Dióxido de silicio. Dióxido de silicio - propiedades, aplicación en medicina y cosmética.
Dióxido de silicio en la industria alimentaria - aditivo alimentario bajo el código E-551 Grupos emulsionantes. Dióxido de silicio Se utiliza como un aditivo que evita el apelmazamiento y la aglomeración del producto principal. En la comida E-551 más a menudo se encuentra en la composición de galletas, chips, algunos medicamentos (enterosorbentes), pastas dentales.
Impacto en el cuerpo.
Cuando se usa dióxido de silicio en el interior, pasa sin cambios por el tracto gastrointestinal y luego se excreta del cuerpo. Según información no verificada, estudios realizados en Francia mostraron que el uso de agua con un alto contenido de dióxido de silicio reduce el riesgo de desarrollar la enfermedad de Alzheimer en un 11%.
Dióxido de silicio Se produce de forma natural en forma de arena, cuarzo. En el caso general dióxido de silicio - El componente principal de casi todas las rocas terrestres.
Aplicación de dióxido de silicio.
Dióxido de silicio utilizado en la fabricación de vidrio, cerámica, abrasivos, productos de concreto, para la producción de silicio, como relleno en la producción de caucho, en la producción de refractarios de sílice, en cromatografía, etc. Los cristales de cuarzo poseen propiedades piezoeléctricas y, por lo tanto, se utilizan en ingeniería de radio e instalaciones de ultrasonidos. Las películas de sílice producidas artificialmente se utilizan como aislantes en la fabricación de microchips y otros componentes electrónicos. Limpio fundido dióxido de silicio en combinación con una serie de ingredientes especiales utilizados para producir cables de fibra óptica.
Información general
En la naturaleza dióxido de silicio Se encuentra en forma de un mineral de cuarzo; la arena. Dicho dióxido se usa en tecnologías que no implican un alto nivel de pureza del material. Sintético dióxido de silicio obtenido por oxidación de silicio en una atmósfera de oxígeno a una temperatura de E-400-500 ° C.
Dióxido de silicio Es una sustancia cristalina muy sólida e incolora. Dióxido de silicio No reacciona con el agua y es resistente a los ácidos. La fórmula molecular de la sustancia: SiO 2. El óxido de silicio, un miembro del grupo de los óxidos formadores de vidrio ácido, interactúa con el aumento de la temperatura con álcalis y óxidos básicos, solubles en ácido fluorhídrico, tienden a formar una masa fundida sobreenfriada, es decir, El vidrio es un excelente dieléctrico.
De acuerdo con la estructura del compuesto y las propiedades del emulsionante alimentario E551, el dióxido de silicio pertenece al grupo de sustancias, que son óxidos de silicio. Además del nombre fijado en la industria alimentaria, hay otros nombres para el emulsionante alimentario E551, dióxido de silicio. Por ejemplo, dióxido de silicio amorfo, aerosil, negro de humo blanco, sílice, así como dióxido de silicio finamente dispersado. Las propiedades del emulsionante alimentario E551 Dióxido de silicio dan todas las razones para clasificar el compuesto químico en la categoría de óxidos de ácido.
E551 emulsionante alimentario. El dióxido de silicio bajo la influencia de la temperatura comienza a entrar en una reacción química con álcalis, así como con óxidos básicos. Además, la sílice del compuesto orgánico activo, que forma parte del emulsionante E551, es capaz de disolverse en ácido fluorhídrico, además de usarse como dieléctrico y como parte de los óxidos formadores de vidrio. Cabe destacar que el emulsionante alimentario E551 dióxido de silicio se puede presentar en varias versiones.
El daño del emulsionante alimentario E551 dióxido de silicio
Cabe mencionar que el cuarzo α se considera la modificación natural más común del dióxido de silicio en la superficie del planeta Tierra. En la actualidad, el emulsionante alimentario E551 El dióxido de silicio pertenece al grupo de compuestos químicos permitidos para su uso en procesos de producción en la industria alimentaria. Sin embargo, varios expertos advierten sobre el daño del sílice E551 emulsionante para alimentos para el cuerpo humano, que puede ocurrir como resultado de la interacción con los aditivos alimentarios.
Sin embargo, por el bien de la justicia, vale la pena enfatizar que el daño al emulsionante alimentario E551 El dióxido de silicio solo puede infligir en caso de incumplimiento de las precauciones cuando se trabaja con una sustancia química en su forma pura. Por ejemplo, el polvo generado por la interacción del dióxido de silicio con otros reactivos químicos puede causar una grave irritación de los bronquios y los pulmones humanos.
Por otro lado, los expertos encontraron una relación entre el consumo regular de agua enriquecida con dióxido de silicio y una reducción del riesgo de enfermedad grave y resistente a la enfermedad de Alzheimer. Es cierto que, con algunos beneficios, los expertos aún establecen los estándares para el contenido limitante del emulsionante alimentario E551 Dióxido de silicio en la composición de esos productos alimenticios, en el proceso de fabricación del cual se usó el aditivo alimentario.
El emulsionante alimentario más común E551 El dióxido de silicio se encuentra en los siguientes grupos de alimentos:
- especias, condimentos y varias especias listas para comer y secas;
- alimentos en polvo, por ejemplo, azúcar, sal o harina;
- productos lácteos fermentados, por regla general, quesos;
- dulces y pastas;
- varios tipos de bocadillos, generalmente papas fritas, nueces en todo tipo de esmaltes, así como galletas y la mayoría de los otros bocadillos para cerveza;
- productos de alcohol.
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El dióxido de silicio (fórmula química: SiO2, sílice) es un cristalino incoloro, vítreo. Este mineral en su forma se usa ampliamente en la construcción, en la fabricación de productos químicos y en la ingeniería de radio, en la construcción de aviones y en muchas otras industrias.
Sílice diseminada en la naturaleza.
El dióxido de silicio está contenido en la corteza terrestre como mezclas con algunos otros minerales (se llaman granitos) y, en forma de silicatos, es una parte de las rocas. El mineral más común en la naturaleza es el cuarzo, cristobalita, calcedonia, tridimita, ópalos y leschelerita (vidrio de cuarzo) son mucho menos comunes. Pequeños cristales de cuarzo forman el llamado cuarzo "vena". Con la destrucción gradual de las rocas, se forman arenas de cuarzo que, compactadas, conducen a la aparición de cuarcita y arenisca.
El cristal de roca es el cuarzo más puro, incoloro. Sus cristales pueden pesar decenas de toneladas y alcanzar una longitud de varios metros. Además, el cuarzo se puede colorear con varias impurezas en el color púrpura (amatista), amarillo (citrino), negro (morión), humo (rauchtopaz). En la naturaleza, también se encuentran formas criptocristalinas de cuarzo: cornalina rojo-rosa, crisoprasa de manzana verde, zafiro azulado, jaspe de color fino, ónixes arenosos y ágata, hornfels y pedernal.
El ópalo "noble" es único, que consiste en partículas coloidales homogéneas con un diámetro de aproximadamente 0,2 micras. Estas partículas están empaquetadas en aglomerados ordenados, contienen menos del uno por ciento de agua (en la mayoría de los ópalos, alrededor del siete por ciento). Depósitos naturales de dióxido de silicio también pueden formar diatomita, tripilla. Los esqueletos de algunas esponjas se construyen a partir de este mineral. Forma parte de los tallos de las plantas, como las cañas, la cola de caballo y el bambú.
¿Cómo obtener sílice?
SiO2 sintético se puede obtener:
Por la exposición a los ácidos clorhídrico (HCl) o sulfúrico (H2SO4) con menos frecuencia, a otros silicatos solubles (este método es el principal en los países desarrollados);
Uso de dióxido de silicio coloidal (mediante congelación o coagulación bajo la acción de los iones F-, Na +);
Por hidrólisis del fluoruro de silicio SiF4, tetracloruro de silicio SiCl4, tetraetoxisilano (C2H5O) 4Si, desublimate sólido (NH4) 2SiF6 en forma de gas, y también en amoníaco acuoso y soluciones acuosas (a veces con la adición de bases orgánicas o etanol).
Se obtiene sílice amorfa:
De diatomita y tripoli;
Calcinando cáscara de arroz;
Molienda de arena de sílice fundida.
Los polvos de sílice anhidra obtienen:
Utilizando deposición química de vapor;
Por hidrólisis y oxidación de sílice pirógena y fluoruro de silicio;
Al quemar los humos de tetracloruro de silicio SiCl4 en una mezcla de O2 y H2.
¿Cómo usar sílice?
El sílice natural se utiliza en la fabricación de porcelana, hormigón, abrasivos, ladrillos de silicato, cerámica, loza, dinas, vidrios de silicato;
La sílice sintética ("hollín blanco") se utiliza como relleno en la producción de caucho;
Los monocristales de cuarzo han encontrado aplicación en la ingeniería de radio (filtros, estabilizadores de frecuencia, resonadores piezoeléctricos), en acústicoelectrónica y acústica, en joyería, en la fabricación de instrumentos ópticos;
El cristal de roca y el dióxido de silicio sintético se utilizan como materias primas para la producción de vidrio de cuarzo, monocristales de cuarzo, fibras de cuarzo y cerámica. A su vez, la cerámica y el vidrio de cuarzo se utilizan en la industria de la aviación, la óptica, la electrónica y otras industrias. La tela de cuarzo se utiliza como material que retiene el calor y las fibras de cuarzo se utilizan para crear sistemas de fibra óptica y líneas de comunicación.
Propiedades físicas y químicas del aerosil (sílice).
Aerosil (de la palabra latina - Aerosilum), oxilos (de la palabra latina - Oxylum) dióxido de silicio, Sílice coloidal anhídrica (Ph. Eur.), Dióxido de silicio coloidal (USP), sílice coloidal anhidra (BP), sílice (número CAS 7631-86-9) - sílice amorfa anhidraPertenece al grupo de los rellenos minerales sintéticos activos altamente dispersados. En farmacia, Aerosil (dióxido de silicio) se usa como una sustancia auxiliar, un estabilizante, un agente gelificante, un adsorbente, mejora la fluidez de las tabletas, la pomada, el gel y otras mezclas. A veces, el dióxido de silicio se usa como un ingrediente farmacológico activo (tiene propiedades antibacterianas, desintoxicante, sorbente).
Obtener dióxido de silicio por hidrólisis de vapor de tetracloruro de silicio en una llama de hidrógeno a una temperatura de\u003e 1000 ° C (1100-1400 ° C). El producto resultante es un polvo blanco, amorfo, no poroso, indiferente que se pulveriza, contiene 99.3% de SiO2; tiene una alta dispersión (diámetro de partícula 4-40 micras, tiene una forma esférica o casi esférica), la superficie de adsorción específica es 50-450 m2 / g; densidad aparente de aproximadamente 50 g / l, densidad - 2,36 g / cm3; El pH de la suspensión acuosa es 4.0; índice de refracción n20D = 1.46. Aerosil no se disuelve en agua, ácidos y álcalis diluidos. A una concentración de Aerosil en agua en una cantidad de 10 a 12%, se forma una suspensión fluida de baja viscosidad, al 17%, una masa semirrígida, al 20%, una masa gruesa que, cuando se frota, se convierte en una masa homogénea similar a ungüento. Debido a la alta afinidad por el agua, el aerosil se conoce como sustancias hidrófilas. Pero la marca de dióxido de silicio (Aerosil) R972 tiene propiedades hidrofóbicas.
Hay varios marcas registradas de Aerosil (dióxido de silicio)que difieren principalmente en la superficie específica, el grado de hidrofilicidad o hidrofobia, así como la presencia de otras sustancias de relleno. De acuerdo con la definición de la comisión de nomenclatura, el dióxido de silicio amorfo se llama óxido. En Ucrania, una planta química y metalúrgica con licencia de Degussa produce aerosoles estándar sin modificar de 175 grados; 300 380 con una superficie hidrófila; metilarosil AM-1/175 y AM-1/300, modificado con dimetildiclorosilano; Organosoles de éter de las marcas ADEG-175 y ADEG-300, modificados con etilenglicol y dietilenglicol, y AM-2, modificados con aminoalcoholes. En Estados Unidos, se produce aerosil modificado: organosil y kebosil (Cabot), en Rusia, butosil, aerosil-K, que es una combinación de 85% de sílice y 15% de almidón, COK-84 aerosil, que es un coagulante de 85% de sílice. y 14% de óxido de amonio. En Alemania, la empresa "Degussa" produce marcas hidratadas de aerosil.que contienen agua unida (durosil, vulkasin, sifloks, ultrasil, etc.), que difieren en el contenido de SiO2, diámetro de las partículas, densidad y propiedades), aerosil en forma de suspensiones (K-314, contiene un 14% de A, K-328, contiene 28% A.). En Japón, los microsils se producen y usan, en Francia - Francil, en Inglaterra - Manosil. Para los cosméticos se puede hacer en forma de una pasta. Recientemente, se introdujo aerosil en la farmacopea de varios países (Hungría, Dinamarca, Austria, etc.). En los EE. UU., También se permite el dióxido de silicio (aerosil) como aditivo para productos alimenticios en una cantidad del 2%.
Aerosil Se atribuye a la teoría de sustancias "puras" que liberan los ingredientes activos sin costos de energía. Los estudios de microscopía electrónica han demostrado que cada partícula básica de aerosil consiste en cuatro capas separadas (figura). El núcleo de esta partícula es un polímero tridimensional de elementos de SiO2. Teniendo grupos Silano Si-OH y siloxano Si-O-Si en la superficie de las partículas, Aerosil es capaz de crear un marco similar a un patrón debido a los enlaces de hidrógeno, lo que permite limitar la expansión térmica del líquido gelificado. Los grupos siloxano y silano en aerosil son funcionales, y el enlace silicio-oxígeno se caracteriza por su alta resistencia (alcanza 372.5 J / mol), lo que se explica por su polaridad, debido a que el enlace covalente se acerca al enlace iónico.
Tabla - Las principales propiedades del dióxido de silicio (Aerosil).
Figura La estructura de la rejilla espacial de Aerosil en hidrogel.
Los grupos de silanol están distribuidos de manera desigual. Hay grupos de silano de superficie, que pueden estar libres o conectados por puentes de hidrógeno, y grupos de silanol dentro de la molécula, que también pueden estar interconectados por puentes de hidrógeno. Como resultado, se crea una estructura masiva ramificada, con el resultado de que el aerosil se denomina polímeros inorgánicos. Los grupos siloxano tienen propiedades hidrófobas, son estables (los grupos OH silanol se separan a una temperatura de\u003e 300 ° C), causan una reacción ácida; Tienen grupos hidroxilo tanto en la superficie como en el interior. moléculas de aerosol. Con una distribución uniforme, cada segundo átomo de silicio tiene un grupo hidroxilo en la superficie.
Esto causa tres tipos de interacción aerosil: adsorción física, adsorción química (la formación de puentes de hidrógeno por grupos silanol con agua, alcoholes, ácidos y otras sustancias) y reacciones químicas en la superficie de la molécula. Así, los grupos silanol interactúan con los alcoholes para formar éteres.
Aerosil (dióxido de silicio) tiene buenas propiedades de absorción, absorbe de 15 a 60% de varios líquidos, dependiendo de su naturaleza, sin cambiar la apariencia y la fluidez del polvo. La primera capa de agua es absorbida por aerosil debido a la creación de puentes de hidrógeno (adsorción química), y las capas subsiguientes se deben a la adsorción física. El agua adsorbida físicamente se libera a una temperatura de 25-150 ° С, mientras que el agua adsorbida químicamente se libera a 800 ° С.
Aerosil, que se utiliza para la producción de fármacos, debe tener alta pureza. La Tabla 1 muestra la composición química de varias marcas registradas de Aerosil, que pueden tener ciertas impurezas formadas durante los procesos de producción, por ejemplo, trazas de ácido clorhídrico, que causan un pH del 4% de una suspensión acuosa del polímero (3.6-4.3). Entonces, Aerosil (sílice) se comporta como un ácido débil.
Tabla 1 - La composición química de varios grados de aerosil (en términos de sustancia seca, según MM Astrakhanov)
| % De contenido | Marcas de aerosoles, composición,% | ||||
| 200; 300; 380 | 0 | SOK84 | R972 | Combinados | |
| SiO2 | >99,87 | >99,8 | 82–86 | >98,3 | 85 |
| Al2O2 | 14–18 | – | |||
| Fe2O3 | – | ||||
| TiO2 | – | 0,03 | – | ||
| Na2O | – | – | – | – | |
| Como | – | – | – | – | |
| B2O3 | – | – | – | – | |
| Bi2O3 | – | – | – | – | |
| P2O5 | – | – | – | – | |
| HCl | – | 0,05 | |||
| Almidon | – | – | – | – | – |
La tabla 2 muestra las propiedades fisicoquímicas más importantes de diferentes marcas de aerosolesQue son ampliamente utilizados en la fabricación de medicamentos.
Tabla 2. Propiedades físicas y químicas de diferentes marcas de aerosil.
| Indicador | Sellos de aerosil | |||||
| 200 | 300 | 380 | 0 | SOK-84 | R-972 | |
| Superficie específica, m2 / g | 200 ± 25 | 300 ± 30 | 380 ± 30 | 200 ± 25 | 170 ± 30 | 120 ± 30 |
| Pérdidas durante la ignición,% | 1 | 2 | 2,5 | 1 | 1 | 2 |
| Tamaño medio de partículas | 12 | 7 | 7 | 12 | – | 16 |
| Contenido de humedad,% (secado a 105 ° C) | – | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 0,5 | 2,5 |
| Peso saturado, g / l, prensado estándar (no extruido) | ≈60≈120 | |||||
| La porosidad | Poroso | No poroso | ||||
| pH 4% dispersión de agua | 3,6–4,3 | – | – | 3,6–4,3 3.5–4.1 (en metanol) |
||
En aerosil de fabricación de drogas Utilizado como estabilizante para linimentos de aceites de suspensión. Tiene una alta capacidad para adsorber diversos líquidos. La adición de aerosil a la composición de linajes en suspensión de aceite y agua-alcohol-glicerol mejora la sedimentación, la agregación y la estabilidad agregativa de estos sistemas, creando una estructura espacial suficientemente fuerte capaz de retener la fase líquida inmovilizada con partículas suspendidas de sustancias farmacéuticas en las células. En las suspensiones acuosas y acuoso-alcohólicas, el efecto estabilizador del aerosil se debe principalmente a las fuerzas electrostáticas. La sedimentación de partículas de la fase sólida en suspensiones acuoso-alcohólicas estabilizadas ocurre 3 veces más lenta que en sistemas no estabilizados. El efecto estabilizador de Aerosil aumenta en presencia de una pequeña cantidad de surfactante, por ejemplo, Tween-80. La presencia de aerosil (en una concentración de 1,0-5,0%) en emulsiones y suspensiones aumenta su estabilidad, la capacidad de fijarse mejor en la piel y la eficacia de la acción terapéutica. Con agua y alcohol. dióxido de silicio a una concentración del 3%. Crea suspensiones turbias cuyas fracciones tienen una carga negativa.
Una de las propiedades de Aerosil es su capacidad de espesamiento (espesante) (Tabla 3).
Tabla 3. El efecto espesante de Aerosil-200.
Esta propiedad se utiliza para obtener geles que contienen aerosol y bases de pomadas, que incluyen aerosil. Como fase líquida para sus composiciones, se utiliza un líquido de polietilsiloxano con el nombre de Esilon-5 o Esilon-4, aceite de pescado, PEG-400, aceite de ricino, aceites grasos y similares. Esilon-5 engrosó el 16% de Aerosil conocido como vaselina KV-E / 16, no irrita la piel, no impide la absorción de sustancias activas. Como espesante se utiliza la fase líquida. aerosil (dióxido de silicio) en la cantidad de 8-16%. Los geles resultantes tienen una consistencia plástica suave, están bien distribuidos y fijados en la piel. Tienen una buena estabilidad coloidal a temperaturas elevadas (≥40 ° C), conservan la consistencia necesaria, que no cambia incluso a 100 ° C, y por lo tanto, los geles y pomadas que contienen aerosol se pueden usar en climas tropicales. De acuerdo con las propiedades estructurales y mecánicas de los geles, que incluyen aerosil, constituyen sistemas termoestables plásticos tixotrópicos y tienen estabilidad antimicrobiana. El contenido cuantitativo de aerosil en el sistema afecta las propiedades reológicas y biofarmacéuticas de los geles. El aumento del dióxido de silicio en la composición de los geles conduce a un aumento de su viscosidad plástica y de sus propiedades tixotrópicas, mientras que la liberación del ingrediente farmacológico activo se reduce notablemente.
El uso de Aerosil (dióxido de silicio) en la industria farmacéutica médica y veterinaria.
Aerosil se utiliza en la fabricación de tabletas. en una concentración de 0,1-0,5% como sustancia deslizante y aflojadora (0,1-2,0%), que reduce el tiempo de su desintegración, facilita el proceso de granulación y mejora la fluidez de la masa de la tableta. Las propiedades de adsorción de Aerosil se utilizan en la fabricación de polvos, extractos y otras preparaciones farmacéuticas.
Numerosos estudios farmacológicos, toxicológicos y biofarmacéuticos han confirmado que cuando se usa internamente, el aerosil es indiferente, bien tolerado por los pacientes, tiene propiedades curativas para enfermedades del tracto gastrointestinal y otros procesos inflamatorios, y puede ser una fuente de suministro de silicio en el cuerpo. Hay evidencia de que aerosil (dióxido de silicio) Puede contribuir a la reducción de los músculos lisos y los vasos sanguíneos, y también tiene propiedades antibacterianas.
Los sistemas farmacéuticos que contienen aerosoles no presentan efectos irritantes ni tóxicos. Las mismas propiedades son inherentes a los ungüentos cuando se utiliza epsilon y aerosil como base (composición de epsilon-5, espesada con un 15% de aerosil en la fabricación de ungüentos con antibióticos y corticosteroides). Ungüentos con Aerosil (sílice) Los tubos exprimidos fácilmente, bien fijados en la piel, tienen un efecto prolongado.
La literatura
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Óxido de silicio (IV)
Propiedades quimicas
Sílice, ¿qué es? Según Wikipedia, la sílice tetravalente es un componente de casi todas las rocas. Este compuesto químico tiene la forma de cristales incoloros, con un punto de fusión bastante alto. Fórmula de dióxido de silicio: SiO2. La fórmula química del sílice coincide con la fórmula del sílice. Punto de fusión - alrededor de 1600 grados centígrados.
La sustancia pertenece al grupo de los óxidos ácidos, es un dieléctrico, y tiene varias modificaciones polimórficas de los cristales. Bajo la acción de altas temperaturas y presión, la sustancia se convierte en coesita y estishovita, tiene varias modificaciones y formas, cuarzo, ópalo, cuarzo auténtico, calcedonia; La sílice amorfa es un vidrio de cuarzo.
Aplicación de sílice
Sustancia debido a la variedad de formas, se utiliza en varios campos. El mineral se utiliza en la fabricación de vidrio, productos abrasivos, productos de hormigón y cerámica; como relleno durante la producción de caucho, para obtener silicio; en la producción de materiales refractarios; en cromatografía. Los cristales de cuarzo se utilizan para la producción de encendedores, instalaciones de ultrasonidos, en ingeniería de radio. Algunas algas contribuyen a la acumulación de sílice en la biosfera y realizan una función bioquímica. El compuesto también se utiliza como un emulsionante en la industria alimentaria ( E551), añadido a la pasta de dientes. Se utiliza como aislante en la producción de cables de fibra óptica, se utiliza como elemento de calefacción en los cigarrillos electrónicos; en joyería y así sucesivamente. El uso de dióxido de silicio en la medicina como una sustancia auxiliar, un aditivo alimentario o como un enterosorbente está muy difundido.
Dióxido de silicio: daños y beneficios
La sustancia no puede causar daño especial al cuerpo, ya que la penetración en el tracto gastrointestinal no se absorbe a través de las paredes del estómago y se excreta sin cambios. Suplemento alimenticio E 551 Está presente en muchos alimentos, en azúcar, leche en polvo y slava, chips, galletas, bebidas alcohólicas y confitería. Con el uso adecuado de drogas, el daño del coloide de dióxido de silicio también está ausente.
Acción farmacológica
Adsorción, regeneración.
Farmacodinamia y farmacocinética.
La sílice tiene una capacidad de absorción bastante alta. La sustancia se une y elimina varias enzimas del cuerpo, angiigenos , productos de desintegración tisular, microorganismos y alimentos. alergenos . La sustancia se usa activamente para la evacuación de ciertas drogas, agua y venenos. Después de la penetración en el tracto digestivo, el agente no sufre absorción sistémica y no se acumula en el cuerpo.
Cuando se usa localmente, la sustancia previene cambios necróticos en los tejidos y promueve la cicatrización de heridas.