CH648216A5

CH648216A5 - Process for preparing microcapsules

Info

Publication number: CH648216A5
Application number: CH7173/79A
Authority: CH
Inventors: Franklin Lim; Richard D Moss
Original assignee: Damon Corp
Priority date: 1978-08-04
Filing date: 1979-08-03
Publication date: 1985-03-15
Also published as: IT7968610A0; DE2931651A1; DK151212C; CA1144010A; IT1118818B; NO792558L; FR2432337B2; DK329179A; SE434470B; NO148320C; FR2432337A2; DK151212B; NO148320B; SE7906567L

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln, die Membranen mit einer Permeabilität, die genügt, um den Durchtritt von Molekülen mit einem Molekulargewicht im Bereich von 200 bis 30 000 Dalton zu erlauben, aufweisen.

In der DE-OS Nr. 2 645 730 wird ein neues Verfahren zum Einkapseln von chemisch aktiven Materialien in Mikrokapseln offenbart; die Gleichmässigkeit von Struktur und Permeabilität der Mikrokapseln wird in einem grösseren Umfang gesteuert, so dass relativ niedermolekulare Substanzen, mit denen die eingekapselte Substanz zu reagieren vermag, durch die Membranen der Kapseln diffundieren können, aber der Druchtritt der eingekapselten Substanz verhindert wird. Das Verfahren dieser Offenlegungsschrift ergibt nicht nur eine bessere Steuerung der Permeabilität der Membranen der Kapseln, sondern ermöglicht auch die Einkapse-lung von leicht denaturierbaren Materialien, wie Enzymen und verschiedenen Antikörpern, in der Weise, dass sie biochemisch wirksam bleiben. Dieses Mikroeinkapselungsver-fahren stellt eine Verbesserung gegenüber dem wohlbekannten Grenzflächenpolymerisationsverfahren dar, bei dem die Grenzfläche einer Emulsion als Reaktionszone verwendet wird, wobei ein erstes, in der dispersen Phase gelöstes Monomer mit einem zweiten, in der zusammenhängenden Phase gelösten, komplementären Monomer eine polymere Membran bildet.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann angewandt werden, um im wesentlichen beliebige Kernmaterialien einzukapseln. Die Permeabilität der Mikrokapseln wird während der Membranbildung dadurch festgelegt, dass bestimmte Parameter der Grenzflächenpolymerisationsreaktion gesteuert werden. Zunächst wird ein Zweiphasensystem gebildet (Stufe A), das eine hydrophobe zusammenhängende Phase und eine disperse Phase aus diskreten wässrigen Tröpfchen aufweist. Die wässrigen Tröpfchen enthalten mindestens ein erstes, hydrophiles Monomer oder ein erstes difunktionelles hydrophiles Aminmonomer, das mit bis zu 50 Gew.-% eines polyfunktionellen Vernetzungsmittels gemischt ist, wobei das Monomer durch Reaktion, z.B. Polykondensations-oder Polyadditionsreaktion, mit einem zweiten, hydrophoben, komplementären Monomer ein Copolymer zu bilden vermag. Gegebenenfalls enthalten die wässrigen Tröpfchen auch das einzukapselnde Material, falls ein solches verwendet wird. Dann wird mindestens ein zweites, komplementäres hydrophobes Monomer in der zusammenhängenden Phase aufgelöst (Stufe B), um eine Grenzflächenpolymerisa-tion um die Tröpfchen der dispersen Phase herum zu bewirken. In Stufe B werden in der Regel makroporöse, schlecht ausgebildete Kapselmembranen erzeugt.

In einer dritten Stufe (C) wird die Affinität der zusammenhängenden Phase für das in den Tröpfchen der dispersen Phase enthaltene erste Monomer verändert, indem man die Polarität der zusammenhängenden Phase durch Verdünnen

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mit einem Lösungsmittel mit einem anderen polaren Charakter ändert. Danach lässt man weitere Polymerisation an der Grenzfläche der veränderten zusammenhängenden Phase vor sich gehen (Stufe D). Schliesslich wird die Grenzflächenpolymerisation beendet, wenn Mikrokapseln mit der 5 oben genannten Permeabilität erzeugt worden sind (Stufe E). Die Methode, die Affinität der zusammenhängenden Phase für die in den Tröpfchen der dispersen Phase gelösten Monomeren zu variieren, ermöglicht es, die Dicke der Grenzfläche und somit die Stelle der Polymerbildung in einem gewis- 10 sen Grade zu steuern. Ferner ermöglicht sie es, Nebenreaktionen zwischen in der zusammenhängenden Phase gelösten Monomeren, z. B. Disäurechloriden, und Wasser in der dispersen Phase zu minimieren.

Gemäss einer Ausführungsform hat die zusammenhän- 15 gende Phase zu Anfang eine verhältnismässig hohe Affinität für das eingekapselte Monomer, so dass um die Tröpfchen herum, wo sich die Monomeren treffen, ein verhältnismässig dickes polymeres Netzwerk erzeugt wird, und dann wird die zusammenhängende Phase verändert, so dass sie eine geringe 20 Affinität für das erste Monomer hat, was zur bevorzugten Polymerisation innerhalb des polymeren Netzwerks führt. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform hat die zusammenhängende Phase zu Anfang eine geringe Affinität für das eingekapselte Monomer, so dass an der Grenzfläche eine 25 dünne Polymermembran erzeugt wird, und wird die zusammenhängende Phase danach verändert, so dass sie eine verhältnismässig hohe Affinität für das erste Monomer hat. Somit werden zusätzliche Mengen des ersten Monomeren durch die anfanglich gebildeten Membranen gezogen und 30 für die Umsetzung mit weiteren Mengen des zweiten Monomeren verfügbar gemacht. Bei beiden Ausführungsformen kann die Permeabilität mit verbesserter Genauigkeit variiert werden, indem man die Dauer der Reaktionen der Stufen B und D, die Polarität der zusammenhängenden Phase und die 35 Monomerkonzentrationen steuert und indem man kleine Mengen, z.B. 0 bis 5%, einer polyfunktionellen vernetzenden Substanz in eines der Monomeren einverleibt.

Das komplementäre Monomer, das in der zusammenhängenden Phase löslich ist, wird vorzugsweise im Verlauf 40 der Reaktion in Inkrementen zugesetzt. Dies führt zu einer Verringerung von Nebenreaktionen zwischen Wasser aus der Tröpfchenphase und dem hydrophoben Monomer, die die Polymerkettenbildung beenden.

Zwei Methoden zum Variieren der Affinität der zusam- 45 menhängenden Phase für die eingekapselten Monomeren wurden nach dem Stand der Technik mit Erfolg angewandt. Wie in der oben erwähnten DE-OS Nr. 2 645 730 offenbart, können die in der ersten Stufe teilweise gebildeten Mikrokapseln von dem Zweiphasensystem abgetrennt und in einer 50 frischen zusammenhängenden Phase aus einem Lösungsmittel oder Lösungsmittelsystem mit einer anderen Polarität als die ursprünglich verwendete zusammenhängende Phase wieder suspendiert werden. Erfindungsgemäss wird nun ein mit der zusammenhängenden Phase mischbares Lösungsmittel 55 mit einem anderen polaren Charakter verwendet, um die ursprüngliche zusammenhängende Phase zu verdünnen und dadurch ihre Polarität in ungemischtem Zustand zu variieren. Wenn das einzukapselnde Material leicht denaturiert wird, wie z. B. ein Antikörper oder ein Enzym, kann der pH- 60 Wert der zusammenhängenden Phase so gesteuert werden,

dass das labile Material einen grossen Teil seiner biologischen Aktivität behält. Somit kann eine gepufferte Lösung, die ein pH-Wert hat, der sich für die Erhaltung der ursprünglichen Eigenschaften des Antikörpers usw. eignet, und 65 die oft einen stabilisierenden Träger, wie Polyvinylpyrroli-don, Albumin oder Dextran, enthält, als disperse Tröpfchenphase verwendet werden.

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Gemäss einem bevorzugten Verfahren werden Polyamidmikrokapseln aus einem hydrophilen Monomer, das ein polyfunktionelles Amin aufweist, und einem hydrophoben Monomer, das ein difunktionelles Säurehalogenid aufweist, erzeugt. Das Amin kann ein difunktionelles Monomer aufweisen, das mit 0 bis 50 Gew.-% eines polyfunktionellen Vernetzungsmittels, z.B. Tetraäthylenpentamin, gemischt ist, obgleich erfolgreiche Mikroeinkapselungen auch unter Verwendung von lediglich Pentaminen ausgeführt wurden. Im allgemeinen ist die Permeabilität umso niedriger, je höher die in der wässrigen dispersen Phase angewandte Konzentration des polyfunktionellen Amins ist. Bevorzugte Amine sind 1,6-Hexandiamin, 2,5-Dimethylpiperazin, 1,4-Butandiamin und Propylendiamin. Bevorzugte difunktionelle Säurehalogenide sind Terephthaloylchlorid und Sebacylchlorid. Für die vorstehenden Polymersysteme weisen die bevorzugten Lösungsmittel für die zusammenhängende Phase Cyclohexan auf, gegebenenfalls mit Chloroform verdünnt oder gemischt. Die Affinität von reinem Cyclohexan für die Amine ist gering; durch Verdünnung mit Chloroform wird ein gemischtes Lösungsmittel mit erhöhter Affinität für Amine erhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von semipermeablen Mikrokapseln, die als chromatographisches Trennmaterial brauchbar sind, zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe besteht in der Einkapselung chemisch inaktiver Materialien und brauchbarer biologisch und chemisch aktiver Materialien. Weitere Aufgaben sind die Schaffung eines Verfahrens zur verbesserten Steuerung der Permeabilität der Kapselmembran und eines Verfahrens, das unter Verwendung einer grossen Vielfalt von Monomeren, die durch Polykondensation oder Polyad-dition unter Bildung polymerer Ketten reagieren, ausgeführt werden kann.

Im folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens erläutert.

Das erfindungsgemässe Verfahren stellt eine neue Abwandlung des wohlbekannten Mikroeinkapselungsverfah-rens, das allgemein als Grenzflächenpolymerisation bezeichnet wird, dar. Bei diesem Verfahren verwendet man ein Paar gegenseitig nicht mischbarer Lösungsmittel oder Lösungsmittelsysteme, von denen eines hydrophob ist und das andere Wasser ist. Das einzukapselnde Material und ein erstes hydrophiles Monomer werden in Wasser gelöst, worauf die Lösung unter Bildung einer wässrigen, dispersen oder Tröpfchenphase emulgiert wird. Die Tröpfchengrösse bestimmt die Grösse der Mikrokapseln, die erzeugt werden. Die Emul-gierung kann mit Hilfe beliebiger wohlbekannter Emulgie-rungsmethoden erfolgen, beispielsweise unter Verwendung eines Mischers, und wird gewöhnlich mit Hilfe eines Emul-gators ausgeführt. Da die Grösse der Tröpfchen der dispersen Phase, die bei einer beliebigen gegebenen Methode erzeugt werden, und somit die Grösse der resultierenden Kapseln innerhalb eines bestimmten Bereiches variiert, können ein oder mehrere Filter verwendet werden, um zu grosse oder zu kleine Kapseln, die bei einem beliebigen gegebenen Ansatz erzeugt worden sind, abzutrennen, so dass Unterschiede des Kapseldurchmessers minimiert werden. Eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens zum Variieren der Kapselgrösse findet sich in Kapitel 2 von Artificial Cells von Thomas M.S. Chang.

Wenn Tröpfchen mit der gewählten Grösse erzeugt worden sind, wird ein zweites, komplementäres hydrophobes Monomer, das in der zusammenhängenden Phase löslich ist und durch Polykondensation oder Polyaddition mit dem ersten Monomeren ein Polymer zu bilden vermag, in die Suspension eingeführt. Die Polymerisation tritt nur an der Grenzfläche des Zweiphasensystems ein, wo die komplementären Monomeren zusammentreffen. Die Monomeren kön

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nen aus denjenigen ausgewählt werden, die in den gewählten Lösungsmitteln eine geeignete Löslichkeit zeigen.

Unter Anwendung dieses bekannten Verfahrens kann man nur eine sehr rohe Steuerung der Qualität, Gleichmäs-sigkeit und Permeabilität der Kapselmembran erzielen.

Wenn die Polymerisation in einem frühen Stadium, wenn die Membranen nur unvollständig gebildet worden sind, beendet wird, haben die resultierenden Mikrokapseln somit eine innerhalb weiter Grenzen variierende Permeabilität und sind im typischen Falle durch eine grosse Häufigkeit von makroporösen Defekten an Stellen, wo wenig oder keine Polymerisation eingetreten ist, gekennzeichnet. Das Ergebnis besteht in einer Menge von Mikrokapseln, von denen viele sogar hochmolekulare Materialien nicht einzuschliessen vermögen. Wenn man anderseits die Polymerisation bis zu Ende verlaufen lässt, werden dichte, praktisch impermeable Mikrokapseln erzeugt.

Erfindungsgemäss können die Permeabilität und Gleich-mässigkeit der Mikrokapselmembranen in einem verbesserten Ausmass gesteuert werden, indem man die Affinität der zusammenhängenden Phase für das Monomer der dispersen Phase im Verlauf der Polymerisation variiert. Somit können die Dicke der Grenzfläche und die Menge des ersten Monomeren, die für die Reaktion mit dem komplementären Monomeren in der zusammenhängenden Phase zur Verfügung steht, gesteuert werden, so dass Membranen mit einer verhältnismässig gleichmässigen Permeabilität erhalten werden. Ferner werden die Membranen so ausgebildet, dass sie nur die Diffusion von Molekülen mit einem Molekulargewicht im Bereich von 200 bis 30 000 Dalton erlauben und für höhermolekulare Materialien undurchlässig sind.

Gemäss einer bevorzugten Ausfuhrungsform wird die zusammenhängende Phase in Stufe A so gewählt, dass sie eine geringe Affinität für das erste Monomer hat. Dies führt in Stufe B zur Bildung einer dünnen Membran in einer schmalen Grenzflächenzone, wo die komplementären Monomere miteinander in Berührung kommen. In Stufe C wird die Affinität der zusammenhängenden Phase für das erste Monomer erhöht, so dass zusätzliche Mengen des Monomeren durch die zuerst gebildete Membranschicht hindurchdringen, eine oder mehrere zusätzliche Polymerschichten um die erste Schicht herum gebildet werden und Unvollkommenheiten in der ersten Schicht geheilt werden.

Gemäss einer anderen Ausführungsform ist die Affinität der zusammenhängenden Phase für das erste Monomer zu Anfang verhältnismässig hoch, so dass in Stufe B ein verhältnismässig dickes, schwammartiges polymeres Gerüst gebildet wird. In Stufe C wird die Affinität der zusammenhängenden Phase für das erste Monomer herabgesetzt, so dass die weitere Polymerisation bevorzugt innerhalb der Struktur des zu Anfang abgeschiedenen polymeren Netzwerks eintritt, wodurch die Hohlräume gefüllt und gleichmässige Kapseln gebildet werden.

Für das Variieren der Affinität der zusammenhängenden Phase für das erste Monomere kommen zwei Verfahren in Betracht. Somit können, wie in der oben erwähnten DE-OS Nr. 2 645 730 erwähnt, die rohen Kapseln isoliert werden, beispielsweise durch Absaugen der zusammenhängenden Phase und Waschen, und dann in einer frischen Menge eines Lösungsmittels mit einer anderen Polarität wieder suspendiert werden. Die weitere Polymerisation wird dann eingeleitet, indem man zusätzliche Mengen des zweiten Monomeren, in gewissen Fällen in Form von einzelnen Inkrementen, in der frischen zusammenhängenden Phase löst, um die Grenzflächenpolymerisation zu Ende zu führen. Beim erfindungs-gemässen Verfahren wird die Affinität der zusammenhängenden Phase für das erste Monomer je nach Wunsch erhöht oder herabgesetzt, indem man die zusammenhängende Phase mit einem Lösungsmittel verdünnt, das mit dem ursprünglich verwendeten Lösungsmittel mischbar ist und die Polarität der zusammenhängenden Phase in ungemischtem Zustand fortschreitend verändert.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, dass die verbesserte Steuerung der Permeabilität und Qualität der erfindungsgemäss hergestellten Mikrokapseln erzielt wird, indem man die Beschaffenheit der Grenzfläche im Verlauf der Grenzflächenpolymerisation verändert, und dass dies durch Steuerung der Polarität der zusammenhängenden Phase ermöglicht wird. Ein weiteres wichtiges Merkmal des erflndungsgemässen Verfahrens ist seine Fähigkeit, die Wirkung von Nebenreaktionen zwischen dem zweiten Monomeren und an der Grenzfläche vorhandenem Wasser zu beseitigen. Durch derartige Reaktionen werden monofunktionelle Monomere gebildet, die die Polymerketten vorzeitig beenden und die Membranbildung unterbrechen können. Die Konzentration dieser Materialien an der Grenzfläche kann in dem erflndungsgemässen zweistufigen Verfahren beschränkt werden.

Bei einem bevorzugten Reaktionssystem werden ein polyfunktionelles Amin und ein hochmolekularer, hydrophiler Füllstoff, wie Polyvinylpyrrolidon, Albumin, Dextran oder Polyäthylenglycol', in die wässrige Phase eingeschlossen. Der Füllstoff dient dazu, das Zusammenfallen der am Ende gebildeten Mikrokapseln zu verhindern. Die zusammenhängende Phase besteht zu Anfang aus einer Lösung eines Di-säurehalogenides in reinem Cyclohexan oder einem Lösungsmittelsystem, das mit einer kleinen Menge Chloroform gemischtes Cyclohexan aufweist, die beide eine geringe Affinität für wasserlösliche Monomere haben. Die Stufe D der Polymerisation wird dann in einer zusammenhängenden Phase ausgeführt, die ein chloroformreicheres Lösungsmittel auf Cyclohexanbasis aufweist, das eine erhöhte Affinität für wasserlösliche Monomere hat. Umgekehrt kann die zusammenhängende Phase zu Beginn ein chloroformreiches Lösungsmittelsystem auf Cyclohexanbasis aufweisen, während die weitere Polymerisation in einem Mischlösungsmittel mit geringerem Chloroformgehalt ausgeführt werden kann. Dieses Verfahren führt zur Bildung von Polyamidmikrokapseln.

Ein bevorzugtes erstes Monomer ist 1,6-Hexandiamin, aber es können auch viele andere polyfunktionelle, wasserlösliche Amine verwendet werden. Mikrokapseln mit einer Permeabilität unterhalb ca. 1000 Dalton sind unter Verwendung von Tetraäthylenpentamin als hydrophilem Monomer hergestellt worden. Terephthaloylchlorid ist ein bevorzugtes komplementäres Monomer, aber auch andere Monomere, z.B. Sebacyl- und Azelainsäurehalogenide, können verwendet werden. Es kommt auch für die Erfindung in Betracht, ein polyfunktionelles erstes oder zweites Monomer zusammen mit den difunktionellen Monomeren zu verwenden, so dass während der Membranbildung in einem gewissen Umfang Vernetzung eintritt. Im allgemeinen hat der Zusatz von Monomeren, die zur Bildung von Vernetzungen führen, die Wirkung, dass die Permeabilität der Membran gesenkt wird.

Das vorstehende Reaktionssystem wurde lediglich als Beispiel beschrieben. Somit können verschiedene aliphatische, alicyclische und aromatische Kohlenwasserstoffe als nicht polare Komponente der zusammenhängenden Phase verwendet werden, und diese können je nach Wunsch mit damit mischbaren organischen Lösungsmitteln, die verschiedene, Polarität verleihende Gruppen enthalten, modifiziert werden. Petrolätherfraktionen, die in geeigneter Weise mit halogenierten organischen Lösungsmitteln gemischt sind, können ebenfalls verwendet werden. Im allgemeinen bestehen die einzigen Anforderungen an das Lösungsmittelsystem darin, dass

1. gegenseitig nicht mischbare Lösungsmittel oder Lösungs5

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mittelsysteme für die zusammenhängende und die disperse Phase verwendet werden müssen;

2. die betreffenden Lösungsmittel einem Typ angehören müssen, der die Polymerisationsreaktion zwischen den mindestens zwei verwendeten komplementären Monomeren nicht stört; und

3. ein Lösungsmittel mit einer Polarität, die von derjenigen des in der zusammenhängenden Phase der ersten Reaktionsstufe verwendeten Lösungsmittels deutlich verschieden ist, zur Verfügung stehen muss. Dieses Lösungsmittel muss mit der zusammenhängenden Phase mischbar sein, so dass deren polarer Charakter signifikant verändert werden kann.

Die Kriterien für die Eignung eines Polymersystems für die Verwendung im vorliegenden Verfahren sind die folgenden:

1. Eines der beiden Monomeren muss hydrophil sein, und das komplementäre Monomer muss hydrophob sein.

2. Die beiden Monomeren müssen bei Kontakt spontan unter Bildung von in beiden Phasen unlöslichen Polymerketten reagieren.

3. Die Reaktion der gewählten Monomeren sollte durch das Vorhandensein der in den betreffenden Phasen des Reaktionssystems verwendeten Lösungsmittel so wenig wie möglich gehemmt werden.

' Im Hinblick auf Punkt 3 ist zu beachten, dass ein gewisser Grad von gegenseitiger Beeinflussung der Lösungsmittel, d.h. Hydrolysen-Nebenreaktionen, unvermeidlich ist. Es ist jedoch ein wichtiger Vorteil der Erfindung, dass eine gewisse Hydrolyse des hydrophoben Monomeren geduldet werden kann, ohne dass die Qualität der Membran ernstlich beeinträchtigt wird. Die örtliche Konzentration von hydrolysier-tem Monomeren kann minimiert werden, indem man das Monomer in Inkrementen zu der zusammenhängenden Phase zusetzt.

Polykondensationsreaktionen eignen sich gut für das er-findungsgemässe Verfahren, aber es können auch Polyaddi-tionsreaktionen angewandt werden. Durch kluge Auswahl der Lösungsmittel gemäss den vorliegenden Lehren, so dass sie den speziellen Polymersystemen und den speziellen einzukapselnden Materialien angepasst sind, ist der Fachmann in der Lage, Kapselmembranen aus z.B. Polyester aus einem Polyol und einem Disäurehalogenid, Polyamiden aus Diaminen und Disäurehalogeniden, Polyharnstoff aus Diaminen und Diisocyanaten bzw. Polysulfonamid aus einem difunk-tionellen Sulfonylhalogenid und einem Diamin herzustellen. Einkapselungsverfahren unter Verwendung anderer Polyad-ditionsreaktionen, wie diejenige des in der US-PS Nr. 3 864 275 offenbarten Typs, kommen ebenfalls für die Erfindung in Betracht.

Die folgenden Beispiele erleichtern das Verständnis der Erfindung.

Beispiel 1

1,5 ml einer wässrigen Trägerlösung, die Polyvinylpyrrolidon, Albumin und 250 |xl Antiseren gegen Thyroxin enthält, werden mit 50 jo.10,5-molarem Tetraäthylenpentamin-carbonat (pH = 8,2 bis 8,6, gepuffert mit Kohlendioxyd) gemischt. Die wässrige Phase wird dann zu 15 ml Cyclohexan, das 3 bis 6% ARLACEL (Sorbitanoleat) als Emulgator enthält, gegeben. Das Zweiphasensystem wird mit Hilfe eines Magnetrührers emulgiert, worauf unter weiterem Rühren eine Portion von 2 ml einer Lösung von Cyclohexan in Chloroform im Volumenverhältnis 4 :1, die 0,1 mg Terephtha-loylchlorid pro ml enthält, zugegeben wird, um die Polymerisation einzuleiten.

60 Sekunden später werden weitere 0,8 ml der Tere-phthaloylchloridlösung zugegeben. Nach weiteren 60 Sekunden werden 0,5 ml reines Chloroform zugesetzt, um die Affinität der zusammenhängenden Phase für die polyfunktionellen Amine zu erhöhen; dann werden in Abständen von 30 Sekunden drei weitere Inkremente von je 0,5 ml reinem Chloroform zugegeben.

Nach einer Gesamtreaktionsdauer von 4 Minuten wird die Emulsion gelinde zentrifugiert und die überstehende Flüssigkeit verworfen. Die Mikrokapseln werden mit reinem Cyclohexan und einer 50% igen wässrigen Lösung von TWEEN-20 (Sorbitanmonolaurat), die mit 0,3-molarem Na-triumbicarbonat neutral gepuffert ist, gewaschen.

Die vorstehende Verfahrensweise ergibt Kapseln mit einer Permeabilität, die genügt, um den Durchgang von Thyroxin (Molekulargewicht 777 Dalton) und niedermolekularen Materialien zu gestatten, aber nicht genügt, um den Austritt von Antikörper aus dem Inneren der Kapseln zu erlauben.

Beispiel 2

2,5 ml einer wässrigen Trägerlösung, die Polyvinylpyrrolidon, Albumin, Natriumcarbonat/Natriumbicarbonat-Puffer und 0,3 ml Glucoseoxidase enthält, werden mit 1,2 ml 2,5-molarem Hexandiamin-carbonat vom pH = 8,4 bis 8,6 gemischt. Diese wässrige Phase wird dann zu 30 ml eines organischen Mischlösungsmittels gegeben, das aus 50 Teilen Cyclohexan, 5 Teilen Chloroform und 3 bis 5% Sorbitanoleat als Emulgator besteht. Das Zweiphasensystem wird mit Hilfe einer emulgierend wirkenden Rührvorrichtung emulgiert.

Unter Rühren werden 2,6 ml der Terephthaloylchloridlö-sung von Beispiel 1 zugesetzt, um die Polymerisation einzuleiten. Eine weitere Portion von 0,8 ml der Terephthaloyl-chloridlösung wird 30 Sekunden später zugegeben. Darauf werden in Abständen von 30 Sekunden vier Portionen von jeweils 5,0 ml Cyclohexan zugesetzt.

Nach Ablauf von 3,5 Minuten Gesamtpolymerisations-reaktionsdauer ist die Reaktion beendet und werden die Mikrokapseln wie in Beispiel 1 dargelegt gewonnen. Die Glucoseoxidase wird innerhalb der Kapseln zurückgehalten, aber Glucose (Molekulargewicht ungefähr 180) diffundiert durch die Membranen.

Beispiel 3

4,0 ml einer wässrigen Phase, die 1,25-molares Hexan-diamin-carbonat sowie Lactatdehydrogenase aufweist, werden in 20 ml reinem Cyclohexan, das 2% nichtionogenes oberflächenaktives Mittel (Arlecel) enthält, emulgiert. Unter kräftigem Rühren wird die Membranbildung eingeleitet, indem Toluoldiisocyanat zu der Emulsion zugesetzt wird. Insgesamt 75 |il des Diisocyanates werden mit Hilfe einer Infusionspumpe im Verlauf eines Zeitraums von 8,5 Minuten in Form von 5,0 ml einer Lösung in 90% Cyclohexan und 10% Chloroform zugegeben. Die Affinität der zusammenhängenden Phase für das Diamin wird somit kontinuierlich erhöht, bis das gesamte cyclohexanlösliche Diisocyanat zugesetzt worden ist. Das Gemisch wird dann weitere 20 Minuten lang gerührt. 2 Minuten vor dem Isolieren der Kapseln wird die Klebrigkeit der Oberfläche der Membranen herabgesetzt, indem man 0,6 ml 10%iges Terephthaloylchlorid zusetzt. Diese Kapseln sind für Substanzen mit Molekulargewichten im Bereich unterhalb ca. 1000 Dalton permeabel.

Beispiel 4

Eine Lösung von Hexandiamin-carbonat (pH = 8,5 + 0,1) wird hergestellt, indem man 17,7 ml 1,6-Hexandiamin mit 32 ml Wasser mischt und ca. 1 Stunde lang oder solange, bis der angegebene pH-Wert erreicht ist, Kohlendioxyd durch die Lösung perlen lässt. Eine Terephthaloylchioridlö-

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sung wird hergestellt, indem man 20 g Terephthaloylchlorid zu 200 ml eines organischen Lösungsmittels gibt, das aus 4 Teilen Cyclohexan und 1 Teil Chloroform besteht. Das Terephthaloylchlorid wird durch kräftiges Rühren gelöst, worauf die Lösung 10 Minuten lang bei 2600 Umdrehungen pro Minute zentrifugiert wird. Ein allfalliger Niederschlag wird verworfen.

750 ml Cyclohexan werden in einem 2 Liter-Mischgerät, das mit einem Magnetrührer versehen ist, mit 125 ml SPAN-85 gemischt. Unter Rühren wird eine gemischte Lösung, die aus 25 ml 15%igem Polyvinylpyrrolidon - 4%igem Rinderserumalbumin, 40 ml Phosphatpuffer-Salzlösimg, die mit 5 ml Antiserum vorgemischt ist, und 30 ml der Lösung von Hexandiamin-carbonat hergestellt ist, zu dem Cyclohexan gegeben. Wenn Tröpfchen der gewünschten Grösse erzeugt worden sind, werden 70 ml Tèrephthaloylchloridlôsung zugesetzt. 30 Sekunden später werden 37,5 ml Terephthaloylchlorid zugegeben. 60 Sekunden später werden 25 ml Chloroform zugesetzt, worauf in Abständen von 30 Sekunden drei weitere Portionen von je 25 ml Chloroform zugegeben werden.

Die Mikrokapseln werden durch Zentrifugieren des Zweiphasen-Reaktionssystems, Dekantieren der überstehenden Flüssigkeit und Mischen der Kapseln mit TWEEN-20 (gepuffert mit Natriumbicarbonat) und mit Phosphat gepufferter Salzlösung gewonnen. Die Kapseln enthalten Polyvinylpyrrolidon und Rinderserumalbumin als Füllstoffe. Substanzen mit einem Molekulargewicht von mehr als ca. 20 000 Dalton (wie die meisten Antikörper) können die Membranen nicht durchdringen. Substanzen mit einem Molekulargewicht unter ca. 5000 Dalton durchdringen die Membranen.

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Claims

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1. Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln, die Membranen mit einer Permeabilität, die genügt, um den Durchtritt von Molekülen mit einem Molekulargewicht im Bereich von 200 bis 30 000 Dalton zu erlauben, aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass man

A. ein Zweiphasensystem bildet, das eine hydrophobe zusammenhängende Phase und eine disperse Phase aus diskreten wässrigen Tröpfchen, die mindestens ein erstes hydrophiles Monomer oder ein erstes difunktionelles hydrophiles Aminmonomer, das mit bis zu 50 Gew.-% eines polyfunktionellen Vernetzungsmittels gemischt ist, enthalten, wobei das Monomer durch Reaktion mit einem zweiten, komplementären hydrophoben Monomer ein Polymer zu bilden vermag, aufweist,

B. mindestens ein zweites, komplementäres hydrophobes Monomer in der zusammenhängenden Phase auflöst, um eine Grenzflächenpolymerisation um die Tröpfchen der dispersen Phase herum zu bewirken,

C. die Affinität der zusammenhängenden Phase für das erste Monomer ändert, indem man die Polarität der zusammenhängenden Phase durch Verdünnen mit einem Lösungsmittel mit einem anderen polaren Charakter verändert,

D. an der Grenzfläche der veränderten zusammenhängenden Phase weitere Polymerisation vor sich gehen lässt, und

E. die Grenzflächenpolymerisation beendet, wenn Mikrokapseln mit der erwähnten Permeabilität erzeugt worden sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammenhängende Phase in dem Zweiphasensystem von Stufe A eine geringe Affinität für das erste Monomer hat, so dass in Stufe B eine dünne Membran erzeugt wird, und dass man in Stufe C die Affinität der zusammenhängenden Phase für das erste Monomer erhöht, so dass eine zusätzliche Polymerschicht um die Tröpfchen der dispersen Phase herum erzeugt wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Affinität der zusammenhängenden Phase für das erste Monomer durch Verdünnen der zusammenhängenden Phase mit einem polaren Lösungsmittel erhöht, wobei man das polare Lösungsmittel vorzugsweise im Verlauf der Polymerisationsreaktion in Inkrementen zusetzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die zusammenhängende Phase in dem Zweiphasensystem von Stufe A so wählt, dass sie eine verhältnismässig hohe Affinität für das erste Monomer hat, so dass in Stufe B Membranen gebildet werden, die ein dickes polymeres Netzwerk aufweisen, und dass man in Stufe C die Affinität der zusammenhängenden Phase für das erste Monomer herabsetzt, so dass die weitere Polymerisation bevorzugt innerhalb des polymeren Netzwerks eintritt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Substanz, die die in Stufe D erzeugten Membranen nicht zu durchqueren vermag, als Füllstoff in die wässrigen Tröpfchen von Stufe A ein-schliesst, wobei der Füllstoff vorzugsweise aus Polyvinyl-pyrrolidon, Polyäthylenglycol, Polysacchariden und Albumin gewählt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Monomer aus polyfunktionellen Alkoholen und Aminen gewählt ist und das zweite Monomer aus Disäurehalogeniden, Diisocyanaten und di-funktionellen Sulfonylhalogeniden gewählt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man als erstes Monomer ein polyfunktionelles Amin verwendet und als zweites Monomer ein Disäurehalogenid verwendet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man als erstes Monomer 1,6-Hexan-diamin und/oder Tetraäthylenpentamin verwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man als zweites Monomer Terephthaloylchlorid und/ oder Sebacylchlorid verwendet.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man das zweite Monomer im Verlauf der Polymerisationsreaktion in Inkrementen zusetzt.