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Die
vorliegende Erfindung betrifft neue Medien in Form von komplexen
Dispersionen, deren Verfahren zur Herstellung und deren Verwendung.
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Es
wurden verschiedene Ansätze
verwendet, um Wirkstoffe allmählich
zu entfernen, indem auf strukturierte Medien zurückgegriffen wurde. Emulsionen
sind die einfachsten strukturierten Medien mit zum Beispiel öligen Kompartimenten,
die in einem kontinuierlichen Medium dispergiert sind (sogenannte
direkte Emulsion oder O/W, das Gegenteil, Wasser-in-Öl, umgekehrte
Emulsion oder W/O genannt). Dennoch erlauben diese Systeme, auch
wenn sie oft verwendet werden, keine Trennung zweier Medien mit
derselben Beschaffenheit, wie etwa eine hydrophile gelöste Substanz,
die in einem wäßrigen kontinuierlichen
Medium dispergiert werden soll, indem ihre Solubilisation in diesem
kontinuierlichen Medium verhindert wird.
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Dieser
Nachteil wurde durch die Verwendung von Mehrfachemulsionen, bestehend
aus einer ersten Emulsion, zum Beispiel umgekehrte W
1/O,
Wassertröpfchen
in einem öligen
Medium, welche selbst in einem wäßrigen Medium
W
2 emulgiert sind, umgangen. Somit wird
eine Emulsion W
1/O/W
2 erhalten,
wobei eine gelöste
Substanz des internen wäßrigen Mediums
W
1 theoretisch vom kontinuierlichen Medium
W
2 getrennt ist und sich somit nicht auflöst. Offensichtlich
ist auch der umgekehrte Fall W
1/O/W
2 möglich.
Zum Überblick
der Mehrfachemulsionen und deren Herstellung kann auf eines der
folgenden Dokumente Bezug genommen werden: S. Matsumoto et al., „Formation
and Application of Multiple Emulsions", J. Dispersion Science and Technology,
10, 455–482
(1989) oder C. Prybilsky et al., „W/O/W Multiple emulsions:
Manufacturing and Formulation considerations", Cosmetics and Toiletries, 106, 143–150 (1994).
Viele Patente betreffend die Herstellung und insbesondere die Stabilisierung
von Mehrfachemulsionen und deren Anwendungen in der Kosmetik. Im Falle
von W/O/W-Emulsionen können
angeführt
werden:
GB 1541463 (LION
Dentifrice Co.),
WO 9517155 (Beiersdorf),
WO 9422414 (Henkel),
FR 9302795 (Roussel-Uclaf),
EP 0731685 (IFAC),
EP 0692957 (Goldschmidt),
US 5478561 (Lancaster) und
EP 92915365 (Emory Univ.).
Diese Dokumente stellen lediglich Beispiele von vielen Patenten
auf dem Gebiet dar, das sich hauptsächlich auf die Kosmetik und
Pharmazie beschränkt.
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Alle
diese Dokumente zeigen klassische Verfahren zur Herstellung von
Emulsionen dar, indem anfänglich
von einer wäßrigen emulgierten
Phase mit Hilfe von unterschiedlichen Tensiden in einem öligen Medium
ausgegangen wird. Diese erste Emulsion wird dann selbst in einem
kontinuierlichen wäßrigen Medium emulgiert.
Die Methoden zur Herstellung der ersten Emulsion sind klassische
Methoden, die in drei Hauptmethoden unterteilt werden können: die
mechanische Dispersion, die Phasenumkehrung und die spontane Emulgierung.
Dokument
EP 92915365 (Emory
Univ.) beschreibt diese unterschiedlichen Methoden genau und liefert
mehrere allgemeine Bezüge.
Im Grunde verwenden alle diese Methoden zur Emulgierung Wasser W
1 (interne Phase) in Öl eines Tensids mit niedrigem
HLB, typischerweise unter 8 und im Allgemeinen von nicht ionischer
Beschaffenheit. Dahingegen verwendet die Emulsion des Systems W
1/O in W
2 ein Tensid
mit hohem HLB, der nicht ionisch oder ionisch sein kann. Es wurden
viele Zusätze
und deren patentierte Verwendung, um zu versuchen, diese komplexen
Systeme zu stabilisieren, beschrieben. Die Hauptschwierigkeit rührt von
der schwachen Stabilität
der Emulsion W
1/O und der Neigung des für die zweite
Emulsion verwendeten Tensids, die erste zu destabilisieren. Unter
den am meisten verwendeten Zusätzen
können
die Zucker (vgl.
GB 1541463 )
und die Polymere aufgeführt
werden, die zum Beispiel dazu bestimmt sind, die wäßrige Phase
zu gelieren (vgl.
FR 9302795 ).
Des Weiteren sind in der Literatur viele Beispiele zur Verwendung
von Polymertensiden zu finden, welche die Mehrfachemulsionen sichtbar
stabilisieren (vgl. zum Beispiel
GB
1541463 , welche Pluronic
® verwendet,
US 5478561 , welche Polyglycerolester
verwendet; oder
WO 9422414 ,
welche Polyakylenderivate verwendet).
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In
der Literatur sind viele Dokumente zu finden, welche Medien beschreiben,
wobei ein Wirkstoff in Vesikeln, sogenannten lamellaren Vesikeln,
umfassend mindestens eine Tensiddoppelschicht, eingekapselt ist. Diese
Vesikel werden oft als unilamellare, paucilamellare oder multilamellare
Vesikel bezeichnet, je nachdem, ob sie eine, eine begrenzte Anzahl
oder eine große
Anzahl Doppelschichten umfassen. Liposome und Niosome® machen
Beispiele von lamellaren Vesikeln auf Tensidbasis aus.
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Unter
den multilamellaren Vesikeln werden jene unterschieden, die nachfolgend
als Vesikel mit Zwiebelstruktur bezeichnet werden, die Vesikel in
im Wesentlichen Kugelform sind, bestehend aus einer regelmäßigen Abfolge
von konzentrischen Doppelschichten und dies vom Zentrum zur Peripherie
der Vesikel hin.
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Derartige
Vesikel unterscheiden sich deutlich von klassischen multilamellaren
Vesikeln durch die Regelmäßigkeit
der Stapelung der Tensiddoppelschichten, aus denen sie gebildet
sind. Die Regelmäßigkeit
dieser Stapelung rührt
vom thermodynamischen Charakter der Vesikel und ihrer Flüssigkeitskristall-Symmetrie her.
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Diese
Strukturen können
durch die mikroskopische Untersuchung der Zusammensetzungen hervorgehoben
werden. Die Beobachtung erfolgt durch das Verwenden eines optischen
Mikroskops mit polarisiertem Licht, wobei eine lamellare, doppelbrechende
Phase sichtbar ist. Diese offenbart sich mittels einer charakteristischen
Textur, welche mit der Anwesenheit von Defekten (Korngrenzen) zwischen
den anders ausgerichteten Phasenbereichen verbunden ist. Im Falle
der konzentrierten Vesikelphase ist die Textur durch ihren einheitlichen
und feinen Charakter gekennzeichnet, der mit der Größe der Vesikel
verbunden ist. In der dispergierten Vesikelphase sind diese in Form
von mehr oder weniger (in Abhängigkeit
der Größe) aufgelösten Punkten,
leicht doppelbrechend, sichtbar. Die Doppelbrechung läßt sich
nur dann beobachten, wenn die Dispersion nicht zu verdünnt ist
oder wenn die Vesikel ausreichend umfangreich sind (typischerweise
mit einem Durchmesser über
5 μm). Dies
geschieht also, wenn die Dispersion relativ verdünnt ist, um zu einem vorhergehenden
Konzentrationsvorgang überzugehen,
damit die charakteristische Doppelbrechung der Anwesenheit dieser
Vesikel deutlich hervorgehoben wird.
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Derartige
Vesikel können
durch die Umwandlung einer lamellaren flüssigkristallinen Phase erhalten werden,
welche mindestens ein Tensidmittel unter Einwirkung einer Scherung
einverleibt. Beispiele zur Herstellung und Verwendung derartiger
multilamellarer Vesikel sind insbesondere in den internationalen
Anmeldungen
WO 93/19735 ,
WO 95/18601 ,
WO 95/19707 ,
WO 97/00623 ,
WO 98/02144 gegeben.
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Multilamellare
Tensidvesikel, insbesondere Vesikel mit Zwiebelstruktur, sind Systeme,
welche Wirkstoffe einverleiben können,
indem sie ein internes Medium, das sich vom externen Medium unterscheidet, schaffen,
in welchem die Wirkstoffe gehalten werden. Das Festhalten des Wirkstoffs
im Inneren des Vesikels weist zwei Ursprünge auf:
- • Thermodynamisch:
Der Affinitätsunterschied
des Wirkstoffs zwischen dem externen Medium und dem internen Medium
bringt seine Teilung zwischen den beiden Medien mit sich. Deswegen
wird im Beispiel einer wäßrigen Vesikeldispersion
ein amphiphiler Wirkstoff vorzugsweise in den Vesikeln genau bestimmt,
während
ein sehr hydrophiler Wirkstoff eher im externen Medium bestimmt
wird und daher lediglich sehr wenig eingekapselt ist.
- • Kinetisch:
Jede Membran auf Basis von Tensiden bildet eine Diffusionsabgrenzung,
welche den Durchgang verlangsamt und daher das Auslaufen nach außen hinsichtlich
des Wirkstoffs. Dieser Mechanismus ist um so wirksamer, als der
Wirkstoff ein dickes Molekül
ist, dessen Diffusionskoeffizient gering ist.
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Es
kann daher festgestellt werden, daß ein kleines sehr hydrophiles
Molekül
nicht oder kaum in den Vesikeln eingekapselt ist, da es durch seine
Affinität
das externe Medium bevorzugt (immer noch mit der Hypothese einer
Dispersion von Vesikeln in einem wäßrigen Medium) und daß die Abgrenzungen,
die von den Tensiddoppelschichten gebildet wurden, lediglich gering
wirksam sind, dieses zurückzuhalten.
Unter kleinem oder dickem Molekül
versteht sich ein Molekül,
dessen Molmasse jeweils unter oder über 500 bzw. 1000 g/mol liegt.
Derselbe Gedankengang gilt für
die Einkapselung eines sehr lipophilen Moleküls, wenn die Vesikel in einem öligen Medium
dispergiert werden.
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Auf
dieselbe Weise und noch markanter werden dieselben Mechanismen während der
Einkapselung von Molekülen
in die klassischen Liposome eingesetzt, welche Vesikel sind, die
aus einer kleinen Anzahl an Doppelschichten gebildet sind, die einen
(oder mehrere) wäßrige Kerne
umgeben. In diesem Fall weist einerseits das Medium des wäßrigen Kerns
eine große Ähnlichkeit
mit dem externen Medium auf, also ist der Affinitätsunterschied
des eingekapselten Wirkstoffs sehr gering, und andererseits impliziert
die geringe Anzahl an Membranen eine viel weniger wirksame globale
Diffusionsabgrenzung.
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Daher
besteht eine technische Notwendigkeit, die Einkapselungssysteme,
welche auf Tensidmembranen basieren, zu verbessern, um ihnen insbesondere
eine bessere Dichtheit zu verleihen. Tatsächlich ist wenig Einstellungsspielraum
möglich
auf dem thermodynamischen Parameter, wenn es keine bestimmte Wahl
von Tensiden ist. Allerdings kann, wenn ein Produkt im Wasser löslich ist,
die Abwandlung des Tensids praktisch keine Verbesserung seines Teilungskoeffizienten
zwischen dem Wasser der externen Phase und dem Innern des Vesikels
bringen. Außerdem
ist das externe Medium oftmals ein komplexes Medium, das selbst
Tenside enthält
(im Falle von Emulsionen oder Shampoos) oder andere Bestandteile
(Polymere, Elektrolyten,...), die in der Lage sind, die Affinität für den Wirkstoff
für dieses
Medium zu verstärken
und somit noch seinen Teilungskoeffizient mit der Außenseite
zu benachteiligen.
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Das
einzige wirksame Mittel a priori besteht also im Einsetzen der Auslaufkinetik.
Dazu kann die Dichtheit der Abgrenzungen abgewandelt werden, zum
Beispiel, indem das Tensid ausgewechselt wird, oder diese Dichtheit
durch die Einverleibung von einem Polymer in die Membrane oder die
wäßrigen Schichten
verstärkt werden.
Diese Methode trifft auf praktische (die Tenside, die zum Bilden
der Membrane verwendbar sind, weisen alle ziemlich ähnliche
Diffusionseigenschaften auf), jedoch auch theoretische Schwierigkeiten:
Die Einführung
eines Polymers in eine Schicht von einigen Nanometern ergibt in
den meisten Fällen
lediglich eine relativ wenig wirksame Diffusionsabgrenzung, wobei
die Polymerschicht sozusagen monomolekular ist.
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Eine
andere Methode besteht im Einwickeln des Vesikels in eine „Schale" aus Polymer mittels
einer klassischen Einkapselungsmethode durch Polymere, wie zum Beispiel
die Koazervation. Auch wenn sie verführerisch ist, weist diese Methode
manche Schwierigkeiten auf, einerseits bei der Umsetzung und andererseits
bei den Charakteristiken der erhaltenen Objekte. Die Vesikel, die
aus Tensidmembranen hergestellt sind, weisen im Allgemeinen Größen in der
Nähe eines
Mikrometers auf, wohingegen die Kapseln, die durch Koazervation
erhalten wurden, Durchmesser zwischen mehreren zehn und mehreren
hundert Mikrometern aufweisen. Ferner wird die Koazervation gewöhnlich unter
Verwendung einer Emulsion eingesetzt, wobei das oder die Polymere
während
ihrer „Unlöslichmachung" in die Grenzfläche zwischen
dem Öl
und dem Wasser um jedes Emulsionströpfchen adsorbieren. Es ist
nicht sicher, ob die Adsorption des Polymers bei der Grenzfläche zwischen
dem Wasser und der externen Tensidschicht der Vesikel möglich oder
wenigstens wirksam ist. Die Koazervationstechniken sind daher nicht
perfekt an die Umhüllung
von Vesikeln auf Basis von Tensiden angepaßt. Außerdem sind die Objekte, die
mittels dieser Technik erhalten werden, Mikrokapseln, die aufgebrochen werden
müssen,
um den Wirkstoff freizusetzen, im Gegensatz zu den Vesikeln, die
ihren Wirkstoff langsam durch Diffusion freisetzen. Das Einwickeln
der Vesikel mit einer Polymerschale ändert also die Beschaffenheit der
Vesikel grundlegend und insbesondere ihre Bestimmung und ihre Verwendung.
Dasselbe gilt für
andere Polymereinwicklungstechniken, wie etwa die Atomisierung.
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Ebenfalls
wurden in der
US-Patentschrift
5 256 422 Medien beschrieben, die aus einer Emulsion des Typs Öl-in-Wasser
bestehen, wobei die Wassertröpfchen
paucilamellare Fettvesikel in Dispersion enthalten.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nun entdeckt, daß es möglich ist,
dispergierte Medien umzusetzen, die keine der Nachteile des Stands
der Technik, wie vorhergehend beschrieben, aufweisen, indem multilamellare
Vesikel auf Basis von Tensiden als internes Medium verwendet werden
und diese in einer hydrophoben Phase dispergiert werden, die dann
in einer wäßrigen Phase
emulgiert wird.
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Die
Erfinder konnten anschließend
dasselbe Konzept auf wäßrige Medien
ausweiten, die durch Emulsion in einem hydrophoben Medium eines
wäßrigen Mediums,
das eine Vesikeldispersion auf Basis von Tensiden enthält, erhalten
wurden.
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Es
ist wohlbekannt, daß die
Tenside, die aus Amphiphilen zusammengesetzt sind, die Eigenschaft
aufweisen, sich in Form von Membranen, die entweder Objekte, die
in sich eingeschlossen sind, bilden können, wobei dies Vesikel sind,
selbst zu verbinden, oder sich in stärkerer Konzentration in Form
von lyotroper Struktur mit einer Flüssigkristallorganisation zu
organisieren.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben danach erkannt, daß dieselben
Vorteile erhalten werden können,
indem die ursprüngliche
Phase der Vesikel mit einer beliebigen Phase ersetzt werden kann,
die Tensidmembrane in einem organisierten Zustand enthält.
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Derartige
Phasen, die Membrane in einem organisierten Zustand enthalten, können insbesondere jede
beliebige Phase des Typs lyotrope Phase sein, die in der Lage ist,
in einem Medium dispergiert zu werden.
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Unter
lyotroper Phase versteht sich jede beliebige organisierte Phase,
die eine Flüssigkristallsymmetrie
aufweist, die aus mindestens einem Tensid und einem entweder polaren,
zum Beispiel wäßrigen,
oder apolaren, zum Beispiel öligen,
Medium hergestellt ist. Die lyotropen Phasen sind nicht nur lamellar
(auch smektisch A genannt), sondern können auch andere Strukturen
von unterschiedlichen Symmetrien aufweisen: hexagonal, kubisch usw.
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Die
lyotropen Phasen sind kondensierte Phasen der Tensidmembrane, im
Allgemeinen an Tensiden konzentriert, wobei im thermodynamischen
Gleichgewicht die Membrane voneinander durch ein Medium mit unterschiedlicher
Polarität
getrennt sind. Wenn das Medium polarer ist als die Tensidmembran
(zum Beispiel Wasser), ergibt sich eine direkte Phase, im umgekehrten
Fall (zum Beispiel Öl)
ergibt sich eine Umkehrphase. (Eine Beschreibung und Schemas dieser
Phasen finden sind in C. L. Khetrapol, A. C. Kunwar, A. S. Tracy,
P. Diels, in Nuclear magnetic resonance studies in lyotropic liquid-crystals,
1975.)
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Die
lamellaren Phasen sind einfach zu visualisierende Beispiele, wobei
die Membrane, die insgesamt eben sind, einfach aufeinandergestapelt
und durch Schichten polaren oder Ölmediums getrennt sind. In
den hexagonalen Phasen bilden die Tenside Röhren, die im Raum nach einer
hexagonalen Ausrichtung angeordnet sind. Alle diese Phasen sind
anisotrop und weisen eine Flüssigkristallordnung
auf. Es gibt ebenfalls kubische Phasen. Des Weiteren weisen diese
Phasen Ausrichtungsdefekte auf und sind im Allgemeinen aus einer Mehrzahl
von „Körnern" zusammengesetzt,
die durch Defektlinien (Korngrenzen) getrennt sind, die zugleich Brüchigkeitszonen
sind, welche ermöglichen,
daß sie
dispergiert werden (in der Erscheinungsform eines Pulvers für einen
Kristall).
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Nach
einem ersten Aspekt der Erfindung wird nun ein neues komplexes Medium
vorgeschlagen, bestehend aus einem ersten Medium in Form von Tröpfchen,
die eine Dispersion einer lyotropen Phase, gebildet aus Tensiddoppelschichten,
enthält,
wobei die Tröpfchen
in Emulsion in einer zweiten sogenannten kontinuierlichen Phase
sind, die mit dem ersten Medium nicht mischbar ist.
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Dieses
neue Medium und seine Methode zur Herstellung unterscheiden sich
deutlich insofern von den Mehrfachemulsionen des Stands der Technik,
als daß im
Grunde nach der vorliegenden Erfindung nicht von einer Emulsion
ausgegangen wird, sondern von einer Dispersion von Objekten, die
bereits vorgebildet sind, was insbesondere das Zurückgreifen
auf eine starke Scherung umgeht, die im Falle einer Mehrfachemulsion zur
Umsetzung der ersten Emulsion nötig
ist.
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Ein
derartiges Medium unterscheidet sich grundlegend darin von einer
Mehrfachemulsion, daß im
Falle dieses Mediums die interne Phase vor dem Dispersionsschritt
gebildet und strukturiert wird, wohingegen im Fall einer Mehrfachemulsion
von einer wäßrigen Phase
ausgegangen wird, welche auf klassische Weise im öligen Medium
in Emulsion gegeben wird. Dieser Unterschied weist insofern nicht
unerhebliche Konsequenzen auf, als daß diese vorhergehende Herstellung
der internen Phase eine viel bessere Stabilität verleiht, welche mit der
Stabilität,
die dieser vorbestehenden Phase eigen ist, verbunden ist.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, daß im Fall der Vesikel die Größe der dispergierten
Objekte vor dem Dispersionsschritt festgelegt wird.
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Ein
weiterer Vorteil im Falle der Medien der vorliegenden Erfindung
besteht darin, daß mindestens
im Falle der lyotropen Medien und der multilamellaren Vesikel mit
Zwiebelstruktur die dispergierten Objekte Objekte sind, welche eine
interne Struktur aufweisen, die sich aus einem thermodynamischen
Gleichgewicht ergibt.
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Ein
weiterer Vorteil der Objekte, die in den Medien der vorliegenden
Erfindung dispergiert sind, besteht darin, daß sie nicht a priori in der
Lage sind, Koaleszenz- und Ostwald-Reifungsphänomenen unterzogen zu werden,
welche Hauptursachen für
die Destabilisierung von Mehrfachemulsionen sind.
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Ein
weiterer Vorteil der Medien der Erfindung besteht darin, daß sie die
organoleptischen Charakteristiken (Beschaffenheit, Konsistenz..)
der Mehrfachemulsionen aufweisen und infolgedessen besonders interessante
Systeme für
die Kosmetik- und Dermatologieindustrie aufweisen, wo sie als Träger von
Wirkstoffen sowie Hydrophilen und Lipophilen und auch als Basen
von Kosmetik- oder Dermatologieprodukten mit topischer Wirkung verwendet
werden können.
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Außerdem verleiht
die Anwesenheit der Phase, welche Doppelschichten enthält, in komplexen
Medien der Erfindung dem Medium der Erfindung komplementäre Vorteile.
Tatsächlich
ist es möglich,
den Schutz zu verstärken
und/oder die Aussalzung eines Wirkstoffs zu kontrollieren, insbesondere
eines chemischen oder biologischen Wirkstoffs, indem dieser Wirkstoff
in die Phase, welche die Doppelschichten enthält, einverleibt wird.
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Eine
weitere besonders interessante Verwendung besteht in der Verwendung
der Medien der Erfindung als wahre Mikroreaktoren, wobei die temporäre Isolierung
gewisser Reagenzien erlaubt und/oder ihr pH-Wert kontrolliert wird.
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Eine
weitere Verwendung der komplexen Medien der Erfindung besteht darin,
daß es
möglich
ist, diese als Antigenvektoren zu verwenden, die zu einer verstärkten Immunantwort
führen.
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Tatsächlich basiert
die moderne Impfung, insbesondere jene, die Antigene unter Einheiten
verwendet, wie etwa die rekombinanten Proteine, die Glykoproteine,
die Peptide oder die Polysaccharide, auf der Induktion einer Immunantwort
durch die Verabreichung des Antigens auf verschiedenen Wegen. Allerdings
ist diese Antwort im Allgemeinen unzureichend, um einen Impfschutz
zu erbringen, wenn das Antigen direkt verabreicht wird. Die Induktion
eines wirksamen Schutzes erfordert die Verwendung von Adjuvantien
oder Vektoren, welche die Antwort des Immunsystems gegenüber dem
verabreichten Antigen ausreichend verstärken können. Es sind zahlreiche Systeme
entwickelt worden, um diesem Bedürfnis
zu entsprechen. Ein paar Beispiele sind zum Beispiel bei Allison
A. C., Arch. Immunol Ther Exp., 1997, 45 S. 141–7, O'Hagan D. T., J. Pharma. Pharmacol.,
1998, 50 S. 1–10
oder Bennett B. et al., J. Immunol. Methods, 1992, 153 S. 31–40 zu finden.
Mehrere der aufgeführten
Beispiele in diesen Artikeln lassen die Wirksamkeit der Verwendung
der Emulsion des Antigens in Öl
erscheinen, um als Adjuvans für
dieses Antigen zu dienen.
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Das
europäische
Patent
EP 0480 981 beschreibt
ebenfalls Mehrfachemulsionen der Art W/O/W, die als Impfstoffe verwendbar
sind.
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Die
Erfinder haben nun beobachtet, daß die Medien der Erfindung
bemerkenswerte Antigenvektoren ausmachen. Genauer hat sich ergeben,
daß ein
Antigen in eine Phase einverleibt werden kann, welche Tensiddoppelschichten
in einem organisierten Zustand enthält, vorzugsweise in multilamellare
Vesikel, vorzugsweise in multilamellare Vesikel mit Zwiebelstruktur,
und daß es
danach möglich
ist, diese Phase, welche Doppelschichten in einem organisierten
Zustand enthält,
durch Dispersion in Öl,
dann Emulgieren dieses Öls
in einem angemessenen Puffer, eine besonders immunogene Zubereitung
zu erhalten, die eine viel stärkere
Immunantwort als das einzelne Antigen oder das Antigen, das einfach
in die Phase, welche Doppelschichten auf Basis von Tensiden enthält, einverleibt
ist, induziert.
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Schließlich besteht
eine weitere Anwendung aus der Verwendung dieser Medien zur Herstellung
von Polymermikrokugeln, die einen Wirkstoff einverleiben.
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Somit
deckt die Erfindung nach einem zweiten Aspekt verschiedene Anwendungen
der komplexen Medien der Erfindung ab, die mit den oben aufgelisteten
Vorteilen verbunden sind.
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Weitere
Vorteile, welche die Anwendungen der Medien der vorliegenden Erfindung
belegen, werden im Hinblick auf die nachfolgende Beschreibung und
die Beispiele deutlicher.
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Nach
einer ihrer wesentlichen Charakteristiken, betrifft die Erfindung
ein komplexes Medium, bestehend aus einem ersten Medium in Form
von Tröpfchen,
die eine Dispersion einer lyotropen Phase, gebildet aus Tensiddoppelschichten,
enthält,
wobei die Tröpfchen
in Emulsion in einer zweiten sogenannten kontinuierlichen Phase
sind, die mit dem ersten Medium nicht mischbar ist.
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Die
Größe der Tröpfchen des
ersten Mediums liegt vorteilhafterweise zwischen 1 und 100 μm, vorzugsweise
zwischen 1 und 50 μm.
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Die
Emulsion enthält
vorteilhafterweise 1 bis 90 Masse-% in dem kontinuierlichen Medium
dispergiertes Medium, vorzugsweise 1 bis 60 %.
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Die
Doppelschichten weisen in organisierter Form vorteilhafterweise
1 bis 90 Masse-%,
vorzugsweise 25 bis 75 % bezüglich
der Tröpfchen
auf.
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Das
erste Medium kann ein wäßriges Medium
sein und die kontinuierliche Phase ist somit ein hydrophobes Medium.
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Jedoch
ist nach einer bevorzugten Variante der Erfindung das erste Medium
ein hydrophobes Medium und die kontinuierliche Phase ist ein wäßriges Medium.
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Als
hydrophobes Medium wird beispielsweise ein Mineralöl oder Pflanzenöl, ein Silikonöl oder ein
organisches Lösemittel,
das mit Wasser nicht mischbar ist, verwendet.
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Unter
Phase, die organisierte Doppelschichten enthält, versteht sich sowohl lyotrope
Systeme wie auch lamellare Vesikel.
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Alle
lyotropen Phasen können,
sobald sie in einem Medium dispergierbar sind, verwendet werden,
um komplexe Dispersionen nach der Erfindung zu bilden.
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Die
bevorzugten Medien der Erfindung enthalten multilamellare Vesikel
in Dispersion in einem Medium, das selbst in Emulsion in einer kontinuierlichen
Phase ist, die mit diesem ersten Medium nicht mischbar ist.
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Die
bevorzugten Medien nach der Erfindung enthalten eine Dispersion
von multilamellaren Vesikeln mit Zwiebelstruktur, wie vorhergehend
definiert wurde.
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Die
Größe der multilamellaren
Vesikel liegt vorteilhafterweise zwischen 0,1 und 20 μm, vorzugsweise zwischen
0,1 und 10 μm.
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Die
Verhältnisse
der Vesikel in den Tröpfchen,
vorteilhafterweise in den Öltröpfchen,
liegen vorzugsweise zwischen 1 und 90 Masse-%, typischerweise zwischen
25 und 75 %.
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Zur
Vereinfachung wird die nachfolgende genauere Beschreibung von Vesikeln
mit Zwiebelstruktur, die in einem hydrophoben Medium dispergiert
sind, welches selbst in einem wäßrigen Medium
emulgiert ist, gegeben.
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Dennoch
lassen sich die Informationen, die im vorliegenden Dokument enthalten
sind, vom Fachmann leicht verallgemeinern, indem er sie auf Umkehrsysteme
ausweitet, in denen die Vesikel in einem wäßrigen Medium dispergiert werden,
dann diese Dispersion in einem hydrophoben Medium emulgiert wird.
Der Fachmann trifft auch auf keinerlei Schwierigkeiten beim Verallgemeinern
der Lehre in diesem Dokument im Falle von organisierten Doppelschichtphasen,
weder bei direkten noch umgekehrten Dispersionen.
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Somit
läßt sich
die Lehre in diesem Dokument also leicht auf die Umkehrsysteme ausweiten,
wobei die hydrophoben Objekte in einem wäßrigen Medium dispergiert werden
und diese Dispersion in einer Emulsion des Typs Wasser-in-Öl verwendet
wird. Dem Fachmann ist bewußt,
daß es
tatsächlich
lyotrope Phasen gibt, bei denen die Tensidmembrane durch Ölschichten
getrennt sind.
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Derartige
Phasen können
im wäßrigen Medium
dispergiert werden, damit sich eine wäßrige Dispersion aus kleinen „Körnern" von lyotropen Phasen
ergeben. Dieses wäßrige Medium
kann anschließend
verwendet werden, um eine Emulsion des Typs Wasser-in-Öl herzustellen.
Es wird somit die Entsprechung einer Mehrfachemulsion O/W/O erhalten.
Beispiele von Mehrfachemulsionen des Typs O/W/O (als Emulsionen
des Typs O/W/O bezeichnet, entsprechend der Abkürzung auf Englisch Oil/Water/Oil)
sind in den Patentanmeldungen
EP
0 836 847 ,
EP 0 782
646 oder
EP 0 559 013 sowie
der französischen
Anmeldung
FR 96.10140 ,
welche fluoridhaltige Öle
verwendet, gegeben.
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Der
Fachmann ist in der Lage, Vesikel herzustellen, insbesondere Vesikel
mit multilamellarer Zwiebelstruktur, indem er Formulierungen verwendet,
welche sie in einem hydrophoben Medium dispergierbar machen. Derartige
Vesikel sind insbesondere in der internationalen Anmeldung
WO 95/18601 auf Seite 4,
Zeile 32 sowie in den Beispielen 11 und 12 derselben Anmeldung beschrieben.
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Anschließend ist
es möglich,
das Öl,
in dem zuvor die Vesikel dispergiert wurden, um eine Emulsion in
einem wäßrigen kontinuierlichen
Medium herzustellen, zu verwenden.
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Der
Fachmann wird keine Schwierigkeiten haben, das Tensid auszuwählen, das
zur Erzeugung der externen O/W-Emulsion verwendet wird, um so die
Destabilisierung der multilamellaren Anordnung der Vesikel zu verhindern
und diese aufzulösen,
indem insbesondere darauf geachtet wird, daß die starke Konzentration an
Tensiden in den Vesikeln, wenn diese nicht sorgfältig gewählt wird, in der Lage ist,
die externe Emulsion in kurzen Zeitbereichen zu destabilisieren.
Andererseits ist die Auswahl des Öls nicht unbedeutend, da die
Dispergierbarkeit der Vesikel stark variiert, je nachdem, ob Pflanzenöl, Mineralöl oder Silikonöl gewählt wurde.
Im Allgemeinen wird die Auswahl des Öls von dem Typ der vorgesehenen
Anwendung bestimmt. Also sollte das Tensidsystem an den Typ des Öls, das
verwendet wird, angepaßt
werden.
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Für den Fachmann
wird es leicht verständlich
sein, daß es
durch die korrekte Wahl des Systems von verwendeten Tensiden zur
Erzeugung der Vesikel, das verwendete Tensid zum Bilden der externen
Emulsion und das Öl
der Zwischenphase, möglich
ist, eine ausgezeichnete Stabilität zu verleihen sowie eine gute
Kapazität,
einen wasserlöslichen
Wirkstoff zurückzubehalten,
ohne das interne Medium (Vesikel) zum externen wäßrigen kontinuierlichen Medium
hin zu diffundieren.
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Nach
einer vorteilhaften Variante werden also Polymertenside verwendet,
um das Vesikel zu bilden und/oder das Öl, welches die Dispersion von
Vesikeln im Wasser enthält,
zu emulgieren. Die Tenside des Typs Polymer werden vorzugsweise
aus einer Familie gewählt,
in der Verbindungen mit anderem HLB auffindbar sind, so daß eine Verbindung
mit „niedrigem" HLB zur Herstellung
der Vesikel verwendet werden kann, die somit in einem Öl dispergierbar
sind, und eine Verbindung, die aus derselben Familie stammt, jedoch
mit „hohem" HLB zur Herstellung
der externen O/W-Emulsion. Für
den Fachmann ist es offensichtlich, daß es schwierig ist, den Begriff „niedriger" und „hoher" HLB auf sehr präzise Weise
zu chiffrieren. Dennoch ist bekannt, daß sich die Tenside mit niedrigem
HLB leichter in Öl
dispergieren lassen. Unter niedrigem HLB läßt sich HLB kleiner als 8 verstehen,
jedoch gibt es keine offene Grenze. Insbesondere die Phospholipide
weisen keinen sehr deutlichen HLB-Wert auf und sind in öligem Medium
und in wäßrigem Medium
dispergierbar. Dennoch kann ohne Weiteres in Betracht gezogen werden,
ein Polymertensid mit niedrigem HLB von einer gegebenen Familie
für die
Herstellung von Vesikeln und ein Tensid mit hohem HLB von einer
anderen Familie zur wäßrigen Emulgierung
der öligen
Dispersion von Vesikeln zu haben. Mehrere Hauptfamilien entsprechen
dieser Erwartung:
- • Die Poloxamere, Ethylenoxid-
und Propylenoxid-Di- oder Triblock-Polymere, wobei das Verhältnis zwischen
den Längen
jedes Blocks HLB fixiert (Propylenpolyoxid (auch Polypropylenglykol
genannt) spielt dabei die Rolle des lipophilen Teils, wohingegen
der Teil auf Basis des Ethylenoxids hydrophil ist). Diese Verbindungen
werden insbesondere in der Familie von PLURONIC® und
LUTROL® von
BASF dargestellt.
- • Die
Copolymere von Polyalkylenglykol und Alkylglykol. Die Länge des
PEG-Teils und die
mögliche
Methoxylierung der terminalen Hydroxylgruppen zum Abwandeln des
HLB der Verbindung in einem großen
Bereich. Somit weist ein Methoxy-PEG-17-Dodecylglykol-Copolymer
einen HLB von 21 auf und ist daher an die Emulgierung der öligen Dispersion
von Vesikeln in Wasser angepaßt,
wohingegen ein PEG-45- und Dodecylglykol-Copolymer einen HLB von
4,4 aufweist und daher an die Formulierung von in Öl dispergierbaren
Vesikeln angepaßt
ist. Diese Verbindungen werden zum Beispiel von AKZO NOBEL in der
Reihe ELFACOS® vertrieben.
- • Die
Polyglyceride, Ester von Fettsäuren
und Glycerinpolymere. Durch das Einstellen der Länge der Fettsäurekette,
der Anzahl an substituierenden Ketten und des Grades an Polymerisierung
des Glycerols kann der HLB in einem großen Bereich variiert werden.
- • Die
Ether von Fettalkoholen und Glycerinpolymeren, wobei die Esterfunktion
der Polyglyceride durch eine Etherfunktion ersetzt wurde, die gegenüber der
Hydrolyse widerstandsfähiger
ist.
- • Die
Ether von Fettsäuren
und Polyethylenglykol, die auch Polyoxyl-n-Stearat genannt werden,
im Falle eines Esters von Stearinsäure, wobei n die mittlere Länge der
Polyethylenglykolkette ist. Die Polyethylenglykolkette kann an einem
einzigen oder an zwei Enden verestert werden.
- • Die
Ether von Fettalkoholen und von Polyethylenglykol, die auch Poloxyl-n-Alkylether genannt
werden, wobei n die mittlere Anzahl an Ethylenoxideinheiten in der
Kette darstellt.
- • Die
Mischungen aus Glycerinestern und Polyethylenglykolestern. Durch
das Einstellen der Länge
der Fettsäurekette,
der Anzahl an Ketten und deren Substitution kann der HLB variiert
werden. Diese Produkte werden zum Beispiel von GATTEFOSSE (Lyon,
Frankreich) unter den Namen GELUCIRE® oder
LABRAFIL® vertrieben.
- • Hydriertes
polyoxyethyleniertes Rizinusöl
(ethoxyliertes Glycerinester), resultierend aus der Reaktion von mit
Ethylenoxid hydriertem Rizinusöl.
Der HLB wird durch die Ethylenoxidzahl reguliert.
- • Polyoxyethyleniertes
Rizinusöl
(ethoxyliertes Glycerinricinoleat)
- • Polymethylcyclosiloxan
zum Beispiel, Produkte der Familien aus Cyclomethicon und Dimethiconcopolyol, wie
etwa die Produkte der Gesellschaft DOW CORNING (DC3552C und DC5200).
-
Diese
Familien sind beispielhaft gegeben und stellen keine vollständige Liste
dar. Der Begriff Polymer wird hier im weitesten Sinne von Molekülen mit
großer
Molmasse gebraucht, wobei gewisse der Verbindungen als Oligomere
betrachtet werden können,
andere keine Polymere im engen Sinn von Molekülen sind, die aus einer Wiederholung
von identischen Motiven gebildet sind. Es ist schwierig, ein Minimum
an Molmasse zu definieren, um von Polymer zu sprechen. Als Grenze
kann eine Molmasse über
1000 Da angesetzt werden, wobei dies ein Wert ist, ab dem die Diffusion
beginnt, ziemlich schwach zu werden.
-
Mindestens
eines der Tenside ist vorteilhafterweise des Typs Polymer, jedoch
ist es keineswegs unumgänglich,
die Polymertenside zugleich in den Vesikeln und der externen Emulsion
zu verwenden. Natürlich verstärkt die
Verwendung von Polymertensiden in den beiden Kompartimenten die
Stabilität
und hauptsächlich die
Dichtheit des Ganzen, jedoch können
im Fall, daß der
gelöste
Stoff, der in den Vesikeln eingekapselt werden soll, nicht zu gering
ist, die Vesikel, die aus nicht polymeren Tensiden gebildet sind,
ausreichen, damit eine stabile Emulsion aus Tröpfchen von Öl-in-Wasser, in denen die den
Wirkstoff einkapselnden Vesikel dispergiert sind, erhalten wird.
In diesem Fall können
die Vesikel aus jedem beliebigen Tensid erhalten werden, dessen HLB
ausreichend niedrig ist, um ihre Dispersion im Öl zu erlauben. Dies ist der
Fall bei Phospholipiden oder Zuckerestern mit niedrigem HLB.
-
Wie
vorhergehend aufgeführt,
können
die Medien der Erfindung einen oder mehrere Wirkstoffe in einem
oder dem anderen der Medien enthalten, welche die komplexen Medien
der Erfindung ausmachen. Sie können
insbesondere einen oder mehrere Wirkstoffe enthalten, die in der
Phase, welche die Doppelschichten enthält, eingeschlossen sind, und
dies zusammen mit den Vorteilen, die nachfolgend in der Darstellung
vorgelegt werden und mit unterschiedlichen Anwendungen verbunden
sind, welche nachfolgend dargestellt werden.
-
Die
Herstellung der Medien der Erfindung umfaßt, auf allgemeine Weise, drei
Schritte:
- – die
Herstellung einer Phase, enthaltend Tensiddoppelschichten in einem
organisierten Zustand,
- – die
Dispersion dieser Phase in einem ersten Medium,
- – die
Emulgierung der Dispersion, die derart erhalten wird, in einem zweiten
Medium, das mit dem ersten Medium nicht mischbar ist, mittels eines
Tensids, vorzugsweise eines Tensids des Typs Polymer.
-
Einer
oder mehrere Wirkstoffe können
ebenso in die Phase, enthaltend die Doppelschichten, wie auch in
das erste oder das zweite Medium einverleibt werden.
-
Dabei
kann es sich insbesondere um chemische oder biologische Wirkstoffe
handeln.
-
Im
bestimmten Fall der bevorzugten Medien der Erfindung, die aus Dispersionen
von multilamellaren Vesikeln bestehen, vorzugsweise multilamellaren
Vesikeln mit Zwiebelstruktur in einem hydrophoben Medium, das in
einem wäßrigen kontinuierlichen
Medium emulgiert wird, wird vorzugsweise gemäß den drei folgenden Schritten
vorgegangen:
- – Herstellung von Vesikeln
auf Basis von Tensiden, zum Beispiel mittels der in einem der vorhergehend
aufgeführten
Patenten beschriebenen Methode, durch homogene Scherung oder nicht
einer lyotropen lamellaren Phase, jedoch auch mittels einer beliebigen
anderen Methode aus der Literatur, welche zu beispielsweise Fettvesikeln
führt.
Die Verwendung von multilamellaren Vesikeln durch ihre beste Stabilität und ihre beste
Dichtheit, die mit der größten Anzahl
an Membranen, aus denen sie bestehen, verbunden ist, kann in dem
Fall bevorzugt werden, in dem diese Charakteristiken für das Endprodukt
wichtig sind.
- – Dispersion
dieser Vesikel in einem hydrophoben Medium, zum Beispiel einem Mineral-
oder Pflanzen- oder Silikonöl,
wobei die hydrophobe Phase möglicherweise
einen Wirkstoff oder einen Fettzusatzstoff enthält, zum Beispiel ein Antioxidans
oder ein Konservierungsmittel. Einer oder Verdickungszusatzstoffe
können
auch dem Öl
hinzugegeben werden, wenn nicht direkt ein zu viskoses Öl verwendet
werden möchte. Das Öl kann in
Abhängigkeit
seiner Charakteristiken der Solubilisierung des Wirkstoffs gewählt werden
(es wird ein Öl
gewählt,
bei dem der Wirkstoff der am wenigsten lösliche ist, um die Dichtheit
zu verbessern), jedoch auch seiner Viskosität (eine erhöhte Viskosität vermindert
die Diffusion des Wirkstoffs).
- – Emulgierung
dieser Dispersion von Vesikeln in Öl in einer wäßrigen kontinuierlichen
Phase mittels eines Tensids, vorzugsweise eines Polymertensids.
Das externe Medium kann Wasser sein, eine wäßrige Lösung oder ein Medium, das selbst
komplex ist, wie beispielsweise ein Shampoo oder ein Gel.
-
Die
Vesikel sind vorteilhafterweise mit Tensiden mit niedrigem HLB formuliert,
vorzugsweise, ob sie Polymere sind oder nicht, derart, daß ihre Dispersion
in Öl spontan
geschieht oder durch einfaches Rühren erhalten
wird. Dies ist ein großer
Unterschied zu den klassischen Methoden zur Herstellung von Mehrfachemulsionen,
wobei der erste Schritt ein Emulgierungsschritt ist, dessen technische
Schwierigkeiten zur Umsetzung dem Fachmann bekannt sind, insbesondere
im Fall von Umkehremulsionen. Es sei bemerkt, daß das Fehlen dieses anfänglichen
Schritts des Emulgierens einer wäßrigen Phase
in Öl das
Verfahren von der Notwendigkeit, auf die manchmal gestoßen wird,
befreit, das System einer starken Scherung oder relativ hohen Temperaturen
zu unterziehen, was im Falle der Einkapselung von zerbrechlichen
Molekülen,
zum Beispiel biologischen, sehr wichtig ist.
-
Ein
weiterer großer
Unterschied zu den klassischen Systemen von Mehrfachemulsionen ist
die Anwesenheit des Vesikels, das als Behälter des Wirkstoffs wirkt,
indem er ihn einkapselt, was dieser Art von System eine viel höhere Dichtheit
verleiht, wobei die Möglichkeiten
der Migration des Wirkstoffs zwischen der internen wäßrigen Phase
und der externen wäßrigen kontinuierlichen
Phase einschränkt.
Ferner erlaubt die Kopplung dieser beiden Technologien, die Einkapselung
durch Tensidvesikel und die Emulsionen das Erhalten einer Synergie
der Vorteile dieser beiden Methoden. Auf dieselbe Weise kann ein
kosmetischer oder therapeutischer Wirkstoff einer topischen Zubereitung
zum Beispiel gegenüber
der Oxidierung während
seiner Lagerung (Wirkung der Emulsion) geschützt werden und während der
Anwendung in einer Form, welche die kutane Penetration (Wirkung
der Vesikel) begünstigt,
bereitgestellt werden.
-
Eines
der Hauptinteressen der Erfindung besteht darin, zu einem viel dichteren
Einkapselungssystem zu führen
als die gewöhnlichen
Techniken, welche Vesikel auf Basis von Tensiden verwenden, oder
Techniken von Mehrfachemulsionen und dies ohne die Nachteile der
Techniken zur Umhüllung
mit Polymeren (schwierige und teure Umsetzung, große Kapseln,
welche eine unangenehme Textur aufweisen, Notwendigkeit, die Polymerschale
aufzubrechen, um den Wirkstoff freizusetzen...). Nach einem weiteren
Aspekt betrifft die Erfindung ebenfalls die Verwendung der Medien
der Erfindung.
-
Diese
Medien, wie vorhergehend angegeben, können insbesondere im Bereich
der Kosmetik oder der Dermatologie verwendet werden. Tatsächlich forscht
die Kosmetik stets nach neuen Medien, deren Konsistenz und Textur
angenehm sind, um neue Basen für
Produkte zur Hautpflege zu erzeugen. Die Mehrfachemulsionen werden
beispielsweise besonders gesucht von der Kosmetik als Basis für Cremes
aufgrund ihrer besonders angenehmen Beschaffenheit. Dennoch leiden
sie unter ihrem Mangel an Stabilität und ihrer Schwierigkeit zur
Herstellung, wegen der Empfindlichkeit der ersten Emulsion im Herstellungsverfahren
der zweiten Emulsion. Die komplexen Medien der vorliegenden Erfindung
erweisen sich als besonders interessant in dieser Anwendung, da
sie die organoleptischen Vorteile (Beschaffenheit, Konsistenz...)
der Mehrfachemulsionen ohne die Nachteile aufweisen. Sie bestehen
also aus besonders interessanten Systemen für die Kosmetikindustrie wie
sie sind, und dies unabhängig
von ihrer Fähigkeit,
ein Wirkstoff in die Phase, enthaltend Doppelschichten, einzuverleiben.
-
Weitere
Verwendungen, die genauer mit den Vorteilen in Verbindung stehen,
welche wegen der Einverleibung eines Wirkstoffs in die Phase, enthaltend
die Doppelschichten, erhalten werden, sind nachfolgend aufgeführt.
-
Somit
ist die Erfindung wegen der kinetischen und nicht thermodynamischen
Kontrolle des Auslaufs in allen Fällen besonders interessant,
in denen ein wasserlöslicher
aber eine geringe Molmasse enthaltender Wirkstoff (also mit starkem
Diffusionskoeffizient in den Tensidmembranen) eines wäßrigen kontinuierlichen Mediums
isoliert werden soll. Dies ist besonders nützlich im Falle, daß dieser
Wirkstoff gegenüber
einer Degradierung, zum Beispiel mit der Hydrolyse oder Oxidierung
verbunden, geschützt
werden soll.
-
Es
gibt viele Beispiele derartiger Wirkstoffe und es werden nicht einschränkend folgende
Beispiele genannt:
- • wasserlösliche Vitamine
- • Hydroxyketone
wie etwa Dihydroxyaceton und Erythrulose
- • α-Hydroxysauren
(Glykolsäuren,
Milchsäuren...)
- • Elektrolyte
- • wäßrige oder
Hydroglykolextrakte aus Pflanzen oder aus dem Meer
- • Procyanidololigomere
und andere Polyphenolderivate
-
Ferner
kann die Methode verwendet werden, um einen wasserlöslichen
Wirkstoff mit geringer oder hoher Molmasse gegenüber der Wirkung von kleinen
gelösten
Stoffen, die im externen Medium enthalten sind, zu schützen, welche
ansonsten sehr schnell aus dem Dispersionsmedium zum Inneren der
Vesikel migrieren würden
und den Wirkstoff zerstören
oder abwandeln könnten.
-
Eine
besonders interessante Anwendung ist der Fall, bei dem der Wirkstoff
auf einem gegebenen pH-Wert gehalten werden muß, wohingegen das endgültige Produkt
aus beispielsweise Sicherheitsgründen bei
einem anderen pH-Wert formuliert werden muß. Dies ist der Fall bei den α-Hydroxysauren,
die, um aktiv zu bleiben, bei einem pH-Wert unter 3 bleiben müssen, jedoch
in kosmetische Zubereitungen eingeführt werden, deren pH-Wert in
der Nähe
von 7 sein muß.
Dies ist auch der Fall beim Kaliumthioglykolat, das in Haarentfernungscremes
verwendet wird, das bei einem pH-Wert über 9 aktiv
ist, jedoch vorzugsweise in Cremes mit einem pH-Wert in der Nähe von 7
vorliegt. Durch das Erzeugen einer kinetischen Abgrenzung zwischen dem
externen Medium und dem internen Medium erlaubt die Erfindung das
Erreichen einer derartigen Leistung.
-
Auf
allgemeiner Weise erlaubt die Erfindung das Anordnen von wahren
Mikroreaktoren, wobei ein Reagens in ein Kompartiment des Systems
einverleibt wird und das andere Reagens einer gewünschten
Reaktion in das andere Kompartiment eingeschlossen wird. Die Reaktion
kann entweder durch Auslösung
dank des Reißens
der internen Emulsion (zum Beispiel unter der Wirkung einer Abwandlung
der Temperatur oder durch die Zugabe eines angemessenen Zusatzstoffes)
oder im Gegenteil sehr langsam durch die Diffusion der Reagenzien,
welche durch die Wahl der Tenside und des Zwischenöls reguliert
werden können,
erfolgen.
-
Die
komplexen Medien nach der Erfindung können ebenfalls als Antigenvektoren
verwendet werden, um eine ausreichend starke Immunantwort zu induzieren.
Somit wird das Antigen in die Phase, enthaltend organisierte Doppelschichten,
eingeschlossen.
-
Nach
einer besonders interessanten Variante wird das Antigen in die multilamellaren
Vesikel, vorzugsweise mit Zwiebelstruktur, eingeschlossen, welche
selbst in Tröpfchen
von Öl
in Emulsion in Wasser dispergiert sind. Das Einschließen des
Antigens in einem derartigen Medium erlaubt gleichzeitig das Vektorisieren des
Antigens, das Schützen
dieses gegenüber
externen Angriffen und insbesondere einer Zerstörung durch die im Organismus
vorhandenen Enzyme und dessen Bereitstellen gegenüber des
Immunsystems. Bezüglich der
klassischen Emulsionen, die als Adjuvans von Antigenen des Typs
Wasser in Öl
verwendet werden, wird die Erfindung in Form einer Öl-in-Wasser-Emulsion
dargestellt, die viel stabiler ist und sich leichter injizieren oder
verabreichen läßt.
-
Nach
einer anderen besonders interessanten Variante der Erfindung ist
das erste Medium ein hydrophobes Medium, das eine Substanz enthält, die
in der Lage ist, sich zu verfestigen, zu verdicken, zu polymerisieren
oder auszufallen oder eine Lösung
einer solchen Substanz in einem Lösungsmittel, das nicht mischbar ist
mit Wasser und in der Lage ist, zu verdampfen.
-
Der
Vorteil eines derartigen Mediums ist das Verstärken der Dichtheit der hydrophoben
Phase sowie der Festigkeit des Systems, das nach der Emulgierung
erhalten wird.
-
Was
die Substanz betrifft, die in der Lage ist, sich zu verfestigen
oder zu verdicken, werden Wachse und Polymere genannt, deren Schmelzpunkt
oder Verflüssigungspunkt
derart ist, daß das
System, enthaltend die Doppelschichten, in der flüssigen Phase
der Substanz gebildet werden kann, dann durch das Senken der Temperatur,
das Erhalten eines Systems, wobei das hydrophobe Medium verfestigt
ist oder ausreichend verdichtet ist, um die Diffusionsphänomene zu
verlangsamen. Es kann auch ein Monomer im hydrophoben Medium aufgelöst werden,
oder ein Polymer, das in der Lage ist, vernetzt zu werden, und nach
der Bildung der komplexen Dispersion die Polymerisierung des Monomers
oder die Vernetzung des Polymers durch eine chemische, thermische,
fotochemische oder radiochemische Methode zu provozieren. In diesem
Fall wird das Tröpfchen
der Dispersion der Phase, enthaltend Doppelschichten, durch eine
Kugel ersetzt, welche aus einer Polymermatrix gebildet wird, welche
Körner
aus dieser Phase einverleibt, die viel stabiler sind.
-
Auf
dieselbe Weise kann als hydrophobes Medium zur Dispergierung der
Phase, enthaltend die Doppelschichten, eine Lösung in einem hydrophoben volatilen
Lösemittel
eines Polymers verwendet werden. Nach der Bildung der komplexen
Dispersion führt
die Verdampfung des Lösemittels
zu einer Fällung
des Polymers in Form von harten Kugeln, welche die Körner der
Phase, enthaltend die Doppelschichten, festhalten.
-
Die
Erfindung ist also auch eine Originalmethode zur Herstellung von
Mikrokugeln, die wie Polymermatrizen dargestellt sind, welche einen
Wirkstoff einverleiben, in diesem Fall in Form von Körnern (oder
in diesen eingeschlossen) einer Phase, enthaltend Doppelschichten,
und insbesondere einer lyotropen Phase.
-
Ein
derartiges Verfahren umfaßt:
- – die
Herstellung einer Phase, enthaltend Tensiddoppelschichten in einem
organisierten Zustand, wobei dieser Wirkstoff eingeschlossen ist,
- – die
Dispersion dieser Phase in einem hydrophoben Medium, in dem ein
Monomer oder ein Polymer aufgelöst
ist, das in der Lage ist, vernetzt zu werden, oder in einem Medium,
bestehend aus einem hydrophoben Lösemittel, in dem ein Polymer
aufgelöst
ist,
- – die
Ausführung
einer Emulsion in Form von Tröpfchen
der Dispersion in einem Medium, das mit dem obigen hydrophoben Medium
nicht mischbar ist,
- – die
Umwandlung der Tröpfchen
in feste Körner,
jeweils durch Polymerisierung des Monomers bzw. Vernetzung des Polymers
bzw. Fällung
des Polymers.
-
Eine
derartige Variante ist insbesondere interessant im Falle von multilamellaren
Vesikeln, besonders im Falle von multilamellaren Vesikeln mit Zwiebelstruktur.
-
Diese
Variante der Erfindung, die besonders interessant ist, erlaubt die
Herstellung von Polymermikrokugeln, in denen Wirkstoffe eingekapselt
werden können,
insbesondere pharmazeutische Wirkstoffe wie zum Beispiel Peptide,
Proteine (Enzyme davon) oder jedes beliebige Molekül, das von
einer derartigen Einkapselung profitieren kann (Verzögerungswirkung,
Schutz des Moleküls...).
In diesem Fall kann das Polymer vorteilhafterweise aus den resorbierbaren
Polymeren ausgewählt
werden, welche bei der parenteralen Injektion nützlich sind, wie etwa PlaGa
(Polylaktidglukosid).
-
Die
Erfindung schlägt
daher nach dieser letzten Variante ein Mittel vor zum Einverleiben
in einem Medium einen breiten Bereich von Wirkstoffen, die entweder
wasserlöslich
oder fettlöslich
sind. Jedoch läßt sie sich
im Grunde auf die wasserlöslichen
Wirkstoffe anwenden.
-
Die
nachfolgenden Beispiel stellen auf nicht einschränkende Weise die vorliegende
Erfindung dar.
-
Genauer
- – gibt
Beispiel 1 ein Beispiel zur Formulierung und stellt die Herstellung
eines komplexen Mediums nach der Erfindung dar, bestehend aus einer
Emulsion in einem wäßrigen kontinuierlichen
Medium aus Tröpfchen
von Mineralöl,
in denen Vesikel mit Zwiebelstruktur dispergiert sind, die Vitamin
C einschließen,
- – hebt
Beispiel 2 durch optische Mikroskopie mit polarisiertem Licht und
direktem Licht die Struktur der komplexen Medien der Erfindung im
Vergleich mit Medien in Form von Doppelemulsionen hervor,
- – vermittelt
Beispiel 3 eine kinetische Studie des Auslaufs eines Wirkstoffes
und hebt das Interesse der Medien der Erfindung hervor, um einen
Wirkstoff des externen Mediums zu isolieren,
- – hebt
Beispiel 4 den Unterschied der Stabilität zwischen einer Doppelemulsion
und einer komplexen Dispersion nach der Erfindung hervor,
- – hebt
Beispiel 5 die Verwendung der Medien der Erfindung hervor, um komplexe
Medien umzusetzen, welche pH-Unterschiede zwischen den unterschiedlichen
Kompartimenten aufweisen,
- – stellt
Beispiel 6 eine Verwendung der komplexen Medien nach der Erfindung
dar, um einen pH-Unterschied zu erzeugen,
- – zeigt
Beispiel 7 das Interesse der Medien der Erfindung bei der Herstellung
einer kosmetischen Emulsion, enthaltend einen besonders unstabilen
Wirkstoff,
- – stellt
Beispiel 8 die Verwendung der komplexen Medien der Erfindung dar,
um Mikrokugeln, bestehend aus einem resorbierbaren Polymer, herzustellen,
- – stellt
Beispiel 9 die Verwendung der komplexen Medien der Erfindung als
Antigenvektor dar, der das Erhalten einer deutlichen Verstärkung der
Immunantwort erlaubt.
-
1 bis 8 werden
mit Bezug auf die Beispiele gegeben. Genauer:
- – entsprechen 1 bis 4 Beispiel
2, welches die Klischees darstellt, die mit optischer Mikroskopie
mit direktem Licht (1 und 2) oder
mit polarisiertem Licht (3 und 4) mit einem
Objektiv 20x und einem Okular 10x erhalten werden.
Genauer:
- – stellt 1 ein
Klischee dar, das mit optischer Mikroskopie mit direktem Licht im
Falle einer klassischen Doppelemulsion erhalten wird,
- – stellt 2 das
Klischee dar, das mit direktem Licht im Falle des komplexen Mediums
nach der Erfindung, das in Beispiel 2 beschrieben wird, erhalten
wird,
- – stellt 3 das
Klischee dar, das mit polarisiertem Licht im Falle einer klassischen
Doppelemulsion erhalten wird,
- – stellt 4 das
Klischee dar, das mit polarisiertem Licht im Falle des komplexen
Mediums nach der Erfindung, das in Beispiel 2 beschrieben wird,
erhalten wird,
- – gibt 5,
die unter Bezugnahme in Beispiel 3 gegeben wird, die Auslaufkinetik
von Vitamin C und stellt, genauer auf der Ordinate, den Prozentsatz
des eingekapselten Vitamins C in Abhängigkeit der Zeit, die in Tagen
auf der Abszisse angegeben wird, dar,
- – gibt 6,
die mit Bezug auf Beispiel 5 gegeben wird, die Entwicklung in Abhängigkeit
der Zeit der Ergiebigkeit der Einkapselung in die Formulierungen
A und B, die in diesem Beispiel beschrieben sind,
- – gibt 7,
die mit Bezug auf Beispiel 6 gegeben wird, die Entwicklung in Abhängigkeit
der Zeit des pH-Wertes von drei unterschiedlichen Formulierungen
nach der Erfindung,
- – ist 8 ein
Klischee, das mit optischer Mikroskopie mit polarisiertem Licht
im Falle der in Beispiel 7 beschriebenen kosmetischen Emulsion mit
einem Objektiv 20x und einem Okular 10x erhalten wird.
-
BEISPIELE
-
Beispiel 1: Beispiel der Formulierung
-
Die
Durchführung
des Verfahrens nach der Erfindung erfolgt in mehreren Schritten.
Der erste Schritt entspricht der Herstellung der lamellaren lyotropen
Phase. Der zweite Schritt ist derjenige der Dispersion dieser Phase
in Öl und
der dritte Schritt entspricht der Emulgierung der öligen Emulsion
in der wäßrigen kontinuierlichen
Phase.
-
In
diesem Beispiel wird eine wäßrige Lösung aus
Vitamin C eingekapselt, welche als Sonde zum Messen des Auslaufens
aus Beispiel 3 dient.
-
Die
Prozentsätze
sind in Gewicht gegeben. Diese Verfahrensweise gilt für die Mengen
im Bereich zwischen 10 und 100 g.
-
Erster Schritt:
-
Formulierung 1
-
- • 40
% Polyalkylenglykol des Typs ELFACOS ST9, das von AKZO NOBEL vertrieben
wird
- • 10
% Polysorbat 60
- • 30
% Mineralöl,
das als dickes Öl
von SIGMA vertrieben wird
- • 20
% einer wäßrigen Lösung mit
20 % Vitamin C.
-
Nach
dem Mischen der ersten drei Bestandteile bei Raumtemperatur wird
die Lösung
mit 20 % Vitamin C hinzugegeben und dann wird mit dem Spatel während 10
bis 15 Minuten gemischt, bis sich eine homogene Mischung ergibt.
-
Zweiter Schritt:
-
Formulierung 2:
-
- • 20
% Formulierung 1
- • 80
% Mineralöl
-
Die
beiden Bestandteile werden bei Raumtemperatur dispergiert, dann
wird die Mischung unter Rühren
10 bis 15 Minuten mit einem Magnetstab beibehalten.
-
Dritter Schritt:
-
- • 20
% Formulierung 2
- • 80
% wäßrige Lösung aus
Polyalkylenglykol des Typs ELFACOS OW 100 (AKZO NOBEL) zu 1 %
-
Sobald
die Formulierung 2 hinzugegeben worden ist, wird stark von Hand
während
10 Minuten gerührt. Es
kann auch ein Magnetrührer
verwendet werden, der sich bei hoher Geschwindigkeit dreht.
-
Die
Zubereitung wird auf einen pH-Wert = 6 geholt. Der Gehalt an Vitamin
C des Endproduktes liegt bei 0,2 (Masse-)%.
-
Es
wird eine Emulsion erhalten, wobei deren Beobachtung unter dem Mikroskop
die Anwesenheit in den Tröpfchen
von Öl
der multilamellaren Vesikel zeigt. Ihre Charakterisierung durch
optische Mikroskopie erfolgt wie in Beispiel 2.
-
Beispiel 2: Visualisierung mittels optischer
Mikroskopie
-
In
diesem Beispiel wird ein Produkt, das analog zu dem in Beispiel
1 erhaltenen ist, in dem jedoch Vitamin C durch ein Procyanidololigomer
ersetzt wurde (OPC, als „Grape
seed extract" bezeichnet,
bei der Firma VINYALS, Barcelona, Spanien, erhältlich), mit einem Produkt
verglichen, das nach einem Doppelemulsionsverfahren, das in der
Literatur beschrieben ist, erhalten wird. Die Verfahrensweise ist
dieselbe wie in Beispiel 1, jedoch mit den folgenden Formulierungen.
-
2a – Komplexes
Medium nach der Erfindung
-
Formulierung A
-
- • 40
% Polyalkylenglykol des Typs ELFACOS ST9, das von AKZO NOBEL vertrieben
wird
- • 10
% Polysorbat 60
- • 20
% Mineralöl
- • 30
% einer wäßrigen Lösung mit
10 % OPC
-
Formulierung B
-
- • 20
% Formulierung A
- • 80
% Mineralöl
-
Formulierung C
-
- • 80
% wäßrige Lösung aus
Polyalkylenglykol des Typs ELFACOS OW 100 (AKZO NOBEL) zu 1 %
-
2b – Doppelemulsion
(Vergleich)
-
Die
Doppelemulsion, welche als Vergleich dient, wird aus der folgenden
Formulierung erhalten:
Die Prozentsätze sind in Masse gegeben.
- A. Eine Dispersion aus lipophilem Tensid in Öl wird vorher
hergestellt
• 1
% Polyalkylenglykol des Typs ELFACOS ST9, das von AKZO NOBEL vertrieben
wird
• 99
% Mineralöl
- B. Eine Wasser-in-Öl-Emulsion
wird aus Mischung A hergestellt
• 20 % wäßrige Lösung aus OPC zu 10 %
• 80 % der
in A hergestellten Mischung
Die Mischung erfolgt bei Raumtemperatur
durch die Zugabe unter Magnetrühren
von Wasser-in-Öl.
- C. Die Wasser-in-Öl-Emulsion
B wird in einem wäßrigen kontinuierlichen
Medium emulgiert
• 20
% der in B erhaltenen Mischung
• 80 % wäßrige Lösung aus 1 % Polyalkylenglykol
des Typs ELFACOS OW 100 (AKZO NOBEL)
Die Mischung wird durch
kräftige
Mischung von Hand erhalten. Es wird eine weißliche Emulsion erhalten.
-
2c – Charakterisierung
-
Die
Charakterisierungsmethode ist die optische Mikroskopie mit polarisiertem
Licht, welche das Hervorheben der Doppelbrechung einer Struktur
erlaubt, welche mit ihrem anisotropen Charakter in Verbindung steht,
und im Falle der Erfindung, mit dem Flüssigkristallcharakter der lamellaren
Struktur der Vesikel.
-
Unter
Bezugnahme auf 1 bis 4 läßt sich
leicht der Unterschied des Aspekts der Klischees feststellen.
-
1 und 2 zeigen,
daß bei
direktem Licht die Tröpfchen
der Mehrfachemulsion klar (transparent) sind (siehe 1),
wohingegen die Tröpfchen
der komplexen Dispersion nach der Erfindung opak sind (siehe 2).
-
Bei
polarisiertem Licht zeigt die Mehrfachemulsion (3)
keine Doppelbrechung auf (lediglich eine geringe Grenzwirkung, die
für die
Grenzfläche
Wasser/Öl
klassisch ist, ist sichtbar), wohingegen die komplexe Dispersion
der multilamellaren Vesikel (4) eine
starke Doppelbrechung in den öligen
Tröpfchen
aufzeigt. Diese Doppelbrechung zeigt auf, daß die Vesikel ihre anisotrope
lamellare Struktur nach der Dispersion in Öl beibehalten haben. Es fällt außerdem auf,
daß im
wäßrigen kontinuierlichen
Medium keine Doppelbrechung beobachtet wird, was darauf hinweist,
daß die
Vesikel alle in den öligen
Tröpfchen
sind.
-
Beispiel 3: Messung der Kinetik des Auslaufs
von Vitamin C
-
Die
Messung der Kinetik des Auslaufs besteht im Dosieren von Vitamin
C im wäßrigen kontinuierlichen Medium
der komplexen Dispersion, die in Beispiel 1 hergestellt wurde. Dazu
werden zunächst
die wäßrigen und öligen Medien
der externen Emulsion getrennt, dann wird durch eine chemische Dosierung
das Vitamin C dosiert. Zur Verifizierung wird die Struktur einer
Probe des Systems zerbrochen, indem ein Reinigungsmittel hinzugefügt wird,
um die Gesamtheit des Vitamins C (Schlußpunkt) zu dosieren.
-
a) Trennung
-
Die
komplexe Dispersion aus Beispiel 1 wird bei Raumtemperatur zwei
Mal bei 10 000 g zentrifugiert. Der Überstand, der sich aus dem öligen Teil
zusammensetzt, wird abgetrennt und die geringerwertige wäßrige Fraktion
wird zur Dosierung verwendet
-
b) Dosierung
-
Die
Dosierung des Vitamins C erfolgt durch die Dosierung in Iod nach
einer klassischen Methode.
-
20
g wäßriger Lösung werden
zu 30 g Wasser und 20 g Aceton hinzugegeben. Zur Visualisierung
des Umschlagspunkts werden 4 Tropfen Stärke hinzugegeben. Die Dosierung
erfolgt durch die tröpfchenweise
Zugabe einer mit Iod versetzten Lösung.
-
c) Schlußpunkt
-
Zur
Bestimmung der Gesamtmenge an Vitamin C, das in der Probe enthalten
ist, wird die komplexe Dispersion durch die Zugabe von Natrium-Laurylsulfat
(SDS) aufgebrochen. Auf eine eingewogene Menge von 30 g werden 3
g SDS gegeben. Nach dem Rühren
wird eine homogene Lösung
erhalten, auf der die Dosierung mit Iod erfolgt.
-
d) Ergebnis
-
Die
Kurve, die in 5 dargestellt ist, gibt den
Auslauf von Vitamin C über
einen Zeitraum von 2 Monaten. Es läßt sich feststellen, daß sie sehr
schwach bleibt, unter 20 %, und lange vor diesem Zeitraum stabilisierte.
Daraus kann also geschlossen werden, daß die komplexe Dispersion der
Erfindung ein wirksames Mittel zur Einkapselung eines Wirkstoffs
und zu dessen Isolierung vom externen Medium ist.
-
Beispiel 4 Vergleich der Stabilität zwischen
der komplexen Dispersion und der Doppelemulsion
-
Um
die komplexe Dispersion nach der Erfindung mit einer Doppelemulsion,
die mittels einer klassischen Methode erhalten wird, zu vergleichen,
wird eine Doppelemulsion hergestellt, indem dieselben Tenside verwendet
werden, wie jene, die in die Formulierung der komplexen Dispersion
gegeben werden. Amaranth, ein Farbstoff, wird in jedem Fall eingekapselt
und dient als Sonde, um der Kinetik des Auslaufs jeder der Formulierungen
zu folgen.
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Komplexe Dispersion, Formulierung A:
-
Die
komplexe Dispersion wird nach der Verfahrensweise, die im Beispiel
1 gegeben wird, hergestellt, indem die wäßrige Lösung aus Vitamin C durch eine
wäßrige Lösung aus
Amaranth 10–2 M
ersetzt wird.
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Doppelemulsion, Formulierung B:
-
Die
Doppelemulsion wird nach einer klassischen Methode aus einer ersten
Wasser-in-Öl-Emulsion, die
selbst in Wasser emulgiert ist, hergestellt. Die Tenside, die benutzt
werden, sind dieselben, wie diejenigen, die für Formulierung A verwendet
wurden.
-
Die
erste Emulsion W1/O wird auf folgende Weise
umgesetzt:
Eine Amarant-Lösung
10–2 M
wird zu 60 % in Mineralöl,
enthaltend 1 % einer Mischung aus Elfacos ST-9/Polysorbat 60 (4/1)
Tensiden, mithilfe einer starken Rührung emulgiert.
-
Diese
Emulsion W1/O wird danach in einer wäßrigen Phase,
enthaltend 1 % Elfacos OW 100, emulgiert.
-
Die
Ergiebigkeit der Einkapselung von Amaranth für diese Formulierung B wird
mit derjenigen der komplexen Dispersion, Formulierung A, im Laufe
der Zeit bei 22 °C
verglichen. Dazu wird die Formulierung mittels Zentrifugation getrennt,
um das externe Medium zu isolieren. Auf diesem externen Medium erlaubt
eine Messung der optischen Dichte mittels Spektrometrie das Erkennen
der Konzentration an ausgelaufenem Amaranth. Das Ergebnis ist in 6 ersichtlich.
-
Es
wird beobachtet, daß im
Fall der Doppelemulsion der ganze Farbstoff in 15 Tagen ausgelaufen
ist, wohingegen die Gesamtheit des Farbstoffes in der komplexen
Dispersion der Erfindung auch nach 30 Tagen immer noch eingekapselt
ist. Dies zeigt den grundlegenden Unterschied der Stabilität auf, die
mit dem Unterschied der Beschaffenheit zwischen einer Doppelemulsion
und der komplexen Dispersion nach der Erfindung in Verbindung steht.
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Beispiel 5: pH-Unterschied
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Eine
Zusammensetzung nach der Erfindung wird hergestellt, indem ein pH-Indikator
(Kongorot: blauviolett bei einem pH-Wert von 3, rot bei einem pH-Wert
von 5) in die multilamellaren Vesikel eingekapselt wird.
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Formulierung der multilamellaren Vesikel:
-
- – 40
% Polyalkylenglykol des Typs ELFACOS ST9, das von AKZO NOBEL vertrieben
wird
- – 10
% Polysorbat 60
- – 30
% Paraffinöl
- – 20
% wäßrige Farbindikatorlösung, deren
pH-Wert durch Soda eingestellt wird.
-
Zwei
Proben von Vesikeln werden hergestellt,
- – entweder
mit einer Farbindikatorlösung
mit einem pH-Wert von 3, wobei die Vesikel blau sind
- – oder
mit einer Farbindikatorlösung
mit einem pH-Wert von 5,9, wobei die Vesikel rot sind.
-
Jede
Probe wird dann zu 20 % in Mineralöl dispergiert, wobei die Dispersionen
die Färbung
beibehalten und somit den pH-Wert der Vesikel.
-
Aus
den vorhergehenden öligen
Dispersionen werden mehrere komplexe Dispersionen verwirklicht, indem
20 % der öligen
Dispersionen in einer wäßrigen Lösung aus
Polyalkylenglykol des Typs ELFACOS OW 100 zu 1 % dispergiert werden.
-
Das
Hervorheben der Dichtheit der Systeme gegenüber dem Farbindikator in seinen
beiden pH-Wert-Formen wird mit den folgenden komplexen Dispersionen
verwirklicht.
- – Ölige Dispersion von Vesikeln
bei einem pH-Wert von 3 (blau) in einer Lösung von Elfacos OW 100 bei einem
pH-Wert von 3
- – Ölige Dispersion
von Vesikeln bei einem pH-Wert von 5,9 (rot) in einer Lösung von
Elfacos OW 100 bei einem pH-Wert von 6,5
-
Wäßrige Lösungen von
Elfacos OW 100 zu 1 % Farbindikator werden bei einem pH-Wert von 3,3 und 6,5
verwirklicht, um zu verifizieren, ob die Konzentration an Farbindikator,
der in den Vesikeln eingekapselt ist, ausreicht, um die Färbung des
externen Mediums im Falle eines Auslaufs zu visualisieren.
-
Für die beiden
verwirklichten Systeme bei einem pH-Wert von 3 und 6,5 wird kein
Auslaufen des Farbindikators aus den Vesikeln zum externen wäßrigen Medium
hin, das nicht gefärbt
bleibt, beobachtet.
-
Nachdem
dieser Punkt verifiziert worden ist, werden komplexe Dispersionen
mit Unterschieden hinsichtlich des pH-Wertes zwischen dem wäßrigen Medium,
das in den Vesikeln eingekapselt ist, und dem externen wäßrigen Medium,
hergestellt:
- – Ölige Dispersion von multilamellaren
Vesikeln mit Zwiebelstruktur bei einem pH-Wert von 3 (blau) in einer Lösung von
Elfacos OW 100 bei einem pH-Wert von 6,5
- – Ölige Dispersion
von multilamellaren Vesikeln mit Zwiebelstruktur bei einem pH-Wert
von 5,9 (rot) in einer Lösung
von Elfacos OW 100 bei einem pH-Wert von 3,3.
-
In
den beiden komplexen Dispersionen behalten die Vesikel ihre ursprüngliche
Färbung,
die mit dem pH-Wert der Herstellung in Verbindung steht, und das
externe Medium bleibt nicht gefärbt.
Diese Herstellungen weisen also eine Verschiebung des pH-Wertes
zwischen zwei Kompartimenten der Systeme auf, wobei somit die Beibehaltung
der Azidität
eines Wirkstoffes erlaubt wird, während dieser gleichzeitig in
einer Herstellung bei einem höheren
pH-Wert und umgekehrt formuliert wird.
-
Beispiel 6 Stabilität des pH-Unterschieds
-
In
diesem Beispiel ist ein kleines Molekül, Salicylsäure, das in Wasser unlöslich ist,
bei einem geringen pH-Wert (3,5) eingekapselt, wohingegen der pH-Wert
des externen Mediums auf anderen Werten, die in der Nähe der Neutralität liegen,
die mit einer kosmetischen Verwendung kompatibel sind (5 und 7),
festgelegt sind.
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Formulierung der multilamellaren Vesikel:
-
Es
wird eine Formulierung A von reinen multilamellaren Vesikeln nach
der folgenden Zusammensetzung hergestellt:
- – 37 % Polyalkylenglykol
des Typs Elfacos ST9, das von AKZO NOBEL vertrieben wird
- – 9
% Polysorbat 60
- – 19
% Mineralöl
- – 10
% Salicylsäure
- – 25
% Glycerin
-
Es
werden das Polyalkylenglykol (Elfacos ST9), das Polysorbat 60, das
Mineralöl
und die Salicylsäure mit
Hilfe eines mechanischen Rührers
unter Erwärmung
auf 80 °C
bis zu einer vollständigen
Auflösung
der Salicylsäure
gemischt. Es wird das Glycerol hinzugegeben und mit dem Rühren fortgefahren,
bis zu einer Raumtemperatur zurückgekehrt
wird. Somit wird eine reine Phase von multilamellaren Vesikeln erhalten,
welche in Öl
dispergierbar sind.
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Dispersion in Öl:
-
Die
Herstellung von konzentrierten multilamellaren Vesikeln A, die derart
erhalten worden sind, wird in Mineralöl in den folgenden Anteilen
unter mechanischem Rühren
bei Raumtemperatur dispergiert:
- – 65 % Formulierung
A
- – 35
% Mineralöl
-
Bildung der komplexen Dispersion:
-
Die ölige Dispersion
wird also in wäßrigem Medium
emulgiert.
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Das
wäßrige Medium
besteht aus einer Dispersion in Wasser von 1 % Polyalkylenglykol
des Typs ELFACOS OW 100 und 6 % SEPIGEL 305 (Mischung aus Polyacrylamid,
C13-14 Isoparaffin und Laureth 4, das von
SEPPIC, Paris, vertrieben wird). Die Verhältnisse der beiden Medien sind:
- – 32
% ölige
Dispersion
- – 68
% wäßrige Lösung
-
Die
Emulgierung wird durch die langsame Zugabe der öligen Dispersion auf die wäßrige Lösung unter mechanischem
Rühren
bei Raumtemperatur erhalten.
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Die
komplexe Dispersion wird somit bei einer Konzentration an Salicylsäure von
2 % verwirklicht und der pH-Wert liegt bei 3,5. Sie weist den Aspekt
und die Textur einer kosmetischen Creme auf.
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Aus
dieser Formulierung werden zwei Herstellungen verwirklicht, indem
der pH-Wert mit Triethanolamin auf 5 bis 7 eingestellt wird.
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Die
Stabilität
des pH-Wertes der drei komplexen Dispersionen wird bei Raumtemperatur
befolgt. Das Ergebnis ist auf dem Graph, der in 7 dargestellt
ist, gegeben, wo der pH-Wert jeder der Herstellungen in Abhängigkeit
der Zeit steht. Es wird beobachtet, daß bei welchem anfänglichen
pH-Wert auch immer, keine Variation des pH-Wertes im Laufe der Zeit
in der Creme auftritt. Das bedeutet, daß während des Beobachtungszeitraums
kein Auslaufen von Salicylsäure
festgestellt wurde. Das die multilamellaren Vesikel umgebende Öl wirkt
in diesem Fall wie eine Abgrenzung, die jegliche Diffusion zwischen
dem internen Medium, in dem sich die Salicylsäure befindet, und dem externen
Medium, in dem der pH-Wert eingestellt wird, umgeht.
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Beispiel 7: Herstellung einer kosmetischen
Emulsion
-
In
diesem Beispiel wird die Herstellung nach dem Verfahren der Erfindung
einer kosmetischen Emulsion, enthaltend in Form einer komplexen
Dispersion, multilamellare Vesikel, welche ein Procyanidololigomer (OPC)
einkapseln, beschrieben. Diese Verbindung ist ein starkes, jedoch
besonders instabiles Antiradikal, das unter Einwirkung der Oxidierung
eine brauen Verfärbung
annimmt.
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Die
Prozentsätze
sind in Masse gegeben.
-
Schritt 1
-
Dieser
Schritt ist der Schritt der Herstellung der multilamellaren Vesikel,
welche das OPC einkapseln.
- • 40 % Polyalkylenglykol des
Typs ELFACOS ST9, das von AKZO NOBEL vertrieben wird
- • 10
% Polysorbat 60
- • 20
% Mineralöl
- • 30
% wäßrige Lösung, enthaltend
10 % OPC
-
Nach
dem Mischen von ELFACOS, Polysorbat und Mineralöl wird die Lösung zu
10 % OPC hinzugegeben, dann wird mit dem Spatel während 10
bis 15 Minuten gemischt, bis sich eine homogene Mischung ergibt.
-
Es
wird eine dicke Creme, konzentrierte Phase von multilamellaren Vesikeln,
enthaltend 3 % OPC erhalten.
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Schritt 2
-
Die
in Schritt 1 erhaltene Formulierung, die sich aus einer konzentrierten
Phase von multilamellaren Vesikeln zusammensetzt, wird in einem
Mineralöl
dispergiert.
- • 20 % Formulierung 1
- • 80
% Mineralöl.
-
Die
Dispersion erfolgt einfach bei Raumtemperatur durch die langsame
Einverleibung des Mineralöls in
die Creme unter manuellem Rühren.
Die Dispersion wird danach 10 bis 15 Minuten lang mit einem Magnetstab
und einem Magnetrührer
gemischt.
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Schritt 3
-
Die ölige Dispersion
von Vesikeln, die in Schritt 2 erhalten wurde, wird in wäßrigem Medium
emulgiert. Um die gewünschte
Textur und Stabilität
zu erhalten, wird ein Geliermittel der wäßrigen kontinuierlichen Phase verwendet.
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Es
wird eine Polyalkylenglykoldispersion des Typs ELFACOS OW 100 zu
1 %, enthaltend 1 % SEPIGEL 305 (Mischung aus Polyacrylamid, C13-14 Isoparaffin und Laureth 4, das durch
die Firma SEPPIC vertrieben wird), hergestellt. Diese Dispersion
wird erhalten, indem das SEPIGEL in die Dispersion des Tensids unter starkem
mechanischem Rühren
einverleibt wird.
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Formulierung
-
- • 20
% Formulation, die in Schritt 2 erhalten wurde
- • 80
% Polyalkylenglykoldispersion des Typs ELFACOS OW 100 zu 1 %, enthaltend
1 % SEPIGEL
-
Die
Formulierung, die in Schritt 2 erhalten wurde, wird unter mechanischem
Rühren
zur Tensid- und Polymerdispersion hinzugegeben.
-
Es
wird eine weiße
Creme erhalten, mit geschmeidiger Beschaffenheit, die über mehrere
Monate bei Raumtemperatur stabil ist, keine Neigung zu Dekantation
oder Aufrahmung aufzeigt.
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Wie
aus 8 ersichtlich, erlaubt die Beobachtung mittels
optischer Mikroskopie mit polarisiertem Licht das Hervorheben der
Anwesenheit der multilamellaren Vesikel in den Öltröpfchen.
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Beispiel 8: Herstellung von Mikrokugeln
aus resorbierbarem Polymer
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In
diesem Beispiel wird die Erfindung verwendet, um Mikrokugeln eines
biologisch abbaubaren Polymers Poly-DL-Laktid (Pla) mit einer Masse
von 43000 g/Mol, von der Firma PHUSYS vertrieben, herzustellen.
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Formulierung:
-
Eine
konzentrierte Phase von multilamellaren Vesikeln wird durch das
Mischen bei Raumtemperatur der folgenden Bestandteile hergestellt:
- • 40
% Sojalecithin
- • 10
% Sorbitanoleat
- • 50
% Wasser.
-
Diese
konzentrierte Phase wird schnell in einer Lösung zu 10 (Masse-)% Polymer
in Dichlormethan dispergiert. Diese Dispersion wird in ungefähr 1 Minute
verwirklicht, um eine Degradation der Vesikel zu verhindern. Das
Verhältnis
zwischen der Polymermasse in Lösung
und der dispergierten Vesikelmasse beträgt 2.
-
Dann
wird diese organische Dispersion von Vesikeln bei 3 % in einer wäßrigen Lösung, enthaltend
1 Masse-% Poly(vinylalkohol) mit einer Masse von 30000–70000,
von der Firma SIGMA vertrieben, emulgiert. Mithilfe eines Magnetstabs
wird die Lösung
gerührt,
wobei zu Zugabe übergegangen
wird. Dieses Rühren
wird während
2 bis 3 Stunden verlängert,
ohne dabei das Fläschchen
zu verstopfen, so daß das
organische Lösemittel
verdampft.
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Nachdem
die Verdampfung beendet ist, können
mittels optischer Mikroskopie Kugelobjekte beobachtet werden, die
durch die Zugabe von Reinigungsmitteln wie etwa Triton X100 (SIGMA)
oder durch die Zugabe einer Lösung,
enthaltend 10 % Deoxycholatsalz (Hauptbestandteil von Gallensalzen),
nicht zerstört
wurden. Diese Reinigungsmittel sind für die Auflösung der Strukturen auf Basis
von Lecithin bekannt.
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Der
Widerstand gegenüber
diesen Reinigungsmitteln der erhaltenen Objekte in diesem Beispiel
gibt an, daß die
externe Zusammensetzung dieser Vesikel nicht Phospholipid ist.
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Beobachtung mittels elektronischer Mikroskopie:
-
Klischees
von elektronischer Mikroskopie bei der Übertragung zeigen im Inneren
der Polymermikrokugeln die Anwesenheit einer dunklen Masse, deren
Zusammensetzung nicht bestimmt werden kann, wohingegen die leeren
Mikrokugeln desselben Polymeres (die aus einer Emulsion hergestellt
wurden, welche keine multilamellaren Vesikel enthält), zeigen
mittels dieser gleichen Beobachtungstechnik einen Kern, der transparent
ist.
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Einkapselung eines Farbstoffes:
-
Es
kann in die anfängliche
lamellare Phase vor den Schritt der Dispersion in der organischen
Lösung ein
hydrophiler Farbstoff (Methylenblau) einverleibt werden. Dann wird
zur Herstellung der Polymermikrokugeln Pla nach derselben Verfahrensweise
wie vorher übergegangen.
Es werden dann Polymermikrokugeln erhalten, welche multilamellare
Vesikel einverleiben, die den Farbstoff einkapseln.
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Die
Messung der Ergiebigkeit der Einkapselung erfolgt, indem der Farbstoff
durch UV/sichtbare Spektrofotometrie im Überstand dosiert wird, nachdem
die Mikrokugeln durch Zentrifugierung getrennt worden sind. Es ergibt
sich eine Einkapselungsergiebigkeit von 85 %, was zeigt, daß die Vesikel
während
des Schrittes der Bildung der Polymermikrokugeln nicht degradiert
wurden.
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Beispiel 9: Einkapselung eines Antigens
zur Verstärkung
der Immunantwort
-
Die
Erfindung kann verwendet werden, um ein Antigen einzukapseln, um
dieses zu vektorisieren und somit die Immunantwort zu verstärken. Hier
wird gezeigt, daß die
Verwendung einer komplexen Dispersion, welche aus multilamellaren
Vesikeln gebildet wird, welche das Antigen einkapseln, die bedeutende
Verstärkung
der Immunantwort erlaubt.
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Das
gewählte
Modell ist das Humanserumalbumin (HSA), das subkutan in Mäuse injiziert
wurde. Die Immunantwort wird mittels ELISA-Test gemessen, wobei
die gesamten Anti-HSA-Antikörper
im Mäuseserum dosiert
wurde.
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Formulierung
-
Die
multilamellaren Vesikel werden hergestellt aus:
• Kaliumoleat | 5
% |
• Cholesterol | 5
% |
• Cholesterolsulfat | 2,5
% |
• Ethoxylierter
Laurylalkohol bei 4 Ethylenoxid (Laureth 4) | 2
% |
• PBS 1x | 20
% |
• HSA in
Lösung
zu 20 mg/ml in PBS 1x | 20
% |
• Phosphatidylcholin
zu 90 % (PC90 Natterman) | 45,5
% |
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Die
fünf ersten
Bestandteile werden gemischt, dann 1 h bei 90 °C inkubiert, bis die Cholesterol-
und Cholesterolsulfatkristalle vollständig verschwunden sind. Nach
dem Abkühlen
auf Raumtemperatur werden langsam die HSA-Lösung, dann Phosphatidylcholin
untergemengt. Die Mischung wird 2 Stunden bei 37 °C inkubiert,
dann manuell während
5 Minuten geschert.
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Die
konzentrierte Paste, die erhalten wird, wird vor der Dispersion
in zwei Anteile geteilt. Sie wird zu 4 mg/g in HSA titriert.
-
Ein
Anteil wird zu 5 % durch die Zugabe eines wäßrigen PBS-Puffers dispergiert.
Die endgültige
Konzentration an HSA beträgt
20 μg für 100 μl (0,02 Masse-%).
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Der
andere Anteil wird in Mineralöl
dispergiert, nach 200 mg Paste für
0,8 ml Öl.
Die Dispersion wird durch die langsame Zugabe bei Raumtemperatur
des Mineralöls
auf die Paste unter manuellem Rühren
erhalten.
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Diese ölige Dispersion
wird wie in Beispiel 1 beschrieben durch die Zugabe der öligen Dispersion
in eine wäßrige Lösung aus
Polyalkylenglykol des Typs ELFACOS OW 100 (AKZO NOBEL) zu 1 %, nach
0,25 ml Öl
für 0,75
ml wäßrige Lösung, emulgiert.
Die Mischung wird durch kräftige
manuelle Mischung homogenisiert. Der endgültige Titer an HSA beträgt 20 μg für 100 μl Dispersion.
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Protokoll
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Die
Herstellungen werden subkutan in Gruppen von 4 weiblichen BALB/c
Mäusen
injiziert, nach einer Injektion zu Z = 0, dann einer Injektion zu
Z = 10 Tage. Es wird keine Vergleichsgruppe injiziert, eine Gruppe erhält die wäßrige Dispersion,
die andere Gruppe erhält
die komplexe Dispersion. Die Mäuse
werden bei Z = 23 Tage getötet,
das Blut wird in Heparinröhrchen
aufgefangen und das Serum wird durch Zentrifugation isoliert.
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Die
Dosierung der gesamten Immunoglobuline erfolgt durch den ELISA-Test
auf diesen Seren nach einem klassischen Protokoll, indem Kaninchenimmunoglobuline-Mause-Anti-Immunoglobuline
verwendet werden, welche mit Peroxidase gekennzeichnet sind. Die
fixierten Immunoglobuline werden durch die Zugabe des Substrats
des Enzyms, das ein gefärbtes
Produkt ergibt, welches bei 490 nm absorbiert, aufgefangen. Für jedes
Serum erfolgt die Reaktion auf einer Reihe von 12 Verdünnungen
von 1/25 bei 1/(25 × 211).
-
Ergebnisse
-
Die
Messung erfolgt durch die Aufzeichnung der optischen Dichte (OD)
in Abhängigkeit
der Verdünnung
des Serums zu 490 nm. Die Positivitätsgrenze wird als mittlerer
Wert der OD definiert, welcher mit der ersten Verdünnung (1/25)
mit den Seren der vier nicht injizierten Vergleichsmäuse erhalten
wird, erhöht
um t Mal den Abstand dieses mittleren Wertes, wobei t der in der
Methode von Student definierte Wert ist (vgl. Europäische Pharmakopöe, statistische
Methoden).
-
Die
Ergebnisse sind als mittlerer Titer angegeben, der als Faktor der
Verdünnung
des Serums definiert ist, für
den die mittlere OD bei den vier Mäusen der Gruppe über der
Positivitätsgrenze
liegt. Es werden die folgenden Titer erhalten:
| Mittlerer
Titer in gesamten IgG |
HSA
in PBS | 0 |
Wäßrige Dispersion | 2870 |
Komplexe
Dispersion | 17900 |
-
Es
kann also eine wichtige Antwort in wäßriger Dispersion festgestellt
werden, die jedoch deutlich darüber
liegt, durch die Injektion der Formulierung in komplexer Dispersion
nach der Erfindung.
-
ÜBERSETZUNG
DES TEXTES IN DEN ZEICHNUNGEN
-
FIG.
5
% Vitamine encapsulée | % eingekapselten Vitamins |
Jours | Tage |
FIG.
6
Rendement d'encapsulation | Ergiebigkeit der Einkapselung |
Temps (jours) | Zeit (Tage) |
Formulation A (dispersion
complexe) | Formulierung A (komplexe
Dispersion) |
Formulation B (émulsion
double) | Formulierung B (Doppelemulsion) |
FIG.
7
pH | pH-Wert |
Formulation initialement à pH =
7 | Formulierung, anfänglich bei
einem pH-Wert = |
| 7 |
Formulation initialement à pH =
5 | Formulierung, anfänglich bei
einem pH-Wert = |
| 5 |
Formulation initialement à pH =
3,5 | Formulierung, anfänglich bei
einem pH-Wert = |
| 3,5 |
Temps (jours) | Zeit (Tage) |