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Technischer
Bereich
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Die
Erfindung betrifft ein Trägermaterial
für Mikrokapseln,
die dazu bestimmt sind, Produkte zu enthalten, die vor Verwendung
unter Luftabschluss gehalten werden müssen, sowie die Anwendungen eines
solchen Materials im Bereich der Pharmazie, der Kosmetik und der
Parfüme.
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Stand der
Technik
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Im
Bereich der Kosmetik und auch der Pharmazie werden viele flüssige Produkte
in Flaschen verkauft. Sobald die Flasche offen ist, um verwendet zu
werden, kommt es zwangsläufig
zu einer Oxidation durch Kontakt mit der Luft und damit zu einer
Beeinträchtigung
des in der Flasche enthaltenen Produkts. Es ist deshalb häufig unmöglich, das
Produkt, das einen Teil seiner Eigenschaften in einer ziemlich kurzen
Zeit verloren hat, weiter zu verwenden.
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Andere
Produkte werden auf einem Träger verkauft,
wie es bei Pflegetüchern,
die mit Eau de Toilette oder Parfüm vorgetränkt sind, der Fall ist. Abgesehen
davon, dass diese Träger
nach Öffnung
der Verpackung zu Bakteriennestern werden, trocknen sie dann sehr
schnell aus. Diese Nachteile treten auch im Fall von Abschminktüchern auf,
die bereits mit einer Abschminkmilch vorgetränkt sind.
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Deshalb
kam man auf den Gedanken, Mikrokugeln oder Mikrokapseln zu verwenden,
die auf einem Träger
aus Papier oder anderem festgeklebt sind. Man muss nun den Träger reiben
oder kratzen, um die Mikrokapseln zum Aufplatzen zu bringen und das
enthaltene Produkt freizusetzen. Dieser Trägertyp eignet sich jedoch nicht
für eine
kommerzielle Verwendung und ist der Präsentation von Proben in einer
Zeitschrift oder auf einem Werbeträger vorbehalten.
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Eine
andere Technik, wie sie in der Schrift US-A-4828452 beschrieben
wird, besteht darin, ein Mikrokapsel-Trägermaterial zu verwenden, in
dem die Mikrokapseln in einem festen Bindemittel von schwammartiger
Konsistenz so verstreut sind, dass das oder die in den Mikrokapseln
enthaltenen Produkte freigesetzt werden, wenn auf den Träger ein Druck
ausgeübt
wird. Das feste Bindemittel ist ein Polymer, das aus einer fließfähigen Mischung
von Polymerisationsprodukten erhalten wird. Die Mikrokapseln werden
während
der Polymerisation und vor der Erstarrung unter Rühren in
die Mischung geschüttet,
was eine gleichmäßige Verteilung
der Mikrokapseln gestattet. Wenn man lediglich ein Material verwendet,
in dem die Mikrokapseln gleichmäßig verstreut
sind, stellt es sich jedoch heraus, dass nur ein geringer Teil des
in den Mikrokapseln enthaltenen Produkts (beispielsweise 10%), beispielsweise
eines pharmazeutischen Produkts, bei seiner Verwendung freigesetzt
wird. Da dieser Produkttyp meistens ein Wegwerfprodukt ist, kommt
es also zu einer sehr großen
Verschwendung von Produkt, was zu nicht annehmbaren Kosten führt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Aus
diesem Grund ist es Ziel der Erfindung, ein Trägermaterial für flüssiges oder
pulverförmiges Produkt
zu schaffen, das für
eine pharmazeutische, kosmetische oder andere Anwendung bestimmt
ist, das praktisch zu verwenden ist und mit dem die oben genannten
Nachteile beseitigt werden.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Mikrokapsel-Trägermaterial
zu schaffen, das eine maximale Freisetzung des in den Mikrokapseln
enthaltenen Produkts bei der Verwendung des Materials gestattet.
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Gegenstand
der Erfindung ist deshalb ein Mikrokapsel-Trägermaterial, das mindestens
einen Wirkstoff, der unter Luftabschluss gehalten werden muss, enthält, wobei
die Mikrokapseln in einem festen Bindemittel von schwammartiger
Konsistenz so verstreut sind, dass der Wirkstoff freigesetzt wird, wenn
auf das Trägermaterial
Druck ausgeübt
wird; dabei sind die Mikrokapseln in dem Trägermaterial so verteilt, dass
entweder die Größe der Mikrokapseln oder
die Menge der Mikrokapseln pro Raumeinheit mit zunehmender Entfernung
von der Auftragsfläche linear
abnimmt, so dass die Menge an aktivem Produkt pro Raumeinheit in
dem Maße
abnimmt, in dem man sich von dieser Auftragsfläche entfernt, was gestattet,
dass die Menge des auf der Auftragsfläche freigesetzten Wirkstoffs
bei der ersten Verwendung maximal ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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Die
Ziele, Gegenstände
und Merkmale der Erfindung ergeben sich deutlich aus der folgenden Beschreibung,
in der auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. In dieser
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Trägermaterialblocks,
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2 ein
Diagramm, das die Menge an aktivem Produkt pro Raumeinheit zeigt,
wenn man sich von der Auftragsfläche
des Blocks von 1 entfernt,
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3 eine
schematische Darstellung eines Schaum enthaltenden Behälters nach
Expansion infolge der Polymerisation,
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4 eine
Darstellung desselben Schaumbehälters
wie in 3, jedoch mit einem Deckel, auf den eine Kraft
ausgeübt
wird,
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5 einen
Schnitt einer Gelatinekapsel, die als Auftragsorgan für das erfindungsgemäße Material
verwendet wird,
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6 eine
Darstellung der Gelatinekapsel von 5 zum Zeitpunkt
ihrer Verwendung und
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7 eine
Darstellung eines Beispiels einer Auftragsvorrichtung gemäß den Prinzipien
der Erfindung.
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Die
Mikrokapseltechnik ist im biomedizinischen Bereich sehr bekannt.
Mikrokapseln sind kugelförmige
Teilchen, die aus einer festen Hülle
bestehen, die eine Flüssigkeit,
einen Feststoff oder eine pastenartige Substanz enthält.
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Jede
Mikrokapsel, die eine zwischen 50 μm und 1,5 mm gestaffelte Abmessung
besitzen kann, bildet also einen eigentlichen Behälter. Mit
der Mikroverkapselung, deren erste industrielle Anwendung die Herstellung
von kohlefreiem Kohlepapier (carbonless paper) war, konnte eine
große
An zahl von Problemen in der Pharmazie gelöst werden. Mikrokapseln gewährleisten
nämlich
dank ihrer Membran, die den Austausch mit dem Äußeren begrenzt, einen Schutz
des Medikaments gegenüber
verschiedenen chemischen oder physikalischen Einflüssen, wie Feuchtigkeit,
Wärme oder
Oxidation. Außerdem
gestatten Mikrokapseln die Steuerung der Geschwindigkeit der Freisetzung
der Wirkstoffe, die in diesen enthalten sind, und damit die Modellierung
ihrer Bioverfügbarkeit.
Dies kann erreicht werden, indem man auf eine große Anzahl
von technologischen Parametern einwirkt: Natur des die Membran bildenden
Materials, Anteil der Wirkstoffe, Größe der Teilchen, Dicke der
Hülle der
Mikrokapseln.
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Alle
diese oben erwähnten
Eigenschaften wurden für
die Verabreichung von einzunehmenden Medikamenten ausgenutzt. Die
Erfindung nutzt einen Teil dieser Eigenschaften, indem sie die Mikrokapseln
in einen Träger
mit schwammartiger Konsistenz einstreut, und zwar zum Zweck einer
externen Verwendung der in den Mikrokapseln enthaltenen Produkte.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung besteht darin, dass ein Mikrokapsel-Trägermaterial
mit Hilfe eines Schaums, wie z.B. eines Polyurethanschaums, eines
Polyethylenschaums oder eines anderen Polymerschaums mit schwammartiger
Konsistenz, geschaffen wird. Polyurethanschaum wird beispielsweise
auf herkömmliche
Weise durch Polykondensation hergestellt, indem ein Polyol und Isocyanat
in Gegenwart von Wasser gemischt wird, das eine Kohlendioxidgasfreisetzung
und damit die Bildung von Zellen bewirkt, die dem sich daraus ergebenden
Polymer das Aussehen von schwammartigem Schaum verleiht. Die Mikrokapseln
werden den drei oben erwähnten
Bestandteilen zugesetzt und das Ganze wird gemischt. Wenn die Polykondensation
beendet ist, ist das erhaltene Produkt also ein schwammartiges Material,
das Mikrokapseln umfasst, die in die Masse des Schaums, der als
Bindemittel dient, eingestreut sind.
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Eines
der Merkmale des erfindungsgemäßen Materials
besteht darin, dass die Zellen miteinander in Verbindung sind, damit
die in den Mikrokapseln enthaltenen Produkte bei der Verwendung
des Materials ausfließen
können.
Man muss also eine ausreichende Menge Wasser einsetzen, um die Bildung
von offenen (d.h. miteinander in Verbindung stehenden) Zellen zu
bewirken. Das Ideal besteht natürlich
in einem Material, das 100% offene Zellen besitzt, aber die oben
erwähnten
Anwendungen sind möglich,
wenn man es mit einem Schaum zu tun hat, der nur 60% offene Zellen
besitzt. Es hat sich nämlich gezeigt,
dass zusätzlich
zur Diffusion über
das Innere der Zellen auch eine Diffusion der Produkte durch Tränkung und
durch Kapillarität
stattfindet.
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Bei
der Mischung der für
die Herstellung des erfindungsgemäßen Trägermaterials erforderlichen Bestandteile
kann der Gewichtsprozentsatz der Mikrokapseln erheblich schwanken,
und zwar zwischen weniger als 1%, wenn die in den Mikrokapseln enthaltenen
Produkte in geringer Dosis sehr aktiv sind, und in manchen Fällen 60%.
Dieser Prozentsatz kann auch je nach Natur des Trägermaterials
variieren.
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Das
wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, dass das in den
Mikrokapseln enthaltene Produkt in einem Anteil vorliegt, der abnimmt,
wenn man sich von der Auftragsfläche
entfernt. Dieses Merkmal kann auf zwei Arten erhalten werden. Entweder
haben die Mikrokapseln gleiche Größe und man geht so vor, dass
die Anzahl von Mikrokapseln pro Raumeinheit abnimmt, wenn man sich
von der Auftragsfläche
entfernt. Dies ist in 1 dargestellt, die einen Trägermaterialblock 10,
wie Schaum, zeigt, der Mikrokapseln ent hält, deren Dichte pro Raumeinheit
abnimmt, wenn man sich von der Auftragsfläche 12 um einen Abstand
x entfernt. Wie man im Diagramm von 2 sieht,
nimmt das Volumen an aktivem Produkt pro mm3 von
einem Wert V1 bis zu einem Wert V2 ab, wenn der Abstand von 0 auf x übergeht.
Obwohl die Abnahme von V bei der bevorzugten Ausführungsform
linear ist, kann auch jede andere abnehmende Verteilung vorgesehen
werden.
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Eine
andere Möglichkeit,
das oben erwähnte Ergebnis
zu erreichen, besteht darin, die Größe der Mikrokapseln beispielsweise
von 1,2 mm auf 0,05 mm zu reduzieren, wenn man sich von der Auftragsfläche entfernt,
wobei die Raumverteilung der Mikrokapseln im Inneren des Trägermaterials
homogen gehalten wird. Gleichgültig,
welche der beiden Techniken verwendet wird, sie sind beide bei der
Herstellung des Materials relativ leicht einzusetzen.
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Dank
dieser abnehmenden Verteilung des Wirkstoffs mit zunehmender Entfernung
von der Auftragsfläche
ist die Menge an Wirkstoff, der freigesetzt wird, wenn auf den Block 10 von 1 ein
Druck von oben nach unten ausgeübt
wird, maximal. So kann man eine Freisetzung von 70% des Wirkstoffs
erreichen, während
nur 10% freigesetzt werden, wenn eine gleichmäßige Verteilung des Wirkstoffs
vorliegt. dieses Ergebnis ist in allen Fällen wesentlich, in denen das
Produkt nur einmal verwendet wird und dann weggeworfen wird.
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Eine
andere Möglichkeit
zum Erreichen einer maximalen Freisetzung von Wirkstoff besteht
darin, dass man die Größe der Zellen
variiert. Je größer das Volumen
der Zellen ist, um so leichter fließt der Wirkstoff (im Allgemeinen
Flüssigkeit),
und um so kleiner ist die Druckkraft, die aufzuwen den ist, um diese
Freisetzung zu erreichen. Wenn man nämlich während der Herstellung des Schaums
den Behälter 14,
in den die zur Polykondensation bestimmten Bestandteile (beispielsweise
Polyol und Isocyanat) geschüttet werden,
offen lässt,
wie in 3 dargestellt ist, findet eine Expansion des Schaums 16 statt,
der die dargestellte Form annimmt, wobei man gleichzeitig eine gleichmäßige Verteilung
der Mikrokapseln im Inneren des Schaums erhält. Wenn man dagegen einen
flachen Deckel 18 mit der Kraft F auf den in Expansion befindlichen
Schaum auflegt, wie in 4 dargestellt ist, ist die Verteilung
der Zellen oder Blasen nicht mehr gleichmäßig. Das Volumen der Zellen
wird immer größer, je
weiter man zum Boden des Behälters 14 heruntergeht,
wie die Vergrößerung 20 eines
Teils des Schaums zeigt.
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Das
erfindungsgemäße Trägermaterial
besitzt sehr zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Eine wichtige
Anwendung ist die Herstellung von ziemlich großen Gelatinekapseln (Durchmesser
5 mm), die mit einem auf die oben beschriebene Weise hergestellten
Schaum gefüllt
sind, der Mikrokapseln enthält,
die mit pharmazeutischen Produkten zur kutanen Anwendung, mit keimtötenden Desinfektionsmitteln
oder mit kosmetischen Produkten gefüllt sind. Die in 5 dargestellte
Gelatinekapsel ist in einer Hülle
eingeschlossen gehalten, die aus einem ersten Teil 22 und
einem zweiten Teil 24 besteht. Die Gelatinekapsel wird
dann durch Druck zwischen den Fingern zusammengedrückt, so
dass die Mikrokapseln platzen. Dann wird die Gelatinekapsel durch
Abziehen des zweiten Teils 24 (6) der Hülle geöffnet und
der Auftrag des oder der Wirkstoffe auf die Haut kann leicht durchgeführt werden,
indem man den nicht offenen Teil 22 der Gelatinekapsel
ergreift und das schwammartige Material auf die gewünschten Stellen
drückt.
Im Gegensatz zu der herkömmlichen Flasche,
bei der man zunächst
ein Tuch oder einen Baumwolltampon tränken muss, wobei die Gefahr besteht,
dass Produkt sich auf die Finger verteilt, wird das (in diesem Fall
flüssige)
Produkt im Schaum gehalten und tritt erst aus, wenn man den Druck
ausübt, um
es auf die Haut aufzutragen.
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Bei
der oben beschriebenen Anwendung vom Typ Gelatinekapsel, die nach
der ersten Verwendung wegwerfbar ist, ist es erforderlich, die Freisetzung
des ganzen Wirkstoffs sofort zu erhalten. Eine Möglichkeit der Herstellung der
Gelatinekapseln ist die Verwendung von Mikrokapseln mit verschiedenen
Größen. Sie
werden in eines der beiden Polymerisationsprodukte geschüttet und
es wird eine kräftige Rührung kurz
vor der durch die Polymerisation erzeugten "Aufschäumungs"-Wirkung
vorgenommen. So bleiben die kleinen Mikrokapseln oben, während die
großen
Mikrokapseln in den unteren Teil sinken. Die räumliche Dichte des Wirkstoffs
ist also in dem benutzten Teil 26 der Gelatinekapsel größer als
in dem Teil, der in den ersten Teil der Hülle eingeschlossen ist, der
beim Auftragen des Produkts zwischen den Fingern gehalten wird.
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Das
erfindungsgemäße Mikrokapselträgermaterial
kann auch in vorteilhafter Weise mit Parfüm, Eau de Toilette oder Abschminkflüssigkeit
vorgetränkte
Pflegetücher
ersetzen. Solange man auf den Träger,
der eine beliebige, den jeweiligen Umständen entsprechende Form haben
kann, keinen Druck ausübt,
besteht keine Gefahr, dass die in den Mikrokapseln enthaltenen Produkte
verderben. Dieser Träger muss
nicht in Verpackung angeboten werden, beispielsweise einer metallisierten
Verpackung, wie es bei Eau de Toilette-Tüchern, die in Flugzeugen ausgeteilt
werden, der Fall ist.
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Ein
im Rahmen der erfindungsgemäßen Anwendungen
verwendbares Auftragorgan für
Wirkstoff ist in 7 dargestellt. Die Herstellung
eines solchen Auftragorgans findet in einer Form statt. Der die
Mikrokapseln enthaltende Teil aus Schaum 28 besitzt einen
Greifteil 30, der zum Ergreifen der Einheit dient. Vor
Verwendung haftet das Schaummaterial 28 an einem abtrennbaren
Teil 32. Der Benutzer knetet zunächst das Material 28,
um möglichst
viel Wirkstoff freizusetzen, bevor er den abtrennbaren Teil 32 mit Hilfe
der Zunge 34 abzieht. Durch Abziehen des Teils 32 kann
die Auftragsfläche
freigelegt werden. Auf dieselbe Weise wie bei den Gelatinekapseln
muss die Wirkstoffmenge (Anzahl der Mikrokapseln oder ihre Größe) in Nähe der vor
der Verwendung mit dem abtrennbaren Teil 32 bedeckten Auftragsfläche größer sein.
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Im
Bereich der Hygiene kann man die Verwendung eines erfindungsgemäßen Materials
vorsehen, das Seife oder ein Toilettprodukt im Inneren der Mikrokapseln
vorsieht, wie z.B. nach Verwendung wegwerfbare Waschlappen. Ferner
kann ein Mikrokapselträgermaterial
als Duftspender verwendet werden, und zwar insbesondere als Spender
für ein
in den Mikrokapseln enthaltenes Parfüm. Es genügt, an einer Stelle des Spenders,
der in der Form eines Schwamms vorliegt, einen Druck auszuüben, um
etwas Parfüm
ausströmen
zu lassen. Dieser Handgriff kann mehrere Male wiederholt werden,
bis alle im Schwamm verteilten Mikrokapseln geplatzt sind.
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Eine
andere Anwendung besteht darin, dass das erfindungsgemäße Mikrokapselträgermaterial als
Kissen insbesondere für
Hunde oder Katzen verwendet wird, die mit einem Produkt mit Insektizideigenschaft
(beispielsweise einem Mittel gegen Flöhe) oder einem anziehenden
Produkt gefüllt
sind.
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Im
Rahmen der Erfindung ist es ferner möglich, ein Mikrokapselträgermaterial
als dauerhaftes Auftragorgan für
Wirkstoff zu verwenden. In diesem Fall ist es im Gegensatz zu dem
Beispiel der Gelatinekapsel, die nur einmal verwendet wird, erforderlich,
dass die Menge an freigesetztem Wirkstoff bei jeder Anwendung in
etwa konstant ist. Dies kann einfach erreicht werden, indem der
Materialblock 10 von 1 umgekehrt
verwendet wird, d.h. dass die Auftragsfläche die obere Fläche 13 des
Blocks und nicht mehr die untere Fläche 12 ist. In diesem
Fall kommt der an der Anwendungsfläche 13 freigesetzte
Wirkstoff im Laufe der aufeinander folgenden Anwendungen mit Hilfe
eines auf die Fläche 12 ausgeübten Drucks
von immer tieferen Materialschichten, d.h. von Schichten, die immer
mehr Mikrokapseln enthalten. Infolgedessen wird die zunehmende Schwierigkeit
für den
Wirkstoff, die Anwendungsfläche
zu erreichen, durch die zunehmende Menge von Wirkstoff kompensiert,
der von den oberen Schichten des Produkts kommt (im vorliegenden
Fall in Annäherung
an die Fläche 12),
was eine Wirkstofffreisetzung in konstanter Menge gestattet, sofern
im Maße
der Verwendungen ein größerer Druck
ausgeübt
wird.
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Es
sind auch noch viele andere Anwendungen der Erfindung in anderen
unerwarteten Bereichen möglich,
wie z.B. im Angelsport, wo der Träger in Form von Kügelchen,
die mit Mikrokapseln getränkt
sind, die den Köder
enthalten, mit den Fingern zusammengequetscht wird, bevor er ins
Wasser geworfen wird.
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Es
ist also deutlich, dass das erfindungsgemäße Mikrokapselträgermaterial
in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden kann, bei denen das
aufzutragende oder zu verwendende Produkt erst zum Zeitpunkt der
Verwendung freigesetzt werden soll. Ferner können Anwendungen in Betracht kommen,
bei denen es zwei Arten von Mikrokapseln gibt, die zwei verschiedene
Produkte enthalten, deren Inhalte zu dem Zeitpunkt, zu dem der Druck
auf den Träger
ausgeübt
wird, eine chemische Reaktion eingehen, wie beispielsweise eine
Polymerisationsreaktion im Fall eines Zweikomponentenklebers (ein Epoxydharz).