DE10044635A1

DE10044635A1 - Transparente Wirkstoffkapseln

Info

Publication number: DE10044635A1
Application number: DE2000144635
Authority: DE
Inventors: Michael Dreja; Matthias Hof; Wolfgang Von Rybinski; Herbert Leonhard; Heinz Rehage
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2002-04-04
Also published as: AU2002218159A1; WO2002020148A1

Abstract

Es werden ein Verfahren zur Herstellung transparenter oder weitgehend transparenter aktiv- oder wirkstoffhaltiger Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen durch Polykondensation siliciumorganischer Verbindungen sowie die Verwendung der auf diese Weise hergestellten transparenten Kapseln, Kügelchen oder Tröpfchen als Delivery-Systeme für Aktiv- oder Wirkstoffe, insbesondere zum Einsatz in Kosmetikprodukten, pharmazeutischen Zusammensetzungen, Klebstoffen, Wasch- und Reinigungsmitteln und dergleichen, beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung transparen ter oder weitgehend transparenter aktiv- oder wirkstoffhaltiger Polymer kapseln, -kügelchen oder -tröpfchen durch Polykondensation silicium organischer Verbindungen sowie die Verwendung der auf diese Weise herge stellten transparenten Kapseln, Kügelchen oder Tröpfchen als Delivery- Systeme für Aktiv- oder Wirkstoffe, insbesondere zum Einsatz in Kosmetik produkten, pharmazeutischen Zusammensetzungen, Klebstoffen, Wasch- und Reinigungsmitteln und dergleichen.

Für viele Produkte ist es heute aus ästhetischen Gründen reizvoll, Bestand teile oder Wirkstoffe separat in abgegrenzter Form zuzugeben, z. B. in Form von Kapseln, Kugeln, Tropfen oder als zweite Phase.

Neben den ästhetischen Vorteilen zeigen solche räumlichen Abgrenzungen vielfach auch Stabilitäts- und Formuliervorteile. Besonders Substanzen wie Farb- und Duftstoffe, Pflegeöle, Vitamine, Enzyme und antibakterielle Wirk stoffe sowie Säuren, Basen und Oxidationsmittel, die in kosmetischen oder pharmazeutischen Produkten oder Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzt werden, verlieren häufig schon bei der Lagerung ihre Aktivität. Manche die ser Stoffe können gleichzeitig eine zur Verwendung nicht ausreichende Stabilität besitzen oder störende Wechselwirkungen mit anderen Produktbe standteilen, z. B. der wäßrigen Phase, verursachen.

Daher ist es von Interesse, solche Substanzen zu schützen und möglichst kontrolliert sowie am gewünschten Einsatzort mit maximaler Wirkung einzu setzen.

Aus diesem Grunde werden Aktiv- oder Wirksubstanzen wie Duftstoffe, Pfle geöle und antibakterielle Wirkstoffe den Produkten in räumlich abgegrenzter, geschützter Form zugesetzt. Häufig werden empfindliche Substanzen in Kap seln verschiedener Größen eingeschlossen, auf geeigneten Trägermaterialien adsorbiert oder chemisch modifiziert. Die Freisetzung kann dann mit Hilfe eines geeigneten Mechanismus aktiviert werden, beispielsweise mechanisch durch Scherung, oder diffusiv direkt aus dem Matrixmaterial erfolgen.

Daher werden Systeme gesucht, die sich als Verkapselungs-, Transport- oder Darreichungsvehikel - oft auch als "Delivery-Systeme" oder "Carrier-Sy steme" bezeichnet - eignen.

Es existieren bereits zahlreiche kommerzielle Verkapselungssysteme, die auf natürlichen oder künstlichen Polymeren basieren. Diese können beispielswei se einen ölartigen Wirkstoff umschließen und dann in der Hülle physikalisch oder chemisch vernetzt werden oder durch einen Koazervationsprozess mit einem anderen Polymer ausgefällt werden.

Weiterhin existieren Verkapselungen durch Liposome, z. B. 'Nanotopes'® von der Firma Ciba-Geigy oder schwammmartige Partikel wie 'Mikro sponges'® von der Firma Advanced Polymer Systems.

Der Nachteil dieser herkömmlichen Systeme besteht darin, daß sie nur ein ge ringes Beladungspotential aufweisen, gegenüber vielen Formulierungen nicht ausreichend stabil sind und keine Transparenz oder keine Möglichkeit zur Anfärbung besitzen. Eine Verkapselung von Wirksubstanzen kann außerdem in der Regel nicht in situ erfolgen. Die Modifizierung der Kapseloberflächen ist nicht möglich bzw. sehr aufwendig. Liposome besitzen außerdem aufgrund ihrer geringen Größe keinen ästhetischen Reiz.

Die EP 0 941 761 A2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung mikroverkap selter Produkte mit Organopolysiloxanwänden, wobei die Hüllwände durch Hydrolyse und Polykondensation von Organosilanen und/oder deren Kon densationsprodukten mit höchstens vier Siliciumatomen in situ aufgebaut werden. Die zur Polykondensation verwendeten Organosilane sind nicht grenzflächenaktiv. Bei der Hydrolyse entsteht freier Alkohol, der entfernt werden muß. Das Kernmaterial/Hüllwand-Verhältnis der in der EP 0 941 761 A2 beschriebenen Mikrokapseln liegt im Bereich von 0,3 bis 4,0. Das Ge wichtsverhältnis von Hüllwand und Kapselkern zur wäßrigen Phase liegt im Bereich von 0,05 bis 0,6.

Die EP 0 304 416 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bildung von Mikrokapseln oder Mikromatrixkörpern mit Hilfe siliciumorganischer Verbindungen in Gegenwart von Katalysatoren. Die verwendeten siliciumhaltigen Ausgangs monomere sind nicht grenzflächenaktiv. Das einzukapselnde Material ist auf wasserunlösliche Stoffe beschränkt.

Die EP 0 934 773 A2 beschreibt ein Verfahren zur Bildung von Mikrokap seln mit spezifischen Kapselwänden aus Organopolysiloxanen. Hierzu wird eine Organosiliciumverbindung mit mindestens einer OH-Gruppe eingesetzt, die aus einem hydrolysierbaren Precursor entsteht. Die Reaktion dazu ver läuft bei saurem oder basischem pH-Wert, vorzugsweise bei pH-Werten von 2 bis 4. Die eingesetzten Ausgangsverbindungen sind nicht grenzflächenaktiv.

Die WO 90/10436 beschreibt ein Verfahren, um Parfümöle in Membranen aus Organosilanen zu verkapseln. Die gebildeten Kapseln sind nur 0,05 bis 50 µm groß. Es werden nur kurzkettige, nicht grenzflächenaktive Silane als Aus gangsmaterialien zur Bildung der polymeren Kapseln verwendet. Die Mem branen müssen nachträglich vernetzt werden.

Die DE 44 16 857 C1 und die US-A-5 492 994 beschreiben die Hydrolyse und Polymerisation spezieller Organosiloxanverbindungen in Gegenwart ei nes Katalysators.

Sjöblom et al., Langmuir 1995, 11, 2652 bis 2660, beschreiben die Hydrolyse und Kondensation von Alkylmethoxysilanen an der Luft/Wasser-Phasen grenzfläche.

Ulman, Adv. Mater. 1990, 2, 573 bis 582, beschreibt die Hydrolyse und Poly kondensation von Alkylmethoxysilanen an der Luft/Wasser-Phasengrenzflä che.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, transparente Kapseln mit dünner Hülle und hohem Beladungsgrad für Aktiv- oder Wirkstoffe beliebi ger Art, wie insbesondere Farb- und Duftstoffe, Pflegeöle, Vitamine, Enzyme und antibakteriell wirksame Substanzen, Wirkstoffe sowie Säuren, Basen und Oxidationsmittel, bereitzustellen.

Die resultierenden Wirk- oder Aktivstoffkapseln sollen transparent oder in wesentlichen transparent sein und sich durch Zusatz von Farbstoffen in der gewünschten Farbe anfärben lassen.

Des weiteren sollen die resultierenden anorganischen Kapsel- oder Hüll wände als Schutzhülle und optische Abgrenzungshilfen für die zu verkap selnden Stoffe oder Stoffgemische dienen, die insbesondere Verwendung in Kosmetik-, Wasch- und Reinigungsmitteln sowie pharmazeutischen Produk ten finden.

Die mechanischen Eigenschaften der Kapseln soll durch die Wahl der Herstel lungsparameter auf den gewünschten Freisetzungsmechanismus, z. B. den Grad der Scherung, sowie den aufzunehmenden und freizusetzenden Stoff maßgeschneidert werden können.

Schließlich soll die Kapselgröße soll durch die Wahl der Herstellungsbedin gungen, z. B. durch die Reaktionsparameter, die Art der Scherung oder die Dichte der verwendeten Reaktanden und Öle, gesteuert werden können.

Es wurde nun gefunden, daß die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst werden kann, das die Verkapselung der Aktiv- oder Wirkstoffe durch einen Sol-Gel- Prozeß an der Grenzfläche Öl/Wasser durch Polykondensation von Alkylsila nen, Alkysilanolen oder Alkylsiloxanen umfaßt und somit eine neue und ein fache Möglichkeit darstellt, transparente oder im wesentlichen transparente, gegebenenfalls farbige Mikro- und Makrokapseln mit extrem hohem Wirk stoffgehalt und breitem Anwendungsprofil für zahlreiche Produkte im Be reich der Wasch- und Reinigungsmittel sowie der Kosmetik und Pharmazie zu erzeugen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstel lung transparenter oder im wesentlichen transparenter aktiv- oder wirkstoff haltiger Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen, welches die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:

a) Bereitstellung einer Emulsion, enthaltend
- a) mindestens eine monomere, durch Polykondensation polymerisier bare, trifunktionelle grenzflächenaktive Organosiliciumverbin dung,
  ausgewählt aus der Gruppe von trifunktionellen Alkylhalogen silanen und den entsprechenden Alkylsilanolen sowie trifunktio nellen Alkylsiloxanen, jeweils mit langkettiger Alkylkette;
- b) mindestens einen zu verkapselnden oder einzuschließenden Aktiv- oder Wirkstoff;
- c) organische Phase, insbesondere Ölphase;
- d) wäßrige Phase;
- e) gegebenenfalls mindestens ein Tensid;
anschließend
b) Hydrolyse und anschließende Sol-Gel-Polykondensation der mindestens einen Organosiliciumverbindung an der Öl/Wasser-Phasengrenzfläche, wobei hierdurch eine in-situ-Verkapselung oder ein in-situ-Einschluß des mindestens einen Aktiv- oder Wirkstoffs in den durch die Polykon densation erzeugten Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen bewirkt wird; und
c) anschließend gegebenenfalls Abtrennung der auf diese Weise erhalte nen aktiv- oder wirkstoffhaltigen Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 48 beschrieben.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im allgemeinen zunächst eine Mischung von Wasser, Öl sowie des im Öl gelösten monomeren Alkylsilans und gegebenenfalls einem Tensid emulgiert, insbesondere durch Rühren, Schütteln oder Behandlung mit geeigneten Dispergiervorrichtungen (z. B. Ultra-Turrax®), und anschließend wird die gebildete Emulsion reagieren gelassen. Alternativ kann z. B. auch eine Lösung in die andere vertropft oder versprüht werden.

Als Monomere lassen sich z. B. neben ODTCS (n-Octadecyltrichlorosilan) auch n-Hexadecyltrichlorosilan, n-Dodecyltrichlorosilan, 15-Hexadecenyltri chlorosilan, 13-Tetradecenyltrichlorosilan, 10-Undecenyltrichlorosilan oder n- Eicosyltrichlorosilan bzw. die entsprechenden Alkylsiloxane einsetzen.

Als Öle können z. B. aliphatische und aromatische Öle jeglicher Art, ins besondere jedoch Duftöle wie Diphenylether und Orangenöl oder aber Silikonöle eingesetzt werden.

Als Tenside können jegliche bekannte Arten von Tensiden oder Blockcopo lymeren Verwendung finden, bevorzugt jedoch kationische n-Alkyltrime thylammoniumbromide wie CTABr (Cetyltrimethylammoniumbromid) und anionische Natriumalkylsulfate und -sulfonate oder Natriumalkylethersulfate wie z. B. SDS (Natriumdodecylsulfat).

Die Polymerisation verläuft zunächst über die wäßrige Hydrolyse des Alkyl silans zu Silanol und Säure und anschließende Polykondensation zum Polysi loxan bzw. über eine saure oder alkalische Hydrolyse des Alkylsiloxans zu Silanol und anschließende Polykondensation zum Polysiloxan.

Je nachdem, welche Komponente im Überschuß vorliegt, können entweder ölgefüllte Kapseln oder aber Kapseln, die die wäßrige Phase umhüllen, darge stellt werden.

Die erhaltenen Kapseln können mit Hilfe der optischen Mikroskopie in Be zug auf ihre Größe und Monodispersität charakterisiert werden. Mit Hilfe von rheologischen Untersuchungen lassen sich Aussagen über die Stabilität und Deformierbarkeit der Kapselhülle treffen.

Es entstehen transparente oder im wesentlichen transparente Kapseln. Die Transmission der ungefärbten Kapseln im Laserlicht liegt im allgemeinen oberhalb von 90%.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine in-situ- Verkapselung von Ölen in Wasser.

Liegt die Ölkomponente in der Emulsion im deutlichen Unterschuß vor oder wird das Öl beispielsweise in eine wäßrige Lösung eingetropft, werden ölge füllte Kapseln erhalten. Im allgemeinen wird dazu die Dichte der zu verkap selnden Mischung aus Si-Monomer und Öl, das den Duft- oder Wirkstoff enthält, gegebenenfalls durch Mischung mit einem inerten Trägeröl, auf die Dichte des wäßrigen Mediums eingestellt oder die Dichte des wäßrigen Me diums durch Zugabe von Salzen oder inerten Zusätzen wie Glucose, Glycerin oder PVAl (Polyvinylalkohol) angepaßt.

Wichtig ist, daß die Monomere in der Grenzfläche der zu verkapselnden Tröpfchen ungestört abreagieren können. Dies findet bevorzugt statt, wenn die Tröpfchen bei der Reaktion in der Schwebe gehalten werden bzw. nur langsam zu Boden des Reaktionsgefäßes sinken.

Hilfreich ist der Zusatz einer Tensidkomponente, die die Kapseln in der wäß rigen Phase stabilisiert. Auch der Zusatz eines sterisch stabilisierenden Poly mers wie Polyvinylalkohol (PVAl), Polysacchariden oder PEG (Polyethylen glycol) ist oftmals hilfreich.

Die Einlagerung der Duft- oder Wirkstoffe ist besonders effektiv, wenn die Substanzen schlechte Wasserlöslichkeit besitzen, d. h. hydrophob sind. Auch amphiphile Substanzen lassen sich gut emulgieren und einschließen.

Der Anteil an Duft- oder Wirkstoff kann über einen weiten Bereich variiert werden. Es sind aufgrund der sich bildenden, sehr dünnen Hülle Beladungen von mehr als 90% Gewichtsanteil des Wirkstoffs möglich.

Eine Einfärbung zur Steigerung des optischen Reizes kann beispielsweise mit Hilfe des Zusatzes von öllöslichen Farbstoffen erzielt werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine in-situ- Verkapselung von wäßrigen Komponenten in Öl.

In einem zu dem zuvor beschriebenen Verfahren analogen Verfahren können wäßrige Komponenten, wie z. B. wäßrige Säuren, Basen, Oxidationsmittel, Farb-, Duft- und Wirkstoffe, in einem inerten Trägeröl, wie z. B. Dodekan, verkapselt werden. Dabei kann der Volumenanteil an wäßriger Phase bis zu 95% betragen. Dazu werden die Komponenten in einem geeigneten Behält nis zusammengegeben und gleichmäßig, z. B. 5 bis 10 min lang, geschüttelt, gerührt oder mit einer geeigneten Dispergiervorrichtung (z. B. Ultra-Turrax®) behandelt. Zur Vermeidung einer Trübung der äußeren Ölphase durch Nach reaktion überschüssiger, gelöster Si-Monomere ist es vorteilhaft, die Ölphase, z. B. nach ca. 20 bis 30 min durch frisches Dodekan zu ersetzen. Mit zuneh mendem Wasseranteil in der Mischung steigt die Größe der erhaltenen Kapseln an. Mit zunehmender Konzentration an Si-Monomer erhält man bei gleicher Art des Rührens kleinere Kapseln. Eine Einfärbung zur Steigerung des optischen Reizes kann mit Hilfe des Zusatzes von wasserlöslichen Farb stoffen erzielt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Modifi zierung der Kapseleigenschaften durch die Einstellung der Reaktionsparame ter erfolgen.

Durch Wahl der geeigneten Reaktionspartner können die Kapseleigenschaf ten auf die gewünschte Anwendung maßgeschneidert werden. So lassen sich über die Art der verwendeten trifunktionellen Alkylsilanen bzw. Alkylsilano len oder Alkylsiloxanen die Eigenschaften des resultierenden anorganischen Polymernetzwerkes, wie z. B. Glastemperatur, Elastizität, Streck- und Dehn barkeit sowie Schmelz- oder Zersetzungstemperatur, beeinflussen. Über die Konzentration der Si-Monomere kann die Dicke der Kapselhülle kontrolliert werden. Durch Zusätze von mono-, di- oder tetrafunktionellen (Alkyl)silanen bzw. (Alkyl)silanolen oder (Alkyl)siloxanen wie n-Octadecyldimethyl methoxysilan, Dimethyldichlorosilan, Diethyldichlorosilan, Dimethoxydi methylsilan, Tetrachlorosilan, Tetramethoxysilan oder Tetraethoxysilan kön nen der Vernetzungsgrad und damit ebenfalls die mechanischen und physi kalischen Eigenschaften der Kapselhülle beeinflußt werden. Die Verwendung funktionalisierter Organosiliciumverbindungen, wie z. B. Trimethoxyamino ethylsilan, führt z. B. zu aminofunktionalisierten Kapselhüllen, die sich che misch weiter modifizieren lassen. Diese Modifizierung kann hilfreich sein, z. B. zur Steigerung der Substantivität der Kapseln für Oberflächen, bei spielsweise für Fasern, Gewebe, Haar etc. Über den Vernetzungsgrad und die Dicke der Kapseln läßt sich wiederum der Freisetzungseffekt bzw. Release-Effekt bei Scherung steuern.

Die exakte Einstellung der rheologischen Eigenschaften der Kapselhüllen ist für spätere Anwendungen von entscheidender Bedeutung, da durch die ge zielte Scherung der Polymerhülle selbige aufgerissen und damit der Release (Freisetzung) des eingeschlossenen Duft- und Wirkstoffs aktiviert werden kann. Es zeigt sich, daß die Grenzdeformation eines reinen Grenzflächenfilms aus Poly-ODTCS ca. 4% beträgt. Dieser Effekt kann z. B. beim Versprühen ausgenutzt werden, um eine verstärkte Duftabgabe aus der mit den Kapseln versetzen Reinigungslösung zu erzeugen. Ebenso kann z. B. der Verbraucher ein mit Kapseln versetztes Schampoo beim Einreiben auf der Hand aktivieren. Dickere Kapselhüllen zeigen in der Regel eine höhere Belastbarkeit gegen über Scherung und können einfacher in Formulierungen eingearbeitet wer den.

Eine Möglichkeit zur Steigerung der Dicke der Kapselhülle, die gleichzeitig zur Stabilitätserhöhung gegenüber Schereinwirkung dient, ist das Coaten mit einem Polymer oder einem Tensid. Ein weiterer Effekt, der durch das Coaten induziert werden kann, ist die Substantivierung bzw. Oberflächenmodifizie rung der Kapseln für Fasern, Wäsche und Gewebe.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch die nach dem erfindungs gemäßen Verfahren hergestellten transparenten oder im wesentlichen transpa renten aktiv- oder wirkstoffhaltigen Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen, aktiv- oder wirk stoffhaltigen transparenten oder weitgehend transparenten Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen lassen sich mit deutlich verkürzten Reaktions zeiten darstellen. Daher stellt das erfindungsgemäße Verfahren eine neue und einfache Möglichkeit dar, selektiv wirksame Delivery-Systeme mit breitem Anwendungsprofil für zahlreiche Produkte zu erzeugen, insbesondere für den Bereich der Kosmetik und Körperpflege, der Pharmazie, der Klebstoff verarbeitung und/oder der Wasch- und Reinigungsmittel.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte eignen sich insbesondere als Verkapselungs-, Transport- oder Darreichungsvehikel, d. h. als Delivery-Systeme oder Carrier-Systeme für verschiedenste Anwen dungen (beispielsweise für den Bereich der Kosmetik und Körperpflege, für den Bereich der Pharmazie, für die Klebstoffverarbeitung und/oder zur Ver wendung für die Wasch- und Reinigungsmittelindustrie).

Mit dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Delivery-Sy steme gelingt die kontrollierte Freisetzung der eingeschlossenen bzw. ver kapselten Aktiv- oder Wirkstoffe, so daß diese am gewünschten Einsatzort mit maximaler Wirkung eingesetzt werden können. Unter Umständen läßt sich hierbei eine gewisse Depotwirkung ausnutzen (z. B. für pharmazeutische Anwendungen). Auf diese Weise liefern die aktiv- oder wirkstoffhaltige Po lymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen eine effiziente Methode zur Kon trolle der Freisetzungskinetik, die durch die Wahl der verwendeten Herstell- und Reaktionsparameter variiert werden kann, wie zuvor beschrieben. Ge genstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch eine Methode oder ein Verfahren zur kontrollierten Freisetzung von Aktiv- oder Wirkstoffen.

Weitere Ausgestaltungen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann beim Lesen der Beschreibung ohne weiteres erkennbar und realisierbar, ohne daß er dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung verläßt.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele veranschaulicht, die die Erfindung jedoch keinesfalls beschränken sollen.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Es wurden Kapseln durch Sol-Gel-Polykondensation von Alkylsilanen bzw. Alkylsilanolen oder Alkylsiloxanen an der Öl-Wasser-Grenzfläche gemäß fol gender Rezepturen dargestellt:

Beispiel 1 In-situ-Verkapselung von Ölen in Wasser

1 bis 10 mmol/L ODTCS werden in Diphenylether gelöst. Diese Lösung wird mit Hilfe einer Pasteurpipette in eine Lösung aus 3 g NaCl und 1 bis 10 µmol/L CTABr in 100 ml Wasser getropft. Die Öltröpfchen werden durch leichtes Schütteln oder Rühren bewegt, um vorzeitige Koaleszenz zu vermei den. Nach ca. 5-8 min ist die Bildung des Polymernetzwerks (Kapsel) abge schlossen; die Kapseln sind nach ca. 30 min vollständig ausgehärtet. Die er haltenen Kapseln sind optisch transparent, die Dicke der Kapselhüllen beträgt ca. 0,5-50 µm. Tabelle 1 gibt einen Überblick über die verwendeten Öle.

Tabelle 1 Variation des Öltyps bei der Verkapselung von Ölen in Wasser mit ODTCS. Die Konzentration von ODTCS beträgt jeweils 10 mmol/L.

Verkapseltes Öl (g)
Durchmesser der Kapseln (µm)
Diphenylether 5	20-2000
Orangenöl 5	20-2400
Parfümölmischung 5	20-2600
Silikonöl 5	20-1900

Beispiel 2 In-situ-Verkapselung von wäßrigen Komponenten in Öl

1 bis 10 mmol/L ODTCS werden in Dodekan gelöst. Zu dieser Lösung wird mit Hilfe einer Pasteurpipette eine Lösung aus 3 g Citronensäure in 100 ml Wasser getropft. Die Wassertröpfchen werden durch leichtes Schütteln oder Rühren bewegt, um eine vorzeitige Koaleszenz zu vermeiden. Nach ca. 5-8 min ist die Bildung des Polymernetzwerks (Kapsel) abgeschlossen; die Kap seln sind nach ca. 30 min vollständig ausgehärtet sind. Die erhaltenen Kap seln sind optisch transparent, die Dicke der Kapselhüllen beträgt ca. 0,5-50 µm. Tabelle 2 gibt einen Überblick über verwendeten Zusätze in der wäß rigen Phase.

Tabelle 2 Variation des Zusatzes zur wäßrigen Phase bei der Verkapselung von wäßrigen Komponenten in Öl mit ODTCS. Die Konzentration von ODTCS beträgt jeweils 1 mmol/L

Zusatz zur Wasserphase (g)
Durchmesser der Kapseln (µm)
Benzalkoniumchlorid 3	10-1200
Citronensäure 3	10-1400
Ameisensäure 3	10-1500
Ascorbinsäure 3	10-1500
Wasserstoffperoxid 3	10-1300

Claims

1. Verfahren zur Herstellung transparenter oder im wesentlichen transpa renter aktiv- oder wirkstoffhaltiger Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen, welches die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:

a) Bereitstellung einer Emulsion, enthaltend
- a) mindestens eine monomere, durch Polykondensation polyme risierbare, trifunktionelle grenzflächenaktive Organosilicium verbindung,
  ausgewählt aus der Gruppe von trifunktionellen Alkylhalo gensilanen und den entsprechenden Alkylsilanolen sowie tri funktionellen Alkylsiloxanen, jeweils mit langkettiger Alkyl kette;
- b) mindestens einen zu verkapselnden oder einzuschließenden Aktiv- oder Wirkstoff;
- c) organische Phase, insbesondere Ölphase;
- d) wäßrige Phase;
- e) gegebenenfalls mindestens ein Tensid;
anschließend;
b) Hydrolyse und anschließende Sol-Gel-Polykondensation der min destens einen Organosiliciumverbindung an der Öl/Wasser- Phasengrenzfläche, wobei hierdurch eine in-situ-Verkapselung oder ein in-situ-Einschluß des mindestens einen Aktiv- oder Wirk stoffs in den durch die Polykondensation erzeugten Polymer kapseln, -kügelchen oder -tröpfchen bewirkt wird; und
c) anschließend gegebenenfalls Abtrennung der auf diese Weise erhaltenen aktiv- oder wirkstoffhaltigen Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Organosiliciumverbindung ein trifunktionelles Alkylhalogensilan der Formel RSiX₃, in der R einen geradkettigen oder verzweigten (C₁₁-C₂₂)-Alkylrest und X ein Halogen, vorzugsweise Chlor oder Brom, bezeichnet, oder das entsprechende Silanol ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Organosiliciumverbindung ein trifunktionelles Alkylsiloxan der Formel RSi(OR¹)(OR²)(OR³) bezeich net, in der R ein geradkettiger oder verzweigter (C₁₁-C₂₂)-Alkylrest ist und R¹, R², R³ jeweils unabhängig voneinander einen Methyl-, Ethyl- oder Propylrest darstellen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Organosilicium verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe von n-Octadecyltrichloro silan (ODTCS), n-Hexadecyltrichlorosilan, n-Dodecyltrichlorosilan, 15-Hexadecenyltrichlorosilan, 13-Tetradecenyltrichlorosilan, 10-Unde cenyltrichlorosilan und n-Eicosyltrichlorosilan und den entsprechenden Siloxanen und Silanolen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Tensid ein kationisches Tensid ist und insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe von n-Alkyltrimethylammoniumbromid wie Cetyltrimethylammonium bromid.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Tensid ein anionisches Tensid ist und insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe von Natriumalkylsulfaten und -sulfonaten und Natriumalkylether sulfaten wie Natriumdodecylsulfat.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der zu verkapselnde oder einzuschließende Aktiv- oder Wirkstoff ausgewählt ist aus der Gruppe von Ölen, insbesondere aliphatischen oder aromatischen Ölen beliebiger Art, wie Duftölen, Parfümölen, etherischen Ölen, Pflegeölen und Silikonölen; Farb- und Duftstoffen; Vitaminen und Vitaminkom plexen; Enzymen und Enzymkomplexen; biogenen Wirkstoffen; phar mazeutisch aktiven Substanzen wie antibakteriellen, antiviralen oder fungiziden Wirkstoffen; Antioxidantien; kosmetisch aktiven Substan zen; wasch- und reinigungsaktiven Substanzen; Säuren und Basen; Oxidations- und Bleichmitteln.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Emulsion außer dem mindestens eine mono-, di- oder tetrafunktionelle Organosilicium verbindung enthält, ausgewählt aus der Gruppe von Alkylhalogen silanen, Alkylsilanolen und Alkylsiloxanen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die mono-, di- oder tetrafunktionelle Organosiliciumverbindung der allgemeinen Formel
R_nSiY_(4-n)
entspricht, in der

- R für einen geradkettigen oder verzweigten (C₁₁-C₂₂)-Alkylrest steht;
- Y für Halogen, insbesondere Chlor oder Brom, oder für eine Hydroxygruppe oder für einen Rest -OR' mit R' = Methyl, Ethyl Propyl steht; und
- n entweder für 0 oder für eine ganze Zahl 2 oder 3 steht.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die mono-, di- oder tetrafunk tionelle Organosiliciumverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe n-Octadecyldimethylmethoxysilan, Dimethyldichlorosilan, Diethyl dichlorosilan, Dimethoxydimethylsilan, Tetrachlorosilan, Tetramethoxy silan und Tetraethoxysilan sowie den entsprechenden Silanolen und Siloxanen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Emulsion außerdem mindestens ein die Emulsion stabilisierendes Polymer wie Polyvinylalkohol (PVAl), Polyethylenglykol (PEG) oder ein Poly saccharid enthält.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Emulsion außerdem mindestens eine funktionalisierte Organosiliciumverbindung enthält, wobei die funktionelle Gruppe insbesondere ausgewählt aus Amino, Hydroxy, Carboxy, Halogen (insbesondere Fluor) und Mercapto, wie beispielsweise Aminoalkylsilane, -siloxane und -silanole; Hydroxyalkylsilane, -siloxane und -silanole; Carboxyalkylsilane, -siloxane und -silanole; Fluoroalkylsilane, -siloxane und -silanole; und Thioalkylsilane, -siloxane und -silanole.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die funktionalisierte Organo siliciumverbindung eine aminofunktionalisierte Verbindung, insbeson dere ein aminofunktionalisiertes Siloxan wie Trimethoxyaminoethylsilan oder das entsprechende Silan oder Silanol, ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Größe der Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen durch die Art des Emulgie rens gesteuert werden kann.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Herstellung der Emulsion durch Rühren, Schütteln oder Eintropfen oder Einsprühen der organischen Phase in die wäßrige Phase oder umgekehrt erfolgen kann.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei zur Herstellung der Emulsion die Organosiliciumverbindung(en) in der organischen Phase, insbesondere Ölphase, vorgelöst wird (werden).

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Größe der Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen durch Einstellung des Dichteunterschiedes der wäßrigen und der organischen Phase gesteuert werden kann.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Dichteunterschied zwischen der wäßrigen und der organischen Phase minimal, insbesondere kleiner 0,05 g/cm³, vorzugsweise etwa 0, ist.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Einstellung des Dichte unterschieds zwischen wäßriger und organischer Phase durch die Ein stellung der Dichte des wäßrigen Mediums erfolgt, insbesondere durch Zusatz von Salzen oder inerten Zusätzen wie Glucose, Glycerin oder Polyvinylalkohol.

20. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Einstellung des Dichte unterschieds zwischen wäßriger und organischer Phase durch die Ein stellung der Dichte der organischen Phase erfolgt, insbesondere durch Mischung mit einem inerten Trägeröl.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Dichte der wäßrigen Phase und/oder der organischen Phase mindestens 1 g/cm³, insbesondere 1 bis 1,5 g/cm³, vorzugsweise 1 bis 1,2 g/cm³, beträgt.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei der Aktiv- oder Wirkstoff in der organischen Phase oder/und in der wäßrigen Phase gelöst ist.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei der Aktiv- oder Wirkstoff gleichzeitig die organische Phase darstellt.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die organische Phase im Unterschuß zur wäßrigen Phase vorliegt, so daß die organische Phase verkapselt wird und ölgefüllte Polymerkapseln, -kügelchen oder tröpfchen resultieren.

25. Verfahren nach einem Anspruch 24, wobei das Volumenverhältnis von organischer Phase zu wäßriger Phase im Bereich von 5 : 95 bis 49 : 51, insbesondere von 10 : 90 bis 45 : 55, vorzugsweise von 15 : 85 bis 40 : 60, liegt.

26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei der zu verkapselnde oder einzuschließende Aktiv- oder Wirkstoff hydrophob oder amphiphil ist.

27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei der zu verkapselnde oder einzu schließende Aktiv- oder Wirkstoff hydrophob ist und in der wäßrigen Phase zu weniger als 10%, vorzugsweise zu weniger als 5%, insbeson dere zu weniger als 1%, löslich ist.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die wäßrige Phase im Unterschuß zur organischen Phase vorliegt, so daß die wäßrige Phase verkapselt wird und mit wäßriger Phase gefüllte Polymerkapseln, kügelchen oder -tröpfchen resultieren.

29. Verfahren nach einem Anspruch 28, wobei das Volumenverhältnis von wäßriger Phase zu organischer Phase im Bereich von 5 : 95 bis 49 : 51, insbesondere von 10 : 90 bis 45 : 55, vorzugsweise von 15 : 85 bis 40 : 60, liegt.

30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, wobei der zu verkapselnde oder einzuschließende Aktiv- oder Wirkstoff überwiegend in der wäßrigen Phase löslich ist oder eine wäßrige Komponente wie eine Säure, Base, Oxidationsmittel oder dergleichen ist.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, wobei die organische Phase ausgewählt ist aus der Gruppe von aliphatischen und aroma tischen Kohlenwasserstoffen, insbesondere Dodekan, Tetradekan und Hexadekan; Ölen, insbesondere aliphatischen und aromatischen Ölen beliebiger Art, Duftölen wie Diphenylether und Orangenölen sowie Sili konölen.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31, wobei die Polykonden sation ohne Zusatz eines Katalysators durchgeführt wird.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 32, wobei der pH-Wert der Emulsion anfänglich auf Werte von 4 bis 10, insbesondere 5 bis 9, vor zugsweise 6,5 bis 7,5, eingestellt wird, wenn als Organosiliciumverbin dung ein trifunktionelles Alkylhalogensilan oder ein entsprechendes Alkylsilanol eingesetzt wird.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 32, wobei der pH-Wert der Emulsion anfänglich auf Werte von 4 bis 10, insbesondere 5 bis 9, vor zugsweise 6,5 bis 7,5, eingestellt wird, wenn als Organosiliciumverbin dung ein trifunktionelles Alkylsiloxan eingesetzt wird.

35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei das Alkylsiloxan zunächst im sauren oder alkalischen pH-Bereich zum entsprechenden Alkylsilanol hydrolysiert und anschließend zum entsprechenden Alkylpolysiloxan polykondensiert wird.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 35, wobei die Reaktions temperatur für die Hydrolyse und Polykondensation im Verfahrens schritt (b) etwa 20 bis etwa 80°C, insbesondere etwa 20 bis etwa 60°C, vorzugsweise etwa 20 bis etwa 40°C, beträgt

37. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 36, wobei die Reaktions dauer der Hydrolyse und Polykondensation im Verfahrensschritt (b) etwa 0,1 bis 10 Stunden, insbesondere 0,2 bis 5 Stunden, vorzugsweise 0,2 bis 2 Stunden, beträgt.

38. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 37, wobei die Konzentration an Organosiliciumverbindung(en) in der Emulsion anfänglich 100 µmol/l bis 100 mmol/l, insbesondere 150 µmol/l bis 50 mmol/l, vorzugsweise 200 µmol/l bis 25 mmol/l, beträgt.

39. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 38, wobei sich dem Verfah renschritt (b) oder dem Verfahrensschritt (c) ein zusätzlicher Verfahrens schritt anschließt, bei dem die Oberfläche der Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen modifiziert wird.

40. Verfahren nach Anspruch 39, wobei die Oberflächenmodifizierung durch nachträgliches Beschichten (Coating) der Kapseloberflächen er folgt, insbesondere mit geeigneten Polymeren und/oder Tensiden.

41. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 40, wobei die Abtrennung in Verfahrensschritt (c) durch Sprühtrocknung oder Gefriertrocknung (Lyophilisation) erfolgt.

42. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 41, wobei der Aktiv- oder Wirkstoffgehalt in den Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 95 Gew.-%, insbesondere von etwa 0,1 bis etwa 90 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 80 Gew.-%, variiert, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen.

43. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 42, wobei das Kernmate rial/Kapselwand-Gewichtsverhältnis in den Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen im Bereich zwischen < 4 und 100 liegt.

44. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 43, wobei das Gewichts verhältnis von (Kapselwand + Kapselkern)/wäßrige Phase im Bereich von 0,5 bis 2, vorzugsweise im Bereich von < 0,6 bis 2, liegt.

45. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 44, wobei das Wanddicke/ Kapseldurchmesser-Verhältnis im Bereich von 0,01 bis 1 : 40, insbeson dere von 0,015 bis 1 : 40, vorzugsweise von 0,02 bis 1 : 40, variiert.

46. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 45, wobei die Wanddicke oder die Dicke der Polymerhülle im Bereich von 0,1 bis 100 µm, insbe sondere von 0,1 bis 50 µm, vorzugsweise von 0,5 bis 50 µm, variiert.

47. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 46, wobei die resultierenden Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen im ungefärbten Zustand eine Transmission im Laserlicht (λ = 622 nm) von größer 90% auf weisen.

48. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 47, wobei der mittlere Kapseldurchmesser die erzeugten Polymerkapseln, -kügelchen, oder -tröpfchen im Bereich von 5 bis 5.000 µm, insbesondere von 5 bis 2.000 µm, vorzugsweise von 20 bis 2.000 µm, variiert.

49. Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen, erhältlich nach dem Ver fahren nach einem der Ansprüche 1 bis 48.

50. Polymerkapseln, -kügelchen oder -tröpfchen nach Anspruch 49, die mindestens einen Aktiv- oder Wirkstoff eingeschlossen in einer Poly mermatrix enthalten und deren Hüllwände Alkylpolysiloxane umfassen, die erhältlich sind durch Sol-Gel-Polykondensation mindestens einer grenzflächenaktiven trifunktionellen Organosiliciumverbindung an einer Öl/Wasser-Phasengrenzfläche.

51. Verwendung der aktiv- oder wirkstoffhaltigen Polymerkapseln, -kügel chen oder -tröpfchen nach Anspruch 49 oder 50 zur Verwendung als Delivery-Systeme, insbesondere im Bereich der Kosmetik und Körper pflege, Pharmazie, Klebstoffverarbeitung und/oder Wasch- und Reini gungsmittel.

52. Verwendung nach Anspruch 51 zur kontrollierten Freisetzung von Aktiv- oder Wirkstoffen.

53. Verwendung nach Anspruch 52, wobei die kontrollierte Freisetzung durch Schereinwirkung auf die Kapselhülle erfolgt.