CN102755868A - 由溶胶-凝胶前体混合物制备的微胶囊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的特征是具有油或者水性液体芯、和由金属或者半金属氧化物聚合物的混合物组成的壳的微胶囊颗粒。还提供了制备和在个人护理、治疗、化妆和药妆产品中使用微胶囊颗粒的方法。

Description

由溶胶-凝胶前体混合物制备的微胶囊及其制备方法
前言
本申请要求享有2011年3月18日提交的美国临时申请系列号No.61/453,977的优先权，其内容引入本文中作为参考。
背景技术
芳香化学物质用于大量的产品中以提高消费者对产品的喜爱。芳香化学物质被加入到如下的消费品中，例如洗衣液，织物柔顺剂，肥皂，洗涤剂，个人护理产品，例如但不限制于香波，沐浴露，除臭剂等，以及大量的其他产品。
为了提高芳香物质对使用者的功效，已经采用了各种技术来提高芳香物质在期望时间的递送。一种广泛使用的技术是将芳香物质包封到保护性包被中。通常，保护性包被是聚合材料。聚合材料用来保护芳香物质在使用前免于蒸发、反应、氧化或者以其他使用方式消散。有关聚合包封的芳香物质的简要综述公开在下列美国专利中。美国专利号4,081,384公开了一种通过用适用于织物调理剂的缩聚物包被的柔软剂或者抗静电剂(anti-stat)芯；美国专利号5,112,688公开了通过在壁中以微颗粒凝聚包被的具有适宜挥发性的经过选择的芳香物质，其可以被活化用于织物调理；美国专利号5,145,842公开了用氨基塑料壳包被的脂肪醇、酯或者其他固体加香料的固体芯；美国专利号6,248,703公开了包含在挤出条状肥皂中的氨基塑料壳内包含香料的各种试剂。
FR 2780901、WO 99/03450、FR 2703927、WO 94/04260和WO94/04261进一步公开了用于包封化妆品、药品和食品组合物的微粒和纳米粒，其包含由有机或者生物有机聚合物交联形成的单元壁。
尽管将香料包封到聚合壁中能够帮助避免香料的降解或损失，但是通常不足以显著改善香料在消费品中的性能。因此，已公开了帮助包封的香料沉积的方法。美国专利号4,234,627公开了一种液体香料，其用氨基塑料壳包被，并进一步用水不溶性可熔化的阳离子包被来包覆，以改善胶囊从织物调理剂中的沉积。美国专利号6,194,375暗示水解的聚乙烯醇来帮助芳香聚合物颗粒从洗涤产品中的沉积的用途。美国专利号6,329,057描述了具有游离羟基或者侧链阳离子基团的物质来帮助芳香固体颗粒从消费品中的沉积的用途。
此外，现有技术描述了二氧化硅用于形成专门设计用于防止包封的活性成分从微胶囊中泄漏的微胶囊制剂的用途。当活性成分对施用的身体组织有刺激性时其是需要的。当活性成分与光线例如太阳光交互作用发生作用时它也是需要的。参见美国专利号6,303,149和美国专利号6,238,650。然而这些参考文献没有教导释放并因此递送活性成分的组合物和方法。此外，虽然美国专利号6,337,089；6,537,583；6,855,335和7,758,888描述了包含具有活性成分的芯的无机胶囊，这些参考文献没有教导提高性能的改进。
因此，仍然需要改善芳香物质在各种各样个人护理产品、冲洗(rinseoff)产品和免洗型产品中的递送，所述芳香物质提供改善的性能。
发明概述
本发明为一种微胶囊颗粒组合物，包含(a)由包含至少一种活性成分的油或者水性液体形成的芯；和(b)包覆所述芯的壳，其中所述的壳包含(i)至少一种可水解的金属或者半金属氧化物聚合物，和(ii)至少一种含非水解(non-hydrolyzable)取代基的金属或者半金属氧化物聚合物，其中非水解的金属或者半金属氧化物聚合物最高以壳的总重量的10％的量存在，和任选的(c)表面活性剂或者聚合物。在一个实施方式中，至少一种可水解金属或者半金属氧化物聚合物和至少一种非水解金属或者半金属氧化物聚合物是铝、硅、锌或者过渡金属。在另一个实施方式中，所述表面活性剂或者聚合物是磷酸酯表面活性剂或者聚合物。术语表面活性剂和聚合物通常被本领域技术人员互换使用，因为其分子量截止值(cutoff)通常被宽松定义。本发明还提供包含本发明微胶囊颗粒的个人护理、治疗、化妆品或者药妆(cosmeceutic)产品。
本发明另外一个特征是包含油或者水性液体芯的微胶囊颗粒的制备方法。在一个实施方式中，将包含油或水性液体的第一乳液与(i)至少一种可水解溶胶-凝胶前体和(ii)至少一种含至少一个非水解取代基的溶胶-凝胶前体的混合物组合，其中至少一种含至少一个非水解取代基的溶胶-凝胶前体最高以(ii)的溶胶-凝胶前体总量的10％的量存在；并将该组合物固化制备本发明的微胶囊颗粒和(iii)进一步在步骤(ii)之后添加磷酸酯表面活性来制备微胶囊系统。
在另一个实施方式中，该方法包括以溶胶-凝胶法将以下成分混合(i)包含油或者水性液体和至少一种含至少一个非水解取代基的溶胶-凝胶前体的第一乳液；和(ii)包含至少一种可水解溶胶-凝胶前体的第二乳液，其中(i)的至少一种溶胶-凝胶前体最高以(i)和(ii)的溶胶-凝胶前体总量的10％的量存在；固化混合物来制备微胶囊颗粒；和添加表面活性剂或者聚合物。
在进一步的实施方式中，该方法包括将油或者水性液体与以下成分混合形成的第一混合物：(i)至少一种含至少一个非水解取代基的溶胶-凝胶前体和(ii)至少一种可水解溶胶-凝胶前体，其中(i)的至少一种溶胶-凝胶前体最高以(i)和(ii)的溶胶-凝胶前体总量的10％的量存在；将第一混合物冷却至室温；添加第一混合物到室温乳化剂溶液中制备第二混合物；将第二混合物均质化制备均质化的混合物；添加消泡剂到该均质化的混合物中；固化混合物来制备微胶囊颗粒并添加聚合物或者表面活性剂。
还提供一种微胶囊颗粒组合物，其包含由含至少一种活性成分的油或者水性液体形成的芯；包覆所述芯的壳，其中所述壳包含至少一种可水解金属或者半金属氧化物聚合物；和表面活性剂或者聚合物，还提供制备所述组合物的方法。按照该方法，将包含油或者水性液体的乳液和至少一种可水解溶胶-凝胶前体以溶胶-凝胶法组合；将产物固化并将表面活性剂或者聚合物添加到固化的产物中。
在一些实施方式中，油或者水性液体包含至少一种活性成分例如香精。在另一实施方式中，非水解溶胶-凝胶前体是式：M(R)n(P)m的单体，其中M是金属或者半金属元素，R是可水解取代基，n是1-6的整数，P是非水解取代基，且m是1-6的整数。按照该实施方式，非水解溶胶-凝胶前体可以是硅的烷氧基化物(silicon alkoxide)例如二甲基二乙氧基硅烷，正辛基甲基二乙氧基硅烷，十六烷基三乙氧基硅烷，二乙基二乙氧基硅烷，1，1，3，3-四乙氧基1，3-二甲基二硅氧烷，或聚(二乙氧基硅氧烷)。在进一步的实施方式中，可水解溶胶-凝胶前体是式M(R)n的单体：其中M是金属或者半金属元素，R是水解取代基，且n是1-6的整数。按照该实施方式，可水解溶胶-凝胶前体可以是硅的烷氧基化物例如原硅酸四甲酯、原硅酸四乙酯或者原硅酸四丙酯。在其他实施方式中，将混合物在室温或者在30℃-70℃温度下固化。还提供包含微胶囊颗粒的微胶囊颗粒制剂、个人护理产品、治疗产品、化妆品和药妆产品。
在进一步的实施方式中，表面活性剂或者聚合物可以是阴离子表面活性剂或者聚合物。优选的阴离子表面活性剂是磷酸酯。实例包括CRODAFOSO10A-SS(RB)，其是聚氧乙烯(10)油基醚磷酸酯和CRODAFOS O30A，其是得自新泽西州埃迪逊的克劳达公司(Croda Inc.Edison，NJ)的聚氧乙烯(3)油基醚磷酸酯。表面活性剂的用量为胶囊总重量的0.1％-5％，最优选的范围是0.1-0.2％。
附图说明
图1A和1B显示两个不同批次的仅仅由TEOS组成的极致优牙雅(PoshSpecial)颗粒的粒径分布
图1C显示了由TEOS和0.5％DMDEOS组成的极致优雅(PoshSpecial)颗粒的粒径分布。
图1D显示了由TEOS和0.75％DMDEOS组成的极致优雅(PoshSpecial)颗粒的粒径分布。
图1E显示了由TEOS和1.0％DMDEOS组成的极致优雅(PoshSpecial)颗粒的粒径分布。
图2A显示了仅仅由TEOS组成的迷幻诱惑(Psychadelic Gourmand)颗粒的粒径分布。
图2B显示了由TEOS和0.75％DMDEOS组成的迷幻诱惑(Psychadelic Gourmand)颗粒的粒径分布。
图3A显示了仅仅由TEOS组成的都市传奇(Urban Legend)颗粒的粒径分布。
图3B显示了由TEOS和0.75％DMDEOS组成的都市传奇(UrbanLegend)颗粒的粒径分布。
图4A显示了与仅仅由TEOS组成的都市传奇(Urban Legend)颗粒的粒径分布比较仅仅由TEOS组成的极致优雅(Posh Special)胶囊的粒径分布。
图4B显示了与由TEOS和0.75％DMDEOS组成的都市传奇(UrbanLegend)颗粒的粒径分布比较由TEOS和0.75％DMDEOS组成的极致优雅(PoshSpecial)胶囊的粒径分布。
图5显示了含和不含非水解溶胶-凝胶前体(DMDEOS)的微胶囊颗粒对皮肤的直接的结果。**表示样品处理前和处理后之间的显著差异性。HT，高温固化。RT，室温固化。纯的(Neat)，非包封的芯材料。对照，0％DMDEOS。
图6显示了对含和不含非水解溶胶-凝胶前体(DMDEOS)的微胶囊颗粒的织物评价结果。**表示样品摩擦前和摩擦后之间的显著差异性。HT，高温固化，RT，室温固化。纯的(Neat)，未包封的固化材料。对照，0％DMDEOS。
发明详述
目前已经显示了含非水解取代基的溶胶-凝胶前体的包合，在包含可水解溶胶-凝胶前体的溶胶-凝胶反应中，产生与在仅仅包含可水解溶胶-前体的溶胶-凝胶反应相比具有较小的破裂抵抗的微胶囊颗粒。考虑到其大小和易于释放其中所含的活性成分，本发明的微胶囊颗粒特别应用于个人护理、治疗、化妆品或药妆中，包括局部应用于皮肤、头发、耳朵、粘膜、直肠应用、和鼻腔应用，以及口腔内的牙齿或牙龈的应用。
除活性成分之外局部使用的组合物典型地包含其他成分例如调味剂(flavoring agent)、驱虫剂、香料(fragrance)、颜料和染料。当按照这类组成配方时，这些成分通常引起并发症。例如香料不具有治疗作用，然而他们通常引起皮肤刺激。香料的圈闭(entrapment)可以因此降低香料的皮肤刺激，同时通过缓释来延长其效果的时间。颜料和染料与配方成分也典型地不相容。因此，使用本发明的组合物和方法，他们能够通过包囊作用受到保护并在施用时释放。
因此，本发明的特征是微胶囊颗粒包含含活性成分的油或者水性液体形成的芯和包封所述芯的壳，其中所述壳包含(i)至少一种可水解金属或者半金属氧化物聚合物，和(ii)至少一种含非水解取代基的金属或者半金属氧化物聚合物，其中具有非水解取代基的金属或者半金属氧化物聚合物最高以壳的总重量的10％的量存在，(iii)磷酸酯表面活性剂，其量最高为胶囊浆料的总量的5％。
依照本发明的目的，油或者水性液体预期包括油溶液、水性溶液、分散液或者乳剂例如水包油乳液。“活性成分”是指一种具有生物的、治疗的、化妆或者药妆效果的成分，并且包括但不限于生物活性物质，例如细胞、蛋白质例如抗体、核酸(例如，siRNA和反义分子)、有机小分子、无机分子(例如同位素)、碳水化合物、脂类、脂肪酸和类似物。用于局部施用的和能够被有益地包封在本发明的微胶囊中的特定的活性成分的例子包括维生素、抗炎药、止痛剂、麻醉剂、抗真菌剂、抗生素、抗病毒制剂、抗寄生虫剂、抗痤疮药、保湿剂、皮肤病药、酶制剂和辅酶、驱虫剂、香料、芳香油(fragrance oil)、颜料、染料、皮肤增白剂、调味剂、抗组胺剂、牙科药或化疗药。
如本文中使用的术语“维生素”是指任何可以接受的维生素、其衍生物和盐。维生素的例子包括，但不限于，维生素A及其类似物和衍生物(例如，视黄醇、视黄醛、棕榈酸视黄酯、维生素A酸、维甲酸和异维甲酸，统称为“类视黄醇(retinoids)”)、维生素E(生育酚及其衍生物)、维生素C(L-抗坏血酸及其酯和其他衍生物)、维生素B3(烟酰胺及其衍生物)、α-羟基酸(如乙醇酸、乳酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸等)和β-羟基酸(如水杨酸等)。
抗炎药包括，例如水杨酸甲酯、阿司匹林、布洛芬和萘普生。其它用于局部应用的抗炎药包括皮质激素类，例如，但不限于，氟氢缩松，丙酸氯倍他索，卤倍他索丙酸酯，二丙酸倍他米松，丙酸氟替卡松，倍他米松苯甲酸酯，倍他米松戊酸酯，去羟米松(desoximethasone)，地塞米松，二醋酸双氟拉松，糠酸莫米松，安西奈德(amcinodine)，氯氟舒松，醋酸氟轻松，氟轻松，地奈德，曲安奈德，氢化可的松，醋酸氢化可的松，氟米龙(fluoromethalone)，甲泼尼龙(methylprednisolone)和predinicarbate。
可用于局部递送的麻醉药包括，苯佐卡因，氨苯丁酯，苦味酸氨苯丁酯，可卡因，普鲁卡因，丁卡因，利多卡因和盐酸普莫卡因。
适合的止痛药包括但不局限于布洛芬，双氯灭痛，辣椒素和利多卡因。
抗真菌剂的非限制的例子包括：咪康唑，克霉唑、布康唑，芬替康唑(fenticonasole)，噻康唑，特康唑，硫康唑，氟康唑，卤普罗近(haloprogin)，酮康唑(ketonazole)，酮康唑(ketoconazole)，oxinazole(噁康唑)，益康唑，伊曲康唑，特比萘芬(torbinafine)，制霉菌素和灰黄霉素。
非限制抗生素，包括红霉素，克林霉素，合霉素(synthomycin)，四环素，甲硝唑等。
抗病毒的药物包括但不局限于，泛昔洛韦(famcyclovir)，伐昔洛韦和阿昔洛韦。
抗寄生虫药非限制性例子包括杀疥螨剂(scabicedes)，如氯菊酯，克罗米通，林旦和伊维菌素。
抗感染和抗痤疮药包括，但不局限于，过氧化苯甲酰，硫磺，间苯二酚和水杨酸。
保湿剂的非限制的例子包括甘油，焦谷氨酸钠和鸟氨酸。
在局部应用的皮肤用的活性成分包括，例如，荷荷巴油和芳香油，如水杨酸甲酯，冬青油，薄荷油，月桂油，桉树油和柑橘油，以及酚磺酸铵，次没食子酸铋，酚磺酸锌和水杨酸锌。
用于局部应用的酶和辅酶的例子包括辅酶Q10，木瓜酶，脂肪酶，蛋白酶，超氧化物歧化酶，纤溶酶，脱氧核糖核酸酶，胰蛋白酶，胶原酶和舒替兰酶。
非限制的皮肤增白剂的例子包括氢醌和莫诺苯宗。
抗组胺剂包括但不局限于，氯苯那敏，溴苯那敏，右氯苯那敏，曲普利啶(tripolidine)，氯马斯汀，苯海拉明，异丙嗪，哌嗪，哌啶，息斯敏，氯雷他定和terfonadine。
短语“牙科药”是指用于牙膏或漱口药的牙齿增白剂、清洁剂、香料(flavor)、维生素或者其他对牙齿或者口腔有疗效的物质。非限制性的牙科药的例子包括漂白剂例如过氧化尿素，过氧化苯甲酰，过硼酸钠和过碳酸钠。
非限制化疗药物的例子包括5-五氟脲嘧啶，马索罗酚，氮芥，环磷酰胺，长春新碱，苯丁酸氮芥，链脲霉素，甲氨喋呤，博莱霉素，更生霉素，柔红霉素，coxorubicin和他莫昔芬。
调味剂的例子是水杨酸甲酯，薄荷油，其是可配制的，例如用于牙科应用的组合物中。
驱虫药非限制的例子包括处理虱的灭虱药，如除虫菊酯，氯菊酯，马拉硫磷，林旦等。
香料(fragrances)也被认为是发明范围内的活性成分，因为它们通过组合物的另外的成分改变嗅觉反应来改变组合物的香气特性。在本发明的组合物中活性成分的量会有所不同，取决于许多因素，包括其他成分，其相对含量和预期的效果。适合用于本发明的香料包括但不限于，任何能够与单体或聚合物相容且能用单体或聚合物囊化的香料、精油、植物提取物或其混合物。香料的例子包括但不限于水果，如杏仁，苹果，樱桃，葡萄，梨，菠萝，橘子，草莓，树莓，麝香，诸如薰衣草样、玫瑰样、鸢尾样、康乃馨样的花香剂。其他愉快的香剂(scents)，包括草本香剂，如迷迭香、百里香、鼠尾草和源自松树、云杉和其他森林的森林气味。香料也可能来自各种油类，如精油，或来自植物原料如薄荷、留兰香剂等。其他熟悉和流行的气味也可以用于本发明，如婴儿爽身粉，爆米花，比萨，棉花糖及等。合适的香料在美国专利4,534,891，5,112,688和5,145,842中提供。另外合适的香料来源发现于Perfumes Cosmeticsand Soaps”第二版，1959年由W.A.Poucher出版。在这篇论文中提供的香料是合金欢属，卡西，素心兰(chypre)，仙客来，蕨菜，栀子，山楂，缬草，金银花，风信子，茉莉，丁香，百合，木兰花，含羞草，水仙花，新鲜切割的干草，橙花，兰花，木犀草绿，甜豌豆，车轴草(trefle)，晚香玉，香草，紫罗兰，桂竹香等等。在特定的实施方式中，香料具有高气味活性。在进一步的实施方式中，香料具有大于3.3的ClogP，或更优选大于4。这类香料包括，但不局限于，环己烷丙酸烯丙酯，麝香梨内酯，苯甲酸戊酯，肉桂酸戊酯，戊基肉桂醛，戊基肉桂醛二甲缩醛，水杨酸异戊酯，AURANTIOL，水杨酸苄酯，对-叔-丁基环己基乙酸酯，异丁基喹啉，β-石竹烯，杜松烯，雪松醇，乙酸柏木酯，甲酸柏木酯，肉桂酸肉桂酯，水杨酸环己酯，仙客来醛，二苯基甲烷，二苯醚，十二内酯，ISO E SUPER，巴亚基酸次乙酯，十一烯酸乙酯，EXALTOLIDE，GALAXOLIDE，邻氨基苯甲酸香叶酯(Geranyl anthranilate)，苯乙酸香叶酯，十六烷内酯(hexadecanolide)，水杨酸己烯酯，己基肉桂醛，水杨酸己酯，α-鸢尾酮，LILIAL，沉香基苯甲酸酯，甲基二氢茉莉酮，γ-n-甲基紫罗兰酮，麝香茚满酮(Musk indanone)，1-(1，1-二甲基乙基)-3，4，5-三甲氧基-2，6-二硝基苯(Musktibetine)，10-氧杂十六内酯，11-氧杂十六内酯，广藿香醇，粉檀麝香(PHANTOLIDE)，苯甲酸苯基乙基酯，苯乙酸苯乙基酯，苯基庚醇，α-檀香醇，西藏麝香(THIBETOLIDE)，δ-十一烷酸内酯，γ-十一烷酸内酯，乙酸香根酯(Vetiveryl acetate)，衣兰烯，甲基β-萘基酮(Methyl BETA Napthyl Ketone)，Terpeneol Couer，香叶醇，二氢月桂烯醇，香茅醇950和四氢月桂烯醇(Tetrahydromyrcenol)。
根据一个实施方式，个人护理、治疗、或药妆组合物还包含辅助剂(adjuvant)。如本文中使用的术语“辅助剂”是指在与活性成分结合使用以保持组合物中活性成分稳定性的材料。辅助剂可以与活性成分一起被囊化在微胶囊芯中，或者是存在于包围微胶囊的可接受的载体中。辅助剂可能会进一步保持载体中非囊化的活性成分的稳定性。典型的辅助剂包括，例如，抗氧化剂，金属螯合剂，缓冲剂及其混合物。在一个例子中，金属螯合剂作为与维生素C一起被囊化的辅助剂使用。在这种情况下，囊化的金属螯合剂可以是，例如，乙二胺四乙酸，环己二胺四乙酸，乙二胺四(亚甲基膦酸)，二乙烯三胺五亚甲基膦酸(diethylenetriamine penta(methylenephosphonic acid)，)，或环己二胺四(亚甲基膦酸)及其衍生物，其盐和/或其混合物。
在其他例子中，抗氧化剂与维甲酸类一起作为辅助剂被囊化。抗氧化剂可以是，例如丁基化羟基甲苯(BHT)，丁基化羟基茴香醚(BHA)，维生素E，维生素E醋酸酯，棕榈酸维生素E，维生素C，维生素C的酯，维生素C的盐和/或其混合物。
活性成分也可以和许多用于增加不同物质的相容性、提高整体的疏水性、影响材料的气压、或者用于构造芯的各种溶剂组合。实现这些功能的溶剂是本领域熟知的，包括矿物油，甘油三酯油，硅油，脂肪，蜡，脂肪醇，己二酸二异癸酯，邻苯二甲酸二乙酯等。
本发明的微胶囊颗粒包含的活性成分可以是单一品种，也可以是活性成分的组合。以干重计，在微胶囊中活性成分的水平为约5-约95重量％，优选约30-约95重量％和最优选约50-约90重量％。
因为本发明的组合物对于局部应用的多种活性成分是有利的，它可以有效地用于治疗各种紊乱和病症。因此，本发明的特征还涉及在其需要的受试者中治疗皮肤，头发，耳朵，黏膜，直肠，鼻腔或牙科病症的方法。该方法通过将本发明的组合物局部施用于要治疗的区域而实施。可通过本发明的方法治疗的非限制病症、疾病或者紊乱包括，例如，痤疮，牛皮癣，皮脂溢(seborrea)，细菌、病毒或真菌感染，炎症过程，衰老迹象，头皮屑和龋洞(cavity)。
根据本发明，微胶囊颗粒组合物用被包封在胶囊壳内的芯物质制备。通常，本发明的微胶囊颗粒通过将包含活性成分的油或者水性液体与溶胶-凝胶前体在合适的条件下混合来制备使得形成凝胶和包封活性物质。溶胶-凝胶前体，即能够形成凝胶的起始化合物为本领域已知的且溶胶-凝胶法在本领域是常规的。合适的用于实施本发明的溶胶-凝胶前体包括，例如金属如硅，硼，铝，钛，锌，锆，钒。根据一个实施方式，优选的溶胶-凝胶前体是硅，硼和铝的化合物，更特别是有机硅，有机硼和有机铝化合物。前体还可以包括金属醇盐和b-二酮酸酯(b-diketonates)。适用于本发明的目的溶胶-凝胶前体包括二-，三-和/或四官能基的硅酸，硼酸和铝酯(alumoesters)，更特别是烷氧基硅烷(原硅酸烷基酯)，烷基烷氧基硅烷，及其前体。
特别地，本发明的特征是溶胶-凝胶前体或者用于制备相对于由单一类型的前体制备的颗粒相比具有改进的释放特性的微胶囊颗粒的单体的混合物。更具体地，本发明的特征是溶胶-凝胶前体混合物，其包括(1)至少一种含至少一个非水解取代基的溶胶-凝胶前体，本文中也称为“非水解溶胶-凝胶前体”或者“非水解前体，和(2)至少一种可水解溶胶-凝胶前体。根据本发明的目的，术语“非水解取代基”意思是在溶胶-凝胶过程中不能从金属或半金属原子上分离的取代基。这类取代基典型地是有机基团。相反，术语“可水解溶胶-凝胶前体”是指含在相同条件下通过水解消除的取代基的前体。在这方面，可水解溶胶-凝胶前体可以是式表示M(R)n的单体，其中M是本文中所述的金属或者半金属元素；R是可水解取代基，例如C1-C18烷氧基或者芳氧基；且n是1-6的整数。类似地，非水解溶胶-凝胶前体可以是式M(R)n(P)m表示的单体，其中M是本文中所述的金属或者半金属元素；R是本文中所述的可水解取代基；n是1-6的整数；P是非水解取代基，例如，含1-18个碳原子的链烯基、烷基，或者芳基；且m是1-6的整数。
在一些实施方式中，溶胶-凝胶前体混合物包括至少一种具有非水解取代基的金属或者半金属醇盐溶胶-凝胶前体和至少一种可水解的金属或者半金属醇盐溶胶-凝胶前体。依照该实施方式，具有非水解取代基的金属或者半金属醇盐溶胶-凝胶前体可以是式M(OR)n(P)m表示的单体，其中M是金属或者半金属元素，R是可水解的取代基，n是1-6的整数，P是非水解取代基和m是1-6的整数。此外，可水解金属或者半金属醇盐溶胶-凝胶前体可以是式M(OR)n表示的单体，其中M是本文中所述的金属或者半金属元素；R是可水解取代基；和n是1-6的整数。在一些实施方式中，烷氧基可以被C1-C4烷基或者烷氧基或者卤素原子取代，在上述任何前体中，R当然可以代表相同或者不同的烷氧基。举例来说，R可以是烷基硅烷，烷氧基硅烷，烷基烷氧基硅烷或者有机烷氧基硅烷。除了烷基和烷氧基之外，其他的有机基团(例如，烯丙基，氨基烷基，羟烷基，等等)可以作为取代基连接于金属。
在特定的实施方式中，本发明的溶胶-凝胶前体是式Si(OR)n(P)m(具有非水解取代基的溶胶-凝胶前体)和Si(OR)n(可水解溶胶-凝胶前体)表示的烷氧基硅烷，其中R是水解取代基，n是1-6的整数，P是非水解取代基和m是1-6的整数。可水解烷氧基硅烷溶胶-凝胶前体的特定例子包括硅酸酯例如原硅酸四甲酯(TMOS)，原硅酸四乙酯(TEOS)或者原硅酸四丙酯。优选的化合物包括DYNASYLAN A(可从新泽西州帕斯攀尼德固赛公司(DegussaCorporation，Parsippany，NJ)购买)。具有非水解取代基的烷氧基硅烷溶胶-凝胶的具体例子包括，但是不限制于，二甲基二乙氧基硅烷(DMDEOS)，正辛基甲基二乙氧基硅烷(OMDEOS)和十六烷基三乙氧基硅烷(HDTEOS)，二乙基二乙氧基硅烷，1，1，3，3-四乙氧基-1，3-二甲基二硅氧烷，或者聚(二乙氧基硅氧烷)。
使用本发明的混合物，制备微胶囊颗粒，其具有由至少一种可水解金属或者半金属氧化有机聚合物和至少一种具有非水解取代基的金属或者半金属氧化有机聚合物组成的壳。有利地，本发明的混合物产生范围为0.5-10微米的微胶囊颗粒，相对于通过仅仅包含可水解溶胶-凝胶前体的溶胶-凝胶反应获得的微胶囊颗粒其具有更小的破裂抵抗性。在这方面，本发明的微胶囊颗粒比通过仅仅包含可水解溶胶-凝胶前体的溶胶-凝胶反应获得的微胶囊颗粒更容易通过物理方法(例如，声处理或者摩擦)破坏或者破裂。由本发明制备的微胶囊颗粒的不同的物理性质允许设计和控制靶向递送系统的释放特性和表现。
如本文中给出的结果显示的，本发明颗粒中包含的非水解溶胶-凝胶前体的量可以是1％-10％之间。事实上，当非水解溶胶-凝胶前体的含量高达10％时，粒子在织物的评价效果是好的。然而，据观察，在一些例子中非水解溶胶-凝胶前体的量超过5％对于颗粒形成具有不利的影响。因此，在本发明的特定的实施方式中，非水解溶胶-凝胶前体最高以在溶胶-凝胶反应中使用的溶胶-凝胶前体的总量的5，6，7，8，9或者10％的量存在。因此，所得到的微胶囊壳的非水解聚合物成分包含最高10％的非水解金属或者半金属氧化物聚合物。在一些实施方式中，非水解溶胶-凝胶前体的量是在溶胶-凝胶反应中使用的溶胶-凝胶前体的总重量的0.1％-10％之间。在其他实施方式中，非水解溶胶-凝胶前体的量为溶胶-凝胶反应中溶胶-凝胶前体总重量的0.5％-10％之间。在某些实施方式中，非水解溶胶-凝胶前体的量是在溶胶-凝胶反应中使用的溶胶-凝胶前体总重量的1％-10％之间。
此外，胶囊的壳的厚度可以通过改变单体的添加量来控制。单体，例如TEOS与油或者水性液体的比，可从约2-约80重量％，优选从约5-约60重量％，更优选从约10-约50重量％，最优选从约15-约40重量％变化。
本发明的微胶囊颗粒可以通过多种方法制备。在一个实施方式中，本发明的微胶囊颗粒通过如下制备：将油或者水性液体乳化，其可以任选含有活性成分，和将此第一乳液与可水解溶胶-凝胶前体和非水解溶胶-凝胶前体的混合物在适当的条件下混合形成溶胶-凝胶。在一个特定的实施方式中，溶胶-凝胶前体混合物被缓慢的加入到第一乳液中，例如滴加。按照这种方法的其他的实施方式，溶胶-凝胶前体的混合物要么是纯的(neat)，要么可选择地以第二乳液的形式制备。在此方面，本发明的一个实施方式的特征为：通过将任选含有活性成分的油或者水性液体乳化，并通过滴加将此第一乳液与含可水解溶胶-凝胶前体和非水解溶胶-凝胶前体的纯的混合物在适当的条件下混合形成溶胶-凝胶。如本领域的常规，纯的(neat)混合物意思是该混合物没有用溶剂稀释或者与其他物质混合。在该方法的其它实施方式中，活性成分是油性香料，其任选地在乳化之前与水性乳化剂溶液混合，并在不断搅拌的情况下滴加到包含溶胶-凝胶前体的第二乳剂中之前用水稀释。
在另外一个实施方式中，本发明的微胶囊颗粒也可以通过用非水解溶胶-凝胶前体乳化活性成分，并将该第一乳剂和包含可水解溶胶-凝胶前体的第二乳液在适当的条件下混合形成溶胶-凝胶来制备。
在其他的实施方式中，本发明的微胶囊可以制备如下：将油和水性液体与可水解溶胶-凝胶前体和非水解溶胶-凝胶前体混合，冷却此第一混合物到室温，添加室温乳化剂溶液到第一混合物中制备第二混合物，使该第二混合物均质化来制备均质化的混合物，和在适当的条件下添加消泡剂到均质化的混合物中形成溶胶-凝胶。
可以使用任何常规技术，如机械手段(例如，用高剪切混合器均质化)，超声或者声处理的方法制备本发明的乳液和在一些实施方式中，稀释乳液。此外，任何传统的溶胶-凝胶方法可以用于制备本发明的微胶囊颗粒。例如，本发明的乳剂可以在连续混合下混合，和然后让其在室温下固化(即20℃-25℃)直到已经形成溶胶-凝胶胶囊。在其他实施例中将本发明的乳液在连续混合下混合然后让混合物在高温下固化直到形成溶胶-凝胶胶囊。基于本发明的目的，“高温”意思是在30℃-70℃、更尤其是40℃-60℃范围内的温度。在特定的实施方式中，溶胶-凝胶混合物在50℃下固化。在一些实施方式中，该方法可以进一步包括使用乳化剂，其在均化之前与一种或多种乳剂混合。
作为本领域的常规，乳化剂是通过增加它的动力稳定性稳定乳剂的物质。一类乳化剂被称为表面活性物质或者表面活性剂。根据本发明的一些实施方式，乳剂可以是阴离子或者阳离子乳化剂。优选使用阳离子乳化剂用于形成香料乳剂。当制备本发明的微胶囊颗粒时，可考虑可以使用一种类型以上的非水解前体和/或者可水解前体。此外，一种类型以上的活性成分可以被包封在单个的微胶囊颗粒中。进一步的，本发明的个人护理、治疗、化妆或者药妆产品可以包含一种类型以上的微胶囊颗粒，其中每种类型的微胶囊颗粒包含不同的非水解和/或可水解前体的混合物和不同的活性成分，从而促进活性成分组合的递送，例如，以不同的释放率递送，依赖于组合物和微胶囊颗粒的特征。
在本发明的特定的实施方式中，将表面活性剂或者聚合物在组合物新鲜固化后加入到微胶囊颗粒组合物中。已经惊讶的发现，该添加的组分为胶囊浆提供强物理稳定性和优越的性能。因此，在一些实施方式中，本发明包括组合物，该组合物包含由包含至少一种活性成分的油或者水性液体形成的芯；包覆所述芯的壳，其中所述壳包含至少一种可水解金属或者半金属氧化物聚合物；和表面活性剂或者聚合物，和制备所述组合物的方法。特别优选的一类表面活性剂是磷酸酯表面活性剂，例如油醇醚-3-磷酸酯或者油醇醚-10-磷酸酯，例如，CRODAOS表面活性剂，参见美国专利6,117,915。表面活性剂的添加量为胶囊浆总重量的0.1％-0.5％.其他的磷酸酯表面活性剂例如STEPFAC 8180和STEPFAC818，其可以从斯蒂潘公司(Stepan Company)购买，和得自阿科佐诺贝尔公司(Akzo Nobel Inc.)的ETHYLAN PS-121和ETHYLAN PS-131磷酸酯表面活性剂。在一些实施方式中，可以使用中性化的磷酸酯。打算用于本发明的表面活性剂可以是本领域已知的阴离子，非离子或者阳离子表面活性剂。
在本发明的某些实施方案中，微胶囊颗粒组合物在消泡剂的存在下制备。
还提供含有本发明的微胶囊颗粒的个人护理，治疗，化妆品或者药妆产品。除了本发明的微胶囊颗粒之外，这些产品进一步的包含可接受的载体。如本文中使用的，“可接受的载体”是指对生物体不会引起有机体显著刺激，和不会消除所施用的活性成分的生物活性和性质的载体或稀释剂。用于本发明中的可接受的载体的例子包括但不限于，乳液，霜剂，水溶液，油，软膏，糊剂(pastes)，凝胶，洗液，乳状物(milk)，泡沫，悬浮液和粉末。
本发明的可接受的载体包括，例如，增稠剂，润肤剂，乳化剂，保湿剂，表面活性剂，悬浮剂，成膜剂，泡沫构建剂，防腐剂，消泡剂，香精，低单醇多元醇(lower monoalcoholic polyol)，高沸点溶剂，推进剂，着色剂，颜料或其混合物。
如本文所述，本发明的微胶囊颗粒的特性和控制该特性的能力，能设计各种应用的组合物。在这方面，活性成分可以单独或者和其他成分一起包封于同一微胶囊中。增强敏感成分的稳定性的化合物的共包封是有益的。例如，抗氧化剂可以和氧敏感或者氧化剂敏感成分共包封，来达到“局部保护”(localized protection)。同样，碱-敏感活性成分可以和可作为局部缓冲源的供质子化合物共包封。酸-敏感活性物可以和质子接受体共包封，以保护他们。在疏水、憎水油中包封作为溶质的水敏感活性成分可以显示改进的稳定性。与防晒活性成分共包封，可以保护光敏感化合物。在一个微胶囊中，敏感成分和保护成分的共包封，增加保护成分的功效，因为两种成分一起包封在胶囊中。此外，通过构建这样的一个有机系统，存在于组合物中的保护成分的总浓度，可以显著降低。
由于包封创建整体配方中的特定单元，一种活性成分可以被包封，同时第二活性成分可以作为非-包封活性成分存在于包围微胶囊的载体中。当成分一起协同作用时这是有益的，然而一种成分也可能与其他成分产生化学反应。例如过氧苯甲酰，类视黄醇和某些抗生素对于治疗座疮都是有益的，但是它们不能一起配制，因为过氧化物将会氧化其他活性成分。因此，过氧化苯甲酰或者其他任何强氧化剂可以包封于微胶囊中而其他对氧化敏感的活性成分可存在于药物载体中。
在进一步的实施方式中，不同包封的活性成分的组合，可以组合成一个系统。具体来说，可将两个单独的香料包封和然后组合到同一个系统，在最终产品提供双重芳香效果。
依照本发明，本发明的微胶囊颗粒组合物可以局部施用到多种表面来递送颗粒芯中的活性成分。例如，本发明的微胶粒颗粒在清洗和漂洗处理过程中可以施用到底物例如衣服，头发，和皮肤上。此外，希望是，一旦沉积(deposited)，胶囊，经由干燥，物理，或者机械手段导致的胶囊壳上的细小裂痕或者不完整通过扩散穿过胶囊壳，或者通过大规模的破损胶囊壳来释放包封的香料。
在另外一个实施方式中，本发明的微胶囊可以与不同类型的第二微胶囊组合在同一个产品中，例如易碎微胶囊，水活化的或者热活化的。脆性是指当受到直接的外部压力或者剪切时，微胶囊破裂或者断裂开的倾向。根据本发明的目的，如果当粘到以其处理的织物，当包含胶囊的织物通过磨损或者处理操作时微胶囊可能被遭遇的外力破坏(因而释放胶囊的内含物)微胶囊是“易碎的”，。如本文所定义，热活化微胶囊是一个通过体热和/或者通过机械干燥装置中的热破裂的微胶囊，而水份活化微胶囊是一种当它接触水份时破裂的微胶囊。其它微胶粒非限制性的例子包括包含蜡的微胶囊，如在美国专利号5,246,603描述的那些和在美国专利号5,246,603描述的淀粉基微胶囊。
上述提及的第二微胶囊可以使用本领域技术人员已知的形成壳胶囊的常规方法，例如界面聚合法和缩聚法来制备。参见，例如，美国专利3,516,941，美国专利4,520,142，美国专利4,528,226，美国专利4,681,806，美国专利4,145,184，GB 2,073,132，WO99/17871；和由Benita和Simon编辑的微胶囊化，方法和工业应用(Microencapsulation.Methods and Industrial Applications)(MarcelDekker，Inc.1996)。然而，公认的是，关于材料和工艺步骤的许多方面是可变的。非限制性的适合制备微胶囊壳的材料包括脲-甲醛，三聚氰胺-甲醛，苯酚-甲醛，明胶，明胶/阿拉伯树胶混合物，聚氨酯，聚酰胺，或其组合。
有用的壳材料，包括诸如聚乙烯，聚酰胺，聚苯乙烯，聚异戊二烯，聚碳酸酯，聚酯，聚丙烯酸酯，聚脲，聚氨酯，聚烯烃，多糖，环氧树脂，乙烯基聚合物及其混合物的材料。合适的壳材料，包括诸如一种或者多种胺和一种或者多种醛类反应的产品，例如与甲醛或者戊二醛交联的脲(urea)，与甲醛交联的三聚氰胺，任选地与戊二醛交联的明胶-聚磷酸酯团聚体，阿拉伯明胶胶质团聚体，交联的硅氧烷流体，与多异氰酸(polyisocyanate)反应的多胺(polyamine)及其混合物。一方面，壳物质包括与甲醛交联的三聚氰胺。
根据本发明的一个实施方式，本发明的微胶囊颗粒组合物非常适用于个人护理和清洁产品。本发明也适用于冲洗(wash-off)产品，其可以理解为那些在给定的时间期间施用和然后移除的产品。适合本发明的产品在诸如洗涤产品领域是常见的，包括洗涤剂，织物调理剂等和个人护理产品，其包括香波，洗发剂，沐浴液，香皂，抗汗剂，除臭剂等。在一实施方式中，提供一种抗汗剂滚搽式(roll-on)个人护理产品。其包含有效量的本发明的微胶囊颗粒组合物。
如本文所述，本发明非常适用于各种熟知的消费产品例如洗涤剂和织物柔软剂，液体洗盘剂，自动洗盘剂，以及头发香波和调理剂(conditioners)。这些产品使用公知的表面活性剂和乳化剂。例如在美国专利6,335,315，5,674,832，5,759,990，5,877,145，5,574,179，5,562,849，5,545,350，5,545,340，5,411,671，5,403,499，5,288,417，4,767,547，4,424,134中描述了织物柔软剂体系。在6,069,122和5,990,065中描述了液体洗盘剂。在美国专利号6,020,294，6,017,871，5,968,881，5,962,386，5,939,373，5,914,307，5,902,781，5,705,464，5,703,034，5,703,030，5,679,630，5,597,936，5,581,005，5,559,261，4,515,705，5,169,552，和4,714,562中描述了自动盘洗剂。可使用本发明的液体洗涤剂包括描述在美国专利5,929,022，5,916,862，5,731,278，5,565,145，5,470,507，5,466,802，5,460,752，5,458，810，5,458,809，5,288,431，5,194,639，4,968,451，4,597,898，4,561,998，4,550,862，4,537,707，4,537,706，4,515,705，4,446,042，和4,318,818中的那些系统。可应用本发明的香波和调理剂包括美国专利6,162,423，5,968,286，5,935561，5,932,203，5,837,661，5,776,443，5,756,436，5,661，118，5,618,523，5,275,755，5,085,857，4,673,568，4,387,090和4,705,681。
在一些实施方式中，微胶囊颗粒组合物中的水分可以被移除以提供粉末状最终产品。在这方面，喷雾干燥载体可被用于本发明的组合物。喷雾干燥载体包括，但不限制于，碳水化合物例如化学改性的淀粉和/或者水解淀粉，胶例如阿拉伯胶，蛋白例如乳清蛋白，纤维素衍生物，粘土，合成水溶性聚合物和/或者共聚物例如聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯醇。喷雾干燥载体的量为约1％-约50％，更优选约5％-约20％。
任选地，可以使用自由流动剂(抗结块剂)。自由流动剂包括二氧化硅(silica)，其可以是疏水性的(即，用卤硅烷，烷氧基硅烷，硅氨烷，硅氧烷等表面处理的硅烷醇，例如SIPERNAT D17，AEROSIL R972和R974(从德固赛购买)，等等。)和/或者亲水性的，例如AEROSIL 200，SIPERNAT 22S，SIPERNAT 50S，(从德固赛购买)，SYLOID 244(从格雷斯戴维逊公司(GraceDavison)购买)。这些自由流动剂可以约0.01％-约10％，更优选0.5％-约5％的量存在。
其它适当的保湿剂和粘度控制/悬浮剂，也可包含在内，并公开在美国专利4,428,869，4,464,271，4,446,032和6,930,078中。不同于自由流动及/抗结块剂，作为活性物质的功能性输送载体的疏水性二氧化硅的细节公开在美国专利5,500,223和6,608,017中。
在本发明的其他实施方式中，最终的组合物或者产品可以是油，凝胶，固体棒，洗剂，膏霜，乳剂，气溶胶，喷雾剂，粉末，泡沫，香波，头发调理剂，漆器(lacquer)或者彩妆的形式。
在属于喷雾干燥的微胶囊颗粒组合物的其他实施方式中，此类组合物可包括诸如洗衣粉洗涤剂，织物柔顺剂，柔软除静电纸(dryer sheet)，家用干洗剂，粉末洗盘剂，地板清洁布，或者任何干燥形式个人护理产品(例如，香波粉，调理剂，个人清洁剂，除臭粉，足粉，香皂粉，婴儿爽身粉)，等等产品。因为在本发明的喷雾干燥产品中香料和/或者活性剂的高浓度，上述干燥消费产品的特性不会受到小剂量的喷雾干燥产品的不利影响。
本发明通过下列非限制性实施例更详细地描述。
实施例1：用单一溶胶-凝胶前体制备二氧化硅胶囊
该实施例阐述了使用前体制备二氧化硅胶囊，其中中心硅原子与四个烷氧基配合。实验式(empirical formula)为Si(OR)4，其中，-OR是烷氧基，在分散于水中时可水解。通常，该方法包括制备浓缩的香料乳液，稀释香料乳液到希望的浓度，和添加TEOS。
浓缩的香料乳液的制备。称取206克香料油(fragrance oil)并置于圆底容器中。在一个单独的容器中，通过在蒸馏水中溶解所需量的30％十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)表面活性剂溶液来制备1.0％表面活性剂水溶液(120g)。随后将油相注入水相中然后用高剪切混合器(Ultra Turrax T25Basic，IKA，Werke)将混合物均质化。滴加四滴消泡剂抑制泡沫的产生。
稀释的香料乳液的制备。通过将浓缩的香料乳液与所需量的水混合产生期望的浓度来制备稀释的香料乳液。
二氧化硅胶囊的制备。通过添加单独的前体到稀释的香料乳液中获得二氧化硅胶囊。所添加前体的量按常规由所需壁聚合物的水平来决定和通常为最终配方的1％-30％。典型地，称取希望量的前体，原硅酸四乙酯(TEOS)(该实施例中，35.91g)和放在清洁干燥的滴液漏斗中。该TEOS随后在不断混合下被滴加到稀释的香料乳液中。一旦TEOS滴加完毕就降低混合速度。该系统在室温下放置并长时间固化。系统的pH维持在约3-4。将形成的胶囊充分分散且通常具有亚微米到100微米的的粒径范围，取决于所用的乳化剂和剪切速率。
实施例2：使用前体混合物制备二氧化硅胶囊
该实施例阐述了使用前体混合物制备二氧化硅胶囊。使用前体混合物制备混合物，前体的通式可以用Si(OR)4和(R’)nSi(OR)m表示，其中-R’是非水解取代基和-OR为分散于水中时可水解的烷氧基和n+m＝4。一般而言，该方法包括制备浓缩的香料乳液，稀释香料乳液到希望的浓度，和添加TEOS。
浓缩香料乳液的制备。称取香料油(234g)和放在圆底容器中，在独立的容器中，通过将需要量的30％的CTAC表面活性剂溶液溶解在蒸馏水中来制备1.0％表面活性剂水溶液(135g)。随后将油相注入水相和混合物用高剪切混合器均质化(Ultra Turrax T 25Basic，IKA，Werke)。滴加四滴消泡剂来抑制泡沫的产生。
稀释的香料乳液的制备。通过将浓缩的香料乳液和所需量的水混合来制备稀释的香料乳液。
二氧化硅胶囊的制备。添加的前体的量按常规由所需壁聚合物的水平来决定且在最终配方的1％-30％之间变化。一般而言，称取所需量的前体、TEOS(在该实施例中，39.6g)和DMDEOS(在该实施例中，0.42g)并放于清洁和干燥的滴液漏斗中。随后将前体混合物(99％TEOS和1％DMDEOS)在不断混合下滴加到步骤2制备的稀释的香料乳液中。任选地，将DMDEOS添加到稀释的香料乳液中并在添加TEOS之前乳化。一旦前体添加完毕就降低混合速度。该系统在室温下放置并长时间固化。系统的pH维持在大约3-4。形成的胶囊被充分分散和通常具有亚微米到100微米的的粒径范围，取决于使用的乳化剂和剪切速率。
实施例3：使用前体混合物制备二氧化硅胶囊和在高温下固化
该实施例阐述了使用前体混合物制备二氧化硅胶囊，其中胶囊随后在高温下固化。使用前体混合物制备混合物，前体的通式可以用Si(OR)4和(R’)Si(OR)3表示，其中-R’是非水解取代基和-OR是分散于水中时可水解的烷氧基。一般而言，该方法包括制备浓缩香料乳液，稀释香料乳液到希望的浓度，和添加TEOS。
浓缩香料乳液的制备。称取香料油(144g)和放于圆底容器中。在独立的容器中，通过将所需量的30％的CTAC表面活性剂溶液溶解于蒸馏水中来制备1.0％表面活性剂水溶液(96g)。随后将油相注入水相并将混合物用高剪切混合器均质化(Ultra Turrax T25Basic，IKA，Werke)。滴加四滴消泡剂来抑制形成的泡沫。
稀释的香料乳液的制备。通过将浓缩的香料乳液与所需量的水(该情况下，144g，水的pH为3.8)混合以产生所需浓度来制备稀释的香料乳液。
二氧化硅胶囊的制备。添加的前体的量按常规由需要的壁聚合物的水平决定并在最终配方的1％-30％之间变化。一般而言，称取所需量的前体、TEOS(在该实施例中，26.73g)和DMDEOS(在该实施例中，0.27g)并放于清洁和干燥的滴定漏斗中。随后将前体混合物(99％TEOS和1％DMDEOS)在不断混合下滴加到步骤2制备的稀释的香料乳液中。混合完毕，将混合物加热到50℃和在样品排出之前保持50℃2小时。
实施例4：使用前体和增加量的DMDEOS的混合物制备二氧化硅胶囊
为了测定非水解溶胶-凝胶前体对微胶囊颗粒的特性的影响，在溶胶-凝胶反应中使用不同量的非水解溶胶-凝胶前体。制备微胶囊颗粒的方法描述在实施例2中。为了制备2％DMDEOS和98％TEOS混合物，分别使用231g香料和使用39.5gTEOS和0.8gDMDEOS。为了制备5％DMDEOS和95％TEOS混合物，分别使用231g香料和使用38.3gTEOS和使用2.2gDMDEOS。
实施例5：用前体混合物制备的胶囊的特性
向可水解溶胶-凝胶前体(TEOS)添加非水解溶胶-凝胶前体(DMDEOS)的影响通过进行溶剂萃取实验，和分析颗粒大小分布和皮肤的直接性(skin substantivity)来测定。
溶剂萃取。用TEOS或者TEOS和DMDEOS的混合物制备极致优雅(Posh Special)香料胶囊和随后对从胶囊中溶剂萃取香料进行测量。如表1中显示的，重复实验显示用TEOS制备的胶囊比用TEOS和DMDEOS混合物制备的样品具有略高的萃取油。
表1
Figure BSA00000720394800201
随后，确定作为胶囊中DMDEOS量的函数的从含极致优雅(PoshSpecial)香料的胶囊中萃取油的量。如显示在表2中，用TEOS和DMDEOS的混合物制备的胶囊比仅仅用TEOS制备的胶囊在几个DMDEOS水平上具有略少的溶剂可萃取的油。然而，要指出的是使用极致优雅(Posh Special)香料进行的溶剂萃取实验的结果具有批次依赖性，因为第2批仅仅用TEOS制备的胶囊具有较少的溶剂可萃取油。
表2
Figure BSA00000720394800211
为了测定溶剂萃取结果是否是香料依赖性的，用包含都市传奇(Urban Legend)香料、完美绝配(Perfect Match)香料、或者迷幻诱惑(PsychadelicGourmand)香料的胶囊进行了类似的实验，如表3-5中显示，用TEOS和DMDEOS混合物制备的胶囊比仅仅用TEOS制备的胶囊具有较多的溶剂可萃取油。
表3
Figure BSA00000720394800212
表4
表5
Figure BSA00000720394800214
Figure BSA00000720394800221
通常，溶剂萃取分析表明，用DMDEOS和TEOS混合物制备的胶囊比仅仅用TEOS制备的胶囊具有较高的可萃取油。而且可萃取油的量是香料依赖性的。
粒径大小分布。制备含不同香料的仅仅由TEOS组成或者由DMDEOS和TEOS混合物组成的微胶囊颗粒并通过超声处理来分析粒径大小分布和抗破碎度。该分析的结果在图1-3中描述，其显示了如下颗粒的粒径分布：仅仅由TEOS组成的极致优雅(Posh Special)颗粒(图1A和1B)，由TEOS和0.5％DMDEOS组成的极致优雅(Posh Special)颗粒(图1C)，由TEOS和0.75％DMDEOS组成的极致优雅(Posh Special)颗粒(图1D)，由TEOS和1.0％DMDEOS组成的极致优雅(Posh Special)颗粒(图1E)，仅仅由TEOS组成的迷幻诱惑(Psychadelic Gourmand)颗粒(图2A)，由TEOS和0.75％DMDEOS组成的迷幻诱惑(Psychadelic Gourmand)颗粒(图2B)，仅仅由TEOS组成的都市传奇(Urban Legend)颗粒(图3A)，和由TEOS和0.75％DMDEOS组成的都市传奇(Urban Legend)颗粒(图3B)。除都市传奇(Urban Legend)的情况外，仅仅用TEOS制备的颗粒比用TEOS和任何水平的DMDEOS的混合物制备的颗粒都有较高的超声处理抗性(参见图4A和4B中的比较)，表明仅仅用TEOS制备的颗粒具有高的抗破碎度。在这方面，可以利用来自本发明制备的胶囊在物理性质上的差异来设计消费者递送系统的释放性能。
在皮肤上的感官评价和分析。一种评估抗擦掉值的方法是通过确定组合物的直接值(substantivity value)(McNamara，et al.(1965)J.Soc.Cosmet.Chem.16：499-506)。直接值或者直接百分值(percent substantivity)是待测组合物在标准物理相互作用或者擦掉操作后保留在皮肤上的量或百分比，在目前的情况下，还使本发明的微胶囊破裂，从而释放活性成分。图5显示了用含0％-10％DMDEOS的TEOS生产的颗粒进行皮肤直接性分析的结果，其是在室温或者高温(50℃)下固化的。
其它比较用含1％DMDEOS或者不含DMDEOS的TEOS并在室温下固化制备的微胶囊颗粒的分析表明DMDEOS改善皮肤的直接性(表6)。
表6
Figure BSA00000720394800231
在织物上的感官评价与分析。图6显示了依照本发明制备的微胶囊颗粒的织物(LYCRA)评价的结果。所有样本显著优于纯(neat)香料并具有强的摩擦后(post-rubbing)强度，表明包封的香料在物理力下释放。与在皮肤评价中观察到的结果相比在织物评价中观察到的摩擦后和摩擦前的较大差别反映了使用不同底物的影响。
实施例6：具有改善性能和物理稳定性的二氧化硅胶囊
本实施例阐述了使用前体混合物制备二氧化硅胶囊。用前体的混合物来制备混合物，前体可以用通式表示为Si(OR)4和(R′)nSi(OR)m，其中-R′是非水解成分和-OR是分散在水中时可水解的烷氧基和n+m＝4。在一般情况下，该方法包括制备浓缩香料乳液，稀释香料乳液到希望的浓度，和添加TEOS。
浓缩香料乳液的制备。称取香料油(234g)并放于圆底容器中。在单独的容器中通过将所需量的30％CTAC表面活性剂溶液溶解于蒸馏水中来制备1.0％表面活性剂水溶液(135g)。随后将油相注入水相并将混合物用高剪切混合器均质化(Ultra Turrax T 25 Basic，IKA，Werke)。滴加四滴消泡剂来抑制产生的泡沫。
稀释香料乳液的制备。稀释香料乳液通过将浓缩的香料乳液与所需量的水混合产生期望的浓度来制备。
二氧化硅胶囊的制备。添加的前体的量按常规由所需的壁聚合物水平来确定并在最终配方的1％-30％之间变化。一般而言，称取所需量的前体、TEOS(在本实施例中，39.6g)和DMDEOS(在本实施例中，0.30g)，并放在清洁和干燥的滴定漏斗中。然后将前体混合物(99％TEOS和0.75％DMDEOS)在不断混合下滴加到步骤2中制备的稀释的香料乳液中。任选地，将DMDEOS添加到稀释的香料乳液中并加入TEOS之前乳化。一旦前体添加完毕就降低搅拌速度。将混合物置于室温下和长时间固化。混合物的pH维持在大约3-4。形成的胶囊充分分散，通常具有亚微米-100微米的粒径，取决于所用的乳化剂和剪切速率。
具有改善稳定性的二氧化硅胶囊浆料的制备。为了改善稳定性，称取如上制备的30g胶囊浆料并在将CRODAFOS 010A-SS-(RB)温和加热到其液态之后将0.15gCRODAFOS 010A-SS-(RB)乳化剂(油醇醚-10-磷酸酯，一种磷酸和化妆品级乙氧基化油醇的复合酯；新泽西州埃迪逊的克劳达公司(Croda，Edison，NJ))添加到其中。混合物用上方的(overhead)的IKA实验室混合器(lab mixer)搅拌大约30分钟直到表面活性剂完全溶解和均匀。
作为选择，10％CRODAFOS 010-A-SS-(RB)乳化剂溶液通过将在加热下将10g该原料溶解约在90g中来制备。稳定化的胶囊浆料通过将如上制备的570g香料胶囊浆料和30g 10％CRODAFOS 010A-SS-(RB)乳化剂溶液持续混合30分钟来制备。
用显微镜评价胶囊的稳定性。该胶囊的稳定性通过用水稀释浆料来评价。稀释的样品被放在载玻片上并监测一整夜。显微镜分析表明，完好形成的二氧化硅胶囊如新鲜的样品一样在水中制备。在胶囊在载玻片上干燥一整夜后看到一些胶囊破碎。不过，一般而言，在载玻片上干燥3天后胶囊保持其结构完整性。
[0001]胶囊浆料稳定性的评价。浆料稳定性通过将含或者不含CRODAFOS010A-SS-(RB)乳化剂的样品老化4周来评价并拍摄照相图说明样品的稳定性。该分析的结果显示使用CRODAFOS 010A-SS-(RB)乳化剂制备的胶囊浆料没有发现发生了分离，而没有使用CRODAFOS 010A-SS-(RB)乳化剂制备的样品显示了显著的分离，证明了磷酸酯的益处。
实施例7：具有改良性能和物理稳定性的由二氧化硅胶囊制备的止汗剂的感官效果
测定在滚擦止汗剂(AP)基质中使用或者不使用CRODAFOS010A-SS-(RB)制备的胶囊的施用益处。制备香料胶囊浆料，其中二氧化硅前体是TEOS和DMDEOS的混合物。使用的香料是来自IFF的极致优雅(PoshSpecial)。将胶囊浆料以0.75％纯香料的等价物(neat fragrance equivalent)的量分散在AP-滚擦基质中。该基质典型地包含1-3％阴离子表面活性剂，10-20％，水合氯化铝，小于1％的二氧化硅，1-2％向日葵(Helianthus annuus)和水。
样品施用AP/DEO(滚擦)。技术员采用注射器直接在香料使用者前臂(upper forearm)上施用0.35ml预测量好的滚擦剂。随后由技术员使用清洁玻璃棒将滚擦剂均匀覆盖在皮肤上。每个样品使用8条胳膊由15个受训过的评判人员进行测试。评判人员在两种条件下(在活化前(摩擦前)和摩擦后)施用5小时后评价产品在皮肤上的强度。为了评价摩擦后，每个使用者通常用两个手指来回温和地摩擦前臂6次。评价样品时评判者闻前臂的顶端。对样品进行双向方差分析，受试小组成员作为自变量，强度作为因变量，并且对条件(摩擦前和摩擦后)再一次进行分析，受试小组成员作为自变量和强度作为因变量。通过邓肯多重比较(Duncan Multiple Comparison)将95％CI设置为显著性进行Posthock分析。该分析结果显示在表7中。
表7
这些结果表明用CRODAFOS 010A-SS-(RB)乳化剂制备的胶囊具有显著较高的摩擦后强度。I摩擦后/I摩擦前的比值也增加了大概40％。这可以导致消费者感官强度的增加，证明了本发明的益处。
实施例8：用具有改善性能和物理稳定性的二氧化硅胶囊制备的苹果(Apple)香料的感官效果
本实施例用于说明本发明的使用另一种香料苹果(Apple)的益处和多功能性。两种香料，极致优雅(Posh Special)和苹果(Apple)香料具有不同的物质性质。使用实施例6中含CRODAFOS 010A-SS-(RB)表面活性剂的方法制备含苹果(Apple)香料的胶囊。使用的前体在一种情况下仅仅为TEOS和在另一情况下为TEOS/DMDEOS的混合物。这些制剂的感官结果列在表格8中。
表格8
Figure BSA00000720394800261
该分析表明与纯(neat)香料相比本发明的胶囊在两种情况下都能够提供显著较大的摩擦后强度和I擦前/I擦后。
实施例9：储存稳定性的改进
还测试了实施例7中制备的样品的高温稳定性。将样品在50度下老化和通过气相色谱对顶部(head)空间浓度取样分析浸出的(leached)香料油的量。分析结果在表格9中给出。
表格9
Figure BSA00000720394800262
这些结果清楚地表明本发明制备的胶囊具有优良的长期稳定性。

Claims (77)

1.一种微胶囊颗粒组合物，其包含：
(a)由包含至少一种活性成分的油或者水性液体形成的芯；和
(b)包覆所述芯的壳，其中所述壳包含以下组分：
(i)至少一种可水解的金属或者半金属氧化物聚合物，和
(ii)至少一种含非水解的取代基的金属或者半金属氧化物聚合物，
其中聚合物(ii)的用量最高为壳的总重量的10％。
2.如权利要求1所述的微胶囊颗粒，其特征在于，(i)和(ii)的聚合物的金属或者半金属是铝、硅、锌或者过渡金属。
3.如权利要求1所述的微胶囊颗粒，其特征在于，所述至少一种含非水解取代基的金属或者半金属氧化物聚合物是二甲基二乙氧基硅烷、正辛基甲基二乙氧基硅烷或者十六烷基三乙氧基硅烷。
4.如权利要求1所述的微胶囊颗粒，进一步包含表面活性剂或者聚合物。
5.如权利要求4所述的微胶囊颗粒，其特征在于，所述表面活性剂或者聚合物是磷酸酯。
6.如权利要求5所述的微胶囊颗粒，其特征在于，磷酸酯是油醇醚-10-磷酸酯。
7.如权利要求6所述的微胶囊颗粒，其特征在于，油醇醚-10-磷酸酯最高为微胶囊颗粒组合物总量的5％。
8.如权利要求6所述的微胶囊颗粒，其特征在于，油醇醚-10-磷酸酯最高为微胶囊颗粒组合物总量的2％。
9.包含如权利要求1所述微胶囊颗粒的个人护理、治疗、化妆或者药妆产品。
10.一种包含油或者水性液体芯的微胶囊颗粒的制备方法，所述方法包括：
(a)以溶胶-凝胶法将以下成分组合：
(i)包含油或者水性液体的乳剂；和
(ii)至少一种可水解溶胶-凝胶前体和至少一种含至少一个非水解取代基的溶胶-凝胶前体的混合物，
其中至少一种含至少一个非水解取代基的溶胶-凝胶前体最高以所述溶胶-凝胶前体(ii)总重量的10％的量存在；和
(b)固化步骤(a)的产物；和
(c)添加表面活性剂或者聚合物到步骤(b)的产物中，由此制备包含油或者水性液体的芯的微胶囊颗粒。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤(c)中的表面活性剂或者聚合物是磷酸酯。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述磷酸酯是油醇醚-10-磷酸酯。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述油或者水性液体包含至少一种活性成分。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述活性成分是芳香油。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述芳香油与乳化剂混合。
16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，含至少一个非水解取代基的溶胶-凝胶前体是式：M(R)n(P)m的单体，其中M是金属或者半金属元素，R是可水解取代基，n是1-6的整数，P是非水解取代基，且m是1-6的整数。
17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述可水解溶胶-凝胶前体是式：M(R)n的单体，其中M是金属或者半金属元素，R是可水解取代基，且n是1-6的整数。
18.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述含至少一个非水解取代基的溶胶-凝胶前体是硅的烷氧基化物。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述硅的烷氧基化物是二甲基二乙氧基硅烷，正辛基甲基二乙氧基硅烷，十六烷基三乙氧基硅烷，二乙基二乙氧基硅烷，1，1，3，3-四乙氧基-1，3-二甲基二硅氧烷，或聚(二乙氧基硅氧烷)。
20.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述可水解溶胶-凝胶前体是硅的烷氧基化物。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述硅的烷氧基化物是原硅酸四甲酯，原硅酸四乙酯或原硅酸四丙酯。
22.如权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤(a)的产品在室温下固化。
23.如权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤(a)的产物在30℃-70℃下固化。
24.如权利要求10所述的方法，其特征在于，(ii)的混合物是至少一种可水解溶胶-凝胶前体和至少一种含至少一个非水解取代基的溶胶-凝胶前体的纯的混合物。
25.如权利要求10所述的方法，其特征在于，(ii)的混合物是至少一种可水解溶胶-凝胶前体和至少一种含至少一个非水解取代基的溶胶-凝胶前体的乳液。
26.如权利要求10所述的方法，其特征在于，将(ii)的混合物滴加到(i)的乳剂中。
27.一种制备包含油或者水性液体芯的微胶囊颗粒的方法，包括：
(a)以溶胶-凝胶法将以下成分混合
(i)第一乳剂，包含油或者水性液体和至少一种含至少一个非水解取代基的溶胶-凝胶前体；和
(ii)第二乳剂，包含至少一种可水解溶胶-凝胶前体，
其中(i)的至少一种溶胶-凝胶前体最高以(i)和(ii)的溶胶-凝胶前体总量的10％的量存在；
(b)固化混合物；和
(c)添加表面活性剂或者聚合物到步骤(b)的产物中，由此制备包含油或者水性液体芯的微胶囊颗粒。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，步骤(c)的表面活性剂或者聚合物是磷酸酯。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述磷酸酯是油醇醚-10-磷酸酯。
30.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述油或者水性液体包含至少一种活性成分。
31.如权利要求27所述的方法，其特征在于，(i)的溶胶-凝胶前体是式：M(R)n(P)m的单体，其中M是金属或者半金属元素，R是可水解取代基，n是1-6的整数，P是非水解取代基，且m是1-6的整数。
32.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述可水解的溶胶-凝胶前体是式：M (R)n的单体，其中M是金属或者半金属元素，R是可水解取代基，且n是1-6的整数。
33.如权利要求27所述的方法，其特征在于，(i)的溶胶-凝胶前体是硅的烷氧基化物。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述硅的烷氧基化物是二甲基二乙氧基硅烷，正辛基甲基二乙氧基硅烷，十六烷基三乙氧基硅烷，二乙基二乙氧基硅烷，1，1，3，3，-四乙氧基-1，3-二甲基二硅氧烷，或者聚(二乙氧基硅氧烷)。
35.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述可水解溶胶-凝胶前体是硅的烷氧基化物。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述硅的烷氧基化物是原硅酸四甲酯，原硅酸四乙酯或者原硅酸四丙酯。
37.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述混合物在室温下固化。
38.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述混合物在30℃-70℃下固化。
39.一种包含油或者水性液体芯的微胶囊颗粒的制备方法，包括：
(a)将油或者水性液体与以下成分混合
(i)至少一种含至少一个非水解取代基的溶胶-凝胶前体；和
(ii)至少一种可水解的溶胶-凝胶前体，其中(i)的至少一种溶胶-凝胶前体最高以(i)和(ii)的溶胶-凝胶前体总量的10％的量存在；
(b)将(a)的混合物冷却室温；
(c)将(a)的混合物添加到乳化剂溶液中以制得第二混合物；
(d)使(c)的第二混合物均质化以制备均质化的混合物；
(e)添加消泡剂到(d)的均质化的混合物中；
(f)固化(e)的产物，和
(g)添加表面活性剂或者聚合物到步骤(f)的产物中，由此制备包含油或者水性液体芯的微胶囊颗粒。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，步骤(g)的表面活性剂或者聚合物是磷酸酯。
41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，所述磷酸酯是油醇醚-10-磷酸酯。
42.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述油或者水性液体包含至少一种活性成分。
43.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述活性成分是香料。
44.如权利要求39所述的方法，其特征在于，(i)的溶胶-凝胶前体是式：M(R)n(P)m的单体，其中M是金属或者半金属元素，R是可水解取代基，n是1-6的整数，P是非水解取代基，且m是1-6的整数。
45.如权利要求39所述方法，其中可水解溶胶-凝胶前体是式M(R)n的单体，其中M是金属或者半金属元素，R是可水解取代基，且n是1-6的整数。
46.如权利要求39所述的方法，其特征在于，(i)的溶胶-凝胶前体是硅的烷氧基化物。
47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，硅的烷氧基化物是二甲基二乙氧基硅烷，正辛基甲基二乙氧基硅烷，十六烷基三乙氧基硅烷，二乙基二乙氧基硅烷，1，1，3，3-四乙氧基-1，3-二甲基二硅氧烷，或者聚(二乙氧基硅氧烷)。
48.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述可水解的溶胶-凝胶前体是硅的烷氧基化物。
49.如权利要求48所述的方法，其特征在于，所述硅的烷氧基化物是原硅酸四甲酯，原硅酸四乙酯或者原硅酸四丙酯。
50.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述混合物在室温下固化。
51.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述混合物在30℃-70℃下固化。
52.一种微胶囊颗粒组合物，包含：
(a)由包含至少一种活性成分的油或者水性液体形成的芯；
(b)包覆所述芯的壳，其中所述壳包含至少一种可水解金属或者半金属氧化物聚合物；和
(c)表面活性剂或者聚合物。
53.如权利要求52所述的微胶囊颗粒，其特征在于，(b)中的聚合物的金属或者半金属是铝、硅、锌或者过渡金属。
54.如权利要求52所述的微胶囊颗粒，其特征在于，所述表面活性剂或者聚合物是磷酸酯。
55.如权利要求54所述的微胶囊颗粒，其特征在于，所述磷酸酯是油醇醚-10-磷酸酯。
56.如权利要求55所述的微胶囊颗粒，其特征在于，所述油醇醚-10-磷酸酯最高占微胶囊颗粒组合物总量的5％。
57.如权利要求55所述的微胶囊颗粒，其特征在于，油醇醚-10-磷酸酯最高占微胶囊颗粒组合物总量的2％。
58.一种包含权利要求52所述的微胶囊颗粒组合物的个人护理、治疗、化妆或者药妆产品。
59.一种制备包含油或者水性液体芯的微胶囊颗粒的方法，包括：
(a)以溶胶-凝胶法将以下成分组合；
(i)包含油或者水性液体的乳液；和
(ii)至少一种可水解溶胶-凝胶前体；
(b)固化步骤(a)的产物；和
(c)添加表面活性剂或者聚合物到步骤(b)的产物中，由此制备包含油或者水性液体芯的微胶囊颗粒。
60.如权利要求59所述的方法，其特征在于，步骤(c)的表面活性剂或者聚合物是磷酸酯。
61.如权利要求60所述的方法，其特征在于，所述磷酸酯是油醇醚-10-磷酸酯。
62.如权利要求59所述的方法，其特征在于，所述油或者水性液体包含至少一种活性成分。
63.如权利要求62所述的方法，其特征在于，所述活性成分是芳香油。
64.如权利要求63所述的方法，其特征在于，所述芳香油与乳化剂混合。
65.如权利要求59所述的方法，其特征在于，所述可水解溶胶-凝胶前体是式：M(R)n的单体，其中M是金属或者半金属元素，R是可水解取代基，且n是1-6的整数。
66.如权利要求59所述的方法，其特征在于，所述可水解溶胶-凝胶前体是硅的烷氧基化物。
67.如权利要求66所述的方法，其特征在于，所述硅的烷氧基化物是原硅酸四甲酯，原硅酸四乙酯或者原硅酸四丙酯。
68.如权利要求59所述的方法，其特征在于，步骤(a)的产物在室温下固化。
69.如权利要求59所述的方法，其特征在于，步骤(a)的产物在30℃-70℃固化。
70.由权利要求10的方法生产的微胶囊颗粒的制剂。
71.由权利要求27的方法生产的微胶囊颗粒的制剂。
72.由权利要求39方法生产的微胶囊颗粒的制剂。
73.由权利要求59的方法生产的微胶囊颗粒的制剂。
74.包含权利要求70的制剂的个人护理、治疗、化妆或者药妆产品。
75.包含权利要求71的制剂的个人护理、治疗、化妆或者药妆产品。
76.包含权利要求72的制剂的个人护理、治疗、化妆或者药妆产品。
77.包含权利要求73的制剂的个人护理、治疗、化妆或者药妆产品。
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