DE69702666T3

DE69702666T3 - Verfahren zur herstellung von aktive stoffe enthaltenden mikrokapseln und mit einem polymer umgehüllten

Info

Publication number: DE69702666T3
Application number: DE69702666T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Benoit; Jo[L Richard; Curt Thies
Original assignee: Mainelab SA
Current assignee: Ethypharm SAS
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2017-09-25
Also published as: ES2149613T3; US6183783B1; CA2267091C; PT930936E; CA2267091A1; DE69702666T2; EP0930936B2; EP0930936B1; FR2753639A1; WO1998013136A1; DK0930936T3; JP3509105B2; EP0930936A1; JP2001504452A; DE69702666D1; ATE194926T1; GR3034627T3; ES2149613T5; DK0930936T4; FR2753639B1

Description

Die Erfindung betrifft den Bereich der Mikroeinkapselung von aktiven Substanzen. Sie bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln, welche eine aktive Substanz enthalten, die durch die sogenannte Technik des superkritischen Fluids in eine Polymerschicht eingehüllt sind.
Sie betrifft gleichermaßen neue Mikrokapseln, die insbesondere pharmazeutische, kosmetische oder agroalimentäre Substanzen enthalten.
Eine große Anzahl von Veröffentlichungen beschreibt die Prinzipien und Verfahren zur Herstellung derartiger Mikrokapseln, beispielsweise J. A. Bakan, Microencapsulation via Coacervation – Phase Separation, National Industrial Research Conference, Land O'lakes, WI, Juni 1966. Andere Veröffentlichungen sind im Artikel von J. P. Benoit et al., Microencapsulation Methods and Industrial Applications, Marcel Dekker, Inc. 1996, Seiten 35 bis 72 zitiert.
Die Größe der erhaltenen Mikrokapseln liegt in der Größenordnung von 0, 5 bis 200 μm (manchmal noch größer). Sie bestehen aus einem Kern aus aktivem Material, welcher mit einem Umhüllungsmittel überzogen ist.
Das Umhüllungsmittel wird aus einer Anzahl verschiedener Zusammensetzungen (Hydrokolloide, hydrophobe Polymere, Wachse, Fette oder enterische Mittel usw.) nach verschiedenen Faktoren ausgewählt:

– die mit der Mikroeinkapselung verfolgten Ziele: beispielsweise die Maskierung des Geschmacks oder Geruchs des aktiven Bestandteils, Verminderung der Flüchtigkeit bestimmter Flüssigkeiten, Erhöhung der physiko-chemischen Stabilität des aktiven Bestandteils, Verhinderung der Koaleszens von Tröpfchen innerhalb einer Emulsion, Modifizierung und Verbesserung des Drucks des aktiven Bestandteils, Verzögerung oder Verlängerung der Wirkung eines Medikaments, Erhalten einer im Darm löslichen galenischen Form usw.
– die gewünschte Art der Freisetzung des aktiven Bestandteils (Auflösung, Diffusion...)
– die physiko-chemische Natur des Kerns (Größe, Kompatibilität.. )
– die Methoden der Mikroeinkapselung (Fluidisierung, Turbine, Trocknung durch Vernebelung, Grenzflächenpolymerisation, Koazervation...).

Die Herstellung von Mikrokapseln wird üblicherweise durch das besagte Koazervationsverfahren durchgeführt, welches im Folgenden kurz zusammengefasst wird:
Durch chemische oder physiko-chemische Modifizierung des Mediums, welches eine aktive Substanz, suspendiert in einer Lösung eines Polymeren in einem Lösungsmittel, enthält, wird die Koazervation (oder Aggregation) des Polymeren bewirkt.
Die so gebildeten Koazervattröpfchen werden an der Oberfläche der Partikel des aktiven Materials adsorbiert und bilden eine geschlossene Umhüllung.
Danach wird das Medium einer vollständigen Desolvatation und ggf. einer Vernetzung der Polymerketten unterworfen, was zur Herstellung der Mikrokapseln führt.
Sämtliche oben erwähnte Verfahren erfordern meistens toxische und umweltverschmutzende organische Lösungsmittel und bringen relativ hohe industrielle Kosten mit sich.
Aus diesem Grund sucht die Anmelderin seit mehreren Jahren nach alternativen Verfahren, die die Herstellung von Mikrokapseln ohne die Hilfe organischer Lösungsmittel oder wenigstens ohne chlorierte Lösungsmittel (Dichlormethan, Chloroform usw.) erlaubt.
Die Anmelderin hat bereits kürzlich in der Patentanmeldung EP-A-706 821 die Verwendung der Eigenschaften von CO₂ in superkritschem Zustand (SC) als Lösungsmittel vorgeschlagen.
Das CO₂ befindet sich in superkritischem Zustand (CO₂SC), wenn die Temperatur über 31°C und der Druck mehr als 73,8 × 10⁵ Pa beträgt.
Somit bewahrt sich das CO₂ die Eigenschaften eines Gases, wie seine große Diffusion, und erwirbt die einer Flüssigkeit, wie seine Dichte, die 0,7 kg/cm³ am superkritischen Punkt beträgt. Das CO₂ weist in diesem Zustand eine hervorragende Eignung als Lösungsmittel auf. Sie ist ähnlich wie die des Heptans.
Somit sind die Vorteile des CO₂SC:

– eine gute Eignung als Lösungsmittel bei genügend niedrigen Temperaturbedingungen (30°C), was im Fall der Verwendung von thermolabilen aktiven Bestandteilen von Interesse ist;
– eine große Variation dieser Lösungsmittelfähigkeit bei schwachen Druckänderungen,
– seine Nichttoxizität,
– seine leichte Abtrennbarkeit aus der Mischung aus Lösungsmittel und gelöstem Stoff durch einfache Druckverminderung;
– seine im Vergleich mit üblichen organischen Lösungsmitteln geringeren Kosten.

In dem Verfahren der zuvor erwähnten Patentanmeldung wird in einem Autoklaven eine aktive Subtanz, welche in superkritischem CO₂ nicht löslich ist, in Suspension gebracht und anschließend das Umhüllungsmittel, welches in dem superkritischen CO₂ gelöst vorliegt, in den Autoklaven eingeführt. Der Druck und/oder die Temperatur werden anschließend derart verändert, dass sich die Löslichkeit des Umhüllungsmittels in dem CO₂ vermindert. Die Affinität des Umhüllungsmittels für die Oberfläche der aktiven Subtanz erhöht sich, wodurch die Adsorption des Umhüllungsmittels um die Partikel der aktiven Substanz herum herbeigeführt wird. Wenn die Ablagerung vollendet ist, wird der Autoklav auf Außendruck gebracht und die Mikrokapseln gewonnen. Dieses Verfahren ergibt ausgezeichnete Ergebnisse bei Umhüllungsmitteln, die eine gute Löslichkeit in CO₂ aufweisen, d. h. bei Umhüllungsmitteln, die beachtlichen lipophilen Charakter und geringe Molmassen aufweisen, wie Fett körper (Wachse, Triglyceride von Fettalkoholen, Fettsäuren), und einige andere Zusammensetzungen.
Jedoch ist im Fall von Polymeren, die einen mehr polaren Charakter als die Fettkörper und eine höhere Molmasse aufweisen (Acrylpolymere, Vinylpolymere, Polysaccharide) dieses Verfahren wenig zufriedenstellend.
Tatsächlich sind diese Polymeren nicht in superkritischem CO₂ löslich. Demnach muss ein Umhüllungsmittel in dem in der Patentanmeldung EP-A-706 821 beschriebenen Verfahren bestimmte Bedingungen erfüllen. In dieser Patentanmeldung wurde vorgeschlagen, einen geringen Anteil (< 5%) eines Zusatzes, wie Ketone, Alkohole, Ester oder chlorierte Lösungsmittel, in Mischung mit dem CO₂ zu verwenden, um die Löslichkeit des Polymeren in der superkritischen Phase zu erhöhen. Eine derartige Variante führt jedoch in dem meisten Fällen zu einem geringen Solubilisierungsanteil des Polymeren mit merklich polarem Charakter und einer bedeutenden Veränderung der superkritischen Bedingungen oder zu einem Verschwinden der superkritischen Phase, welche durch eine biphasisches System ersetzt wird.
Außerdem wird hiermit das Dokument US 5 424 076 , A (WO 92 11 000 A) erwähnt, welches ein Verfahren beschreibt, das auf einer Zerstäubungstechnik oder einer Sprühtrocknung in Gegenwart des superkritischen Fluids basiert.
Obgleich das Dokument erwähnt, dass die aktive Subtanz in dispergierter Form vorliegen kann, beziehen sich alle Beispiele auf Lösungen der aktiven Stoffe. Außerdem führt dieses Verfahren zum Erhalt von Mikrosphären und nicht von Mikrokapseln. Es wird auf den grundlegenden Unterschied zwischen den Mikrosphären und den Mikropartikeln hingewiesen. Bei den Mikrosphären handelt es sich um matrizielle Systeme, in denen der aktive Stoff homogen dispergiert ist. Die Mikrokapseln bestehen aus einem Kern des aktiven Stoffes, welcher von einer Polymerschicht umhüllt wird.
Das Dokument EP-A-542 314 bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Partikeln eines aktiven Stoffs ohne Polymerumhüllung durch Ausfällung mit Hilfe eines Nicht-Lösungsmittel-Fluids in superkritischem Zustand.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit in erster Linie die Bereitstellung eines neuen Verfahrens, welches ein superkritisches Fluid verwendet und den Erhalt von Mikrokapseln erlaubt, dessen Umhüllungsmittel ein Polymer mit deutlich polarem Charakter ist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von neuen Mikrokapseln, die sich in ihren physikalischen Eigenschaften und dadurch, dass kein Restlösungsmittel in ihrer Umhüllungsschicht vorliegt, bedeutend von den zuvor beschriebenen unterscheiden.
Die Erfindung betrifft somit in erster Linie ein Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln, die eine aktive Substanz, eingehüllt in eine polare Polymerbeschichtung, enthält, gekennzeichnet durch folgende Stufen:

– Suspendieren einer aktiven Substanz in einer Lösung eines deutlich polaren Polymeren in einem organischen Lösungsmittel, wobei die aktive Substanz in dem Lösungsmittel unlöslich ist,
– wobei das deutlich polare Polymere in flüssigem oder superkritischem CO₂ unlöslich ist,
– wobei das organische Lösungsmittel in flüssigem oder superkritischem CO₂ löslich ist,
– Kontaktieren der Suspension mit flüssigem oder superkritischem CO₂ durch Einführen von CO₂ in einen geschlossenen Reaktor, welcher bereits die Suspension enthält, derart, dass das deutlich polare Polymere unter Bedingungen nahe dem Gleichgewichtszustand, ohne plötzliche Druckänderungen (Druckminderung), kontrolliert desolvatisiert,
– Gewährleisten seiner Koazervation,
– wesentliches Extrahieren des Lösungsmittels mittels CO₂ in superkritischem Zustand und Evakuieren der Mischung CO₂/Lösungsmittel, wenn notwendig durch mehrere Zyklen der Einführung von CO₂ und anschließendes Pumpen,
Gewinnen der Mikrokapseln in dem Autoklaven in Form von trockenem Pulver.

Mit dem Ausdruck "kontrolliert" ist gemeint, dass sich das System immer nahe am Gleichgewichtszustand befindet und keinen plötzlichen Druckveränderungen (Volumenänderungen) unterliegt.
Es wird darauf hingewiesen, dass sich dieses Verfahren völlig von dem in der Europäischem Patentanmeldung EPO 706 821 A beschriebenen Verfahren unterscheidet, in der Hinsicht, dass sich das Polymere in keinem Moment in Lösung in dem Fluid in flüssigem oder superkritischen Zustand befindet.
Außerdem stellt dieses Verfahren eine bemerkenswerte Vereinfachung in Bezug auf die klassischen Verfahren (Emulsion-Verdampfung des Lösungsmittels) dar, aufgrund der Eliminierung der im allgemeinen langen und schwierigen Trocknungsphase (10 bis 15 Tage unter dynamischem Vakuum 10 Pa).
Superkritisches Fluid
Obwohl die Erfindung sich im Besonderen auf ein Verfahren bezieht, welches CO₂ als Fluid verwendet, kann das Verfahren auf andere Fluids ausgedehnt werden, die bekanntermaßen ein ähnliches Verhalten wie das CO₂ aufweisen, wie die von J. P. Benoit et al. beschriebenen. Nichtsdestotrotz wird dieses Verfahren im Besonderen für den CO₂-Fall beschrieben.
Umhüllungsmittel
Die Polymeren mit deutlich polarem Charakter gemäss der Erfindung werden im Besonderen ausgewählt unter:

1) Polysacchariden und ihren Derivaten, wie:
– Stärke oder modifizierte Stärke, wie Carboxymethylstärken, Polysaccharide, welche aus einer Depolymerisation der Stärke oder seiner Derivate durch ein physikalisches, chemisches oder enzymatisches Verfahren resultieren,
– Zellulose oder modifizierte Zellulose, wie Carboxymethylzellulose, Ethylzellulose, Hydroxymethylzellulose, Hydroxyethylzellulose, Hydroyxpropylzellulose, Methylhydroxyethylzellulose, Methylhydroxypropylzellulose, Polysaccharide, die aus einer Depolymerisation der Zellulose oder seiner Derivate durch ein physikalisches, chemisches oder enzymatisches Verfahren resultieren,
– Alginatextrakte von Braunalgen,
– Lambda-, Iota- oder Kappa-Carraghenanextrakte von Rotalgen,
– Pektinextrakte von Zitronen, Äpfeln oder Rüben,
– Pektate, welche aus der Demethylierung von Pektinen resultieren,
– Guare, modifizierte Guare, wie Carboxymethylguare,
– Xanthane,
– Chitosane.
2) Synthetische Polymere des Acryl- oder Methacryltyps, wie Homopolymere oder Copolymere der Acryl- oder Methacrylsäure, Ester der Acryl- oder Methacrylsäure, Polyacrylamid, Polycyanacrylate, und im allgemeinen alle bekannten synthetischen Polymere, die von der Acryl- oder Methacrylsäure abstammen, Vinylpolymere und Vinylcopolymere, die von Vinylestern (Vinylpolyacetat) abstammen, Copolymere aus Ethylen und Vinylacetat.

Diese Polymeren sind in dem Fluid in flüssigem oder superkritischem Zustand, insbesondere dem CO₂, nicht löslich.
Insbesondere werden die unter der Handelsbezeichnung Eudragit^® durch die Gesellschaft RÖHM in Verkehr gebrachten Polymeren erwähnt, wie die Copolymere der neutralen Acryl- oder Methacrylester, erhalten durch die Dehydratisierung der wässrigen Dispersionen (Eudragit^® NE 30D und NE 40D), die Copolymere der Acryl- oder Methacrylester, welche quaternäre Ammoniumgruppen tragen (Eudragit^® RL 100 und RS 100), Copolymere der Acryl- oder Methacrylester, welche Aminfunktionen tragen (Eu dragit^® E 100) oder schließlich Copolymere der Acryl- oder Methacrylester, welche Carboxylgruppen tragen (Eudragit^® L 100 und S 100).

3) Biologisch abbaubare Polymere oder Copolymere der α-Hydroxycarboxylsäuren, insbesondere Homopolymere und Copolymere der Milch- und Glykolsäuren.
4) Poly-ε-Caprolakton und seine Derivate, Poly-βhydroxybutyrat, Polyhydroxyvalerat und ihre Copolymeren (β-Hydroxybutyrat-Hydroxyvalerat), Polymaleinsäure.
5) Amphiphile Blockpolymere des Polymilchsäure-Polyethylenoxid-Typs.
6) Polykondensate, wie Polyamide und Polyester (Polyethylenterephthalat) und die aus Polyaddition hervorgegangenen Polymeren (Polydimethylsiloxan).
7) Polyanhydride, Polyorthoester und Polyphosphazene.

Diese als wirksame Umhüllungsmittel ausgewählten Polymeren weisen eine Molmasse über 10³ g/mol, bevorzugt über 2 × 10³ g/ml und im Besonderen zwischen 2 × 10³ und 2 × 10⁵ g/mol auf.
Aktive Substanz

Die aktive Substanz muss in dem organischem Lösungsmittel unlöslich sein. Von der Vielzahl der Substanzen, die eingehüllt werden können, werden einige beispielhaft aufgezählt:

* Pharmazeutische Produkte:	– antalgische Substanzen (insbesondere Paracetamol)
	– antipyretische Substanzen
	– Aspirin und Derivate
	– Antibiotika
	– Entzündungshemmer
	– Antiulcermittel
	– antihypertensische Mittel
	– Neuroleptika
	– Antidepressiva
	– Oligonukleotide
	– Peptide
	– Proteine
* Kosmetische Produkte:	– Selbstbräunungsmittel,
	Anti-UV-Mittel
* Agroalimentäre Produkte:	– Vitamine.

Diese aktiven Substanzen liegen in Form eines Pulvers geringer Granulometrie, typischerweise in der Größenordnung einiger μm, und im Allgemeinen von 0,1 μm bis 800 μm, vor.
Eine bemerkenswerte Eigenschaft des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass es ausgehend von Partikeln des aktiven Materials mit sehr variierender Geometrie ausgeführt werden kann, und sowohl sehr regelmäßige Formen als auch sehr unregelmäßige Formen mit einschließt. Das Verfahren kann zur Einkapselung von vollständig kugelförmigen Partikeln, nicht-kugelförmigen Kristallen oder Mikrokristallen mit sehr regelmäßigen Formen oder auch Partikeln mit sehr unregelmäßigen Formen verwendet werden. Dabei kann es sich beispielsweise um Pulver handeln, die durch Kristallisation, Präzipitation, Pyrolyse, Verdampfung einer Lösung, Sprühtrocknung, erhalten werden, aber auch um Pulver, die aus einer Zerkleinerung, Granulation, einem Extrusionsverfahren oder allgemein einem mechanischen Verfahren zur Größenreduzierung herrühren. Ebenso können feste poröse Partikel durch dieses Verfahren eingekapselt werden. In diesem Fall beruht eine der Umhüllungseigenschaften auf der Fähigkeit, sich genau an die Oberfläche der Partikel anzupassen, bis in die Poren und Risse der Oberfläche hinein, denn die Desolvatisierung des Polymeren und seine Präzipitation oder Kondensation auf der Oberfläche der Partikel wird genau durch die Menge und die Einführungsbedingungen (Druck, Temperatur) des CO₂ reguliert; die entstandene Mikrokapsel ist somit gekennzeichnet durch die Abwesenheit von Poren auf der Oberfläche, durch die das aktive Material dem äußeren Milieu ausgesetzt werden könnte.
Lösungsmittel des Polymeren
Die Auswahl des Lösungsmittels oder der Lösungsmittelmischung in dem erfindungsgemäßen Verfahren ist abhängig von der Natur des Polymeren, welches gelöst werden soll.
Im Fall von Acrylpolymeren werden die Ketone (Cyclohexanone), Alkohole (Methanol, Ethanol, Butanol, Isopropanol, Propylenglykol), Mischungen Wasser/Alkohol, Aceton/Alkohol, P. G. A. (Polypropylenglykolacetat), und Ester (Ethylacetat) genannt.
Das Lösungsmittel besitzt im allgemeinen einen protischen oder aprotischen polaren Charakter, wobei es sich nicht um ein Trägermittel des Polymeren in dem CO₂ handelt, das heißt, es erhöht nicht auf signifikante Weise die Löslichkeit des Polymeren in dem superkritischen CO₂.
Verfahrensprinzip
Praktischerweise wird das Verfahren bevorzugt unter Rühren in einem geschlossenen Reaktor, insbesondere einem Autoklaven, durchgeführt. Das Kontaktieren des CO₂ mit der Suspension des aktiven Bestandteils, welche das Polymere in Lösung enthält, wird auf kontrollierte Weise unter Bedingungen nahe dem Gleichgewichtszustand, ohne plötzliche Druckänderungen (Druckminderung), durch Einführung des CO₂ in einen geschlossenen Reaktor, insbesondere einen Autoklaven, welcher bereits die Suspension enthält, bewirkt.
Dieser enge Kontakt zwischen dem CO₂ und der Suspension wird entweder durch CO₂ in flüssiger/gasförmiger Form (wobei die Flüssigkeit mit der Suspension gemischt ist und Partikel der aktiven Substanz benetzt) oder direkt durch CO₂ in superkritischem Zustand gewährleistet.
In einer Variante wird die Suspension mit dem flüssigen CO₂ kontaktiert und anschließend der Druck und/oder die Temperatur derart erhöht, dass das CO₂ in den superkritischen Zustand überführt wird, um das Lösungsmittel zu extrahieren. Bevorzugt liegt die Temperatur des flüssigen CO₂ zwischen 20 und 50°C und der Druck zwischen 50 × 10⁵ und 150 × 10⁵ Pa. Bevorzugt liegt die Temperatur des superkritischen CO₂ zwischen 35 und 45 °C und der Druck zwischen 100 × 10⁵ und 140 × 10⁵ Pa.
Das Gewicht des Lösungsmittels des Polymeren, welches in den geschlossenen Reaktor, insbesondere den Autoklaven, eingeführt wird, beträgt mindestens 3 Gew.-% des superkritschen oder flüssigen Fluids, welches zur Herbeiführung der Desolvatation des Polymeren verwendet wird, vorzugsweise liegt es zwischen 3,5 und 25 Gew.-% des Fluids.
Es kommt zu einer Phasentrennung mit Koazervation (Präzipitation) des Polymeren um die Partikel der aktiven Substanz herum und einem Übergang des Lösungsmittels in die CO₂-Phase.
Die Erfindung betrifft ebenso neue Mikrokapseln, welche eine aktive Substanz enthalten, die mit einer deutlich polaren Polymerschicht umhüllt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerschicht eine geringe Oberflächenenergie aufweist und dass die Mikrokapseln durch das erfindungsgemäße Verfahren gewonnen werden können.
Des weiteren sind sie dadurch gekennzeichnet, dass sich die Polymerschicht an die Oberfläche der Partikel der aktiven Substanz bis in die inneren Porenräume hinein anschmiegt und die Mikrokapseln eine Oberfläche aufweisen, die frei von Poren ist, welche die Partikel der aktiven Substanz dem äußeren Milieu aussetzen könnten.
Diese Mikrokapseln sind in der Tat aus den folgenden zwei Gründen an sich neu. In erster Linie weist die Umhüllungsschicht eine Konformation auf, die sich in mehrfacher Hinsicht unterscheidet. Sie ist gekennzeichnet durch die Abwesenheit von Poren auf der Oberfläche, die das aktive Material dem äußeren Milieu aussetzen könnten und durch die wesentliche Abwesenheit von polaren Motiven auf der Oberfläche der Mikrokapseln. Aus diesem Grund unterscheiden sich diese Mikrokapseln von denen, die durch das klassische Koazervationsverfahren er halten werden, welches zuvor beschrieben wurde. Der Ursprung dieser abweichenden Konformation hängt damit zusammmen, dass die Desolvatation auf kontrollierte Weise durchgeführt wird, mittels der Zufuhr einer geeigneten Menge an CO₂, bei gut ausgewählten Druck- und Temperaturbedingungen, und dass das CO₂ einen wenig polaren Charakter aufweist, was die Orientierung der Gruppierungen der weniger polaren Polymeren gegen die Partikeloberfläche induziert.
Ein anderer bemerkenswerter Aspekt der erfindungsgemäßen Mikrokapseln ist, dass die Umhüllungsschicht fast frei von Lösungsmittel ist. Jedenfalls enthält sie weniger als 500 ppm Lösungsmittel und bevorzugt weniger als 300 ppm Lösungsmittel.
Diese neuen Mikrokapseln liefern außerdem aufgrund ihrer geringen Oberflächenenergie eine sehr wichtige Barrierewirkung, die aus diesem Grund den Abbau der Umhüllungsschicht und die Diffusion der aktiven Substanz in das polare Milieu, wie physiologische Fluids, wässrige Formulierungen, ... herabsetzt. Die Größe dieser Mikrokapseln variiert zwischen 10 nm und 1 mm, bevorzugt zwischen 20 nm und 500 μm.
Der Anteil der aktiven Subtanz beträgt vorteilhafterweise zwischen 25 und 95 Gew.-%, bevorzugt zwischen 60 und 90 Gew.- %.
Die Erfindung betrifft gleichermaßen die Anwendung dieser Mikrokapseln bei der Herstellung von kosmetischen, pharmazeutischen oder agroalimentären Produkten.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der nicht limitierenden Beispiele beschrieben.
Beispiel 1
Es werden 40 mg eines Methacrylsäure-Alkylacrylat und – methacrylat-Copolymeren, vertrieben durch die Gesellschaft Röhm unter der Bezeichnung Eudragit L 100^®, in 54 ml absolutem Ethanol gelöst. In die so erhaltene Lösung werden 200 mg bo vines Hämoglobin (HB) von der Gesellschaft Sigma in Suspension gegeben und die Suspension in einem 1,5-1-Autoklaven plaziert.
In einem ersten Schritt wird der Druck auf 80 × 10⁵ Pa angehoben, indem flüssiges CO₂ eingeleitet wird, wobei die Temperatur konstant bei 25°C gehalten wird. Das CO₂ bleibt somit im flüssigen Zustand.
Das flüssige CO₂ mischt sich mit der Suspension, wodurch ein ausreichendes Benetzen des Hämoglobins erreicht wird. Das flüssige CO₂ gewährleistet die fortschreitende Ausfällung des Polymeren. Durch Erhöhung des Druckes bis auf 125 × 10⁵ Pa und gleichzeitiges Anheben der Temperatur auf 40°C lässt man das CO₂ in den superkritischen Zustand übergehen (was einer Dichte des CO₂ von etwa 0,72 kg/dm³ entspricht), was die Extraktion des Ethanols erlaubt. Diese Bedingungen werden 15 Minuten lang aufrechterhalten. Durch Verminderung des Druckes auf 75 × 10⁵ Pa (damit die superkritische Phase erhalten bleibt) wird die CO₂/Ethanol-Mischung in den Abscheider abgeführt, wo das Ethanol wiedergewonnen und das CO₂ in ein Reservoir zurückgeführt wird. Es werden 25 ml Ethanol wiedergewonnen. Es werden mehrere aufeinanderfolgende Zyklen der Einführung von flüssigem CO₂, Überführung in den superkritischen Zustand und Abführen der CO₂/Ethanol-Mischung bis zur vollständigen Eliminierung des Ethanols durchgeführt. Die Druckverminderung kommt obligatorisch durch die Gasphase zustande, damit das Polymere nicht in dem verbleibenden Ethanol angereichert wird.
Nach der Druckverminderungsphase kann der Vorgang einige Male wiederholt werden, indem wieder CO₂ eingeführt wird, um einen Druck von 125 × 10⁵ Pa und eine Temperatur von 40°C wiederzuerlangen.
Anschließend kann die CO₂/Lösungsmittel-Mischung druckvermindert und in die Umgebung entlassen und frisches CO₂ eingeführt werden, welches in den superkritischen Zustand gebracht wird, um das Lösungsmittel vollständig zu extrahieren. In die sem Fall beträgt die Temperatur im allgemeinen zwischen 35 und 45°C und der Druck zwischen 100 und 140 × 10⁵ Pa.
In einer Variante kann gleichermaßen die Suspension direkt mit dem superkritischen CO₂ unter den oben aufgeführten Bedingungen kontaktiert werden.
Es werden 230 mg Mikrokapseln mit einer mittleren Größe von 200 bis 300 μm, welche 83,3 Gewichtsprozent Hämoglobin aufweisen, gewonnen, wobei kein Ethanol in dem Autoklaven verbleibt. Die Mikrokapseln sind wasserabweisend. Tatsächlich kann anhand einer mikroskopischen Betrachtung beobachtet werden, dass sich das umhüllte Hämoglobin nicht in einem Wassertropfen auflöst, während eine nicht umhüllte Probe schnell eine rote Verfärbung des Wassertropfens ergibt.
Beispiele 2–8
Es wurden mehrere weitere Essais unter den gleichen Bedingungen jedoch unter Variieren der Menge an bovinem Hämoglobin (HB) und der Menge des Lösungsmittels durchgeführt, wobei folgende Ergebnisse erhalten wurden:
Verifizierung der Qualität der Umhüllung
Es wird die Auflösungskinetik des mikroeingekapselten Hämoglobins in einem Phosphatpuffer mit einem pH-Wert von 7 über einen Zeitraum von 1 Stunde bei 37°C mit einem nicht einge kapselten Hämoglobin (Vergleichsprobe T) verglichen. Aus einem Behälter, welcher mit einem Rührer ausgestattet ist, dessen Schaft an einem Papierbeutel befestigt ist, welcher die zu untersuchende Probe enthält, werden im Verlauf der Zeit Entnahmen durchgeführt und die Konzentration der Probe durch Spektrophotometrie im sichtbaren Bereich (405 nm = λ_max von Hämoglobin) bestimmt. Es wird festgestellt, dass das Eudragit L-100 nicht in diesem Wellenlängenbereich absorbiert.
Die Auflösungskinetik wird mit der verglichen, die für das nicht behandelte Hämoglobin erhaltenen wurde.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle nach einer Stunde Auflösung wiedergegeben.

Probe HB-Konzentration (g/l)

Vergleich T (Ladestärke 100%) 0,1763

2 0,0343

3 0,019

4 0,0414

5 0,0048

6 0,0009

7 0,0286

8 0,0323
Somit wird eine starke Verzögerung der Freisetzung aufgrund der Umhüllung beobachtet.
Diese kinetischen Messungen sind in der angefügten Figur wiedergegeben (Konzentration des Hämoglobin/Zeit). Eine Verzögerung der Auflösung ist deutlich sichtbar.
Beispiel 9
Es werden 4 g des L-Milchsäurehomopolymeren (PLA) Resomer^® L 206 (vertrieben durch BOEHRINGER-INGELHEIM) in 130 ml Dichlormethan gelöst. Zu der so erhaltenen Lösung werden 8 g pulverförmiges bovines Serumalbumin (BSA) (vertrieben von der Gesellschaft SIGMA) in Suspension gegeben.
Durch Einführen von flüssigem CO₂ wird der Druck auf 80 × 10⁵ Pa angehoben, wobei die Temperatur bei 25°C gehalten wird. Das CO₂ wird so in flüssigem Zustand gehalten.
Das flüssige CO₂ mischt sich mit der Suspension und führt zu der fortschreitenden Ausfällung des Polymeren. Durch Anheben des Druckes auf 90 × 10⁵ Pa und gleichzeitiges Erhöhen der Temperatur auf 40°C wird das CO₂ in den superkritischem Zustand überführt, was ein Extrahieren des Dichlormethans erlaubt.
Diese Bedingungen werden 30 Minuten lang aufrechterhalten. Die CO₂/Dichlormethan-Mischung wird in den Abscheider abgelei tet, wo das Dichlormethan wiedergewonnen und das zurückgeführte CO₂ in ein Reservoir überführt wird. Es werden mehrere aufeinanderfolgende Zyklen der Einführung von CO₂, Überführung in den superkritischen Zustand und Ableiten der CO₂/Dichlormethan-Mischung bis zum vollständigen Eliminieren des Dichlormethans durchgeführt.
In dem Autoklaven werden 11,2 g Mikrokapseln in Form des trockenen Pulvers mit einer mittleren Größe von etwa 50 μm gewonnen. Die quantitative Analyse des Dichlormethans durch Gasphasenchromatographie, welche nach basischer Hydrolyse (1N NaOH) in Gegenwart von Isopropylchlorid als internem Vergleich durchgeführt wurde, zeigt, dass der Anteil des in den Mikrokapseln verbliebenen Dichlormethans weniger oder gleich 300 ppm (bezogen auf das Polymere) beträgt.
Durch Wiederauflösen der erhaltenen Mikrokapseln in Dichlormethan wird der in den Kapseln enthaltene BSA-Anteil bestimmt: dieser Anteil betrug 68 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Mikrokapseln).

Claims

Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln, die eine aktive Substanz, eingehüllt in eine deutlich polare Polymerschicht, enthalten, gekennzeichnet durch folgende Stufen: – Suspendieren einer aktiven Substanz in einer Lösung eines deutlich polaren Polymeren in einem organischen Lösungsmittel, wobei die Substanz in dem organischen Lösungsmittel unlöslich ist, wobei das deutliche polare Polymere in CO₂ in flüssigem oder superkritischem Zustand unlöslich ist, wobei das organische Lösungsmittel in flüssigem oder superkritischem CO₂ löslich ist, – Kontaktieren der Suspension mit flüssigem oder superkritischem CO₂ durch Einführen von CO₂ in einen geschlossenen Reaktor, welcher bereits die Suspension enthält, derart, dass das deutlich polare Polymere unter Bedingungen nahe dem Gleichgewichtszustand, ohne plötzliche Druckänderungen (Druckminderung), kontrolliert desolvatisiert – Gewährleisten seiner Koazervation, – wesentliches Extrahieren des Lösungsmittels mittels CO₂ in superkritischem Zustand und Evakuieren der Mischung CO₂/Lösungsmittel, – Gewinnen der Mikrokapseln.
Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymere aus der Gruppe der Polysaccharide, der Zellulosederivate, der von Acrylsäure oder Methacrylsäure abgeleiteten Polymeren, der biologisch abbaubaren Polymeren vom Poly(α-hydroxysäure)-Typ, der von Vinylestern abgeleiteten Polymeren, der Polyester, der Polyamide, der Polyanhydride, der Polyorthoester, der Polycyan-acrylate und/oder der Polyphosphazene ausgewählt wird.
Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymeren eine molare Masse zwischen 210³ und 210⁵ g/Mol aufweisen.
Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel aus der Gruppe der Ketone, Alkohole und/oder Ester ausgewählt wird.
Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension mit flüssigem CO₂ kontaktiert wird, anschließend der Druck und/oder die Temperatur derart erhöht wird, dass das CO₂ in den superkritischen Zustand überführt wird, um das Lösungsmittel zu extrahieren.
Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln gemäß Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des flüssigen CO₂ zwischen 20 und 50°C und der Druck zwischen 50 und 15010⁵ Pa liegen.
Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln gemäß Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des superkritischen CO₂ zwischen 35 und 45°C und der Druck zwischen 100 und 14010⁵ Pa liegen.
Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln gemäß Anspruch 1 oder 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung superkritisches CO₂/Lösungsmittel durch die Gasphase evakuiert wird.
Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht des Lösungsmittels des Polymeren wenigstens 3% des Gewichts des superkritischen oder flüssigen Fluids, welches verwendet wird, um die Desolvatation des Polymeren herbeizuführen, bevorzugt 3,5 bis 25% des Gewichts des Fluids, beträgt.
Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Substanz eine Granulometrie zwischen 0,1 und 800 μm aufweist.
Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Substanz aus der Gruppe der antalgischen Substanzen, insbesondere Paracetamol, der Antiulcermittel, der antihypertensischen Mittel, der Neuroleptika, der Antidepressiva, der Olionukleotide, der antipyretischen Substanzen, des Aspirins und seiner Derivate, der entzündungshemmenden Mittel, der Antibiotika, der Peptide und/oder der Vitamine ausgewählt wird.
Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem geschlossenen Reaktor, insbesondere einem Autoklaven, durchgeführt wird.
Mikrokapseln, enthaltend eine aktive Substanz, eingehüllt in eine deutliche polare Polymerschicht aus Polysacchariden, Zellulosederivaten, von Acrylsäure oder Methacrylsäure abgeleiteten Polymeren, Polycyanacrylaten, biologisch abbaubaren Polymeren vom Poly(α-hydroxysäure)-Typ, von Vinylestern abgeleiten Polymeren, Polyestern, Polyamiden, Polyanhydriden, Polyorthoestern und/oder Polyophosphazenen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokapseln durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 erhältlich sind.
Mikrokapseln gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil der aktiven Substanz pro Mikrokapsel zwischen 25 und 95%, bevorzugt 60 bis 90%, beträgt.
Mikrokapseln gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser zwischen 10 nm und 1 mm beträgt.
Mikrokapseln gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die polare Polymerschicht wenigstens 300 ppm Lösungsmittel enthält.
Verwendung der Mikrokapseln gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16 zur Herstellung kosmetischer, pharmazeutischer oder agroalimentärer Produkte.