CN1256625A - 应用可剥离的膜局部施用酶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种局部施用酶的方法,其中该酶在其应用之后被掺和入可剥离的膜(例如聚乙烯醇膜)。这样,避免了含酶尘粒从施用部位的释放。

Description

应用可剥离的膜局部施用酶
本发明涉及局部施用含酶组合物的领域。
酶被应用于一些消费品中，其中有洗涤剂和化妆品。一个与含酶制品相关的问题是在吸入空气传播的粉尘或气溶胶时，酶可能引起变应性致敏。例如，在局部施用含酶的乳膏之后，当乳膏干燥时含酶的尘粒可能从施用部位被释放出来。
一种防止吸入含酶尘粒的解决办法是在其实际应用前将酶固定化(参见日本专利申请J57073098和J61268611)。但是，已知固定化酶对固体底物(皮肤)的活性很低。例如，预计固定化蛋白酶不与角质层蛋白质相互作用。
因此，希望以这样的方式施用含非固定化形式的酶的组合物，即不会发生尘粒从施用部位的释放。
本发明提供了一种解决上述问题的简便方法，即通过提供一种局部施用酶的方法，其中含酶尘粒从施用部位的释放被避免了而酶的活性得到了保障。
本发明公开了一种局部施用含酶组合物的方法，其中施用了另外还包括成膜剂的酶组合物。在局部施用所述组合物时，由于应用的溶剂的蒸发，所以成膜剂使得可形成掺和了所述酶的可剥离膜。在溶剂蒸发之后并且在酶完成了它的任务以后，从施用部位除去掺和了该酶的膜。这样，避免了含酶尘粒(当含酶组合物在施用部位干燥时它们容易形成)的释放。
具体地说，本发明的方法包括如下步骤：
制备包括酶和成膜剂的组合物，
局部施用所述组合物，
将施用部位上的所述组合物保温足够长的一段时间使之能形成掺和了所述酶的膜，以及
从施用部位除去掺和了该酶的所述膜。
在本发明的一个实施方案中，所述包括酶和成膜剂的组合物是通过混合两种单独的组合物(即包括所述酶的第一种组合物和包括所述成膜剂的第二种组合物)而制备的。这样，所述酶不会受到溶解的成膜剂的存在或者任何助剂的存在的有害影响。
该实施方案一个优选的选择包括将所述两种单独的组合物包装在双组分分配***中。应用双组分分配***，可以同时送递包括所述酶的组合物和包括所述成膜剂的组合物。在送递时，这两种单独的组合物或者被就地混合，或者在分配***中被混合。两种组合物的混合形成呈适合直接应用的形式的、包括所述酶和成膜剂的最终组合物。
对应用于本发明该实施方案中的分配***要求不苛刻。能单独盛装所述酶组合物和包括成膜剂的组合物的任何***都可应用。
例如，分配***可选自为包装和送递不相容性化合物(即在接触时能相互反应的化合物)而开发的双组分分配***。例如，从粘合剂领域得知的双组分分配器。
除了粘合剂外，还描述了关于在牙膏中配制不相容性化合物的多组分分配***。柔性两室牙膏管被描述于美国专利US4,487,757和US4,098,435中。FR2,051,922中描述了一种两室管，它可供贮存与水性牙膏组合物隔离的非水酶组合物。
但是在另一个基本上很简单的方法中，一对塑料袋提供只供一次应用的物质。两个袋的出口相互靠近，可通过撕开所述袋的端头实现其内含物的排放(德国专利申请DE3 630 849)。
此外，德国“Gebrauchsmuster”DE，U，93 07 726提到了一种两室包装单元，其中两种独立地包装的组分可通过在一个室上加压而混合。只有在完全混合之后，才开启该包装从而释放新配制的混合物。
示于图1中的可商购的容器也是合适的。在该容器中，酶组合物(例如呈冻干的粉末形式)存在于放置在小瓶顶部的塞子中。向下推瓶帽就刺穿将酶组合物和包括成膜剂的组合物分开的膜。在振荡时，所述酶组合物和成膜组合物被混合接着就被应用。
应用示于图2A和B中的容器可获得相同的完全混合方法。图2A的容器是一种常规管，它包括含成膜剂的组合物，另外还包括一个含呈稳定化形式的酶的小囊或细颈瓶。图2B的容器是一种两室囊，其中两个室被易破的膜隔离。就在应用前，通过以释放所述稳定化酶的方式弯曲或压紧而开启或破碎该囊或细颈瓶。在充分混合所述酶与包括成膜剂的组合物之后，开启该管或囊，于是局部施用其内容物。
应用于本发明方法中的酶将取决于所需的施用。合适的酶一般见于下列分类的酶：氧化还原酶、转移酶、水解酶和/或异构酶。例如，该酶是葡糖氧化酶、过氧化物酶、脂肪氧合酶、超氧化物歧化酶、酪氨酸酶、蛋白酶、磷酸酶、植酸酶、糖苷酶、葡聚糖酶、溶菌酶、酯酶、脂肪酶、磷脂酶、硫酸酯酶、脲酶、转谷氨酰胺酶或蛋白质二硫键异构酶。还可应用包括两种或多种酶的混合物的组合物。
应用于本发明方法中的优选的酶是蛋白酶。
对本发明来说，对酶的配制方法要求并不苛刻。该酶可作为固体组合物或液体组合物配制。液体组合物例如可以是含水的组合物，其中该酶被溶解了并且优选被稳定化了；或者可以是悬浮液，其中固体形式的酶被悬浮于液体中。备选地，该酶可被配制成水包油型乳液或油包水型乳液。在两种乳液中，该酶优选呈稳定化形式存在于水相中。此外，该酶可作为大致干燥的粉末存在，任选悬浮于非水液体中。于是，该酶组合物的性质可能取决于例如所需的施用。
在本发明的一个优选的实施方案中，所述酶组合物是含水组合物，其中该酶被溶解了。为了稳定地将酶配制于含水组合物中，所述酶组合物优选包括足量的水活度降低剂。例如，可应用多元醇来稳定。
在这方面，被用于稳定含水的酶组合物的多元醇的选择在本发明中要求并不苛刻。可应用技术人员已知的能有效地稳定水溶液中的酶的任何多元醇。特别适用的多元醇是选自下组的多元醇：甘油、山梨糖醇、丙二醇、麦芽糖糊精，或者是糖，例如蔗糖、乳糖、葡萄糖或海藻糖。至于局部应用，应考虑局部应用可接受的多元醇，即甘油、聚乙二醇、丁二醇、丙二醇、海藻糖或山梨糖醇。
所述多元醇以高浓度应用，即导致所述酶组合物中足够低的水活度从而充分地稳定该酶的浓度。在本技术中已知这些浓度可能随应用的多元醇而稍有变化。优选地，应用的多元醇是以20～100％的浓度，更优选以30～90％的浓度，进一步优选以40～90％的浓度，更进一步优选以50～90％的浓度，最优选以60～80％的浓度。
这种稳定的含水组合物还可被用于制备(当与合适的乳化剂结合时)油包水型乳液(参见WO95/28092)或水包油型乳液。
在本发明的另一个优选的实施方案中，所述酶组合物是含水组合物，它是一种呈沉淀形式的酶悬浮液。例如，通过添加高浓度的盐(例如硫酸铵)而使该酶沉淀。
所述成膜剂可以是满足如下条件的任意试剂，即它既能在局部施用包括所述酶和成膜剂的组合物后、当溶剂蒸发时形成可剥离的面层(可剥离的膜)，又能释放90％或更多被掺加入所述可剥离膜的酶。
例如，该成膜剂可以是可溶的或可分散的胶体，包括宽范围的聚合化合物，例如聚乙烯醇、丙烯酸(共)聚合物、聚氨基甲酸乙酯、胶乳、聚乙烯吡咯烷酮、水解胶体(如刺梧桐树胶或藻酸盐)等。待应用的成膜剂的选择可能取决于想要局部施用的酶。所述选择进一步可能取决于溶解度、立构规正度、可塑性、流变学和干燥时间。除了这些方面外，贮存稳定性可能也应考虑。
一种应用于本发明组合物中的优选的成膜剂是聚乙烯醇(PVA)。技术人员一般都知道，PVA膜的性能将主要取决于被用于其配制的PVA的类型。不同类型的PVA的性能主要由分子量(聚合度)和残余的乙酰基含量决定(例如参见the Hoechst High Chem brochure on MowiolPVA，可得自Clariant Benelux，Amsterdam，the Netherlands)。
可选择的PVA的具体类型还取决于关于具体的成膜剂的选择而考虑的综合方面。
如果需要的话，可应用不同类型PVA的混合物而获得具有最佳特性的膜。
例如，与水性含酶组合物组合应用的合适的PVA是在大量水存在下给出令人满意的粘度的PVA。于是，PVA制剂的粘度一般地将取决于PVA的类型和PVA的浓度。
除了成膜剂外，本发明的组合物中可能还存在会影响该组合物和/或形成的膜的性能的化合物。
例如，要获得很粘稠的溶液，可添加合适的增粘剂，例如黄原胶或羟乙基纤维素。
本发明的组合物中高含量的水使酶能较长时间地作用于皮肤。然而，较短的干燥时间可能更方便于使用者。为了缩短PVA溶液的干燥时间，可能选择降低所述制剂的水含量。例如，该组合物的水相可进一步包含促进蒸发的溶剂(例如乙醇)。
为了更进一步降低该制剂的水含量，可应用低粘度级PVA，例如Mowiol 3-83或4-88(Clariant)，因为低粘度级PVA可以以较高浓度应用。采用这些低粘度级PVA，在水中直到35％(W/W)的溶液给出可接受的覆盖性。这种较高PVA浓度的一个优点是干燥时形成的膜的撕裂强度提高。
为了产生具有不同可塑度的膜，可应用增塑剂，例如甘油、山梨糖醇、乙二醇。
要将立构规正度减至最小，可添加所谓的退粘剂。这类化合物的实例有硅油或某些蜡。要增大立构规正度，可添加某些化妆品上可接受的化合物(例如蜂蜜)。
要改善覆盖性、干燥行为和可除去性，本发明的组合物可包括起湿润剂作用的表面活性剂，例如非离子型表面活性剂，如Tween20，和/或甜菜碱。
PVA被以可在0.1～40％内变化的浓度应用于所述制剂中。高粘度级PVA(例如Mowiol 40-88(Clariant))一般以更低的浓度范围应用，例如0.1～20％，优选1～10％，但低粘度级PVA(例如Mowiol 3-83或4-88)一般以更高范围内浓度应用，例如20～40％，优选25～30％。
仅次于酶和成膜剂，本发明的组合物可包括其它活性成分。
例如，本发明的组合物可包括存在于该组合物中的所述酶的底物。实例有：作为脂肪氧合酶的底物的亚油酸或亚麻酸；作为转谷氨酰胺酶的底物的酪蛋白；作为过氧化物酶的底物的过氧化氢；作为酯酶/脂肪酶的底物的维生素前体。
此外，本发明的组合物还包括与所述感兴趣的酶协同作用的活性成分。
技术人员能决定另外的活性成分应存在于包括所述成膜剂的组合物中还是应存在于所述酶组合物中。某些活性成分(例如所述感兴趣的酶的底物)优选存在于包括所述成膜剂的组合物中。
具体的化妆品制剂进一步包括常用的组分。
所述组合物包括载体从而使活性成分可被输送到皮肤。载体包括水、固体和液体。这些载体可分成软化剂、乳化剂、表面活性剂、增溶剂、推进剂、溶剂、湿润剂、增稠剂和粉末。该组合物进一步可包括抑制微生物生长的防腐剂。
软化剂包括烷基高级脂肪酸、天然油、高级脂肪醇、甘油酯和异丙基酯、矿物油、脂肪醇酯。
乳化剂包括HLB(亲水/亲油平衡)值在较低或较高范围内的化合物，即分别是能形成油包水型乳液的化合物或者能形成水包油型乳液的化合物。
增稠剂包括多糖、树胶和含羧基的聚合物。
粉末包括白垩、滑石粉、淀粉。
本发明的方法适合在化妆品领域和皮肤病领域中(其中需要酶的作用)局部施用的任何形式。本发明的方法特别适合蛋白酶的局部施用。蛋白酶一般在化妆品组合物中用于其清洁、使皮肤变光滑、抗毛发生长和抗痤疮的性能。
图1和2.送递两种单独的组合物的容器。
            实施例1
通过PVA膜除去蛋白酶
这样制备蛋白酶制剂：首先混合35g甘油、35g丁二醇、15mg氯化钙.1aq、150mg山梨酸、800mg Carbopol Ultrez 10(BFGoodrich)、160mg MES(2-N-吗啉代乙磺酸)和16g水。然后用8N氢氧化钠将该混合物的pH调节到6.0。把约500mg蛋白酶[MaxataseTM，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)碱性丝氨酸蛋白酶，2000个蛋白酶单位/mg]溶于上述混合物，再通过添加水将总重量调节到100g。
MaxataseTM粉末(2.16BYU/kg)得自Genencor International(Bruges，Belgium)，应用色谱法在强阳离子凝胶型树脂上将它纯化成均一的酶。将该酶加到柱内的3mmol/l乙酸钠(pH5.3)中，用100mmol/l柠檬酸钠(pH5.8)洗脱。
除了该蛋白酶制剂外，还通过将4％Mowiol 40-88(Clariant)溶于水而配制PVA制剂。
为了测试通过所述PVA膜除去蛋白酶的情况，将1份所述蛋白酶制剂与9份PVA制剂混合，将4ml该蛋白酶/PVA混合物吸移入一个玻璃烧杯。在40℃下保温一夜后，水已蒸发，从该玻璃烧杯底部除去形成的PVA膜。在除去膜之后，用4ml 50mM氯化钠溶液漂洗该玻璃烧杯。
对所述蛋白酶制剂、未固化的蛋白酶/PVA混合物和所述漂洗液分析蛋白酶活性(通过它们在pH7下水解酪蛋白的能力进行分析)。将结果列于表1中。
    表1：不同样品的蛋白酶活性
    样品     蛋白酶含量(单位/g)
    蛋白酶制剂     11,200
    蛋白酶/PVA混合物     1,260
    漂洗液     ＜4
这些结果清楚地表明，应用的蛋白酶在PVA溶液中有活性，并且该蛋白酶被有效地固定入干PVA膜。
         实施例2
蛋白酶/PVA混合物中的蛋白酶性能
将50μl实施例1中所述的未固化蛋白酶/PVA混合物等分样涂在胶片的明胶层上。作为参比样，应用了1份蛋白酶制剂(见实施例1)和9份蒸馏水的混合物。将具有两种液体样品的膜在40℃下保温，在不同的反应时间后目测蛋白酶作用。所述蛋白酶/PVA混合物和参比样品的应用导致15分钟的保温时间后在明胶层中形成完全透明的孔。因此，溶液中PVA的存在没有有害地影响蛋白酶作用。
        实施例3
应用PVA膜从皮肤除去蛋白酶
这样制备蛋白酶制剂：首先混合35g甘油、35g丁二醇、15mg氯化钙.1aq、150mg山梨酸、800mg羟乙基纤维素、160mg MES和16g水。然后用8N氢氧化钠将该混合物的pH调节到6.0。通过添加水将总重量调节到100g。将蛋白酶粉末(枯草芽孢杆菌碱性丝氨酸蛋白酶，4345个蛋白酶单位/mg)以10mg/ml的浓度溶于该混合物。
通过将Mowiol 40-88溶于水而配制4％的PVA制剂。通过添加0.8％羟乙基纤维素(Natrosol，Hercules)而调节该PVA制剂的粘度，然后将pH调节到6.0。将1份该蛋白酶制剂与9份PVA制剂混合。约1g含4710个蛋白酶单位的该蛋白酶/PVA混合物被涂在人皮肤上(10cm2表面积)。
约45分钟后水已蒸发，于是可从皮肤上除去PVA膜。将膜除去之后，用2ml 10mM MES缓冲液(pH6.0，它还含有50mM氯化钠和1mg/mlBSA)漂洗处理过的皮肤。对该蛋白酶/PVA混合物和所述漂洗液分析蛋白酶活性，将结果列于表2中。
上述皮肤应用试验是在三名受试验的人手掌前臂的两个点上进行的。
        表2：通过PVA除去蛋白酶
    样品    点   残余蛋白酶(单位)   除去的蛋白酶(％)
受试验的人1     1     38     99.2
受试验的人1     2     36     99.2
受试验的人2     1     24     99.5
受试验的人2     2     30     99.4
受试验的人3     1     32     99.3
受试验的人3     2     26     99.4
           实施例4
含高浓度PVA的膜的特性
该实验的结果清楚地表明了所述可剥离的膜在包封游离酶(在蛋白酶的情况下)方面很有效并且还将酶尘粒的释放减至最少。
为了将PVA膜中的水含量减至最小并且增大形成的膜的撕裂强度，用低粘度级PVA进行了实验。原料是都得自Clariant的Mowiol 3-83和Mowiol 4-88。在称量所需量的PVA之后，将干物质加到Milli-Q水中并且在不断搅拌下加热到70～80℃直到PVA被完全溶解。在添加足够的水达到所需的PVA浓度后，将该溶液均化再冷却。形成的溶液的pH值约为6。
这样制备酶浓缩物：将纯化过的蛋白酶粉末溶于50mmol/l MES缓冲液(pH6.0)；50mmol/l NaCl和2mmol/l CaCl2。冷却后，将各种PVA溶液中的每一种与该酶浓缩物以每10份PVA溶液1份浓缩物的比例混合从而达到表3中给定的PVA浓度。然后测定每种溶液的粘度、覆盖性、干燥时间和蛋白水解活性。用DV-III布氏粘度计测定粘度，并且在25℃和50rpm(Spindle SC4-29)下记录粘度。PVA混合物中的蛋白水解特性是按实施例2中所述那样通过将等分样涂在胶片上测定的。在40℃下的明胶层中产生透明孔所需的时间被用于指示蛋白水解活性(所需的短保温时间＝高活性；所需的长保温时间＝低活性)。将得到的数据示于表3中。
表3
        Mowiol    粘度(mPas)  干燥时间(min)    覆盖性   蛋白水解活性
   类别  ％(w/w)
    3-83     10   10±3     -   -     10min
    20   135±3     15   很薄     10min
    25   308±24     16   较好     10min
    30   966±40     20   良好     20min
    35   3148±51     25   适中     20min
    40   7961±33     20   差     20min
    4-88     10   19±3     -   -     10min
    20   266±20     20   很薄     10min
    25   551±18     15   较好     10min
    35   2953±62     15   适中     20min
    35   8215±58     20   差     20min
    40   25017     25   差     20min
在25～35％之间的PVA浓度提供很好地可涂的混合物。在这些条件下，不必添加另外的增稠剂。最重要的是在这些低水条件下，所述膜的干燥时间很短，而所述混合物的蛋白水解活性则几乎未减弱。
         实施例5
应用最佳化PVA制剂的酶的除去
除了增大所述制剂的PVA含量外，还可掺和迅速蒸发的溶剂(例如乙醇)从而促进PVA膜的形成。此外，添加弱表面活性剂[例如Tween20(ICI)]可进一步改善该制剂在皮肤上的覆盖性(例如改善的润湿性)，于是改善蛋白酶从皮肤的除去。
选定的基本(即未添加酶浓缩物)PVA制剂之一包含：·Mowiol 3-83                28％(w/w)·乙醇                       10％(w/w)·Tween 20                   1％(w/w)·MilliQ水                   添加至100
在该Mowiol/Tween制剂完全溶解并冷却后添加乙醇。接着，按实施例4中描述的那样以1∶10的比例添加所述酶浓缩物。在小心混合后，将全部混合物在六位受试验的人皮肤(手掌前臂)上涂一薄层。作为参比，在MilliQ水中配制含0.7％羟乙基纤维素和相似含量的蛋白酶的溶液，也涂在受试验的人皮肤上。
从所述PVA溶液和羟乙基纤维素溶液获得的结果阐明了，涂敷的全部蛋白酶的99％以上通过从皮肤上撕下干PVA膜而被除去了。
这意味着，即使应用呈非固定化形式的酶，也急剧减小了由酶促活性化妆品物质引起的变应性致敏的危险。

Claims (6)

1.一种局部施用酶的方法，该方法包括如下步骤：制备包括所述酶和成膜剂的组合物，局部施用所述组合物，将施用部位上的所述组合物保温足够长的一段时间使之能形成掺和了所述酶的可剥离膜，再从施用部位除去掺和了所述酶的所述膜。
2.权利要求1的方法，其中所述包括酶和成膜剂的组合物是通过将包括所述酶的单独组合物与包括所述成膜剂的单独组合物混合而制备的。
3.权利要求2的方法，其中所述包括酶和成膜剂的组合物的局部施用是通过应用双组分分配***进行的。
4.权利要求1～3任一项的方法，其中所述成膜剂是聚乙烯醇(PVA)。
5.权利要求1～4任一项的方法，其中所述酶是蛋白酶。
6.权利要求1～5任一项的方法，它是一种化妆品应用的方法。
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