proporción de nicotina a alquitrán y disminuye la proporción de actividad mutagénica a alquitrán, dando como resultado un mayor aumento en la proporción de nicotina a actividad mutagénica en el humo mayor que la conseguida con un filtro para el humo de tabaco que comprende una ftalocianina metálica sin PEI, permitiendo que la nicotina pase a través del filtro sin obstáculos y manteniendo los mutágenos y otras toxinas dentro del filtro.

Además, la proporción TPM/revertiente puede usarse como un índice de la actividad mutagénica de una cantidad dada de TPM. Los siguientes cálculos usan los datos de los ensayos de 500 microgramo/placa, anteriores.

El grupo con filtro de acetato de celulosa tuvo una media de 639 revertientes (colonias bacterianas mutadas). Por lo tanto, en el ensayo Ames, 500 microgramos de TPM produjeron 639 revertientes = 0,783 microgramos de TPM por revertiente. El grupo con filtro de acetato de celulosa (CA) tuvo una proporción de nicotina a alquitrán de 0,0677, es decir, 0,0677 miligramos de nicotina por miligramo de alquitrán. El Azul 21 con el grupo con filtro de PEI tuvo una media de 474 revertientes a la misma dosis absoluta de alquitrán de 500 microgramos/placa, es decir, 1,055 microgramos de alquitrán/revertiente. El grupo de Azul 21 con filtro de PEI produjo una proporción nicotina/alquitrán de 0,0777, es decir, 0,0777 miligramos de nicotina/miligramo de alquitrán.

Por lo tanto, multiplicando la proporción alquitrán/revertiente por la proporción nicotina/alquitrán da la proporción nicotina/revertiente, que es un índice de la cantidad de actividad mutagénica por unidad de nicotina, de la siguiente manera:

Acetato de Celulosa: 0,783 x 0,0677 = 0,053 microgramos de nicotina/revertiente (o 18,9 revertientes/miligramo de nicotina)

Azul 21 con PEI: 1,055 x 0,0777 = 0,082 microgramos de nicotina/revertiente (o 12,2 revertientes por miligramo de nicotina)

Azul 21 con PEI comparado con Acetato de Celulosa da una proporción de 0,082/0,053 = 1,54

Por lo tanto, añadiendo PEI a un filtro de celulosa derivatizado con Azul 21 dio como resultado un aumento del 54% en la proporción de nicotina a actividad mutagénica comparado con un filtro de acetato de celulosa convencional no tratado.

En otras realizaciones de la presente invención, uno o más de un aditivo modificador del pH del filtro, distinto de PEI, o además de PEI, se añaden al filtro. En una realización, el uno o más de un aditivo modificador del pH del filtro es una sal inorgánica seleccionada entre el grupo compuesto por carbonato sódico, carbonato cálcico, fosfato sódico, fosfato cálcico y una resina de intercambio catiónico.

En otra realización de la presente invención, el filtro para el humo de tabaco comprende quitina además de uno o más de un polímero policatiónico, tal como PEI. En otra realización de la presente invención, el filtro para el humo de tabaco comprende quitina además de uno o más de un polímero policatiónico, tal como PEI, y una o más de una ftalocianina metálica, tal como el colorante C.I. Azul Reactivo 21.

Filtro que Contiene Microcápsulas

De acuerdo con otra realización de la presente invención, se proporciona un filtro para el humo de tabaco que comprende un sustrato poroso que tiene microcápsulas dispersas en el sustrato poroso, con o sin otras sustancias descritas en esta descripción. Las microcápsulas incluyen preferentemente un núcleo interno con una carcasa externa.

Los núcleos de las microcápsulas comprenden al menos un aceite vegetal. Los aceites vegetales adecuados incluyen al menos un aceite seleccionado entre el grupo compuesto por aceite de ricino, aceite de semilla de algodón, aceite de maíz, aceite de girasol, aceite de sésamo, aceite de soja, y aceite de colza. En una realización preferida, el aceite vegetal es aceite de cartamo. También son adecuados otros aceites, como entenderán los especialistas en la técnica con referencia a esta descripción. En una realización preferida, el aceite vegetal está presente en una cantidad de aproximadamente el 20% a aproximadamente el 80% en peso seco de las microcápsulas, y más preferiblemente de aproximadamente el 30% a aproximadamente el 70% en peso seco de las microcápsulas.

En una realización preferida, los núcleos de las microcápsulas contienen también una porfirina, tal como clorofilina, u otra porfirina tal como ftalocianina de cobre. Cuando está presente, la clorofilina está presente preferiblemente en una cantidad de aproximadamente el 1% a aproximadamente el 10% en peso seco de las microcápsulas, y más preferiblemente de aproximadamente el 2% a aproximadamente el 5% en peso seco de las microcápsulas.

En una realización preferida, las carcasas de la microcápsula comprenden un humectante. En una realización preferida, el humectante es piroglutamato sódico, aunque pueden usarse otros humectantes como entenderán los especialistas en la técnica con referencia a esta descripción. En una realización preferida, el humectante, tal como piroglutamato sódico, está presente en una cantidad de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 90% en peso seco de las microcápsulas, y más preferiblemente de aproximadamente el 20% a aproximadamente el 70% en peso seco de las microcápsulas.

En otra realización preferida, las carcasas de la microcápsula comprenden también metilcelulosa. En una realización preferida, la metilcelulosa está presente en una cantidad de aproximadamente el 5% a aproximadamente el 30% en peso seco de las microcápsulas, y más preferiblemente de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 25% en peso seco de las microcápsulas.

En otra realización preferida, las carcasas de la microcápsula comprenden un agente polimérico tal como alcohol polivinílico o polivinil pirrolidona, o puede comprender ambos alcohol polivinílico y polivinil pirrolidona, además de metilcelulosa o en lugar de metilcelulosa. En una realización preferida, el agente polimérico está presente en una cantidad de aproximadamente el 2% a aproximadamente el 30% en peso seco de las microcápsulas, y más preferiblemente de aproximadamente el 5% a aproximadamente el 20% en peso seco de las microcápsulas.

Los compuestos usados en la formulación de microcápsulas de acuerdo con la presente invención están disponibles en diversas fuentes conocidas por los especialistas en la técnica, tales como Sigma Chemical Co., St. Louis,
MO US.

Las microcápsulas adecuadas para usar en la presente invención pueden prepararse de acuerdo con diversos métodos conocidos por los especialistas en la técnica. Por ejemplo, las microcápsulas de acuerdo con la presente invención pueden producirse combinando 200 g de aceite vegetal con 500 g de una suspensión acuosa que comprende 25 g de metilcelulosa de baja viscosidad, 5 g de clorofilina, 50 g de piroglutamato sódico y 150 g de almidón de maíz en agua. La mezcla se emulsiona y se seca por pulverización para formar microcápsulas.

Las microcápsulas de acuerdo con la presente invención pueden formarse mediante métodos de secado por pulverización en el lugar de la máquina de fabricación del cigarro pulverizando sobre hojas de filtro de haces de filamentos de acetato de celulosa antes de que los haces de filamentos se formen en filtros cilíndricos. Como alternativa, pueden prefabricarse microcápsulas adecuadas y añadirse a las hojas de filtro de haces de filamentos de acetato de celulosa dejando caer las microcápsulas sobre el haz de filamentos con un platillo vibratorio o mediante otras técnicas como entenderán los especialistas en la técnica con referencia a esta descripción. Además, pueden incorporarse microcápsulas a los filtros prefabricados rociando las microcápsulas del haz de filamentos del filtro antes de enrollar el haz de filamentos y conformarlo en barritas de material de filtro.

Como entenderán los especialistas en la técnica, la fabricación de filtros que contienen microcápsulas de acuerdo con la presente invención requerirá sólo una modificación minoritaria del equipo convencional de fabricación de filtros para cigarros. Además, la fabricación de filtros que contienen microcápsulas de acuerdo con la presente invención es sólo ligeramente más cara que la de los filtros convencionales.

Durante el uso, las porciones de humectante de las microcápsulas atrapan la humedad del humo de tabaco que pasa a través del filtro. Se prefiere particularmente piroglutamato sódico porque puede incorporarse al filtro en una forma seca.

Cuando están presentes, las porciones de aceite de las microcápsulas atrapan ciertos compuestos volátiles peligrosos tales como piridina sin impedir el flujo de los compuestos que producen sabor y aroma. Cuando está presente, la clorofilina es un potente inactivador de los componentes carcinogénicos del humo de tabaco.

Las porciones de metilcelulosa de las microcápsulas confieren estabilidad estructural a las microcápsulas pero se dispersan al calentar y cuando se exponen a humedad. A diferencia de las sustancias que confieren viscosidad usadas más habitualmente, la metilcelulosa precipita en soluciones calientes. Además, es soluble a las temperaturas a las que se usan más habitualmente las sustancias que confieren viscosidad.

Cuando los filtros para el humo de tabaco que contienen microcápsulas que comprenden una carcasa de piroglutamato sódico y metilcelulosa y un núcleo de aceite vegetal y clorofilina, de acuerdo con la presente invención, filtran el humo de tabaco, las microcápsulas capturan calor y humedad del humo de tabaco. La metilcelulosa precipita en un material fibroso que aumenta el área superficial eficaz disponible para la filtración en húmedo del humo de tabaco. Esto permite que la humedad retenida por el piroglutamato sódico se disperse rápidamente en el material de filtro. La clorofilina se reparte aproximadamente uniformemente entre los entornos acuoso y oleoso, permitiendo un aumento de la inactivación de compuestos tóxicos y mutagénicos en forma de partículas y en fase vapor del humo de tabaco mayor que si la clorofilina estuviera disponible sólo en una fase.

Filtros que Contienen un Tensioactivo

En otra realización preferida, los filtros de la presente invención comprenden adicionalmente al menos un tensioactivo para mejorar la eficacia del filtro para el humo de tabaco, con o sin otras sustancias descritas en esta descripción. En una realización particularmente preferida, el tensioactivo está presente en una cantidad de aproximadamente el 0,1% a aproximadamente el 10%, y más preferiblemente de aproximadamente el 0,1% a aproximadamente el 2% en peso del filtro.

El tensioactivo es preferiblemente no tóxico y puede incluir una o más de las siguientes clases de compuestos: (1) un derivado de polioxialquileno de un éster de ácido graso de sorbitano (es decir, ésteres de polioxialquilen sorbitano), (2) un monoéster de ácido graso de un polihidroxi-alcohol, o (3) un diéster de ácido graso de un polihidroxi-alcohol, aunque pueden usarse otros tensioactivos adecuado como entenderán los especialistas en la técnica con referencia a la descripción en este documento. Los ejemplos de tensioactivos adecuados incluyen etoxilados, ésteres de ácido carboxílico, ésteres de glicerol, ésteres de polioxietileno, ésteres de anhidrosorbitol, ésteres de anhidrosorbitol etoxilados, grasas, aceites y ceras naturales etoxiladas, glicol ésteres de ácidos grasos, amidas de ácido polioxietileno graso, copolímeros de bloque de óxido de polialquileno, y poli(oxietileno -compuesto por- oxipropileno). Pueden usarse también otros tensioactivos adecuados como entenderán los especialistas en la técnica con referencia a la descripción en este documento.

Filtros que Contienen una Sustancia Adicional

El filtro puede incluir adicionalmente una o más sustancias distintas que filtran o inactivan los componentes tóxicos o mutagénicos del humo de tabaco. Los ejemplos de dichas sustancias incluyen antioxidantes y aceptores de radicales tales como glutatión, cisteína, N-acetilcisteína, mesna, ascorbato, y N,N'-difenil-p-fenildiamina; inactivadores de aldehído tales como compuestos eno-diol, aminas, y aminotioles; trampas de nitrosamina e inactivadores de carcinógeno tales como resinas de intercambio iónico, clorofila; y trampas de nicotina tales como ácido tánico y otros ácidos orgánicos. En una realización preferida, el filtro incluye sílice coloidal, un compuesto que puede recoger aminas secundarias del humo de tabaco, evitando de esta manera la conversión de las aminas secundarias a nitrosaminas en el cuerpo. Pueden usarse también otras sustancias adecuadas como entenderán los especialistas en la técnica con referencia a la descripción en este documento. En una realización preferida, las otras sustancias están presentes en una cantidad de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 10%, y más preferiblemente de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 2% en peso del filtro.

Filtros que Tienen Ciertas Combinaciones de Sustancias Descritas en esta Descripción

De acuerdo con otra realización de la presente invención, se proporciona un filtro para el humo de tabaco que comprende combinaciones de las sustancias descritas en esta descripción. En una realización preferida, el filtro comprende un humectante, tal como piroglutamato sódico, en combinación con agua seca. Esta combinación funciona sinérgicamente para mejorar la filtración en húmedo del humo de tabaco. En una realización, el filtro comprende, piroglutamato sódico en una cantidad de entre aproximadamente el 1% y el 20% de la porción acuosa del agua seca en peso. En una realización preferida, el filtro comprende piroglutamato sódico en una cantidad de entre aproximadamente el 5% y el 10% de la porción acuosa del agua seca en peso.

En otra realización preferida, el filtro comprende una porfirina que contiene cobre, tal como ftalocianina de cobre, en combinación con un humectante tal como piroglutamato sódico, agua seca o ambos. Estas combinaciones son particularmente preferidas porque las porfirinas que contienen cobre atrapan carcinógenos mejor en entornos acuosos. En una realización, la porfirina que contiene cobre comprende entre aproximadamente el 0,5% a aproximadamente el 5% del agua seca en peso.

En otra realización preferida, el filtro comprende clorofilina, en combinación con un humectante, agua seca o ambos. En una realización, la clorofilina comprende entre aproximadamente el 0,5% a aproximadamente el 5% del agua seca y el humectante es entre aproximadamente el 1% y el 20% del agua seca en peso.

Un ejemplo específico de dicha combinación sería rayón azul (rayón impregnado con ftalocianina de cobre) combinado con agua seca. Cuando está presente en una cantidad entre aproximadamente 10 mg a 100 mg en los 3 mm finales del tabaco de un filtro de acetato de celulosa convencional para humo de tabaco, la combinación no confiere atracción pero reduce la mutagenicidad del humo de tabaco en un 75-80% mediante el ensayo Ames. Además, estos componentes son baratos, seguros, y no peligrosos para el entorno.

Se producen combinaciones de agua seca y porfirina, por ejemplo, añadiendo porfirina seca en cantidades hasta la cantidad de sílice metilada en peso a agua seca, hechas de acuerdo con la descripción en este documento. La porfirina debe añadirse después de que el agua seca se haya emulsionado de forma estable. La disolución de porfirina en agua antes de la emulsión en sílice metilada da como resultado un compuesto inestable porfirina/agua seca. En una realización preferida, la porfirina se añade en cantidades de aproximadamente 0,1 a 0,5 gramos por gramo de sílice metilada. Se usa un método similar para producir la combinación de agua seca y fibra de porfirina derivatizada, tal como algodón azul o rayón azul. Después de combinar las dos sustancias, la combinación se agita y se remueve hasta homogeneicidad.

Filtros que Tienen una Barrera Circunferencial

Los filtros de acuerdo con la presente invención se proporcionan, preferiblemente, con una barrera o recubrimiento externo, circunferencial, impermeable a la humedad para evitar que se humedezcan las manos del fumador. Dicha barrera puede hacerse de un material polimérico tal como copolímero de acetato de etil vinilo, polipropileno, o nylon, como entienden los especialistas en la técnica.

Posición de las Sustancias dentro de los Filtros

Las sustancias descritas en esta descripción pueden incorporarse a los filtros de acuerdo con la presente invención en diversas configuraciones. Por ejemplo, la sustancia o sustancias pueden dispersarse por todo el filtro de una manera sustancialmente uniforme. Como alternativa, la sustancia o sustancias pueden dispersarse únicamente en un segmento del filtro tal como en la mitad proximal (el extremo más cerca del fumador), la mitad distal (el extremo más cerca del tabaco), el tercio proximal (el extremo más cerca del fumador), en el tercio medio o en el tercio distal (el extremo más cerca del tabaco). Por ejemplo, el filtro para el humo de tabaco puede tener uno o más de un segmento que comprende tanto una o más de una ftalocianina metálica como uno o más de un polímero policatiónico, y uno o más de un segmento que está sustancialmente libre de ambos ftalocianina metálica y polímero policatiónico.

En otra realización, al menos una sustancia se dispersa en un segmento del filtro y al menos otra sustancia se dispersa en un segmento diferente del filtro. Los dos segmentos pueden tener áreas superpuestas. Por ejemplo, un filtro de acuerdo con la presente invención pueden tener una ftalocianina metálica dispersa en el tercio distal del filtro y un polímero policatiónico disperso en el tercio proximal del filtro, con un segmento medio que comprende tanto una ftalocianina metálica como un polímero policatiónico.

En otra realización, la sustancia o sustancias puede incorporarse en un filtro que se fija después a un extremo de un filtro convencional para el humo de tabaco. En una realización preferida, la sustancia o sustancias se incorporan a un filtro para el humo de tabaco que parece una versión acortada de un filtro convencional para el humo de tabaco, y el filtro acortado se fija después a un extremo de un filtro convencional para el humo de tabaco. En esta realización, el usuario no será totalmente consciente del filtro acortado adicional porque el aspecto de su construcción es como el de un filtro convencional, a diferencia de los filtros disponibles en el mercado que se añaden al extremo proximal de un dispositivo para fumar.

Además, la sustancia o sustancias de acuerdo con la presente invención pueden incorporarse en una capa del filtro entre el material fibroso que forma el resto del filtro, y el cuerpo de tabaco dividido.

Dispositivos para Fumar que Incorporan Filtros de acuerdo con la Presente Invención

De acuerdo con otra realización de la presente invención, se proporciona un dispositivo para fumar que comprende un filtro para el humo de tabaco como se describe en esta descripción fijado a un cuerpo de tabaco dividido. Por ejemplo, dicho dispositivo para fumar puede ser un cigarro que incorpora un filtro que contiene tanto una o más de una ftalocianina metálica como uno o más de un polímero policatiónico.

Método para Filtrar Humo de Tabaco

De acuerdo con otra realización de la presente invención, se proporciona un método para filtrar tabaco en un dispositivo para fumar. El método comprende las etapas de, en primer lugar, proporcionar un dispositivo para fumar que comprende el filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la presente invención fijado a un cuerpo de tabaco dividido. A continuación, el cuerpo de tabaco dividido se prende de manera que el humo pasa a través del cuerpo y hacia el filtro. Después, se permite que el humo pase a través del filtro, filtrando así el humo.

Método de Preparación de un Dispositivo para Fumar

De acuerdo con otra realización de la presente invención, se proporciona un método de preparación de un dispositivo para fumar. El método comprende las etapas de, en primer lugar, proporcionar un filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la presente invención. A continuación, el filtro se fija a un cuerpo de tabaco dividido.

Claims

1. Un filtro para el humo de tabaco que comprende una o más de una ftalocianina metálica, y que comprende además uno o más de un polímero policatiónico.

2. El filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la una o más de una ftalocianina metálica es una ftalocianina de cobre.

3. El filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la ftalocianina de cobre es el colorante C.I. Azul Reactivo 21.

4. El filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la una o más de una ftalocianina metálica es una ftalocianina de hierro.

5. El filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la ftalocianina de hierro es un análogo de hierro del colorante C.I. Azul Reactivo 21.

6. El filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el uno o más de un polímero policatiónico tiene un resto catiónico que comprende uno o más de un grupo amino primario o secundario.

7. El filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el uno o más de un polímero policatiónico se selecciona entre el grupo compuesto por poli(propilenimina), polivinilamina, poli(2-etilaziridina), poli(2,2-dimetilaziridina), y poli(2,2-dimetil-3-n-propilaziridina) y una combinación de los anteriores.

8. El filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 4, en el que el uno o más de un polímero policatiónico es polietilenimina (PEI).

9. El filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el uno o más de un polímero policatiónico tiene un peso molecular mayor de 1.000 Dalton, preferiblemente entre 1.000 y 100.000 Dalton.

10. El filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además celulosa que está sustancialmente libre de acetato de celulosa.

11. El filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el filtro adicionalmente comprende uno o más de un aditivo modificador del pH del filtro, distinto del polímero policatiónico.

12. El filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el uno o más de un aditivo modificador del pH del filtro es una sal inorgánica.

13. El filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la sal inorgánica se selecciona entre el grupo compuesto por carbonato sódico, carbonato cálcico, fosfato sódico, fosfato cálcico y una resina de intercambio catiónico.

14. El filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además quitina.

15. El filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la una o más de una ftalocianina metálica y el uno o más de un polímero policatiónico se dispersan por todo el filtro de una manera sustancialmente uniforme.

16. El filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el filtro para el humo de tabaco comprende un primer segmento y un segundo segmento, en el que el primer segmento comprende la una o más de una ftalocianina metálica y el uno o más de un polímero policatiónico, y en el que el segundo segmento está sustancialmente libre tanto de una ftalocianina metálica como de un polímero policatiónico.

17. El filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el filtro para el humo de tabaco comprende un primer segmento, un segundo segmento y un tercer segmento, y en el que el primer segmento comprende la una o más de una ftalocianina metálica pero que está sustancialmente libre de un polímero policatiónico, en el que el segundo segmento comprende tanto la una o más de una ftalocianina metálica como el uno o más de un polímero policatiónico, y en el que el tercer segmento comprende uno o más de un polímero policatiónico pero que está sustancialmente libre de una ftalocianina metálica.

18. Un dispositivo para fumar que comprende un filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 1.

19. Un método para filtrar humo de tabaco que comprende:

a) proporcionar un dispositivo para fumar de acuerdo con la reivindicación 18;

b) prender el cuerpo de tabaco dividido de manera que el humo pasa a través del cuerpo y hacia el filtro; y

c) permitir que el humo pase a través del filtro, filtrando de esta manera el humo.

20. Un método de preparación de un dispositivo para fumar que comprende:

a) proporcionar un filtro para el humo de tabaco de acuerdo con la reivindicación 1; y

b) fijar el filtro a un cuerpo de tabaco dividido.

21. El método de preparación de un dispositivo para fumar de acuerdo con la reivindicación 20, que comprende además pulverizar una solución del uno o más de un polímero policatiónico sobre el material del que se hace el filtro para el humo de tabaco, en el que la concentración de polímero policatiónico en la solución es entre aproximadamente el 0,5 y el 50%.

22. El método de preparación de un dispositivo para fumar de acuerdo con la reivindicación 20, que comprende además pulverizar una solución del uno o más de un polímero policatiónico sobre el material del que se hace el filtro para el humo de tabaco, en el que la concentración de polímero policatiónico en la solución es entre aproximadamente el 1 y el 10%.

23. El método de preparación de un dispositivo para fumar de acuerdo con la reivindicación 20, en el que el filtro para el humo de tabaco comprende papel hecho de pulpa, y en el que el método comprende adicionalmente añadir el polímero policatiónico a la pulpa antes de colocar la pulpa sobre tamices de fabricación de papel.