BG3940U1 - Течни, полутечни и твърди органични частици с контролирана форма и/или размер - Google Patents

Abstract

Полезният модел се отнася до течни, полутечни или твърди частици с определена форма и размер, които могат да бъдат използвани в областта на фармацията, храните, козметиката, електрониката, боите, катализата и др. Те са с контролирана форма на течни, полутечни и твърди частици, получени от органичен материал. От друга страна, полезният модел се отнася и до капки с нанометрови размери, получени от изходна емулсия с размер на капките от 1 до 1000 микрометра. Получаването на стабилни течни, полутечни или твърди частици със субмикронен размер се характеризира с висок добив, ниска консумация на енергия и изисква по-малки концентрации от повърхностно-активни вещества, включително без да се използват токсични разтворители, в сравнение с повечето подходи, налични към момента. Освен това, полезният модел е особено подходящ за приложения, които изискват ниски температури или работят в тесни температурни интервали, каквито са случаите на използване на маслоразтворими лекарствени средства, витамини, пигменти и много други.

Description

(54) ТЕЧНИ, ПОЛУТЕЧНИ И ТВЪРДИ ОРГАНИЧНИ ЧАСТИЦИ С КОНТРОЛИРАНА ФОРМА И/ИЛИ РАЗМЕР

Област на техниката

Настоящият полезен модел се отнася до течни, полутечни или твърди частици с определена форма и размер, които могат да бъдат използвани в областта на фармацията, храните, козметиката, електрониката, боите, катализата и др. Те са с контролирана форма на течни, полутечни и твърди частици, получени от органичен материал. От друга страна, полезният модел се отнася и до капки с нанометрови размери, получени от изходна емулсия с размер на капките от 1 до 1000 микрометра.

Контролът върху свойствата на органични частици е важен за редица индустриални продукти, каквито са боите и лаковете, катализаторите, фармацевтичните носители на лекарствени форми и много други.

Едно от приложенията на полезния модел е получаването на частици с определена форма. Тяхното получаване се състои в две стъпки - подготовка на първична емулсия, например чрез разбъркване или мембранна емулсификация; охлаждане на получената емулсия до температура под фазовия преход на дисперсната фаза, така че частиците да претърпят фазов преход. Първичните емулсии се приготвят в присъствие на повърхностно-активно вещество или смес от повърхностноактивни вещества, които ги стабилизират за периоди от месеци и/или години. Получените частици могат да бъдат течни, полутечни или твърди, като тяхното оформяне се извършва под действието на температурни промени, а крайното им състояние се определя от температурата, избора на ПАВ и размера на капките в началната емулсия.

Друго от приложенията на полезния модел е получаването на стабилни течни, полутечни или твърди частици със субмикронен размер. Подходът е индустриално приложим, характеризира се с ниска консумация на енергия и изисква по-малки концентрации от ПАВ в сравнение с повечето подходи, налични към момента. Освен това, полезният модел е особено подходящ за приложения, които изискват ниски температури или работят в тесни температурни интервали, каквито са случаите на използване на маслоразтворими лекарствени средства, витамини, пигменти и много други.

Предшестващо състояние на техниката

Понастоящем, получаването на емулсии със субмикронен размер на капките се осъществява посредством два основни подхода: чрез висока или чрез ниска дисипация на енергия. Методите с висока дисипация на енергия изискват хомогенизация на масло и вода в присъствието на повърхностноактивни вещества (ПАВ) в различни типове хомогенизатори. Примери за такива хомогенизатори са тези, работещи под високо налягане, ротор-статор, ултразвукови и др. (US 4380503 A; DE 3024870 А1; DE 3024870 С2; ЕР 0043091 А2; ЕР 0043091 АЗ; ЕР 0043091 Bl; WO 1995035157 Al; DE 69528062 D1; DE 69528062 Т2; ЕР 0770422 А1; ЕР 0770422 А4; ЕР 0770422; US 5,843,334; US 6,767,637; US 2003/0230819).

Всички тези хомогенизатори могат да бъдат мащабирани до индустриален размер. Основен проблем при тяхното използване е ниската ефективност на процесите на емулгиране и високата дисипация на енергия, при което емулсията се загрява силно и може да настъпи разграждане на температурно чувствителни компоненти, съдържащи се в емулсията.

BG 3940 UI

Методите, разчитащи на ниска дисипация на енергия, могат да бъдат групирани в три основни групи: методи с обмяна на разтворителя, методи с фазова инверсия и методи със спонтанно самоемулгиране (US 6,599,627; ЕР1404516 А2; US 2002/0160109; WO 2003/053325 А2; WO 2003/053325 АЗ; WO2003/053325A8; US 5,407,609 А; СА 2050911 А1; СА 2050911 С; CN 1047223 A; DE 69024953; DE 69024953; DE 69024953; ЕР 0471036; ЕР 0471036; ЕР 0471036; ЕР 0471036; WO1990013361; US 6,767,637; US 2003/0230819; US 2013/0011454; CN102821756; WO 2011118958; WO 2011118958; ЕР 1905505; ЕР 1905505 АЗ; ЕР 1905505; US 20080081842; ЕР 1882516; СА 2590723 Al; CN 101121102; DE 102006030532; ЕР 1882516; US 2008/0004357).

Методите с обмяна на разтворителя използват разтворимостта на маслената фаза в органичен разтворител. Примери за такива разтворители са ацетон и хлороформ. След разтварянето, разтворителят заедно с разтвореното в него масло се смесват с вода, а органичният разтворител междувременно се отстранява. По този начин се приготвят наноемулсии и полимерни наночастици. Най-често, използваните разтворители са токсични, което е нежелано, когато емулсиите са с фармацевтично или хранително приложение.

Спонтанната емулсификация води до получаването на термодинамично стабилни емулсии. Те се получават при много ниски междуфазови напрежения (обикновено между 10'³ и 10‘⁵ mN m“¹) и изискват огромни количества ПАВ, напр. 20 или повече тегловни процента. Тези емулсии са силно чувствителни към външна промяна в условията, което ги прави практически неизползваеми за редица приложения. Така например, към тях рядко могат да бъдат добавяни масло-разтворими компоненти, каквито са пигментите или лекарствени форми, тъй като това води до разрушаването на тези емулсии.

При метода на фазовото обръщане се използват етоксилирани ПАВ, които се нагряват в присъствието на вода и масло. Поради промяна на разтворимостта на ПАВ с промяна на температурата, от начални емулсии вода-в-масло се получават емулсии от тип масло-във-вода или обратното. Тези емулсии са кинетично стабилни и често капките са със субмикронни размери. Основен проблем, обаче, е че при тяхното получаване често се изисква нагряване до висока температура, което е неприложимо за компоненти, чувствителни към високи температури (например лекарства, протеини, витамини, желатин и др.).

В заключение, има необходимост от субмикронни емулсии. Те би следвало да не изискват прилагане на високи температури и да са с ниска дисипация на енергия. Освен това, полезният модел трябва да може да бъде мащабиран до индустриално ниво. Към момента съществуват начини, позволяващи контрол върху формата на частиците (WO 2008/031035 А2; US 2007/0105972; US 8,043,480; WO 2008/100304 А2; US 8,420,124; US 2007/0054119; WO 2008/058297), но те предоставят много малки работни обеми, а други успяват да предоставят големи работни обеми, но не предоставят контрол върху формата на получените частици (US 4,748,817, ЕР 0266859).

Техническа същност на полезния модел

Полезният модел се отнася до течни, полутечни или твърди органични частици с контролирана форма и размер, които са получени от охладена емулсия, претърпяла фазов преход при охлаждането. Емулсията се състои от хидрофобна фаза, диспергирана в хидрофилна фаза, стабилизирана с водо и/или маслоразтворими повърхностно-активни вещества (ПАВ).

BG 3940 UI

Във вариант на полезния модел, хидрофобната фаза е избрана от линеини наситени въглеводороди, несиметрични въглеводороди, циклични въглеводороди, алкени, алкини, алкохоли с една или повече хидроксилни групи, етери, естери, амини, амиди, алдехиди, техни производни или флуоро-производни, или смеси от тях, при което линейните въглеводороди са с дължина на веригата между 10 и 50 въглеродни атома, а хидрофилната фаза е полярна течност, например вода.

В друг вариант на полезния модел, тегловното съдържание на хидрофобната фаза в емулсията е между 1 и 70%, например 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70% тегл. % от емулсията.

Във вариант на полезния модел, течните, полутечни или твърди органични частици допълнително съдържат маслоразтворими компоненти като молекули, формиращи течни кристали, витамини, протеини, лекарствени средства, както и смеси от тези компоненти, в концентрация до 30 тегл.%. В следващ вариант, водо - и/или маслоразтворимите ПАВ са с концентрации по-ниски или равни на 5 тегл.%, например 1, 1.5, 2, 2.5, 2.75, 3, 3.25, 3.5, 3.75, 4, 4.25, 4.5, 4.75 или 5 тегл.%, избрани от групата, състояща се от: нейонни ПАВ като етоксилирани алкохоли, сорбитанови естери на мастни алкохоли, сорбитанови естери на мастни киселини или техни производни; както и йонни ПАВ като алкилбромиди, алкилсулфати, алкилсулфонати или цвитерйонни ПАВ като кокоамидопропил бетаин или смес от такива ПАВ. В допълнителен вариант, частиците съдържат ПАВ с дължина на въглеводородната верига подобна на дължината на използваната хидрофобна фаза, по-дълга или с до 4 въглеводородни групи по-къса от тази на маслото, изграждащо капките.

Във вариант на полезния модел, течните, полутечни или твърди органични частици са с анизотропна форма, избрана от октаедрична, пръчковидна или нишковидна, призма с триъгълна основа, триъгълна с вписани геометрични форми, триъгълна с пръчковидни или нишковидни издатъци и/или деформации, призма с четириъгълна основа, четириъгълна с вписани геометрични фигури, пента, хекса- и полигонална форма с и без вписани геометрични фигури.

В други варианти, емулсията е с начален размер на капките между 500 nm и 2 mm, за предпочитане между 500 nm и 100 pm, например 50 pm, а течните, полутечни или твърди органични частици съгласно всяка предходна претенция, са с размер 0.9 pm в среден диаметър обем-повърхност след 2 цикъла на замразяване и размразяване.

Посредством настоящия полезен модел са получени частици, направени от хексадекан в присъствието на 1.5 тегл. % повърхностно-активни вещества Tween 60, Brij 58 и Tween 40. Частиците са пръчковидни преди замразяване, а замразени са триъгълни, четириъгълни и четириъгълни с вписани геометрични форми (тороидни частици). Те са получени със скорости на охлаждане между 0.5 и 2.0°C/min.

Полезният модел може да се използва за редица приложения в областта на фармацията, храните, козметиката, електрониката, боите, катализата и др.

Настоящият полезен модел позволява прецизен контрол върху формата на частиците, като същевременно позволява високи количества добив.

Полезният модел може да бъде мащабиран до индустриален такъв за разлика от литографските методи, използвани в литературата и позволява получаването на килограми и десетки килограми от

BG 3940 UI частици за кратки периоди от време, например един ден, докато литографските методи позволяват добиви, който са на порядъци по-ниски, като обикновено са грамове за ден.

Пояснение на приложените фигури

Фигура 1 изобразява основни форми, които могат да се получат чрез полезния модел: пръчковидни с (а) ниско или (б) високо отношение на най-големия размер на частиците към началния размер на капката, (в) триъгълни, (г) триъгълни с вписани геометрични фигури, (д, е) деформирани или издължени триъгълници, (ж, з) тетрагонални, (и) тетрагонални с вписани геометрични фигури, (й) хексагонални, (к, л) хексагонални с вписани геометрични фигури и полигонални (м).

Фигура 2 представя опитната установка, използвана за пример 1. Емулсията 301 е поставена в капиляра 302. Капилярата е поставена в термостатираща камера 303, която се охлажда от циркулираща течност 304, 305, като същевременно се наблюдава с микроскоп 306.

Фигура 3 представя някои от получените геометричните форми на частиците Фигура 4 показва размера на капките в началната емулсия и след два цикъла на замразяване и размразяване. Разстоянието между маркерите е 20 pm, a d₃2 е средният диаметър обем-повърхност, достигащ до 0.9 р, както е показано на дясната снимка от фигурата.

Дефиниции

Емулсия е дисперсия на несмесваеми течности, като едната е диспергирана под формата на капки в другата. Емулсията е направена от полярна (хидрофилна) фаза, например вода, и неполярна (хидрофобна) фаза, наречена масло. При диспергиране на маслото във водата, в присъствието на повърхностно-активни вещества (ПАВ, виж по-долу) с ХЛБ > 12 и по-конкретно, с ХЛБ > 14, се получават емулсии от типа масло-във-вода. При този тип емулсии, маслото се нарича още дисперсна фаза, а водата - непрекъсната дисперсна среда.

В контекста на настоящия полезен модел, несмесваеми означава, че „дисперсната фаза не се разтваря напълно във водната фаза. В някои от приложенията „дисперсната фаза“ може да е частично разтворима при ниски концентрации, но неразтворима при високи.

Първична емулсия се нарича емулсията, която бива използвана за получаването на частици с определена форма и/или за разкъсване на капките й до по-малки. Първичната емулсия се приготвя посредством хомогенизация на масло с вода, в присъствието на ПАВ. Хомогенизацията може да е чрез разбъркване или друг метод, какъвто е мембранната емулсификация.

Мембранна емулсификация е метод, при който едната фаза бива диспергирана в друга посредством използването на мембрана и подаването на трансмембранно налягане (виж Примери за изпълнение).

Ротаторна или мезоморфна фаза, представлява клас от пластични фази, при които молекулите притежават далечна, транслационна подредба, но са свободни да се въртят около оста си (виж Sirota, Е.В., Herhold, А.В. Transient phase-induced nucleation. Science 283, 529-532 (1999)) или Ueno, S., Hamada, γ , Sato, K. Controlling Polymorphic Crystallization of n-Alkane Crystals in Emulsion Droplets through Interfacial Heterogeneous Nucleation. Cryst. Growth Des. 3, 935-939 (2003). Наличието на ротаторни фази може да се определи, например, чрез рентгенова дифракция.

BG 3940 UI

Повърхностно-активните вещества или накратко ПАВ, представляват клас от вещества, чиито молекули се състоят от полярна част (глава) и неполярна част (опашка). Опашката обикновено представлява въглеводороден фрагмент, а главата е функционална група, която може да бъде йонна или нейонна. В зависимост от тяхната разтворимост във вода или масло, ПАВ се характеризират с хидрофилно-липофилен баланс (ХЛБ). При ХЛБ > 10 ПАВ са водоразтворими, а при ХЛБ < 10 са маслоразтворими.

Примери за ПАВ:

Нейонни ПАВ: Полиоксиетиленгликол алкилов етер: CH₃-(CH₂)7-i6-(O-C₂H4)i-25-OH, например октаетиленгликол монодецилов етер, пентаетиленгликол монодецилов етер; полиоксипропиленгликол алкилови етери: СН₃-(СН₂)ю-1б-(О-С₃Нб)1.25-ОН; гликозид алкилов етер CH₃-(CH₂)io.i6-(0-Glucoside)₁.₃ОН, например децил глюкозид, лаурил глюкозид и лаурил глюкозид; полиоксиетиленгликол октилфенолови етери: С8Н17-(СбН₄)-(О-С₂Н4)1.25-ОН, например Triton Х-100; полиоксиетиленгликол алкилфенолови етери: С9Н19-(СбН₄)-(О-С₂Н4)1-25-ОН, например Nonoxynol-9; глицерол алкилови естери, като глицерил лаурат; полиоксиетилен гликол сорбитан алкилови естери: полисорбат; сорбитан алкилови естери, например Span; Кокамид МЕА, Кокамид DEA; деодецилдиметиламин оксид; блок съполимери на полиетиленгликол и полипропиленгликол, например Poloxamer и полиоксиетиленамин.

Катионни ПАВ: включват алкил триметил амониеви соли, например хексадецил триметил амониев бромид, хексадецил триметил амониев хлорид, цетилпиридиниев хлорид, алкил диметил бензил амониев хлорид, хиамин, 5-бромо-5-нитро-1,3-доксан, диметил диоктил амониев хлорид, цетримид, диоктил децил метил амониев бромид.

Анионни ПАВ: включват амониев лаурил сулфат, натриев додецил сулфат и подобните алкил етерни сулфати с различна дължина на въглеводородната верига.

Амфотерни ПАВ: примери за такива са кокоамидопропил бетаин, лаурил амидопропил бетаин, сулфобетаин и техните производни.

Маслоразтворими ПАВ са някои нейонни ПАВ с ХЛБ < 10, например сорбитанови естери на мастните киселини, каквито са Span 40, Span 60, Brij 52 и др.

Размерът и формата на частиците, получени в полезния модел, се влияят основно от следните фактори: химичен състав на дисперсната фаза, начален размер на капките, избора на ПАВ или техните смеси, скоростта на охлаждане/загряване. Повече детайли са включени в Примери на изпълнение.

Контролирана скорост на охлаждане/загряване представлява зададената температурна разлика, която се постига за определен период от време. Скоростта може да е постоянна или да се променя с времето.

Темпериращ съд - за целите на изследването са използвани тънки капиляри, поставени в метална плоскост с циркулираща през нея течност (фигура 2) със зададена температура. Съдът може да бъде и обемен, стига да позволява прецизен контрол на температурата, например центрофужна епруветка, поставена в хладилник или в камера с определена температура. Скоростта на промяна на температурата е един от основните фактори, влияещи върху процеса на оформяне и разкъсване на капките, за това неговият прецизен контрол е от съществено значение.

BG 3940 UI

Ротаторните фази се формират от молекули на линейни въглеводороди, напр. алкани, с дължина на веригата 7 въглеродни атома или повече и могат да достигнат до 50 или повече въглеродни атома. Ротаторни фази могат да се образуват и от циклични въглеводороди, алкени, алкини, алкохоли с една или повече хидроксилни групи, естери, етери, амини, амиди, алдехиди, комбинации от описаните и техните флуоро-производни. Необходимо е молекулите на ротаторната фаза да не са водоразтворими, за да образуват емулсии във водна среда.

Твърди органични частици с анизотропна форма тук представляват частици, получени от ротаторни фази при тяхното контролирано замразяване в присъствие на ПАВ.

Анизотропията им се изразява в несферичната им форма, която е характерна за малки течни капки.

Мярка за деформацията и анизотропията на частиците е отношението на най-дългата проекция на течна, полутечна или твърда частица, съотнесена към първоначалния размер на частицата, преди нейната деформация. Силно деформирана частица е такава, за която деформацията е > 5, като може да достига 100 или повече.

В полезния модел се използват емулсии тип масло-във-вода, за получаването на емулсии с помалък размер капки от този на използваната първична емулсия, например субмикронен, и/или за получаването на течни, полутвърди или твърди частици с определена форма и размер.

За получаване на частиците от полезния модел, посредством избран метод, например мембранна емулсификация, се приготвят първични емулсии с определен размер на капките, например 20 pm. Първичната емулсия се състои от диспергирана хидрофобна фаза, която е течна при зададената температура на термостатиращия съд. Понижава се температурата на съда, респективно на емулсията, в следствие на което се наблюдава деформирация на течните капки. Деформацията на капките зависи от избора на ПАВ, дисперсна фаза, размера на капките и скоростта на охлаждане.

При избора на подходящо ПАВ, емулсионните капки могат да се разкъсат на по-малки. Разкъсването може да се осъществи в процеса на охлаждане и/или по време на загряването им, след тяхното замразяване. Температурите, при които се осъществява разкъсването, зависят от конкретния избор на системата. Те могат да бъдат по-високи от температурите на замръзване на водната и/или маслената фаза, както и по-ниски от тази на двете фази. Във втория случай към водната фаза се добавя агент, понижаващ точката на замръзване на дисперсната среда, така че да може да се осъществи разкъсването. Конкретни примери за случаи на разкъсване на капките на по-малки и за получаване на частици с различни форми са представени в Примери за изпълнение.

Описаният начин за получаване се осъществява при различни температури и температурни интервали в зависимост от избора на: органичната фаза, ПАВ, размер на капките и скорост на охлаждане. Така например за започване на промяна на формата на капки от тетрадекан е необходима температура между 0 и ЗС°, за хексадекан - между 9 и 18С°, а за ейкозан - между 30 и 35С°, при еднакви размери на капките и един и същи ПАВ.

Едно от потенциалните приложения е улесненият контрол върху макроскопските свойства на емулсии/суспензии. Използвайки гореописания подход, може да се контролират редица свойства на емулсиите и суспензиите, използвайки само промяна в температурата. Така например, променяйки

BG 3940 UI температурата може да се променя формата на частиците, която от своя страна влияе върху вискозитета и наличието на прагово напрежение на протичане на емулсията. Последното е от съществено значение за много индустриални системи, в които се използват пълнители и сгъстители, които намаляват течливостта на бои и лакове.

Други потенциални приложения са във фармацевтичната и хранителната промишленост. В тях често се използват температуро-чувствителни вещества, за които не е желателно да бъдат нагрявани. Настоящият подход позволява работа при ниски температури и в тесни-температурни интервали. По този начин, температуро-чувствителните вещества могат да бъдат включени в маслените капки за получаването на лекарствени наночастици, съдържащи маслоразтворими вещества.

Полезният модел е с широка приложимост, тъй като за него не се използват токсични разтворители, може да има голям добив, а същевременно не изисква висок разход на енергия.

Полезният модел може да намери приложение във фармацевтичната, хранителната и козметичната промишлености, производството на бои и лакове, в сферата на катализата и като носител на катализатори.

В контекста на настоящата спецификация, изразът „дефиниран според претенции⁴ означава „включващ“, „състоящ се от“ и/или „чиито спецификации/елементи са от значение“.

Примери за изпълнение на полезния модел

За частиците, предмет на настоящия полезен модел, бяха използвани алкани, закупени от SigmaAldrich. с чистота > 99%. Допълнително пречистване на алканите беше извършено с помощта на колона Florisil, за премахване на присъстващите ПАВ. Междуфазовото напрежение на пречистените масла беше 50 mN/m или повече, в зависимост от конкретния въглеводород. В присъствието на ПАВ, междуфазовото напрежение беше между 5 и 10 mN/m, при температури близки до тези на замръзване на капките.

Емулсиите бяха приготвени с мембранна емулсификация. 1.5 тегл. % ПАВ (спрямо масата на водната фаза) беше разтворено във вода, а в нея беше потопена мембрана с монодисперсни пори с размер 2, 3, 5 или 10 pm (Shiratzu porous glass). В мембраната имаше течна маслена фаза, върху която бе приложено налягане и в резултат на което се образуваха емулсионни капки. ПАВ бяха избрани да бъдат водоразтворими с висок хидрофилно-липофилен баланс (ХЛБ > 14), например Bnj 58 с ХЛБ = 15.7; Brij 78 с ХЛБ = 15.3; Tween 40 с ХЛБ = 15.5; и Tween 60 с ХЛБ = 14.9.

Охлаждането на емулсиите бе осъществено в капиляри с дължина 50 mm, ширина 1 mm и височина 0.1 mm. Капилярите бяха поставени в охлаждащ съд, състоящ се от метална пластина, през която циркулира охлаждаща течност и тънки процепи, в които се поставя капилярата. Съдът бе свързан към крио-термостат (Julabo CF30), позволяващ фин контрол на температурата с точност ± 0.2 °C.

По време на охлаждането/загряването емулсиите бяха наблюдавани с микроскоп Axioplan или Axiolmager M2.m (Zeiss, Germany) в преминала, кръстосано-поляризирана бяла светлина. Микроскопите бяха снабдени с компенсаторна пластина, намираща се между пробата и анализатора под ъгъл 45° спрямо поляризатора и анализатора. Наблюденията се извършваха с дългофокусни обективи х20, х50 и хЮО. Размерът и формата на капките и частиците бе определян от микроскопските снимки, показани на фигури 3 и 4.

BG 3940 UI

Повърхностно-активните вещества (ПАВ), представляват клас от вещества, чиито молекули се състоят от полярна част (глава) и неполярна част (опашка). Опашката обикновено представлява въглеводороден сегмент, а главата е функционална група, която може да бъде йонна или нейонна. В резултат на структурата си, ПАВ имат амфифилен характер - опашката е хидрофобна, а главата хидрофилна. Като правило, ПАВ е опашка близка по дължина до тази на използвания въглеводород или по-дълга, има по-висока температура на замръзване спрямо съответния алкан, при което в процеса на охлаждане водят до „втвърдяване“ на повърхността и промяна на формата на капките.

Скоростта на охлаждане е от съществено значение за наблюдавания феномен. При скорости на охлаждане под 5°C/min, емулсионните капки претърпяват серия от промени в своята форма. Така например, емулсии получени в присъствието на 1.5 тегл. % Brij 58 и капки от хексадекан, първоначално образуват октаедри. Те постепенно преминават в хексагонални призми, които от своя страна преминават в четириъгълни призми, издължени четириъгълни призми (с деформация > 10) и накрая в нишки. Всяка от формите може да бъде замразена на съответния етап, при което се получават частици с посочената форма и разнообразен добив. Например, Brij 58 позволява добив от 75 ± 5% четириъгълни призми и 25 ± 5% триъгълни призми или 90 ± 5% пръчковидни или 90 ± 5% нишки в зависимост от условията на получаване. Tween 60 позволява добив на повече от 90% пръчковидни частици.

Размерът на капките е друг важен фактор. При по-високи скорости на охлаждане, например 2°C/min, в зависимост от използвания ПАВ, капките с размер над 50 μ често замръзват без да променят формата си.

Пример 1 - Частици с различна деформация

Настоящият пример служи за демонстриране на получаването на твърди частици с различна деформация, както е показано на фигура 1Ь. Нейонното ПАВ Tween 40 с концентрация 1.5 тегл. % е разтворено във вода. Приготвени са хексадеканови капки с начален размер 15 pm посредством мембранна емулсификация. Концентрацията на капките е 1 обемен процент (спрямо общия обем на емулсията). Емулсията 301 е поставена в капиляра 302 и поставена да се охлажда в специален съд 303. През съда циркулира охладителна течност 304, 305.

При охлаждане на капките със скорост от 1.4° в минута, капките се издължават и се превръщат в шестоъгълни призми, деформацията на които е около 4.

При охлаждане на капките със скорост от 0.16° в минута, капките се издължават и се превръщат в нишки с деформация > 50.

При замразяване, добивът на частици е посочената форма е по-висок от 90% (от всички образували се частици).

Пример 2 - Субмикронни частици и/или капки

Настоящият пример служи за демонстриране на намалението на размера на емулсионните капки, както е показано на фигура 4. 0.6 тегл. % Brij 58 е разтворен във вода, а 0.4 тегл. % Brij 52 е разтворен в хексадекан. Хексадеканът е диспергиран във водата в обемно отношение 1:3, посредством мембранна емулсификация. Емулсията е охладена до 5°С в хладилник и затоплена до стайна температура два пъти, в резултат на което капките в емулсията са намалили размера си до 0.9 pm в диаметър. В зависимост от температурата на емулсията, капките в нея са течни или твърди.

Claims (9)

Претенции

1. Течни, полутечни или твърди органични частици, характеризиращи се с това, че са с контролирана форма и размер, и са получени от охладена емулсия, претърпяла фазов преход при охлаждането, състояща се от хидрофобна фаза, диспергирана в хидрофилна фаза и стабилизирана с водо - и/или маслоразтворими повърхностно-активни вещества (ПАВ).

2. Течните, полутечни или твърди органични частици съгласно претенция 1, характеризиращи се с това, че хидрофобната фаза е избрана от линейни наситени въглеводороди, несиметрични въглеводороди, циклични въглеводороди, алкени, алкини, алкохоли с една или повече хидроксилни групи, етери, естери, амини, амиди, алдехиди, техни производни или флуоро-производни, или смеси от тях, при което линейните въглеводороди са с дължина на веригата между 10 и 50 въглеродни атома, а хидрофилната фаза е полярна течност, например вода.

3. Течните, полутечни или твърди органични частици от предходната претенция, характеризиращи се с това, че в емулсията тегловното съдържание на хидрофобната фаза е между 1 и 70 %, например 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70% тегл. % от емулсията.

4, Течните, полутечни или твърди органични частици от предходната претенция, характеризиращи се с това, че те допълнително съдържат маслоразтворими компоненти като молекули, формиращи течни кристали, витамини, протеини, лекарствени вещества, както и смеси от тези компоненти, в концентрация до 30 тегл.%.

5. Течните, полутечни или твърди органични частици съгласно всяка предходна претенция, характеризиращи се с това, че водо - и/или маслоразтворимите ПАВ са с концентрации по-ниски или равни на 5 тегл.% , например 1, 1.5, 2, 2.5, 2.75, 3, 3.25, 3.5, 3.75, 4, 4.25, 4.5, 4.75 или 5 тегл.% и са избрани от групата, състояща се от: нейонни ПАВ като етоксилирани алкохоли, сорбитанови етери на мастни алкохоли, сорбитанови естери на мастни киселини или техни производни; както и йонни ПАВ като алкилбромиди, алкилсулфати, алкилсулфонати, или цвитерйонни ПАВ като кокоамидопропил бетаин или смес от такива ПАВ.

6. Течните, полутечни или твърди органични частици съгласно претенция 5, характеризиращи се с това, че съдържат ПАВ с дължина на въглеводородната верига подобна на дължината на използваната хидрофобна фаза, по-дълга или с до 4 въглеводородни групи по-къса от тази на маслото, изграждащо капките на емулсията.

7. Течните, полутечни или твърди органични частици съгласно всяка предходна претенция, характеризиращи се с това, че са с анизотропна форма, избрана от октаедрична, пръчковидна или нишковидна, призма с триъгълна основа, триъгълна с вписани геометрични форми, триъгълна с пръчковидни или нишковидни издатъци и/или деформации, призма с четириъгълна основа, четириъгълна с вписани геометрични фигури, пента-, хекса- и полигонална форма с и без вписани геометрични фигури.

8. Течните, полутечни или твърди органични частици съгласно всяка предходна претенция, характеризиращи се с това, че емулсията е с начален размер на капките между 500 nm и 2 mm, за предпочитане между 500 nm и 100 pm, например 50 pm.

9. Течните, полутечни или твърди органични частици съгласно всяка предходна претенция, характеризиращи се с това, че са с размер около 0.9 pm.