JP2013500844A - コア・シェル材料、その製造法、目的物質の熱刺激生成のための用途 - Google Patents

Abstract

一種以上の酸化ケイ素を含む連続シェルとその内部に含まれる一種以上の脂肪相とから構成される固体粒子形態の材料であって、前記脂肪相は前記材料の保存温度で固体であり、１００℃未満の融点を有する結晶化可能油と少なくとも一種の目的物質とを主成分量で含有し、前記粒子の直径が１μｍから１ｃｍである、固体粒子材料を提供する。本発明はまたかかる粒子材料の製造方法、熱刺激放出性材料またはそれを含有する組成物の利用を開示する。

Description

本発明はワックスコア内蔵シリカシェル（silica shell)よりなる材料、その製造法、その材料の活性物質の熱刺激放出への利用、及び同材料を含有する組成物に関する。

薬剤、染料、顔料、反応剤、断片、ペプチドなどの目的分子をカプセル化することは、それらを外的攻撃特に酸化から保護するため、それらを分与又は供給することができる場所へ供給するため、またはそれらを使用前に外部刺激の作用下にカプセルから釈放される条件下に保存するために、有用である。
マイクロカプセルの初期の用途の一つは、１９６０年代の終わりに販売されたカーボンレス複写用紙の開発である。この場合、インクを含有するマイクロカプセルは用紙の背面に存在し、筆記時にペン先へ加わる力でマイクロカプセルが破裂してインクが釈放される。今日では、カプセル化の用途は製薬、化粧、食品、繊維及び農業等の各分野で拡大している。カプセル及びマイクロカプセルは特に製薬の分野で益々洗練されており、活性主剤の制御された放出又は標的への供給が実施可能となってきた。

カプセル及びマイクロカプセルの種々の種類及び形状は既に提案されていて、例えば、蛋白質カプセル、シクロデキストリン、リポソーム、濃縮ラメラ小胞体、二重エマルジョン、コロイドソーム、シリカシェルマイクロカプセル、シリカナノカプセル、感熱ポリマー例えばポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＰＮＩＰＡＭ）、感熱ヒドロゲルマイクロ球、ＰＮＩＰＡＭポリラクチドのマイクロ球等がある。これらの各種の形式のカプセル及びマイクロカプセルを製造することができる多くの方法、例えば相分離によるポリマーの製造、逐次積層電解法、層間重縮合による重合法などが開発されている。

従来公知の方法の欠点は、提案されているカプセル及びマイクロカプセルからの対象物質分子の釈放が通常は遅く、長時間を要することである。

今までのところ、穏和な条件下で外部刺激の影響下に目的物質を迅速かつ完全に釈放することができるシステムは存在しない。

本発明の目的は、外部刺激特に温度上昇の影響下に、迅速かつ完全に放出できる一種以上の目的分子をカプセル化することができるカプセルを提供することである。

本発明の一つの主題は、一種以上の酸化ケイ素を含む連続シェル（殻）とそれに含まれる脂肪相とから構成される固体粒子形態の材料であって、前記脂肪相が前記材料の保存温度で固体であり、１００℃未満の融点（Ｐ_M）を有する結晶化可能油と少なくとも一種の目的物質とを主成分量でに含有し、前記粒子の直径が１μｍから１ｃｍの範囲にある、固体粒子材料に関する。

本書において、用語「材料の保存温度」とは本発明による材料がその使用前に保存される温度を意味する。この温度は常に脂肪層に含有される結晶化可能油の融点よりも低い。

本発明の材料は次の特徴を示す。材料が結晶化可能油の融点よりも高温度にさらされると、脂肪層の熱膨張が起こり、それがシリカシェルの破壊を導き、溶融した脂肪層（液層中の脂肪層）の迅速かつ完全な釈放を導く。この結果は実に驚くべきことである。なぜならシェル中の組成に取り込まれている酸化ケイ素は熱絶縁体として知られているからである。

本書において、用語「結晶化可能油」は、天然（動物性又は植物性）又は合成の脂肪物質及び脂肪物質の混合物であって、融点が１５℃以上、好ましくは２０〜１００℃、特に好ましくは２０〜５０℃であるものを意味する。本書に使用した融点の全ては大気圧で差分走査カロリー計（ＤＳＣ）により決定されたものである。

結晶化可能油は脂肪層の主成分量の部分を形成し、目的物質の他に、単独成分でさえありうる。一般に結晶化可能油は脂肪相の５０〜９９．９重量％、好ましくは７５〜９９．９重量％を構成しうる。

結晶化可能油の選択は、当然材料の意図される用途に依存し、従って、脂肪相の熱膨張によるシリカシェルの破裂が観察されることが望まれる温度に依存する。本発明で使用可能な結晶化可能油の中でも、特にＭｅｒｃｋ社より市販されている融点４２〜４４℃、或いは４６〜４８℃[RN: 8002-74-2]の融点を有するパラフィン等のパラフィン、例えばトリグリセリド；脂肪酸；ロジン；エイコサン及びオクタデカン等のワックス（長鎖アルカン）；ハロゲン化植物油、及びそれらの混合物；合成瀝青が使用できる。これらの油は単独又は混合物として使用できる。

本発明の材料は好ましくは球状粒子、或いは実質的な球状粒子の形態を有する。

粒子の直径は好ましくは約５〜５００μｍ、さらに好ましくは約１０〜２００μｍである。

シリカシェルは脂肪相のカプセル化を可能にするに充分な機械強度を有するに充分な厚さを有しなければならない。一方厚さは材料のコアを構成する脂肪相の融点より高い温度まで昇温する間に破断しうるに充分な薄さを有する必要がある。シリカシェルの厚さは一般に約０．１〜２μｍ、好ましくは約０．２〜２μｍで変化しうる。

酸化ケイ素の他に、シェル（殻）はＭｅＯ₂（ここにＭｅはＺｒ、Ｔｉ、Ｔｈ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ａｌから選択される金属）の一種以上を含みうる。この場合に、シェルは酸化ケイ素に比して小量のＭｅＯ₂、好ましくはシェルの全重量に対して１〜４０重量％、好ましくは５〜３０重量％のＭｅＯ₂を含むＳｉＯ₂−ＭｅＯ₂型の混合基質からなる。

本発明による材料の脂肪相は親油性、親水性のいずれでも良い任意の種類の目的物質を含んでもよい。従って、目的物質が親油性なら、脂肪相は可溶化された形態のものを含むことができ、目的物質が親水性なら脂肪相はそれらを分散形態（結晶化可能油又は脂肪相中に水の一部が分散した形態（二重エマルジョン））を有しうる。それらは固体粒子であることも可能である。

本発明に従って材料の脂肪相に混合できる目的物質は、特に薬剤（有効成分）、化粧品、化学反応原料、染料、顔料、インク等が使用できる。

薬剤の例としては、防かび剤、抗生物質、抗炎症剤、鎮痛剤、通じ薬、ホルモン、蛋白質等がある。

化粧品活性剤の例としては、ビタミン、日焼け止め、フリーラジカル捕捉剤のような酸化防止剤、例えば、スーパーオキシドジスムターゼ、香料、臭気吸収剤、デオドラント、制汗剤、染料、顔料、軟化剤、保湿剤等がある。

化学反応剤の例としては、特に着色反応剤、ｐＨ指示剤のような色指示剤、触媒、重合開始剤、単量体、錯形成剤等がある。

目的物質は脂肪相を１００％としたときに、その一部又は全部であり得る。目的物質は好ましくは脂肪相全量の０．１〜５０重量％、さらに好ましくは０．１〜２５重量％を占めることができる。

脂肪相はこれに加えて通常はエマルジョンで使用される一種以上の添加物を含みうる。中でも、目的物質を保護する保護剤例えば酸化防止剤、及び紫外線安定剤であり得る。

本発明の他の主題は上記の材料を製造するための方法である。この方法は次の工程から成ることを特徴とする。
１）１００℃未満の融点Ｔ_Mを有する固体の結晶化可能油（ＣＯ）を主成分として含む脂肪相を、Ｔ_Mより高い温度Ｔ_coに加熱し、液状の結晶化可能油（ＣＯ）を取得する第１工程、
２）前記液状の結晶化可能油の脂肪相に少なくとも一種の目的物質を混合する第２工程、
３）前記液状の脂肪相を、予め前記融点Ｔ_Mよりも高い温度T_APにもたらしてある水性相（ＡＰ）であって、コロイド状固形粒子を含んでいる該水性相に接触させる第３工程、
４）前記第３工程から得られる液体混合物を機械的に撹拌して、連続な前記水性相とそこに分散している液状の脂肪相の液滴とから形成される水中油エマルジョン（Ｏ／Ｗ）であって、前記連続水性相と前記分散した脂肪相の液滴との間に形成された界面には前記コロイド状固形粒子が存在している当該エマルジョンを形成する第４工程、
５）前記Ｏ／Ｗエマルジョンを、融点Ｔ_Mよりも低い温度Ｔ_O/Wにもたらして、前記脂肪相を固化することにより、固体の前記脂肪相の球体(globules)が前記水性相に分散されたＯ／Ｗエマルジョンを生成する第５工程、
６）前記エマルジョンの水性相に少なくとも一種の酸化ケイ素の少なくとも前駆体と少なくとも一種の酸を、前記水性相をｐＨ４以下にもたらすに充分な量で添加して撹拌することにより、前記球体の周り少なくとも一種の酸化ケイ素を含むシェルを形成する第６工程、及び
７）前記水性相から前記材料を分離する第７工程、
から構成される。

前記第３工程において前記水性相に存在するコロイド状固体粒子は鉱物でも良いし有機物でも良い。好ましくは鉱物粒子である。コロイド状固体粒子は好ましくは、金属の酸化物、水酸化物及び硫酸塩から成る群から選択される鉱物材料である。これらの酸化物としてはシリコン、チタン、ジルコニウム、酸化鉄、及びそれらの塩（例えば粘度）等のケイ酸塩が挙げられる。また炭素のコロイド状粒子も挙げられる。有機コロイド状固体粒子としては特に重合体粒子例えばラテックス粒子が挙げられる。

コロイドであるためには、固体粒子は一般に数μｍ以下の寸法を有する。従って、粒子は一般に平均粒子径が５〜５０００ｎｍ、好ましくは５〜５００ｎｍである。

本発明の好ましい実施例に従うと、コロイド状固形粒子は酸化ケイ素ナノ粒子から選択される。例えば、このようなコロイド状粒子はEvonik Degussa社からAerosil（登録商標）として市販されている。

コロイド状固体粒子の量は脂肪相の全量に対して一般に０．０１〜１０重量％、好ましくは０．１〜５重量％である。有利には連続水性相中のコロイド状固体粒子の量は、エマルジョン中の脂肪相の所望される液滴の体積平均寸法の関数として変化し、その平均の粒子直径は１μｍから１ｃｍ、好ましくは５〜５００μｍ、さらに好ましくは１０〜２００μｍの範囲である。

さらに、コロイド状固体粒子は一般に親水性であり、また荷電した表面を有する。これは分散した脂肪相の液滴の表面に吸着しにくい。

従って、本発明の好ましい実施形態では、コロイド状固体粒子は連続水性相と分散した脂肪相液滴の間に形成される界面での吸着を容易にするために、表面官能化される。

コロイド粒子は従って共有結合を介して表面に結合された化学物質により官能化できる。これは特に親油基を有する化合物を化学グラフトすることによる前処理で可能になる。このような親油基を有する化合物としては式Ｒ−Ｓｉ−（ＯＲ’）₃を有するトリアルコキシシラン（ここにＲは炭素数Ｃ₁−Ｃ₁₂特にＣ₂−Ｃ₁₀の線状又は分岐アルキル基、特にｎ−オクチル基で、アミノ基を有しても良い。Ｒ’はＲと同一又は異なってもよく、線状又は分岐Ｃ₁−Ｃ₁₂、特にＣ₁−Ｃ₆アルキル基、特にはエチル基である）がある。

コロイド状固体粒子はその表面をある程度親水性化することができる界面活性剤分子を表面に吸着することにより官能化されても良い。この場合表面活性剤の親水端は粒子の表面に吸着される。粒子の官能化に使用できる界面活性剤は好ましくは陽イオン又は陰イオン活性剤である。

これらの表面活性剤のうち、アルキル硫酸ナトリウム、例えば特に硫酸ナトリウムドデシル（ＳＤＳ）及び臭化アルキルトリメチルアンモニウムが好ましい。

表面活性剤は好ましくはコロイド状固体粒子の表面の電荷とは反対の電荷を有する表面活性剤から選択する。この選択は粒子の表面への表面活性剤の吸着を可能にする。

表面活性剤で官能化された粒子の例としては、特に第４級アンモニウム、たとえばEvonik Degussa社製のAerosil（登録商標） A380により表面が官能化され、また臭化セチルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）により表面が官能化されたた直径７ｎｍのナノシリカが挙げられる。

表面活性剤によるコロイド状固体粒子の官能化は、現場で、すなわちコロイド状固体粒子をエマルジョンの連続した水性相に導入している間に実施できる。この場合に、エマルジョンの連続した水性相は表面活性剤も臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）以下の濃度で含有し、この表面活性剤は粒子がエマルジョンの水性相中に存在するときに粒子の表面に吸着される。好ましくは表面活性剤の量はＣＭＣの２００分の１から３分の１の範囲で変化する。

連続水性相は主として水及び随意にアルコール（メタノール、エタノール、イソプロパノール、又はブタノールなどのアルコール、好ましくはエタノール）を含みうる。

第４工程で実施される機械的な撹拌は乳化用の装置、例えば商品名Ultra-Turrax（登録商標）又はRayneri（登録商標）で市販されている装置で実施できる。

Ｏ／Ｗ中の脂肪相の液滴の寸法分布は一般に狭い（Ｕ＜４０％）。

第６工程の間に、少なくとも一種の酸化ケイ素前駆物質の酸性ｐＨでの添加は固体状態の脂肪相球体の界面で前記前駆物質の凝縮を生じ、シェルを形成する。

酸化ケイ素の前駆物質はアルコキシシリカ、特に、テトラメトキシオルトシラン（ＴＭＯＳ）、テトラエトキシオルトシラン（ＴＥＯＳ）、ジメチルジエトキシシラン（ＤＭＤＥＳ）、（３−メルカプトプロピル）トリメトキシシラン、（３−アミノプロピル）トリエトキシシラン、Ｎ−（３−トリメトキシシリルプロピル）ピロール、３−（２，４−ジニトロフェニルアミノ）プロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、それらの混合物から選択できる。ＴＥＯＳは特に好ましい。これらの前駆物質は全部又は一部をケイ酸ゾルで置換されていてもよい

シェルの厚さは第６工程で使用された酸化ケイ素前駆物質の量と、脂肪相球体の直径に依存する。この量はエマルジョンの分散相球体の全表面積（ｍ²）に比例するように表現される。

本発明の好ましい実施例によると、エマルジョンの分散相球体の酸化ケイ素前駆物質の量は、分散相球体の表面積で表して０．０５〜４Ｍ／ｍ²、より好ましくは０．２〜２．２Ｍ／ｍ²の範囲で変わる。

シェルの最大厚さを達成するには、第６工程が所望の厚さが得られるまで複数回実施することができる。

本発明による材料のシェルが、酸化ケイ素の他に金属酸化物を含む場合には、式ＭｅＯ₂の金属酸化物の少なくとも一種の前駆物質が、このエマルジョンの水性相に添加される。この前駆物質はＺｒ、Ｔｉ、Ｔｈ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ及びＡｌから選択された金属のアルコキシド、塩化物、又は窒化物から選択される。

それらが使用されるとき、これら式ＭｅＯ₂の金属酸化物の前駆物質の量はエマルジョンの分散相粒子の表面積あたり、０．００１〜１Ｍ／ｍ²、好ましくは０．０１〜０．６Ｍ／ｍ²である。

第６工程における水性相のｐＨは好ましくは０．０１〜４、より好ましくは０．１〜２．１である。

水性相のｐＨを調節するのに使用される酸は鉱酸又は有機酸、特に塩酸、酢酸、硝酸、及び硫酸である。

第７工程では、本発明による材料は水性相から分離され、濾過、遠心分離、ふるいの使用等の任意の公知の方法で回収される。次いで好ましくは水洗され、凍結乾燥等により乾燥されて粉末を得る。

こうして得られる材料は、シェルに閉じこめられた脂肪相の温度Ｔ_Mよりも低い保存温度条件で数ヶ月間の保存安定性を有する。

本発明による材料は、酸化ケイ素をベースにしたシェルに閉じ込められた固形脂肪相中に存在する物質を供給するために、溶剤中に分散した粉末又は分散体の形で使用できる。

本発明の他の主題は、本発明の材料を先に述べたように少なくとも一種の目的物質を熱刺激により放出するために使用することである。

目的物質の放出または供給は温度が放出温度Ｔ_D（Ｔ_D＞Ｔ_M）に上昇する作用でシェルが破裂することにより得られる。

例示するに、目的物質が医薬の場合には、脂肪相中に存在する結晶性油は３７℃未満の融点を有する結晶性油から選択される。従って、目的物質が薬剤組成物に混合され、その組成物が患者に例えば経口投与された場合には、摂取された組成物はその温度が、一般に体温である３７度以上になり、脂肪相の融解を生じ、その体積は膨張し、シリカシェルの破裂が生じ、薬剤の供給が行われる。

他の例では、目的物質は化粧活性主剤であり、この物質は局所塗布のための化粧組成物、例えばおしろい、クリーム、又はジェルのような成分となる。この物質の脂肪相は温度Ｔ_M以上への加熱は、この場合、化粧組成物を肌に局所塗布する際の摩擦熱で起こり、この局部熱によりシェルの破裂が生じ、目的物質の局部的釈放が生じる。もしも化粧組成物が粉末形態なら、その塗布中に押し広げられることにより、きめの変化が生じる（粉末がシェルの破裂によりすべすべした感覚を与える組成物に変化する）。

本発明の材料の使用の他の例として特に次のものが挙げられる。
・最大保存温度以下の温度で食品包装に収容された食品などの物品の保存制御への使用。この場合に、食品包装体は本発明による材料を含有する保存制御体を含んでおり、この材料には脂肪相と反応体が含まれ、この反応体は包装体が食品の最高保存温度以上の温度にさらされてシェルが破裂する間に変色又は発色する。ここに脂肪相の結晶化可能油は最高保存温度の直上の融点を有する油から選択される。
・空気、織物、皮膚等の温度が脂肪相の融点以上に達した時に、芳香剤を空気中（脱臭作用）、織物、皮膚等に供給するのに使用。
・温度上昇により誘起される重合反応の開始剤を供給するのに使用。
・化学反応中に反応体を熱刺激により供給するのに使用。
・工業施設、例えば換気又は空調ダクト、の温度がバクテリア増殖温度に達したときに、殺菌剤を工業施設に供給するための使用。
・対象分子の保存のための使用。

本発明の他の主題は上記材料の、薬剤、化粧品又は食品の製造のための材料、或いは本発明の少なくとも１つの材料の薬剤、化粧品又は食品の成分としての使用である。
これらの組成は、周知の従来の薬剤、化粧品又は食品支持体や、カプセルの破裂の間に液体脂肪相の釈放に有効な一種以上の表面活性剤を含んでも良い。

本発明による材料粒子の平均直径Ｄ（μｍ)の逆数１／Ｄ（μｍ^-1）を、エマルジョンの調製（第２工程ｉｉ）中に使用された官能化シリカ粒子とエイコサンの重量比（シリカ粒子ｍｇ／エイコサンｇ）の関数として表したものである。 ３種の官能化シリカ粒子／エイコサン重量比で得られた水中エイコサンエマルジョンの光学顕微鏡像を示す。 図２に示した画像に示した３種のエマルジョン粒子寸法分布を示す。 図３の官能化したシリカ粒子により安定化された３種のエイコサンエマルジョン（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のミネラル化により得られた材料の光学顕微鏡像を示す。 図３のエマルジョン（ａ）と（ｃ）のミネラル化の前（点線）と後（実線）の粒子寸法分布を示す。 エマルジョンＰ_46-48のミネラル化により得られる本発明の材料のＳＥＭ写真を示す。 ３７℃以上に上昇した温度（エイコサンの融点以上）の影響で生じるシリカシェルの破裂の状態を示す。 エマルジョンＰ_42-44を５℃／分の速度で６０℃まで昇温しながら光学顕微鏡で観察した結果を示す画像である。 臨界ミセル濃度の６０倍を達成するに充分な量の種々の表面活性剤の存在が油の釈放に及ぼす効果を示す。 図１０はａ）Suppocire（登録商標）DMエマルジョン、ｂ）ミネラル化後の得られた材料、及びｃ）温度を５５℃に上げる間のカプセル、の各光学顕微鏡画像である。

以下に本発明の実施例を説明するが、例示であって発明を限定するものではない。
実施例において使用される原料は次の通りである。
・いずれもMerck社から市販されている融点４２−４４℃、及び融点４６−４８℃を有するパラフィン（ＣＡＳ Ｎｏ．８００２−７４−２）、
・Aldrich社から市販されている純度９９％のエイコサン（融点３７℃）、
・Suppocire（登録商標）DM の名称でGattefosse社から市販されている融点が２７−４８℃のトリグリセリド混合物から成る座薬賦形剤。
・Fluka社から市販されているテトラエトキシオルトシラン（ＴＥＯＳ）及びセ臭化トリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）、
・Evonik Degussaから商品名Aerosil（登録商標）A380で市販されている直径７ｎｍのシリカナノ粒子、
・Aldrich社から市販されているナトリウムドデシルサルフェート（ＳＤＳ）、
・IfraChem社から商品名Ifralan（登録商標）D205で市販されている、５モルのエチレンオキサイドを含有するＣ₁₂及びＣ₁₀ポリオキシエチレンの混合物よりなる非イオン性表面活性剤。

これらの原料は追加の精製を行わないで製造者から購入したままのものを使用した。

得られた材料はZeiss 社から市販されているAxiovert（登録商標）X100反転光学顕微鏡に、温度の測定と加熱・冷却速度の調整が可能なMettler社製の加熱ステージを装備したもので特性評価した。

エマルジョンの粒子分布はMalvern Instrument社からMastersizer Hydro MS2000の名で市販されている粒子寸法分析器を使用して測定した。粒子寸法の測定は純水中２５℃で実施した。収集した角度の関数である散乱強度をLorenz-Mieの理論に従って変換した。粒子の粒度分布は直径の重み付き平均Ｄで表し、多分散Ｐは次式（１）、（２）を適用することにより表した。

ここに、Ｄiは粒子の直径、
Ｎｉは直径Ｄiを有する粒子の全数、

はメディアン値（大きい方の直径が５０重量％、小さい方の直径が５０重量％となる理論ふるい開口）。
これらの式はMalvern Instrument社から市販されている粒子寸法分析に適用した。
測定を行った温度では、粒子は固体であり実質的に球形であった。

材料は日立社よりＴＭ−１０００の参照番号で市販されている走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して観察した。より良好な解像度とシリカシェルの厚さの見積もりを得るため、試料をJeol社のJSM-840A及びJeol 6700Fの名で市販されている走査顕微鏡でも測定した。これを実施するために、粒子を先ず室温で乾燥するか又はChrist社から商品名Alpha2-4 LD Plusで市販されている親液化装置を使用して親液化した。全ての粒子を走査顕微鏡測定の前に金で被覆した。

実施例１：本発明の材料の調製、特性評価、及び考察
この例では、結晶化可能油を収容するシリカシェルから構成された本発明の材料の調製、特性評価、及び考察を例示する。
１）材料の調製
ｉ）第１工程（シリカ粒子の官能化）
超音波浴を利用して１．３８ｇのAerosil（登録商標）A380シリカナノ粒子を３００ｍｌの蒸留水中に分散した。この分散に続いて、２４ｍｇの臭化トリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）を追加した。この量は臨界ミセル濃度（ＣＭＣ＝０．９×１０^-3ｍｏｌ／ｌ）の約５分の１である。シリカナノ粒子の表面は負に帯電しているので、ＣＴＡＢ（陽イオン表面活性剤）はシリカ粒子の表面に吸着され、そのため、粒子は両親媒性となり、表面官能化シリカナノ粒子の分散体を含有する水性相が得られた。

ｉｉ）第２工程（エマルジョンの調製）
表１に示したエマルジョンの組成に依存して、第１工程で官能化した所定量のシリカナノ粒子分散体を水で希釈した。この水性相を温度６５℃に加熱し、次いで表１に記載した可変量の結晶化可能油（パラフィン４２−４４，パラフィン４６−４８又はエイコサン）であって予め加熱により液状にしたものを強烈な撹拌しながら、シリカナノ粒子分散体に導入した。この撹拌はJanke & Kunkel社から市販されている商品名Ultra-Turrax（登録商標）T25攪拌器であって撹拌具としてＳ２５を備えたものにより行った。撹拌は９０００ｒｐｍで１分間で終了した。得られたエマルジョンを撹拌しないで放置し、室温に戻した。エマルジョンを結晶化可能油の融点以下の温度まで冷却した後、ワックス粒子の凝集を防ぎ且つエマルジョンの保存を可能にするために、臨界ミセル濃度を達成するに充分な量のＣＴＡＢを添加した。

ｉｉｉ)第３工程（シリカシェルの形成）
この工程では、ワックス粒子の周りにシリカシェルを形成した。
上記ワックス粒子エマルジョンに、塩酸３７体積％の溶液とＣＴＡＢを１重量％を含む溶液の両者を加えることにより、７重量％まで希釈し、またそのｐＨを約０．２に、つまりシリカの等電界点以下の値に調節した。これらのエマルジョンを複数の１０ｍｌの試験管に分配した。

次に、前記エマルジョンにテトラエトキシオルトシラン（ＴＥＯＳ）を滴下により添加し、表１の量を得た。すなわちエマルジョンＥ_0.17、Ｅ_0.67、Ｅ_1.45及びＰ_42-44に対しては安定化したワックス粒子の表面のＴＥＯＳ量は１Ｍ／ｍ²、エマルジョンＰ_46-48に対しては１．７Ｍ／ｍ²であった。

次いで、温度２５℃に恒温制御したチャンバー内において、回転数２５ｒｐｍのホイールで連続撹拌状態に放置することによりシリカシェルを形成（ミネラル化）した。

ミネラル化の終点で、シリカ粒子を遠心分離と蒸留水により数回洗浄して回収した。得られた材料は蒸留水中で数ヶ月間保存したが、カプセルの劣化は観察されなかった。

２）特性評価の結果
添付図１は本発明による材料粒子の平均直径Ｄ（μｍ）の逆数１／Ｄ（μｍ^-1）を、エマルジョンの調製（第２工程ｉｉ）中に使用された官能化シリカ粒子とエイコサンの重量比（シリカ粒子ｍｇ／エイコサンｇ）の関数として表したものである。

図２は種々の官能化シリカ粒子／エイコサン重量比で得られた水中エイコサンエマルジョンの光学顕微鏡像を示す。図２ａはエマルジョンＥ_0.17の、図２ｂはエマルジョンＥ_0.67の図２ｃはエマルジョンＥ_1.45のものを示す。添え字は重量％を示す。図２ａ、２ｂ、２ｃのスケールバーの長さは１００μｍである。

図３は図２に示した画像に示した３種のエマルジョン図２ａ：Ｅ_0.17、図２ｂ：Ｅ_0.67、図２ｃ：Ｅ_1.45の粒子寸法分布を示す。これらの平均直径はそれぞれ（ａ）１７．４μｍ、（ｂ）３９μｍ及び（ｃ）１２１μｍであり、多分散係数はそれぞれ（ａ）０．２６、（ｂ）０．２６及び（ｃ）０．１９である。この図において似通った（comparable）直径を有するエマルジョン粒子の累積体積（％）は、粒子直径（μｍ）の関数（粒子の体積による粒子寸法分布）となることが報告される。図３はエマルジョン（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の粒子寸法分布曲線を示している。

これらの図に示されている結果は本発明の製造方法が、粒子寸法分布が狭い（低い多分散性を有する）エマルジョンを生じることを示している。図３は約１０から数百μｍの範囲の平均直径を有する粒子を示す。

図４は図３の官能化したシリカ粒子により安定化されたエイコサンエマルジョン（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のミネラル化により得られた材料の光学顕微鏡像を示す。これらの図のスケールバーの長さは１００μｍである。

図５は図３のエマルジョン（ａ）と（ｃ）のミネラル化の前（点線）と後（実線）の粒子寸法分布を示す。この図において似通った直径を有するエマルジョンの粒子の累積体積（％）は、粒子直径（μｍ）の関数であることが報告される。図４〜図５に示した全ての結果は、ミネラル化の工程が粒子寸法の分布を広げないこと、粒子を凝集させないことを示している。

図６はエマルジョンP_46-48のミネラル化により得られる本発明の材料のＳＥＭ写真を示す。この写真は電子ビームをカプセル上に収束させることにより温度上昇をさせてシェルを破裂させた後の写真である。この図では白抜スケールバーの長さは１０μｍであり、白矢印で示す領域はワックスの膨張により生じる破裂帯域を示す。

図３ｂのエマルジョンＥ_0.67を次にMettler熱ステージを備えた顕微鏡により観察して、３７℃以上に上昇した温度（エイコサンの融点以上）の影響で生じるシリカシェルの破裂を観察した。対応する影像は図７に示す。白い矢印はシェルの破裂により水中に放出されたエイコサンの液滴を示す。スケールバーは６０μｍに相当する。

また、エマルジョンＰ_42-44は、５℃／分の速度で６０℃まで昇温しながら光学顕微鏡で観察した。相当する画像は図８に示す。画像８ａは温度３５℃（パラフィン４２−４４の融点より低い温度）で撮影したものであり、画像８ｂは温度５０℃（パラフィン４２−４４の融点よりも高い温度）で撮影したものであり、画像８ｃは温度５５℃で撮像したものであり、画像８ｄは温度６０℃で撮像したものである。この図では、スケールバーの長さは２０μｍを表し、白い矢印はシリカシェルから放出された油の粒を示し、黒い矢印は油が抜けた後の空のシリカシェルを示す。この図は温度がシリカシェルの内部の結晶化可能油の融点よりも高くなったときに、油の熱膨張により起きるシリカシェルの破裂が起こり、油の釈放が起きることを示している。

最後に（臨界ミセル濃度の６０倍を達成するに充分な量の）種々の表面活性剤の存在が油の釈放に及ぼす効果を、エマルジョンＥ_0.67のミネラル化により得られた材料により考察した。その結果は温度を昇温速度５℃／ｍｉｎで３３℃から５３℃に上昇したときに得られた結果を図９に示す。図９ａは表面活性剤を添加しないでエイコサンを釈放する間のもの、図９ｂは陰イオン表面活性剤ＳＤＳを添加した同様のもの、図９ｃは陽イオン表面活性剤ＣＴＡＢを添加した同様のもの、図９ｄは非イオン表面活性剤Ifralan（登録商標）D205の存在下の同様なものである。図９においてスケールバーの長さはは６０μｍに相当する。

表面活性剤の存在は、水と油の間の表面張力を減じるので、さらに小さい粒子の形のさらに多くの油の放出を促進する。液体油（例えばオクタン）と水の間の界面張力はその臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）以上の濃度でIfralan D205の存在下に約０．７５ｍＮ／ｍに等しく、またその臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）以上の濃度でＣＴＡＢの存在下に約３．８１ｍＮ／ｍに等しく、またその臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）以上の濃度でＳＤＳの存在下に約１０ｍＮ／ｍに等しくすることが知られている。

撹拌や水力学的流れは油をシリカシェルから引き外すのに役立つ。

以上のように、シリカシェルの破裂の間に本発明に従って材料を包囲する媒体中における表面活性剤の存在・不存在に依存して油粒子の寸法を変えることができ、また材料の釈放の方法を変えることができる。

実施例２：Suppocire（登録商標）DM芯とシリカシェルよりなる粒子材料の製造
この実施例では、Gattefosse社からSuppocire（登録商標）DMの商品名で市販されているトリグリセリド混合物からなる生物親和性の油を収容しているシリカシェルにより構成された本発明の材料の調製と、特性評価と考察を行う。

実施例１で調製された材料の調製法を、下記の成分を使用するこの実施例で使用した。
・Suppocire（登録商標）DM １２．４ｇ
・水性相 ８７．００ｇ
・実施例１で製造された官能化シリカ粒子 ０．０４６ｇ
・粒子／油の重量比 ０．００３７
・ＣＡＴＢ ０．００８ｇ
・ＴＥＯＳ １Ｍ／ｍ²

図１０はａ）Suppocire（登録商標）DMエマルジョン、ｂ）ミネラル化後の得られた材料、及びｃ）温度を５５℃に上げる間のカプセル、の各光学顕微鏡画像である。これらの画像のスケールバーの長さは６０μｍを示す。

Claims (26)

1. 一種以上の酸化ケイ素を含む連続シェルとその内部に含まれる一種以上の脂肪相とから構成される固体粒子形態の材料であって、前記脂肪相は前記材料の保存温度で固体であり、１００℃未満の融点（Ｔ_M）を有する結晶化可能油と少なくとも一種の目的物質とを主成分量で含有し、前記粒子の直径が１μｍから１ｃｍである、固体粒子材料。
2. 結晶化可能油が、１５℃以上の融点を有する天然又は合成の脂肪物質及び脂肪物質の混合物から選択される請求項１に記載の材料。
3. 前記融点が２０−５０℃の範囲で変わる請求項２に記載の材料。
4. 結晶化可能油は脂肪相の５０〜９９．９重量％を構成する請求項１〜３の何れか一項に記載の材料。
5. 前記結晶化可能油はパラフィン、トリグリセリド、脂肪酸、ロジン、ワックス、ハロゲン化植物油及びそれらの混合物、合成瀝青及びそれらの混合物から選択される請求項１〜４の何れか一項に記載の材料。
6. 球状又はほぼ球状粒子の粉末形態を有する請求項１〜５の何れか一項に記載の材料。
7. 粒子の直径が５〜５００μｍである請求項６に記載の材料。
8. 前記シリカシェルが厚さが０．１〜２μｍである請求項１〜７の何れか一項に記載の材料。
9. 前記シリカシェルがさらにＭｅＯ₂（ここにＭｅはＺｒ、Ｔｉ、Ｔｈ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ及びＡｌから選択した金属である）の一種以上の金属酸化物である請求項１〜８の何れか一項に記載の材料。
10. 目的物質が医薬、化粧料、化学反応体、染料、顔料及びインクから選択されるものである請求項１〜９の何れか一項に記載の材料。
11. 目的物質が、防かび剤、抗炎症剤、鎮痛剤、通じ薬、ホルモン、蛋白質等の薬剤；ビタミン、日焼け止め、酸化防止剤、香料、臭気吸収剤、デオドラント、制汗剤、染料、顔料、軟化剤、保湿剤等の化粧活性成分；着色反応剤、色指示剤、触媒、重合開始剤、単量体、錯形成剤等の化学剤から選択される請求項１０に記載の材料。
12. 前記目的物質は、脂肪相全重量の０．１〜５０重量％を占める請求項１〜１１のいずれか一項に記載の材料。
13. １）１００℃未満の融点Ｔ_Mを有する固体の結晶化可能油（ＣＯ）を主成分量で含む脂肪相を、Ｔ_Mより高い温度Ｔ_coに加熱し、液状の結晶化可能油（ＣＯ）を生成する第１工程、
    ２）前記液状の前記脂肪相に少なくとも一種の目的物質を混合する第２工程、
    ３）前記液状の前記脂肪相を、予め前記融点Ｔ_Mよりも高い温度Ｔ_APにもたらしてある水性相（ＡＰ）であって、コロイド状固形粒子を含んでいる該水性相に接触させる第３工程、
    ４）前記第３工程から得られる液体混合物を機械的に撹拌して、連続な前記水性相とそこに分散している液状の脂肪相の液滴とから形成される水中油エマルジョン（Ｏ／Ｗ）であって、前記連続水性相と前記分散した脂肪相の液滴との間に形成された界面には前記コロイド状固形粒子が存在している当該エマルジョンを形成する第４工程、
    ５）前記Ｏ／Ｗエマルジョンを、融点Ｔ_Mよりも低い温度Ｔ_O/Wにもたらして、前記脂肪相を固化することにより、固体の前記脂肪相の球体が前記水性相に分散されたＯ／Ｗエマルジョンを生成する第５工程、
    ６）前記エマルジョンの水性相に少なくとも一種の酸化ケイ素の少なくとも前駆体と少なくとも一種の酸を、前記水性相をｐＨ４以下にもたらすに充分な量で添加して機械的に撹拌することにより、前記球体の周りに少なくとも一種の酸化ケイ素を含むシェルを形成した材料を得る第６工程、及び
    ７）前記水性相から前記材料を分離する第７工程、
    から構成される。請求項１〜１２の何れか一項の材料を製造するための方法。
14. コロイド状固体粒子が金属の酸化物、水酸化物、及び硫酸塩より成る群から選択されるミネラル粒子である請求項１３に記載の方法。
15. 金属の酸化物はシリコン、チタン、ジルコニウム、酸化鉄、及びそれらの塩から選択される請求項１４に記載の方法。
16. 粒子はシリコン酸化物ナノ粒子から選択される請求項１５に記載の方法。
17. コロイド状固体粒子の量は脂肪相の全重量を基準にして０．０１〜１０％の範囲にある請求項１３〜１６の何れか一項に記載の方法。
18. コロイド状固体粒子は表面活性剤分子の吸着により官能化されている請求項１３〜１７の何れか一項に記載の方法。
19. シリカ前駆物質がシリカアルコキシドから選択される請求項１３〜１８の何れか一項に記載の方法。
20. シリカアルコキシドは、テトラメトキシオルトシラン、テトラエトキシオルトシラン、ジメチルジエトキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリメトキシシラン、（３−アミノプロピル）トリエトキシシラン、Ｎ−（３−トリメトキシシリルプロピル）ピロール、３−（２，４−ジニトロフェニルアミノ）プロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、及びそれらの混合物から選択される請求項１９に記載の方法。
21. 酸化ケイ素前駆物質の量はエマルジョンの分散相の球体の表面積で表して０．０５〜４Ｍ／ｍ²の範囲にある請求項１３〜２０の何れか一項に記載の方法。
22. 前記第６工程における水性相のｐＨは０．１〜２．１である請求項１３〜２１の何れか一項に記載の方法。
23. 請求項１〜１２の何れか一項に記載の材料を使用して、粉末又は溶媒中分散体の形態で、少なくとも一種の目的物質を熱刺激により放出する方法。
24. 前記目的物質の放出は温度が放出温度Ｔ_D（ここにＴ_D＞Ｔ_M）に上昇する作用で前記シェルが破裂することにより得られるものである請求項２３に記載の方法。
25. 薬剤、化粧品、食品の製造のための成分として請求項１〜１２の何れか一項に記載の材料を使用する方法。
26. 請求項１〜１２の何れか一項に記載の材料の少なくとも一種を前記薬剤、化粧品、食品の成分として使用する使用方法。

Images