Nano- • und Mikroka seln umfassend Reaktivpolymere und Verfahren zur Herstellung dieserNano- and microcells include reactive polymers and processes for making them
Die Erfindung betrifft Mikro- und/oder Nanokapseln aus vernetzten Polymeren, wobei diese Kapseln mindestens ein Reaktivpolymer und mindestens ein davon verschiedenes wasserlösliches Polymer umfassen. Diese Mikro und/oder Nanokapseln können für pharmazeutische oder kosmetische Anwendungen eingesetzt werden; beispielsweise bei der Verkapselung von Aromen, Duftstoffen oder von therapeutisch wirksamen Substanzen.The invention relates to microcapsules and / or nanocapsules made from crosslinked polymers, these capsules comprising at least one reactive polymer and at least one different water-soluble polymer. These micro and / or nanocapsules can be used for pharmaceutical or cosmetic applications; for example in the encapsulation of aromas, fragrances or therapeutically active substances.
Es ist bekannt, dass sich kolloidale Träger durch das Aufbringen von Polymerschichten sterisch und elektrostatisch stabilisieren lassen. Im Stand der Technik sind dazu geeignete Strukturen und Verfahren beschrieben, die im folgenden kurz dargelegt werden sollen:It is known that colloidal carriers can be stabilized sterically and electrostatically by the application of polymer layers. Suitable structures and methods are described in the prior art for this purpose, which are briefly described below:
Die WO 00/28972 offenbart die Beschichtung von Liposomen mit mehreren Schichten wasserlöslicher Polymere, die miteinander kovalent vernetzt werden. Neben der Nutzung niedermolekularer Vernetzer ist auch die Verwendung reaktiver Polymere, wie etwa oxidierter oder hydrazylierter Dextrane oder Stärken beschrieben. Nachteilig ist jedoch die Anwesenheit von niedermolekularen Vernetzern, die schwierig abzutrennen sind und den Herstellungsprozess verteuern • sowie gesundheitliche Probleme verursachen. So ist für die Herstellung von Kosmetika der Einsatz von Glutaraldehyd nur in eingeschränktem Maß zugelassen. Ähnliche Probleme treten auch bei der Herstellung von Strukturen gemäß der US 5,540,927 auf.WO 00/28972 discloses the coating of liposomes with several layers of water-soluble polymers which are covalently crosslinked with one another. In addition to the use of low molecular weight crosslinkers, the use of reactive polymers such as oxidized or hydrazylated dextrans or starches has also been described. However, the presence of low molecular weight crosslinking agents, which are difficult to separate and make the production process more expensive and cause health problems, is disadvantageous. For example, the use of glutaraldehyde is only permitted to a limited extent in the manufacture of cosmetics. Similar problems also arise in the production of structures according to US 5,540,927.
Die US 5,837,747 und mehrere Dokumente der betreffenden patentfamilie offenbaren die Herstellung und Verwendung von
Biopolymeren mit ethylenisch ungesättigten Gruppen. Die aufgeführten Verbindungen sind jedoch in ihrer Herstellung vergleichsweise aufwendig und nicht ohne weiteres verfügbar. Die Präsenz nicht abreagierter ethylenisch ungesättigter Gruppen in biologischen Systemen ist außerdem nachteilig, da diese Gruppen z.B. mit freien Thiolen der Proteine oder des Glutathions weitere Reaktionen eingehen können.US 5,837,747 and several documents of the patent family concerned disclose the manufacture and use of Biopolymers with ethylenically unsaturated groups. However, the compounds listed are comparatively complex to produce and are not readily available. The presence of unreacted ethylenically unsaturated groups in biological systems is also disadvantageous, since these groups can, for example, undergo further reactions with free thiols of the proteins or glutathione.
Kovalent vernetzte Hüllschichten auf kolloidalen Templaten bzw. Nanohohlkörper und Verfahren zu ihrer Herstellung sind weiterhin in der WO 00/03797 offenbart. Nach diesem Verfahren werden wasserlösliche Polyelektrolyte zunächst in mehreren Lagen auf dem Templat abgeschieden und anschließend durch Zugabe von bifunktioneilen Reagenzien miteinander vernetzt. Nachteilig ist hierbei, wie auch bei anderen Verfahren des Standes der Technik, der Einsatz niedermolekularer Vernetzer wie etwa Glutaraldehyd, der ökologische und gesundheitliche Probleme mit sich bringt.WO 00/03797 furthermore discloses covalently crosslinked cladding layers on colloidal templates or nanohollow bodies and methods for their production. According to this process, water-soluble polyelectrolytes are first deposited on the template in several layers and then crosslinked by adding bifunctional reagents. As with other prior art processes, the disadvantage here is the use of low molecular weight crosslinking agents such as glutaraldehyde, which entails ecological and health problems.
Mikrokapseln unter Verwendung von Polyasparaginsäure sind etwa aus der US5540927 bekannt. Sie entstehen bei der Koazervierung von Gelatine und Polyaspartat und können nachfolgend durch Glutaraldehyd stabilisiert werden. Nachteilig ist die Verwendung des ökologisch problematischen Aldehyds und der vergleichsweise hohe Verbrauch von Gelatine und Polyaspartat bei der Herstellung der Mikrokapseln.Microcapsules using polyaspartic acid are known, for example, from US5540927. They arise during the coacervation of gelatin and polyaspartate and can subsequently be stabilized by glutaraldehyde. The disadvantage is the use of the ecologically problematic aldehyde and the comparatively high consumption of gelatin and polyaspartate in the production of the microcapsules.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Strukturen und ein einfaches und sicheres Verfahren zu ihrer Herstellung bereitzustellen, die die genannten Nachteile nicht aufweisen; insbesondere solcher Strukturen und Verfahren, die den Einsatz niedermolekularer Vernetzer vermeiden.The object of the invention is therefore to provide structures and a simple and safe method for their production which do not have the disadvantages mentioned; especially those structures and processes that avoid the use of low molecular weight crosslinkers.
Die Erfindung löst dieses technische Problem durch die Bereitstellung von Mikro- und/oder Nanokapseln aus vernetzten Polymeren, wobei die Kapseln mindestens ein Reaktivpolymer Pl
umfassend Imid- , Aldehyd-, Anhydrid- und/oder Säurechloridfunktionen und mindestens ein davon verschiedenes wasserlösliches Polymer P2 umfassen. Die Erfindung beruht also auf der überraschenden Lehre, dass Nano- oder Mikropartikel bzw. Nano- und/oder Mikrokapseln einfach und effektiv mit verschiedenen Polymeren beschichtet werden können, wobei mindestens einer dieser Polymere eine Vielzahl von Imid-, Anhydrid-, Aldehyd- und/oder Säurechloridfunktionen umfasst und ein anderes zweites Polymer mit dem . ersten Polymer kovalente Bindungen wie etwa Amidbindungen oder Esterbindungen ausbilden kann und dadurch vernetzte Strukturen entstehen; wobei die Strukturen so vernetzt sind, dass sie insbesondere im Bereich der Pharmazie-, Klinik- und/oder Kosmetik eingesetzt werden können.The invention solves this technical problem by providing microcapsules and / or nanocapsules made of crosslinked polymers, the capsules comprising at least one reactive polymer Pl comprising imide, aldehyde, anhydride and / or acid chloride functions and at least one different water-soluble polymer P2. The invention is therefore based on the surprising teaching that nano- or microparticles or nano- and / or microcapsules can be coated simply and effectively with different polymers, at least one of these polymers having a large number of imide, anhydride, aldehyde and / or comprises acid chloride functions and another second polymer with the. the first polymer can form covalent bonds, such as amide bonds or ester bonds, and crosslinked structures are formed as a result; the structures being networked in such a way that they can be used in particular in the field of pharmacy, clinic and / or cosmetics.
Die im Polymer Pl z.B. vorhandenen Anhydride, insbesondere Säureanhydridgruppen und/oder Säurechloride können insbesondere mit Wasser, primären und sekundären Alkoholen und primären sowie sekundären Aminen reagieren. Mit weiteren Polymeren P2 , die eine Vielzahl solcher Gruppen umfassen, kann das erste Polymer also Netzwerke ausbilden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Reaktivität des Polymers nach dem Abschluß der hier vorgenommenen Verkapselungsreaktionen nachlässt und schließlich ganz verschwindet.The e.g. Anhydrides present, in particular acid anhydride groups and / or acid chlorides, can in particular react with water, primary and secondary alcohols and primary and secondary amines. The first polymer can therefore form networks with further polymers P2 which comprise a large number of such groups. Another advantage is that the reactivity of the polymer decreases after the encapsulation reactions carried out here have ended and finally disappears completely.
Die Verkapselung von Liposomen mit wasserlöslichen Polymeren ist in der WO 00/28972 beschrieben und führt zu Strukturen, die mit sehr dünnen, oft monomolekularen Schichten von Polymeren umgeben sind. Mittels kovalenter Bindungen wird eine feste Verbindung zwischen den Polymeren und der Partikel- Oberfläche erreicht, in weiteren Reaktionsschritten können mehrere Lagen Polymer aufgebracht werden, so dass ein in sich stabiles Netzwerk entsteht. Nach Entfernung des innenliegenden Liposoms können auf diese Art auch Nanohohlkörper hergestellt werden.
Eine erste Gruppe der Polymere leitet sich z.B. vom Polysuccinimid ab. Diese Verbindung wird seit langem in technischem Massstab hergestellt und kann insbesondere zu funktionalisierten Derivaten oder zu Polyasparaginsäure umgesetzt werden. Polysuccinimid ist nicht wasserlöslich, Polyasparaginsäure ist gut wasserlöslich, so dass bei der Hydrolyse Zwischenstufen auftreten, die sowohl wasserlöslich sind als auch über reaktive Imidfunktionen verfügen.The encapsulation of liposomes with water-soluble polymers is described in WO 00/28972 and leads to structures which are surrounded by very thin, often monomolecular, layers of polymers. By means of covalent bonds, a firm connection between the polymers and the particle surface is achieved; in further reaction steps, several layers of polymer can be applied, so that a stable network is created. After removing the internal liposome, hollow nanobodies can also be produced in this way. A first group of polymers is derived, for example, from polysuccinimide. This compound has long been produced on an industrial scale and can in particular be converted into functionalized derivatives or polyaspartic acid. Polysuccinimide is not water-soluble, polyaspartic acid is readily water-soluble, so that during the hydrolysis intermediate stages occur which are both water-soluble and have reactive imide functions.
Eine Möglichkeit zur gezielten Synthese eines wasserlöslichen Copolymers aus Succinimid und Asparaginsäureeinheiten und von Derivaten dieser Verbindung ist bei Sikes et al . in der US 5981681 offenbart. Vorteilhaft gegenüber der Synthese aus Polysuccinimid ist die Herstellbarkeit des Polymers aus natürlich vorkommender L-Asparaginsäure, die zu einem sehr biokompatiblen Produkt führt.One possibility for the targeted synthesis of a water-soluble copolymer of succinimide and aspartic acid units and of derivatives of this compound is described by Sikes et al. disclosed in US 5981681. An advantage over the synthesis from polysuccinimide is that the polymer can be prepared from naturally occurring L-aspartic acid, which leads to a very biocompatible product.
Vorteilhaferweise ist es also durch die Verwendung von Reaktivpolymeren möglich, auf den Einsatz von nieder- melokularen Vernetzern zu verzichten, da die Reaktivpolymere durch ihre chemisch reaktiven Gruppen den kovalenten Vernetzer bereits enthalten. Beim Aufbau der Polymerehülle wird erfindungsgemäß ein Polymerpaar Pl und P2 eingesetzt, dass insbesondere komplementäre Reaktivitäten besitzt. Das Polymer Pl kann mit seinen chemischen Gruppen den aktiven Teil, d.h. das Reaktionspolymer bilden, von dem P2 ein Reaktionspartner ist. So können sich beispielsweise auf Pl aktive chemische Gruppen befinden, die mit Aminofunktionen reagieren. Es ist beispielsweise möglich, das Polymer Pl zunächst auf einem Templatpartikel abzuscheiden und anschließend das Polymer P2 zuzugeben, das beispielsweise Aminogruppen trägt. Dieses bildet dann die zweite Schicht aus. Durch die erneute Zugabe des Polymers Pl kann eine dritte Schicht abgeschieden werden, dieses Verfahren ist selbstverständlich wiederholbar. Die Bedingung der komplementären Reaktivität von Polymer Pl und P2 bedeuten insbesondere, dass das Reaktivpolymer Pl keine
miteinander reagierenden Gruppen trägt, also bevorzugt nur gleichgesinnte Reaktivitäten umfasst. Bevorzugt ist die Verwendung von Reaktivpolymeren umfassend die Imidfunktionen und/oder Anhydrid, insbesondere Säureanhydridfunktionen. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber anderen bekannten Polymeren ist ihre Reaktivität gegenüber Wasser, die zu einer Hydrolyse und damit vorteilhafterweise zu einem Verschwinden der Reaktität innerhalb kurzer Zeit führt. Im Endprodukt sind dann keine ungewollten weiteren Reaktionen möglich, die bei Anwendung in pharmazeutischen oder kosmetischen Bereichen zu Gesundheitsgefährdungen führen können.Advantageously, the use of reactive polymers makes it possible to dispense with the use of low-melocular crosslinking agents, since the reactive polymers already contain the covalent crosslinking agent due to their chemically reactive groups. When constructing the polymer shell, a polymer pair P1 and P2 is used according to the invention, which in particular has complementary reactivities. The polymer P1 with its chemical groups can form the active part, ie the reaction polymer, of which P2 is a reaction partner. For example, there can be active chemical groups on PI which react with amino functions. For example, it is possible to first deposit the polymer P1 on a template particle and then to add the polymer P2, which bears, for example, amino groups. This then forms the second layer. By adding the polymer Pl again, a third layer can be deposited; this process can of course be repeated. The condition of the complementary reactivity of polymer P1 and P2 means in particular that the reactive polymer P1 does not groups which react with one another, that is to say preferably comprise only like-minded reactivities. The use of reactive polymers comprising the imide functions and / or anhydride, in particular acid anhydride functions, is preferred. A major advantage over other known polymers is their reactivity with water, which leads to hydrolysis and thus advantageously to a disappearance of the reactivity within a short time. In the end product, no unwanted further reactions are possible, which can lead to health hazards when used in pharmaceutical or cosmetic areas.
Bevorzugte Polymere P2 sind Proteine, Peptide, Gelatine, Albumine, Globine, Hämoglobine, Casein, oder Proteingemische wie Molke, Sojaprotein, Weizenkleber, Serum oder pflanzliche Extrakte, Protamine, Polylysin, Polyserin, Polyornithin, weiterhin Kohlenhydrate wie etwa Chitosan, amino- funktionalisierte Dextrane, Dextrane, Stärken, Poly- ethylenimin, Polyallylamin oder Acrylate, umfassend primäre Aminofunktionen, Polyvinylalkohol oder Polythiole.Preferred polymers P2 are proteins, peptides, gelatin, albumins, globins, hemoglobins, casein, or protein mixtures such as whey, soy protein, wheat glue, serum or vegetable extracts, protamines, polylysine, polyserine, polyornithine, and also carbohydrates such as chitosan, amino-functionalized dextrans , Dextrans, starches, polyethyleneimine, polyallylamine or acrylates, comprising primary amino functions, polyvinyl alcohol or polythiols.
Vorteilhaft kann es sein, wenn beide Polymere Pl und P2 oder Polymer Pl oder P2 und die zu verkapselnden Partikel elektrostatische Wechselwirkungen ausbilden. Diese können zu einer nichtkovalenten Vorfixierung genutzt werden, eine Stabilisierung der Strukturen erfolgt dann durch die vergleichsweise langsame Ausbildung der kovalenten Bindungen. In der WO 01/64330 ist die schnelle und kontinuierliche Verkapselung von Kolloiden mit Polyelektrolyten beschrieben, die in den Offenbarungsgehalt der erfindungsgemäßen Lehre mit aufgenommen ist .It can be advantageous if both polymers P1 and P2 or polymer P1 or P2 and the particles to be encapsulated form electrostatic interactions. These can be used for a non-covalent pre-fixation; the structures are then stabilized by the comparatively slow formation of the covalent bonds. WO 01/64330 describes the rapid and continuous encapsulation of colloids with polyelectrolytes, which is included in the disclosure content of the teaching according to the invention.
Vorteilhafterweise kann zunächst sowohl Pl als auch P2 an dieAdvantageously, both Pl and P2 can initially be connected to the
Partikeloberfläche gebunden werden; es ist möglich diese Anheftung kovalent oder durch hydrophobe Molekülteile oder
durch ionische Wechselwirkungen zu vermitteln. Pl und P2 bilden unabhängig von der Art der Bindung ein in sich stabiles, kovalent verknüpftes Netzwerk, das ein einzelnes Kolloidteilchen vollständig umschließt. Ein Nachlassen der Wechselwirkung zwischen Pl und P2 , beispielsweise durch Wechsel des pH-Wertes, ist daher nach Abschluß der Vernetzungsreaktion vorteilhafterweise wenig oder nicht nachteilig, da das eingeschlossene Kolloid wegen seiner Größe nicht entweichen kann. Beispielsweise wird die elektro- statische Anziehung von Poly (maleinsäureanhydrid-co-acryl- säure) (Pl) und Albumin (P2) , die bei pH 4 besteht, durch Wechsel auf pH 7,5 in eine elektrostatische Abstoßung überführt. Albumin als Protein besitzt einen isoelektrischen Punkt bei pH 5, oberhalb ist es negativ, darunter positv geladen. Sind aber beide Polymere kovalent miteinander vernetzt, können sich die Schichten nicht ablösen. Im Fall der bevorzugten liposomalen Template kann ein vollständiger oder teilweiser Wegfall der Wechselwirkung vorteilhaft sein, wenn beispielsweise durch Clusterbildung von Lipiden eine unerwünschte Permeabilisierung der Struktur auftritt. So beobachtet man eine ungewollte Permeabilisierung von Liposomen, umfassend Phosphatidylethanolamin und weitere geladene Lipide, bei der Beschichtung mit komplementär geladenen Polyelektrolyten.Particle surface are bound; it is possible to attach this covalently or by means of hydrophobic molecular parts or mediated through ionic interactions. Regardless of the type of binding, Pl and P2 form a stable, covalently linked network that completely surrounds a single colloid particle. A decrease in the interaction between Pl and P2, for example due to a change in pH, is therefore advantageously little or not disadvantageous after the crosslinking reaction has ended, since the enclosed colloid cannot escape due to its size. For example, the electrostatic attraction of poly (maleic anhydride-co-acrylic acid) (PI) and albumin (P2), which exists at pH 4, is converted into an electrostatic repulsion by changing to pH 7.5. Albumin as a protein has an isoelectric point at pH 5, above it is negative, below it positively charged. However, if both polymers are covalently cross-linked, the layers cannot detach. In the case of the preferred liposomal templates, a complete or partial elimination of the interaction can be advantageous if, for example, an undesired permeabilization of the structure occurs due to clustering of lipids. An undesired permeabilization of liposomes, including phosphatidylethanolamine and other charged lipids, is observed when coating with complementarily charged polyelectrolytes.
In einer bevorzugten Ausführung umfassen die Nano- und/oder Mikrokapseln ein Polymer Pl, umfassend Succinimidmonomere und besonders bevorzugt, weitere funktioneile Gruppen. Polysuccinimid ist z.B. in Wasser wenig oder nicht löslich. Vorteilhafterweise können die Nano- und/oder Mikropartikel weitere hydrophile Funktionen wie beispielsweise Sulfonsäuren, Ethoxygruppen, Amide oder Carbonsäuren umfassen, um die Löslichkeit des Polymers - wie z.B. von Polysuccinimid - in Wasser zu gewährleisten oder zu erhöhen.
Die Anwesenheit von Carbonsäurefunktionen kann mit Vorteil durch partielle Hydrolyse von Polysuccinimid erreicht werden. Dazu wird das Produkt insbesondere mit Wasser unter Zugabe von Alkali erhitzt. Die Reaktion kann bereits abgebrochen werden, wenn ein Großteil des Polysuccinimids in Lösung gegangen ist. Eine solche Präparation führt mit Vorteil zum gewünschten Produkt. Eine noch elegantere und insbesondere kontrollierbare Methode ist beispielsweise die thermische Copolymerisation von Asparaginsäure und ihren Salzen bei geeigneten Bedingungen, wie u.a. in der US 5,981,691 beschrieben, die in den Offenbarungsgehalt der anmeldungsgemäßen Lehre mit aufgenommen ist. Hier erhält man unmittelbar ein wasserlösliches Produkt, das für die weitere Verwendung gut geeignet ist. Eine Variation der Kettenlänge kann bevorzugt durch Verwendung von bifunktionellen Comonomeren, etwa Diaminen erreicht werden.In a preferred embodiment, the nano- and / or microcapsules comprise a polymer P1, comprising succinimide monomers and, particularly preferably, further functional groups. Polysuccinimide, for example, is sparingly or not soluble in water. Advantageously, the nano- and / or microparticles can comprise further hydrophilic functions such as, for example, sulfonic acids, ethoxy groups, amides or carboxylic acids, in order to ensure or increase the solubility of the polymer - such as polysuccinimide - in water. The presence of carboxylic acid functions can advantageously be achieved by partial hydrolysis of polysuccinimide. For this purpose, the product is heated in particular with water with the addition of alkali. The reaction can be stopped when most of the polysuccinimide has gone into solution. Such a preparation advantageously leads to the desired product. An even more elegant and controllable method is, for example, the thermal copolymerization of aspartic acid and its salts under suitable conditions, as described, inter alia, in US Pat. No. 5,981,691, which is included in the disclosure content of the teaching according to the application. Here you immediately get a water-soluble product that is well suited for further use. A variation in the chain length can preferably be achieved by using bifunctional comonomers, such as diamines.
Die im Polymer Pl vorhandenen Imidogruppen können unter leicht alkalischen Bedingungen mit Wasser, Alkoholen und primären Aminen reagieren. Mit weiteren Polymeren P2, die eine Vielzahl solche Gruppen umfassen, kann das erste Polymer Pl vorteilhafterweise Netzwerke ausbilden. Ein weitere Vorteil besteht darin, dass die Reaktivität des Polymers Pl nach dem Abschluß der hier vorgenommenen Verkapselungsreaktionen nachlässt und schließlich ganz verschwindet. Damit entstehen Produkte mit sehr niedriger Toxizität. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Mikro- und/oder Nanokapseln ein Copolymer, das Asparaginsäure und Succinimid umfasst. Ein Copolymer aus Asparaginsäure und Succinimid hydrolysiert vollständig zu Polyasparaginsäure, einem kaum toxischen und ökologisch unbedenklichen Polymer aus Aminosäuren (vgl. Baypure™ DS100, Fa. Bayer, Produktbeschreibung) .The imido groups present in the polymer P1 can react with water, alcohols and primary amines under slightly alkaline conditions. The first polymer P1 can advantageously form networks with further polymers P2 which comprise a large number of such groups. Another advantage is that the reactivity of the polymer P1 decreases after the encapsulation reactions carried out here have ended and finally disappears completely. This creates products with very low toxicity. In a preferred embodiment of the invention, the micro- and / or nanocapsules comprise a copolymer comprising aspartic acid and succinimide. A copolymer of aspartic acid and succinimide hydrolyzes completely to polyaspartic acid, a hardly toxic and ecologically harmless polymer from amino acids (cf. Baypure ™ DS100, Bayer, product description).
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden Polymere Pl, umfassend Säureanhydridfunktionen oder Säurechloride zur
Verkapselung von Partikeln verwendet. Geeignete Polymere sind aus Monomeren wie beispielsweise Acrylsäureanhydrid, Citraconsäureanhydrid, Methacrylsäureanhydrid, Methacryloyl- trimellitinsäureanhydrid, Acryloylchlorid, Methacryloyl- chlorid, oder Maleinsäureanhydrid zugänglich. Sie enthalten weitere funktioneile Gruppen zur Verbesserung ihrer Wasserlöslichkeit, wie etwa Sulfonsäuregruppen, Carboxylgruppen oder Ethoxygruppen oder tertiäre oder quartäre Aminofunktionen oder Säureamide .In a further embodiment of the invention, polymers PI, comprising acid anhydride functions or acid chlorides, are used Encapsulation of particles used. Suitable polymers are obtainable from monomers such as, for example, acrylic anhydride, citraconic anhydride, methacrylic anhydride, methacryloyl trimellitic anhydride, acryloyl chloride, methacryloyl chloride, or maleic anhydride. They contain other functional groups to improve their solubility in water, such as sulfonic acid groups, carboxyl groups or ethoxy groups or tertiary or quaternary amino functions or acid amides.
Eine weitere Gruppe von Polymeren enthält Säureanhydridfunktionen oder Säurechloride in der Seitenkette im Sinne eines graft-Polymers . Polymere, die nicht wasserlöslich sind, wie etwa Polymaleinsäureanhydrid oder Copolymere aus Maleinsäureanhydrid und Olefinen oder Polyacryloylchlorid können teilweise hydrolysiert werden, um die Wasserlöslichkeit zu verbessern. Sie sind dann aber auch als Copolymere aus anhydridischen und carboxylisehen Monomeren aufzufassen und fallen unter die oben' beschriebenen Verbindungen.Another group of polymers contains acid anhydride functions or acid chlorides in the side chain in the sense of a graft polymer. Polymers that are not water-soluble, such as polymaleic anhydride or copolymers of maleic anhydride and olefins or polyacryloyl chloride, can be partially hydrolyzed to improve water solubility. They are then interpreted as copolymers of anhydridischen and carboxylisehen monomers and covered by the 'above-described compounds.
Eine bevorzugte Ausführung besteht in der Verwendung von Copolymeren mit hydrophilen Substituenten, wie etwa Sulfonyl- , tertiären Amino- , Ammonio- , Amid- oder Carbonsäurefunktionen. Bevorzugte Comonomere sind daher beispielsweise Acrylsäure , Methacryl säure, Diethylaminoethylacrylat, Dirne thylaminoethyl- acrylamid, Acryloxyethyltrimethylammoniumchlorid, Dimethyl- diallylammoniumchlorid, Propensulf onsäure, Sul oethyl- methacrylat, Styrensulf onsäure, Acrylamid, Methacrylamid, Acryloyltris-hydroxymethyl-methylamin, Methacryloyloxyethylglucoside, Polyethylenglykolacrylate,A preferred embodiment is the use of copolymers with hydrophilic substituents, such as sulfonyl, tertiary amino, ammonio, amide or carboxylic acid functions. Preferred comonomers are therefore, for example, acrylic acid, methacrylic acid, diethylaminoethyl acrylate, prosthesis, methylaminoethyl acrylamide, acryloxyethyltrimethylammonium chloride, dimethyldiallylammonium chloride, propenesulfonic acid, sulfethyl methacrylate, styrenesulfonic acid, acrylamide, methacrylamide, acryloyltris-hydroxymethylacrylate, methacryloyl methacrylate,
Vinylpyrrolidon, Vinylalkohol und weitere dieser Verbindungen.Vinyl pyrrolidone, vinyl alcohol and other such compounds.
Ein weiteres bevorzugtes Copolymer umfasst Acrylsäure und eineAnother preferred copolymer comprises acrylic acid and a
Maleinsäure, z . B . ein Maleinsäureanhydrid und ggf . weitere hydrophile Monomere wie etwa Acrylamid. Bevorzugt ist ein
Copolymer, das Maleinsäure und Acrylsäure umfasst. Weitere bevorzugte Copolymere sind Poly(vinylmethylether-co-Malein- säureanhydrid) , Poly (butadiene-co-Maleinsäureanhydrid) , Poly (ethylene-co-Maleinsäureanhydrid) .Maleic acid, e.g. B. a maleic anhydride and possibly other hydrophilic monomers such as acrylamide. A is preferred Copolymer comprising maleic acid and acrylic acid. Other preferred copolymers are poly (vinyl methyl ether-co-maleic anhydride), poly (butadiene-co-maleic anhydride), poly (ethylene-co-maleic anhydride).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Copolymer eine Asparaginsäure und ein Succinimid, wobei die Aparaginsäure bevorzugt eine L-Asparaginsäure ist . In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Reaktivpolymer ein Maleinsäureanhydrid Monomere umfassendes Copolymer. Besonders bevorzugt ist, dass das Copolymer Maleinsäure und Acrylamid umfasst.In a further preferred embodiment, the copolymer comprises an aspartic acid and a succinimide, the aspartic acid preferably being an L-aspartic acid. In a further preferred embodiment, the reactive polymer is a copolymer comprising maleic anhydride monomers. It is particularly preferred that the copolymer comprises maleic acid and acrylamide.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das wasserlösliche Polymer P2 mindestens eine Amino- und/oder Hydroxilfunktion. Bevorzugt ist das Polymer P2 ein Protein, eine Kohlenhydrat- und/oder eine Peptidstruktur bzw. ein Gemisch aus diesen. Bevorzugt ist es, dass P2 Gelatine, Albumine, Globine, Hämoglobine, Casein, Molke, Sojaprotein, Weizenkleber, Serum und/oder pflanzliche Extrakte umfasst. Weiterhin ist es bevorzugt, dass P2 Protamine, Polylysin, Polyserin, Polyornithin und weitere Kohlenhydrate umfasst. Bei den weiteren Kohlenhydraten handelt es sich um bevorzugt um Chitosan, aminofunktonalisierte Dextrane, Dextrane, Stärken, Polyethylenimin, Polyallylamin, Polyacrylate, Polyvinylalkohol und /oder Polythiole. Bevorzugt ist es, dass die Acrylate primäre Aminofunktionen umfassen.In a further preferred embodiment, the water-soluble polymer P2 comprises at least one amino and / or hydroxyl function. The polymer P2 is preferably a protein, a carbohydrate and / or a peptide structure or a mixture of these. It is preferred that P2 comprises gelatin, albumins, globins, hemoglobins, casein, whey, soy protein, wheat gluten, serum and / or vegetable extracts. It is further preferred that P2 comprises protamines, polylysine, polyserine, polyornithine and other carbohydrates. The other carbohydrates are preferably chitosan, amino-functionalized dextrans, dextrans, starches, polyethyleneimine, polyallylamine, polyacrylates, polyvinyl alcohol and / or polythiols. It is preferred that the acrylates comprise primary amino functions.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Mikro- und/oder Nanokapseln in ihrem Inneren kolloidal gelöste Teilchen. Bevorzugt ist es, dass die kolloidalen Teilchen Liposomen, Zellen, Latexpartikel, Kristalle, Öl-in-Wasseremulsionen, Wasser-in-Öl-in- Wasser- Emulsionen (w/o/w) , Proteinaggregate und/oder Pigmente sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden Polymere Pl, umfassend Aldehydfunktionen zur Verkapselung von Partikeln verwendet. Geeignete Polymere sind beispielsweise durch polymeranaloge Umsetzung von Polyzuckern mit Oxidationsmitteln wie H202, Kaliumperoxodisulfat oder Natriumperjodat zugänglich. Dabei werden zwei vicinale Hydroxylgruppen bis zum Aldehyd aufoxidiert und gleichzeitig der 6-Ring des Zuckers gespalten, die Polysacharidhauptkette bleibt aber intakt. Es entstehen pro Monomer zwei Aldehydfunktionen, der Gesamtgehalt an Aldehydgruppen kann über die Reaktionsdauer oder Oxidationsmittelkonzentration gesteuert werden. Die Polymere enthalten weitere funktioneile Gruppen zur Verbesserung ihrer Wasserlöslichkeit, wie etwa Sulfonsäuregruppen, Carboxyl- gruppen, die oftmals durch den natürlichen Ursprung des Materials schon vorhanden sind (vergl. Heparin, Alginat) oder tertiäre oder quartäre Aminofunktionen oder Säureamide.In a further particularly preferred embodiment of the invention, the microcapsules and / or nanocapsules comprise colloidally dissolved particles in their interior. It is preferred that the colloidal particles are liposomes, cells, latex particles, crystals, oil-in-water emulsions, water-in-oil-in-water emulsions (w / o / w), protein aggregates and / or pigments. In a further embodiment of the invention, polymers P1, comprising aldehyde functions, are used to encapsulate particles. Suitable polymers are accessible, for example, by polymer-analogous reaction of poly sugars with oxidizing agents such as H202, potassium peroxodisulfate or sodium periodate. Two vicinal hydroxyl groups are oxidized to the aldehyde and at the same time the 6-ring of the sugar is split, but the main polysaccharide chain remains intact. Two aldehyde functions are formed per monomer, the total content of aldehyde groups can be controlled via the reaction time or oxidant concentration. The polymers contain further functional groups to improve their water solubility, such as sulfonic acid groups, carboxyl groups, which are often already present due to the natural origin of the material (cf. heparin, alginate) or tertiary or quaternary amino functions or acid amides.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von Mikro- und/oder Nanokapseln, wobei Imid-, Aldehyd-, Anhydrid und/oder Säurechloridfunktionen umfassende Reaktivpolymere zur Herstellung einer Kapselwand verwendet werden.The invention also relates to a method for producing microcapsules and / or nanocapsules, reactive polymers comprising imide, aldehyde, anhydride and / or acid chloride functions being used to produce a capsule wall.
Eine bevorzugte Ausführung ist die schichtweise Abscheidung von Polymeren auf liposomalen Templaten nach WO 00/28972. Überraschenderweise wurde gefunden, dass sich auch andere Strukturen, wie etwa Zellen, Öl-in-Wasser- (o/w) -Emulsionen, Mehrfachemulsionen - wie w/o/w-Doppelemulsionen -, Pigmente, Kristalle, Proteinaggregate oder Latexpartikel auf diese Art beschichten lassen. Voraussetzung für eine Beschichtung der genannten Art ist z.B. das Vorhandensein funktioneller Gruppen wie etwa Amino-, Thiol-, Hydrazo-, Aldehyd-, Carboxyl-, Aktivester- Hydroxyl- oder Azidwasserstoffgruppen auf der Oberfläche der kolloidal gelösten Partikel oder eine elektrostatische Anziehung zwischen Polymer und Kolloid.
Der Aufbau der Hüllschicht erfolgt insbesondere an einer Phasengrenze, etwa der zwischen einer Lipidschicht und dem Medium, aber vorteilhafterweise nicht über diese Grenze hinweg. Alle Polymere Pl und P2 sind bevorzugt wasserlöslich und es erfolgt keine Separation der Polymere in zwei verschiedenen ■ Phasen wie etwa bei bekannten Polykonden- sationsreaktionen zwischen einem wasserlöslichen und einem öllöslichen Polymer.A preferred embodiment is the layer-by-layer deposition of polymers on liposomal templates according to WO 00/28972. Surprisingly, it was found that other structures, such as cells, oil-in-water (o / w) emulsions, multiple emulsions - such as w / o / w double emulsions -, pigments, crystals, protein aggregates or latex particles can also be found in this way have it coated. A prerequisite for a coating of the type mentioned is, for example, the presence of functional groups such as amino, thiol, hydrazo, aldehyde, carboxyl, active ester, hydroxyl or azide hydrogen groups on the surface of the colloidally dissolved particles or an electrostatic attraction between the polymer and Colloid. The shell layer is built up in particular at a phase boundary, for example that between a lipid layer and the medium, but advantageously not beyond this boundary. All of the polymers P1 and P2 are preferably water-soluble and there is no separation of the polymers in two different phases, as is the case, for example, in known polycondensation reactions between a water-soluble and an oil-soluble polymer.
Mit Vorteil kann zunächst ein Reaktivpolymer oder ein anderes Polymer mit den Templaten in Kontakt gebracht werden. Eine bevorzugte Ausführung besteht darin, dass zunächst ein Reaktivpolymer mit dem Templat in Kontakt gebracht wird und vor der vollständigen Hydrolyse der Imido- oder Anhydrid- oder Säurechloridfunktionen ein weiteres Polymer zugesetzt wird.Advantageously, a reactive polymer or another polymer can first be brought into contact with the templates. A preferred embodiment is that a reactive polymer is first brought into contact with the template and another polymer is added before the imido- or anhydride or acid chloride functions are completely hydrolysed.
Eine besonders bevorzugte Ausführung des Verfahrens der Herstellung der Nano- und/oder Mikropartikel beruht auf der Ausbildung elektrostatischer Interaktionen zwischen Templat und erstem Polymer bzw. zwischen einem bereits einfach oder mehrfach beschichteten Partikel und einem nächsten Polymer. Im letzteren Fall sind die einfach oder mehrfach beschichteten Partikel selbst wieder als Template der Reaktion aufzufassen. Die Anzahl der aufgebrachten Schichten ist mindestens zwei, kann aber auch sehr viel größer sein.A particularly preferred embodiment of the method for producing the nano- and / or microparticles is based on the formation of electrostatic interactions between the template and the first polymer or between an already single or multiple coated particle and a next polymer. In the latter case, the single or multiple-coated particles themselves are to be understood as templates for the reaction. The number of layers applied is at least two, but can also be much larger.
Ein vorteilhaftes Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung elektrostatisch stabilisierter Polymerschichten auf kolloidalen Templaten ist in der WO 01/64330 offenbart, die in den Offenbarungsgehalt der Erfindung mit aufgenommen wird. Viele der hier beschriebenen Reaktivpolymere sind insbesondere wasserlöslich, aber als wässrige Lösung nur bedingt oder nicht lagerfähig, da reaktive Gruppen wie Anhydride, Säurechloride und Imide mit Wasser reagieren und die Aktivierung aufheben. Deshalb ist es von Vorteil, wenn die
Reaktivpolymere Pl vor der Beschichtung in wasserfreien, polaren, aber mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln, wie beispielsweise DMF, THF, Dioxan, Aceton oder DMSO gelöst werden. Besonders bevorzugt ist DMSO, wegen seiner geringen Toxizität für pharmazeutische und kosmetische Anwedungen. Mit dem Verfahren gelingt die Beschichtung von Templatpartikeln auch unter Verwendung dieser Reaktivpolymere, wenn diese in organischer Lösung in den Prozess geführt werden. Wenn Carboxyle, Sulfonate oder andere geladene Gruppen zur Erhöhung der Hydrophilie des Moleküls vorhanden sind, kommt es vorteilhafterweise zu einer schnellen Anlagerung von Pl an die Kolloidteilchen aufgrund elektrostatischer Anziehung und somit zu einer räumlich nahen Fixierung an den Reaktionspartner. Damit wird mit Vorteil eine hohe lokale Konzentration der chemisch reaktiven Gruppen am Reaktionspartner gegenüber Wasser erreicht. Die in WO 01/64330 beschriebene Vorrichtung erlaubt eine kontinuierliche und schnelle Prozessführung mit Mischung der Reaktionspartner, insbesondere innerhalb 1 Sekunde, was bei einer konventionellen Prozessführung in einem batch-Verfahren unter Rührung, wo immer das gesamte Reaktionsvolumen bewegt werden muss nicht der Fall ist. Die Kombination aus der erfindungsgemäßen Lehre mit dem Verfahren nach WO 01/64330 macht es durch seine spezielle Ausführung vorteilhafterweise möglich, dass nur ein geringer Teil der reaktiven Gruppen durch Hydrolyse sich der Vernetzungsreaktion entzieht .An advantageous method and a device for producing electrostatically stabilized polymer layers on colloidal templates is disclosed in WO 01/64330, which is included in the disclosure content of the invention. Many of the reactive polymers described here are water-soluble in particular, but can only be stored to a limited extent or not as an aqueous solution, since reactive groups such as anhydrides, acid chlorides and imides react with water and cancel the activation. It is therefore an advantage if the Reactive polymers P1 are dissolved in water-free, polar, but water-miscible solvents, such as DMF, THF, dioxane, acetone or DMSO, before coating. DMSO is particularly preferred because of its low toxicity for pharmaceutical and cosmetic applications. With the method, template particles can also be coated using these reactive polymers if they are fed into the process in organic solution. If carboxyls, sulfonates or other charged groups are present to increase the hydrophilicity of the molecule, there is advantageously a rapid attachment of PI to the colloid particles due to electrostatic attraction and thus to a spatially close fixation on the reaction partner. This advantageously achieves a high local concentration of the chemically reactive groups on the reactant with respect to water. The device described in WO 01/64330 allows continuous and rapid process control with a mixture of the reactants, in particular within 1 second, which is not the case with conventional process control in a batch process with stirring, wherever the entire reaction volume has to be moved. The combination of the teaching according to the invention with the method according to WO 01/64330 advantageously makes it possible due to its special design that only a small part of the reactive groups escapes the crosslinking reaction by hydrolysis.
Bevorzugt ist es in einer Ausführungsform, dass die Abscheidung der Polymere schichtweise vorgenommen wird. Als Template für dieses Verfahren eignen sich insbesondere alle elektrostatisch aufgeladenen kolloidalen Teilchen, wie beispielsweise Zellen, Liposomen, o/w-Emulsionen, w/o/w- Doppelemulsionen, Kristalle, Proteinaggregate, Pigmente, Latexpartikel und andere mehr.
Sollen o/w-Emulsionen oder w/o/w-Emulsionen oder Liposomen verkapselt werden, so kann ein erstes Polymer mit amphipatisehen Eigenschaften verwendet werden. BeispielhafteIn one embodiment, it is preferred that the polymers are deposited in layers. All electrostatically charged colloidal particles, such as cells, liposomes, o / w emulsions, w / o / w double emulsions, crystals, protein aggregates, pigments, latex particles and others, are particularly suitable as templates for this method. If o / w emulsions or w / o / w emulsions or liposomes are to be encapsulated, a first polymer with amphipath properties can be used. exemplary
Verbindungen sind Polyelectrolyte auf Acrylat- oder Vinyl- Basis, bei denen ein Anteil bis etwa 10 % der Monomere mit langkettigen Kohlenwasserrstoffketten versehen ist; z.B.Compounds are polyelectrolytes based on acrylate or vinyl, in which a proportion of up to about 10% of the monomers is provided with long-chain hydrocarbon chains; e.g.
Poly (N-ethyl-4-vinyl-pyridinium-co- (N-palmityl- -vinyl- pyridinium) bromid) . Auch ionische Komplexe aus Tensiden mitPoly (N-ethyl-4-vinyl-pyridinium-co- (N-palmityl- -vinyl-pyridinium) bromide). Also ionic complexes with surfactants
Polyelektrolyten sind geeignete Verbindungen, wie Poly (diallyldimethyl) ammonium-poly (stearat) oder Poly-Polyelectrolytes are suitable compounds, such as poly (diallyldimethyl) ammonium poly (stearate) or poly
(methacrylat-poly (dimethyldioetadecyl-ammonium) .(methacrylate poly (dimethyldioetadecyl ammonium).
Weitere bevorzugte Verfahren zur Herstellung von Nano- oder Mikrokapseln mit Reaktivpolymeren sind dem Fachmann als Koazervatbildung bekannt (siehe R. Voigt: Pharmazeutische Technologie, Ullstein Mosby, 1995, S. 289 ff.)Further preferred processes for the production of nano- or microcapsules with reactive polymers are known to the person skilled in the art as coacervate formation (see R. Voigt: Pharmaceutical Technology, Ullstein Mosby, 1995, p. 289 ff.)
Reaktivpolymere wie die hier beschriebenen können bei der komplexen Koazervation beispielsweise von Gelatine verwendet werden. Sie können aber auch zur nachträglichen Verfestigung von einfachen Koazervaten eingesetzt werden.Reactive polymers such as those described here can be used in the complex coacervation of, for example, gelatin. However, they can also be used for the subsequent consolidation of simple coacervates.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre erfolgt z.B. bei der Verkapselung von Kolloiden oder bei der Herstellung von Nano- und Mikrohohlkugeln. Eine Verkapselung von Kolloiden kann für eine Erhöhung der mechanischen oder physiologischen Stabilität solcher Partikel ausgenutzt werden. So lassen sich etwa Liposomen gegenüber mechanischen und biochemischen Stressoren durch Verkapselung schützen. Ebenso lassen sich die mechanisch empfindlichen Tröpfchen einer w/o/w-Doppelemulsion auf diese Art stabilisieren.The teaching of the invention is used e.g. in the encapsulation of colloids or in the production of nano and hollow micro spheres. Encapsulation of colloids can be used to increase the mechanical or physiological stability of such particles. For example, liposomes can be protected against mechanical and biochemical stressors by encapsulation. The mechanically sensitive droplets of a w / o / w double emulsion can also be stabilized in this way.
In einer anderen Ausführung kann die Kolloidstabilität, also die Vermeidung von Flockung oder Aggregation, erreicht werden.In another embodiment, the colloid stability, i.e. the avoidance of flocculation or aggregation, can be achieved.
So sind beispielsweise Liposomen in Gegenwart einer Emulsion instabil und fusionieren mit den Tröpfchen der Emulsion. Durch
Einzelverkapselung der Liposomen oder der Emulsionströpfchen kann dieser Vorgang vermieden werden. Es ist dann eine verbesserte Verwendung von Liposomen als stabile Wirkstoff- Container oder als Depotformen oder als Transporter in Kosmetika oder Pharmaka möglich.For example, liposomes are unstable in the presence of an emulsion and fuse with the droplets of the emulsion. By This process can be avoided by individually encapsulating the liposomes or the emulsion droplets. Improved use of liposomes as stable active substance containers or as depot forms or as transporters in cosmetics or pharmaceuticals is then possible.
Andere Anwendungsmöglichkeiten der Partikel bestehen bei der Verkapselung von Duftstoffen, Aromen oder anderen flüchtigen Substanzen, die nur langsam freigesetzt werden sollen.Other possible uses of the particles are in the encapsulation of fragrances, aromas or other volatile substances which are to be released only slowly.
Werden die Kolloide mit reaktiven Polyaspartaten verkapselt, so kann eine langsame Freisetzung in biologischen Systemen durch Hydrolyse oder proteolytische Spaltung erreicht werden. Das ist etwa der Fall, wenn die Partikel subkutan oder intramuskulär injiziert werden. Das ist auch der Fall, wenn die Partikel auf die Haut aufgebracht werden und durch Wirkung ■ von Bakterien aufgelöst werden. In diesem Fall eignen sich die Kapseln beispielsweise zur Herstellung von Deodorantien oder zur Vermeidung von bakteriellen Infektionen.If the colloids are encapsulated with reactive polyaspartates, slow release in biological systems can be achieved by hydrolysis or proteolytic cleavage. This is the case, for example, if the particles are injected subcutaneously or intramuscularly. This is also the case when the particles are applied to the skin and are dissolved by the action of ■ bacteria. In this case, the capsules are suitable, for example, for the production of deodorants or for the prevention of bacterial infections.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der Mikro- und/oder Nanokapseln zur Herstellung von kosmetischen Produkten. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der Mikro- und/oder Nanokapseln zum Transport von Wirkstoffen der pharmazeutischen Anwendungen. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung der Mikro- und/oder Nanokapseln zur verzögerten Freigabe von Wirkstoffen bei pharmazeutischen Anwendungen. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft die Verwendung von Mirko- und/oder Nanokapseln zur Verkapselung von Aromen und/oder Duftstoffen.The invention also relates to the use of the micro- and / or nanocapsules for the production of cosmetic products. The invention also relates to the use of the microcapsules and / or nanocapsules for the transport of active ingredients in pharmaceutical applications. The invention further relates to the use of the microcapsules and / or nanocapsules for the delayed release of active substances in pharmaceutical applications. Another preferred embodiment of the invention relates to the use of microcapsules and / or nanocapsules for encapsulating aromas and / or fragrances.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen veranschaulicht werden, ohne auf diese Beispiele beschränkt zu sein.
Beispiel 1The invention is to be illustrated below with the aid of examples, without being restricted to these examples. example 1
Aktivierung von AlginatActivation of alginate
Zur Erzeugung von reaktiven Aldehydgruppen in einem Polyzucker wird eine Lösung von lmg/ml (5,88 mM in Monomer) AlginatA solution of 1 mg / ml (5.88 mM in monomer) alginate is used to generate reactive aldehyde groups in a poly sugar
(SIGMA, low viscosity) in 10 mM Acetatpuffer bei pH 5 auf eine(SIGMA, low viscosity) in 10 mM acetate buffer at pH 5 to a
Natriumperjodatkonzentration von 20 mM eingestellt und 2h reagieren lassen. Anschließend wird das überschüssige NaI04 durch Dialyse gegen Wasser aus dem Reaktionsgemisch entfernt. Durch weitere Dialyse gegen 10 mM HEPES/lOOmM NaCl pH 7 , 5 wird eine Pufferung wiederhergestellt. Der Oxidationsgrad wurde durch photometrische Aldehydbestimmung mit Purbald® bei 355 nm gemessen (G. Avigad, Analytical Biochemistry (1983), 134, 499-Sodium periodate concentration adjusted to 20 mM and allowed to react for 2 hours. The excess NaI04 is then removed from the reaction mixture by dialysis against water. Buffering is restored by further dialysis against 10 mM HEPES / 100 mM NaCl pH 7.5. The degree of oxidation was measured by photometric aldehyde determination with Purbald® at 355 nm (G. Avigad, Analytical Biochemistry (1983), 134, 499-
504) . 70% der Monomereinheiten wurden oxidiert (Bei Verwendung von504). 70% of the monomer units were oxidized (when using
10 mM NaJ04 sind es 63%) .10 mM NaJ04 is 63%).
Beispiel 2 Beschichtung von Liposomen mit aktiviertem AlginatExample 2 Coating liposomes with activated alginate
Herstellung- der LiposomenProduction of liposomes
60mol-% Distearoylphosphytidylglycerol und 40mol-% Cholesterol werden in einem Gemisch aus Isopropanol und Chloroform (2/1) gelöst und unter Vakuum bis zur Trockene eingedampft. Der Lipidfilm wird anschließend in soviel Puffer (lOmM Na-Acetat, lOOmM NaCl, pH 4) rehydratisiert, dass eine Lipidkonzentration von 15 mg/ml erhalten wird. Die Suspensionen werden mehrmals durch isopore Polykarbonatmembranen mit einer Porengröße von 200nm extrudiert .60 mol% distearoylphosphytidylglycerol and 40 mol% cholesterol are dissolved in a mixture of isopropanol and chloroform (2/1) and evaporated to dryness under vacuum. The lipid film is then rehydrated in so much buffer (10mM Na acetate, 100mM NaCl, pH 4) that a lipid concentration of 15 mg / ml is obtained. The suspensions are extruded several times through isopore polycarbonate membranes with a pore size of 200nm.
Beschichtung der Liposomen mit aktiviertem Alαinat und PolvallylaminCoating the liposomes with activated alinate and polvallylamine
Aktiviertes Alginat (nach Beispiel 1) und Polyallylamin (SIGMA) werden in einer Konzentration von lmg/ml in 10 mM
HEPES/lOOmM NaCl pH 7,5 Puffer gelöst. Die Liposomen werden in dem selben Puffer auf eine Lipidkonzentration von 0,15mg/ml verdünnt . Die unten angegebenen Mengen Polymer werden sukzessive zu den Liposomen gegeben:Activated alginate (according to Example 1) and polyallylamine (SIGMA) are in a concentration of 1 mg / ml in 10 mM HEPES / 100mM NaCl pH 7.5 buffer dissolved. The liposomes are diluted in the same buffer to a lipid concentration of 0.15 mg / ml. The amounts of polymer given below are successively added to the liposomes:
Zyklus Polymer μg Polymer/mg LipidCycle polymer μg polymer / mg lipid
1 Polyallylamin 501 polyallylamine 50
2 Alginat 1202 alginate 120
3 Polyallylamin 903 polyallylamine 90
4 Alginat 1654 alginate 165
Nachweis der Stabilisierung durch kovalente Vernetzung:Evidence of stabilization through covalent crosslinking:
Die Vernetzungsreaktion wurde bei Raumtemperatur und bei 37 °C durchgeführt .The crosslinking reaction was carried out at room temperature and at 37 ° C.
Parallel zu den Nanokapseln mit aktivierten Alginat wurden auch solche mit handelsüblichem Alginat präpariert. Die Polymermengen für die Beschichtung unterschieden sich nicht von den oben genannten. Beide Sorten Nanokapseln wurden zum Test über 3 Tage in 0,5 M NaCl inkubiert und deren Partikelgröße nach bestimmten ZeitIntervallen gemessen. Eine Instabilität zeigt sich durch Größenzunahme, d.h. Aggregatbildung (- keine Agg. bis +++ starke Agg. -Bildung/Flockung) .In parallel to the nanocapsules with activated alginate, those with commercially available alginate were also prepared. The amounts of polymer for the coating did not differ from those mentioned above. Both types of nanocapsules were incubated for 3 days in 0.5 M NaCl and their particle size measured after certain time intervals. An instability is shown by an increase in size, i.e. Aggregate formation (- no agg. To +++ strong agg. Formation / flocculation).
Aggregatbildungaggregation
1 d in 0, ,5 M 3 d in 0,5 M NaCl NaCl1 d in 0.5 M 3 d in 0.5 M NaCl NaCl
Unvernetzt +++ +++Unconnected +++ +++
Vernetzt 3d RT - -/+Networks 3d RT - - / +
Vernetzt 2h - -/+Networked 2h - - / +
37°C37 ° C
Vernetzt 17h RT + ++Connected 17h RT + ++
Vernetzt 17h - -Networked 17h - -
37°C
Wie in der Tabelle gezeigt, führt die höhere Temperatur von 37 °C zu wesentlich stabileren Partikeln, bedingt durch bessere Vernetzung.37 ° C As shown in the table, the higher temperature of 37 ° C leads to much more stable particles due to better cross-linking.
Beispiel 3Example 3
Beschichtung der Liposomen mit Chitosan undCoating the liposomes with chitosan and
Polysuccinimid/aspartatPolysuccinimide / aspartate
Chitosan (Pronova) und Polyaspartat mit 30 % Imidgruppen werden in einer Konzentration von lmg/ml in Puffer (10 mM Na- Acetat, pH 4) gelöst. Die Liposomen (wie in Beispiel 2) werden in demselben Puffer auf eine Lipidkonzentration von 0,15 mg/ml verdünnt . Die unten angegebenen Mengen Polymer werden sukzessive zu den Liposomen gegeben:Chitosan (Pronova) and polyaspartate with 30% imide groups are dissolved in a concentration of 1 mg / ml in buffer (10 mM Na acetate, pH 4). The liposomes (as in Example 2) are diluted in the same buffer to a lipid concentration of 0.15 mg / ml. The amounts of polymer given below are successively added to the liposomes:
Zyklus Polymer μg Polymer/mg LipidCycle polymer μg polymer / mg lipid
1 Chitosan 871 Chitosan 87
2 Polyaspartat 522 polyaspartate 52
3 Chitosan 483 Chitosan 48
4 Polyaspartat 1174 polyaspartate 117
Anschließend wird Na-Borat- Puffer (lOOmM pH 9.5) zugegeben und die Suspension wird 4 h bei 50 °C gehalten. Nach dem Abkühlen wird ein pH-Wert von 7.5 mit Salzsäure eingestellt.Na borate buffer (100 mm pH 9.5) is then added and the suspension is kept at 50 ° C. for 4 h. After cooling, a pH of 7.5 is set with hydrochloric acid.
Nachweis der Bildung von HüllstrukturenEvidence of the formation of envelope structures
Liposomen oder ein Teil der Suspension wird nach Abschluß der Reaktion mit Triton X-100 (0,2% in Wasser) behandelt. Dadurch werden die Liposomen aufgelöst. Liposomen können nicht länger mittels Lichtstreuung nachgewiesen werden, die verkapselten Strukturen streuen auch nach Auflösung der innenliegenden Liposomen noch das eingestrahlte Licht.
Beispiel 4Liposomes or part of the suspension are treated with Triton X-100 (0.2% in water) after the reaction has ended. This will dissolve the liposomes. Liposomes can no longer be detected by means of light scattering, the encapsulated structures still scatter the incident light even after the inner liposomes have dissolved. Example 4
Stabilisierung von Liposomen in o/w-EmulsionenStabilization of liposomes in o / w emulsions
Herstellung- der Liposomen Liposomen werden wie in Beispiel 2 hergestellt. DiePreparation of the Liposomes Liposomes are prepared as in Example 2. The
Hydratisierung erfolgt in einem Puffer enthaltend lOmM HEPES,Hydration takes place in a buffer containing 10MM HEPES,
50mM NaCl, lOOmM Carboxyfluoreseein, pH 7,5), so dass eine50mM NaCl, 100mM carboxyfluoreseein, pH 7.5) so that one
Lipidkonzentration von 15 mg/ml erhalten wird. Die Suspension wird wie oben extrudiert . Nicht eingeschlossenes Carboxyfluoreseein wird durchLipid concentration of 15 mg / ml is obtained. The suspension is extruded as above. Carboxyfluoreseein not included is by
Gelfiltration abgetrennt. Dazu wird ein Puffer (lOmM Na-Acetat pH4 ) verwendet .Gel filtration separated. A buffer (10 mM Na acetate pH4) is used for this.
Die Beschichtung der Liposomen erfolgt wie in Beispiel 3.The liposomes are coated as in Example 3.
Analysen zur Stabilität der Strukturen lml der Liposomen bzw. 1ml der daraus hergestellten ■ Nanokapseln werden mit je 5ml einer o/w-Emulsion (Lipovenös) gemischt und für 24h inkubiert. Die Mischung von Liposomen und der Emulsion fluoresciert danach mit mehr als 30% der maximalen Intensität. Die Mischung der Nanokapseln und der Emulsion fluoresciert mit weniger als 15% der maximalen Intensität.Analyzes the stability of the structures lml of the liposomes or 1ml of ■ nanocapsules produced therefrom are mixed with each 5 ml of a o / w emulsion (Lipovenös) and incubated for 24h. The mixture of liposomes and the emulsion then fluoresces with more than 30% of the maximum intensity. The mixture of the nanocapsules and the emulsion fluoresces with less than 15% of the maximum intensity.
Beispiel 5Example 5
Beschichtung einer EmulsionCoating an emulsion
50 mg Poly (diallyldimethyl) ammonium-poly (stearat) werden in 5 g Avocadool gelöst und mit 45 mL HEPES 10 mM pH 7,5 mit einem Ultraturrax emulgiert . Zu dieser Emulsion werden 2,75 mL einer lmg/ml Polyacrylsäure gegeben (entspricht 55 μg Polymer/mg Emulgator) , um eine erste Polymerschicht um die Öltröpfchen zu legen, die noch kein Reaktivpolymeres enthält. Dann wurden 10 mL dieser Emulsion mit 90 mL HEPES 10 M verdünnt. Die
weiteren Schichten werden durch Zugabe der folgenden Mengen der Polymere Polyallylamin (lmg/mL in HEPES 10 mM pH 7, 5) und Poly(ethylene-co-maleinsäureanhydrid) (lmg/mL in Dioxan) auf die Emulsionströpfchen aufgebracht:50 mg of poly (diallyldimethyl) ammonium poly (stearate) are dissolved in 5 g of Avocadool and emulsified with 45 mL of HEPES 10 mM pH 7.5 using an Ultraturrax. 2.75 ml of an mg / ml polyacrylic acid (corresponding to 55 μg polymer / mg emulsifier) are added to this emulsion in order to place a first polymer layer around the oil droplets which does not yet contain any reactive polymer. Then 10 mL of this emulsion were diluted with 90 mL HEPES 10 M. The Additional layers are applied to the emulsion droplets by adding the following amounts of the polymers polyallylamine (1 mg / ml in HEPES 10 mM pH 7.5) and poly (ethylene-co-maleic anhydride) (1 mg / ml in dioxane):
Zyklus μg Polymer/mgCycle μg polymer / mg
Polymer EmulgatorPolymer emulsifier
1 Polyallylamin 351 polyallylamine 35
2 Poly (E-co-2 poly (E-co-
75 MSA)75 MSA)
3 Polyallylamin 403 polyallylamine 40
4 Poly (E-co-4 poly (E-co-
90 MSA)90 MSA)
5 Polyallylamin 405 polyallylamine 40
6 Poly (E-co-6 poly (E-co-
110 MSA)110 MSA)
Anschließend wird die beschichtete Emulsion in einer Tangentialdialyse vom organischen Lösungsmittel befreit und auf 10% bezogen auf den Ölanteil aufkonzentriert . Die entstandene Emulsion ist über Monate hinweg stabil.The coated emulsion is then freed from the organic solvent in a tangential dialysis and concentrated to 10% based on the oil content. The resulting emulsion is stable for months.
Beispiel 6Example 6
Herstellung von Nanokapseln mit Poly (ethylene-co- maleinsäureanhydrid) und PolyallylaminProduction of nanocapsules with poly (ethylene-co-maleic anhydride) and polyallylamine
Liposomen DSPG/Chol nach Beispiel 2 werden mit HEPES 10 mM pH 7,5 auf 0,15 mg/ml verdünnt. Polyallylamin hydrochlorid (Aldrich) wird als lmg/ml Lösung in HEPES 10 mM pH 7,5, Poly (ethylene-co-maleinsäureanhydrid) als 1 mg/ml Lösung in Dioxan bereitgestellt.Liposomes DSPG / Chol according to Example 2 are diluted to 0.15 mg / ml with HEPES 10 mM pH 7.5. Polyallylamine hydrochloride (Aldrich) is provided as an mg / ml solution in HEPES 10 mM pH 7.5, poly (ethylene-co-maleic anhydride) as a 1 mg / ml solution in dioxane.
Die unten angegebenen Mengen Polymer werden sukzessive zu den Liposomen gegeben:
Zyklus Polymer μg Polymer/mg LipidThe amounts of polymer given below are successively added to the liposomes: Cycle polymer μg polymer / mg lipid
1 Polyallylamin 481 polyallylamine 48
2 Poly(E-co-MSA) 792 poly (E-co-MSA) 79
3 Polyallylamin 533 polyallylamine 53
4 Poly(E-co-MSA) 1104 poly (E-co-MSA) 110
5 Polyallylamin 1255 polyallylamine 125
6 Poly(E-co-MSA) 1856 poly (E-co-MSA) 185
Anschließend wird die Nanokapselsuspension mit einer Tangentialdialyse vom organischen Lösungsmittel befreit.The organic solvent is then removed from the nanocapsule suspension using tangential dialysis.
Beispiel 7Example 7
Kontinuierliche Herstellung von Nanokapseln mit Poly (ethylene- co-maleinsäureanhydrid) und AlbuminContinuous production of nanocapsules with poly (ethylene-co-maleic anhydride) and albumin
Liposomen DSPG/Chol nach Beispiel 2 werden mit Wasser auf 0,15 mg/ml verdünnt und mit 1 N HCl pH 4 eingestellt. Rinderserumalbumin wird als lmg/ml Lösung in Wasser (pufferfrei, pH 4), Poly (ethylene-co-maleinsäureanhydrid) als 1 mg/ml Lösung in Dioxan bereitgestellt. Für die Beschichtung der Liposomen mit den Polymeren wird die Liposomenlosung mit einer Pumpe in einem konstantem Fluss durch die Vorrichtung nach WO 01/64330 geführt . Die zur Beschichtung benutzten Polymere werden nacheinander in das System der Hauptflussstrecke eingeführt. Die Mischung der Reaktanden erfolgt in den Mischkammern an den Zuführungspunkten. Nach Durchlaufen der Vorrichtung wird die Nanokapselsuspension aufgefangen. Jeweils 1L-Portionen werden an einer Tangentialdialyse mittels Hohlfasermodul vom organischen Lösungsmittel befreit und anschließend auf 20 ml aufkonzentriert .
Liposomes DSPG / Chol according to Example 2 are diluted to 0.15 mg / ml with water and adjusted to pH 4 with 1N HCl. Bovine serum albumin is provided as an mg / ml solution in water (buffer-free, pH 4), poly (ethylene-co-maleic anhydride) as a 1 mg / ml solution in dioxane. To coat the liposomes with the polymers, the liposome solution is passed through the device according to WO 01/64330 in a constant flow using a pump. The polymers used for the coating are introduced one after the other into the system of the main flow section. The reactants are mixed in the mixing chambers at the feed points. After passing through the device, the nanocapsule suspension is collected. In each case 1L portions are freed of the organic solvent on a tangential dialysis using a hollow fiber module and then concentrated to 20 ml.