CH659591A5

CH659591A5 - Mikrokapseln und verfahren zu ihrer herstellung.

Info

Publication number: CH659591A5
Application number: CH112983A
Authority: CH
Inventors: Horst Dr Dautzenberg; Fritz Dr Loth; Klaus Dr Pommerening; Karl-Joachim Dr Linow; Dieter Dr Bartsch
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1980-11-14
Filing date: 1983-03-01
Publication date: 1987-02-13
Also published as: GB2135954B; DE3306259A1; DD160393A3; DE3306259C2; GB2135954A; GB8305439D0

Description

Die Erfindung betrifft Mikrokapseln mit semipermeabler bzw. permeabler Kapselwand und flüssigem Kern und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Nach diesem Verfahren lassen sich empfindliche Substanzen unter physiologischen Bedingungen kapseln. Die hierbei erhaltenen Produkte können z. B. für Trenn- und Stoffwandlungsprozesse in der präpara-tiven und analytischen Chemie und Biochemie, der Pharmazie und Medizin sowie der Land- und Nahrungsgüterwirtschaft eingesetzt werden.

Mikrokapseln mit semipermeabler bzw. permeabler Kapselwand und flüssigem Kern sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt (V. D. Solodovnik: Mikrokap-selung, Chimija, Moskau, 1980; J. R. Nixon: Microencapsu-lation. Marcel Dekker Inc. New York-Basel, 1976; J. E. Vandegaer: Microencapsulation Processes and Applications. Plenum Press, New York-London, 1974; M. Gutcho: Capsule Technology and Microencapsulation. Noyes Data Corp., Park Ridge, 1972).

Die verwendeten Polymere oder Polymerkombinationen für die Kapselwand weisen jedoch in vielen Fällen Nachteile hinsichtlich ihrer Permeationseigenschaften, ihrer Elastizität und mechanischen Stabilität, z. B. bei hohem osmotischem

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Druck innerhalb der Kapsel, auf. Der flüssige Kern besteht meist aus einer öligen, nicht mit Wasser mischbaren organischen Flüssigkeit, was sich nachteilig auf die Eigenschaften empfindlicher zu kapselnder Substanzen und auf den Stofftransport bei Anwendung der Mikrokapseln in wässrigen Systemen auswirkt.

Zur Herstellung von Mikrokapseln sind zahlreiche mechanisch-physikalische und chemische Verfahren bekannt. Das Prinzip der mechanisch-physikalischen Kapselungsverfahren besteht im allgemeinen darin, dass man das Kernmaterial verdüst und im Gasraum mit dem Wandmaterial umhüllt. Dabei kann das Wandmaterial bereits im Kernmaterial gelöst sein (Sprühtrocknung) oder nachträglich mit den Kernmaterialteilchen oder -tröpfchen in Kontakt gebracht werden (Tauchverfahren, Mehrstoffdüsen-Verfahren, Wir-belbettbeschichtung u. ä.

Nachteile dieser Verfahren bestehen vor allem in der Anwendung höherer Temperaturen, der Verwendung organischer Lösungsmittel oder der Undurchlässigkeit der Kapselhülle. Die chemischen Verfahren arbeiten meist in flüssiger Phase, wobei die Wandbildung durch Grenzflächenpolyme-risation oder -kondensation oder durch Abscheidung eines vorgegebenen polymeren Wandmaterials erfolgen kann. Die Verwendung von meist aggressiven Monomeren und organischen Lösungsmitteln stellen wesentliche Nachteile der Kapselungsverfahren durch Grenzflächenreaktionen dar.

Bei den chemischen Verfahren unter Verwendung eines vorgegebenen polymeren Wandmaterials ist den meisten gemeinsam, dass man das Kernmaterial in der kontinuierlichen Phase emulgiert oder suspendiert und das in der kontinuierlichen Phase gelöste Polymer an der Phasengrenze zwischen Kern und Kontinum ausfällt, z. B. durch Änderung des pH-Wertes, der Temperatur, Salz- oder Lösungsmittelzusätze u. a..

Derartige Bedingungen führen bei der Kapselung empfindlicher Substanzen leicht zu deren Schädigung.

Im Falle der sehr häufig angewandten Komplexkoazer-vation erfolgt die Ausfällung des Wandmaterials durch zwei entgegengesetzt geladene Polymere (W. Sliwka: Angew. Chem. 87 (1975) S. 556-567).

Die Verwendung nicht mit Wasser mischbarer organischer Flüssigkeiten als Kernmaterial und die meist noch notwendige Verfestigung der Kapselwand, wofür teilweise recht drastische Reaktionsbedingungen erforderlich sind, stellen für dieses Verfahren die wesentlichsten Nachteile dar.

Ein relativ schonendes Einschlussverfahren besteht in der Herstellung von Mischungen aus dem zu kapselnden Material mit einer wässrigen Polyelektrolytlösung und Eintragen dieser Mischung in ein niedermolekulare Ionen enthaltendes Fällbad. Dabei entstehen infolge Ionendiffusion formstabile Gebilde mit einem durchgängigen Gelnetzwerk (J. Klein, U. Hackel, P. Schara und H. Eng: Angew. Makromol. Chem. 76/77 (1977) S. 329-350, DE-AS 1 917 738).

Auch dieses Verfahren führt infolge notwendiger pH-Änderungen und/oder Anwesenheit mehrwertiger Metallionen zu einer teilweisen Schädigung empfindlicher Stoffe. Ausserdem besitzen solche Netzwerke keine permeable bzw. semipermeable Kapselwand und keinen flüssigen Kern.

In der DE-OS 3 012 233 ist ein von solchen Gelteilchen ausgehendes weiterentwickeltes Verfahren zur Immobilisierung empfindlicher biologischer Systeme beschrieben, bei dem die periförmigen Teilchen durch nachträgliche Behandlung mit einer geeigneten Polyelektrolytlösung mit einer Po-lyelektrolytkomplexmembran umgeben werden und das Gel durch Ionenaustausch mit entsprechenden Pufferlösungen wieder verflüssigt wird. Die hierbei erhaltenen Mikrokapseln weisen den Nachteil auf, dass sie bei der Herstellung und Handhabung gegenüber äusseren Einflüssen sehr empfind659 591

lieh sind, da die Kapselwände nur eine sehr geringe mechanische Festigkeit besitzen. Das Verfahren schliesst auch den eventuell schädigenden Einfluss von mehrwertigen Metallionen nicht aus.

Ausserdem stellt die notwendige Wiederverflüssigung des Gelkerns durch Ionenaustausch einen zusätzlichen Eingriff in das gesamte System dar.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, Mikrokapseln mit verbesserten Eigenschaften und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu entwickeln, um neue Möglichkeiten hinsichtlich der Mikrokapselung empfindlicher Substanzen und neue Einsatzgebiete der erhaltenen Produkte zu erschliessen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Mikrokapseln und ein geeignetes Verfahren zu deren Herstellung zu entwickeln, wobei gleichzeitig die Kapselung empfindlicher Substanzen gewährleistet sein muss bzw. angestrebt wird. Die Kapselherstellung soll dabei unter möglichst schonenden, z. B. physiologischen Bedingungen durchführbar sein und die Kapselwand eine elastische, permeable bzw. semipermeable Membran darstellen, die gegenüber chemischen Einflüssen und mechanischen Beanspruchungen ausreichend stabil sein soll. Das Kapselinnere soll flüssig sein und keine Schädigung der zu kapselnden Substanz bewirken.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass man die zu kapselnde wässrige Lösung eines Polyelektroly-ten in Form vorgebildeter, vorzugsweise kugelförmiger Teilchen in die wässrige Lösung eines entgegengesetzt geladenen Polyelektrolyten oder einer entgegengesetzt geladenen niedermolekularen organischen Verbindung als Fällbad einträgt.

Dabei kann eine zu kapselnde Substanz in der Lösung des als Kernmaterial verwendeten Polyelektrolyten enthalten sein. Durch gegenseitige Ausfallung der entgegengesetzt geladenen Polyelektrolytkomponenten bzw. des Polyelektro-lyts mit der entgegengesetzt geladenen niedermolekularen organischen Verbindung entsteht an der Berührungsfläche beider Lösungen sofort eine aus dem entsprechenden Poly-elektrolytkomplex bestehende unlösliche Membran, die die im flüssigen Kernmaterial befindliche zu kapselnde Substanz einschliesst.

Bei Anwendung des erfmdungsgemässen Verfahrens stellt diese Hülle eine für gelöste hochmolekulare Verbindungen undurchlässige, sehr dünne, jedoch mechanisch stabile Membran dar, die die als Kernmaterial verwendete Polyelektrolytlösung und die ggf. zu kapselnde Substanz einschliesst. Wesentlich für die Ausbildung und die Eigenschaften der gebildeten Membranhülle sind die Natur der verwendeten Polyelektrolyte bzw. der niedermolekularen organischen Ionen, die Fällbedingungen, die Konzentrationsverhältnisse in der Grenzschicht und die Viskosität der als Kernmaterial verwendeten Lösung. Es wurde gefunden, dass die Kapselwandstärke in radialer Richtung zum Kapselin-nern durch unterschiedliche Verweilzeiten der Polyelektro-lytlösungströpfchen im Fällbad gesteuert werden kann. Die Kapselungsbedingungen sind bezüglich Temperatur und pH-Wert der Polyelektrolytlösungen in weiten Grenzen variierbar, wobei jedoch zur möglichst schonenden Kapselung empfindlicher Substanzen Temperaturen von 273 bis 323 K und pH-Werte von 5 bis 9 bevorzugt werden.

Als Lösungsmittel für die jeweiligen Polyelektrolytkomponenten bzw. die niedermolekularen organischen Ionen, kann reines Wasser eingesetzt werden.

Die Verwendung von Puffergemischen, wie z. B. 0,001 bis 1 M Phosphatpuffer, oder von Lösungen niedermolekularer Elektrolyte ermöglicht darüber hinaus die gezielte Einstellung bestimmter pH-Werte und unterschiedlicher Ionenstärken. Hinsichtlich der erfindungsgemäss für das Kernmaterial zu verwendenden Polyelektrolyte haben sich sulfat- oder carb-

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

659 591

oxylatgruppenhaltige Polysaccharide oder Polysaccharid-derivate, wie z. B. Cellulosesulfat, Dextransulfat, Stärkesulfat, Celluloseacetatsulfat, Carboxymethylcellulosesulfat, Carboxymethylcellulose oder Alginat, in Form ihrer Natrium-Salze, allein oder in Mischung besonders bewährt. Geeignet sind jedoch auch carboxylat- oder sulfonatgruppenhaltige synthetische Polymere, die z. B. Poly- oder Copoly-acrylate, -maleinate oder Polystyrensulfonat. Die Polyelek-trolytkonzentration in der wässrigen Kernmateriallösung kann in Abhängigkeit von der Natur des verwendeten Polyelektrolyten und dem Polymerisationsgrad zwischen 0,5 bis 20 Masse-% variiert werden.

Während der Substitutionsgrad der Polysaccharidsulfate bzw. -carboxylate in weiten Grenzen variiert werden kann, z. B. zwischen 0,3 und 2,5, soll der Polymerisationsgrad nicht zu niedrig sein, da für die Stabilität der Mikrokapseln im Stadium des Entstehens eine gewisse Mindestviskosität erforderlich ist. Die Viskosität der fertigen Kernmaterialmischung sollte vorzugsweise in den Grenzen von 0,1 bis 10 Pa.s eingehalten werden und das 10- bis 100-fache der Fällbadviskosität betragen. Die Viskosität der Kernmaterialmischung kann sowohl über die Konzentration und den Polymerisationsgrad des verwendeten Polyelektrolyten, aber auch durch Zusatz anderer geeigneter wasserlöslicher Polymere gesteuert werden.

Für das Fällbad werden erfindungsgemäss wässrige Lösungen von Polykationen mit quartären Ammoniumgruppen, wie z. B. Polydimethyldiallylammoniumchlorid und Po-lyvinylbenzyltrimethylammoniumchlorid, oder von niedermolekularen organischen Kationen, insbesondere Kation-tensiden und/oder kationischen Farbstoffen mit einer quartären Stickstoffgruppierung verwendet.

Von den Kationtensiden erwiesen sich quartäre Ammoniumsalze, wie z. B. Lauryldimethylbenzylammoniumchlo-rid, Pyridiniumsalze-, wie z. B. Stearamidomethylenpyridi-niumchlorid und Imidazoliumsalze, wie z. B. Heptadecylimi-dazoliumchlorid, als geeignet. Dabei kann der hydrophile langkettige Alkyl- oder Arylalkylrest des Tensids durch He-teroatome oder Heteroatomgruppen unterbrochen sein, z. B. Diisobutylphenoxyethoxyethyldimethylbenzyl-ammoniumchlorid, Dodecylcarbamylmethylbenzyldimethyl-ammoniumchlorid.

Als kationische Farbstoffe können beispielsweise Amino-triarylmethanfarbstoffe, Acridinfarbstoffe, Methinfarbstoffe, Thiazinfarbstoffe, Oxazinfarbstoffe oder Azofarbstoffe, eingesetzt werden. Die Konzentration an Polykation, Ka-tiontensid und/oder kationischem Farbstoff im Fällbad soll 0,1 bis 20 Masse-%, vorzugsweise 0,2 bis 10 Masse-% betragen.

Die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist äusserst einfach. Zunächst vermischt man die für das Kernmaterial vorgesehene wässrige Polyelektrolytlösung bei dem für die zu kapselnde Substanz optimalen pH-Wert und einer geeigneten Temperatur mit der zu kapselnden Substanz, die bereits als wässrige Lösung, Dispersion oder in fester Form vorliegen kann. Die hierbei erhaltene Mischung wird nun durch einfaches Abtropfenlassen aus einer Kapillare oder Abblasen der sich bildenden Tröpfchen mit Luft oder einem Inertgas z. B. unter Verwendung einer konzentrischen Düse, zu kugeligen Teilchen verformt und in das gerührte oder anderweitig bewegte, gegebenenfalls temperierte und gepufferte Fällbad eingetragen. Die Bildung der Kapselhülle erfolgt sofort bei gegenseitiger Berührung von Kernmaterialtröpfchen und Fällbad. Aus diesem Grund kann die Abtrennung der gebildeten Mikrokapseln auch bereits unmittelbar nach dem Eintragen vorgenommen werden. Vorteilhafterweise belässt man die Mikrokapseln jedoch noch 10 s bis 120 min oder auch länger im Fällbad. Auf diese Weise sind die Dicke der Wandschicht und deren Eigenschaften bei gleichem Material und konstanten Kapselungsbedingungen auch gut reproduzierbar.

Die Wanddicke liegt hierbei in der Grössenordnung von s 0,1 bis 50 (im. Bei Verwendung von niedermolekularen Gegenionen kann sie jedoch wesentlich grösser sein. Die Grösse der Mikrokapseln kann durch eine entsprechende technische Gestaltung des Verformungsprozesses und die Viskosität der Kernmateriallösung in den Grenzen von 50 bis 5000 um vaio riiert werden. Zur Erzielung gleichmässiger-, kugelförmiger Mikrokapseln hält man zwischen Austrittsöffnung der Kapillare bzw. Düse und der Fällbadoberfläche einen Abstand von 5 bis 200 cm, vorzugsweise 10 bis 100 cm ein.

An die eigentliche Mikrokapselung schliesst sich im all-i5 gemeinen noch die Abtrennung der gebildeten Mikrokapseln vom Fällbad durch Filtration oder Dekantieren und Abspülen des überschüssigen anhaftenden Fällbades mit Wasser oder Pufferlösung an.

Zur Verfestigung und zur Herabsetzung der Durchlässig-20 keit der Kapselwand kann ausserdem eine Behandlung der Mikrokapseln mit einer verdünnten, z. B., 0,01 bis l%igen wässrigen Lösung des als Kernmaterial verwendeten Polyelektrolyten durchgeführt werden, an die sich zweckmässigerweise eine nochmalige Fällbadbehandlung anschliesst. 25 Die erfindungsgemäss hergestellten Mikrokapseln sind gegenüber Deformation und erhöhtem osmotischem Druck sehr stabil. Bei zu starker mechanischer Beanspruchung platzen sie allerdings auf und geben den flüssigen Kapselinhalt frei.

30 Sie lassen sich einfrieren, ohne dass nach dem Auftauen eine Schädigung der Kapselwand zu verzeichnen ist. Gegenüber chemischen Einflüssen, wie z. B. 0,1 N NaOH, 0,1 N HCl, Ethanol, Aceton, ist die Kapselwand ebenfalls stabil. Für niedermolekulare anorganische und organische Sub-35 stanzen, wie z. B. Protonen, Hydroxylionen, Wasser, gelöste Salze, Farbstoffe und Zucker, stellt die Membran keine wesentliche Diffusionsschranke dar.

Anhand der nachstehend angeführten Beispiele soll das erfmdungsgemässe Verfahren näher erläutert werden.

40

Ausführungsbeispiele

1.0,5 g Na-Cellulosesulfat mit einem Substitutionsgrad von 2,0 werden in 10 ml 0,01 N Phosphatpuffer (pH 7,0) ge-45 löst. Die erhaltene Lösung wird bei Raumtemperatur durch eine Kapillare mit einem Innendurchmesser von 0,2 mm gedrückt und nach einer Fallstrecke von 30 cm in ein gerührtes Fällbad aus 2 g Polydimethyldiyllylammoniumchlorid (relative Molekülmasse 40 000) und 100 ml 0,01 M Phosphatpuf-50 fer (pH 7,0) getropft. Unmittelbar nach dem Eintritt in das Fällbad überziehen sich die Tropfen mit einer Haut aus dem Komplex der beiden entgegengesetzt geladenen Polyelektrolyte. Nach 30 min werden die erhaltenen Mikrokapseln durch Dekantieren vom Fällbad abgetrennt und mit 0,01 N 55 Phosphatpuffer (pH 7,0) gewaschen. Die kugelförmigen Mikrokapseln weisen einen Durchmesser von 2 bis 3 mm auf, sind durchsichtig und enthalten als Kernmaterial die eingesetzte Cellulosesulfatlösung.

Die gebildete Kapselwand ist defektfrei und stellt eine für 60 niedermolekulare Substanzen permeable Membran dar. Suspendiert man die Mikrokapseln in mit Phenolphthalein angefärbter 0,01 N NaOH und entfärbt das Suspensionsmedium nach ca. 3 min mit 0,1 N HCl, so behalten die Kapseln noch einige Minuten ihre rote Farbe und verblassen dann 65 langsam. Bei Salzzusatz zum Suspensionsmedium schrumpfen die Teilchen zunächst unter Deformation. Beim anschliessenden Waschen mit Wasser nehmen sie wieder ihre kugelige Gestalt an.

5

659 591

2. 0,2 g Na-Cellulosesulfat mit einem Substitutionsgrad von 0,3 werden in 10 ml Wasser gelöst. Die erhaltene Lösung wird durch eine Kapillare mit einem Innendurchmesser von 0,2 mm gedrückt und über eine konzentrische Düse mit Hilfe eines Stickstoffstromes so abgeblasen, dass einzelne Flüssigkeitströpfchen mit einem Durchmesser von 100 bis 500 um entstehen.

Nach einer Fallstrecke von 15 cm treten die kugelförmigen Tröpfchen in ein gerührtes Fällbad aus 2 g Polydime-thyldiallylammoniumchlorid und 100 ml Wasser ein. Unmittelbar nach der Berührung mit dem Fällbad überziehen sich die Tröpfchen mit einer Haut aus dem gebildeten Komplex der beiden entgegengesetzt geladenen Polyelektrolyte. Nach 30 min werden die erhaltenen Mikrokapseln durch Dekantieren vom Fällbad abgetrennt und mit Wasser gewaschen. Es werden durchsichtige kugelförmige Teilchen mit einem Durchmesser von 100 bis 500 um erhalten, deren Kapselwanddicke 1 bis 5 um beträgt.

3. 1,5 g Na-Dextransulfat mit einem Substitutionsgrad von 0,8 werden in 10 ml Wasser gelöst. Die erhaltende Lösung wird auf277 K temperiert und wie in Beispiel 1 in ein auf 277 K temperiertes Fällbad aus 10 g Polydimethyldiallyl-ammoniumchlorid und 100 ml Wasser eingetragen. Nach

60 min werden die gebildeten Mikrokapseln durch Dekantieren vom Fällbad abgetrennt, mit 100 ml einer 0,1 %igen Dextransulfatlösung versetzt, nach 10 min von der Dextran-sulfatlösung abgetrennt und anschliessend noch 30 min mit dem Fällbad behandelt. Es werden Mikrokapseln mit einem Durchmesser von 3 bis 4 mm erhalten, deren Wandstärke ca. 20 |xm beträgt.

4.0,3 g Na-Carboxymethylcellulosesulfat mit einem Substitutionsgrad an Carboxylgruppen von 0,6 und an Sulfatestergruppen von 0,3 werden in 10 ml Wasser gelöst. Die erhaltene Lösung wird auf 313 K temperiert und wie in Beispiel 1 in ein auf 313 K temperiertes Fällbad aus 3 g Polyvi-nylbenzyltrimethylammoniumchlorid und 100 ml Wasser eingetragen. Nach 60 min werden die Kapseln durch Dekantieren vom Fällbad abgetrennt und mit Wasser gewaschen. Es werden durchsichtige Mikrokapseln mit einem Durchmesser von ca. 3 mm erhalten.

5. 0,3 g Na-Celluloseacetatsulfat werden in 100 ml Wasser gelöst. Die erhaltene Lösung wird wie in Beispiel 1 in ein Fällbad eingetropft, das durch Auflösen von 3 g Polydime-thyldiallylammoniumchlorid in 100 ml verdünnter HCl mit einem pH-Wert von 4 erhalten wurde. Nach 60 min werden die Kapseln durch Dekantieren vom Fällbad abgetrennt und mit Wasser gewaschen. Es werden durchsichtige Mikrokapseln mit einem Durchmesser von ca. 3 mm erhalten.

6.0,3 g Na-Polystyrensulfonat werden in 100 ml Wasser gelöst. Die erhaltene Lösung wird wie in Beispiel 1 in ein Fällbad aus 3 g Polydimethyldiyallylammoniumchlorid und 100 ml Wasser getropft. Nach 30 min werden die Kapseln durch Dekantieren vom Fällbad abgetrennt und mit Wasser gewaschen. Es werden weisslichtrübe Mikrokapseln mit einem Durchmesser von ca. 2 mm und flüssigem Kern erhalten.

7. 0,2 g Na-Cellulosesulfat mit einem Substitutionsgrad von 0,4 werden in 9,8 ml Wasser gelöst. Die erhaltene Lösung wird bei Raumtemperatur durch eine Kapillare mit einem Innendurchmesser von 0,2 mm gedrückt und nach einer Fallstrecke von 30 cm in ein gerührtes Fällbad aus 1 g Methylenblau und 99 ml Wasser getropft. Unmittelbar nach dem Eintritt in das Fällbad überziehen sich die Tropfen mit einer Haut. Nach 30 min werden die gebildeten Kapseln durch Dekantieren vom Fällbad abgetrennt und mit Wasser gewaschen. Es werden tiefblau gefärbte kugelförmige Kapseln mit einem Durchmesser von 3 bis 5 mm erhalten.

8. 0,3 g Na-Carboxymethylcellulose mit einem Substitutionsgrad von 0,6 werden in 9,7 ml Wasser gelöst. Die erhaltene Lösung wird durch eine Kapillare mit einem Innendurchmesser von 0,2 gedrückt und über eine konzentrische 5 Düse mit Hilfe eines Stickstoffstromes so abgeblasen, dass einzelne Flüssigkeitströpfchen mit einem Durchmesser von 100 bis 300 (im entstehen. Die Tröpfchen werden in ein gerührtes Fällbad aus 2 g Dodecylcarbamylmethylbenzyldime-thylammoniumchlorid und 98 ml Wasser eingeblasen. Nach io 120 min werden die gebildeten Mikrokapseln mit Hilfe eines feinen Polyamidsiebes vom Fällbad abgetrennt und gründlich mit Wasser gewaschen. Es werden weisse undurchsichtige kugelförmige Teilchen mit einem Durchmesser von 100 bis 300 um erhalten.

15 9. 0,2 g Na-Carboxymethylcellulosesulfat mit einem Substitutionsgrad an Carboxylgruppen von 0,6 und an Sulfatestergruppen von 0,3 werden in 9,8 g Wasser gelöst. Die erhaltene Lösung wird wie in Beispiel 7 zu kugelförmigen Tröpfchen verformt und in ein Fällbad aus 1 g Kristallvio-20 lett (C. I. Basic Violet 3) und 99 ml Wasser eingetragen.

Nach 10 min werden die gebildeten Kapseln durch Dekantieren vom Fällbad abgetrennt und gründlich mit Wasser gewaschen bis das Wasser farblos bleibt. Die Kapseln sind dunkelviolett gefärbt und besitzen einen Durchmesser von 3 25 bis 5 mm.

10. 0,2 g Na-Cellulosesulfat mit einem Substitutionsgrad von 0,4 werden in 9,8 ml Wasser gelöst. Die erhaltene Lösung wird wie in Beispiel 8 zu kugelförmigen Teilchen verformt und in ein Fällbad aus 2 g Safranin (C. I. Basic Red 2) 30 und 98 ml Wasser eingetragen. Nach 30 min werden die Mikrokapseln vom Fällbad abgesiebt und gründlich mit Wasser gewaschen. Es werden dunkelrote kugelförmige Teilchen mit einem Durchmesser von 100 bis 300 (im erhalten.

35 11. 0,2 g Na-Alginat werden in 9,8 ml Wasser gelöst und die Lösung wie in Beispiel 7 zu kugelförmigen Teilchen verformt. Diese werden in ein gerührtes Fällbad aus 1 g Safranin (C. I. Basic Red 2), 1 g Polydimethyldiallylammonium-chlorid und 98 ml Wasser eingetragen. Nach 60 min werden 40 die Kapseln abgesiebt und mit Wasser gewaschen. Es werden dunkelrote kugelförmige Teilchen mit einem Durchmesser von 3 bis 5 mm erhalten.

12.0,2 g Na-Cellulosesulfat mit einem Substitutionsgrad von 0,4 werden in 9,8 ml Wasser gelöst, die erhaltene Lösung 45 wird wie in Beispiel 7 durch eine Kapillare gedrückt und in ein Fällbad aus 1 g Acridinorange (C. I. Basic Orange 14) und 99 ml Wasser eingetropft. Nach 60 min werden die Kapseln abgesiebt und mit Wasser gewaschen bis das Waschwasser farblos abläuft. Es werden kräftig orange gefärbte kugel-50 förmige Kapseln mit einem Durchmesser von 3 bis 5 mm erhalten.

13. 0,2 g Na-Polystyrensulfonat werden in 9,8 ml Wasser gelöst, die erhaltene Lösung wie in Beispiel 7 durch eine Kapillare gedrückt und in ein Fällbad aus 2 g Benzethonium-55 chlorid und 98 ml Wasser eingetropft. Nach 2 h werden die gebildeten Kapseln abgesiebt und mit Wasser gründlich gewaschen. Es werden weisse, undurchsichtige kugelförmige Teilchen mit einem Durchmesser von 3 bis 5 mm erhalten.

60 14. 0,2 g Na-Cellulosesulfat werden in 9,8 ml Wasser gelöst, die Lösung wie in Beispiel 7 durch eine Kapillare gedrückt und in ein Fällbad aus 2 g Lauryldimethylbenzylam-moniumchlorid und 98 ml Wasser eingetropft. Nach 2 h werden die gebildeten Kapseln abgesiebt und mit Wasser 65 gründlich gewaschen. Es werden weisse, undurchsichtige kugelförmige Teilchen mit einem Durchmesser von 3 bis 5 mm erhalten.

s

Claims

659591 PATENTANSPRÜCHE

1. Mikrokapseln mit semipermeabler oder permeabler Kapselwand und flüssigem Kern, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselwand aus einem aus mindestens einer anionischen und mindestens einer kationischen organischen Verbindung aufgebauten Polyelektrolytkomplex besteht, wobei mindestens eine der ionischen Verbindungen ein Polymer ist und der flüssige Kern eine wässrige Polyelektrolytlösung enthält.

2. Mikrokapseln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kationischen Verbindungen des Polyelektrolyt-komplexes Polymere mit quartären Ammoniumgruppen und die anionischen Verbindungen sulfatgruppenhaltige Polysaccharide, sulfatgruppenhaltige substituierte Polysaccharide oder sulfonatgruppenhaltige synthetische Polymere sind und der flüssige Kern eine oder mehrere dieser anionischen Verbindungen enthält.

3. Mikrokapseln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kationischen Verbindungen des Polyelektrolyt-komplexes Kationtenside und/oder kationische Farbstoffe allein oder im Gemisch mit weiteren Polykationen und die anionischen Verbindungen sulfat- oder carboxylatgruppen-haltige Polysaccharide, sulfat- oder carboxylatgruppenhalti-ge substituierte Polysaccharide oder sulfonatgruppenhaltige synthetische Polymere sind und der flüssige Kern eine oder mehrere dieser anionischen Verbindungen enthält.

4. Mikrokapseln nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sulfatgruppenhaltigen Polysaccharide oder sulfatgruppenhaltigen substituierten Polysaccharide Cellulosesulfat, Celluloseacetatsulfat, Carboxymethylcellu-losesulfat, Dextransulfat oder Stärkesulfat in Form ihrer Natriumsalze sind.

5. Mikrokapseln nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Substitutionsgrad der sulfatgruppenhaltigen Polysaccharide oder sulfatgruppenhaltigen substituierten Polysaccharide an Sulfatestergruppen 0,3 bis 2,5 beträgt.

6. Mikrokapseln nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das sulfonatgruppenhaltige synthetische Polymer Natriumpolystyrensulfonat ist.

7. Mikrokapseln nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die carboxylatgruppenhaltigen Polysaccharide oder carboxylatgruppenhaltigen substituierten Polysaccharide Carboxymethylcellulose, Carboxymethylcellulosesulfat oder Alginat in Form ihrer Natriumsalze sind.

8. Mikrokapseln nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymere mit quartären Ammoniumgruppen Polydimethyldiallylammoniumchlorid oder Polyvinylben-zyltrimethylammoniumchlorid sind.

9. Mikrokapseln nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kationtenside quartäre Ammonium-, Pyridi-nium- oder Imidazoliumsalze und die kationischen Farbstoffe Aminotriarylmethanfarbstoffe, Acridinfarbstoffe, Methinfarbstoffe, Phenazinfarbstoffe, Thiazinfarbstoffe, Öxa-zinfarbstoffe oder Azofarbstoffe sind.

10. Mikrokapseln nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapseln Aussendurchmesser von 50 bis 5000 (im besitzen.

11. Mikrokapseln nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselwandstärke 0,1 bis 50 um, insbesondere 1 bis 20 um, beträgt.

12. Mikrokapseln nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Kern der Kapseln weitere Substanzen in gelöster, emulgierter oder suspendierter Form enthält.

13. Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln nach Anspruch 1 mit semipermeabler oder permeabler Kapselwand und flüssigem Kern durch Ausfällung von Polyelektrolyten, dadurch gekennzeichnet, dass man die wässrige Lösung eines Polyelektrolyts oder eines Gemisches gleichsinnig geladener Polyelektrolyte in Form von Tropfen in eine wässrige Fällbadlösung einträgt, die zum Polyelektrolyt entgegengesetzt geladene organische ionische Verbindungen enthält.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man der zur Tropfenbildung verwendeten Polyelektrolytlösung weitere zu kapselnde Substanzen zusetzt.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfen Vorbildung durch Austropfen aus einer Kapillare erfolgt.

16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfenvorbildung durch Verdüsen erfolgt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfen nach ihrer Vorbildung einen Weg von 5 bis 200 cm, vorzugsweise 10 bis 100 cm, bis zur Fällbadoberfläche zurücklegen.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentrationen der als Kernmaterial zu verwendenden Polyelektrolytlösung 0,5 bis 20 Masse-%, vorzugsweise 1 bis 10 Masse-%, betragen.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentrationen an Polyelektrolyt oder niedermolekularem organischem Gegenion im Fällbad 0,1 bis 20 Masse-%, vorzugsweise 0,5 bis 10 Masse-%, beträgt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel für die Polyelektrolyte bzw. für Polyelektrolyt und niedermolekulares organisches Gegenion Wasser oder 0,001- bis 1-molare wässrige Lösungen niedermolekularer Elektrolyte, vorzugsweise Pufferlösungen, verwendet werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselung bei pH-Werten von 5 bis 9 erfolgt.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass man die gebildeten Mikrokapseln 10 s bis 24 h, vorzugsweise 5 bis 120 min, bei Temperaturen von 273 bis 323 K im Fällbad belässt.