CN101686908A - 不渗透性胶囊 - Google Patents

Abstract

一种胶囊，含有核芯和围绕和包封核芯的壳，所述壳包含至少一种具有第一水溶解度参数的第一聚合物，以及至少一种具有高于第一水溶解度参数的水溶解度参数的第二聚合物，其中第二聚合物是交联的，和/或所有至少一种第二聚合物以少于所有至少一种第一聚合物的量存在。暴露在水介质下，第一聚合物开始膨胀，并且水开始漏入胶囊。同样，溶胀较快的第二聚合物被进入的水所吸引。随着第二聚合物吸收水并且膨胀，在外壳壁里的平均自由空间将减少，并且物质跨越壁边界的蜿蜒的通路将增长。因此，穿过胶囊壁的泄漏率减少。

Description

不渗透性胶囊

背景技术

封装技术在许多应用领域广泛使用。例如，微胶囊包封应用于必需分开两种组分的剂型，例如通过在胶囊中制备一个内部的保护壁，以使得组分在使用前被合并。胶囊同样适用于以更容易配方的形式提供各种各样的活性成分。例子包括含有油性、吸湿性、反应性等活性成分的可流动胶囊。

在口腔护理领域，可以用胶囊形式提供很多配方组分。非限制性的例子包括矫味剂、着色剂、氧化剂以及活性成分。在一些领域，封装技术在口腔护理产品中的应用，特别是牙粉配方中，因胶囊很差的不渗透性而在牙粉基质处理和贮存期间受到限制。那就是说，胶囊倾向于在处理和存储期间过于容易地被含水环境攻击。这导致被微胶囊包裹的组分提前释放。

制备用于牙粉应用的胶囊技术包括喷雾干燥、复合凝聚和乳化技术。方法涉及使用聚合物通过沉淀、聚合或者聚结的过程形成胶囊。在胶囊形成并配制成牙粉制剂之后，形成胶囊壳的聚合物分子在水存在的情况下显示溶胀现象。已知的很多因素能够提高溶胀效应，例如盐的存在、在pH值方面的变化和表面活性剂的存在。当聚合物膨胀时，到达一个引起胶囊泄漏的点，以便将保持在胶囊芯里的活性材料释放。

由于很多应用依赖于减缓、阻碍或者抑制活性成分的提前释放，因此提供胶囊、胶囊和制备它们的过程是合乎需要的，这将导致较少渗透性(较多不渗透性)的胶囊壁。

发明简述

一种胶囊，其包含核芯以及围绕和包封所述核芯的壳，所述壳包含：

a)至少一种第一聚合物，其具有具有第一水溶解度参数，以及

b)至少一种第二聚合物，其具有高于所述第一水溶解度参数的水溶解度参数，

其中至少一种

i)所述第二聚合物中的至少一种是交联的，和/或

ii)所有该至少一种第二聚合物以少于所有该至少一种第一聚合物的量而存在。

通过策略性地选择具有更高的希尔德布兰德溶解度参数的第二聚合物，胶囊可以被做得更不透水。当暴露在水介质下时，在胶囊壁里的至少一个第一聚合物开始膨胀，并且水开始漏入胶囊。同时，溶胀较快的第二聚合物被进入的水所吸引。随着第二聚合物吸收水并且膨胀，外壳壁里的平均自由空间将减少，并且物质跨越壁边界蜿蜒的通路将增长。因此，穿过胶囊壁的泄漏率减少。

发明详述

通篇使用的是，范围用作每个和所有在这个范围内的值的简写。在范围内的任何值可以选择为范围的端值。

在一个实施方案中，胶囊包括核芯和围绕并包封核芯的壳。所述壳包含，至少一种具有第一水溶解度参数的第一聚合物，以及至少一种具有高于所述第一水溶解度参数的水溶解度参数的第二聚合物。在各种实施方案中，所述至少一种第二聚合物是交联的和/或所述至少一种第二聚合物以少于所述至少一种第一聚合物的量存在。所述壳可以是连续或者不连续的。

在不同的方面，溶解度参数被表示为希尔德布兰德单位，或者δ/MPa^1/2。众所周知，这些为希尔德布兰德溶解度参数注明了SI单位。在各种实施方案中，第二聚合物的溶解度参数，至少比所述至少一种第一聚合物的大至少0.5希尔德布兰德单位。在其他实施方案中，第二聚合物的溶解度参数，至少比所述至少一种第一聚合物的大至少1希尔德布兰德单位。

在各种的实施方案中，所述至少一种的、比该至少一种第一聚合物更可膨胀的第二聚合物，在胶囊里以较小数目状态存在。即，根据在胶囊里的聚合物的总重，第二聚合物少于50％的总重。在各种实施方案中，第2种聚合物占胶囊内总聚合物的重量的大约0.01％到少于50％，大约1到大约40％，大约1到大约30％，大约1到大约20％，或者大约1到大约10％。所述百分比基于胶囊中第一和第二聚合物的总量，无论是否第一和第二聚合物存在于外壳壁中，或者无论是否第二聚合物存在于芯中。在一个非限制性的实施方案中，所述每100份的所述至少一种第一聚合物的壳中包含大约1到40份的所述至少一种第二聚合物。

在其他方面，提供一种减少胶囊壳的透水性的方法。壳由至少一种第一聚合物制成，以及所述方法涉及由至少一种第一聚合物和至少一种第二聚合物的混合物形成胶囊。

在各种各样的实施方案中，胶囊通过喷雾干燥，复合凝聚，和/或乳化技术制备。

也同样提供在可接受载体系统中含有所述胶囊的合适的组合物。尤其是，提供口腔可接受载体中含有所述胶囊的口腔护理组合物。

在各种实施方案中，该方法通过利用比制备壳的聚合物有着更大的膨胀速度的聚合物，来提高的胶囊的不渗透性。所述至少一种第二聚合物邻接于壳或者在壳结构内，以便它能粘附或者卷入外壳构造。一旦壳暴露于水，所述至少一种第二聚合物将同所述至少一种第一聚合物竞争并且吸收进入的水。随着吸收水，溶胀聚合物就将水合并膨胀，这将减少在外壳壁里的平均自由空间。当聚合物吸收水并且膨胀时，在外壳壁里的平均的自由空间减少。因此，物质跨越边界的蜿蜒通路将显著增长。因为芯和胶囊外面之间的路径由于第二聚合物溶胀而变得弯曲，水沿着这蜿蜒通路进入核的比率，以及同样的，活性物质沿着这蜿蜒通路到达胶囊外部的比率将减少。肉眼上看，可以观察到胶囊内的活性物质以更慢、被延缓、或者被延长的方式释放。

如上所述，至少一种第二聚合物(更高可膨胀性的)可以并入胶囊作为核芯成分的组分。当壳膨胀并且水漏入胶囊时，核芯中的至少一种第二聚合物分子吸收进入的水。水引起聚合物膨胀并且粘住壳的内表面。在另一个实施方案中，至少一种第二聚合物在一定水平上是壳聚合物混合物的一部分，优选与至少一种第一聚合物相比是较小的水平。至少一种第二聚合物可以与壳中至少一种第一聚合物在物理上混合或者缠住。在另一个实施方案中，至少一种第一聚合物可以用能够显示较快的溶胀行为的侧链化学修饰。当水渗透通过胶囊壳时，聚合物侧链膨胀并且扩大。

在所有情况下，外壳壁里的平均自由空间将由于溶胀聚合物而减少。用于物质跨越边界的蜿蜒通路将显著增长，并且因此在不改变外壳壁厚度的情况下外壳壁的泄漏率将减少。

在这里描述的实施方案中，第二聚合物(也叫″更大溶胀″聚合物)与至少一种第一聚合物相比较，以在水里更可膨胀为特点。衡量在水里的可膨胀性的方式是溶解度参数。像在下面展开的那样，建立溶解度参数比例，由此，一种聚合物越接近于溶剂水的溶解度参数，它在水中会溶胀的越多。水溶胀经常引发溶解；为了预防这一点，所述至少一种第二聚合物将以交联形式提供以避免在使用中溶解。在各种各样实施方案中，至少一种第二聚合物的溶解度参数比至少一种第一聚合物溶解度参数更接近于溶剂水的参数。从实际问题上看，水在任何溶剂中具有大约最高的溶解度参数，这与它相对较高的汽化热有关。因此，在各种各样实施方案中，所述至少一种第二聚合物的溶解度参数被描述为比至少一种第一聚合物“高”。所述至少一种第二聚合物因为它的溶解度参数而溶胀更多，比至少一种第一聚合物高，更接近于溶剂水的溶解度参数。

所述至少一种第二聚合物在像通过它更高(更接近于水)溶解度参数表明的那样膨胀到较大限度。为了方便起见，此性质将被称为“更快的溶胀”，即使严格地说溶解度参数是一种溶胀限度或平衡的预测，并非它的比率。通常被观察到的是根据接近于水的溶解度参数溶胀到一个较大限度的聚合物，同样以较快的速率溶胀，以提供在此描述的优势。

希尔德布兰德溶解度参数

希尔德布兰德溶解度参数是一种显示具体溶剂的相关溶解行为的数值。它来自于这种溶剂的内聚能密度，其进一步来源于汽化热。所述内聚能密度SI得自：

$c=\frac{\mathrm{\ΔH}-\mathrm{RT}}{V_m}---\left(1\right)$

其中c是内聚能密度；ΔH是汽化热；R是气体常数；T是温度：以及V_m，是克分子体积。希尔德布兰德溶解度参数被认为是根据下式的内聚能密度的平方根：

$\mathrm{\δ}=\sqrt{c}={\left[\frac{\mathrm{\ΔH}-\mathrm{RT}}{V_m}\right]}^{1/2}---\left(2\right)$

术语“希尔德布兰德(hildebrands)”已经被选定为溶解度参数的单位。作为一个说明，表格1显示按增加希尔德布兰德参数的次序排列的几种溶剂。遵照标准国际单位(SI单位)，希尔德布兰德参数被赋予一个值。希尔德布兰德参数的SI单位被作为δ/MPa^1/2。

表1

选定溶剂的希尔德布兰德参数

溶剂	δ(SI)
		正戊烷	14.4
乙酸乙酯	18.2
		丙酮	19.7
乙醇	26.2
		甲醇	29.7
甘油	36.2
		水	48.0

可以通过观察在具有一定范围的希尔德布兰德参数的液体的“谱”中聚合物的泡胀度，经实验确定聚合物的希尔德布兰德参数。例如，将一种少许交联的聚合物暴露到一系列液体中。聚合物溶胀，但是因为交联键不溶解。溶胀的程度被绘制成液体的希尔德布兰德参数。实验上，数据中会观察到一些分散值，但是一般趋势通常是清楚的，并且适当的单个值或者希尔德布兰德范围可以从溶剂的溶胀曲线的最大量位置获得。以这种方法，宽范围聚合物的希尔德布兰德溶解度参数已经被文献报导。这样的聚合物包括聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚酯、聚醚类(包括聚环氧乙烷和聚环氧丙烷)、乙烯丙烯共聚物和三元共聚物、聚异丁烯、聚丙烯、硅树脂、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯和聚乙烯吡咯烷酮。溶胀方法和其它用于确定聚合物溶解度参数的方法在阿伦·巴顿(Allan Barton)的《溶解度参数和其它内聚力参数手册》第14章中给出，CRC出版社(1991)和其中的参考引用，其所有公开的内容列为参考。此外，现在可以利用软件使这样的计算变容易，例如，可以使用Sybyl分子建模程序6(可以从Tripos Associates获得)，利用基于构造的模型计算希尔德布兰德溶解度参数。关于希尔德布兰德溶解度参数的其它讨论在Guenin等(美国专利号6,036,964)的实施方案中提供，特别是在第5栏和第6栏中，其公开在此被列为参考。

溶胀聚合物

胶囊的壳中含有至少一种第一聚合物，其作用是作为结构聚合物。胶囊里还包括与至少一种第一聚合物相比，在水里显示更大的溶胀的至少一种第二聚合物。在各种各样的实施方案中，在水里的更大溶胀以希尔德布兰德溶解度参数的高值表示。在不同的方面，更可溶的至少一种第二聚合物具有一个至少比至少一种第一聚合物的溶解度参数大0.5个希尔德布兰德溶解度参数。在其他实施方案中，更可溶胀的至少一种第二聚合物具有一个至少比至少一种第一聚合物的溶解度参数大1希尔德布兰德溶解度参数。

可以被提供的、用作至少一种第一聚合物的聚合物的非限制性的例子包括：聚乳酸、聚乙醇酸、聚乳酸-共-乙醇酸、聚己内酯、聚磷酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚葡糖胺、明胶和阿拉伯树胶。所有这些材料都具有其希尔德布兰德溶解度参数的文献报导或者可以使用在此描述的实验法进行评价。

可以被提供的、用作至少一种第二聚合物的聚合物的非限制性的例子包括：聚氧化乙烯、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚葡糖胺、聚乙烯基甲基醚-共-顺丁烯二酸、透明质酸和多糖。多糖的例子包括阿拉伯树胶、藻酸盐、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、淀粉，等等。

至少一种第一聚合物具有可以选自至少一种第二聚合物的可能性，反之亦然，只要所选的至少一种第二聚合物在水里有更高的泡胀度。

胶囊里的至少一种第二聚合物吸收水，并且膨胀到一个比至少一种第一聚合物大的程度，在各种各样的实施方案中，它们的功能像一种“绷带”，其实质上封住壁材料使它能不被水从外面通过到核心，或从核心通向外面。如上所述，它们起到一条绷带的作用，通过吸收水和溶胀而减少外壳壁里的平均的自由空间并且增加材料中的这种穿过外壳壁的边界的蜿蜒通路的长度。

在各种各样的实施方案中，第二聚合物是交联的，因此即使它与水溶胀到一个与至少一种第一聚合物相比更大的程度，它也将不溶于水。在各种各样的实施方案中，以常规的方式实施交联，包括辐射交联和化学交联。辐射交联包括通过电子束、紫外线、γ射线、X光以及其它方式交联。化学交联是通过把聚合物暴露在交联组合物中，或者暴露在包括多个能够与聚合物上的官能团反应的官能团的分子中。说明，有羟基官能团的聚合物可以被包含有多个羟基活性基团的交联组合物交联，例如羧基、醛类、羟甲基或者异氰酸盐。例如，戊二醛能用于交联第二聚合物。

胶囊

包含第一和第二聚合物的胶囊倾向于更不透水。因此，胶囊化的活性材料在水相环境里更稳定，因为水通过壁的通道由于第二“绷带”聚合物的存在被抑制。胶囊因此成为一种“延长”或“推迟”释放的组合物，与使用常规方法制做的胶囊相比，其中的活性物质在一个延长的时期中释放。可以通过自然方式以及胶囊中的这里所述的至少一种第二聚合物的水平，控制或调节活性物质从胶囊中推迟或延长释放的限度。或者，包含活性成分的延长释放组合物可以通过结合显示相对快的活性成分释放的常规胶囊和在此描述的方法制备的胶囊来制备。因此，常规的胶囊能为活性物质提供更快或者瞬时释放，而在此描述的“绷带”胶囊能为活性物质提供更慢或更多延迟的释放。在此描述的胶囊可以被应用于广泛的多种实施方式。非限制的例子包括口腔护理例如水性口腔保健组合物，牙膏和漱口药；个人护理，例如防汗剂和除臭剂；洗发水；调理剂；沐浴露；固体肥皂；刮面霜；化妆品；乳液；以及像硬质清洁剂那样的家庭护理产品，洗碗液，轻质美容液体，自动洗碗剂，衣物清洁剂，重油污洗涤剂和织物软化剂。

在这些和其它的实施方式里，可以将多种多样的活性物质微胶囊化以便制备所述组合物。活性物的非限制的例子包括矫味剂和着色剂、抗微生物剂、反应物质例如过氧化物、以及化学敏感物质例如，举例，酶制剂。这样的活性材料可以使用常规方式并入使用在此描述的第一和第二聚合物的胶囊。包括在胶囊核芯里的活性成分的非限制例子包括食用油、石蜡油、硅油、蛋白质、角蛋白、胶原蛋白、酪朊、卵磷脂、山梨醇、抗氧化剂、苯酚衍生物、抗微生物剂、抗炎物质、龋齿抑制物质、维生素、酶制剂、植物提取物、防腐剂、pH值调节剂、增甜剂、调味品和香料。调味品和香料没有限制地包括精油和萃取物、酊剂和产香脂植物、例如，茴香种子油、罗勒油、樟脑油、香茅油、桉树油、春黄菊油、薄荷油、梨莓油、丁香油、薄荷油、鼠尾草油、百里香油、香子兰浸液、桂皮油，等等。附加的活性物质包括在嘴、喉咙或者鼻腔里有冷却或者清新效应的物质。非限制的例子包括薄荷醇、桉叶油素、百里酚、水杨酸甲酯，等等。

包含活性成分的胶囊可以被制成多种物理形式，包括面霜、凝胶、泡沫剂、分散剂、咀嚼用口香糖、片剂和锭剂。在口腔护理领域，所述胶囊可以被配制成牙膏、齿霜和齿凝胶，没有限制。

微胶囊化

核芯中包含活性材料以及提供了一种增强对水不渗透性的第一和第二聚合物的胶囊，通过适合于在此所述的第一和第二聚合物的常规方式制造。例如，可以采用凝聚过程，使用水相分离(水包油微胶囊封装)或者有机相分离(油包水微胶囊封装)，取决于芯材是油还是极性物质。为了说明为有机相分离过程，极性的核芯被分散到油性或者非极性的连续介质中。壁材料然后溶解在连续介质中。壁材料在包括上述的至少一种第一聚合物并且可以进一步地包括第二聚合物。或者，在极性的核芯里提供第二聚合物。在加热到高温以及维持一段合适的时间后，例如一个小时，该系统被允许迅速冷却。基于冷却的胶囊剂型。

载体

在各种各样实施方案内，胶囊与可接受的载体共同制剂以提供用于多种应用的组合物。取决于组合物的形式，可接受的载体可以是液体载体、粉末载体、可溶的固体载体、胶基、一种或多种成膜聚合物，等等。

在口腔护理领域中，所述组合物除胶囊之外还可包含口腔内可接受的载体。像在此使用的那样，“载体”指的是个别口腔组合物中的组分，其中胶囊制成活性成分。在各种各样的实施方案中，载体包含除了在胶囊里的那些之外的所有口腔组合物的成分。在其它方面，这个术语代表像非活性成分、载体、媒介物等等那样的组分，那些通常被本领域的技术人员理解成功能类似于载体、填料或者其它相对隋性成分的组分。换句话说，载体这一术语以取决于上下文的不同的方式使用。取决于上下文，口腔组合物物可以含有除了胶囊和载体之外的其它成分。不过，在全部上下文里，本发明的口腔组合物的成分可以被分成载体成分和胶囊。

在一个非限制的牙膏案例的例子下说明，载体可以是一个提供组合物大部分重量的水/稀释系统。或者，一个牙膏组合物的载体成分可以被认为是水、除了胶囊外的其它稀释剂、以及其它功能组分。无论上下文如何，本领域的技术人员知晓牙膏组合物包含胶囊和口头腔上可接受的载体。

更进一步说明，在口腔冲洗领域，所述载体大体认为是溶解或分散有活性成分的水/乙醇液体成分。在一种可溶的锭剂里，载体大体理解为含有能在口中慢慢溶解到嘴中的口腔表面上的固体骨架结构。在口香糖中，载体包括胶基，或者一条可食用的带状物中，载体包括一种或多种成膜聚合物。

在所有的上述例子里，所述口用组合物，无论是以何种形式，包括胶囊、一个适当剂型里的适当载体、以及其他活性物或需要为口用组合物提供所需性能的功能材料。附加的活性物质和功能材料描述如下。

除胶囊之外，本发明各种各样的组合物中可以包括许多活性成分和功能物质。这些物质非限制地包括，研磨料、温润剂、表面活性剂、抗结石剂、增稠剂、粘度调节剂、防龋剂、食用香料、着色剂、另外的抗菌剂。抗氧化剂、消炎成分，等等。它们可以被加入贴剂、漱口水、口香糖、锭剂、板条，以及其它形式的根据已知方法的本发明的口用组合物。

实施例

可以通过混合组分制备下面的非限制性实施例。所述的量是基于总组合物的重量百分比。

材料	重量％
		水	适量
山梨醇	58
		聚乙二醇(600MW)	3
椰油酰胺丙基甜菜碱	1.25
		十二烷基硫酸钠	1.5
羧甲基纤维素胶	0.65
		胶囊	2
糖精钠	0.3
		高洁净二氧化硅	20
浓缩二氧化硅	4.25
		焦磷酸四钠	0.5
氟化钠	0.243
		蓝颜料	0.1
调味剂	1.2
		总量	100

Claims (15)

1.一种胶囊，包括核芯以及围绕和包封所述核芯的壳，所述壳包括：

a)至少一种第一聚合物，其具有第一水溶解度参数，以及

b)至少一种第二聚合物，其具有高于所述第一水溶解度参数的水溶解度参数，

其中

i)所述第二聚合物中至少一种是交联的，和/或

ii)所有该至少一种第二聚合物以少于所有该至少一种第一聚合物的量而存在。

2.如权利要求1所述的胶囊，其中所述第二聚合物是交联的。

3.如权利要求1所述的胶囊，其中所有该至少一种第二聚合物以少于所有该至少一种第一聚合物的量存在。

4.如权利要求1所述的胶囊，其中所述核芯中每100重量份的第一和第二聚合物总量含有1到40重量份的所述至少一种第二聚合物。

5.如权利要求1所述的胶囊，其中所述至少一种第二聚合物的溶解度参数比所述至少一种第一聚合物的溶解度参数大至少0.5个希尔德布兰德单位。

6.如权利要求1所述的胶囊，其中所述至少一种第二聚合物的溶解度参数比所述至少一种第一聚合物的溶解度参数大至少1个希尔德布兰德单位。

7.如权利要求1所述的胶囊，还含有活性物质。

8.如权利要求7所述的胶囊，其中所述活性物质是口腔护理成分。

9.权利要求1所述的组合物，进一步含有用于口腔护理组合物的载体。

10.一种减少胶囊壁水渗透性的方法，包括从如下的混合物形成胶囊：

a)至少一种第一聚合物，其具有第一水溶解度参数，以及

b)至少一种第二聚合物，其具有高于所述第一水溶解度参数的水溶解度参数，

其中

i)所述第二聚合物中至少一种是交联的，和/或

ii)所有该至少一种第二聚合物以少于所有该至少一种第一聚合物的量而存在。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述第二聚合物是交联的。

12.如权利要求10所述的方法，其中所有该至少一种第二聚合物以少于所有该至少一种第一聚合物的量而存在。

13.如权利要求10所述的方法，其中所述核芯中每100重量份的第一和第二聚合物总量含有1到40重量份的所述至少一种第二聚合物。

14.如权利要求10所述的方法，其中所述至少一种第二聚合物的溶解度参数比所述至少一种第一聚合物的溶解度参数大至少0.5个希尔德布兰德单位。

15.如权利要求10所述的方法，其中所述至少一种第二聚合物的溶解度参数比所述至少一种第一聚合物的溶解度参数大至少1个希尔德布兰德单位。