DE102008050415A1

DE102008050415A1 - Freisetzungs-System zur kontrollierbaren Freisetzung einer Substanz

Info

Publication number: DE102008050415A1
Application number: DE200810050415
Authority: DE
Inventors: Daniel Gordon Dr. Duff; Frank Sicking
Original assignee: Bayer Technology Services GmbH
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 2008-10-04
Filing date: 2008-10-04
Publication date: 2010-04-08

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Freisetzungs-System zur kontrollierbaren Freisetzung einer Substanz sowie ein Verfahren zur kontrollierbaren Freisetzung einer Substanz aus einem Freisetzungs-System.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Freisetzungs-System zur kontrollierbaren Freisetzung einer Substanz sowie ein Verfahren zur kontrollierbaren Freisetzung einer Substanz aus einem Freisetzungs-System.
Viele Wirksubstanzen wie Waschmittelbestandteile oder pharmazeutische Wirkstoffe sind reaktiv und häufig polar bzw. hydrophil. Für viele Anwendungen ist es von Vorteil, solche Substanzen kontrolliert freizusetzen. Hierzu werden die Funktionssubstanzen oftmals in geschützter, räumlich abgegrenzter Form zugesetzt. Häufig werden Funktionssubstanzen in Kapseln eingeschlossen, wobei die Freisetzung aus den Kapseln mit Hilfe eines geeigneten Mechanismus aktiviert wird, beispielsweise schaltbar in einem polarem Milieu nach Betätigung eines ”Triggers”, beispielsweise mittels einer Änderung der Umgebung. Dies setzt voraus, dass die Kapseln auf sich verändernde externe Parameter bzw. Stimuli reagieren.
Die Verkapselung von hydrophilen Funktionssubstanzen oder alternativ deren Beschichtung mit hydrophoben Hüllen sind bekannt, beispielsweise aus der Schrift WO 1998/035009 A1 .
Die Verkapselung und schaltbare Freisetzung von polaren bzw. hydrophilen Substanzen in ein polares, hydrophiles bzw. wässriges Milieu weist jedoch verschiedene Nachteile auf. So erfüllt die Hülle einer solchen schaltbaren Kapsel zwei Funktionen. Einerseits wirkt sie als Barriere, die Inhalt und Umgebung voneinander trennt. Andererseits muss sie auf Änderungen der Umgebung reagieren, also eine Sensorfunktion wahrnehmen, und ihre Barrierenfunktion nach Triggerung aufgeben. Um eine Permeation des polaren Inhalts oder der polaren Umgebung durch die Hülle zu unterbinden, soll weiterhin die Löslichkeit des Inhalts respektive der Umgebung in der Hülle möglichst gering sein, die Hülle daher möglichst apolar bzw. hydrophob sein. Solche apolaren Hüllen reagieren jedoch typischer Weise weniger empfindlich auf Änderungen, d. h. mögliche Trigger in dem umgebenden polaren Milieu, wodurch eine kontrollierte, insbesondere geschaltete oder ”getriggerte” Freisetzung erschwert wird.
Üblicherweise nehmen die Kapselhüllen eine Barrierefunktion wahr, indem sie die Inhalte umschließen. In selteneren Fällen erfüllen sie auch gleichzeitig eine Sensorfunktion, indem sie auf einen veränderten Umgebungsparameter reagieren. Bekannte Materialien sind beispielsweise pH-empfindliche Polymere wie die enterischen Coatings für Pharmazeutika, beispielsweise Polyacrylate, erhältlich unter der Handelsbezeichnung Eudragit^® des Herstellers Degussa-Röhm. Diese bekannten Materialien weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie dennoch relativ hydrophil und wasserpermeabel sind, da sich ansonsten ihre Löslichkeitseigenschaften nicht auf eine pH-Änderung hin ändern würden. Entsprechend können diese Materialien keine Barrierenfunktion für einen hydrophilen Inhalt übernehmen oder sind für einen hydrophiles, beispielsweise wässriges Medium ungeeignet.
Die WO 1998/035009 A1 offenbart beispielsweise eine Waschmittelzusammensetzung, wobei ein Bleichmittelaktivator durch eine pH-Veränderung aus einem ersten Kapseltyp freigesetzt wird, wobei die pH-Veränderung durch die Freisetzung des alkalischen Bleichmittels Natriumpercarbonat aus einem zweiten Kapseltyp erzeugt wird, deren Hülle sich ebenfalls pH-abhängig löst. Hierbei entspricht das Freisetzungsprofil einer lediglich verzögerten, nicht jedoch einer kontrollierten Freisetzung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mittel bereitzustellen, das wenigstens einen der Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Freisetzungs-System zur kontrollierbaren Freisetzung einer Substanz, umfassend Kapseln, die eine hydrophobe und öllösliche Kapselhülle oder Kapselmatrix und einen Kapselinhalt aufweisen, in einer Öl-in-Wasser-Emulsion, umfassend eine wässrige Phase und eine darin dispergierte Ölphase, wobei die Ölphase nach Destabilisierung der Emulsion die Kapselhülle oder Kapselmatrix löst, wodurch der Kapselinhalt freigesetzt wird.
Erfindungsgemäß wird die Barrierenfunktion durch die hydrophobe und öllösliche Kapselhülle oder Kapselmatrix wahrgenommen, die den Kapselinhalt umschließt. Die Sensorfunktion wird in dem erfindungsgemäßen Freisetzungs-System von der umgebenden Öl-in-Wasser-Emulsion übernommen.
Überraschend wurde festgestellt, dass eine Trennung oder Entkoppelung der Barrierenfunktion und der Sensorfunktion ermöglicht, ein Freisetzungs-System zur Verfügung zu stellen, das eine kontrollierbare Freisetzung einer Substanz ermöglicht. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Freisetzungs-System den Vorteil zur Verfügung stellen auf variable Parameter reagieren zu können, die die Öl-in-Wasser-Emulsion destabilisieren. Die Trennung der Barrierenfunktion und der Sensorfunktion ist vorzugsweise eine räumliche und stoffliche Trennung. Beispielsweise sind Kapseln und Ölphase räumlich und stofflich getrennte Komponenten des Freisetzungs-Systems.
Unter dem Begriff ”Kapsel” sind im Sinne der vorliegenden Erfindung Kern-Hülle-Kapseln und Matrix-Kapseln zu verstehen. Unter einer ”Kern-Hülle-Kapsel” wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Kapsel verstanden, die den Kapselinhalt in Form eines Kapselkerns und eine diesen umhüllende Kapselhülle umfasst. Unter einer ”Matrix-Kapsel” wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Kapsel verstanden, die den Kapselinhalt in Form mehrerer Kapselkerne, dispergiert oder molekular gelöst in Form einzelner Moleküle in der Matrix, aufweisen kann.
Die einzelnen Kapselkerne, dispergierten oder molekular gelösten Substanzen einer Matrix-Kapsel sind durch das Material der Kapselmatrix umhüllt wie auch voneinander getrennt. Im Sinne der vorliegenden Erfindung können die Begriffe ”Kapselhülle” und ”Kapselmatrix” gleiche Materialien umfassen.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann eine Kapsel den Kapselinhalt in Form eines oder mehrerer Kapselkerne, dispergiert oder molekular gelöst beinhalten. Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann der Begriff ”Kapselinhalt” den Begriff ”Kapselkern” umfassen. Weiterhin können im Sinne der vorliegenden Erfindung die Begriffe ”Kapselinhalt” und ”Kapselkern” gleiche Materialien umfassen.
Unter dem Begriff ”Emulsion” sind im Sinne der vorliegenden Erfindung Mischungen von wenigstens zwei Komponenten, die nicht vollständig miteinander mischbar sind, zu verstehen. Insbesondere weisen diese zwei Komponenten eine Mischungslücke auf. Hierbei ist eine Komponente als dispergierte oder innere flüssige Phase in einer anderen kohärenten äußeren flüssigen Phase verteilt. Unter dem Begriff ”Öl-in-Wasser-Emulsion”, auch als ”O/W-Emulsion” bezeichnet, sind im Sinne der vorliegenden Erfindung Emulsionen zu verstehen, in denen eine Ölphase in einer kohärenten hydrophilen, vorzugsweise wässrigen Phase dispergiert ist. Die ”Ölphase” umfasst eine hydrophobe, mit Wasser nicht mischbare organische Phase, insbesondere eine Flüssigkeit, vorzugsweise ein Kohlenwasserstoff oder ein anderes Öl. Hierbei ist die Ölphase in der wässrigen Phase vorzugsweise in Form von Tröpfchen dispergiert. Weisen die Tröpfchen einen Durchmesser von 140 Nanometern oder weniger auf, werden die Emulsionen je nach Tropfengröße und thermodynamischem Zustand als Mini- oder Mikroemulsion bezeichnet. Unter dem Begriff ”Emulsion” werden im Sinne der vorliegenden Erfindung auch Miniemulsionen und Mikroemulsionen umfasst.
Bei intakter Emulsion kommt die Ölphase als disperse Phase der Emulsion nicht oder nur in geringem Ausmaß in Kontakt mit der Kapselhülle oder Kapselmatrix der in der Emulsion enthaltenen Kapseln. Dies ermöglicht, dass verwendbare Kapselhüllen oder Kapselmatrices den Kapselinhalt in einer stabilen Emulsion bis zur Destabilisierung vollständig oder nahezu vollständig zurückhalten. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass das erfindungsgemäße Freisetzungs-System stabil gelagert werden kann.
Wird die Emulsion destabilisiert, können die Tröpfchen der dispergierten Ölphase miteinander agglomerieren. Die Tröpfchen können bei der Destabilisierung zusammenfließen. Treten die Tröpfchen soweit zusammen, dass sich zwei kontinuierliche Phasen ausbilden, wird eine Emulsion als ”gebrochen” bezeichnet. Bei einer gebrochenen Emulsion kann sich die Ölphase zumindest zum Teil auf den Kapseln absetzen. Beispielsweise kann die Ölphase auf der Kapselhülle oder Kapselmatrix einen Film ausbilden. Durch den Kontakt mit der Ölphase wird die Kapselhülle oder Kapselmatrix gelöst, wodurch die Kapsel für den Kapselinhalt durchlässig wird.
Der Begriff ”öllöslich” hat im Sinne der vorliegenden Erfindung die Bedeutung, dass die Kapselhülle oder Kapselmatrix durch die Einwirkung der Ölphase für den Kapselinhalt permeabel wird und diesen freisetzen kann. Hierbei kann die Struktur der Kapselhülle oder Kapselmatrix durch die Ölphase geändert oder gestört werden, so dass diese für den Kapselinhalt durchlässig wird.
Es kann vorgesehen sein, dass sich die Kapselhülle oder Kapselmatrix in der Ölphase löst und teilweise oder vollständig in der Ölphase aufgelöst wird oder dass die Ölphase die Kapselhülle oder Kapselmatrix erweicht oder aufweicht oder die Glasübergangstemperatur des Materials der Kapselhülle oder Kapselmatrix absenkt.
Der Begriff ”Lösen” hat im Sinne der vorliegenden Erfindung die Bedeutung, dass die Kapselhülle oder Kapselmatrix für den Kapselinhalt permeabel wird und diesen freisetzen kann. Der Begriff ”Lösen” kann im Sinne der vorliegenden Erfindung die Bedeutung eines ”Anlösens” der Kapselhülle oder Kapselmatrix haben. Der Begriff ”Lösen” kann weiterhin die Bedeutung haben, dass die Ölphase die Kapselhülle oder Kapselmatrix zum Quellen bewegt, erweicht oder aufweicht oder die Glasübergangstemperatur des Materials der Kapselhülle oder Kapselmatrix absenkt, so dass der Kapselinhalt freigesetzt wird.
Die Kapselhülle oder Kapselmatrix kann ölunlösliche Anteile oder Partikel beinhalten; beispielsweise Füllstoffe zur Erhöhung der mechanischen Integrität.
Die Freisetzung des Kapselinhalts des erfindungsgemäßen Freisetzungs-Systems ist kontrollierbar durch die Emulsion. Besonders vorteilhaft ist, dass die Emulsion auf die Änderung eines Umgebungsparameters reagiert, während die Kapselhülle oder Kapselmatrix eine solche Sensorfunktion nicht aufweisen muss. Dies ermöglicht zum einen in vorteilhafter Weise, das die Emulsion durch verschiedene Parameter oder Stimuli destabilisiert werden kann. Zum anderen ermöglicht dies, dass Kapselhüllen oder Kapselmatrices mit besserer Barrierenfunktion verwendbar sind. Dies kann den großen Vorteil zur Verfügung stellen, dass verwendbare Kapselhüllen oder Kapselmatrices den Kapselinhalt in einer stabilen Emulsion bis zur Destabilisierung vollständig oder nahezu vollständig zurückhalten können.
Ein weiterer großer Vorteil kann dadurch zur Verfügung gestellt werden, dass die Geschwindigkeit der Freisetzung einstellbar ist. Beispielsweise kann eine langsame Freisetzung durch Eintrocknen lassen der Emulsion erreicht werden. Dies ist beispielsweise im Falle der Applikation von agrochemischen Stoffen auf Pflanzen erwünscht.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kapseln so genannte ”schaltbare Kapseln”, die eine geschaltete sogenannte ”triggered release”-Freisetzung durch das Brechen oder die Destabilisierung der Emulsion ermöglicht.
Die innere Ölphase der Öl-in-Wasser-Emulsion kann eine hydrophobe mit der wässrigen, äußeren Phase nicht oder nur geringfügig mischbare organische Phase, insbesondere eine Flüssigkeit umfassen.
Die wässrige Phase basiert auf einem polaren Lösemittel, vorzugsweise auf Wasser, wobei das polare Lösemittel beispielsweise Salze, Alkohole oder sonstige lösliche Stoffe enthalten kann, sofern diese und/oder deren Menge die Stabilität der Emulsion vor der kontrollierten Destabilisierung zur Freisetzung des Kapselinhaltes nicht gefährden. Es ist daher bevorzugt, dass beispielsweise Alkohol oder Salze lediglich in geringen Mengen enthalten sind. Weiterhin können in beiden Phasen und/oder an der Phasengrenzfläche Feststoffpartikel neben den Kapseln dispergiert vorliegen.
In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Ölphase Kohlenwasserstoffe, ausgewählt aus der Gruppe enthaltend geradkettige oder verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffe, gesättigte cyclische Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe und Mischungen davon.
Verwendbar sind insbesondere geradkettige oder verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffe. Geeignete aliphatische Kohlenwasserstoffe sind beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Isooctan, Nonan, Decan, Dodecan und Decalin.
Vorzugsweise verwendbar sind weiterhin gesättigte cyclische Kohlenwasserstoffe. In bevorzugten Ausführungsformen sind gesättigte cyclische Kohlenwasserstoffe ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Cyclohexan, Methylcyclohexan, Dimethylcyclohexan, Ethylcyclohexan, Cyclopentan, Cycloheptan und Cyclooctan. Besonders bevorzugt ist Methylcyclohexan.
Weiterhin verwendbar sind Mischungen aus geradkettigen verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffen, verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffen und/oder gesättigten cyclischen Kohlenwasserstoffen. Solche Mischungen können auch aromatische Kohlenwasser- stoffe enthalten. Weiter verwendbar sind technische Paraffinöle. Technische Paraffinöle beinhalten vorzugsweise Mischungen von verschiedenen Kohlenwasserstoffen.
Verwendbare aromatische Kohlenwasserstoffe sind beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Benzol, Ethylbenzol, Toluol, Xylol und Isopropylbenzol. Ebenfalls verwendbar sind halogenierte Kohlenwasserstoffe, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Tetrachlorethan, Hexachlorethan, Trichlorethan und Chlorbenzol.
Vorzugsweise verwendbar sind Kohlenwasserstoffe eines Siedebereichs im Bereich von 50°C bis 300°C.
Weiterhin kann die Ölphase pflanzliche und/oder tierische Öle umfassen. Diese Öle können denaturierte oder raffinierte Produkte sein. Bevorzugt sind natürliche Öle auf der Basis von Triglyceriden, deren Carbonsäureanteil sich vorzugsweise von ein- oder mehrfach ungesättigten sowie von gesättigten C₁₀- bis C₃₀-Fettsäuren ableitet.
Für den Fall, dass die Kapselhülle oder Kapselmatrix eine in Silikonöl lösliche Substanz, beispielsweise Silikonwachs, umfasst, sind weiter geeignete Öle Silikonöle. Weiterhin können für den Fall, dass die Kapselhülle oder Kapselmatrix eine in Fluorcarbonölen lösliche Substanz umfasst, Fluorcarbonöle geeignete Öle sein.
Der Anteil der Ölphase an der Emulsion liegt vorzugsweise im Bereich von ≥ 1 Gew.-% bis ≤ 90 Gew.-% vorzugsweise im Bereich von ≥ 5 Gew.-% bis ≤ 50 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von ≥ 10 Gew.-% bis ≤ 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Emulsion.
Vorzugsweise weist die Ölphase eine sehr geringe Mischbarkeit mit und/oder Löslichkeit in Wasser auf. In bevorzugten Ausführungsformen kann man eine wasserunlösliche oder nahezu wasserunlösliche Substanz zu der Ölphase zugeben, beispielsweise organische, ungesättigte Kohlenwasserstoffe wie etwa Hexadecan oder solche aus der Gruppe der Triterpene wie das auch Squalen genannte 2,6,10,15,19,23-Hexamethyl-2,6,10,14,18,22-tetracosahexaen. In vorteilhafter Weise kann eine sehr wasserunlösliche Substanz wie Hexadecan oder Squalen eine Ostwald-Reifung der Ölkomponente über die Wasserphase unterdrücken.
Kapseln im Sinne der vorliegenden Erfindung können Kern-Hülle-Kapseln oder Matrix-Kapseln sein. In bevorzugten Ausführungsformen liegen die Kapseln als Kern-Hülle-Kapseln vor. Der Kapselinhalt einer Kern-Hülle-Kapsel liegt in Form eines Kapselkerns vor, der von einer Kapselhülle umhüllt wird. In bevorzugten Ausführungsformen von Kern-Hülle-Kapseln umhüllt eine hydrophobe und öllösliche Kapselhülle einen hydrophilen und/oder reaktiven Kapselkern. In besonders bevorzugten Ausführungsformen umhüllt eine hydrophobe und öllösliche Kapselhülle einen hydrophilen Kapselkern.
Kapseln im Sinne der vorliegenden Erfindung können weiterhin Matrix-Kapseln sein. Bei Kapseln in Form von Matrix-Kapseln kann der Kapselinhalt in Form mehrerer Kapselkerne, in der Matrix dispergiert oder molekular gelöst in Form einzelner Moleküle vorliegen. In bevorzugten Ausführungsformen von Matrix-Kapseln ist ein hydrophiler und/oder reaktiver Kapselinhalt von einer hydrophoben und öllöslichen Matrix umgeben. In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist ein hydrophiler und/oder reaktiver Kapselinhalt einer Matrix-Kapsel von einer hydrophoben und öllöslichen Matrix umgeben. Es kann bei Matrix-Kapseln auch vorgesehen sein, dass ein hydrophober und/oder reaktiver Kapselinhalt von einer hydrophoben und öllöslichen Matrix umgeben sein kann.
Die Kapselhülle oder Kapselmatrix ist vorzugsweise in Wasser und/oder in der wässrigen Phase unlöslich, wobei unlöslich bedeutet, dass sich bei 25°C ≤ 5 Gew.-% der Kapselhülle oder Kapselmatrix, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kapselhülle oder Kapselmatrix lösen. Besonders bevorzugt weist die Kapselhülle oder Kapselmatrix eine sehr geringe Wasserlöslichkeit auf, vorzugsweise lösen sich ≤ 1 Gew.-%, bevorzugt ≤ 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kapselhülle oder Kapselmatrix.
In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die hydrophobe und öllösliche Kapselhülle oder Kapselmatrix ein Material, ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Wachse, Harze, Kunstharze, Harzderivate, Fettderivate, Sterole, langkettige Sterolester und Schwefel.
In weiter geeigneten Ausführungsformen umfasst die hydrophobe und öllösliche Kapselhülle oder Kapselmatrix ein Material, ausgewählt aus der Gruppe der Kunstharze und/oder Polymerwerkstoffe, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe der Thermoplasten und/oder Duroplasten. Styrol-Acrylnitri1-Copolymer, Polyurethan-basierende Systeme und biologisch abbaubare Polymatrizien wie hydroxylgruppenhaltige Polyester oder Acrylatharze, wie in WO 2005/072525 , WO 2003/105584 und WO 2003/056921 beschrieben, sind besonders bevorzugt.
Geeignete Polyester sind beispielsweise Umsetzungsprodukte von mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen und gegebenenfalls zusätzlich dreiwertigen Alkoholen mit mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen Carbonsäuren oder deren veresterungsfähigen Derivaten. Die Polycarbonsäuren können aliphatischer, cycloaliphatischer, aromatischer und/oder heterocyclischer Natur sein, beispielsweise durch Halogenatome, substituiert und/oder ungesättigt sein.
Beispiele für solche Carbonsäuren und deren Derivate sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Bernsteinsäure, Adipinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Endomethylentetrahydrophthal-säureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, dimerisierte und trimerisierte ungesättigte Fettsäuren, gegebenenfalls in Mischung mit monomeren ungesättigten Fettsäuren, Terephthalsäuredimethylester und Terephthalsäurebisglykolester.
Beispiele für mehrwertige Alkohole sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Ethylenglykol, Propylenglykol-(1,2), Propylenglykol-(1,3), Butylenglykol-(1,4), Butylenglykol-(2,3), Hexandiol-(1,6), Octandiol-(1,8), Neopentylglykol, 1,4-Bis(hydroxy-methyl)cyclohexan, Trimethylolpropan und Trimethylolethan. Als mehrwertige Alkohole kommen ferner Di-, Tri-, Tetra- und höhere Polyethylenglykole, Di- und höhere Polypropylenglykole sowie Di- und höhere Polybutylenglykole in Frage. Die Polyester können anteilig endständige Carboxylgruppen aufweisen. Auch Polyester aus Lactonen, z. B. s-Caprolacton, oder aus Hydroxycarbonsäuren, z. B. D-Hydroxycapronsäure, sind verwendbar. Es können auch die aus der Fettchemie bekannten hydroxyfunktionellen Polyester wie Rizinusöl und dessen Umesterungsprodukte verwendet werden.
Als Hydroxylgruppen aufweisende Polycarbonate kommen solche in Betracht, die z. B. durch Umsetzung von Diolen wie Propandiol-(1,3), Butandiol-(1,4) und/oder Hexandiol-(1,6), Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol oder Thiodiglykol mit Diarylcarbonaten, z. B. Diphenylcarbonat oder Phosgen hergestellt werden können wie in DE-A 1694080 und DE-A 2221751 offenbart.
Bevorzugt verwendbare Acrylatharze sind beispielsweise erhältlich durch Homo- oder Co-Polymerisation aus Monomeren, ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Ester der Acrylsäure und Methacrylsäure mit zweiwertigen, gesättigten, aliphatischen Alkoholen mit 2 bis 4 C-Atomen, wie 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 4-Hydroxybutylacrylat und die entsprechenden Methacrylsäureester; Acrylsäure und Methacrylsäureester mit 1 bis 18, vorzugsweise 1 bis 8 C-Atomen in der Alkoholkomponente, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, Isopropylacrylat, n-Butylacrylat, tert. -Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Stearylacrylat und die entsprechenden Methacrylsäureester, Acrylsäure- und Methacrylsäurecyclohexylester; Acrylnitril und Methacrylnitril; Acrylamid und Methacrylamid und N-Methoxymethyl(meth)acrylsäureamid.
Bevorzugte Acrylatharze sind Copolymere, umfassend bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymers a) 0 bis 50 Gew.-% Monoester der Acryl- oder Methacrylsäure mit zwei- oder mehrwertigen Alkoholen, wie Butandiol-(1,4)-monoacrylat, Hydroxypropyl(meth)acrylat; ferner Vinylglykol, Vinylthioethanol, Allylalkohol, Butandiol-1,4-monovinylether; b) 5 bis 95 Gew.-% Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure mit einwertigen Alkoholen, die 1 bis 12 Kohlen- Stoffatome enthalten, wie Methylmethacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat oder 2-Ethylhexylacrylat; c) 0 bis 50 Gew.-% aromatische Vinylverbindungen, wie Styrol, Methylstyrol oder Vinyltoluol; d) 0 bis 20 Gew.-% andere Monomere mit funktionellen Gruppen, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Maleinsäureanhydrid, Maleinsäurehalbester, Acrylamid, Methacrylamid, Acrylnitril oder N-Methylol(meth)acrylamid sowie Glycidyl(meth)acrylat, wobei der Anteil der Gruppe a) und d) mindestens 5 Gew.-% beträgt.
Die zuvor genannten Acrylatharze sind bekannt oder lassen sich nach üblichen Methoden in einfacher Weise herstellen.
Verwendbare Harzderivate können ausgewählt sein aus der Gruppe enthaltend teilweise dimerisiertes Harz, teilweise hydriertes Harz, Salze von divalenten Metallen, Salze von trivalenten Metallen, Addukte von Maleinsäure/Anhydrid, Addukte von Fumarsäure/Anhydrid oder Addukte von Pentaerythritol und Mischungen davon. Die Salze der divalenten oder tivalenten Metalle umfassen vorzugsweise Calcium, Magnesium, Eisen, Zink, Aluminium, Mangan, Barium und/oder Mischungen davon.
Verwendbare Fettderivate können ausgewählt sein aus der Gruppe enthaltend Fettsäuren, Fettmetallsalze dieser Fettsäuren, Fettsäureamide, Fettsäurealkohole, Fettsäureester und Mischungen davon. Bevorzugt sind langkettige aliphatische Fettsäuren, besonders bevorzugt sind langkettige aliphatische C₁₀- bis C₃₀-Fettsäuren. Insbesondere bevorzugt sind gesättigte aliphatische C₁₀- bis C₃₀-Fettsäuren. Insbesondere kann die Säure eine Carbonsäure sein, beispielsweise Stearinsäure. Bevorzugte Salze sind Calcium-, Magnesium-, Zink- oder Aluminiumsalze. Säureamide sind vorzugsweise Stearamid. Der Alkohol ist vorzugsweise Stearylalkohol. Der Ester ist vorzugsweise ein Fettsäureester eines Fettalkohols oder eines Fettsäureesters von Glycerol.
Weiterhin verwendbar als Material für Kapselhüllen oder Kapselmatrices sind Sterole oder langkettige Sterolester, wobei Sterolester vorzugsweise Ester von Sterolen mit Fettsäuren sind. Verwendbar sind tierische Sterole wie Cholesterol und pflanzliche Sterole wie Ergosterol.
Verwendbar sind weiterhin Wachse. Wachse sind insbesondere verwendbar für Kapselhüllen von Kern-Hülle-Kapseln. ”Wachse” werden üblicherweise durch ihre mechanisch-physikalischen Eigenschaften definiert wobei ihre chemische Zusammensetzung und Herkunft sehr unterschiedlich sein können. Unter ”Wachsen” werden im Sinne dieser Erfindung insbesondere natürlich oder künstlich gewonnene fettähnliche Verbindungen aus höheren Fettsäuren und einwertigen höheren Paraffinalkoholen verstanden, die in der Regel über 50°C ohne Zersetzung schmelzen.
Bevorzugt verwendbar sind bei einer Temperatur im Bereich von ≥ 20°C bis ≤ 40°C feste Wachse. Besonders bevorzugt verwendbar sind Paraffinwachse. Der Begriff ”Paraffinwachs” bezeichnet ein Gemisch aus Alkanen der allgemeinen Summenformel C_nH_2n+2, wobei n zwischen 18 und 32 liegt. Verwendbar ist Hartparaffin, das zwischen ≥ 50°C und ≤ 60°C schmilzt.
Bevorzugte Paraffinwachse weisen einen Schmelzpunkt von ≥ 50°C auf.
Vorteilhaft bei einem Schmelzpunkt von ≥ 50°C ist zum einen, dass die untere Schmelzpunktgrenze die üblichen Lagerbedingungen des Freisetzungs-Systems übersteigt. Hierdurch kann die Kapselhülle oder Kapselmatrix den Inhalt der Kapsel während einer Lagerung schützen.
Ein geschmolzenes Wachs kann leicht durch Tenside in Reinigungs- oder Waschmitteln emulgiert werden und weniger unerwünschte Wachsrückstände auf den zu reinigenden Gegenständen hinterlassen.
Der Schmelzpunkt oder das Schmelzverhalten der Paraffinwachse ist mit dem allgemein bekannten Verfahren der DSC-Thermoanalyse (Differential Scanning Calorimetry) bestimmbar.
Vorzugsweise weisen Paraffinwachse eine Viskosität von weniger als 200 mPa·s bei 80°C auf.
Besonders bevorzugte Paraffinwachse weisen einen Schmelzpunkt im Bereich von ≥ 40°C bis ≤ 50°C, einen Feststoffanteil zwischen ≥ 35 Gew.-% bis ≤ 100 Gew.-% bei 40°C und einen Feststoffanteil im Bereich von ≥ 0 Gew.-% bis ≤ 15 Gew.-% bei 50°C und eine Viskosität von weniger als 200 mPa·s bei 80°C auf.
Verwendbares Paraffinwachs kann Zusätze und/oder Additive aufweisen, die die Stabilität der Kapselhülle oder Kapselmatrix verbessern können. Beispielsweise kann Paraffinwachs Zusätze und/oder Additive ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Ethylen, Vinylacetat, Copolymere von Ethylen und Vinylacetat, hydrierte Methylester von Kolophonium, Ethylacrylat, Acrylsäureethylester, Acrylsäureethylhexylesterpolymer und 2-Ethylhexylacrylcopolymeren aufweisen.
Verwendbares Paraffinwachs kann weiterhin einen Polyvinylether der Formel (C_xH_2xO)_y, worin x eine ganze Zahl im Bereich von 18 bis 22 ist und y eine ganze Zahl im Bereich von 150 bis 300 ist, aufweisen. Der Polyvinylether kann dazu führen, dass das Paraffinwachs eine verbesserte Komprimierbarkeit und Fließfähigkeit aufweist.
Paraffinwachse können den Vorteil zur Verfügung stellen, dass sie in flüssiger alkalischer Umgebung stabil sind und nicht oder nur geringfügig hydrolysieren.
In bevorzugten Ausführungsformen enthält die Kapselhülle oder Kapselmatrix im überwiegenden Anteil Paraffinwachs oder Paraffine. Zweckmäßigerweise umfasst die Kapselhülle oder Kapselmatrix Paraffinwachs im Bereich von ≥ 20 Gew.-% bis ≤ 99 Gew.-%.
Feste Wachssubstanzen können natürlicher, etwa pflanzlicher oder tierischer aber auch synthetischer oder mineralischer Herkunft sein.
Ebenfalls zu den Wachsen im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden beispielsweise die so genannten Wachsalkohole gerechnet. Wachsalkohole sind höhermolekulare, wasserunlösliche Fettalkohole mit in der Regel etwa 22 bis 40 Kohlenstoffatomen. Die Wachsalkohole kommen beispielsweise in Form von Wachsestern höhermolekularer Fettsäuren (Wachssäuren) als Hauptbestandteil vieler natürlicher Wachse vor. Beispiele für Wachsalkohole sind Lignocerylalkohol (1-Tetracosanol), Cetylalkohol, Myristylalkohol oder Melissylalkohol. Die Kapselhülle oder Kapselmatrix kann gegebenenfalls auch Wollwachsalkohole enthalten, beispielsweise Triterpenoid- und Steroidalkohole, beispielsweise Lanolin.
Das Aufbringen der Materialien der Kapselhülle kann aus der Schmelze oder aus Lösungen oder Dispersionen erfolgen, wobei Lösungs- bzw. Emulgiermittel durch Verdampfen entfernt werden. Auch ein Aufbringen als feines Pulver, beispielsweise durch elektrostatische Techniken, ist möglich. Die Materialien der Kapselhülle können in Rühr-, Misch-, Sprüh- und Granulierapparaten auf den Kapselkern aufgebracht werden. Bevorzugt ist eine Aufbringung in einer Wirbelschicht, wobei gleichzeitig eine Größenklassifizierung der Teilchen erfolgen kann. Bevorzugt ist weiterhin eine Aufbringung durch Sprühapplikation.
Die Herstellung von Matrixkapseln kann ebenfalls aus der Schmelze oder aus Lösungen oder Dispersionen erfolgen. Die Materialien der Kapselmatrix können weiterhin in Rühr-, Misch-, Sprüh- und Granulierapparaten mit dem Kapselinhalt zu Matrixkapseln verarbeitet werden.
Weiterhin können die Kapseln zusätzlich mit feinteiligen Stoffen beaufschlagt werden, ein Verfahren, das als ”Abpudern” bezeichnet wird. Als Abpuderungsmittel kommen sämtliche feinteiligen Stoffe in Frage. Bevorzugt sind Abpuderungsmittel ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Talkum, Zeolithe, Silikate, Siliciumdioxid, polymere Polycarboxylate, Carbonate, Stearinsäure, Magnesiumstearat, Zinkstearat, Citrate und Stärke verwendbar. Beispielsweise können im Falle einer Waschmittel enthaltenden Kapsel auch andere Waschmittelbestandteile wie Buildersubstanzen verwendet werden. Ein Vorteil einer Beaufschlagung liegt darin, dass die Bildung von klebrigen Oberflächen verhindert werden kann.
Weiterhin können der Kapselhülle oder Kapselmatrix Weichmacher zugesetzt werden. Weichmacher sind bevorzugt im Bereich von ≥ 2 Gew.-% bis ≤ 20 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von ≥ 4 Gew.-% bis ≤ 19 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kapselhülle oder Kapselmatrix, enthalten. Verwendbare Weichmacher sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Pentaerythritol, Depentaerythriol, Sorbitol, Mannitol, Glycerin und Glykole wie Glykerol, Ethylenglykol und Polyethylenglykol.
Weiter kann die Kapselhülle oder Kapselmatrix Stabilisierungsmittel enthalten. Stabilisierungsmittel können die Kapselhülle oder Kapselmatrix wie auch den Kapselinhalt vor Zersetzung durch Lichteinstrahlung schützen. Bevorzugte Stabilisierungsmittel sind Antioxidantien. Besonders geeignete Stabilisierungsmittel im Sinne der Erfindung sind Antioxidantien. Antioxidantien können den Vorteil zur Verfügung stellen, unerwünschte, durch Lichteinstrahlung und damit radikalischer Zersetzung verursachte Veränderungen der Kapseln zu verhindern. Antioxidantien können ausgewählt sein aus der Gruppe enthaltend Tocopherol, Zitronensäuren und Zitronensäurederivate, Ascorbinsäure und ihre Derivate.
Antioxidantien können im Bereich von ≥ 0,01 Gew.-% bis ≤ 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kapselhülle oder Kapselmatrix, enthalten sein.
Vorzugsweise können feste Partikel im Bereich von ≥ 0 Gew.-% bis ≤ 70 Gew.-%, insbesondere im Bereich von ≥ 10 Gew.-% bis ≤ 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kapselhülle oder Kapselmatrix, enthalten sein.
Weiterhin kann die Kapselhülle oder Kapselmatrix zur Verbesserung des optischen Eindrucks eingefärbt werden.
Vorzugsweise liegt der Anteil der Kapselhülle oder Kapselmatrix im Bereich von ≥ 20 Gew.-% bis ≤ 99 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kapsel. In bevorzugten Ausführungsformen der Kapseln liegt das Gewicht der Kapselhülle oder Kapselmatrix im Bereich von ≥ 40 Gew.-% bis ≤ 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kapsel, insbesondere bevorzugt im Bereich von ≥ 50 Gew.-% bis ≤ 70 Gew.-%.
Die Schichtdicke der Kapselhülle liegt vorzugsweise im Bereich von ≥ 1 μm bis ≤ 5 mm, bevorzugt im Bereich von ≥ 10 μm bis ≤ 1 mm, besonders bevorzugt im Bereich von ≥ 100 μm bis ≤ 500 μm.
In bevorzugten Ausführungsformen ist die Form der Kapseln kugelförmig oder beinahe kugelförmig. Vorzugsweise weist eine Kern-Hülle-Kapsel oder Matrixkapsel einen Durchmesser im Bereich von ≥ 1 μm bis ≤ 10 mm, bevorzugt im Bereich von ≥ 10 μm bis ≤ 5 mm, besonders bevorzugt im Bereich von ≥ 100 μm bis ≤ 1000 μm auf.
Vorzugsweise liegt der Anteil des Kapselkerns im Bereich von ≥ 1 Gew.-% bis ≤ 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kapsel, insbesondere im Bereich von ≥ 10 Gew.-% bis ≤ 60 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von ≥ 20 Gew.-% bis ≤ 50 Gew.-%.
In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Freisetzungs-Systems ist der Kapselinhalt hydrophil und/oder reaktiv. In besonders bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Freisetzungs-Systems ist der Kapselinhalt ein hydrophiler und/oder reaktiver Kapselkern. In auch bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Freisetzungs-Systems ist der Kapselinhalt einer Matrixkapsel hydrophil und/oder reaktiv. In weiter bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Freisetzungs-Systems kann der Kapselinhalt einer Matrixkapsel hydrophob sein.
In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Freisetzungs-Systems weist der Kapselinhalt ein Bleichmittel auf. Bleichmittel sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend organische Peroxysäuren, Diacylperoxide, anorganische Persauerstoffverbindungen, Persauerstoff-Bleichmittelvorstufen, und Alkalimetall-Percarbonate, insbesondere Natriumpercarbonat.
Bevorzugt sind in Wasser H₂O₂ liefernde Bleichmittel, besonders bevorzugt sind Natriumperborattetrahydrat und Natriumperboratmonohydrat. Weitere verwendbare Bleichmittel sind ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Natriumpercarbonat, Peroxypyrophosphate, Citratperhydrate sowie H₂O₂ liefernde persaure Salze oder Persäuren, wie Perbenzoate, Peroxophthalate, Diperazelainsäure, Phthaloiminopersäure und Diperdodecandisäure.
In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Freisetzungs-Systems weist der Kapselinhalt Bleichmittelaktivatoren auf. Ein besonders bevorzugter Bleichmittelaktivator ist Tetraacetylethylendiamin.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Freisetzungs-Systems umfasst der Kapselinhalt Natriumpercarbonat und die Kapselhülle oder Kapselmatrix umfasst Paraffin.
Vorzugsweise liegt bei einer Verwendung von Perboratmonohydrat oder Percarbonat der Anteil des Kapselinhalts im Bereich von ≥ 1 Gew.-% bis ≤ 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kapsel, insbesondere im Bereich von ≥ 10 Gew.-% bis ≤ 20 Gew.-%.
In weiter bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Freisetzungs-Systems weist der Kapselinhalt einen Waschmittelinhaltsstoff auf, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend anionische und nichtionische Tenside, Buildersubstanzen, Hilfsstoffe wie Schmutz abweisende Zusätze (Soil-Repellents), Schauminhibitoren, Salze von Polyphosphonsäuren, optische Aufheller, Enzyme, Enzymstabilisatoren, neutrale Füllsalze vorzugsweise in geringen Mengen, Farb- und Duftstoffe, Trübungsmittel, Perglanzmittel und Gemische davon.
In anderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Freisetzungs-System weist der Kapselinhalt einen agrochemischen Stoff auf, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend feste Pflanzenschutzteilchen, wie Herbizide, Akarizide, Insektizide, Mitizide, Pflanzenwachstumsregulatoren, Fungizide, Nematizide und mikrobische feste Pflanzenschutzteilchen wie nützliche Viren, Nematoden, Pilze, Bakterien oder Protozoen.
Unter agrochemischen Wirkstoffen sind im Sinne der vorliegenden Erfindung zur Pflanzenbehandlung übliche Substanzen zu verstehen. Vorzugsweise sind agrochemische Wirkstoffe ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Fungizide, Bakterizide, Insektizide, Akarizide, Nematizide, Herbizide, Pflanzenwuchsregulatoren, Pflanzennährstoffe und Repellents. Feste agrochemische Wirkstoffe sind bevorzugt.
Beispiele für Fungizide sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend 2-Anilino-4-methyl-6-cyclopropyl-pyrimidin; 2',6'-Dibromo-2-methyl-4'-trifluoromethoxy-4'-trifluoromethyl-1, 3-thiazol-5-carboxanilid; 2,6-Dichloro-N-(4-trifluoromethylbenzyl)-benzamid; (E)-2-Methoximino-N-methyl-2-(2-phenoxyphenyl)-acetamid; 8-Hydroxychinolinsulfat; Methyl-(E)-2-2-[6-(2-cyanophenoxy)-pyrimidin-4-yloxy]-phenyl-3-methoxyacrylat; Methyl-(E)-methox-imino[alpha-(o-tolyloxy)-o-tolyl]-acetat; 2-Phenylphenol (OPP), Aldimorph, Ampropylfos, Anilazin, Azaconazol, Benalaxyl, Benodanil, Benomyl, Binapacryl, Biphenyl, Bitertanol, Blasticidin-S, Bromuconazole, Bupirimate, Buthiobate, Calciumpolysulfid, Captafol, Captan, Carbendazim, Carboxin, Chinomethionat (Quinomethionat), Chloroneb, Chloropicrin, Chlorothalonil, Chlozolinat, Cufraneb, Cymoxanil, Cyproconazole, Cyprofuram, Carpropamid, Dichlorophen, Diclobutrazol, Dichlofluanid, Diclomezin, Dicloran, Diethofencarb, Difenoconazol, Dimethirimol, Dimethomorph, Diniconazol, Dinocap, Diphenylamin, Dipyrithion, Ditalimfos, Dithianon, Dodine, Drazoxolon, Edifenphos, Epoxyconazole, Ethirimol, Etridiazol, Fenarimol, Fenbuconazole, Fenfuram, Fenitropan, Fenpiclonil, Fenpropidin, Fenpropimorph, Fentinacetat, Fentinhydroxyd, Ferbam, Ferimzone, Fluazinam, Fludioxonil, Fluoromide, Fluquinconazole, Flusilazole, Flusulfamide, Flutolanil, Flutriafol, Folget, Fosetyl-Aluminium, Fthalide, Fuberidazol, Furalaxyl, Furmecyclox, Fenhexamid, Guazatine, Hexachlorobenzol, Hexaconazol, Hymexazol, Imazalil, Imibenconazol, Iminoctadin, Iprobenfos (IBP), Iprodion, Isoprothiolan, Iprovalicarb, Kasugamycin, Kupfer-Zubereitungen, wie: Kupferhydroxid, Kupfernaphthenat, Kupferoxychlorid, Kupfersulfat, Kupferoxid, Oxin-Kupfer und Bordeaux-Mischung, Mancopper, Mancozeb, Maneb, Mepanipyrim, Mepronil, Metalaxyl, Metconazol, Methasulfocarb, Methfuroxam, Metiram, Metsulfovax, Myclobutanil, Nickeldimethyldithiocarbamat, Nitrothal-isopropyl, Nuarimol, Ofurace, Oxadixyl, Oxamocarb, Oxycarboxin, Pefurazoat, Penconazol, Pencycuron, Phosdiphen, Pimaricin, Piperalin, Polyoxin, Probenazol, Prochloraz, Procymidon, Propamocarb, Propiconazole, Propineb, Pyrazophos, Pyrifenox, Pyrimethanil, Pyroquilon, Quintozen (PCNB), Quinoxyfen, Schwefel und Schwefel-Zubereitungen, Spiroxamine, Tebuconazol, Tecloftalam, Tecnazen, Tetraconazol, Thiabendazol, Thicyofen, Thiophanat-methyl, Thiram, Tolclophos-methyl, Tolylfluanid, Triadimefon, Triadimenol, Triazoxid, Trichlamid, Tricyclazol, Tridemorph, Triflumizol, Triforin, Triticonazol, Trifloxystrobin, Validamycin A, Vinclozolin, Zineb, Ziram, und 2-[2-(1-Chlor-cyclopropyl)-3-(2-chlorphenyl)-2-hydroxypropyl]-2,4-dihydro-[1,2,4]-triazol-3-thion.
Beispiele für Bakterizide sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Bronopol, Dichlorophen, Nitrapyrin, Nickel-Dimethyldithiocarbamat, Kasugamycin, Octhilinon, Furancarbonsäure, Oxytetracyclin, Probenazol, Streptomycin, Tecloftalam, Kupfersulfat und andere Kupfer-Zubereitungen.
Beispiele für Insektizide, Akarizide und Nematizide sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Abamectin, Acephat, Acrinathrin, Alanycarb, Aldicaib, Alphamethrin, Amitraz, Avermectin, AZ 60541, Azadirachtin, Azinphos A, Azinphos M, Azocyclotin, Bacillus thuringiensis, 4-Bromo-2-(4-chlorphenyl)-1-(ethoxymethyl)-5-(trifluoromethyl)-1H-pyrrole-3-carbonitrile, Bendiocarb, Benfuracarb, Bensultap, Betacyfluthrin, Bifenthrin, BPMC, Brofenprox, Bromophos A, Bufencarb, Buprofezin, Butocarboxin, Butylpyridaben, Cadusafos, Carbaryl, Carbofuran, Carbophenothion, Carbosulfan, Cartap, Chloethocarb, Chloretoxyfos, Chlorfenvinphos, Chlorfluazuron, Chlormephos, N-[(6-Chlöro-3-pyridinyl)-methyl]-N'-cyano-N-methyl-ethanimidamide, Chlorpyrifos, Chlorpyrifos M, Cis-Resmethrin, Clocythrin, Clofentezin, Clothianidin, Cyanophos, Cycloprothrin, Cyfluthrin, Cyhalothrin, Cyhexatin, Cypermethrin, Cyromazin, Deltamethrin, Demeton-M, Demeton-S, Demeton-S-methyl, Diafenthiuron, Diazinon, Dichlo-fenthion, Dichlorvos, Dicliphos, Dicrotophos, Diethion, Diflubenzuron, Dimethoat, Dimethylvinphos, Dioxathion, Disulfoton, Emamectin, Esfenvalerat, Ethiofencarb, Ethion, Ethofenprox, Ethoprophos, Etrimphos, Fenamiphos, Fenazaquin, Fenbutatinoxid, Fenitrothion, Fenobucarb, Fenothiocarb, Fenoxycarb, Fenpropathrin, Fenpyrad, Fenpyroximat, Fenthion, Fenvalerate, Fipronil, Fluazuron, Flucyclo-xuron, Flucythrinat, Flufenoxuron, Flufenprox, Fluvalinate, Fonophos, Formothion, Fosthiazat, Fubfenprox, Furathiocarb, HCH, Heptenophos, Hexaflumuron, Hexythiazox, Imidacloprid, Iprobenfos, Isazophos, Isofenphos, Isoprocarb, Isoxathion, Ivermectin, Lambda-cyhalothrin, Lufenuron, Malathion, Mecarbam, Mevinphos, Mesulfenphos, Metaldehyd, Methacrifos, Methamidophos, Methidathion, Methiocarb, Methomyl, Metolcarb, Milbemectin, Monocrotophos, Moxidectin, Naled, NC 184, Nitenpyram, Omethoat, Oxamyl, Oxydemethon M, Oxydeprofos, Parathion A, Parathion M, Permethrin, Phenthoat, Phorat, Phosalon, Phosmet, Phosphamidon, Phoxim, Pirimicarb, Pirimiphos M, Pirimiphos A, Profenophos, Promecarb, Propaphos, Propoxur, Prothiophos, Prothoat, Pymetrozin, Pyrachlophos, Pyridaphenthion, Pyresmethrin, Pyrethrum, Pyridaben, Pyrimidifen, Pyriproxifen, Quinalphos, Salithion, Sebufos, Silafluofen, Sulfotep, Sulprofos, Tebufenozide, Tebufenpyrad, Tebupirimiphos, Teflubenzuron, Tefluthrin, Temephos, Terbam, Terbufos, Tetrachlorvinphos, Thiacloprid, Thiafenox, Thiamethoxam, Thiodicarb, Thiofanox, Thiomethon, Thionazin, Thuringiensin, Tralomethrin, Transfluthrin, Triarathen, Triazophos, Tria-zuron, Trichlorfon, Triflumuron, Trimethacarb, Vamidothion, XMC, Xylylcarb und Zetamethrin.
Beispiele für Herbizide sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Anilide, wie z. B. Diflufenican und Propanil; Arylcarbonsäuren, wie Dichlorpicolinsäure, Di-camba und Picloram; Aryloxyalkansäuren, wie 2,4-D, 2,4-DB, 2,4-DP, Fluroxypyr, MCPA, MCPP und Triclopyr; Aryloxy-phenoxy-alkansäureester, wie z. B. Diclofop-methyl, Fenoxaprop-ethyl, Fluazifop-butyl, Haloxyfop-methyl und Quizalofop-ethyl; Azinone, wie z. B. Chloridazon und Norflurazon; Carbamate, wie Chlorpropham, Desmedipham, Phenmedipham und Propham; Chloracetanilide, wie Alachlor, Acetochlor, Butachlor, Metazachlor, Metolachlor, Pretilachlor und Propachlor; Dinitroaniline, wie Oryzalin, Pendimethalin und Trifluralin; Diphenylether, wie z. B. Acifluorfen, Bifenox, Fluoroglycofen, Fomesafen, Halosafen, Lactofen und Oxyfluorfen; Harnstoffe, wie z. B. Chlortoluron, Diuron, Fluometuron, Isoproturon, Linuron und Methabenzthiazuron; Hydroxylamine, wie Alloxydim, Clethodim, Cycloxydim, Sethoxydim und Tralkoxydim; Imidazolinone, wie Imazethapyr, Imazamethabenz, Imazapyr und Imazaquin; Nitrile, wie z. B. Bromoxynil, Dichlobenil und Ioxynil; Oxyacetamide, wie Mefenacet; Sulfonylharnstoffe, wie Amidosulfuron, Bensulfuron-methyl, Chlorimuron-ethyl, Chlorsulfuron, Cinosulfuron, Metsulfuron-methyl, Nicosulfuron, Primisulfuron, Pyrazosulfuron-ethyl, Thifensulfuron-methyl, Triasulfuron und Tribenuron-methyl; Thiolcarbamate, wie Butylate, Cycloate, Diallate, EPTC, Esprocarb, Molinate, Prosulfocarb, Thiobencarb und Triallate; Triazine, wie z. B. Atrazin, Cyanazin, Simazin, Simetryne, Terbutryne und Terbutylazin; Triazinone, wie Hexazinon, Metamitron und Metribuzin; Sonstige, wie z. B. Aminotriazol, Benfuresate, Bentazone, Cinmethylin, Clomazone, Clopyralid, Difenzoquat, Dithiopyr, Ethofumesate, Fluorochloridone, Glufosinate, Glyphosate, Isoxaben, Pyridate, Quinchlorac, Quinmerac, Sulphosate und Tridiphane.
Desweiteren seien 4-Amino-N-(1,1-dimethylethyl)-4,5-dihydro-3-(1-metylethyl)-5-oxo-1H-1,2, 4-triazole-1-carboxamide und Benzoesäure, 2-((((4,5-dihdydro-4-methyl-5-oxo-3-propoxy-1H-1, 2,4-triazol-1-yl)carbonyl)amino)sulfonyl)-methylester genannt.
Beispiele für Pflanzenwuchsregulatoren sind vorzugsweise Chlorcholinchlorid und/oder Ethephon.
Als Beispiele für Pflanzennährstoffe seien übliche anorganische oder organische Dünger zur Versorgung von Pflanzen mit Makro- und/oder Mikronährstoffen genannt.
Beispiele für Repellents sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Diethyltolylamid, Picardin, Ethylhexandiol und Buto-pyronoxyl.
In weiter bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Freisetzungs-System weist der Kapselinhalt einen pharmazeutischen Wirkstoff auf. Pharmazeutische Wirkstoffe sind vorzugsweise Mittel zur Heilung, Linderung oder Abwendung von Krankheiten des Menschen oder des Tieres.
Pharmazeutische Wirkstoffe sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Acidosetherapeutika, Analeptika/Antihypoxämika, Analgetika/Antirheumatika, Anthelminthika, Antiallergika, Antianämika, Antiarrhythmika, Antibiotika/Antiinfektiva, Antidementiva, Antidiabetika, Antidota, Antiemetika/Antivertiginosa, Antiepileptika, Antihämorrhagika, Antihypertonika, Antihypoglykämika, Antihypotonika, Antikoagulantia, Antimykotika, Antiparasitäre Mittel, Antiprotozoika, Antiphlogistika, Antitussiva/Expektorantia, Arteriosklerosemittel, Broncholytika/Antiasthmatika, Cholagoga und Gallenwegstherapeutika, Cholinergika, Corticoide, Dermatika, Diuretika, Durchblutungsfördernde Mittel, Entwöhnungsmittel/Mittel zur Behandlung von Suchterkrankungen, Enzyminhibitoren, Präparate bei Enzymmangel und Transportproteine, Fibrinolytika, Geriatrika, Gichtmittel, Gynäkologika, Hepatika, Hypnotika/Sedativa, Immunmodulatoren, Kardiaka, Koronarmittel, Laxantia, Lipidsenker, Lokalanästhetika/Neuraltherapeutika, Magen-Darm-Mittel, Migränemittel, Muskelrelaxanzien, Ophthalmika, Osteoporosemitte/Calciumstoffwechselregulatoren, Otologika, Psychopharmaka, Rhinologika/Sinusitismittel, Roborantia/Tonika, Schilddrüsentherapeutika, Sexualhormone und ihre Hemmstoffe, Spasmolytika/Anticholinergika, Thrombozytenaggregationshemmer, Tuberkulosemittel, Umstimmungsmittel, Urologika, Venentherapeutika, Zytostatika, andere antineoplastische Mittel und/oder Protektiva. Beispiele für pharmazeutische Wirkstoffe sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe umfassend Boldin, Chinolone, Ciprofloxazin, Felodipin, Flurbiprofen, Ibuprofen, Ketoprofen, Makrolide, Nicardipin, Nifedipin, Nimodipin, Nisoldipin, Nitrendipin, Norfloxacin, Moxifloxazin, Ofloxaein, Paclitaxel, Praziquantel, Sulfonamide und Tetracycline.
Um die Ölphase in der wässrigen Phase zu dispergieren, können grenzflächenaktive Substanzen verwendet werden. In bevorzugten Ausführungsformen enthält die Emulsion grenzflächenaktive Substanzen, vorzugsweise Emulgatoren. Verwendbare Emulgatoren können nichtionisch, anionisch, kationisch, amphoter oder zwitterionisch sein, oder deren Gemische.
Bevorzugte nichtionische Emulgatoren sind ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Fettsäurepolyglykolester, Alkylarylpolyglykolether, Fettalkoholpolyglykolether, ethoxylierte Fettalkohole, ethoxylierte Nonylphenole, Fettsäuremonoglyceride, Fettsäurediglyceride, ethoxyliertes und hydriertes oder nicht hydriertes Rizinusöl und Fettsäurealkanolamide.
Bevorzugte kationische Emulgatoren sind ausgewählt aus der Gruppe enthaltend langkettige quaternäre Ammoniumverbindungen wie Alkyltrimethylammoniumsalze und Dialkyldimethylammoniumsalze mit C₈- bis C₂₂-Alkylgruppen.
Bevorzugte anionische Emulgatoren sind ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Fettalkoholsulfate, Alkylethersulfate und Alkylbenzolsulfonate.
Bevorzugte amphotere Emulgatoren sind ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Betaine wie Fettsäureamidoalkylbetaine und Sulfobetaine und C₈- bis C₂₂-Alkylbetaine.
Besonders bevorzugt sind anionische Emulgatoren, insbesondere Alkylbenzolsulfonate. Ein verwendbarer, kommerziell erhältlicher Emulgator ist Marion A375^®, eine Mischung technischer linearer C₁₀-C₁₃-Alkylbenzolsulphonate (LAS), erhältlich bei der Fa. Hüls AG.
Bevorzugte Emulgatoren können ebenfalls ausgewählt sein aus der Gruppe enthaltend Glycerylstearat, PEG-40 Stearat, Triglycerinmethylglucosedistearat, Polyglyceryl-3-methylglucose Distearate, Polyethylenglycol(21)stearylether, Polyethylenglycol(2)stearylether, Cetylstearylalkohol, Natrium-Cetylstearylsulfat Cetearylglucosid, Glycerylstearatcitrat, Natriumcetearyl-sulfat, Cetearylalkohol und Sorbitanstearat.
Als Emulgatoren sind weiterhin alkylarylsulfonsaure Calzium-Salze wie Calzium-Dodecylbenzolsulfonat oder Sorbitanester wie Sorbitanfettsäureester oder Polyoxethylensorbitanester wie Polyoxyethylensorbitanfettsäureester verwendbar.
Als Emulgatoren sind weiterhin polymerische Emulgatoren oder Mischungen von molekularen und polymerischen Emulgatoren geeignet. Beispiele sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Triblock-Copolymere von Ethylenoxid und Propylenoxid, Polyvinylalkohol und Kamm-Copolymere, bei denen Polyethylenglykolketten auf einem Acrylat-basierenden Rückgrat verestert sind.
Weiterhin sind feste Partikel, insbesondere Mikro- und/oder Nanopartikel, als Emulgatoren verwendbar. Diese können Metalloxide aber auch andere Partikel oder Mischungen unterschiedlicher Partikel umfassen. Auch organische Partikel können geeignet sein. Mischungen von festen Partikeln mit molekularen oder polymerischen Emulgatoren oder Mischungen von festen Partikeln mit molekularen und polymerischen Emulgatoren können ebenfalls als Emulgatorsystem geeignet sein. Besonders bevorzugt ist eine Mischung aus Siliziumdioxid und Poly-4-vinylpyridin, bezeichnet als Nanokomposit-Mikrogel. In vorteilhafter Weise sind Mischung aus Siliziumdioxid und Poly-4-vinylpyridin besonders pH-empfindlich.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden organische Polymermikrogelpartikel als Emulgator verwendet. Dies erlaubt in vorteilhafter Weise die Herstellung besonders stimulusempfindlicher Emulsionen. Besonders geeignet ist die Verwendung von Polymermikrogelpartikeln umfassend Poly(N-isopropylacrylamid) oder verwandten Verbindungen oder Copolymeren von diesen mit anderen Monomeren.
Solche Mikrogelpartikel sind besonders vorteilhaft, weil sich gezeigt hat, dass in deren Gegenwart die Emulsionen insbesondere empfindlich gegenüber auch nur geringen Veränderungen von Temperatur und/oder pH sind. Dies indem sich die besagten Mikrogelpartikel an der Oberfläche den Phasengrenzflächen von Öl zu Wasser in der Emulsion anlagern und diese im Sinne einer Sprungfunktion bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur oder Unterschreiten eines bestimmten pH-Wertes verlassen, wodurch die Emulsion sofortig instabil wird und der Stoff in der Kapsel freigesetzt werden kann. Hierbei kann auch eine kombinierte Temperaturerhöhung und pH-Wert Senkung den Effekt erzielen.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführung werden magnetische Nano- oder Mikropartikel als Emulgatoren verwendet, die auch einen nicht-magnetischen, etwa polymeren Anteil umfassen können. In vorteilhafter Weise können solche magnetischen Nano- oder Mikropartikel auf angelegte Magnetfelder als Stimulus oder destabilisierenden Parameter reagieren.
Der Gehalt an Emulgatoren in der Öl-in-Wasser-Emulsion liegt vorzugsweise im Bereich von ≥ 0 Gew.-% bis ≤ 70 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von ≥ 5 Gew.-% bis ≤ 30 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von ≥ 10 Gew.-% bis ≤ 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Öl-in-Wasser-Emulsion.
Die Öl-in-Wasser-Emulsion kann weitere Zusatzstoffe aufweisen, beispielsweise Stabilisatoren oder Antioxidantien. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Ölphase der Emulsion ein blattpenetrationsförderndes Mittel oder Adjuvant. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die wässrige Phase einen Verdicker. In vorteilhafter Weise kann der Verdicker verhindern oder zumindest vermindern, dass sich die Kapselsuspension absetzt. Beispiele für Verdicker sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Polysaccharide wie Xanthan-Gummi, Cellulose-Derivate oder anorganische Dispersionen wie organisch modifizierte Schichtsilikatverbindungen und Siliziumdioxid.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Freisetzungs-System zur kontrollierbaren Freisetzung einer hydrophilen und/oder reaktiven Substanz Kapseln, die eine hydrophobe und öllösliche Kapselhülle und einen hydrophilen und/oder reaktiven Kapselkern aufweisen, in einer Öl-in-Wasser-Emulsion, umfassend eine wässrige Phase und eine darin dispergierte Ölphase, wobei die Ölphase nach Destabilisierung der Emulsion die Kapselhülle löst, wodurch der hydrophile und/oder reaktive Kapselkern freigesetzt wird.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Freisetzungs-System zur kontrollierbaren Freisetzung einer hydrophilen und/oder reaktiven Substanz Kapseln, die eine hydrophobe und öllösliche Kapselmatrix und einen hydrophilen und/oder reaktiven Kapselinhalt aufweisen, in einer Öl-in-Wasser-Emulsion, umfassend eine wässrige Phase und eine darin dispergierte Ölphase, wobei die Ölphase nach Destabilisierung der Emulsion die Kapselmatrix löst, wodurch der hydrophile und/oder reaktive Kapselinhalt freigesetzt wird.
In einer noch weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Freisetzungs-System zur kontrollierbaren Freisetzung einer hydrophoben und/oder reaktiven Substanz Kapseln, die eine hydrophobe und öllösliche Kapselmatrix und einen hydrophoben und/oder reaktiven Kapselinhalt aufweisen, in einer Öl-in-Wasser-Emulsion, umfassend eine wässrige Phase und eine darin dispergierte Ölphase, wobei die Ölphase nach Destabilisierung der Emulsion die Kapselmatrix löst, wodurch der hydrophobe und/oder reaktive Kapselinhalt freigesetzt wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontrollierbaren Freisetzung einer Substanz umfassend die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen von Kapseln, die eine hydrophobe und öllösliche Kapselhülle oder Kapselmatrix und einen Kapselinhalt aufweisen;
b) Bereitstellen einer Öl-in-Wasser-Emulsion, umfassend eine wässrige Phase und eine darin dispergierte Ölphase;
c) Einbringen der Kapseln in die Öl-in-Wasser-Emulsion;
d) Destabilisieren der Emulsion, wodurch die Ölphase mit der hydrophoben und öllöslichen Kapselhülle oder Kapselmatrix in Kontakt tritt, die Kapselhülle oder Kapselmatrix löst und der Kapselinhalt freigesetzt wird.

Es ist von besonderem Vorteil, dass man im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur kontrollierbaren Freisetzung einer Substanz variable Parameter zur Freisetzung des Kapselinhalts verwenden kann. Dies ist insbesondere gegenüber üblichen Kapseln von Vorteil, da üblicherweise Hüllen von Kapseln mit wasserlöslichem, hydrophilen oder reaktivem Inhalt auf keinen bestimmten Parameter der wässrigen Umgebung reagieren können.
Es ist von besonderem Vorteil, dass man im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Destabilisierung der Emulsion nicht auf die Temperatur beschränkt ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da es bei vielen Anwendungen keine klare Trennung zwischen dem Temperaturbereich während der Lagerung gibt, und/oder bei der Anwendung vor dem Zeitpunkt der gewünschten Freisetzung und dem Temperaturbereich bei der Anwendung nach dem Zeitpunkt der gewünschten Freisetzung.
Insbesondere vorteilhaft ist, dass eine Trennung der Barrierenfunktion und der Sensorfunktion ermöglicht, dass das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt, dass variable destabilisierende Parameter verwendbar sind. Erfindungsgemäß wird die Barrierenfunktion durch die hydrophobe und öllösliche Kapselhülle oder Kapselmatrix wahrgenommen, die Sensorfunktion von der umgebenden Öl-in-Wasser-Emulsion, wobei eine Emulsion auf verschiedene Parameter reagieren kann, die die Stabilität der Emulsion stören. Die hydrophobe und öllösliche Kapselhülle oder Kapselmatrix wird durch die Ölphase gelöst, nachdem die Öl-in-Wasser-Emulsion destabilisiert wurde. Dies stellt den Vorteil zur Verfügung, dass die Kapselhülle oder Kapselmatrix nicht auf einen geänderten Parameter reagieren muss.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße Freisetzungs-System somit den Vorteil zur Verfügung stellen, auf variable Parameter reagieren zu können, die die Öl-in-Wasser-Emulsion destabilisieren.
Unter dem Begriff ”destabilisierender Parameter” sind im Sinne der vorliegenden Erfindung Stimuli, Parameter oder ”Trigger” zu verstehen, die dazu führen, dass eine Öl-in-Wasser-Emulsion destabilisiert bzw. gebrochen wird. Destabilisierende Parameter oder Stimuli können hierbei ein sogenannter Destabilisator sein, wobei unter dem Begriff ”Destabilisator” ein Stoff, beispielsweise ein Salz, zu verstehen ist. Destabilisierende Parameter oder Stimuli können weiterhin Vorgänge oder Verfahrensschritte sein, die den stabilen Zustand einer Öl-in-Wasser-Emulsion stören, beispielsweise eine Verdünnung oder eine Temperatur-Änderung.
In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens destabilisiert man die Emulsion mittels eines destabilisierenden Parameters beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend pH-Änderung, Salzzugabe, Zugabe wässriger Phase, Zugabe von Ölphase, Zugabe von Tensiden, Temperatur-Änderung, Scherung, Anlegen eines Magnetfelds insbesondere eines oszillierenden Magnetfelds und Trocknung.
Es können sowohl einzelne destabilisierende Parameter verwendet werden, wie auch Kombinationen destabilisierender Parameter. Der destabilisierende Parameter kann ein Stoff sein, der eine Emulsion brechen kann, ein sogenannter Destabilisator oder Demulgator, beispielsweise ein Salz. Der destabilisierende Parameter kann weiterhin eine Änderung des Zustandes der Öl-in-Wasser-Emulsion wie eine Änderung der Temperatur oder des Wassergehaltes, beispielsweise durch Verdünnug oder Trocknung sein.
Eine Zugabe wässriger Phase entspricht einer Verdünnung der Emulsion, die zu einer Destabilisierung bzw. einem Brechen der Emulsion führen kann. Weiterhin können Öl-in-Wasser-Emulsionen auch durch Zugabe weiterer Ölphase destabilisiert werden. Hierbei kann die Ölphase gleich oder verschieden zu der bereits in der Emulsion vorliegenden Ölphase sein.
Öl-in-Wasser-Emulsionen können weiterhin durch Zugabe von Tensiden destabilisiert werden.
Beispielsweise verwendbare Tenside sind ausgewählt aus den vorstehend angegebenen nichtionischen, anionischen, kationischen, amphoteren und/oder zwitterionischen Emulgatoren. Hierbei ist es bevorzugt, dass, wenn das Freisetzungsystem bereits Emulgatoren aufweist, die zur Destabilisierung zugegebenen Emulgatoren eine den bereits im Freisetzungssystem enthaltenen Emulgatoren entgegengesetzte Ladung aufweisen.
Weiterhin können Öl-in-Wasser-Emulsionen erfindungsgemäß auf pH-Änderung, Temperatur-Änderungen, Scherung und/oder Trocknung mit einer Destabilisierung reagieren.
Vorzugsweise destabilisiert man die Emulsion mittels eines Destabilisators ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Salzlösung, Acidifizierungsmittel und Alkalisierungsmittel.
Eine bevorzugte Destabilisierung ist eine Salzzugabe zu der Öl-in-Wasser-Emulsion. Bevorzugte Salze sind ausgewählt aus der Gruppe enthaltend NaCl, KCl, MgCl₂, CaCl₂, Na₂SO₄ und K₂SO₄. In bevorzugten Ausführungsformen ist das Salz CaCl₂. In vorteilhafter Weise können zweiwertige Ionen bei der Destabilisierung eine bessere Wirksamkeit aufweisen.
Als Acidifizierungsmittel verwendbar sind insbesondere anorganische Säuren oder organische Säuren. Bevorzugt verwendbar sind Carbonsäure, insbesondere feste Mono-, Oligo- und Polycarbonsäuren. Diese können eine erhöhte Handhabungssicherheit für den Anwender zur Verfügung stellen. Bevorzugte feste Mono-, Oligo- und Polycarbonsäuren sind ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Citronensäure, Weinsäure, Bernsteinsäure, Malonsäure, Adipinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Oxalsäure und Polyacrylsäure. Auch Anhydride dieser Säuren sind als Acidifizierungsmittel verwendbar, wobei insbesondere Maleinsäureanhydrid und Bernsteinsäureanhydrid kommerziell verfügbar sind. Organische Sulfonsäuren wie Amidosulfonsäure sind ebenfalls verwendbar. Verwendbare Acidifizierungsmittel sind insbesondere wässrige Lösungen der Säuren.
Geeignete Alkalisierungsmittel sind beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Ammoniumsalze, Alkali- oder Erdalkalihydroxide, Alkali- oder Erdalkalicarbonate, Alkali- oder Erdalkalihydrogencarbonate, Alkali- oder Erdalkalisilikate, Alkaliphosphate, organische Amine und Aminosäuren.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind bei Raumtemperatur feste Alkalisierungsmittel verwendbar. Ferner haben sich die Alkalisierungsmittel als besonders bevorzugt erwiesen, die als basische wässrige Lösung vorliegen, beispielsweise Natronlauge oder Kalilauge.
Bevorzugte Verfahren sind beispielsweise Waschverfahren. In Waschverfahren finden insbesondere Kern-Hülle-Kapseln Verwendung, wobei der Kapselkern bevorzugt Alkalisierungsmittel, insbesondere Bleichmittel, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend organische Peroxysäuren, Diacylperoxide, anorganische Persauerstoffverbindungen, Persauerstoff-Bleichmittelvorstufen, und Alkalimetallpercarbonate, insbesondere Natriumpercarbonat und/oder Waschmittelinhaltsstoffe, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend anionische und nichtionische Tenside, Buildersubstanzen, Hilfsstoffe wie Schmutz abweisende Zusätze, Schauminhibitoren, Salze von Polyphosphonsäuren, optische Aufheller, Enzyme, Enzymstabilisatoren, neutrale Füllsalze, Farbstoffe, Duftstoffe, Trübungsmittel, Perglanzmittel und Gemische davon, aufweist und die Kapselhülle einen Paraffinwachs aufweist.
Weiter bevorzugte Verfahren sind Applikationen von pharmazeutischen Wirkstoffen oder Pflanzenschutzmitteln.
Ein Beispiel, das der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung dient, ist nachstehend angegeben, ohne die Erfindung hierdurch hierauf zu beschränken.
Beispiele
Beispiel 1:
Kapselherstellung:
70 g Natriumpercarbonat (Aldrich, 20% bis 30% verfügbares H₂O₂) von etwa 1 mm Durchschnittspartikelgröße wurden mit 100 g Paraffin (Sasolwax 5403, Sasol Wax GmbH) beschichtet. Dazu wurde das Natriumpercarbonat in eine 5-Liter Achteckkunststoffweithalsflasche gefüllt. Die Flasche wurde auf einen Rollbock (eigene Herstellung) gelegt und dieser mit einem Motor mit ca. 100 Upm angetrieben. Das bei 75°C temperierte und geschmolzene Paraffinwachs wurde mit einer Sprühflasche innerhalb von 10 Minuten auf das Natriumpercarbonat in etwa 10 Portionen von jeweils etwa 10 g aufgebracht. Anschließend wurde die Probe mit ca. 2 g Talkum (DAB, Ph. Eur.; Fa. Riedel de Haën) bepudert, um ein Verkleben zu verhindern. Es entstand dabei eine Wachsschichtdicke von etwa 0,25 mm.
Freisetzung:
Es wurden 1,125 g Marion A375^® (Hüls AG) in 111,375 Milliporewasser gelöst. Zu dieser Lösung wurden 12,5 g Methylcylohexan (absolut, Fa. Fluka) gegeben und 15 Sekunden bei 13500 U/min mit einem Ultraturrax-Dispergiergerät (18G-Stab, Fa. IKA-Werk) emulgiert.
Zu dieser Emulsion wurden unter Rühren bei 700 U/min auf einem Magnetrührwerk (Typ SLR; Fa. Schott) 585,1 mg der oben beschriebenen Kapseln gegeben. Nach 50 Minuten wurden zu der stabilen Emulsion 5 ml einer wässrigen CaCl₂-Lösung (1 mol/1) gegeben.
Eine Probenentnahme erfolgte zu Beginn der Zugabe der Kapseln, sowie 2, 10, 23, 30 40 und 50 Minuten nach der Zugabe, sowie zu Beginn der Zugabe der CaCl₂-Lösung und nach 2, 10, 20, 30 40 und 50 Minuten nach der Zugabe. Zur Probennahme wurden jeweils 3 ml der Emulsion abgenommen und in einer Zentrifuge (LaboFuge 400e, Fa. Heraeus) 10 Minuten bei 3000 U/min zentrifugiert. In den Zentrifugaten wurden in der stabilen Emulsion bzw. bei zerstörter Emulsion in der Wasserphase der pH-Wert, die Leitfähigkeit und die Wasserstoffperoxidkonzentration gemessen. Bei Freisetzung in Wasser bildet Natriumpercarbonat Wasserstoffperoxid (1,5 Mol pro Mol Percarbonat), sodass dieses als Maß für die Freisetzung des Natriumpercarbonats herangezogen werden kann. Das übrig bleibende Natriumpercarbonat führt zu einer linear von der Konzentration abhängigen Lösungsleitfähigkeit in der kontinuierlichen Wasserphase, die man ebenfalls als Maß für die Freisetzung heranziehen kann. Dabei wurde um die Leitfähigkeitszunahme durch die Calciumchloridzugabe korrigiert.
Die Messung der H₂O₂-Konzentration erfolgte reflektometrisch mit dem Reflektometer RQflex2 (Merck) und den entsprechenden Peroxid-Teststäbchen (Reflectoquant, Fa. Merck), die in den Messbereichen 0,2 mg/l bis 20 mg/l und 100 mg/l bis 1000 mg/l vorliegen nach Herstellerangaben. Bei der Bestimmung der prozentualen Freisetzung mittels Reflektometrie wurde der Endwert gleich 100% Freisetzung gesetzt.
Bei den Leitfähigkeitsmessungen hängt die Steigung der Leitfähigkeit mit Natriumpercarbonat-Konzentration stark davon ab, ob Calciumchlorid vorhanden ist oder nicht. Diese Abhängigkeiten wurden mit Hilfe von Leitfähigkeitsmessungen an Mischlösungen aus Calciumchlorid und Natriumpercarbonat korrigiert, so dass eine prozentuale Angabe der Freisetzung ebenfalls aus den Leitfähigkeitswerten abgeleitet werden konnten.
Es konnte festgestellt werden, dass vor der Zugabe von Calciumchlorid nur eine relativ geringfügige Freisetzung von Natriumpercarbonat stattfand, die auch nach 50 Minuten noch unterhalb von 10% lag. Nach Zugabe des Calciumchlorids wurde das Natriumpercarbonat innerhalb von 40 Minuten vollständig freigesetzt.
Dies zeigt, dass ein Freisetzungs-System, umfassend mit Paraffin umhüllte Natriumpercarbonat-Kapseln in einer Öl-in-Wasser-Emulsion, umfassend Methylcylohexan, als Ölphase stabil ist. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass nach Destabilisierung der Emulsion eine rasche Freisetzung des Kapselkerns erfolgte.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 1998/035009 A1 [0003, 0006]
- WO 2005/072525 [0040]
- WO 2003/105584 [0040]
- WO 2003/056921 [0040]
- DE 1694080 A [0044]
- DE 2221751 A [0044]

Claims

Freisetzungs-System zur kontrollierbaren Freisetzung einer Substanz, umfassend Kapseln, die eine hydrophobe und öllösliche Kapselhülle oder Kapselmatrix und einen Kapselinhalt aufweisen, in einer Öl-in-Wasser-Emulsion, umfassend eine wässrige Phase und eine darin dispergierte Ölphase, wobei die Ölphase nach Destabilisierung der Emulsion die Kapselhülle oder Kapselmatrix löst, wodurch der Kapselinhalt freigesetzt wird.
Freisetzungs-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölphase Kohlenwasserstoffe ausgewählt aus der Gruppe enthaltend geradkettige oder verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffe, gesättigte cyclische Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe und Mischungen davon umfasst.
Freisetzungs-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobe und öllösliche Kapselhülle oder Kapselmatrix ein Material aufweist ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Wachse, Harze, Kunstharze, Harzderivate, Fettderivate, Sterole, langkettige Sterolester, vorzugsweise Wachse, insbesondere Paraffinwachse.
Freisetzungs-System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapselinhalt Bleichmittel, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend organische Peroxysäuren, Diacylperoxide, anorganische Persauerstoffverbindungen, Persauerstoff-Bleichmittelvorstufen, und Alkalimetallpercarbonate, insbesondere Natriumpercarbonat, aufweist.
Freisetzungs-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapselinhalt einen Waschmittelinhaltsstoff aufweist, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend anionische und nichtionische Tenside, Buildersubstanzen, Hilfsstoffe wie Schmutz abweisende Zusätze, Schauminhibitoren, Salze von Polyphosphonsäuren, optische Aufheller, Enzyme, Enzymstabilisatoren, neutrale Füllsalze, Farbstoffe, Duftstoffe, Trübungsmittel, Perglanzmittel und Gemische davon.
Freisetzungs-System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapselinhalt einen agrochemischen Stoff aufweist, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend feste Pflanzenschutzteilchen, wie Herbizide, Akarizide, Insektizide, Mitizide, Pflanzenwachstumsregulatoren, Fungizide, Nematizide und mikrobische feste Pflanzenschutzteilchen wie nützliche Viren, Nematoden, Pilze, Bakterien oder Protozoen.
Verfahren zur kontrollierbaren Freisetzung einer Substanz umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen von Kapseln, die eine hydrophobe und öllösliche Kapselhülle oder Kapselmatrix und einen Kapselinhalt aufweisen; b) Bereitstellen einer Öl-in-Wasser-Emulsion, umfassend eine wässrige Phase und eine darin dispergierte Ölphase; c) Einbringen der Kapseln in die Öl-in-Wasser-Emulsion; d) Destabilisieren der Emulsion, wodurch die Ölphase mit der hydrophoben und öllöslichen Kapselhülle oder Kapselmatrix in Kontakt tritt, die Kapselhülle oder Kapselmatrix löst und der Kapselinhalt freigesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man die Emulsion mittels eines destabilisierenden Parameters ausgewählt aus der Gruppe enthaltend pH-Änderung, Salzzugabe, Zugabe wässriger Phase, Zugabe von Ölphase, Zugabe von Tensid, Temperatur-Änderung, Scherung, Anlegen eines Magnetfelds und Trocknung destabilisiert.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Emulsion mittels eines Destabilisators ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Salzlösung, Acidifizierungsmittel und Alkalisierungsmittel destabilisiert.
Verwendung des Freisetzungs-Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Reinigung von Textilien oder Oberflächen oder zur Verabreichung von kosmetischen oder pharmazeutischen Wirkstoffen oder agrochemischen Stoffen.