DE10026453A1 - Verfahren zur Herstellung magnetischer bzw. nicht magnetischer Calciumalginat-Beads - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft magnetische und nicht magnetische sphärische Partikel mit einem mittleren Durchmesser von 0,5-20 mum sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Matrix der sphärischen Partikel besteht aus einem formbeständigen Alginatgel, das durch Salzbrücken zwischen den Carboxylgruppen des Alginats vernetzt wird. Die Herstellung der sphärischen Partikel erfolgt durch ein neuartiges Dispersionsverfahren, dessen Besonderheit in der Verwendung spezieller Stabilisatormischungen besteht.

Description

Die Erfindung betrifft magnetische und nicht magnetische sphärische Partikel sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Matrix der sphärischen Partikel besteht aus einem formbeständigen Alginatgel, das durch Salzbrücken zwischen den Carboxylgruppen des Alginates vernetzt wird. Die sphärischen Partikel können erfindungsgemäss inkorporiertes magnetisches Material enthalten.

Das vorzugsweise verwendete Matrixmaterial Alginat ist ein Copolymer, bestehend aus den zwei 1,4-verknüpften Monomeren, β-D-Mannuron- und α-L-Guluronsäure, wobei die beiden Monomere im Polymer nicht statistisch, sondern blockweise angeordnet sind. Neben rein homopolymeren Blöcken (Mannuron- oder Guluronblöcke) treten im Polymer auch Blöcke auf, die beide Monomere abwechselnd enthalten (Mannuron/Guluronblöcke). Alginate werden aufgrund ihrer hohen Biokompatibilität vielfach verwendet und sind im Handel in hoher Reinheit erhältlich. Je nach Quelle können sie stark in ihrer Zusammensetzung variieren, angefangen von reiner Mannuronsäure bis hin zu Polymeren mit einem über 80%igen Guluronsäureanteil. Die physikalischen Eigenschaften des Alginates hängen in weitem Masse von seinem Mannuron-Guluronsäure-Verhältnis ab.

Verfahren zur Herstellung von sphärischen Calciumalginat-Partikeln sind in der Literatur seit langem beschrieben. Häufig angewendet wird die sogenannte Eintropfmethode. Hierbei wird eine Lösung aus Natriumalginat über eine Hohlnadel oder Kanüle in eine Lösung eines Vernetzers, z. B. eine Calciumsalzlösung ("ionogener Crosslinker"), getropft. Auch andere zweiwertige Kationen wie Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺ und Mn²⁺ sind als ionogene Vernetzer geeignet. Ihr Einsatz ist jedoch, bedingt durch ihre Toxizität, limitiert. Einwertige Kationen oder Mg²⁺-Ionen sind als Vernetzer ungeeignet. Das rein ionogene Vernetzen und das damit verbundene Gelieren der Alginatlösung wird hauptsächlich durch den Austausch der Na⁺-Ionen des Guluronates im Polymeren durch z. B. Ca²⁺ bewirkt. Die dadurch hervorgerufene besondere räumliche Anordnung der Guluronsäuresequenzen um das zweiwertige Ca²⁺- Ion, in der Literatur unter dem Begriff "Egg-Box-Model" bekannt, ist für den Aufbau des resultierenden Gel-Netzwerkes verantwortlich. Dieses verleiht dem sich bildenden sphärischen Partikel ("Bead") die Festigkeit. Sphärische Partikel aus Alginat, hergestellt durch Eintropfen einer Alginatlösung in ein Reservoir eines ionogenen Crosslinkers, werden in der Literatur vielfach zum Einkapseln der verschiedensten Substanzen, z. B. Pflanzenzellen [K. Redenbaugh et al. Bio/Technology, 4, 797-801, 1986], Säugetierzellen [DE 30 12 233], Hefezellen [T. Shiotani et al. Eur. J. Appl. Microbial Biotechnol, 13(2), 1981], Bakterien [H. Provost et al. Biotechnology Letters, 7(4), 247-252, 1985], Therapeutika [US 485,471] sowie zur Herstellung künstlichen Kaviars [JP 60 83,570] verwendet. Zu Inkorporationszwecken wird das einzukapselnde Material der Alginatlösung vor Kontakt mit dem Vernetzungsmedium zugesetzt.

Die Verwendung von Alginatbeads zur Einkapselung von Magnetit ("Eintropfmethode") und deren Einsatz in der Chromatographie ist in WO 86/03136 beschrieben. Pope et al [3. Biomedical Materials Research, Vol 28, 449-457, 1994] verwendet über ein "Eintropfverfahren" hergestellte und anschließend modifizierte magnetithaltige Alginatbeads zur Separation von CD34+ (KG1a)-Zellen.

Die Anmeldung EP 0313008 beschäftigt sich mit Membrankapseln aus Polysacchariden sowie Polysäuren/Polybasen, die magnetische Partikel enthalten.

US 5,427,935 beschreibt ein Verfahren zur Einkapselung u. a. von magnetischen Partikeln in gelbildende Polymere. WO 81/00575 offenbart einen Katalysator, der aus Mikroorganismen, die zusammen mit magnetischem Material in einem Trägermaterial aus Alginat inmobilisiert vorliegen, besteht. Bei allen drei Anmeldungen wird zur Herstellung der magnetischen Partikel eine Eintropfmethode beschrieben.

Das als Eintropfmethode bezeichnete Verfahren hat mehrere Nachteile. Eine Reduktion der Beadgröße, die z. B. für Fermentationsprozesse oder für das sogenannte "Drug Delivery" genau definiert sein muß, ist durch die Dimensionen der verwendeten Nadel/Kanüle nur begrenzt möglich. Sphärische Partikel <0,5 m sind so nur schwer herstellbar. Eine weitere Reduzierung der Beadgröße kann durch den mehr oder weniger aufwendigen Einsatz technischer Hilfsmittel wie z. B. elektrostatischer Pulssysteme [Canadian Patent, 1241598], rotierender oder vibrierender Nadeln bzw. weiterentwickelter Eintropftechniken erfolgen. Letztere Techniken sind oftmals, durch ihre Komplexität und geringe Produktivität, für ein industrielles "Scale-up" nur bedingt geeignet.

Neben den oben beschriebenen Techniken gibt es eine weitere grundlegende Methode zur Herstellung von sphärischen Alginat-Partikeln. Diese Methode wird weniger häufig verwendet und basiert auf einem Emulsionsverfahren. Die bisher bekannten Emulsionsverfahren können grob in zwei Gruppen eingeteilt werden.

Zum einen diejenigen Emulsionsverfahren, bei denen sphärische Partikel dadurch gebildet werden, daß der in der organischen bzw. lipophilen Phase, die mit der Alginatlösung nicht mischbar ist, emulgierten Alginatlösung eine Lösung eines ionogenen Vernetzers (z. B. eine Ca²⁺-Lösung) zugesetzt wird [L. W. Chan er al. J. Microencapsulation, 15(4), 409-420, 1998; N.-H. Cho et al. J. Controlled Release, 53, 215-224, 1998; G. Fundueanu et al. Biomaterials, 20, 1427-1435, 1999]. Die dort beschriebenen Verfahren beziehen sich jedoch ausschließlich auf unmagnetische sphärische Partikel. Nicht magnetische sphärische Partikel sind für das gezielte, ein äußeres magnetisches Feld nutzende "active drug targeting" nicht verwendbar.

Zum anderen diejenigen Emulsionstechniken, die als sogenannte interne Vernetzungverfahren bezeichnet werden. Hierbei ist in den in der lipophilen Phase emulgierten Alginattropfen der ionogene Vernetzer bereits enthalten. Dieser liegt aber chemisch in einer derartigen Form in der Alginatlösung vor, dass erst entweder nach Zusatz einer Säure oder durch Einstellung eines chemischen Gleichgewichtes das eigentliche, die Bildung der sphärischen Partikel auslösende bivalente Kation freigesetzt wird [US 4 822 534; D. Poncelet et al. Appl. Microbiol Biotechnol, 43, 644-­ 650, 1995; M. Monshipouri et al. J. Microencapsulation, 12(3), 255-262, 1995].

Es lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neues, für das industrielle "Scale-up" geeignete Dispersionsverfahren zur Herstellung von sphärischen Calciumalginat- Partikeln, speziell zur Herstellung von sphärischen magnetischen Calciumalginat- Partikeln, zu entwickeln.

Der Einsatz magnetischer Partikel aus den verschiedensten Matrixmaterialien [EP 0087786, EP 0016552] erfolgt in den letzten Jahren vor allem in der Biochemie und Medizin, vornehmlich zur Abtrennung von Zellen, Proteinen und Nukleinsäuren. Aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften lassen sich derartige sphärischen Partikel auch als Transportsysteme für inkorporierte Pharmaka in bestimmte Körperareale nutzen (sogenanntes active drug targeting). Deshalb war ein weiteres Ziel der Erfindung, sphärische magnetische Partikel einer mittleren Größe von kleiner 10 µm zu entwickeln, die für eine spätere in vivo Applikation genutzt werden können. Nicht magnetische sphärische Partikel können im Bereich des sogenannten passive drug targeting zum Einsatz kommen.

Die PCT-Anmeldung WO 99/31167 beschreibt die Herstellung kovalent vernetzter Polymerpartikel, die erfindungsgemäß u. a. aus kovalent vernetztem Alginat bestehen. Das hier offengelegte Verfahren ist zur Herstellung von Polymer-Partikeln mit einem mittleren Durchmesser von 10-250 µm geeignet. Die Patente DE 196 44 343 und DE 31 44 683 beschreiben die Herstellung u. a. von alginathaltigen Mikrokapseln zur Inkorporation von Lebensmittel, Lebensmittelersatzstoffen und Arzneimittel bzw. von Ölen und öllöslichen Substanzen. Während bei ersterem die Herstellung auf einer Ultraschallsynthese bzw. anschließender "Cross-Flow-Filtration" beruht, wird bei letzterem wieder auf eine Eintropftechnik zurückgegriffen. EP 0480729 legt ein Verfahren zur Einkapselung eines sich in einem Öltropfen befindenden Therapeutikums in eine Polysaccharidmatrix offen. Ausgangspunkt ist hierbei eine Öl/Wasser-Emulsion, bei der das aus einem Polysaccharid bestehende Matrixmaterial in einer Konzentration von 20-100% (w/w) in der wässrigen Phase gelöst vorliegt. EP 0213303 beschreibt ein Emulsionssystem, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass zwei gegenseitig unmischbare wässrige Phasen die Emulsionsgrundlage bilden. Erfindungsgemäß kann die Verfestigung der emulgierten Polymertropfen, die inkorporiertes Material enthalten, in Abhängigkeit von der chemischen Natur des eingesetzten Polymeren auf vielfältige Weise erfolgen. Die so hergestellten Polymerpartikel sind größtenteils amorph. Definierte perl- bzw. kugelförmige Partikel lassen sich mit dem genannten Verfahren nicht herstellen. Die PCT-Anmeldung WO 93/19115 bezieht sich auf ein Emulsionsverfahren zur Herstellung eines porösen Polysaccharidmaterials, bei dem es sich u. a. auch um Alginat handelt. Das Polysaccharidmaterial ist durch zwei unterschiedliche Porengrößen (Klassen von Poren, die sich in ihrer Größe unterscheiden) charakterisiert. Die Anmeldung EP 0222718 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung makroporöser Partikel, die u. a. aus einem Polysaccharid bestehen und die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie eine Partikelgröße von 10-500 µm und eine große Zahl von Hohlräumen mit einem Durchmesser von 1-50 µm aufweisen. DE 22 64 074 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln, das auf dem Prinzip der Phasentrennung beruht. Hierbei führt man eine Phasentrennung zwischen den drei Ausgangssubstanzen, Polymer, Lösungsmittel und Nichtlösungsmittel in einem vierten Grundstoff (Träger) durch. Die so gebildeten Mikrokapseln sind kugelförmig bzw. annähernd kugelförmig, wobei keinerlei Größenangaben gemacht werden. Alexakis et al [Applied Biochemistry and Biotechnology, 50, 93-106, 1995.] nutzt ein von Poncelet et al (s.o.) entwickeltes Emulsionsverfahren zur Inkorporation von DNA und Carbonyl-Eisen-Pulver in sphärischen Alginat-Partikeln. Die so hergestellten sphärischen DNA-Alginat Partikel werden mit einer mit Glutaraldehyd vernetzten Chitosanschutzhülle umgeben. Die mittleren Durchmesser der erhaltenen magnetischen sphärischen DNA-Alginat- Partikel liegen in einem Bereich von 20-500 µm, was eine in vivo Applikation innerhalb des Gefäßsystems nicht zuläßt. Die Anmeldung WO 83/03426 beschreibt mit einer Hülle eines Kohlenhydrates (u. a. Alginat) umgebene magnetische Partikel und daran gebundene Antikörper mit einem Durchmesser von max. 1 µm und deren Verwendung zur Zellseparation. Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass eine rasche Zellseparation mittels eines Handmagneten aufgrund der Feinheit der Partikel nicht ohne weiteres möglich ist.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, also die Entwicklung eines für das industrielle "scale-up" geeignete Dispersionsverfahrens zur Herstellung sphärischer magnetischer Alginat-Partikel mit einem mittleren Durchmesser unter 20 µm, wurde wie folgt gelöst:

Eine wässrige Alginatlösung bzw. eine Mischung aus Alginatlösung und einem magnetischen Kolloid wird in einem eine Kombination von mindestens zwei Emulgatoren enthaltenden mineralischen Öl, vorzugsweise ein hochviskoses Silikonöl, eingebracht und in eine Wasser/Öl-Dispersion überführt.

Im Hinblick auf einheitliche, perlförmige Partikel mit geforderten Größen kleiner als 20 µm hat sich überraschenderweise gezeigt, dass für die Ölphase nur eine Mischung aus zwei, vorzugsweise drei Emulgatoren zu den geforderten Partikelspezifikationen führt. Die Gesamtemulgatorkonzentration beträgt in der Regel 5-50% (v/v) bezogen auf die Ölphase. Die eingesetzten Emulgatoren stammen bevorzugt aus der Klasse der höheren Alkohole, der Fettalkyltetraglykolether-Phosphorsäureester und der Ethylenoxid-Propylenoxid-Copolymere. Emulgatoren aus der Klasse der höheren Alkohole werden bevorzugt im Konzentrationsbereich von 2-14% (v/v), aus der Klasse der Fettalkyltetraglykolether-Phosphorsäureester im Konzentrationsbereich von 2-14% (v/v) und der Ethylenoxid-Propylenoxid-Copolymere im Konzentrationsbereich von 5-­ 28% (v/v) eingesetzt. Weiterhin wurde gefunden, dass sphärische Partikel der gewünschten Spezifität nur bei Verwendung von Silikonöl mit einer bevorzugten kinematischen Viskosität im Bereich zwischen 10-1000 cSt als Dispersionsmedium, erhalten werden.

Zum Dispergieren des Zweiphasensystems eignen sich Homogenisier­ geräte/Emulgiervorrichtungen oder andere Mischvorrichtungen, die zu einer ausreichenden Scherwirkung führen. Bei Einsatz eines herkömmlichen Zweiblatt- Glasflügelrührers wurde gefunden, dass eine Erhöhung der Rührgeschwindigkeit um ca. 1000 U/min den mittleren Mikrokugeldurchmesser von 6 µm (bei ca. 455 U/min) auf 3 µm (bei 1420 U/min) reduziert. Einhergehend mit der Größenreduktion wurde bei steigender Rührgeschwindigkeit eine Verringerung der Polydispersität beobachtet.

Die Alginatlösung wird vorzugsweise in einem Konzentrationsbereich von 0,1-4,0% (w/w) eingesetzt. Durch Wan et al (s. o.) ist bekannt, dass die Alginatkonzentration ein wichtiges Mittel ist, die Morphologie sowie den mittleren Durchmesser der erhaltenen sphärischen Partikel zu beeinflussen. Es wurde gefunden, dass mit steigender Alginatkonzentration, was gleichbedeutend mit einer Viskositätzunahme der Alginatlösung ist, der mittlere Beaddurchmesser deutlich ansteigt.

Als der Alginatlösung zuzusetzendes magnetisches Material kommen vorzugsweise Magnetitkolloide mit Partikelgrößen von 5 nm-1000 nm in Frage, wobei das Verfahren nicht auf diese Verbindungsklasse beschränkt ist. Solche Substanzen sind z. B. unter der Handelsbezeichnung Bayferrox® oder Ferrofluidics® erhältlich. Unter Ferrofluiden (magnetische Flüssigkeiten) versteht man stabile kolloidale Suspensionen ferromagnetischer Teilchen mit den makroskopischen Eigenschaften einer Flüssigkeit. Da die Herstellung derartiger Kolloide Stand der Technik ist, können die Magnetteilchen auch nach bekannten Verfahren, wie z. B. in US 3843540 beschrieben, hergestellt werden. Voraussetzung für den Einsatz der Magnetpartikel ist ihre Dispergierbarkeit in der Polymerphase. Es wurde gefunden, dass nur solche magnetischen Kolloide verwendet werden können, die mit der Alginatlösung kompatibel sind, d. h. bei denen die Alginatlösung keine Aggregation der Magnetpartikel auslöst. Ungeeignet sind daher solche magnetischen Kolloide, bei denen die Magnetpartikel durch kationische Verbindungen wie z. B. Polyethylenimin stabilisiert sind. Hier führt die ionogene Wechselwirkung zwischen der negativ geladenen Carboxylgruppe des Alginates und dem kationischen Stabilisator der magnetischen Partikel zu einer mehr oder weniger starken Aggregation der letzteren. Die Konzentration der magnetischen Flüssigkeit in der Polymerphase liegt, bezogen auf die Polymerphase, in der Regel zwischen 2,5-25% (v/v). Für die Herstellung werden die magnetischen Kolloide der Polymerphase direkt zugemischt. Um eine feindisperse, gleichmäßige Verteilung der Partikel zu gewährleisten ist ein hochtouriges Dispergierwerkzeug (Ultra-Turrax) förderlich.

Der oben dargelegten erfindungsgemäßen Wasser/Öl-Dispersion wird nach ausreichender Homogenisierung eine wässrige Lösung eines ionogenen bivalenten Vernetzers zugesetzt. Eingesetzt werden bevorzugt Calciumionen, da sie preiswert und nicht toxisch sind. Die Konzentration des Vernetzers ist derart gewählt, dass die erhaltenen sphärischen Partikel eine ausreichende mechanische Stabilität besitzen, wodurch sie eine mehrminütige Ultraschallbehandlung unbeschadet überstehen. Die sich bildenden sphärischen magnetischen Calciumalginat Partikel werden durch Zentrifugation von den übrigen Dispersionsbestandteilen abgetrennt und in mehreren sich anschließenden Waschschritten mit einer Kombination aus hydrophilen und hydrophoben organischen Lösungsmitteln weiter gereinigt. Hierzu wird bevorzugt eine Mischung aus Aceton-Methanol, gefolgt von Hexan, verwendet. Die erhaltenen sphärischen Partikel werden als weißes (nicht magnetische Partikel) bzw. braunes (magnetische Partikel) Pulver nach Trocknung an der Luft erhalten. Sie sind als trockenes Pulver über eine längeren Zeitraum lagerbar.

Dis lichtmikroskopische Evaluation einer wässrigen Suspension der so hergestellten sphärischen Partikel ergibt, dass der mittlere Partikeldurchmesser im Bereich zwischen 0,5-20 µm liegt. Durch eine geeignete Wahl der Parameter Konzentration/Viskosität der Alginatlösung, Viskosität des Silikonöls, Rührgeschwindigkeit und Art der Emulgiereinrichtung kann auf die durchschnittliche Größe der sphärischen Partikel Einfluss genommen werden.

Die so hergestellten sphärischen Partikel können gemäß der Erfindung zu Separationszwecken eingesetzt werden. Hierzu werden die sphärischen magnetischen Partikel in Anlehnung an zahlreiche in der Literatur bekannte Verfahren [S. Binbaum et al. Biotechnol. Lett., 3, 393-400, 1981; I. A. Veliky et al. Biotechnol. Lett., 3, 275-280, 1981; DE 31 33 123] durch Beschichten mit einem kationischen Polymeren, vorzugsweise Polyethylenimin, modifiziert. Diese äußere Hülle verleiht den Mikropartikeln aufgrund der im pH-Bereich von 5-7 vorliegenden protonierten Aminogruppen des Polyethylenimins eine positive Oberflächenladung. Diese kann zur Separation von entgegengesetzt geladenen Substanzen aus einem Gemisch durch Einwirkung eines Magnetfeldes ausgenützt werden.

Die Erfindung wird anhand nachfolgender Ausführungsbeispiele, deren Angaben nicht einschränkend sind, erläutert.

Beispiel 1 Sphärische magnetitfreie Calciumalginat-Partikel

In einem Becherglas werden 1000 ml eines hochviskosen Silikonöls (Silikonöl AK 350; Wacker) vorgelegt und unter Rühren (zweiblättriger Metallflügelrührer) werden jeweils 66,7 ml der Emulgatoren Hostaphat KL 340 N® (Hoechst, Frankfurt) und Isofol 16® (CONDEA, Brunsbüttel) sowie 133,3 ml des Emulgators Synperonic PE L62® (C. H. Erbslöh, Krefeld) zugegeben. Diese Mischung wird zur Homogenisierung einige Minuten gerührt. Man setzt nun unter Rühren 20,0 ml einer frisch bereiteten 1,5%­ igen Alginatlösung zu. Man läßt 5 Minuten rühren und tropft unter Rühren 66,7 ml einer wäßrigen 0.1 M CaCl₂-Lösung zu. Diese Mischung wird weitere 15 Minuten gerührt und anschließend zentrifugiert. Der Überstand wird abdekantiert und der Rückstand mehrfach, zunächst mit einer ausreichenden Menge einer 1 : 1-Mischung aus Aceton und Methanol und anschließend mit Hexan gewaschen. Die erhaltenen sphärischen Calciumalginat-Partikel liegen nach Trocknen an der Luft als weißes Pulver vor.

Beispiel 2 Sphärische magnetithaltige Calciumalginat-Partikel

Die Durchführung erfolgt analog der Herstellung für nicht-magnetische Partikel aus Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass eine magnetithaltige Alginatlösung eingesetzt wird. Diese wird durch Mischen von 100 ml einer frisch breiteten 1,5%igen Alginatlösung mit 10 ml eines Ferrofluids (stärkestabilisiert, mittlerer Partikeldurchmesser: 10-200 nm) hergestellt. 20 ml dieser magnetithaltigen Alginatlösung werden zu Herstellung der sphärischen Partikel eingesetzt. Die magnetithaltigen sphärischen Partikel werden nach Trocknen an der Luft als braunes Pulver erhalten.

Beispiel 3 Sphärische magnetithaltige Calciumalginat-Partikel mit einer Hülle aus Poly­ ethylenimin

4,5 g einer 50%igen wässrigen Polyethyleniminlösung (MW 50000-100000) werden in 300 ml dest. Wasser gelöst. Mit ca. 9 ml 3M HCl wird ein pH-Wert von 5,5 eingestellt. Die Lösung wird einige Tage stehen gelassen und dann durch einen 0,8 µm Sterilfilter filtriert. 300 ml des erhaltenen trüben Filtrates werden für die weitere Reaktion benötigt.

24 mg magnetithaltige Alginat-Partikel werden in ca. 10 ml dest. Wasser suspendiert und zur Homogenisierung durch eine Glasfritte (deren Porengrösse abhängig ist vom mittleren Durchmesser der Partikel) filtriert. Das Filtrat wird mit dest. Wasser auf 250 ml aufgefüllt. Die so erhaltene Partikel-Suspension wird gerührt und dabei über einige Stunden in eine Vorlage aus 300 ml der obigen Polyethyleniminlösung getropft.

Die Separation der sphärischen Partikel erfolgt durch einen am Gefäßboden befindlichen Handmagneten. Die Separationsdauer ist abhängig von der Stärke des eingesetzten Magneten und kann einige Tage in Anspruch nehmen. Nach erfolgter Separation wird die überstehende Lösung abdekantiert und die Partikel werden portionsweise mit insgesamt ca. 400 ml dest. Wasser gewaschen, wobei die Separation der Kapseln nach jedem Waschvorgang jeweils über einen am Gefäßboden plazierten Handmagneten erfolgt. Die sphärischen Partikel liegen nach beendeter Aufarbeitung stark aggregiert vor. Zur Separation der sphärischen Partikel werden die Kapseln in wenigen ml dest. Wassers resuspendiert und einige Minuten mit Ultraschall (z. B. durch einen Ultraschallprozessor mit geeigneter Sonotrode) behandelt.

Claims (18)

1. Verfahren zur Herstellung von sphärischen Partikel mit einem mittleren Durchmesser von ca. 0,5-20 µm, dadurch gekennzeichnet, dass

• a) zur Herstellung von zwei Flüssigkeitsphasen ausgegangen wird,
• b) die eine Flüssigkeitsphase eine gelöste Substanz enthält und in Form von Tropfen in der anderen Phase dispergiert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Dispergieren der dispersen Phase eine Lösung eines wässrigen ionogenen Vernetzers ("Crosslinker") zugesetzt wird, der die Verfestigung der dispergierten Tropfen bewirkt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der gelösten Substanz um Natriumalginat handelt und dass die wässrige Natriumalginatlösung in einem eine Emulgatorenmischung enthaltenden Silikonöl dispergiert wird und sodann besagte sphärische Partikel durch Zusatz einer wässrige Calciumchloridlösung (ionogener Crosslinker) gebildet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Silikonöl eine kinematische Viskosität von 10-1000 cSt aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Natriumalginatlösungen eine Konzentration von 0,1-4,0% (w/w) besitzt und dass besagte Alginatlösung ein magnetisches Material enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung des ionogenen Vernetzers eine Konzentration von 0,1-1,0 M hat.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Stabilisierung der Dispersion eine Mischung von mindestens zwei Emulgatoren dem Silikonöl zugesetzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtemulgatoranteil bezogen auf die hydrophobe Phase zwischen 5 und 50% (v/v) liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Emulgatoren eingesetzt werden, die der Klasse der höheren Alkohole, der Fettalkyltetraglykolether-Phosphorsäureester und der Ethylenoxid- Propylenoxid-Copolymere zuzuordnen sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Emulgatoren aus der Klasse der höheren Alkohole im Konzentrationsbereich von 2-14% (v/v), aus der Klasse der Fettalkyltetraglykolether-Phosphorsäureester im Konzentrationsbereich von 2-14% (v/v) und aus der Klasse der Ethylenoxid­ propylenoxid-Copolymere im Konzentrationsbereich von 5-28% (v/v) eingesetzt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach Zusatz des Vernetzers ein Abtrennen der hergestellten sphärischen Calciumalginat-Partikel erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 1 I, dadurch gekennzeichnet ist, dass zum Abtrennen der sphärischen Partikel eine Kombination aus mehreren Wasch- und Zentrifugationsschritten erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für den Waschprozess eine Kombination aus hydrophilen und hydrophoben organischen Lösungsmitteln zum Einsatz kommt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als organischen Lösungsmitteln (eine Mischung aus) Aceton-Methanol sowie Hexan eingesetzt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Substanzen, bevorzugt magnetische Partikel, die während der Vernetzung der dispergierten Tropfen inert sind, vor Dispersionsbildung der dispergierten Phase zugesetzt werden und in den sphärischen Partikeln während deren Bildung eingeschlossen werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als magnetisches Material ein Ferrofluid eingesetzt wird, welches kolloidale, durch ein polymeres Material stabilisierte Fe₃O₄-Partikel enthält.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Fe₃O₄-Partikel einen mittleren Durchmesser von 5-1000 nm besitzen.

18. Ein Verfahren nach den vorangegangenen Ansprüchen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die so erhaltenen sphärischen magnetischen Partikel durch ein Magnetfeld bewegt bzw. angezogen werden können.