CN104822366B - 在丝纤蛋白生物材料中香料和/或调味剂的包封 - Google Patents

在丝纤蛋白生物材料中香料和/或调味剂的包封 Download PDF

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Abstract

本申请所述的各个方面的实施方式涉及用于在基于丝的材料中包封和/或稳定释放气味的物质(例如香料)和/或调味剂物质的组合物和方法。

Description

在丝纤蛋白生物材料中香料和/或调味剂的包封
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2012年7月13日提交的美国临时申请号61/671,336和2013年3月15日提交的美国临时申请号61/793,379的优先权，其全部内容均通过引用并入本申请。
发明领域
本申请一般地涉及用于在生物相容性基质中包封和/或稳定释放气味的物质(例如香料)和/或调味剂物质的组合物和方法。
背景技术
香料长期以来与日常生活的诸多方面存在联系并且影响人的情绪或决定(Milotic等，2003)。根据其气味的性质，香料能够激发情感(Ehrlich等，1992；和Lorig等，1992)、诱导放松和压力减轻的感受(Ehrlich等，1992)、提高警觉性(Toller等，1992)或增强记忆力(Irvin-Hamilton等，2000)。在商业产品中维持具有适当的强度水平的香料对于产品的功能性和消费者的满意度两个方面是非常可取的。然而，由于其微妙的性质和高度的挥发性，使其持续存在是一项富有挑战性的工作。香料分子的挥发性可能部分地是由于存在官能团如氢氧化物、醛和酮所致(Sansukchareanpon等，2010)。这些基团可以容易地与其他化合物反应并且对环境因素包括光、氧、温度和湿度敏感(Edris等，2001)。香料的降解不仅减少了香味及其相关的益处而且还能够增加可燃性和形成已证实是过敏原的副产物(Fukumoto等，2006；Sansukchareanpon等，2010；Karlberg等，1992；Matura等，2006)。
包封技术已在印刷、食品、制药和化学工业中应用了超过60年(Madene等，2006；Augustin等，2001；Jackson等，1991；Whateley，1992；和Boh等，2005)。包括喷雾干燥、熔融挤出、凝聚和水乳剂的技术已用于形成在微粒中含有的香料或精油形式(Baines等，2005和Feng等，2009)。
出于香料的长期释放和增加产品稳定性方面的考虑，已使用包封技术将香精油捕获于微囊或微粒中。喷雾干燥工艺尽管迅速和相对廉价，但是其达到这样的高温从而通常不能作为用于香料包封的可行的选项。熔融挤出工艺可以很好地用于调味剂包封并且能够用于大规模生产，然而其也是一种高温工艺，通常生产出具有较低的产品掺入的产品(Baines等，2005；Crowley等，2007)。凝聚是一种简单的工艺，在该工艺中油蛋白-溶液混合物的pH降至其pI或等电点以下，这导致蛋白聚集和形成含有油的微粒(Baines等，2005)。尽管已经讨论过生产含有香料的颗粒，但是这些颗粒通常需要毒性交联剂以稳定所述微粒的结构(Feng等，2009和Weinbreck等，2004)。因此，需要开发出一种用于包封不稳定的和/或挥发性材料如香料的更加有效的方法。
概述
各种现有的包封方法需要能够导致香料和/或调味剂降解、和/或危及最终产品的安全性和/或有效性的工艺条件(如暴露于高热或使用毒性交联化学药品)。因此，对能够改善香料和/或调味剂的包封效能、保护和稳定这些不稳定的分子、和/或可控地释放这些不稳定的分子的新型包封技术的需求仍未被满足。本申请各个方面的实施方式涉及组合物，所述组合物包含油相的乳剂，所述油相的乳剂含有分散在基于丝的材料中的释放气味的物质和/或调味剂物质，以及制备和使用所述组合物的方法。
在一个方面，本申请涉及丝颗粒，所述丝颗粒包含：水相，所述水相含有基于丝的材料；和油相，所述油相含有释放气味的物质和/或调味剂物质，其中所述水相包封所述油相(或以另一种方式表述为所述油相分散于所述水相中)和所述油相不包含脂质体。
在一些实施方式中，所述丝颗粒可以包含在所述丝颗粒的外表面的保水性涂层。所述保水性涂层可以被构造成当将所述颗粒置于至少约室温或更高的温度时与不存在保水性涂层时相比所述释放气味的物质和/或所述调味剂物质的保留时间增加、释放速率降低、和/或稳定性增加至少约10％或更高(例如至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或更高)。在一些实施方式中，所述颗粒可以被置于至少约37℃。
所述保水性涂层可以包含任意生物相容性聚合物。在一些实施方式中，所述保水性涂层可以包含丝层。在一些实施方式中，所述保水性涂层还可以包含被所述丝层包围的聚氧乙烯层。
在一些实施方式中，所述油相不包含任意在适于脂质体形成的条件下能够形成脂质体的脂质成分。在一些实施方式中，所述油相可以不包含磷脂。在一些实施方式中，所述油相可以不包含甘油磷脂。
所述油相能够形成任意尺寸和/或形状的单个或多个(例如至少两个或多个)液滴。所述液滴的尺寸和/或形状能够随着多种因素改变，包括例如丝溶液的浓度和/或对丝的处理。在一些实施方式中，所述液滴尺寸的范围可以为约1nm至约1000μm，或者约5nm至约500μm。
当所述油相可以是液体时，所述水相可以是固体/或凝胶状。或者，当所述油相可以是固体/凝胶状时，所述水相可以是固体/凝胶状。在一些实施方式中，所述水相可以包含孔并且所述油相可以占据至少一个所述孔。
所述油液滴与所述水相(例如基于丝的材料)的体积比可以随着乳液构造、丝溶液的浓度、对丝的处理、超声处理和/或组合物的应用而改变。在一些实施方式中，所述油液滴与所述基于丝的材料的体积比范围可以为从约100:1至约1:100，或从约50:1至约1:50，从约10:1至约1:10。
所述水相包含基于丝的材料。所述基于丝的材料在水性介质中可以是可溶性的或不溶性的。所述基于丝的材料在水性介质中的溶解度可以由在丝纤蛋白中β片层的含量控制。例如，可以通过对所述基于丝的材料进行后处理以增加在所述丝纤蛋白中β片层的含量，所述后处理增加β片层的形成以使得其含量足以使得基于丝的材料能够对抗在水性介质中的溶解。
在一些实施方式中，所述水相还可以包含活性剂和/或添加剂。在一些实施方式中，可以将所述活性剂和/或添加剂掺入所述基于丝的材料中。可以加入所述水相中的所述添加剂的非限制性示例包括生物相容性聚合物；增塑剂(例如甘油)；乳化剂或乳剂稳定剂(例如聚乙烯醇和卵磷脂)、表面活性剂(例如聚山梨醇酯-20)、界面张力降低剂(例如盐)、β-片层诱导剂(例如盐)、可检测的标签及其任意组合。
在一些实施方式中，所述丝颗粒可以以水合状态存在(例如作为水凝胶)。在一些实施方式中，所述丝颗粒可以以干燥状态存在，例如通过在室温条件下的干燥和/或通过冻干。在一些实施方式中，所述冻干的基于丝的材料可以是多孔的。
所述丝颗粒可以是任意尺寸。例如，所述丝颗粒的尺寸范围可以是从约10nm至约10mm，或者从约50nm至约5mm。
在一些实施方式中，所述丝颗粒和/或所述保水性涂层可以是适于所述释放气味的物质和/或所述调味剂物质渗透的，从而使得所述释放气味的物质和/或所述调味剂物质可以从所述丝颗粒中以预先确定的速率释放进入周围的环境中。可以通过所述基于丝的材料中丝纤蛋白β-片层的含量、所述基于丝的材料的孔隙度、所述保水性涂层的组分和/或厚度、或其任意组合控制所述预先确定的速率。
本申请还提供了组合物，所述组合物包含多个(例如至少两个或更多)所述丝颗粒的一种或多种实施方式。根据预定用途(例如但不限于药物产品、化妆产品、个人护理产品和食品产品)，可以将所述组合物制剂以形成乳剂、胶体、乳膏、凝胶、洗剂、糊剂、软膏、搽剂、香膏、液体、固体(例如蜡)、薄膜、薄片、织物、丝网、海绵、气雾剂、粉剂或其任意组合。
本申请还提供了使释放气味的物质和/或调味剂物质从包封其的丝颗粒中控释的方法。所述方法包括：在所述丝颗粒的外表面上形成涂层，所述涂层含有覆盖了丝层的亲水性聚合物层。
尽管在所述涂层中可以使用任意亲水性聚合物，在一些实施方式中，所述亲水性聚合物可以包含聚氧乙烯。因此，在一些实施方式中，可以通过将所述丝颗粒的外表面与亲水性聚合物溶液接触，从而形成所述亲水性聚合物层；将所述亲水性聚合物层与丝溶液(例如范围从约0.1wt％至约30wt％)接触；并且诱导丝纤蛋白β-片层的形成，从而在所述亲水性聚合物层上形成所述丝层从而形成所述涂层。在一些实施方式中，所述丝溶液还可以包含溶剂稳定剂(例如但不限于卵磷脂)。
诱导丝纤蛋白的β片层形成的方法是本领域公知的。例如，可以通过冻干、水退火、水蒸气退火、醇浸没、超声、剪切应力、电凝胶、pH降低、盐加入、空气干燥、电纺丝、延展、或其任意组合中的一种或多种诱导丝纤蛋白β-片层的形成。
根据本申请所述的不同方面，至少一种释放气味的物质和/或调味剂物质被包封于周围环绕着包含基于丝的材料的水相的油相中。因此，本申请提供的另一个方面是释放气味的组合物，所述组合物包含基于丝的基质，所述基于丝的基质包封了一个或多个油隔室，其中所述一个或多个油隔室包含释放气味的物质。在一些实施方式中，所述基于丝的基质还可以包含保水性涂层。
在一些实施方式中，可以将所述组合物制成固体(例如蜡)、薄膜、薄片、织物、丝网、海绵、粉剂、液体、胶体、乳剂、乳膏、凝胶、洗剂、糊剂、软膏、搽剂、香膏、喷雾或其任意组合。
可以将所述释放气味的组合物用作香味产品和/或作为其他需要散发香味的产品中的成分，如个人护理产品(例如护肤品、护发产品和化妆品)、个人卫生产品(例如餐巾、肥皂)、洗涤产品(例如洗衣液或洗衣粉，和织物柔顺棒/液/薄片)、织物、散发香味的产品(例如空气清新剂)和清洁产品。
在一些实施方式中，所述释放气味的组合物可以被制成薄膜形式。在这些实施方式中，所述薄膜还可以包含用于将所述组合物粘附于表面上的粘附层。
在本申请所述的这个方面和其他方面的一些实施方式中，所述基于丝的基质可以以选自下组的形式存在：纤维、薄膜、凝胶、颗粒或其任意组合。在一些实施方式中，所述基于丝的基质可以包含光学图样，例如能够提供光学功能(例如衍射、晕彩和/或反射)的全息图或图样阵列。
本申请还提供了使用所述释放气味的组合物的方法。例如，本申请提供的方法包括用于个体搽香水的方法，所述方法包括将本申请所述的释放气味的组合物的一个或多个实施方式应用于个体的皮肤表面。
在另一个方面，本申请提供了一种使制品具有气味的方法。所述方法包括将本申请所提供的所述释放气味的组合物的一个或多个实施方式引入所述制品。在这一方面，可以在任意需要具有气味的制品中包含所述释放气味的组合物。所述制品的非限制性示例可以包括个人护理产品(例如护肤品、护发产品和化妆品)、个人卫生产品(例如餐巾、肥皂)、洗涤产品(例如洗衣液或洗衣粉，和织物柔顺棒/液体/薄片)、织物、散发香味的产品(例如空气清新剂)和清洁产品。
在又一个方面，本申请提供了调味剂递送组合物。所述调味剂递送组合物包含基于丝的基质，所述基于丝的基质包封一个或多个油隔室，其中所述一个或多个油隔室包含调味剂物质。在一些实施方式中，所述基于丝的基质还可以包含保水性涂层。
根据应用的性质，可以将所述组合物制成咀嚼条、片剂、胶囊、凝胶、液体、粉剂、喷雾或其任意组合形式。例如，在一些实施方式中，所述调味剂递送组合物可以用作食品添加剂组合物，或者可以将其掺入其他制品中如化妆产品(例如口红、润唇膏)、药物产品(例如片剂和糖浆)、食品产品(包括咀嚼组合物和饮料)、个人护理产品(例如牙膏、口气清新条、口腔清洗剂)及其任意组合。
所述调味剂组合物可以用于改善味道，例如食品产品的味道。因此，本申请提供了一种增强对象对制品的味觉的方法。所述方法包括将制品应用于或给予对象，所述制品包含本申请所述的调味剂递送组合物的一个或多个实施方式，其中在将所述制品应用于或给予所述对象后，所述调味剂物质通过所述基于丝的基质释放进入所述对象的味觉细胞中。
能够用于所述方法的所述制品可以包括任意口服使用的制品或可食用的产品。此类制品的示例可以包括但不限于化妆产品(例如口红、润唇膏)、药物产品(例如片剂和糖浆)、食品产品(包括咀嚼组合物)、饮料、个人护理产品(例如牙膏、口气清新条)及其任意组合。
附图简述
图1是使用油/水/油(O/W/O)乳剂制备示例性包封油的丝微粒的示意图，所述乳剂含有经超声处理的丝纤蛋白水溶液作为包封的水相。一旦经过超声，丝开始转变为物理上交联的水不溶性水凝胶状态，但是其在可控的时间段内仍处于溶液状态，这取决于例如所述丝的性质和/或超声参数。在溶液状态中，油在所述丝溶液中能够被乳化，并且所述W/O乳剂能够在连续的油相中被进一步乳化。在所述连续的油相中，所述包封了油的丝液滴被保持在球形构象中直至交联完成，在此时所述丝成为针对油稳定的、水不溶性的水凝胶包封基质。
图2A-2B是显示含有与水性丝溶液混合的染料的油乳剂的图像。图2A是显示葵花油乳剂的图像，所述葵花油乳剂中含有与～7％(w/v)的水性丝溶液混合的油红O，油与丝的比例为～1:3(v/v)，其在超声前倒置混合(～10min)。图2B是显示葵花油乳剂的图像，所述葵花油乳剂中含有与～7％(w/v)的水性丝溶液混合的油红O，油与丝的比例为～1:3(v/v)，其在轻柔超声(～10％的振幅～5分钟)后倒置混合(～10min)。比例尺＝250μm。
图3A-3F是浇铸负载油的丝薄膜的图像和TGA数据。图3A是柠檬烯在丝溶液中的微乳的图像。图3B是显示仅由丝和由在丝溶液中的柠檬烯微乳制备的丝薄膜的TGA温度记录图。图3C-3D是分别显示仅由丝溶液(图3C)和由柠檬烯微乳(图3D)(油：丝为～1:3；丝为～6％(w/v)，其为在脱胶时间为～30分钟条件下制备的)使用相同的圆形特氟龙衬里模具浇铸制备的丝薄膜的图像。图3E-3F是分别显示仅由丝溶液(图3E)和由油微乳(图3F)(油：丝为～1:20；丝为～3％(w/v)，其为在脱胶时间为～45分钟条件下制备的)使用相同的全息图样模具浇铸制备的全息图样丝薄膜的图像。
图4A-4F是显示根据本申请所述的一个或多个实施方式的丝液滴的照片。图4A显示了保持在葵花油浴中的球形液滴中的经超声的丝溶液(如所述颗粒略呈半透明状态证明，丝没有完全转变为水凝胶状态)。图4B显示了保持在葵花油浴中的球形液滴中的经超声的丝溶液，所述丝溶液含有负载有分散的油红O的油微液滴。图4C是保持在球形液滴中的经超声的丝溶液的侧视图，其中所述经超声的丝溶液含有绿色食用色素以易于目测辨识。图4D显示了仅由经超声的丝制备的水凝胶丝球，允许其在葵花油浴中完全交联，在从所述油浴中移出后保持其形状。图4E显示了在脱水前负载油的丝水凝胶微球(丝基质是软水凝胶)。图4F显示了负载油的丝球，其特征为由所述丝水凝胶网状物在室温条件下干燥过夜脱水得到的具有坚固、致密的丝包封基质。
图5A-5D是显示负载活性剂的丝颗粒的图像。图5A是显示负载阿霉素的丝水凝胶大微粒的照片，所述丝水凝胶微粒由将受控体积的含有阿霉素的溶胶-凝胶丝溶液移入葵花油浴中制备。图5B是显示负载食用色素的丝水凝胶大微粒的照片，所述丝水凝胶微粒由将受控体积的含有食用色素的溶胶-凝胶丝溶液移液入葵花油浴中制备并且脱水的丝微粒由将丝水凝胶微粒干燥制备。图5C-5D是通过将加入葵花油浴中的丝进行超声制备的丝微球的图像(水/油(W/O)乳剂)(丝含有1:100体积比的食用色素以用于目测辨识)。比例尺＝100μL。
图6A-6B是显示使用O/W/O乳剂，例如，使用～60分钟脱胶时间再生丝纤蛋白溶液，制备的包封油的丝微粒的图像。图6A是显示使用～6％(w/v)的丝溶液在～15％的振幅下超声～45秒制备的O/W/O乳剂的图像，其中所述丝脱胶约～60分钟。图6B是显示使用～3％(w/v)的丝溶液在～15％的振幅下超声～30秒制备的O/W/O乳剂的图像，其中所述丝脱胶约60分钟。比例尺＝300μm。
图7A-7D是显示使用O/W/O乳剂制备的包封油的丝微粒的图像，所述O/W/O乳剂具有经不同超声参数处理的～6％(w/v)的丝溶液，其中所述丝脱胶～30分钟。图7A-7B显示了包封油的丝微粒，其中丝在～10％的振幅下超声处理～15秒。图7C-7D显示了包封油的丝微粒，其中丝在～15％的振幅下超声处理～15秒。
图8A-8D是油(例如油红O)从丝微粒的内部油囊向外部油相(例如葵花油浴)相对扩散的吸光度测定结果(在～518nm)。图8A显示了对应于未经过超声的丝的吸光度测定结果。图8B显示了对应于在～15％的振幅下超声处理约30秒的～3％(w/v)的丝溶液的吸光度测定结果，所述丝的脱胶持续时间是不同的(例如30分钟或60分钟)。图8C显示了对应于～6％(w/v)的丝溶液的吸光度测定结果，所述丝溶液采用～30分钟脱胶持续时间随后暴露于不同的超声条件下制备：无超声、在～10％的振幅下超声～15秒或者在～15％的振幅下超声～15秒。图8D显示了对应于～6％(w/v)的丝溶液的吸光度测定结果，所述丝溶液采用～60分钟脱胶持续时间随后暴露于不同的超声条件下制备：无超声、在～15％的振幅下超声～30秒或者在～15％的振幅下超声～45秒。
图9A-9B是显示在O/W/O微球中形成丝“皮肤”的图像：在外部油-水界面，所述丝皮肤出现“袋状”(图9A)或形成“折皱”(图9B，白色箭头)。
图10是显示未经处理的、负载染料的丝薄膜在水中溶出的时程研究的一组照片。负载靛蓝胭脂红(上面一行)和荧光黄(下面一行)的未经处理的丝薄膜在暴露于～37℃的水中～3分钟内开始溶解并且在浸入约30分钟后完全溶解。
图11A-11B是显示由在反射图样硅酮模具上浇铸油-丝微乳制备的自支撑2D微棱镜阵列的一组照片。图11A是未使用闪光灯拍摄的照片和图11B是使用闪光灯拍摄的，表明其保留了反射的功能性。
图12是显示丝水凝胶球的照片，所述丝水凝胶球由超声所述丝溶液，并向所述经超声但仍处于溶液状态的丝中加入食用色素(所加入的食用色素的体积保持恒定，如所示的改变红色、蓝色和黄色食用色素的比例)，等分加入油浴并允许其在环境条件的压力和温度下交联完全。
图13显示了油水界面增加了油颗粒周围丝蛋白的组装，其被加入葵花油层后丝的胶凝时间缩短所证明。
图14是显示具有不同的油与丝比例的包封油的丝微粒图像的一系列图像。所述图像表明增加油与丝的比例能够增加粒径。
图15是使用油/水/油(O/W/O)乳剂制备的另一个示例性包封油的丝微粒的示意图，所述乳剂含有经超声处理的丝纤蛋白水溶液作为包封的水相。一旦经过超声，丝开始转变为物理上交联的水不溶性水凝胶状态，但是其在可控的时间段内仍处于溶液状态，这取决于例如所述丝的性质和/或超声参数。在溶液状态中，油在所述丝溶液中能够被乳化，并且所述W/O乳剂还能够在连续的聚乙烯醇(PVA)相中被乳化。在所述连续的PVA相中，所述包封了油的丝液滴保持在球形构象中直至交联完成，在此时所述丝成为针对油的稳定的、水不溶性的水凝胶包封基质。
图16A-16C是显示通过O/W/O乳剂形成包封香料的丝微粒的一组图像。2-甲基戊酸乙酯(applinate)通过乳剂包封，所述乳剂以约1:2的比例含有(图16A)～1％、(图16B)～3％或(图16C)～5％(w/v)的丝溶液。比例尺＝10μm。
图17是显示确定用于检测UV敏感的香料的最佳波长的图。
图18A-18F是使用O/W/O乳剂制备的负载干燥香料的丝微粒的一组热重分析(TGA)温度记录图。描述了在制备工艺中使用的三种组分(图18A)乙醇、(图18B)丝和(图18C)植物油以及三种典型的香料(图18D)2-甲基戊酸乙酯、(图18F)柠檬烯和(图18G)丁位突厥酮。在图18D-图18G的图中两条虚线之间的区域表示预计从所述微粒中释放香料的区域。
图19A-19C是使用O/W/O乳剂制备的负载柠檬烯的丝微粒的一组TGA温度记录图。当以20℃/min升温达500℃的条件下运行TGA时(图19A)，柠檬烯迅速释放。在运行加入50℃下孵育250分钟的第二次TGA后的空丝微粒(图19B)和负载柠檬烯的微粒(图19C)的温度记录图。
图20A-20C是显示在(图20A)湿润和(图20B)干燥状态下加入乳剂稳定剂-卵磷脂制备的丝微粒与未使用卵磷脂制备的微粒(图20C)相比显示优选的形状和尺寸的一组图像。比例尺＝10μm。
图21A-21B是显示使用NaCl溶液作为第二油相的替代品形成的丝微粒的一组图像(图21A)。通过未负载和负载柠檬烯的丝颗粒的TGA温度记录图(图21B)对包封的香料进行估计。显微图上垂直的线表示释放包封的香料的区域。比例尺＝10μm。
图22A-22B是显示在特定条件下从包封香料的丝微粒中保留/释放香料的数据图。负载柠檬烯的丝微粒使用柠檬烯/丝/PVA乳剂制备，例如如图15中所示。然后在水中稀释所述微粒并使其通过120μm滤器。然后将所分离的微粒在水中孵育以确定香料随时间的释放情况。图22A是显示当置于不同温度时包封香料的丝微粒在一段时间内重量丧失情况的TGA数据图(TGA的实施包括在50℃下孵育～250min，随后以5℃/min升温至400℃)。在通常情况下，所述丝微粒在水中浸泡的时间越长其显示出的重量丧失越少，这表明在经过250分钟孵育后所述样品中仍然保留的挥发性香料占较小比例。这些丝微球显示出在未使用任何附加涂层的情况下能够保持14天。图22B是显示在没有涂层的情况下从O/W/O PVA丝微球向水中释放包封的柠檬烯的百分率的柱状图。使用“无释放”作为香料含量的对照点，浸入水中的包封香料的丝微球存在约2-3％的重量差异。在浸入水性环境期间的重量丧失对应于香料丧失，在长时间暴露于水性环境后其随着香料的释放而增加。
图23A-23B是显示柠檬烯香料与丝溶液之间界面张力的数据图。图23A是显示根据丝溶液浓度的柠檬烯香料与丝溶液之间界面张力的数据线图(n＝3)。图23B是显示盐如氯化钠(NaCl)对柠檬烯香料与经过30分钟脱胶的6％(w/v)丝溶液之间的界面张力影响的数据线图(n＝3)。
图24A-24D是使用PVA/丝乳剂形成的丝微球的图像和数据图。图24A和图24B分别是在柠檬烯香料中浸入之前和浸入24小时后丝微粒的图像。图24C和图24D分别是在柠檬烯香料中浸入1小时和24小时的丝微粒的TGA温度记录图，其中使用24小时的数据估算香料的含量。比例尺＝10μm。
图25A-25F是负载柠檬烯的微粒的一组光镜图像，所述微粒无任何涂层(图25A)或者使用～0.1％(图25B)、～8％(图25C)或～30％(w/v)(图25D)的丝溶液涂覆并使用乙醇洗涤结晶。还使用经改进的方法形成具有涂层的微粒，所述改进的方法包括使用柠檬烯香料使～8％丝涂层结晶(图25E)和使用含卵磷脂的乳剂(图25F)。比例尺＝10μm。
图26A-26E是具有至少一个涂层的含柠檬烯的丝微粒的数据。图26A-26D是含柠檬烯的丝微粒的示意图和光镜图像，所述丝微粒通过对丝溶液进行直接离心(图26A-26B)或将丝溶液流过固定不动的微粒(图26C-26D)涂覆。图26E是具有1、3或5个丝涂层的含柠檬烯的丝微粒的TGA温度记录图，使用其检测香料保留情况的变化情况。
图27A-27E是涂覆PEO/丝的负载香料的微粒的数据和图像。图27A是涂覆PEO/丝的颗粒的示例性制造工艺的示意图。图27B-27D是具有(图27B)1个、(图27C)2个或(图27D)3个涂层的涂覆PEO/丝的微粒的SEM图像。图27E是分层具有5个PEO/丝涂层的未负载和包封柠檬烯的微粒的TGA温度记录图。
图28A-28D显示了在涂覆工艺中用于标记的可检测试剂(例如荧光团)的掺入。图28A是将荧光团(例如罗丹明和/或FITC-葡聚糖)掺入负载香料的丝颗粒涂层的示意图。图28B是负载香料的荧光团标记的丝颗粒的亮视野图像。图28C是负载香料的罗丹明标记的丝颗粒的荧光图像。图28D是负载香料的FITC-葡聚糖标记的丝颗粒的荧光图像。
图29是显示经不同处理方式处理的丝涂层结晶性的柱状图。使用贴覆丝层的PEO层涂覆负载苯乙基醇的丝颗粒(使用香料/丝/PVA乳剂工艺)，然后使用公知的在丝纤蛋白中诱导结晶的不同方法对其进行处理。使用FTIR检测在具有负载的丝颗粒的丝纤蛋白中β片层的形成。在经过已知诱导结晶的处理方式(例如但不限于水退火和乙醇浸没)处理的丝涂层中丝纤蛋白中β片层的含量增加。未经处理的丝涂层显示出～30％的β片层含量。
发明详述
对能够改善香料和/或调味剂的包封效能、保护和稳定这些不稳定的分子和/或可控地释放这些不稳定的分子的新型包封技术的需求仍未被满足。本申请所述的不同方面的实施方式涉及用于在基于丝的材料中包封释放气味的物质(例如香料)和/或调味剂物质的组合物和方法。本申请还提供了控制释放包封的释放气味的物质和/或调味剂物质的方法和所述组合物的用途。
包含释放气味的物质和/或调味剂物质的基于丝的组合物(例如丝颗粒)
在一个方面，本申请涉及基于丝的乳剂组合物，所述乳剂组合物包含释放气味的物质和/或调味剂物质。所述组合物包含：水相，所述水相包含基于丝的材料；和油相，所述油相包含释放气味的物质和/或调味剂物质，其中所述水相包封所述油相。换言之，所述油相分散于所述水相中，形成分散于所述水相中的油滴的乳剂。
油相：在本申请中使用的术语“油”通常指来源于天然来源如动物或植物或者人工制备的可流动的(在室温下)油。在一些实施方式中，所述术语“油”指来源于动物或植物的可流动的可食用油，包括但不限于鱼油、液态动物脂肪以及蔬菜或植物油，包括但不限于玉米油、椰子油、大豆油、橄榄油、棉籽油、红花油、葵花油、卡诺拉油菜籽(canola)油、花生油及其组合(氢化的、非氢化的和部分氢化的油)。能够在本申请中使用的油的其他示例包括但不限于植物油(例如杏仁油、花生油、山金车油、摩洛哥坚果油、鳄梨油、巴巴苏油、猴面包树油、黑籽油、黑莓籽油、黑醋栗籽油、蓝莓籽油、琉璃苣油、金盏花油、荠油、山茶籽油、蓖麻油、樱桃仁油、可可豆脂、月见草油、葡萄柚油、葡萄籽油、榛子油、大麻籽油、荷荷巴油、柠檬籽油、酸橙籽油、亚麻籽油，夏威夷果油、澳洲坚果油、玉米油、芒果油、白芒花籽油、瓜子油，辣木油、橙籽油、棕榈油、木瓜籽油、西蕃莲籽油(Passion seed oil)、桃仁油、李子油、石榴籽油、罂粟籽油、南瓜籽油、菜籽(或卡诺拉油菜籽)油、红树莓籽油、米糠油、玫瑰果油、沙棘油、芝麻油、草莓籽油、甜杏仁油、核桃油、小麦胚芽油)；鱼油(例如：沙丁鱼油、鲭鱼油、鲱鱼油、鳕鱼肝油、牡蛎油)；动物油(例如：共轭亚油酸)；或其他油(例如：石蜡油、环烷烃油、芳香油、硅油)；或其任意混合物。
所述油可以包含液体，或者液体和固体颗粒的组合(例如在液体基质中的脂肪颗粒)此外，所述术语“油”可以包括脂肪替代品，其能够用于替代或与动物和/或植物油联用。适宜的脂肪替代品是蔗糖聚酯，如来自Procter&Gamble Co.(宝洁公司)商品名为的。下述美国专利公开了脂肪替代品并且其通过引用并入本申请：1989年11月14日授权的US 4,880,657；1990年10月2日授权的US 4,960,602；1989年5月30日授权的US4,835,001；1996年1月2日授权的US 5,422,131。其他适宜的脂肪替代品包括来自Nabisco(纳贝斯克)的品牌产品和各种烷氧基化多元醇如通过引用并入本申请的下述美国专利中所描述的那些：4,983,329；5,175,323；5,288,884；5,298,637；5,362,894；5,387,429；5,446,843；5,589,217；5,597,605；5,603,978和5,641,534。
在一些实施方式中，所述油相不包含脂质体。在本申请中使用的术语“脂质体”指包含一个或多个油双分子层的微囊。在结构上，脂质体的尺寸和形态范围为从长管至球形。因此，在一些实施方式中，所述油成分不包含在适于脂质体形成的条件下能够形成脂质体的包含脂肪酸的长链分子。此类油成分的示例包括但不限于磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酸(PA)、磷脂酰甘油(PG)、甾醇如胆固醇、和非天然的油(normatural oil)、阳离子油如DOTMA(N-(1-(2,3-二油酰氧基)丙基)-N,N,N-三甲基氯化铵)，以及1,2-二油酰基-sn-丙三基-3-磷酸胆碱(DOPC)；1,2-二油酰基-sn-丙三基-3-磷酸乙醇胺(DOPE)；1,2-二月桂酰基-sn-丙三基-3-磷酸胆碱(DLPC)和1,2-二肉豆蔻酰基-sn-丙三基-3-磷酸胆碱(DMPC)及其任意组合。在一些实施方式中，所述油相能够不包含磷脂。在一些实施方式中，所述油相能够不包含甘油磷脂。
分散于基于丝的材料中的油相或液滴的数量可以随着不同应用而改变。例如，在一些实施方式中，所述油相能够在基于丝的材料中形成单一隔室或液滴。在其他实施方式中，所述油相能够在基于丝的材料中形成多个(例如至少两个或多个包括2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40个或者更多个)隔室或液滴。
所述油隔室或液滴的尺寸和/或形状可以随多种因素而改变，包括例如丝的粒径、丝溶液的浓度和/或对丝的处理。在一些实施方式中，所述油隔室或液滴的尺寸范围可以是约1nm至约1000μm，或约5nm至约500μm。在一些实施方式中，所述油隔室或液滴的尺寸范围可以是约1nm至约1000nm、或约2nm至约750nm、或约5nm至约500nm、或约10nm至约250nm。在一些实施方式中，所述油隔室或液滴的尺寸范围可以是约1μm至约1000μm、或约5μm至约750μm、或约10μm至约500μm、或约25μm至约250μm。
所述油相包含至少一种或多种(包括例如至少两种或多种)释放气味的物质和/或调味剂物质。在油相(例如油)中优先溶解的和/或需要被包封的任意释放气味的物质和/或调味剂物质均可以包括在所述油相中。应将在本申请中提及的术语“优先溶解的”理解为指所述释放气味的物质和/或调味剂物质在油相中与其在水相中(例如基于丝的材料)相比具有更高的溶解水平或速率，例如，高至少约10％或者更多，包括例如至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或更多。在一些实施方式中，所述释放气味的物质和/或调味剂物质在油相中的溶解水平或速率可以比其在水相中高至少约1.5倍、至少约2倍、至少约3倍、至少约4倍、至少约5倍、至少约10倍或更多。在一些实施方式中，所述术语“优先溶解的”是指在水相中是完全不溶但在油相中是部分或完全溶解的释放气味的物质和/或调味剂物质。
在油相中存在的所述释放气味的物质和/或调味剂物质通常是挥发性的、疏水性的和/或亲脂性的试剂。在本申请中使用的术语“挥发性的”指分子、物质或组合物(例如释放气味的物质和/或调味剂物质或其成分)是可气化的。
在本申请中使用的术语“疏水性的”指分子、物质或组合物(例如释放气味的物质和/或调味剂物质或其组分)与在水性介质中相比在非水性介质(例如有机溶剂或亲脂性溶剂)中具有更高的溶解度，例如高至少约10％或更多。在一些实施方式中，所述疏水性分子、物质或组合物(例如所述释放气味的物质和/或调味剂物质或其组分)与在水性介质中相比其在非水性介质中(例如有机溶剂或亲脂性溶剂)可以具有更高的溶解度，所述溶解度高至少约10％或更多，包括例如至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或更多。在一些实施方式中，所述疏水性分子、物质或组合物(例如所述释放气味的物质和/或调味剂物质或其组分)与在水性介质中相比其在非水性介质中(例如有机溶剂或亲脂性溶剂)可以具有更高的溶解度，所述溶解度至少约1.5倍或更多，包括例如至少约2倍、至少约3倍、至少约4倍、至少约5倍、至少约6倍、至少约7倍、至少约8倍、至少约9倍或更多。
在本申请中使用的术语“亲脂性的”指分子、物质和/或组合物(例如所述释放气味的物质和/或调味剂物质或其组分)与在水性介质中相比其在油、脂肪、油和/或非极性溶剂如己烷或甲苯中具有更高的溶解度，例如高至少约10％或更多。在一些实施方式中，所述亲脂性分子、物质或组合物(例如所述释放气味的物质和/或调味剂物质或其组分)与在水性介质中相比其在油、脂肪、油和/或非极性溶剂如己烷或甲苯中可以具有更高的溶解度，所述溶解度高至少约10％或更多，包括例如至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或更多。在一些实施方式中，所述亲脂性分子、物质或组合物(例如所述释放气味的物质和/或调味剂物质或其组分)与在水性介质中相比其在油、脂肪、油和/或非极性溶剂如己烷或甲苯中可以具有更高的溶解度，所述溶解度至少约1.5倍或更多，包括例如至少约2倍、至少约3倍、至少约4倍、至少约5倍、至少约6倍、至少约7倍、至少约8倍、至少约9倍或更多。
对能够包封在基于丝的材料中的释放气味的物质和调味剂物质进一步的描述参见下文中的“释放气味的组合物”和“调味组合物或调味剂递送组合物”章节。
在一些实施方式中，所述油相还可以包含本申请所述的一种或多种(例如1、2、3、4、5种或更多种)活性剂。取决于预期的应用/目的，任何本申请所述的能够溶解和/或分散在所述油相中的活性剂均能够被使用。在一些实施方式中，所述油相还可以包含本申请所述的一种或多种(例如1、2、3、4、5种或更多种)脂肪/油溶性活性剂。用于所述油相的活性剂的示例可以包括但不限于化疗剂、抗体、抗氧剂、激素、甾醇、益生菌、诊断剂(例如染料)、维生素、酶、有机或无机小分子；糖类；寡糖；多糖；生物大分子，例如肽、蛋白以及肽类似物和衍生物；拟肽；抗体及其抗原结合片段；核酸；核酸类似物和衍生物；糖原或其他糖；免疫原；抗原；及其组合。可以将所述活性剂与所述释放气味和/或调味剂物质在油相中混合。不希望受到理论的限制，可以对活性剂进行选择以便为所述组合物提高一个或多个所需的性质，例如治疗潜能、营养价值和/或乳剂稳定性。.
在一些实施方式中，所述油相还能够包封不相混溶的相。在此处和整个说明书中使用的术语“不相混溶的”取其通常含义指在将两种材料混合时两种此类材料不能完全混溶从而得到含有一个以上的相的混合物。在一些实施方式中，在本申请中提供的两个不相混溶的相可以是不能完全混溶的两种液体。在一些实施方式中，在本申请中提供的两个不相混溶的相可以是形成固体-液体界面的液体和固体材料。在一些实施方式中，在本申请中提供的两个“不相混溶的”相是完全或几乎完全不相混溶的，即这使得混合物含有两相，其中各相含有至少约95％，优选地至少约99％的单一相。此外，该术语旨在包含两个不相混溶的相能够形成乳剂的情况。例如，在一个实施方式中，所述两个不相混溶的相可以包括基于丝的材料和基于脂的材料，其能够形成乳剂，在其中脂滴分散于基于丝的材料中。因此，在一些实施方式中，包封在所述油相中的所述不相混溶的相可以包含水相。例如，所述不相混溶的相可以包含基于丝的材料。或者或此外，所述不相混溶的相可以包含一种材料，所述材料部分或完全与所述油相不相混溶，例如，但不限于水凝胶材料。
组合的油相(例如油隔室或液滴)与水相(例如基于丝的材料)的体积比可以随着乳剂的构造(例如“微球”对比“微囊”，其中微球指分散的多个油滴悬浮在整个基于丝的相中；而微囊指由含有丝的囊包围的一个较大的油滴)、丝溶液浓度、对丝的处理、超声处理和/或组合物的应用而改变。在一些实施方式中，所述油隔室或液滴与所述基于丝的材料的体积比范围可以从约1000:1至约1:1000、从约500:1至约1:500、从约100:1至约1:100或从约10:1至约1:10。在一些实施方式中，所述油隔室或液滴与所述基于丝的材料的体积比范围可以从约1:1至约1:1000、从约1:2至约1:500、或从约1:5至约1:100、或从约1:10至约1:100。在一个实施方式中，所述油隔室或液滴与所述基于丝的材料的体积比范围可以从约1:5至约1:20。
水相：所述水相包含基于丝的材料。在本申请中使用的术语“基于丝的材料”是指丝纤蛋白构成了全部材料的至少约10％的一种材料，包括占全部材料的至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％、达到和包括100％或者在约30％和约100％之间的任意百分率。在某些实施方式中，所述基于丝的材料可以基本上由丝纤蛋白形成。在不同的实施方式中，所述基于丝的材料可以基本上由丝纤蛋白和至少一种释放气味的物质和/或调味剂物质形成。在所述丝纤蛋白构成少于全部材料的100％的一些实施方式中，所述基于丝的材料可以包含添加剂，例如不同材料和/或组分，包括但不限于金属、合成聚合物，例如但不限于聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、水凝胶、尼龙、电子元件、光学元件、活性剂、本申请中所述的任意添加剂及其任意组合。
可以对所述基于丝的材料的溶解度进行调整，例如根据β片层的含量。因此，在一些实施方式中，至少所述在水相中的基于丝的材料可以是可溶的或在水溶液中重新溶解。因此，在一些实施方式中，本申请所述的基于丝的乳剂组合物可以是可溶的。例如，当暴露于水性环境，如浸入缓冲液中或者当将其与湿润的或含水的组织或表面接触时，所述可溶的基于丝的乳剂组合物(例如薄膜或颗粒形式)可以是可溶的。包封油滴(例如包含释放气味的物质和/或调味剂物质的油滴)的基于丝的材料的溶解能够使得所述油滴释放并且进而使得在其中负载的所述释放气味的物质和/或调味剂物质(如果有的话)释放到周围的环境中。
在替代性的实施方式中，至少所述在水相中的基于丝的材料在水溶液中可以是不溶性的。例如，可以通过将所述基于丝的材料暴露于后处理来增加β片层在丝纤蛋白中的含量，所述后处理增加β片层的形成至足够的量以使得基于丝的材料能够对抗其在水性介质中的溶解。
在一些实施方式中，所述基于丝的材料还可以在其至少一个表面上包含光学或光子图样。例如，所述光学或光子图样可以包含图样化的衍射光学表面如全息衍射光栅和/或提供光学功能性的图样的阵列，所述光学功能性例如但不限于光反射、衍射、散射、晕彩及其任意组合。在国际专利申请号WO 2009/061823和WO 2009/155397中对在基于丝的材料上形成光学或光子图样的方法进行了描述，其内容通过引用并入本申请。例如，如实施例2中所示，可以将油-丝微乳浇铸在全息模具、具有晕彩表面的塑料片层或具有反射图样的硅酮模具上，并且如图3E-3F和图11A-11B所示所得到的基于丝的乳剂组合物能够保持光学性质(例如全息衍射、晕彩和/或光反射)。
添加剂：在一些实施方式中，所述水相还可以包含一种或多种(例如1、2、3、4、5种或更多种)添加剂。在一些实施方式中，可以将所述添加剂掺入所述基于丝的材料中。所述添加剂可以共价或非共价地与丝纤蛋白连接和/或可以均匀或不均匀地整合在所述基于丝纤蛋白的材料中。不希望受到理论的束缚，添加剂能够为所述组合物或固态丝纤蛋白或丝纤蛋白物质提供一种或多种所需的性质，例如强度、弹性、易于加工和处理、生物相容性、溶解度、生物吸收性、无气泡、表面形态、包封在其中的释放气味的物质和/或调味剂物质(如果有的话)的释放速率和/或增加的稳定性、光学功能、治疗潜能等。
添加剂可以选自生物相容性聚合物或生物聚合物；增塑剂(例如甘油)；乳剂稳定剂(例如卵磷脂和聚乙烯醇)、表面活性剂(例如聚山梨醇酯-20)；界面张力调节剂如表面活性剂(例如盐)；β-片层诱导剂(例如盐)；可检测剂(例如荧光分子)；有机或无机小分子；糖类；寡糖；多糖；生物大分子，例如肽、蛋白以及肽类似物和衍生物；拟肽；抗体及其抗原结合片段；核酸；核酸类似物和衍生物；糖原或其他糖；免疫原；抗原；由生物材料如细菌、植物、真菌或动物细胞制备的提取物；动物组织；天然存在的或合成的组合物；及其任意组合。而且，所述添加剂可以是任意物理形式。例如，所述添加剂可以是颗粒、纤维、薄膜、管状、凝胶、网状、垫、无纺垫、粉末、液体或其任意组合。在一些实施方式中，所述添加剂可以是颗粒(例如微粒或纳米粒)。
在所述水相和/或所述基于丝的材料中的添加剂的总量的范围可以是占所述组合物中总的丝纤蛋白的约0.1wt％至约0.99wt％、约0.1wt％至约70wt％、约5wt％至约60wt％、约10wt％至约50wt％、约15wt％至约45wt％或者约20wt％至约40wt％。
在一些实施方式中，所述水相和/或所述基于丝的材料可以包含磁性颗粒以形成磁敏感的组合物，如在2013年4月15日提交的国际专利申请号PCT/US13/36539中所描述的，其内容通过引用并入本申请。
在一些实施方式中，所述水相和/或所述基于丝的材料可以包含作为添加剂的丝材料，例如，以产生丝纤蛋白复合材料(例如在所述水相中为100％丝复合材料)。能够用作添加剂的丝材料的示例包括但不限于丝颗粒、丝纤维、丝微米级纤维、丝粉末和未经加工的丝纤维。在一些实施方式中，所述添加剂可以是丝颗粒或粉末。生产丝纤蛋白颗粒(例如纳米粒和微粒)的多种方法是本领域公知的。在一些实施方式中，可以采用聚乙烯醇(PVA)相分离法生产所述丝颗粒，如在例如国际申请号WO 2011/041395中所描述的，其全部内容通过引用并入本申请。在例如美国专利申请公开号U.S.2010/0028451和PCT申请公开号WO2008/118133(使用油作为模板生产丝微粒或纳米粒)以及Wenk等，J Control Release,Silk fibroin spheres as a platform for controlled drug delivery(丝纤蛋白球作为用于控释药物递送的平台),2008；132:26-34(使用喷雾法生产丝微球或纳米球)中，描述了生产丝纤蛋白颗粒的其他方法，其全部内容通过引用并入本申请。
在通常情况下，丝纤蛋白颗粒或粉末可以通过在丝纤蛋白溶液中诱导胶凝并将所得到的丝纤蛋白凝胶压缩成颗粒获得，例如通过研磨、切割、粉碎、筛分、过筛和/或过滤。可以通过超声丝纤蛋白溶液；向丝溶液施加剪切应力；调节丝溶液中的盐含量和/或调节丝溶液的pH生产丝纤蛋白凝胶。可以通过将丝溶液置于电场和/或使用酸降低丝溶液的pH改变所述丝纤蛋白溶液的pH。例如在美国专利申请公开号U.S.2010/0178304和国际专利申请公开号WO 2008/150861中描述了使用超声生产丝凝胶的方法，其全部内容通过引用并入本申请。例如在国际申请公开号WO 2011/005381中描述了使用剪切应力生产丝纤蛋白凝胶的方法，其全部内容通过引用并入本申请。例如在美国专利申请公开号US2011/0171239中描述了使用调节丝溶液的pH生产丝纤蛋白凝胶的方法，其全部内容通过引用并入本申请。
在一些实施方式中，可以使用冻干的方法生产丝颗粒，如在2012年10月26日提交的美国临时专利申请序列号61/719,146；和在2013年4月12日提交的国际专利申请号PCT/US13/36356中所描述的，其全部内容通过引用并入本申请。特别地，可以通过冻干丝溶液生产丝纤蛋白泡沫。然后将所述泡沫压缩成颗粒。例如，可以将丝溶液冷却至某一温度，在该温度下液态运载体转化成多个固态结晶或颗粒，并除去至少一部分所述多个固态结晶或颗粒以保留多孔的丝材料(例如丝泡沫)。冷却后，可以至少部分地通过升华、蒸发和/或冻干除去液态运载体。在一些实施方式中，可以在减压条件下除去所述液态运载体。
任选地，可以在形成后改变在所述丝纤蛋白泡沫中的所述丝纤蛋白的构象。不希望受到理论的束缚，所诱导的构象改变能够改变所述丝纤蛋白在丝颗粒中的结晶度，例如丝IIβ-片层结晶度。这能够改变释放气味的物质和/或调味剂物质和/或所述丝基质中的释放气味的物质和/或调味剂物质的释放速率。所述构象改变可以由本领域公知的任意方法诱导，包括但不限于醇浸没(例如乙醇、甲醇)、水退火、水蒸气退火、热退火、剪切应力(例如通过涡旋)、超声(例如通过超声处理)、降低pH(例如pH滴定)和/或将所述丝颗粒暴露于电场及其任意组合。
在一些实施方式中，在所述丝纤蛋白中没有被诱导的构象改变，即在使所述泡沫形成颗粒之前在所述丝纤蛋白泡沫中的所述丝纤蛋白的结晶度未改变或变化。
形成后，可以将所述丝纤蛋白泡沫进行研磨、切割、粉碎或其任意组合的处理以形成丝颗粒。例如，可以将所述丝纤蛋白泡沫在常规的混合器中混合或在球磨机中研磨以形成所需尺寸的丝颗粒。
不受限制，所述丝纤蛋白颗粒可以是任何所需的尺寸。在一些实施方式中，所述颗粒的尺寸范围可以是从约0.01μm至约1000μm、约0.05μm至约500μm、约0.1μm至约250μm、约0.25μm至约200μm或者约0.5μm至约100μm。而且，所述丝颗粒可以是任意形状或形式，例如球状、棒状、椭圆形、圆柱形、胶囊形或盘状。
在一些实施方式中，所述丝纤蛋白颗粒可以是微粒或纳米粒。在一些实施方式中，所述丝颗粒的粒径可以为约0.01μm至约1000μm、约0.05μm至约750μm、约0.1μm至约500μm、约0.25μm至约250μm、或者约0.5μm至约100μm。在一些实施方式中，所述丝颗粒的粒径为约0.1nm至约1000nm、约0.5nm至约500nm、约1nm至约250nm、约10nm至约150nm、或者约15nm至约100nm。
在所述水相和/或所述基于丝的材料中所述丝纤蛋白颗粒的量的范围可以从约1％至约99％(w/w或w/v)。在一些实施方式中，在所述水相和/或所述基于丝的材料中所述丝颗粒的量的范围可以从约5％至约95％(w/w或w/v)、从约10％至约90％(w/w或w/v)(w/wor w/v)、从约15％至约80％(w/w或w/v)、从约20％至约75％(w/w或w/v)、从约25％至约60％(w/w或w/v)、或者从约30％至约50％(w/w或w/v)。在一些实施方式中，在所述水相和/或所述基于丝的材料中所述丝颗粒的量可以低于20％。
在通常情况下，本申请所述的组合物可以包含任意比例的丝纤蛋白和丝纤蛋白颗粒。例如，在所述溶液中丝纤蛋白与丝颗粒的比例范围可以为从约1000:1至约1:1000。所述比例可以基于重量或摩尔数。在一些实施方式中，在所述溶液中丝纤蛋白与丝颗粒的比例范围可以从约500:1至约1:500(w/w)、从约250:1至约1:250(w/w)、从约50:1至约1:200(w/w)、从约10:1至约1:150(w/w)或者从约5:1至约1:100(w/w)。在一些实施方式中，在所述溶液中丝纤蛋白与丝颗粒的比例可以为约1:99(w/w)、约1:4(w/w)、约2:3(w/w)、约1:1(w/w)或约4:1(w/w)。在一些实施方式中，所述丝颗粒的量等于或低于所述丝纤蛋白的量，即丝纤蛋白与丝颗粒的比例为1:1。在一些实施方式中，在所述组合物中高分子量丝纤蛋白与丝颗粒的比例可以为约1:1、约1:0.75、约1:0.5、或约1:0.25。
在一些实施方式中，所述添加剂可以是丝纤维。在一些实施方式中，丝纤维可以通过将所述纤维在HFIP中部分再溶解并连接至所述水相和/或所述基于丝的材料从而化学相连，例如，在美国专利申请公开号US20110046686中所描述的，其内容通过引用并入本申请。
在一些实施方式中，所述丝纤维可以是微纤维或纳米纤维。在一些实施方式中，所述添加剂可以是微米级的丝纤维(10-600μm)。微米级丝纤维可以通过水解脱胶的丝纤蛋白或通过增加脱胶工艺的煮沸时间获得。例如在Mandal等，PNAS,2012,doi:10.1073/pnas.1119474109；和2013年4月5日提交的PCT申请号PCT/US13/35389中描述了将丝纤蛋白碱性水解以获得微米级的丝纤维，其全部内容通过引用并入本申请。由于从HFIP丝溶液中制备的再生丝纤维具有较高的机械强度，在一些实施方式中，还可以将所述再生的丝纤维作为添加剂。
在一些实施方式中，所述丝纤维可以是未经过处理的丝纤维，例如生丝或生丝纤维。术语“生丝”或“生丝纤维”指未经过处理以除去丝胶蛋白的丝纤维，并且因此其包括，例如，直接从蚕茧中获得的丝纤维。因此，未经处理的丝纤维指直接从丝腺中获得的丝纤蛋白。当直接从丝腺中获得的丝纤蛋白被干燥时，将其结构称为固态的丝I。因此，未经处理的丝纤维包含大部分处于丝I构象的丝纤蛋白。另一方面，再生的或经处理的丝纤维包含基本上为丝II或β-片层结晶的丝纤蛋白。
在一些实施方式中，所述添加剂可以包含至少一种生物相容性聚合物，包括至少两种生物相容性聚合物、至少三种生物相容性聚合物或更多种。例如，所述水相和/或所述基于丝的材料可以包含一种或多种生物相容性聚合物，其总浓度为约0.1wt％至约70wt％、约1wt％至约60wt％、约10wt％至约50wt％、约15wt％至约45wt％、或者约20wt％至约40wt％。在一些实施方式中，可以将所述生物相容性聚合物均匀地或不均匀地掺入所述水相和/或基于丝的材料中。在其他实施方式中，可以将所述生物相容性聚合物涂覆在所述水相和/或所述基于丝的材料的表面上。在任意实施方式中，所述生物相容性聚合物可以与在所述水相和/或所述基于丝的材料中的丝纤蛋白共价或非共价地连接。在一些实施方式中，所述生物相容性聚合物能够与所述水相和/或所述基于丝的材料中的丝纤蛋白混合。所述生物相容性聚合物的示例可以包括不可降解的和/或生物可降解的聚合物，例如但不限于聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)，聚丙交酯-共-乙交酯(PLGA)、聚酯、聚(原酸酯)、聚(膦嗪)、聚(磷酸酯)、聚己内酯、明胶、胶原蛋白、纤连蛋白、角蛋白、聚天冬氨酸、藻酸盐、壳聚糖、甲壳素、透明质酸、果胶、聚羟基烷酸酯、葡聚糖、和聚酐、聚环氧乙烷(PEO)、聚(乙二醇)(PEG)、三嵌段共聚物、聚赖氨酸，藻酸盐、聚天冬氨酸及其任意衍生物和其任意组合。参见例如国际申请号：WO 04/062697；WO 05/012606。国际专利申请的内容均通过引用并入本申请。适于根据本申请的用途的其他示例性生物相容性聚合物包括例如在US专利号No.6,302,848；No.6,395,734；No.6,127,143；No.5,263,992；No.6,379,690；No.5,015,476；No.4,806,355；No.6,372,244；No.6,310,188；No.5,093,489；No.US 387,413；No.6,325,810；No.6,337,198；No.US 6,267,776；No.5,576,881；No.6,245,537；No.5,902,800和No.5,270,419中所描述的那些，其全部内容均通过引用并入本申请。
在一些实施方式中，所述生物相容性聚合物可以包含PEG或PEO。在本申请中使用的术语“聚乙二醇”或“PEG”指含有约20至约2000000个连接的单体的乙二醇聚合物，典型地约50-1000个连接的单体，通常约100-300个。PEG也称为聚环氧乙烷(PEO)或聚氧化乙烯(POE)，这取决于其分子量。在通常情况下，PEG、PEO和POE是化学同义词，但是PEG在此前趋向于指分子量低于20,000g/mol的寡聚物和聚合物，PEO指分子量高于20,000g/mol的聚合物，POE指任意分子量的聚合物。PEG和PEO是液体或低熔点固体，这取决于其分子量。PEG由环氧乙烷的聚合反应制备，市售的分子量范围较为宽泛为从300g/mol至10,000,000g/mol。尽管具有不同分子量的PEG和PEO用于不同的应用中，且由于链长的影响使其具有不同的物理性质(例如粘度)，但是其化学性质非常接近。可以得到不同形式的PEG，其取决于聚合反应中使用的引发剂-最常见的引发剂是单官能的甲基醚PEG或甲氧基聚(乙二醇)，缩写为mPEG。低分子量PEG也可以以更纯的寡聚物形式获得，称为单分散的、均一的、或离散的PEG，其也可以以不同的几何形状获得。
在本申请中使用的术语PEG旨在是包容性的而非排他性的。术语PEG包括任意形式的聚(乙二醇)，包括烷氧基PEG、双功能性PEG、多臂PEG、叉状PEG、分枝PEG、悬垂PEG(即具有悬垂于聚合物主链的一个或多个官能团的PEG或相关聚合物)或者在其中具有可降解的连接的PEG。而且，所述PEG的主链可以是线性的或具有支链的。支链聚合物的主链通常是本领域公知的。通常地，支链聚合物具有中心支链核心部分且多个线性聚合物链与所述中心支链核心连接。PEG通常使用的是支链形式，其能够通过将环氧乙烷与不同多元醇加成制备，如甘油、季戊四醇和山梨醇。所述中心支链部分还可以来源于多种氨基酸，如赖氨酸。支链聚(乙二醇)可以以通式形式R(-PEG-OH)m表示，其中R代表核心部分，如甘油或季戊四醇，m代表臂的数量。多臂PEG分子也能够作为生物相容性聚合物，如美国专利号5,932,462中所描述的那些，其通过引用整体并入本申请。
一些示例性PEG包括但不限于PEG20、PEG30、PEG40、PEG60、PEG80、PEG100、PEG115、PEG200、PEG300、PEG400、PEG500、PEG600、PEG1000、PEG1500、PEG2000、PEG3350、PEG4000、PEG4600、PEG5000、PEG6000、PEG8000、PEG11000、PEG12000、PEG15000、PEG 20000、PEG250000、PEG500000、PEG100000、PEG2000000等。在一些实施方式中，PEG具有10,000道尔顿的分子量。在一些实施方式中，PEG具有100,000的分子量，即PEO具有100,000的分子量。
在一些实施方式中，所述添加剂可以包括水解丝纤蛋白的酶。不希望受到理论的束缚，此类酶能够用于控制所述水相和/或所述基于丝的材料的降解。
在一些实施方式中，能够包括在所述水相和/或所述基于丝的材料中的添加剂可以包括但不限于本申请所述的生物相容性聚合物、本申请所述的活性剂、等离子体颗粒、甘油及其任意组合。
在一些实施方式中，所述基于丝的材料可以是多孔的。例如，所述多孔的基于丝的材料可以通过将本申请所述的组合物进行冻干处理而生产。在这些实施方式中，所述基于丝的材料的孔隙度可以为至少约1％、至少约5％、至少约10％、至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或者更高。在本申请中使用的术语“孔隙度”是对材料中孔隙空间的检测指标，其是孔隙的体积占总体积的分数，以0至100％之间的百分数(或0和1之间的数)来表示。孔隙度的测定方法是本领域技术人员熟知的，例如使用标准化的技术，如水银孔隙度计和气体吸附，例如氮气吸附。
所述多孔的基于丝的材料可以具有任意孔径。在本申请中使用的术语“孔径”指孔的横截面的直径或有效直径。术语“孔径”还可以指基于多个孔的测量结果的多个孔的横截面的平均直径或平均有效直径。不是圆形的横截面的有效直径等于与非圆形横截面具有相同截面积的圆形横截面的直径。在一些实施方式中，固态丝纤蛋白的孔可以具有从约1nm至约1000μm、从约5nm至约500μm、从约10nm至约250μm、从约50nm至约200μm、从约100nm至约150μm、或者从约1μm至约100μm的尺寸分布范围。在一些实施方式中，所述基于丝的材料当水化时可以是可溶胀的。然后所述孔的尺寸可能发生改变，其取决于在所述丝基质中的水含量。在一些实施方式中，所述孔可以充满流体如水或空气。
在一些实施方式中，所述基于丝的材料在其表面上还可以包含一个或多个涂层。所述涂层能够为所述基于丝的材料提供功能和/或物理性质(例如但不限于控制其中包封的释放气味的物质和/或调味剂物质的释放速率；维持所述基于丝的材料的水合；控制表面光滑度和/或连接靶向配体以用于靶向递送)。
本申请所述的任意生物相容性聚合物均能够用于涂覆本申请所述的丝颗粒的外表面。在一些实施方式中，所述涂层可以包含亲水性聚合物。在本申请中使用的术语“亲水性聚合物”指可溶于水和/或能够保留水的聚合物。亲水性聚合物的示例包括但不限于均聚物如基于纤维素的聚合物、基于蛋白的聚合物、水溶性基于乙烯基的聚合物、水溶性基于丙烯酸的聚合物和基于丙烯酰胺的聚合物，以及合成的聚合物如交联的亲水性聚合物。在一些实施方式中，在所述涂层中使用的亲水性聚合物可以包括下述中的一个或任意组合：聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚乙二醇共聚物(例如聚(乙二醇-共-丙二醇)共聚物、聚(乙二醇)-聚(丙二醇)-聚(乙二醇)嵌段共聚物、或聚(丙二醇)-聚(乙二醇)-聚(丙二醇)嵌段共聚物)、聚(丙二醇)、聚(2-甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(乙烯醇)、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素醚、藻酸盐、壳聚糖、透明质酸、胶原蛋白、及其混合物或组合。在一些实施方式中，所述涂层可以包含聚乙二醇和/或聚(环氧乙烷)。
在所述基于丝的材料的表面上可以具有任意数量的涂层，例如1、2、3、4、5、6层或更多层涂层。在一些实施方式中，可以具有至少2层、至少3层、至少4层、至少5层、至少6层或更多层涂层。
各涂层可以含有至少1层或更多层，例如，1、2、3、4、5层。在各层中的材料可以是不同的或相同的。在一个实施方式中，层与层之间的不同材料可以是交替的。在一个实施方式中，涂层可以具有至少两层。
在一些实施方式中，所述涂层可以包含丝纤蛋白层。参见例如国际申请号WO2007/016524，其描述了形成丝涂层的示例性方法。在一些实施方式中，所述涂层可以包含被丝层所覆盖的亲水性聚合物层。在这些实施方式中，所述亲水性聚合物层可以包含聚(环氧乙烷)(PEO)。
在一些实施方式中，所述涂层还可以包含如本申请所述的添加剂。例如，所述涂层还可以包含造影剂和/或染料。
所述基于丝的材料可以以任意形式或形状存在。在下文的章节“各种形式基于丝的材料的示例”中描述了一些形式的所述基于丝的材料。例如，所述基于丝的材料可以是薄膜、薄片、凝胶或水凝胶、筛网、垫、无纺垫、织物、支架、管、板或块、纤维、颗粒、粉末、三维结构、植入物、泡沫或海绵、针、冻干材料、多孔材料、无孔材料或其任意组合的形式。在一些实施方式中，所述基于丝的材料可以以水合状态(例如作为水凝胶)存在。在一些实施方式中，所述基于丝的材料可以以干燥状态存在，例如通过在环境条件下干燥和/或通过冻干。
在一些实施方式中，所述基于丝的材料能够形成薄膜。所述油相或液滴可以均匀地或随机分散于所述基于丝的材料中。在一些实施方式中，在所述基于丝的材料中存在的油滴能够使所述薄膜不透明，而非如在仅基于丝的薄膜中(无油滴的乳剂)所见的是透明的。当在所述薄膜中存在的油液滴(例如油滴)浓度越高时，能够使得在基于丝的乳剂薄膜中的不透明程度越高。
负载一个或多个油或油滴的丝颗粒：在一些实施方式中，所述基于丝的材料能够形成颗粒。在一个特定的方面，本申请提供了一种丝颗粒，所述丝颗粒包含丝纤蛋白和包封在其中的至少一个或多个油滴，其中所述油滴负载至少一种释放气味的和/或调味剂物质。所述丝颗粒包含(a)水相，所述水相包含丝纤蛋白；和(b)油相，所述油相包含释放气味的物质和/或调味剂物质，其中所述水相包封所述油相(或换言之，所述油相分散在所述水相中)。在一些实施方式中，所述油相可以不包含脂质体。
所述丝颗粒的尺寸能够根据不同的应用而改变，例如化妆品或食品应用。因此，所述丝颗粒可以是任意尺寸。例如，所述丝颗粒尺寸的范围可以是从约10nm至约10mm、或从约50nm至约5mm。在一些实施方式中，所述丝颗粒尺寸的范围可以是从约10nm至约1000nm、从约10nm至约500nm、或者从约20nm至约250nm。在一些实施方式中，所述丝颗粒尺寸的范围可以是从约1μm至约1000μm、或从约5μm至约500μm、或从约10μm至约250μm。在一些实施方式中，所述丝颗粒尺寸的范围可以是从约0.1mm至约10mm、或从约0.5mm至约10mm、从约0.5mm至约8mm、或者从约1mm至约5mm。
如上文所述，所述油相能够在所述丝颗粒中形成单个或多个(例如至少两个或更多个)任意尺寸和/或形状的液滴。所述油滴的尺寸和/或形状能够随着多种因素而改变，包括例如丝溶液的浓度、对丝的处理、和/或所述丝颗粒的尺寸。在一些实施方式中，所述液滴的尺寸范围可以为约1nm至约1000μm或者约5nm至约500μm。在一些实施方式中，所述油隔室或液滴的尺寸范围可以是从约1nm至约1000nm、或约2nm至约750nm、或约5nm至约500nm、或约10nm至约250nm。在一些实施方式中，所述油隔室或液滴的尺寸范围可以是从约1μm至约1000μm、或约5μm至约750μm、或约10μm至约500μm、或约25μm至约250μm。
本申请所述的丝颗粒能够引入上文所述的任意基于丝的乳剂组合物的实施方式中所描述的至少一个或多个特性。
包含本申请所述的丝颗粒的示例性组合物
本申请所提供的又一个方面是一种组合物，所述组合物包含本申请所述的丝颗粒集合或多个丝颗粒。本申请所述的组合物能够用于任意应用，例如但不限于个人护理产品(包括例如护肤、护发、化妆品和个人卫生产品)、治疗性产品和/或食品产品。根据其意向用途，可以将本申请所述的组合物制成乳剂、胶体、乳膏、凝胶、洗剂、糊剂、软膏、搽剂、香膏、液体、固体、薄膜、薄片、织物、丝网、海绵、气雾剂、粉剂、支架或其任意组合。
在一些实施方式中，可以将所述组合物制剂以供在药物组合物或产品例如薄膜、片剂、凝胶胶囊、粉剂、软膏、液体、贴片、或者在递送装置例如注射器中使用。对包含本申请所述的丝颗粒的药物组合物的其他描述例如用于控制或持续释放的用途见于下文所述的章节“药物组合物和控制/持续释放”。
在一些实施方式中，可以将所述组合物制剂以供在个人护理组合物中使用。例如，在一些实施方式中，可以将所述个人护理组合物制成霜、油、乳液、粉剂、精华、凝胶、洗发剂、护发剂、软膏、泡沫、喷雾剂、气雾剂、摩丝或其任意组合形式的护发组合物或护肤组合物。在其他实施方式中，可以将所述个人护理组合物制成粉、乳液、霜、口红、指甲油、染发剂、香膏、喷雾、睫毛膏、香水、固体香膏或其任意组合形式的化妆品组合物。
在一些实施方式中，所述个人护理组合物可以包含释放气味的组合物(例如香料组合物)，其中所述组合物是固体(例如蜡)、薄膜、薄片、织物、筛网、海绵、粉末、液体、胶体、乳剂、霜剂、凝胶、洗剂、糊剂、软膏、搽剂、香膏、喷雾、滚珠或其任意组合形式。在一些实施方式中，本申请所述的组合物可以用于稳定和/或提供至少一种释放气味的物质的控释或持续释放，例如但不限于香料、香水或能够使周围环境具有香味的任意分子/组合物。例如，可以将至少一种释放气味的物质加入所述水相(例如基于丝的材料)和/或所述油相(例如油滴)，这取决于其在各相中的溶解度。在通常情况下，释放气味的物质例如但不限于香料和香水可以是油溶性的。因此，可以将至少一种释放气味的物质加入本申请所述的油相(例如油滴)中。在下文的章节“个人护理组合物”和“释放气味的组合物”中对关于包含本申请所述的丝颗粒的个人护理和香料组合物的其他信息进行了详细描述。
在一些实施方式中，所述组合物包含至少一种调味剂物质并且可以将其制剂以供在食品组合物中使用，包括但不限于固体食品、液体食品、饮料、乳剂、悬浮液、凝乳、干燥食品、包装食品、生食品、加工食品、粉剂、颗粒剂、膳食补充剂、可食用物质/材料、口香糖、或其任意组合。食品组合物可以包括但不限于被任何对象消费的食品组合物，包括例如人、或者家畜或狩猎用动物如猫科动物，例如如猫；犬科动物例如犬；狐狸；狼；鸟类例如鸡、鸸鹋、鸵鸟、鸟类；和鱼类例如鳟鱼、鲶鱼、鲑鱼和观赏鱼。
在一些实施方式中，所述组合物能够用于稳定至少一种调味剂物质和/或使其能够被控制释放或持续释放。例如，可以将至少一种调味剂物质加入所述水相(例如所述基于丝的材料)和/或所述油相(例如油滴)，这取决于其在各相中的溶解度。在一些实施方式中，包含调味剂物质的所述组合物能够在所述食品组合物中作为食品添加剂使用。所述食品添加剂能够以任意形式存在，例如粉末、颗粒、悬浮物、液体、溶液、固体、乳剂、胶体或其任意组合。在一些实施方式中，本申请所述的组合物可以是如下文所述的“调味剂组合物或调味剂递送组合物”。
根据本申请所述的各个方面，丝可以作为稳定分散于基于丝的材料中的油滴的乳剂。而且，丝能够稳定或保持包封于其中的活性剂的活性，如在国际专利申请号WO2012/145739所描述的，其内容通过引用并入本申请。因此，本申请的又一个方面涉及稳定贮存的基于丝的乳剂组合物。所述稳定贮存包含本申请所述的基于丝的乳剂组合物或本申请所述的丝颗粒，其中在将所述组合物在约室温或更高的温度下保持至少约24小时或更长的时间后存在于所述组合物或所述丝颗粒的油相(例如油滴)中的所述释放气味的物质和/或调味剂物质保持其原始负载量的至少约30％。在一些实施方式中，在将所述组合物保持至少约2天、至少约1周、至少约2周、至少约3周、至少约4周、至少约2个月、至少约3个月、至少约4个月、至少约5个月、至少约6个月或更长的时间后存在于所述组合物或所述丝颗粒的油相(例如油滴)中的所述释放气味的物质和/或调味剂物质可以保持其原始负载量的至少约30％。
在本申请中使用的术语“保持”当涉及释放气味的物质和/或调味剂物质时，指当将所述物质包封于包含丝纤蛋白的组合物中时，保持、维持或保留所述物质的量。在一些实施方式中，所述物质保持在本申请所述的组合物的基于丝的材料中。在一些实施方式中，所述物质保持在分散于本申请所述的组合物中基于丝的材料内部的油滴中。在一些实施方式中，所述释放气味的物质和/或调味剂组合物保持其原始负载量的至少约10％(例如其原始负载量的10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或更多)。
本申请所述的稳定贮存的组合物能够保护所述释放气味的组合物和/或调味剂组合物使其免于出现由于一种或多种环境刺激如温度、光和/或相对湿度而导致的过早释放和/或降解。在本申请中使用的术语“过早释放”指释放气味的物质和/或调味剂物质在意向用途之前释放。例如，过早释放可以包括释放气味的物质和/或调味剂物质在贮存期间释放。因此，本申请所述的稳定贮存的组合物能够具有更长的贮存期。
在一些实施方式中，当其暴露于光照或至少约10％或更高的相对湿度时本申请所述的稳定贮存的组合物能够稳定所述释放气味的物质和/或调味剂物质。因此，在一些实施方式中，在将所述组合物保持在暴露于光照的条件下例如不同波长和/或来自不同光源的光时存在于所述组合物或所述丝颗粒的油相中的所述释放气味的物质和/或调味剂物质能够保持其原始负载量的至少约30％。在一些实施方式中，本申请所述的组合物能够保持在暴露于UV或红外线辐射下。在一些实施方式中，本申请所述的组合物能够保持在紫外光下。
在一些实施方式中，在将所述组合物还保持在相对湿度至少约10％或更高、例如至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或更高时，在所述组合物或所述丝颗粒的油相中的释放气味的物质和/或调味剂物质能够保持其原始负载量的至少约30％。本申请中使用的术语“相对湿度”是在空气和水蒸气的混合物中水蒸气的量的测定结果。通常将其定义为在空气-水混合物中的水蒸气的分压，以在这些条件下饱和蒸汽压的百分率表示。
在一些实施方式中，所述基于丝的材料或组合物可以是干燥状态的。在此处和整个说明书中所使用的，术语“干燥状态”指含水量不超过50％或更低的组合物的状态，包括，例如不超过40％、不超过30％、不超过20％、不超过10％、不超过5％、不超过1％或者更低。在一些实施方式中，在干燥状态的所述基于丝的材料或组合物是基本上无水的。可以通过本领域公知的任意方法将水从本申请所述的基于丝的材料或组合物中除去，例如空气干燥、冻干、高压灭菌及其任意组合。在一些实施方式中，可以将所述基于丝的材料或组合物冻干。
调味剂组合物或调味剂递送组合物
在一些实施方式中，本申请所述的丝颗粒和组合物可以用于调味剂组合物中。调味剂组合物或调味剂递送组合物指包封一个或多个油滴的基于丝的基质，其中所述一个或多个油滴包含至少一种调味剂物质。将在本申请中可以互换使用的术语“调味剂”或“调味剂物质”理解为指具有食品或其他物质的感官印象的物质。在一些实施方式中，调味剂或调味剂物质可以包含本申请所述的释放气味的物质，因为某些物质可以包含香味和调味性质。可以将所述调味剂或调味剂物质掺入本申请所述的组合物或丝颗粒的油相(例如油滴)中。本申请所述的组合物和/或所述丝颗粒能够用于稳定和/或控制所述调味剂或调味剂物质的释放。
“调味剂或调味剂递送组合物”，在此处指目前用于制备调味剂配方的调味剂成分或调味剂成分、溶剂或佐剂的混合物，即特定成分的混合物，旨在将其加入可食用的组合物或可咀嚼的产品中以赋予、改善或修饰其感官性质，特别是其风味和/或味道。调味剂成分是本领域技术人员熟知的，不需要在此处对其性质进行详细的描述，这在任何情况下均不是排他性的，熟练的调香师将能够基于普通知识以及根据意向用途或应用及所需达到的感官性质对其进行选择。这些调味剂成分中的多种均列于参考文献中如书籍S.Arctander,Perfume and Flavor Chemicals,1969,Montclair,N.J.,USA，或其更新的版本，或其他类似性质的著作中如Fenaroli's Handbook of Flavor Ingredients,1975,CRC Press orSynthetic Food Adjuncts,1947,by M.B.Jacobs,van Nostrand Co.,Inc.。目前使用的用于制备调味剂配方的溶剂和佐剂也是本领域熟知的。
在一个特定的实施方式中，所述调味剂是薄荷调味剂。在一个更加特定的实施方式中，所述薄荷选自下组：胡椒薄荷和留兰香。
在进一步的实施方式中，所述调味剂是凉味剂或其混合物。
在另一个实施方式中，所述调味剂是薄荷醇调味剂。
调味剂来源于或基于其中占主要地位的、天然存在的酸为柠檬酸的那些水果，包括但不限于，例如，柑桔类水果(例如，柠檬、酸橙)、柠檬烯、草莓、桔子和菠萝。在一个实施方式中，所述调味剂食品是直接从水果中提取的柠檬、酸橙或桔子果汁。所述调味剂进一步的实施方式包括从桔子、柠檬、葡萄柚、墨西哥青柠、香橼、克莱门氏小柑桔、柑桔、蜜桔以及任何其他柑桔类水果或其变体或杂交物中提取的果汁或液体。在一个特定的实施方式中，所述调味剂包含从桔子、柠檬、葡萄柚、墨西哥青柠、香橼、克莱门氏小柑桔、柑桔、蜜桔、任何其他柑桔类水果或其变体或杂交物、石榴、猕猴桃、西瓜、苹果、香蕉、蓝莓、甜瓜、生姜、灯笼椒、黄瓜、百香果、芒果、梨、西红柿和草莓中提取或蒸馏得到的液体。
在一个特定的实施方式中，所述调味剂包含组合物，所述组合物包含柠檬烯；在一个特定的实施方式中所述组合物为柑橘类，其进一步包含柠檬烯。
在另一个特定的实施方式中，所述调味剂包含选自下组的调味剂：草莓、桔子、酸橙、热带水果、混合莓果和菠萝。
短语调味剂不仅仅包括赋予或修饰食物气味的调味剂而且还包括赋予或修饰味道的成分。后者其本身不必具有味道或气味，但是能够修饰其他成分的味道，例如盐增强成分、甜味增强成分、鲜味增强成分、苦味阻断成分等。
在一些实施方式中，所述调味剂组合物可以包含其他不同的调味剂(“调味剂联用成分”)和/或调味剂佐剂。可以将这些成分掺入本申请所述的组合物和/或丝颗粒的油相中。在多个参考文献中对用作调味剂联用成分的调味剂的示例进行了描述，如S.Arctander,Perfume and Flavour Chemicals,1969,Montclair,New Jersey,USA；Flavor Base 2010from Leffingwell and Associates；Fenaroli's Handbook of FlavorIngredients，第六版；或者在其他类似性质的著作中，以及在调味剂领域丰富的专利文献中(例如但不限于国际专利申请号WO 2011/138696，其内容通过引用并入本申请)并且熟练的调香师能够容易地基于其普通知识并根据意向应用或所需的感官效应选择适宜的调味剂联用成分。
调味剂佐剂是本领域公知的并且能够从下述中选择，例如但不限于，溶剂、粘合剂、稀释剂、崩解剂、润滑剂、着色剂、防腐剂、抗氧化剂、乳化剂、稳定剂、香味增强剂、甜味剂、抗结块剂、酶、含酶制剂等。用于调味剂或香料化合物的运载体或稀释剂的示例可以见于例如“Perfume and Flavor Chemicals”,S.Arctander,Ed.,Vol.I&II、“Perfume andFlavor Materials of Natural Origin”,S.Arctander,1960；“Flavorings”，E.Ziegler和H.Ziegler (ed),Wiley-VCH Weinheim,1998以及“CTFA Cosmetic IngredientHandbook”。
可以将本申请所述的调味剂组合物加入任意适宜形式的食品或食物产品中，例如作为液体、作为糊剂、作为与运载体/颗粒结合或涂覆于其上的包封形式的固体、或作为粉剂。仅作为举例，可以将所述调味剂组合物加入，例如，但不限于，粉状汤料、方便面、干青酱混合物、干开胃菜；用于面条的稳定的面团调味剂；饮料或食品，例如，饮料如果汁饮料、果酒、乳酸饮料、碳酸饮料、提神饮料和其他饮料等；冰品如冰激凌、冰冻果子露、冰棒等；日式和西式糕点；果酱；糖果；果冻；口香糖；面包；奢侈饮品如咖啡、可可、红茶、乌龙茶、绿茶等；汤如日式汤、西式汤、中式汤等；调味品；速溶饮品或食品；零食；口腔护理组合物如牙粉、口腔清洁剂、口腔清洗剂、锭剂、口香糖等；和药品如皮肤外用制剂(例如泥敷剂或软膏)、内服药等。
可以掺入各种前述物品或产品中的所述调味剂组合物的比例可以在较宽泛的值范围内改变。当将根据本发明的化合物与本领域通常使用的调味剂联用成分、溶剂或添加剂混合时，这些值取决于被调味的所述物品的性质和所期望的感官效果，以及在给定基质中联用成分的性质。在一些实施方式中，调味剂物质的浓度范围可以是从约0.1ppm至约100ppm。
释放气味的组合物
在一些实施方式中，本申请所述的丝颗粒和组合物可以用于释放气味的组合物中。释放气味的组合物指包含本申请所述的至少一种释放气味的物质的组合物。在本申请中使用的术语“释放气味的物质”指能够使周围环境具有气味包括但不限于令人愉快的、可口的味道的分子、组合物或成分，因此其也包括具有杀虫剂、驱虫剂、空气清新剂、除臭剂、芳香剂、芳香疗法功能的味道或气味，或者其作用为调节、修饰或使空气发生其他改变的或修饰环境的任意其他气味。因此，应理解香水、香料、芳香物质和/或味道，例如在香料制品、食品、化妆品、个人护理产品等中使用的，均应包含在本申请中。在一些实施方式中，释放气味的物质可以包含从天然物质如水果、植物、花中提取的天然香料，例如玫瑰精油和薄荷精油，以及人工制备的合成香水，如柠檬烯和芳樟醇。芳香植物部分如水果、草药和树(包括干燥的植物部分如百花香)也可以包括在本申请中。
在一些实施方式中，所述释放气味的物质可以是挥发油。术语“挥发油”指在室温和常压下与皮肤接触后能够在少于1小时的时间内蒸发的油(或非水性介质)。在一些实施方式中，所述挥发油可以是挥发性芳香油，其在室温下是液体，例如在室温和常压下具有非零的蒸汽压，例如，具有范围从0.13Pa至40,000Pa(10-3至300mmHg)、从1.3Pa至13,000Pa(0.01至100mmHg)或从1.3Pa至1300Pa(0.01至10mmHg)的蒸汽压。
可以将释放气味的物质掺入本申请所述的组合物或丝颗粒的油相中。本申请所述的组合物和/或丝颗粒可以用于稳定和/或控制所述释放气味的物质的释放。在一些实施方式中，释放气味的物质可以包含本申请所述的调味剂或调味剂物质作为能够包含芳香和调味性质的某些物质。
在一些实施方式中，所述释放气味的组合物是香料组合物。在这些实施方式中，所述释放气味的物质可以包含一种或多种不同的合成芳香化学物质、天然精油(例如香柠檬油、白松香油、柠檬油、香叶油、熏衣草油、柑橘油等)、合成精油、柑橘油、动物芳香化学物质、植物芳香化学物质(例如基于鲜花或基于水果的)以及本领域公知的任意香料成分，例如，但不限于α-蒎烯、柠檬烯、顺-3-己烯醇、苯乙醇、乙酸苏合香酯，丁子香酚、玫瑰氧化物、芳樟醇、苯甲醛、麝香酮、Thesaron(高砂香料工业株式会社的产品)、丁酸乙酯、2-甲基丁酸等以及在例如，S.Arctander,“Perfume and Flavor Chemicals”,1969,Montclair,NewJersey,USA，以及国际专利申请号WO 2013/064412；WO 2012/126686；WO 2010/061316；WO2010/082684；WO 2008/004145；WO 2008/026140；WO 2007/054853；WO 2006/043177；WO2006/030268；WO 2001/093813和美国专利号6,743,768以及美国专利申请号US 2005/0101498中所述的任意香料成分，其内容均通过引用并入本申请。
本申请所含的香料的性质在本发明的背景下是不重要的，只要其与形成本申请所述的组合物的材料具有相容性即可。通常根据使用本发明的分散产品或消耗品所需要达到的香化效果的功能对其进行选择，并且将根据目前香水制造领域的现行方法对其进行制剂。其可以由香水成分或组合物组成。这些术语可以定义多种天然的和合成来源的目前用于制备香水消费品的具有气味的物质。其包括单一化合物或混合物。此类成分的特定示例可以见于目前的文献中，例如Perfume and Flavor Chemicals by S.Arctander 1969,Montclair,N.J.(USA)。这些物质是香水消费品领域的技术人员所熟知的，即其使得消费品具有气味通常是香味或者修饰所述消费品的气味。
还可以将天然提取物包封在本发明的系统中；这些包括例如柑橘提取物如柠檬、桔子、酸橙、葡萄柚或柑橘油，或者植物、草药和水果的精油等。
特定的成分是具有较高的空间位阻的那些并且特别是来自下述组之一的那些：
-组1：包含具有至少一个线性或支链C1至C4烷基或烯基取代基的环己基、环己烯基、环己酮或环己烯酮环的香水成分；
-组2：包含具有至少一个线性或支链C1至C4烷基或烯基取代基的环戊基、环戊烯基、环戊酮或环戊烯酮环的香水成分；
-组3：包含苯环的香水成分或者包含具有至少一个线性或支链C5至C8烷基或烯基取代基或具有至少一个苯基取代基和任选地一个或多个线性或支链C1至C3烷基或烯基取代基的环己基、环己烯基、环己酮或环己烯酮环的香水成分；
-组4：包含至少两个稠合的或连接的C5和/或C6环的香水成分；
-组5：包含莰酮样环结构的香水成分；
-组6：包含至少一个C7至C20环结构的香水成分；
-组7：logP值在3.5以上并且包含至少一个叔丁基或至少一个三氯甲基取代基的香水成分。
各个这些组的成分的示例：
-组1：2,4-二甲基-3-环己烯-1-甲醛(来源：芬美意公司(Firmenich SA)，日内瓦，瑞士)、异环柠檬醛、薄荷酮、异薄荷酮、(甲基2,2-二甲基-6-亚甲基-1-环己基羧酸乙烯，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、橙花酮、松油醇、二氢松油醇、乙酸萜品酯、二氢乙酸萜品酯、二戊烯、桉油精、己酸酯、玫瑰氧化物、((S)-1,8-p-薄荷二烯-7-醇，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、1-p-薄荷烯-4-醇、(1RS,3RS,4SR)-3-p-乙酸薄荷酯(mentanyl acetate)、(1R,2S,4R)-4,6,6-三甲基-双环[3,1,1]庚-2-醇、(四氢-4-甲基-2-苯基-2H-吡喃，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、乙酸环己酯、乙酸三甲基环己酯、浆果乙酯(Fructalate)(1,4-环己烷二甲酸二乙酯，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、((3ARS,6SR,7ASR)-全氢-3,6-二甲基-苯并[B]呋喃-2-酮，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、Natactone((6R)-全氢-3,6-二甲基-苯并[B]呋喃-2-酮，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、2,4,6-三甲基-4-苯基-1,3-二氧六环、2,4,6-三甲基-3-环己烯-1-甲醛；
-组2：(E)-3-甲基-5-(2,2,3-三甲基-3-环戊烯-1-基)-4-戊烯-2-醇(来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、(1'R,E)-2-乙基-4-(2',2',3'-三甲基-3'-环戊烯-1'-基)-2-丁烯-1-醇(来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、聚檀香醇((1'R,E)-3,3-二甲基-5-(2',2',3'-三甲基-3'-环戊烯-1'-基)-4-戊烯-2-醇，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、2-庚基环戊酮、(甲基-(1R)-顺式-3-氧代-2-戊基-1-环戊乙酸酯，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、凡路酮(Veloutone)(2,2,5-三甲基-5-戊基-1-环戊酮，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、(3,3-二甲基-5-(2,2,3-三甲基-3-环戊烯-1-基)-4-戊烯-2-醇，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、3-甲基-5-(2,2,3-三甲基-3-三甲基环戊烯-1-基)-2-戊醇(来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)；
-组3：突厥酮、新丁烯酮(1-(5,5-二甲基-1-环己烯-1-基)-4-戊烯-1-酮，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、Nectalactone((1'R)-2-[2-(4'-甲基-3'-环己烯-1'-基)丙基]环戊酮)、α-紫罗兰酮、β-紫罗兰酮、大马酮、王朝酮(1-(5,5-二甲基-1-环己烯-1-基)-4-戊烯-1-酮和1-(3,3-二甲基-1-环己烯-1-基)-4-戊烯-1-酮的混合物,来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、(1-(2,6,6-三甲基-1-环己烯-1-基)-2-丁烯-1-酮，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、罗曼麝香((1S,1'R)-[1-(3',3'-二甲基-1'-环己基)乙氧基羰基]甲基丙酸酯，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、2-叔-丁基-1-环己基乙酸酯(来源：国际香精香料公司(International Flavors andFragrances)，USA)、(1-(2,2,3,6-四甲基-环己基)-3-己醇，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、反式-1-(2,2,6-三甲基-1-环己基)-3-己醇(来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、(E)-3-甲基l-4-(2,6,6-三甲基-2-环己烯-1-基)-3-丁烯-2-酮、萜烯基异丁酸酯、(4-(1,1-二甲基乙基)-1-环己基乙酸酯，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、8-甲氧基-1-p-薄荷烯、海佛麝香((1S,1'R)-2-[1-(3',3'-二甲基-1'-环己基)乙氧基]-2-甲基丙基丙酸酯，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)，对位叔丁基环己酮、薄荷烯硫醇、1-甲基-4-(4-甲基-3-戊烯基)-3-环己烯-1-甲醛、烯丙基环己基丙酸酯、环己基水杨酸酯；
-组4：甲基柏木酮(来源：国际香精香料公司，USA)、Verdylate、岩兰草醇(vetyverol)、岩兰草酮(vetyverone)、1-(八氢-2,3,8,8-四甲基-2-萘基)-1-乙酮(来源：国际香精香料公司，USA)、(5RS,9RS,10SR)-2,6,9,10-四甲基-1-氧杂螺[4.5]癸-3,6-二烯和(5RS,9SR,10RS)异构体、6-乙基-2,10,10-三甲基-1-氧杂螺[4.5]癸-3,6-二烯、1,2,3,5,6,7-六氢-1,1,2,3,3-五甲基-4-二氢茚酮(来源：国际香精香料公司，USA)、(3-(3,3-二甲基-5-二氢茚基)丙醛和3-(1,1-二甲基-5-二氢茚基)丙醛的混合物，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、胡椒醚(3',4-二甲基-三环[6.2.1.0(2,7)]十一碳-4-烯-9-螺-2'-环氧乙烷，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、9/10-亚乙基-3-氧杂三环[6.2.1.0(2,7)]十一烷、(全氢化-5,5,8A-三甲基-2-萘基乙酸酯，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、1-萘酚(Octalynol)、降龙涎醚(十二氢-3a,6,6,9a-四甲基-萘并[2,1-b]呋喃，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、三环[5.2.1.0(2,6)]十二-3-烯-8-基乙酸和三环[5.2.1.0(2,6)]十二-4-烯-8-基乙酸以及三环[5.2.1.0(2,6)]十二-3-烯-8-基丙酸酯和三环[5.2.1.0(2,6)]十二-4-烯-8-基丙酸酯；
-组5：樟脑、冰片、乙酸异冰片酯、8-异丙基-6-甲基-双环[2.2.2]十-5-烯-2-甲醛、樟脑蒎烯、柏木甲醚(8-甲氧基-2,6,6,8-四甲基-三环[5.3.1.0(1,5)]十一烷，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、雪松烯、雪松烯醇、雪松醇、(9-亚乙基-3-氧杂三环[6.2.1.0(2,7)]十一碳-4-酮和10-亚乙基-3-氧杂三环[6.2.1.0(2,7)]十一碳-4-酮的混合物，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、3-甲氧基-7,7-二甲基-10-亚甲基-双环[4.3.1]癸烷(来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)；
-组6：(三甲基-13-氧杂双环-[10.1.0]-三癸-4，8-二烯，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、黄葵内酯LG((E)-9-环十六烯-16-内酯，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、(环十五烯内酯，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、麝香烯酮(3-甲基-(4/5)-环十五烯酮，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、麝香酮(来源：来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、(环十五烷内酯，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、(环十五烷酮，来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、(1-乙氧基乙氧基)环十二烷(来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、麝香T(Astrotone)；
-组7:(来源：芬美意公司，日内瓦，瑞士)、松香油。
本申请所述的香料组合物可以作为下述产品中的香料组分：香料产品如香水、淡香精、淡香水、古龙水等；皮肤护理制品，洁面乳、雪花膏、洁肤霜、冷霜、按摩霜、乳液、花露水、粉底液、面膜、卸妆水等；化妆用品，粉底、扑面粉、粉饼、爽身粉、口红、胭脂、唇膏、腮红、眼线、睫毛膏、眼影、眉笔、眼膜、指甲油、洗甲水等；发用化妆品，发蜡、润发油、梳整水、发蜡条、发用固体、护发油、焗油膏、发乳、护发素、整发液、发胶、生发剂、染发剂等；晒黑化妆品，晒黑产品、防晒产品等；药妆，止汗剂、须后水和凝胶、烫发剂、药皂、药用洗发水、药用皮肤化妆品等；护发产品，洗发液、染发剂、染发洗发液(rinse-in-shampoo)、护发素、护理品、发膜等；肥皂，盥洗皂(toilet soap)、浴皂、香水皂(perfumed soap)、透明皂、合成皂等；身体清洁剂，沐浴液、沐浴露、洗手液等；和沐浴制品，浴剂(例如浴盐、沐浴片和沐浴液)、泡沫浴液(例如泡泡浴)、浴油(例如沐浴香水和沐浴胶囊)、奶浴、沐浴胶、沐浴香精块等；洗涤剂，衣物重垢型洗涤剂、衣物轻垢型洗涤剂、液体洗涤剂、洗衣皂、浓缩洗涤剂、皂粉等；织物柔顺剂，柔顺剂、家具护理用品等；清洁剂(cleaning agent)，清洁剂(cleanser)、房屋清洁剂、厕所清洁剂、浴室清洁剂、玻璃清洁剂、脱模剂、排水管清洁剂；厨房清洁剂，厨房皂、厨房合成皂、餐具清洁剂等；漂白剂，氧化型漂白剂(例如基于氯的漂白剂或基于氧的漂白剂)、还原型漂白剂(例如基于硫的漂白剂)、荧光漂白剂等；气雾剂，喷雾型、粉末喷雾型等；除臭-芳香剂，固体型、凝胶型、液体型等；其他制品，棉纸、厕纸等；和在本申请所述的个人护理组合物的一些实施方式中。
掺入目标产品和/或个人护理组合物中的释放气味的组合物的量的范围可以为以重量计从0.001至50％，和更优选地以重量计从0.01至20％。
在一些实施方式中，可以将至少一种固定剂加入所述香料组合物中。可以使用，例如，但不限于，乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丙三醇、己二醇、苯甲酸苄酯、柠檬酸三乙酯、邻苯二甲酸二乙酯、氢化松香酸甲酯、中链脂肪酸甘油三酯和中链脂肪酸甘油二酯。
个人护理组合物
在一些实施方式中，可以将本申请所述的丝颗粒和组合物提供在不同类型的个人护理组合物中。在一个实施方式中，可以将所述个人护理组合物制成选自下组的护发组合物：洗发液、护发素、去屑护理品、造型产品、造型护发素、头发修复或护理精华、乳液、霜、发蜡和化学护理品。在另一个实施方式中，所述造型产品选自下组：喷雾、摩丝、染发剂、凝胶、泡沫及其组合。在另一个实施方式中，所述化学护理品选自下组：烫发剂、顺发剂，和持久的、半持久的和临时染色剂及其组合。
在另一个实施方式中，可以将所述个人护理组合物制成选自下组形式的皮肤护理组合物：滋润沐浴乳、沐浴乳、抗菌清洁剂、皮肤保护护理品、润肤露、面霜、润肤霜、洁面乳、基于表面活性剂的面部清洁剂、面部磨砂凝胶、爽肤水、磨砂膏、面膜、须后乳液和防晒。
在另一个实施方式中，可以将所述个人护理组合物制成选自下组形式的化妆品组合物：眼部凝胶、口红、唇彩、润唇膏、睫毛膏、眼线膏、粉饼配方、粉底、香料和/或固体香水。在又一个实施方式中，所述化妆品组合物包括彩妆组合物。彩妆组合物包括但不限于彩妆化妆品，如睫毛膏、口红、唇线膏、眼影、眼线膏、胭脂、彩妆粉底和指甲油。
在又一个实施方式中，可以将所述个人护理组合物制成选自下组形式的指甲护理组合物：指甲油(nail enamel)、角质层护理品、指甲油(nail polish)、指甲护理品和洗甲水。
在又一个实施方式中，可以将所述个人护理组合物制成选自下组形式的口腔护理组合物：牙膏、漱口水、口气清新剂、美白护理品和惰性载体基材。
在又一个实施方式中，所述个人护理组合物可以包含释放气味的物质/组合物(例如香料组合物)和/或调味剂物质/组合物，例如以提供和/或改善所述个人护理组合物的气味和/或味道。
所述个人护理组合物可以是适于应用需求和/或用户的喜好的任意形式。例如，所述个人护理组合物可以是乳化的载剂形式，如营养霜或露、稳定的凝胶或分散系统，如皮肤软化剂、营养乳液、营养霜、按摩霜、护理精华、脂质体递送系统、局部面膜、基于表面活性剂的清洁系统如洗发液或沐浴露、气雾或喷雾形式的分散剂或乳剂、头发或皮肤护理剂、造型助剂或着色产品如液、霜、固体、无水或笔形式的化妆品。
在本申请所述各种个人护理组合物的一些实施方式中，所述组合物还可以包含本申请所述的活性成分或释放气味的物质和/或调味剂物质。本领域技术人员将知晓多种用于个人护理组合物中的活性成分或释放气味的物质和/或调味剂物质，可以在本申请中使用其中的任意一个，参见例如MC Publishing Co出版的McCutcheon's FunctionalMaterials,North American and International Editions,(2003)。例如，本申请所述的个人护理组合物可以包含以所述组合物重量计水平从约0.0001％至约20％的皮肤护理活性成分。在另一个实施方式中，所述个人护理组合物包含以所述组合物的重量计从约0.001％至约5％的皮肤护理活性成分。在又一个实施方式中，所述个人护理组合物包含以所述组合物的重量计从约0.01％至约2％的皮肤护理活性成分。
在一些实施方式中，本申请所述的丝颗粒和组合物可以用于稳定至少一种皮肤护理活性成分和/或使至少一种皮肤护理活性成分控制释放或持续释放。皮肤护理活性成分包括但不限于抗氧化剂，如生育酚和抗坏血酸衍生物；视黄酸或视黄醇；精油；类黄碱、萜类、合成的类黄碱和萜类等；维生素和维生素衍生物；羟基和多羟基酸及其衍生物，如AHA和BHA及其反应产物；肽和多肽及其衍生物，如糖肽和脂化的肽、热休克蛋白和细胞因子；酶和酶抑制剂及其衍生物如蛋白酶、MMP抑制剂、过氧化氢酶、辅酶Q10、葡萄糖氧化酶和超氧化物歧化酶(SOD)；氨基酸及其衍生物；细菌、真菌和酵母发酵产物及其衍生物，包括蘑菇、藻类和海藻及其衍生物；植物甾醇以及植物和植物部分提取物；磷脂及其衍生物；去头屑剂，如吡啶硫酮锌，和化学或有机防晒剂如乙基己基甲氧基肉桂酸酯、阿伏苯宗、苯基苯并咪唑磺酸和/或氧化锌。本申请还提供了包含所述活性成分的递送系统。
除了上文所述的活性剂以外，所述个人护理组合物还可以包含生理上可接受的运载体或赋形剂。特别地，本申请所述的个人护理组合物可以包含安全和有效量的皮肤学上可接受的运载体，其适于局部应用于皮肤或头发，在其中掺入精油物质和任选地其他物质以使得所述精油物质和任选地其他成分能够以适宜的浓度递送至所述皮肤或头发。因此所述运载体可以作为所述精油成分的稀释剂、分散剂或溶剂等以确保其能够以适宜的浓度平稳地应用于和分布于所选定的靶点。
还可以将本申请所述的有效量的丝颗粒和组合物包括在应用于角质材料如指甲和头发的个人护理组合物中，其包括但不限于用作头发喷雾组合物、头发造型组合物、洗发液和/或护发素组合物、用于头发生长调节的组合物以及出于治疗皮脂溢出、皮炎和/或头皮屑的目的用于头发和头皮的组合物的那些。
可以将有效量的本申请所述的丝颗粒和组合物包括在适于皮肤、牙齿、指甲和头发局部应用的个人护理组合物中。这些组合物可以以乳膏、洗剂、凝胶、混悬剂、分散剂、微乳、纳米分散剂、微球、水凝胶、乳剂(例如水包油和油包水，以及复乳)和多层凝胶等形式存在(参见例如，The Chemistry and Manufacture of Cosmetics,Schlossman等，1998)，以及可以将其制成水性或硅酮组合物或可以将其制成在连续水相中含一个或多个油相的乳剂(或者在油相中含水相)。
还可以将多种可选的成分如中和剂、香料、香水和香水稳定剂、着色剂、表面活性剂、乳化剂和/或增稠剂加入本申请的个人护理组合物中。任意附加成分应增强所述产品例如使皮肤柔软/光滑方面的益处。此外，任意此类成分不应对所述产品的美学性质产生负面影响。
适宜地，本申请所述个人护理组合物的pH范围为从约3.5至约10，特别地从约4至约8和更特别地从约5至约7，其中根据需要通过加入酸、碱或缓冲盐调整最终组合物的pH，其取决于所述组合物的形式和所述化合物所需的pH。
本领域技术人员将知晓制备本发明的个人护理组合物的各种技术，其均可以在本申请中使用。
药物组合物和控制/持续释放
不仅本申请所公开的丝颗粒和/或基于丝的组合物能够使得释放气味的物质和/或调味剂物质从所述丝颗粒或其他基于丝的组合物的油相中控制或持续地释放，而且本申请所述的丝颗粒和基于丝的组合物还能够使得活性剂(如果有的话)从所述基于丝的材料和/或所述油相中控制或持续地释放。在药物组合物中存在所述释放气味的物质和/或调味剂物质能够减轻或掩盖药物组合物中活性剂(例如治疗剂)的不良气味和/或味道，从而增加患者对所述药物组合物的施用的接受性或依从性。在本申请中使用的术语“持续性递送”指在给药后的一段时间内在体内或体外持续地递送药剂(例如活性剂和/或释放气味的物质和/或调味剂物质)。例如，持续释放能够发生在至少几天、一周或几周的一段时间内。在体内持续性递送所述药剂能够通过例如所述药剂随着时间的推移具有持续性的治疗效果证明。或者，所述药剂的持续性递送能够通过检测随着时间的推移所述药剂在体内的存在情况所证明。在一些实施方式中，所述持续性释放是在1周、2周、3周、4周、1个月、2个月、3个月、4个月、5个月、6个月或者更长的一段时间内。
活性剂和/或释放气味的物质和/或调味剂物质的每日释放范围可以从约1ng/天至约1000mg/天。例如，所释放的量可以在下限为从1至1000(例如1至1000之间的所有整数)和上限可以从1至1000(例如1至1000之间的所有整数)的范围内，其中所述下限和上限的单位能够独立地选自ng/天、μg/天、mg/天或其任意组合。
在一些实施方式中，所述每日范围可以从约1μg/天至约10mg/天、从约0.25μg/天至约2.5mg/天、或者从约0.5μg/天至约5mg/天。在一些实施方式中，所述活性剂的每日释放范围可以从约100ng/天至1mg/天，例如，或约500ng/天至5mg/天、或者约100μg/天。
在一些实施方式中，所述活性剂和/或释放气味的物质和/或调味剂物质在一段时间内的释放可以遵循接近零级释放的动力学。例如，可以在1周、2周、3周、4周、1个月、2个月、3个月、4个月、5个月、6个月、12个月、1年或者更长的一段时间内达到接近零级的释放动力学。
在一些实施方式中，本申请所述的组合物未观察到明显的表观初期突释释放。因此，在一些实施方式中，在本申请所述组合物施用的前48、24、18、12或6小时内所述活性剂和/或释放气味的物质和/或调味剂物质的初始突释为在所述组合物中存在的活性剂和/或释放气味的物质和/或调味剂物质总量的低于25％、低于20％、低于15％、低于10％、低于9％、低于8％、低于7％、低于6％、低于5％、低于4％、低于3％、低于2％或者低于1％。在一些实施方式中，在施用的前6或12小时、1、2、3、4、5、6、7天、1和2周内所述活性剂和/或释放气味的物质和/或调味剂物质无显著的或可检测的初始突释。
在又一个方面，本申请提供了在体内持续性递送活性剂(例如治疗剂)联合释放气味的物质和/或调味剂物质的方法。所述方法包括给予对象本申请所述的丝颗粒和/或组合物，所述丝颗粒和/或组合物包含包封于油滴中的释放气味的物质和/或调味剂物质，并且活性剂分布于所述基于丝的基质和/或油滴中。不希望受到理论的束缚，所述活性剂能够每日以治疗有效量释放。在本申请中使用的术语“治疗有效量”指有效提供所需结果的活性剂的量。治疗有效量的确定对本领域技术人员而言是容易的。在通常情况下，治疗有效量可以根据对象的病史、年龄、状况、性别以及在所述对象中的医疗状况的严重程度和类型，以及给予的用于抑制神经退行性病变病理过程的其他药剂的情况而改变。可以从待治疗病况的动物模型中获得关于化合物的效能和能够达到治疗有效量的剂量的指导原则。
对于施用至对象而言，可以将所述基于丝的材料制成药学上可接受的组合物，所述组合物中包含本申请所述的基于丝的材料，其与一种或多种药学上可接受的运载体(添加剂)和/或稀释剂共同制剂。可以将所述组合物特别地制成以固体或液体形式施用，包括适于下述的那些：(1)口服施用，例如，灌药(水性或非水性溶液或混悬液)、锭剂、糖丸、胶囊、丸剂、片剂(例如靶向于口腔、舌下和全身吸收的那些)、大丸剂、粉剂、颗粒剂、应用于舌的糊剂；(2)胃肠外施用，作为例如无菌溶液或混悬液，或持续释放制剂的例如通过皮下、肌内、静脉内或硬膜外注射剂；(3)局部应用，例如，作为应用于皮肤的乳膏、软膏、或控释贴片或喷雾；(4)阴道内或直肠内，例如，作为阴道栓、乳膏或泡沫；(5)舌下施用；(6)眼内施用；(7)透皮施用；(8)跨粘膜施用或(9)鼻内施用。此外，可以使用药物递送组合物将化合物植入或注射给予患者。参见，例如，Urquhart等，Ann.Rev.Pharmacol.Toxicol.24:199-236(1984)；Lewis,ed."Controlled Release of Pesticides and Pharmaceuticals"(PlenumPress,New York,1981)；美国专利号3,773,919和美国专利号353,270,960。
在本申请中使用的术语“药学上可接受的”指在可靠的医学判断的范围内适于与人类和动物的组织接触而不会产生过度的毒性、刺激、过敏应答或者其他问题或并发症，并具有合理的收益/风险比的那些化合物、材料、组合物和/或剂型。
在本申请中使用的术语“药学上可接受的运载体”指药学上可接受的材料、组合物或载剂，如液体或固体填充剂、稀释剂、赋形剂、生产助剂(例如润滑剂，滑石镁，硬脂酸镁、钙或锌、或者硬脂酸)或者包封溶剂的材料，其涉及将对象化合物从机体的一个器官或部分携带或转运至机体的另一个器官或部分。各运载体必须是“可接受的”指其与所述处方的其他成分具有相容性并且不会对患者造成伤害。能够作为药学上可接受的运载体的一些示例性材料包括：(1)糖，如乳糖、葡萄糖和蔗糖；(2)淀粉如玉米淀粉和马铃薯淀粉；(3)纤维素及其衍生物，如羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、乙基纤维素、微晶纤维素和乙酸纤维素；(4)粉状西黄蓍胶；(5)麦芽；(6)明胶；(7)润滑剂，如硬脂酸镁、十二烷基硫酸钠和滑石粉；(8)赋形剂，如可可脂和栓剂蜡；(9)油，如花生油、棉籽油、红花油、芝麻油、橄榄油、玉米油和大豆油；(10)二醇，如丙二醇；(11)多元醇，如甘油、山梨醇、甘露醇和聚乙二醇(PEG)；(12)酯，如油酸乙酯和月桂酸乙酯；(13)琼脂；(14)缓冲剂，如氢氧化镁和氢氧化铝；(15)海藻酸；(16)无热源水；(17)等张盐；(18)林格氏液；(19)乙醇；(10)pH缓冲液；(21)聚酯，聚碳酸酯和/或聚酸酐；(22)膨胀剂，如多肽和氨基酸；(23)血清成分，如血清白蛋白、HDL和LDL；(22)C2-C12醇，如乙醇；和(23)在药物制剂中使用的其他无毒的相容性物质。润湿剂、着色剂、释放剂、包衣剂、甜味剂、调味剂、香味剂、防腐剂和抗氧化剂也可以存在于制剂中。术语如“赋形剂”、“运载体”、“药学上可接受的运载体”等在本申请中可以互换使用。
药学上可接受的抗氧化剂包括但不限于(1)水溶性抗氧化剂，如抗坏血酸、盐酸半胱氨酸、硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠等；(2)油溶性抗氧化剂，如抗坏血酸棕榈酸酯、丁基羟基茴香醚(BHA)、丁基羟基甲苯(BHT)、卵磷脂、没食子酸丙酯、α-生育酚等；和(3)金属螯合剂，如柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、山梨醇、酒石酸、磷酸等。
在本申请中使用的术语“施用”指通过使得至少部分所述活性剂和/或释放气味的物质和/或调味剂物质的定位在所需位点的方法或途径将组合物置于对象中。可以通过在对象中产生有效治疗的任意适宜途径施用本申请所述的组合物，即施用的结果为使得至少部分所递送的所述活性剂和/或释放气味的物质和/或调味剂物质递送进入对象中的所需位置。示例性的递送方式包括但不限于植入(implant)、注射、输注、滴注、移植(implantation)或摄入。“注射”包括但不限于静脉内、肌内、动脉内、鞘内、心室内、囊内、眶内，心内、皮内、腹腔内、经气管、皮下、关节内、囊下、蛛网膜下、脊柱内、脑脊柱内和胸骨内注射和输注。
在一些实施方式中，可以将本申请所述的基于丝的材料植入对象中。在本申请中使用的术语“植入”及其在语法上相关的术语指将所述基于丝的材料临时性、半永久性或永久性定位在对象中的特定位置。该术语不需要将所述基于丝的材料永久性固定在特定位置或定位。示例性的体内位置包括但不限于伤口、创伤或疾病部位。
使用本申请所述的丝颗粒和/或基于丝的组合物的示例性方法
本申请所述的组合物可以用于多种应用中。在一些实施方式中，本申请所述的组合物可以用于稳定在所述组合物的油相中存在的释放气味的物质和/或调味剂物质。可以将所述丝颗粒和/或基于丝的组合物用作在室温或更高的温度下贮存和稳定或保持释放气味和/或调味剂物质的量的形式，和/或用作将释放气味的物质和/或调味剂物质施用或应用至对象的递送载剂。因此，在一个方面，所述使用方法可以包括保持本申请所述的至少一种组合物(包括本申请所述的稳定贮存的组合物)或至少一种丝颗粒，其中当所述组合物(a)经过至少一个冻融循环，或(b)在约室温或更高的温度下保持至少约24小时，或者(c)经过(a)和(b)两者时，在所述组合物或所述丝颗粒的油相中存在的所述释放气味的物质和/或调味剂物质能够保持其原始载量的至少一部分(例如至少约30％或更高，包括例如至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％或更高)。
在一些实施方式中，所述组合物能够保持至少约1个月或更长时间，例如至少约2个月或更长时间、至少约3个月、至少约4个月、至少约5个月或更长时间。
附加地或可选地，本申请所述组合物的一些实施方式可以用于使释放气味的物质和/或调味剂物质从所述组合物的油相中可控地释放。因此，在一个方面，所述使用方法可以包括保持本申请所述的至少一种组合物(包括本申请所述的贮存稳定的组合物)或至少一种丝颗粒，其中所述基于丝的材料对所述至少一种释放气味的物质和/或调味剂物质来说是可渗透的，以使得所述释放气味的物质和/或调味剂物质能够通过所述基于丝的物质以预先确定的速率释放进入周围的环境中。在一些实施方式中，所述预先确定的释放速率可以通过例如调整在所述基于丝的材料中存在的β-片层构象的丝纤蛋白的量、所述基于丝的材料的孔隙度或其组合来控制。生产多孔性丝材料的方法是本领域公知的，例如通过致孔剂浸出法和/或冷冻干燥。
所述组合物可以在任意环境条件下保持。例如，在一些实施方式中，所述组合物可以在约室温下保持。在其他实施方式中，所述组合物可以在约37℃或更高的温度下保持。在一些实施方式中，所述组合物可以在暴露于光照的条件下保持。在一些实施方式中，所述组合物可以在相对湿度至少约10％或更高的条件下保持，包括例如至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或者更高。
本申请所述的丝颗粒和/或基于丝的组合物还可以用于递送释放气味的物质和/或调味剂物质。递送释放气味的物质和/或调味剂物质的方法包括将本申请所述的至少一种组合物(包括本申请所述的稳定贮存的组合物)或至少一种丝颗粒应用于或给予对象，所述组合物或丝颗粒的基于丝的材料对所述释放气味的物质和/或调味剂物质来说是可渗透的，以使得在将所述组合物应用于或给予所述对象后所述释放气味的物质和/或调味剂物质能够通过所述基于丝的材料以预先确定的速率释放。
在一些实施方式中，所述释放气味的物质和/或调味剂物质能够释放进入周围的环境中。本申请所述的术语“周围的环境”指本申请所述的丝颗粒或基于丝的组合物的周围环境，其取决于所述丝颗粒或基于丝的组合物被置于或应用于的场所。根据应用目的和/或应用部位，在一些实施方式中，在所述组合物的油相中存在的所述释放气味的物质可以释放进入周围的环境中，例如周围的空气中。在这些实施方式中，可以将所述组合物局部地应用于所述对象。在一个实施方式中，可以将所述组合物应用于对象的皮肤或表面。所述对象可以是活体对象，例如哺乳动物对象，或者其可以是物理对象，如制品。
在一些实施方式中，当将所述组合物体内应用或施用时，在所述组合物的油相中存在的所述释放气味的物质和/或调味剂物质(例如在油相内部存在的挥发性的、疏水性和/或亲脂性药剂)可以释放至对象的靶生物细胞，例如对象的嗅觉细胞或味蕾。在这些实施方式中，可以将所述组合物口服或局部应用于或给予所述对象。
在所述组合物包含释放气味的物质(例如香料)的另一个方面，本申请还提供了用于个体搽香水的方法。所述方法包括将本申请所述的包含释放气味的物质的组合物应用于个体的皮肤表面。
包含释放气味的物质的所述组合物可以是薄膜(例如粘结剂)、喷雾或气雾剂、走珠、固体(蜡)、液体或其任意组合形式的。
根据本申请所述的组合物的形式，可以将所述组合物以任意方式用于皮肤表面，例如通过喷雾、滚动、揉、铺展、放置粘附、平滑或其任意组合。
涉及本申请所述的释放气味的组合物的又一个方面提供了一种使制品具有味道或气味的方法。所述方法包括将释放气味的组合物引入所述制品中(包含包封一个或多个油滴的基于丝的基质的组合物，其中所述油滴包含至少一种释放气味的物质)。
制品可以是被赋予气味的任意物品。可以包含本申请所述的释放气味的组合物的制品的示例包括但不限于个人护理产品(例如护肤品、护发产品和化妆品产品)、个人卫生产品(例如餐巾、肥皂)、洗涤产品(例如洗衣液或洗衣粉，和织物柔顺棒/液体/薄片)、织物、散发香味的产品(例如空气清新剂)和清洁产品。例如，可以将所述释放气味的组合物加入或与所述制品混合，和/或替代性地可以将所述释放气味的组合物涂覆在所述制品的表面上。
在一些实施方式中，本申请所述的组合物包含调味剂物质，本申请提供了增强对象对制品的味觉的方法。所述方法包括：应用或给予对象制品，所述制品包含调味剂递送组合物。所述调味剂递送组合物包含包封一个或多个油滴的基于丝的基质，其中所述一个或多个油滴包含调味剂物质。在将所述制品应用或给予所述对象后所述调味剂物质能够通过所述基于丝的基质释放至所述对象的味觉细胞。
适用于这一方面的制品可以包括用于口服用途或可食用产品的任意物品。例如，所述制品可以是化妆品产品(例如口红、润唇膏)、药物产品(例如片剂和糖浆剂)、食品产品(包括可咀嚼的组合物)、饮料、个人护理产品(例如牙膏、口气清新条)及其任意组合。
生产本申请所述的丝颗粒或组合物的方法
本申请还提供了生产本申请所述的丝颗粒或本申请所述的组合物的方法。例如，本申请所述的组合物在通常情况下可以通过包括形成油相(例如油或油滴)分散于基于丝的材料中的乳剂的工艺来生产。丝可以作为乳化剂以稳定油或油滴的乳剂，因此不需要再另外加入乳化剂。
可以采用本领域公知的任意方法生产本申请所述的负载油滴的丝颗粒。例如，在一些实施方式中，可以生产中空的丝颗粒，例如使用相分离方法，如在国际专利申请号WO2011/041395中所描述的，或油模板引导制备方法，如在国际专利申请号WO 2008/118133中所描述的，随后将其浸没在包含释放气味的和/或调味剂物质的油溶液中以便将所述释放气味的和/或调味剂物质负载/扩散进入所述丝颗粒中。在一些实施方式中，可以将在水性丝溶液中的油滴的乳剂进行冻干处理，以使其形成包含释放气味的和/或调味剂物质的丝涂覆的油颗粒。在一些实施方式中，可以对所述乳剂进行超声和/或冻融处理以生产分散于所述基于丝的材料中的尺寸更小的油滴。可以直接使用丝涂覆的油颗粒，或者将其混悬于水性介质中，以便进一步将其包封于基于丝的基质中，其能够用于生产负载多个丝涂覆的油/油颗粒的丝颗粒。
在一些实施方式中，可以采用下述方法生产所述组合物和/或丝颗粒，所述方法包括(a)提供油滴分散在处于溶胶-凝胶转变的丝溶液(在这种情况下，所述丝溶液保持在混合状态)中的乳剂；和(b)将预先确定体积的乳剂加入非水相中。所述丝溶液在非水相中形成在其中包封至少一个所述油滴的至少一个丝颗粒。
在一些实施方式中，在上述步骤(a)中的乳剂可以通过将油相加入所述丝溶液中以形成油滴分散于所述丝溶液中的乳剂来生产。在一些实施方式中，可以在将所述油相加入所述丝溶液前对所述丝溶液进行处理以诱导溶胶-凝胶转变。在其他实施方式中，可以在对所述混合物进行处理以诱导溶胶-凝胶转变之前将所述油相加入所述丝溶液中。
加入所述丝溶液中的所述油相的体积可以改变，例如根据分散于所述丝溶液中的油滴的粒径和/或浓度。在一些实施方式中，可以以油与丝的体积比为约1:1至约1：500、或约1:2至约1:250、或约1:3至约1:100、或者约1:5至约1:50将所述油相加入所述丝溶液中。
在一些实施方式中，所述油相不包含在脂质体形成条件下能够形成脂质体的脂质成分。能够被不包含的此类脂质成分的示例包括但不限于磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酸(PA)、磷脂酰甘油(PG)、甾醇如胆固醇、和非天然的油、阳离子油如DOTMA(N-(1-(2,3-二油酰氧基)丙基)-N,N,N-三甲基氯化铵)，以及1,2-二油酰基-sn-丙三基-3-磷酸胆碱(DOPC)；1,2-二油酰基-sn-丙三基-3-磷酸乙醇胺(DOPE)；1,2-二月桂酰基-sn-丙三基-3-磷酸胆碱(DLPC)和1,2-二肉豆蔻酰基-sn-丙三基-3-磷酸胆碱(DMPC)及其任意组合。一些实施方式中，所述油相能够不包含磷脂。在一些实施方式中，所述油相能够不包含甘油磷脂。
所述油滴包含至少1种或多种(例如1、2、3、4种或更多种)释放气味的物质和/或调味剂物质。在一些实施方式中，可以在将所述油相加入所述丝溶液以形成乳剂之前将所述释放气味的物质和/或调味剂物质加入到所述油相中。
在一些实施方式中，所述释放气味的和/或调味剂物质可以以油的形式提供，例如精油，其通常是含有挥发性芳香化合物的浓缩的疏水性液体并且也将其认为是本申请所定义的挥发油。
在一些实施方式中，可以对包含具有负载的油滴(负载至少一种释放气味的和/或调味剂物质的油滴)的所述丝溶液进行超声和/或冻融处理。不希望受到理论的束缚，所述超声和/或冻融处理能够减小在所述丝溶液中分散的具有负载的油滴的尺寸。仅作为示例之用，在超声前，油与水性丝溶液混合的乳剂可以显示出的平均油滴直径为约100μm至约700μm(例如如图2A所示为～420μm)。对所述乳剂进行轻柔超声(例如振幅～10％持续约5秒)以便将平均油滴直径降低至小于50μm、或小于25μm、或小于10μm、或小于5μm或者更小(例如如图2B所示小于25μm)。
在本申请中使用的术语“溶胶-凝胶转变”指丝溶液的状态，其在某段时间以可流动的液体形式存在，然后在这段时间之后其转变成凝胶形式。根据本申请所述的实施方式，具有溶胶-凝胶转变的丝溶液能够在足够长的时间内保持溶液相以进行双重乳化，然后转变成凝胶，以便将所述油滴包封于其中。因此，包含所述油滴的所述丝溶液的溶胶-凝胶转变能够持续一段时间，所述时间足以使得当将其分装到非水相(例如但不限于油和有机溶剂如聚乙烯醇)时其保持乳剂或溶液状态，并且然后在所述非水相(例如但不限于油和有机溶剂如聚乙烯醇)中形成包封油滴的凝胶颗粒。在一些实施方式中，所述溶胶-凝胶转变能够持续至少约5秒、至少约10秒、至少约20秒、至少约30秒、至少约40秒、至少约50秒、至少约60秒或者更长时间。在一些实施方式中，所述凝胶-溶胶转变能够持续至少约5分钟、至少约10分钟、至少约15分钟、至少约30分钟、至少约1小时、或至少约2小时或者更长时间。在一些实施方式中，所述溶胶-凝胶转变能够持续至少约6小时、至少约12小时、至少约1天、至少约2天或者更长时间。在一些实施方式中，所述溶胶-凝胶转变能够持续不超过2天、不超过1天、不超过12小时、不超过6小时、不超过3小时、不超过2小时、不超过1小时、不超过30分钟、不超过15分钟、不超过10分钟、不超过5分钟、不超过1分钟或者更短的时间。
可以采用公知的在丝纤蛋白中诱导构象改变的任意方法诱导所述丝溶液的溶胶-凝胶转变，包括例如通过电凝胶、pH降低、剪切应力、涡旋、超声、电纺丝、盐加入、空气干燥、水退火、水蒸气退火、醇浸没和/或任意其他丝胶凝法。在一些实施方式中，可以通过超声诱导所述丝溶液的溶胶-凝胶转变。本领域技术人员能够对超声处理进行控制以便将溶胶-凝胶转变调整为不同的持续时间，参见例如美国专利号8,187,616，其全部内容通过引用并入本申请。在一个实施方式中，可以在振幅约1％至约50％、或约5％至约25％、或者约10％至约15％的条件下进行所述超声。在一些实施方式中，所述超声的持续时间可以为从约5秒至约90秒、或从约15秒至约60秒、或者从约30秒至约45秒。可以对超声处理参数(例如振幅、时间或这两者)进行控制，对其进行相应的调整以使得所得到的丝颗粒具有所需的材料性质(例如丝粒径和/或形状、油滴尺寸和/或形状、和/或丝作为包封材料的渗透性)。仅作为示例之用，如实施例1所示，随着超声强度的增加(例如通过增加振幅和/或持续时间如振幅～10％持续15秒，见图7A-7B，对比～15％持续～15秒，见图7C-7D)，所得到的丝颗粒似乎更加细长和不规则。此外，所述基于丝的材料对油相内部存在的释放气味的物质和/或调味剂物质来说渗透性降低(图8C-8D)。
除了超声处理参数以外，针对所述丝颗粒材料性质的其他控制参数包括但不限于丝溶液的性质(例如组分、浓度、溶液粘度、丝脱胶时间)、颗粒制备参数(例如存在或不存在颗粒涂层、丝纤蛋白与油相的体积比、加入连续相(例如油或有机溶剂如聚乙烯醇)的基于丝的乳剂(油滴分散于所述溶胶-凝胶丝溶液中)的等分体积)、被包封的释放气味的和/或调味剂物质的疏水性、对所述丝颗粒的后处理(例如但不限于β片层诱导处理如冻干、水退火和水蒸气退火)(如果有的话)及其任意组合。
仅作为示例之用，所述丝溶液的浓度能够部分地影响油包封的构象。例如，较高浓度的丝溶液能够产生在整个含丝的相中悬浮了多个油滴的分散(称为“微球”)，而浓度较低的丝溶液能够产生“微囊”构象，其中在各颗粒中均含有被丝囊所围绕的一个较大的油滴。因此，用于生产基于丝的材料的所述丝溶液可以是任意浓度，例如其范围从约0.5％(w/v)至约30％(w/v)。在一些实施方式中，针对意向应用和/或材料性质可能需要使用低于0.5％(w/v)或者高于30％(w/v)的丝浓度。在一些实施方式中，所述丝溶液能够具有的浓度为约1％(w/v)至约15％(w/v)、或约2％(w/v)至约7％(w/v)。
在一些实施方式中，对所述丝溶液浓度的选择可能依赖于蚕丝的脱胶时间。在一些实施方式中，所述蚕丝脱胶时间的范围可以从约少于5分钟至约60分钟。不希望受到理论的束缚，所述丝溶液的粘度通常随着脱胶时间的缩短而增加。因此，在一些实施方式中，为了保持一定的溶液粘度，需要从经过较长的脱胶时间的丝中获得的较高浓度的丝溶液。在蚕丝脱胶较短时间的一些实施方式中，例如少于15分钟，所述丝溶液的浓度可能低至0.5％以维持所述基于丝的材料的结构完整性。关于在形成不同基于丝的材料中使用轻脱胶的丝的信息参见例如2013年7月9日提交的国际专利申请号PCT/US13/49740。
在一些实施方式中，所述丝溶液还可以包含至少一种或多种本申请所述的活性剂。例如，在一些实施方式中，所述丝溶液还可以包含至少2种、至少3种、至少4种、至少5种或者更多种本申请所述的活性剂。因此，在一些实施方式中，所述方法还包括在对所述丝溶液进行处理以诱导溶胶-凝胶转变的前后将至少一种活性剂加入所述丝纤蛋白溶液中。
在一些实施方式中，所述丝溶液可以包含至少一种本申请所述的添加剂。在一些实施方式中，所述丝溶液还可以包含至少一种生物相容性聚合物或生物聚合物；增塑剂(例如甘油)；乳剂稳定剂(例如卵磷脂和/或聚乙烯醇)、表面活性剂(例如聚山梨醇酯-20)；界面张力调节剂如表面活性剂(例如盐)；β-片层诱导剂(例如盐)；可检测剂(例如荧光分子)。在一个实施方式中，所述丝溶液还可以包含乳剂稳定剂(例如卵磷脂和/或聚乙烯醇)。
通过将预先确定体积的步骤(a)中得到的乳剂加入非水相(例如油或有机溶剂如聚乙烯醇)中，例如通过挤出样工艺滴加，能够控制所得到的丝颗粒的尺寸。例如，所述乳剂预先确定的体积基本上与所述丝颗粒所需的尺寸相对应或成比例。挤出样工艺的特征为能够精确控制粒径和负载的组分。例如，挤出样工艺可以包括将受控体积的已知组分移取或注射至连续相，例如油相中。在一些实施方式中，可以使用微流体生产更小的丝颗粒，如已针对其他生物材料微粒进行了描述的(Chu等，2007；Tan和Takeuchi,2007；Ren等，2010)。
尽管通常将乳剂(将油滴分散于所述丝溶液中的)加入非水相(例如油相或有机溶剂如聚乙烯醇)以形成包封至少一个油滴的丝颗粒，在一些实施方式中，可以将所述乳剂加入含有表面活性剂(能够降低界面张力的任意分子，例如但不限于聚山梨醇酯-20)的水溶液中。在一个实施方式中，可以将所述乳剂加入包含表面活性剂(例如但不限于聚山梨醇酯-20)的盐溶液中(例如但不限于氯化钠(NaCl))。在这个实施方式中，不仅在所述盐溶液中能够形成丝颗粒，在存在所述盐的丝纤蛋白中还能够形成β片层(例如已知NaCl在丝纤蛋白中诱导β片层)。
在一些实施方式中，所述方法还包括从所述非水相中分离所形成的丝颗粒。从乳剂的连续相中分离分散颗粒的方法是本领域公知的，例如过滤和/或离心，并且可以将其在本申请中使用。
在一些实施方式中，所述方法还可以包括选择所形成的具有特定尺寸的或在选定尺寸分布范围内的丝颗粒。
在一些实施方式中，可以将所述丝颗粒保持在橡胶状、水合凝胶状态。在一些实施方式中，所述方法还可以包括对所述丝颗粒进行后处理。所述后处理可以包括改变所述丝颗粒的至少一种材料性质(例如但不限于所得到的丝颗粒的溶解度、孔隙度和/或机械性质)的任意处理。例如，在一些实施方式中，所述后处理可以包括脱水处理(例如通过干燥或冻干)以生产干燥状态的丝颗粒。在一些实施方式中，所述丝颗粒的冻干可以在其中的丝基质中诱导多孔性结构。在其他实施方式中，所述后处理可以包括在所述颗粒的丝纤蛋白中进一步诱导构象改变的步骤。可以通过例如但不限于冻干或冷冻干燥、水退火、水蒸气退火、醇浸没、超声、剪切应力、电凝胶、pH降低、盐加入、空气干燥、电纺丝、延展或其任意组合中的一种或多种诱导丝纤蛋白中的构象改变。在一些实施方式中，可以对所述丝颗粒和/或基于丝的组合物进行冷冻干燥。在一些实施方式中，根据下文中的详细描述例如水蒸气退火，可以对所述丝颗粒和/或基于丝的组合物进行退火处理。
在一些实施方式中，所述方法还包括在所述丝颗粒的外表面上形成涂层。所述涂层可以作为屏障以保持湿度和/或增加被所述基于丝的材料所围绕的油滴内部包封的释放气味的和/或调味剂物质的保留。替代性的或附加的，所述涂层可以用于控制被所述基于丝的材料所围绕的油滴内部包封的所述释放气味的和/或调味剂物质的释放。在一些实施方式中，所述涂层可以用于控制本申请所述的组合物的光学性质，例如出于美学目的。在一些实施方式中，所述涂层可以用于改善所述颗粒表面的光滑度。
可以采用本领域公知的任意方法将所述涂层应用于所述丝颗粒的外表面上，例如浸涂、喷涂、化学气相沉积、物理气相沉积、电镀、电化学法、溶胶-凝胶法、光学涂覆、粉末涂覆、粉末淤浆涂覆、离心及其任意组合。
本申请所述的任意生物相容性聚合物均能够用于涂覆本申请所述的丝颗粒的外表面。在一些实施方式中，所述涂层可以包含亲水性聚合物。亲水性聚合物的示例包括但不限于均聚物如基于纤维素的聚合物、基于蛋白的聚合物、水溶性基于乙烯基的聚合物、水溶性基于丙烯酸的聚合物和基于丙烯酰胺的聚合物，以及合成的聚合物如交联的亲水性聚合物，例如聚(氧化乙烯)。
在一些实施方式中，所述涂层可以包含丝纤蛋白层。对于形成丝涂层的示例性方法的描述参见例如国际专利申请号WO 2007/016524。例如，可以通过将所述丝颗粒的外表面与丝溶液接触并且诱导在丝纤蛋白中的构象改变形成丝涂层。在一些实施方式中，可以将所述丝颗粒置于待涂覆的丝溶液的表面上。所述丝颗粒保持在所述溶液的表面上直至压力差迫使其流过所述丝溶液(例如通过一轮快速离心可以迫使所述丝颗粒到达所述丝溶液的底部)。当其流过所述丝溶液时，所述丝颗粒被涂覆。可以采用本领域公知的任意方法将过量的丝倾出并且将所述丝颗粒结晶以便在本申请所述的丝纤蛋白中诱导构象改变。在一个实施方式中，可以利用附加的多轮离心例如使其通过乙醇或盐溶液将所述丝颗粒结晶(图26A)。使用该涂覆方案能够容易地和迅速地使用一个或多个丝涂层覆盖所述颗粒(例如1、2、3、4个或更多个丝涂层)。所述丝颗粒保持其形状和尺寸并且显示出最小的聚集特征(图26B)。
在替代性的实施方式中，不必使所述丝颗粒流过批量的丝溶液，可以使用滤器保持所述丝颗粒固定而使少量所述丝溶液通过所述丝颗粒，例如利用重力或通过离心，如图26C所示。根据所述丝微粒的尺寸，应对所述滤器的孔径进行选择以使得所述孔足够小以便仅允许液体(例如丝溶液)流过但阻止所述丝颗粒通过。可以使所述丝溶液和任选地β片层诱导剂(例如乙醇)流过所述丝颗粒，在各颗粒周围形成均匀的涂层(图26D)。
尽管本申请所述的涂覆技术使用丝溶液进行的，但是本领域技术人员能够容易地想到可以使用其他聚合物溶液采用相同的技术进行涂覆，例如但不限于下文所述的亲水性聚合物溶液。
在一些实施方式中，所述涂层可以包含被丝层所覆盖的亲水性聚合物层。在这些实施方式中，所述亲水性聚合物层可以包含聚(氧化乙烯)(PEO)。为了形成包含被丝层所覆盖的亲水性聚合物层的涂层，仅作为示例之用，可以将所述丝颗粒的外表面与亲水性溶液接触以形成亲水性聚合物层，并且然后可以将所得到的亲水性聚合物层与丝溶液接触以形成涂覆所述亲水性聚合物涂层的丝涂层。
不希望受到理论的束缚，尽管PEO是高粘性的并且能够具有保水性屏障的功能，但是附加的丝涂层能够对所包封的物质提供保护。所述丝层能够起到限制PEO扩散和阻止快速失水的作用。不希望受到理论的束缚，PEO/丝复合涂层能够有助于保持所述丝颗粒周围的水化并且阻止挥发性试剂如香料的提前释放。
在一些实施方式中，所述涂层还包含本申请所述的添加剂。例如，所述涂层还可以包含造影剂和/或染料。
在丝纤蛋白中诱导构象改变(例如β片层的形成)
在一些实施方式中，可以将本申请所述的丝颗粒和/或基于丝的组合物制成水不溶性的，例如通过增加丝纤蛋白中β片层的含量。有多种不同的用于在基于丝的材料中诱导丝纤蛋白的构象改变(例如β片层的形成)的方法。不希望受到理论的束缚，诱导丝纤蛋白的构象改变能够在所述基于丝的材料中改变丝纤蛋白的结晶度，例如丝IIβ片层的结晶度。这能够改变包封在所述丝基质中的分子(如果有的话)的释放速率和/或改变所述丝基质的降解速率(反言之为所掺入的油相的释放)。可以采用本领域公知的任意方法诱导丝纤蛋白的构象改变，包括但不限于醇浸没(例如乙醇、甲醇)、水退火、水蒸气退火、热退火、剪切应力、超声(例如通过超声处理)、降低pH(例如pH滴定和/或将丝基质暴露于电场)、冷冻干燥及其任意组合。例如，可以通过一种或多种方法在丝纤蛋白中获得β片层构象，包括但不限于受控制的缓慢干燥(Lu等，10Biomacromolecules 1032(2009))；水退火(Jin等，15Adv.Funct.Mats.1241(2005)；Hu等，12Biomacromolecules 1686(2011))；延展(Demura&Asakura,33Biotech&Bioengin.598(1989))；压缩；溶剂浸没，包括甲醇(Hofmann等，111JControl Release.219(2006))，乙醇(Miyairi等，56J.Fermen.Tech.303(1978))，戊二醛(Acharya等，3Biotechnol J.226(2008))和1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)(Bayraktar等，60Eur J Pharm Biopharm.373(2005))；调节pH，例如pH滴定和/或将丝基质暴露于电场(参见例如美国专利申请号US2011/0171239)；热处理；剪切应力(参见例如国际专利申请号：WO 2011/005381)，超声，例如超声处理(参见例如美国专利申请公开号U.S.2010/0178304和国际专利申请号WO2008/150861)；及其任意组合。上文中列出的所有参考文献的内容均通过引用整体并入本申请。
226在一些实施方式中，本申请所述的丝颗粒和/或基于丝的组合物可以包含释放气味的物质和/或调味剂物质，其可能需要温和的丝处理方法。因此，在一些实施方式中，可以通过水退火在所述丝颗粒和/或基于丝的组合物中诱导β片层的形成。有多种不同的水退火的方法。一种水退火的方法涉及使用水蒸气处理固化的但可溶形式的丝纤蛋白。不希望受到理论的束缚，据信水分子的作用是增塑剂，其使得丝纤蛋白分子的链可移动以促进氢键形成，从而导致β片层二级结构的增加。这一过程在本申请中也称为“水蒸气退火”。不希望受到理论的束缚，据信物理上温度控制的水蒸气退火(TCWVA)提供了一种简单和有效的方法以获得对丝生物材料，例如本申请公开的丝基质的分子结构的精确控制。可以制备β片层的结晶度受控制的丝基质，从使用4℃条件得到的低含量的结晶度(α螺旋占主要地位的丝I结构)至在100℃条件下得到的高含量～60％的结晶度(β-片层占主要地位的丝II结构)。这种物理方法覆盖了此前报道的在丝材料的制备过程中控制结晶的结构范围，其还是一种更加简单、绿色化学、对再现性具有严格控制的方法。对温度控制的水蒸气退火的描述，参见例如Hu等，Regulation of Silk Material Structure By TemperatureControlled Water Vapor Annealing,Biomacromolecules,2011,12(5):1686-1696，其全部内容通过引用并入本申请。
诱导丝纤蛋白β片层形成的另一种方法是将水从丝材料/基质的丝纤蛋白中缓慢地、受控地蒸发。对缓慢地、受控地干燥的描述参见例如，Lu等，Acta.Biomater.2010,6(4):1380-1387。
不希望受到理论的束缚，据信水退火提供了一种简单和有效的方法，以便在基于丝的材料和组合物中获得对丝纤蛋白的分子结构的精细控制。使用水退火，可以制备β片层的结晶度受控制的基于丝的材料，从使用4℃条件得到的较低含量的结晶度(α螺旋占主要地位的丝I结构)至在100℃条件下得到的较高含量～60％结晶度(β-片层占主要地位的丝II结构)。这种物理方法覆盖了此前报道的在丝材料的制备过程中控制结晶的结构范围，其还是一种更加简单、绿色化学、对再现性具有严格控制的方法。对水或水蒸气退火的描述参见例如2004年4月12日提交的PCT/US2004/011199；2005年6月13日提交的PCT/US2005/020844；Jin等，Adv.Funct.Mats.2005,15:1241；和Hu等，2011,12(5):1686-1696，其全部内容均通过引用并入本申请。因此，在一些实施方式中，所述基于丝的材料包含至少10％，例如15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、70％、85％、90％、95％或更高含量，但不是100％的β-片层结晶度(即并非所有的丝纤蛋白均为β-片层构象)。在一些实施方式中，在所述组合物中全部的丝纤蛋白均为β-片层构象，即100％的β-片层结晶度。术语β-片层结晶度和丝II在本申请中可以互换使用。因此，β-片层结晶度％的表述也指处于丝II构象的丝纤蛋白的含量。
所述退火步骤可以在水蒸气环境中进行，如在充满水蒸气的小室中进行不同的时间。不希望受到理论的束缚，退火的时间长度影响在所述基于丝的材料中获得的β-片层结晶度的量。因此，典型的退火时间范围为从几秒到几天。在一些实施方式中，所述退火为从几秒至几小时的一段时间。例如，退火时间范围为从几秒(例如约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55或60秒)至约2、6、12、24、36或48小时。
在所述退火处理中使用的水蒸气的温度影响所获得的β-片层结晶度的量。参见HU等，Biomacromolecules,12:1686-1696。因此，所述退火可以在任意所需的温度下进行。例如，所述退火可以在水蒸气温度从约4℃至约120℃的范围内进行。可以根据方程(I)计算在所述丝基质中获得所需量的β-片层结晶度的最佳水蒸气：
C＝a(1-exp(-k.T)) (I)
其中C是β-片层结晶度，a为62.59，k为0.028和T为退火温度。参见HU等，Biomacromolecules,12:1686-1696。
不希望受到理论的束缚，退火时的压力也能够影响β-片层结晶的程度或量。在一些实施方式中，接触可以在真空环境中进行。
退火时的相对湿度也能够影响β-片层结晶的程度或量。所述基于丝的材料与水或水蒸气接触时的相对湿度范围可以为从约5％至100％。例如，相对湿度可以为从约5％至约95％、从约10％至约90％、或者从约15％至约85％。在一些实施方式中，相对湿度是90％或者更高。
诱导丝纤蛋白形成β-片层的另一种方法是通过使用有机溶剂，如醇，例如甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮等将所述基于丝的材料脱水。此类溶剂具有使丝纤蛋白脱水的作用，其促进丝纤蛋白分子“包装”以形成β片层结构。在一些实施方式中，可以使用醇，例如甲醇、乙醇等对基于丝的材料进行处理。所述醇的浓度可以是至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、或100％。在一些实施方式中，醇的浓度是约90％。
无论使用什么方法诱导β片层的形成，经处理的丝纤蛋白均能够具有较高的结晶程度，以使得其变成不溶性的。在一些实施方式中，“较高的结晶程度”指β片层的含量为约20％至约70％之间，例如约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％和约75％。
在一些实施方式中，诱导β片层的形成能够提供可以包含至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、或至少95％但不是100％的丝IIβ片层结晶含量(即所有的丝均以丝IIβ片层构象形式存在)的基于丝的材料。在一些实施方式中，所述基于丝的材料可以具有100％的丝IIβ片层结晶度。
使用本申请公开的方法和组合物能够在基于丝的材料中获得所需的β片层结晶度，同时使所述释放气味的物质和/或调味剂物质保持其原始活性的至少50％(例如50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或更高)。不受限制的，所述释放气味的物质和/或调味剂物质能够分布在所述基于丝的材料中，被所述基质所包封、被所述基质所包被或其任意组合。
在基于丝的材料和/或油滴中包封的活性剂的示例
在本申请中使用的术语“活性剂”指当将此类分子、化合物或组合物掺入基于丝的材料和/或油滴中时其活性需要被保持的任意分子、化合物或组合物。不受限制的，所述活性剂可以选自下组：有机或无机小分子；糖类；寡糖；多糖；肽；肽类似物和衍生物；拟肽；蛋白；抗原；抗体；抗体的抗原结合片段；酶；免疫原；疫苗；核酸，例如DNA、RNA、寡核苷酸、多核苷酸、siRNA、shRNA、modRNA(包括LNA)反义寡核苷酸、适体、核酶、激活RNA、诱骗寡核苷酸等；核酸类似物和衍生物，例如肽核酸、锁核酸、经修饰的核酸等；抗生素；治疗剂；细胞；病毒；细菌；由生物材料如细菌、病毒、植物、真菌或动物细胞制备的提取物；动物组织；天然存在的或合成的组合物及其任意组合。
在一些实施方式中，所述活性剂是生物分子。在本申请中使用的术语“生物分子”指已知存在于生物系统中的任意分子，包括氨基酸、蛋白、肽、抗体、抗体的抗原结合片段、核酸(包括DNA和RNA)、糖类、多糖等。如在本申请中所使用的，生物分子包括天然存在的那些以及使用公知的技术修饰的那些。
在一些实施方式中，所述活性剂是治疗剂。在本申请中使用的术语“治疗剂”是指给予生物体的用于诊断、治疗、预防性医疗或兽用目的的分子、一组分子、复合物或物质。在本申请中使用的术语“治疗剂”包括“药物”或“疫苗”。该术语包括外部和内部施用的局部、定点和全身性人用和动物用药物、治疗、疗法、保健品、药妆、生物制品、装置、诊断法和避孕剂，包括用于临床和兽用的筛选、阻止、预防、治愈、康复、检测、成像、诊断、治疗、手术、监测、美容、修复、鉴证等用途的制剂。该术语还用于涉及农业药品、工作场所、部队、工厂和环境的治疗或疗法，其包括能够识别细胞受体、膜受体、激素受体、治疗受体、微生物、病毒或者包含或能够接触植物、动物和/或人的选定靶点的选定分子或选定核酸序列。该术语还能够特别地包括核酸和包含核酸的化合物，所述核酸产生治疗作用，例如脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)或者其混合物或组合，包括例如DNA纳米复合体(DNAnanoplexes)。
术语“治疗剂”还包括在其所应用的生物系统中能够提供局部或全身性的生物学、生理学或治疗作用的药剂。例如，所述治疗剂能够发挥作用以控制感染或炎症、增强细胞生长和组织再生、控制肿瘤生长、作为镇痛剂、促进抗细胞粘附、增强骨生长以及其他功能。其他适宜的治疗剂可以包括抗病毒剂、激素、抗体或治疗性蛋白。其他治疗剂包括前药，其是给予时不具有生物活性但是给予对象后通过代谢或某种其他机制转化为生物活性剂的药剂。此外，基于丝的药物递送组合物可以含有两种或多种治疗剂的组合。
示例性的治疗剂包括但不限于见于Harrison’s Principles of InternalMedicine，第13版，T.R.Harrison等编著，McGraw-Hill N.Y.,NY；Physicians’DeskReference，第50版，1997,Oradell New Jersey,Medical Economics Co.；Pharmacological Basis of Therapeutics，第8版，Goodman and Gilman,1990；UnitedStates Pharmacopeia,The National Formulary,USP XII NFXVII,1990；现行版本的Goodman and Oilman的The Pharmacological Basis of Therapeutics；以及现行版本的The Merck Index中的那些，其全部内容均通过引用并入本申请。
其他活性剂的示例包括但不限于：细胞粘附调节剂，例如胶原、弹性蛋白、纤连蛋白、玻连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖或已知含有整合素结合结构域的肽，例如“RGD”整合素结合序列或其变体，已知其能够影响细胞的粘附(Schaffner P&Dard 2003Cell Mol LifeSci.Jan；60(1):119-32；Hersel U.等，2003Biomaterials.Nov；24(24):4385-415)；生物活性配体；和增强或不包含特定的多种细胞或组织向内生长的物质。增强增殖或分化的添加剂的其他示例包括但不限于骨诱导物质，如骨形态发生蛋白(BMP)；细胞因子、生长因子如表皮生长因子(EGF)、血小板来源的生长因子(PDGF)、胰岛素样生长因子(IGF-I和II)、TGF-β1等。
尽管本申请所述的任意活性剂均能够包封在所述油相中，在一些实施方式中，在所述油相中存在的任意附加的活性剂可以包含疏水性或亲脂性分子。在本申请中使用的术语“疏水性分子”指在水中不能完全溶解的分子。在本申请中使用的术语“亲脂性分子”指趋向于与油或脂肪结合或溶解于其中的分子。所述疏水性或亲脂性分子的示例可以包括但不限于治疗剂、保健品(例如脂溶性维生素)、化妆品、着色剂、益生菌剂、染料、小分子或其任意组合。
此外，丝纤蛋白与活性剂的比例或者油相与活性剂的比例可以是任意所需的比例。例如，丝纤蛋白与活性剂的比例、或者油相与活性剂的比例的范围可以是从约1:1000至约1000:1、约1:500至约500:1、约1:250至约250:1、约1:125至约125:1、约1:100至约100:1、约1:50至约50:1、约1:25至约25:1、约1:10至约0:1、约1:5至约5:1、约1:3至约3:1、或约1:1。丝纤蛋白与活性剂的比例、或者油相与活性剂的比例可以随着多种因素而改变，包括活性剂的选择、丝纤蛋白的浓度、基于丝的材料的形式、与丝不相混容的相的规格等。本领域技术人员能够确定丝纤蛋白与活性剂的适宜比例，例如通过测定如本申请所描述的不同比例下活性剂的生物活性来确定。
不同形式的基于丝的材料
如本申请所述的，包封油相(分散至少一种释放气味的物质和/或调味剂物质)的基于丝的材料可以是任意形式、形状或尺寸的。例如，所述基于丝的材料可以是溶液、纤维、薄膜、薄片、垫、无纺垫、织网、海绵、泡沫、凝胶、水凝胶、管、颗粒(例如纳米粒或微粒、凝胶样颗粒)、粉末、支架、三维结构、组织工程结构、在基材上的涂层、或其任意组合。
在一些实施方式中，所述基于丝的材料可以是可注射组合物的形式。在本申请中使用的术语“可注射的组合物”指具有适宜的粘度以便易于通过常规套管注射的组合物，所述套管具有18号针头的尺寸或更细的尺寸。在一个更特定的实施方式中，根据本发明的组合物能够通过21号针。为符合这些可注射的标准，根据本发明的组合物应具有小于约60,000cSt的粘度。
在一些实施方式中，所述活性剂(如果有的话)在所述基于丝的材料中均匀地或均质地分布。在一些实施方式中，所述活性剂被所述基于丝的材料中的丝纤蛋白所包封。在一些实施方式中，所述活性剂被丝纤蛋白层所涂覆。
在一些实施方式中，所述基于丝的材料是于其中包含腔或洞的基质形式，并且至少部分量的所述释放气味的物质和/或调味剂物质和/或活性剂存在于所述腔或洞中。在一些实施方式中，所述丝纤蛋白是于其中包含腔或洞的基质形式，并且至少部分量的所述释放气味的物质和/或调味剂物质和/或活性剂存在于所述腔或洞中并且至少部分量的所述释放气味的物质和/或调味剂物质和/或活性剂分布在丝纤蛋白本身的网络中。在一些实施方式中，当所述基质包含腔或洞时，至少5％(例如至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％、或至少98％)的所述释放气味的物质和/或调味剂物质和/或活性剂存在于由所述基于丝的材料形成的腔或洞中。在一些实施方式中，全部量的所述释放气味的物质和/或调味剂物质和/或活性剂存在于所述腔/洞中。
如上文所示，所述基于丝的材料可以是任意形式、形状或尺寸。因此，在一些实施方式中，所述基于丝的材料是纤维形式的。在本申请中使用的术语“纤维”指相对柔软的单位物质，其具有较高的长度与垂直于长度的横跨其截面的宽度的比率。制备丝纤蛋白纤维的方法是本领域熟知的。可以通过电纺丝溶液、拉制丝溶液等制备纤维。经电纺的丝材料如纤维以及制备其的方法参见例如WO2011/008842，其全部内容通过引用并入本申请。不受限制的，活性剂(如果有的话)可以分布于所述纤维的丝纤蛋白基质中、存在于所述纤维的表面上或其任意组合。
在一些实施方式中，所述基于丝的材料可以是薄膜形式，例如丝薄膜。在本申请中使用的术语“薄膜”指平面或管状的柔性结构。值得注意的是，术语“薄膜”使用其通常含义包括网络、薄膜、片层、层叠等。在一些实施方式中，所述薄膜是具有图样的薄膜，例如纳米图样薄膜。制备丝纤蛋白薄膜的示例性方法参见例如，WO 2004/000915和WO2005/012606，这两者的全部内容均通过引用并入本申请。任意活性剂(如果有的话)均能够分布于所述薄膜中、存在于所述薄膜的表面上、被所述薄膜所涂覆、或其任意组合。
在一些实施方式中，所述丝基质可以是丝颗粒的形式，例如丝纳米球或丝微球。在本申请中使用的术语“颗粒”包括球、棒、壳体和棱柱；并且这些颗粒可以是网络或聚集体的一部分。所述颗粒可以具有从nm至毫米的任意尺寸。在本申请中使用的术语“微粒”指粒径为约1μm至约1000μm的颗粒。在本申请中使用的术语“纳米粒”指粒径为约0.1nm至约1000nm的颗粒。
本领域的普通技术人员将理解颗粒通常显示出在所示“尺寸”附近的粒径分布。除非另有明示，在本申请中使用的术语“粒径”指颗粒尺寸分布的模式，即最常出现的尺寸分布的值。用于测定粒径的方法是本领域技术人员公知的，例如通过动态光散射(如光相关光谱、激光衍射、小角激光光散射(LALLS)和中等角度激光光散射(MALLS))、光遮蔽方法(例如Coulter分析法)或其他技术(例如作为流变学，和光学或电子显微镜)。
在一些实施方式中，所述颗粒可以基本上是球形。“基本上是球形”指所述颗粒横截面的最长长度与最短垂直轴之比小于或等于约1.5。基本上是球形不要求线性对称。而且，所述颗粒可以具有表面纹理，如线条或凹陷或凸起，其当与所述颗粒的总体尺寸相比时在尺寸上是较小的，并且所述颗粒仍基本上为球形。在一些实施方式中，所述颗粒最长和最短轴之间的长度比为小于或等于约1.5、小于或等于约1.45、小于或等于约1.4、小于或等于约1.35、小于或等于约1.30、小于或等于约1.25、小于或等于约1.20、小于或等于约1.15、小于或等于约1.1。不希望受到理论的束缚，在基本上是球形的颗粒中表面接触是最小的，其使得在贮存时所述颗粒不期望的聚集被最大程度的减少。很多结晶和薄片具有平坦的表面，其能够产生较大的表面接触面积，在此处能够发生由离子或非离子相互作用导致的聚集。球形允许在更小的面积接触。
在一些实施方式中，所述颗粒具有基本上相同的粒径。具有较宽尺寸分布的颗粒中具有相对较大和较小的颗粒，这使得较小的颗粒填充进入所述较大颗粒之间的空隙中，从而形成了新的接触表面。较宽的粒径分布能够导致形成更大的球形，其形成能够导致结合聚集的较多的接触机会。本申请所述的颗粒具有较窄的粒径分布，从而使得接触聚集的机会被最大程度的减少。“较窄的粒径分布”指90％百分数的较小球形颗粒的体积直径与其10％百分数的体积直径的比值小于或等于5的颗粒粒径分布。在一些实施方式中，所述90％百分数的较小球形颗粒的体积直径与其10％百分数的体积直径的比值小于或等于4.5、小于或等于4、小于或等于3.5、小于或等于3、小于或等于2.5、小于或等于2、小于或等于1.5、小于或等于约1.45、小于或等于约1.40、小于或等于约1.35、小于或等于约1.3、小于或等于约1.25、小于或等于约1.20、小于或等于约1.15、小于或等于约1.1。
还可以使用几何标准偏差(GSD)表示较窄的粒径分布。GSD的计算涉及在小于百分数15.9％和84.1％累积的条件下确定有效的截止直径(ECD)。GSD等于低于84.17％的ECD与低于15.9％的ECD的比值的平方根。当GSD<2.5时GSD具有较窄的粒径分布。在一些实施方式中，GSD小于2、小于1.75或者小于1.5。在一个实施方式中，GSD小于1.8。
在一些实施方式中，所述基于丝的材料可以是泡沫或海绵的形式。用于制备丝凝胶和水凝胶的方法是本领域熟知的。在一些实施方式中，所述泡沫或海绵是有图案的泡沫或海绵，例如纳米图样的泡沫或海绵。用于制备丝泡沫和海绵的示例性方法参见例如，WO2004/000915、WO 2004/000255和WO 2005/012606，其全部内容通过引用整体并入本申请。不受束缚地，任意活性剂(如果有的话)均能够分布于所述泡沫或海绵的丝纤蛋白基质中、吸附于所述泡沫或海绵的表面上、存在于所述泡沫或海绵的孔中、或其任意组合。
在一些实施方式中，所述基于丝的材料可以是凝胶或水凝胶的形式。在本申请中使用的术语“水凝胶”指其显示出能够在水中溶胀并且在其结构中保留很大一部分水且不被溶解的基于丝的材料。用于制备丝凝胶和水凝胶的方法是本领域熟知的。用于制备丝凝胶和水凝胶的示例性方法参见例如，WO 2005/012606，其内容通过引用整体并入本申请。不受束缚地，任意活性剂(如果有的话)均能够分布于所述凝胶或水凝胶的丝纤蛋白基质中、吸附于所述凝胶或水凝胶或海绵的表面上、存在于所述凝胶或水凝胶的孔中、或其任意组合。
在一些实施方式中，所述基于丝的材料可以是圆柱形基质的形式，例如丝管。所述活性剂(如果有的话)能够存在于所述圆柱形基质的管腔中或分散于所述圆柱形基质的壁中。所述丝管可以使用本领域公知的任意方法制备。例如，可以使用模塑、浸渍、静电纺丝、凝胶纺丝等制备管。对凝胶纺丝的描述参见Lovett等(Biomaterials,29(35):4650-4657(2008))和对凝胶纺丝管构造的描述参见2009年4月8日提交的PCT申请号PCT/US2009/039870，这两者的内容通过引用整体并入本申请。对使用浸渍涂覆法构建的丝管的描述参见2008年8月11日提交的PCT申请号PCT/US2008/072742，其内容通过引用整体并入本申请。对使用薄膜纺丝法构建的丝管的描述参见2013年3月11日提交的PCT申请号PCT/US2013/030206和2021年3月20日提交的美国临时专利申请号61/613,185。不希望受到理论的束缚，据信与浸渍-涂覆技术相比使用薄膜纺丝或凝胶纺丝能够更容易地控制所述丝管的内部和外部直径。
在一些实施方式中，所述基于丝的材料可以是多孔的。例如，所述丝基质可以具有的孔隙度为至少约10％、至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、或者更高。孔隙度太高可能产生较低机械性质的丝基质，但是包封于其中的分子能够更加迅速的释放。然而，孔隙度太低可能降低在所述基质中所包封的分子的释放。因此，本领域技术人员能够基于多种因素，例如但不限于所需的释放速率、包封于所述基质中分子的分子尺寸和/或扩散系数、和/或浓度、在所述丝管中丝纤蛋白的量、和/或所述基质所需的物理或机械性质对孔隙度进行调整。在本申请中使用的术语“孔隙度”是在材料中的空隙空间的检测指标并且其是空隙体积占总体积的分数，以0和100％之间的百分数表示(或0和1之间)。孔隙度的测定是本领域技术人员熟知的，例如使用标准技术，如压汞法和气体吸附法，例如氮气吸附法。
多孔的基于丝的材料可以具有任意孔径。在本申请中使用的术语“孔径”指所述孔横截面的直径或有效直径。术语“孔径”还可以指基于多个孔的测定结果的所述孔的横截面的平均直径或平均有效直径。不是圆形的横截面的有效直径等于与非圆形的横截面具有相同横截面积的圆形横截面的直径。在一些实施方式中，所述基质的孔可以具有的尺寸分布范围为从约50nm至约1000μm、从约250nm至约500μm、从约500nm至约250μm、从约1μm至约200μm、从约10μm至约150μm或者从约50μm至约100μm。在一些实施方式中，当水化时所述丝基质是能够被溶胀的。然后所述孔的尺寸可能会改变，这取决于在所述丝基质中的含水量。在一些实施方式中，所述孔可以被流体如水或空气填充。
在基于丝的材料中形成孔的方法是本领域公知的并且包括但不限于致孔剂浸出法、冷冻干燥法和/或气体形成法。在基于丝的材料中形成孔的示例性方法参见例如，美国专利申请公开号US 2010/0279112和US 2010/0279112；美国专利号7,842,780；和WO2004062697，其全部内容通过引用整体并入本申请。
尽管并希望被理论所束缚，可以通过不同的纺丝后处理对基于丝的材料孔隙度、结构和机械性质进行控制如蒸汽退火、热处理、醇处理、空气干燥、冻干等。此外，可以通过改变工艺参数，如基质厚度、丝分子量、在所述基质中的丝浓度、β片层构象结构、丝IIβ片层结晶度或孔隙率和孔径，对包封于所述基质中的分子的任意所需的释放速率、性质或动力学进行控制。
对于在丝纤蛋白基质中掺入活性剂而言，可以将所述活性剂包括在用于生产所述基质的丝纤蛋白溶液中。或者或此外，可以将经过预处理的基于丝的材料加入包含所述活性剂的溶液中并使得所述活性剂吸附于所述基质之中/上面。
对于掺入所述基于丝的材料而言，所述活性剂可以是适合用于制备所述基于丝的材料的特定方法的任意形式。例如，所述活性剂可以是固体、液体或凝胶形式。在一些实施方式中，所述活性剂是溶液、粉末、压缩粉末或粒状。在一些实施方式中，所述活性剂可以包封于丝纤蛋白颗粒中掺入所述基于丝的材料。所述活性剂可以包封于丝基质中，例如通过在丝溶液被处理成所需的材料状态，例如用于掺入本申请所公开的基于丝的材料的微球或纳米球之前将治疗剂混入其中。包封活性剂的丝纤蛋白颗粒参见例如，美国专利号8,187,616；和美国专利申请公开号US 2008/0085272、US 2010/0028451、US 2012/0052124、US2012/0070427、US 2012/0187591，其全部内容通过引用并入本申请。
丝纤蛋白
在本申请中使用的术语“丝纤蛋白”("silk fibroin"或"fibroin")包括蚕丝纤蛋白和昆虫或蜘蛛丝蛋白。参见例如Lucas等，13Adv.Protein Chem.107(1958)。任意类型的丝纤蛋白均能够用于根据本发明的方面。丝纤蛋白由蚕如家蚕(Bombyx mori)生产，其是最常见的和环保的可再生资源。例如，丝纤蛋白可以通过从家蚕的茧中提取丝胶获得。有机的蚕茧也是市售的。但是，有多种不同的丝可以被使用，包括蛛丝(例如来自Nephilaclavipes)、转基因丝、基因工程丝(重组丝)，如来自细菌、哺乳动物细胞、转基因动物或转基因植物及其变体的丝。参见例如，WO 97/08315和美国专利号5,245,012，这两者的内容均通过引用整体并入本申请。在一些实施方式中，丝纤蛋白可以来自其他来源如蜘蛛、其他蚕、蜂及其生物工程变体。在一些实施方式中，丝纤蛋白可以提取自蚕或转基因蚕的腺体。参见例如，WO2007/098951，其内容均通过引用整体并入本申请。在一些实施方式中，丝纤蛋白不含或基本上不含丝胶，即丝纤蛋白是基本上除去丝胶的丝纤蛋白。
在一些实施方式中，所述丝线蛋白可以包括两亲性肽。在其他实施方式中，所述丝线蛋白可以不包含两亲性肽。“两亲性肽”具有亲水性和疏水性性质。两亲性分子通常能够通过将疏水性部分嵌入油膜并将亲水性部分暴露于水性环境与生物膜相互作用。在一些实施方式中，所述两亲性肽可以包含RGD基序。两亲性肽的一个例子是23RGD肽，其氨基酸序列为：
HOOC-Gly-ArgGly-Asp-Ile-Pro-Ala-Ser-Ser-Lys-Gly-Gly-Gly-Gly-SerArg-Leu-Leu-Leu-Leu-Leu-Leu-Arg-NH2。两亲性肽的其他例子包括在美国专利申请号US2011/0008406中公开的那些，其内容通过引用并入本申请。
可以采用本领域技术人员公知的任意常规方法制备丝纤蛋白溶液。例如，将家蚕的茧在水性溶液中煮沸约30分钟。优选地，所述水性溶液是约0.02M的Na2CO3。使用例如水对茧进行漂洗以提取丝胶蛋白，并且将提取的丝溶解在水性盐溶液中。用于该目的的盐包括溴化锂、硫氰酸锂、硝酸钙或者能够溶解丝的其他化学物质。优选地，将提取的丝溶解在约9-12M LiBr溶液中。随后使用例如透析或层析除去盐。
如有必要的话，然后使用例如对吸湿的聚合物的透析对溶液进行浓缩，例如PEG、聚氧化乙烯、直链淀粉或丝胶。优选地，PEG的分子量为8,000-10,000g/mol和浓度为10–50％。使用slide-a-lyzer透析盒(例如Pierce,MW CO 3500)。但是，可以使用任意透析系统。透析进行足以使得水性丝溶液的终浓度为10-30％之间的一段时间。在大多数情况下，透析进行2-12小时就足够了。参见例如，PCT申请PCT/US/04/11199，其内容通过引用并入本申请。
或者，可以使用有机溶剂生产丝纤蛋白溶液。此类方法已在例如Li,M.等，J.Appl.Poly Sci.2001,79,2192-2199；Min,S.等，Sen’I Gakkaishi 1997,54,85-92；Nazarov,R.等，Biomacromolecules 2004May-Jun；5(3):718-26中进行了描述。能够用于生产丝溶液的示例性有机溶剂包括但不限于六氟异丙醇(HFIP)。参见例如，国际申请号WO2004/000915，其内容均通过引用整体并入本申请。
不希望受到理论的束缚，据信用于制备本申请公开的组合物的丝的分子量可能对所述组合物的性质，如活性剂和/或释放气味的和/或调味剂物质的释放动力学、溶胀比率、降解、机械性质等具有影响。
用于形成所述组合物的丝纤蛋白溶液可以具有任意所需的丝纤蛋白浓度，例如从约1％至约50％(w/v)的丝纤蛋白浓度。在一些实施方式中，所述丝纤蛋白溶液具有从约10％至约40％或从15％至约35％(w/v)的丝纤蛋白浓度。在一个实施方式中，所述丝纤蛋白溶液具有从约20％至约30％(w/v)的丝纤蛋白浓度。在一个实施方式中，所述丝纤蛋白溶液具有约30％(w/v)的丝纤蛋白浓度。在一些实施方式中，所述丝纤蛋白溶液具有从约0.1％至约30％(w/v)、约0.5％至约15％(w/v)、约1％至约8％(w/v)、或约1.5％至约5％(w/v)的丝纤蛋白浓度。在一些实施方式中，所述丝纤蛋白溶液具有约5％至约30％(w/v)、约10％至约25％(w/v)、或约15至约20％(w/v)的丝纤蛋白浓度。
可以针对不同的应用或所述基质所需的机械或化学性质对制备所述组合物的丝纤蛋白进行修饰(例如以便于在基于丝纤蛋白的材料中形成添加剂(例如活性剂)的梯度)。本领域技术人员能够选择适宜的方法对丝纤蛋白进行修饰，例如根据丝纤蛋白的侧链、丝纤蛋白所需的反应性和/或丝纤蛋白上所需的电荷密度。在一个实施方式中，可以使用氨基酸侧链化学对丝纤蛋白进行修饰，如通过共价键合的化学修饰或者电荷之间相互作用的修饰。示例性的化学修饰方法包括但不限于碳二亚胺偶联反应(参见例如美国专利申请号US2007/0212730)、重氮偶联反应(参见例如美国专利申请号No.US 2009/0232963)、抗生物素蛋白-生物素相互作用(参见例如国际申请号WO 2011/011347)和使用有化学活性的PEG聚合物或PEG聚合物的活化的衍生物进行的PEG化(参见例如国际申请号WO 2010/057142)。还可以通过基因修饰对丝纤蛋白进行修饰以改变丝蛋白的功能性(参见例如国际申请号WO2011/006133)。例如，可以对丝纤蛋白进行基因修饰，其能够对丝提供进一步的修饰如入引融合多肽，所述融合多肽包含纤维蛋白结构域和矿化结构域，其能够用于形成有机-无机复合物。参见WO 2006/076711。在一些实施方式中，可以对丝纤蛋白进行基因修饰以便与蛋白例如治疗性蛋白融合。此外，可以将基于丝纤蛋白的材料与化学物质如甘油组合，其例如影响所述材料的柔性。参见例如WO 2010/042798，含有甘油的改性丝薄膜。前述专利申请的内容均通过引用并入本申请。
添加剂的其他示例
在一些实施方式中，所述油滴可以含有至少一种或多种添加剂。一些实施方式中，所述基于丝的材料可以含有至少一种或多种添加剂。例如，所述组合物可以通过将油相分散于丝纤蛋白溶液中制备，所述丝纤蛋白溶液包含一种或多种(例如1、2、3、4、5种或更多种)添加剂。在替代性的实施方式中，分散于所述丝纤蛋白中的油相可以包含至少一种或多种添加剂。不希望受到理论的束缚，添加剂可以为本申请所述的组合物提供所需的性质，例如提供柔性、溶解度、易于加工、乳剂稳定性、活性剂(如果有的话)和/或释放气味的和/或调味剂物质的释放动力学等。
不受限制地，添加剂可以选自有机或无机小分子；乳剂稳定剂、糖类；寡糖；多糖；聚合物；蛋白；肽；肽类似物和衍生物；拟肽；核酸；核酸类似物等。在溶液中添加剂的总量可以占在溶液中丝纤蛋白总量的从约0.1wt％至约70wt％、从约5wt％至约60wt％、从约10wt％至约50wt％、从约15wt％至约45wt％、或者从约20wt％至约40wt％。
在一个实施方式中，所述添加剂是甘油，其能够影响基于丝的材料的柔性和/或溶解度。基于丝的材料，例如包含甘油的丝薄膜，参见WO 2010/042798，其内容通过引用整体并入本申请。
在一些实施方式中，所述添加剂是稳定剂。在本申请中使用的术语“稳定剂”指能够对活性剂具有稳定作用的以便能够辅助维持所述药剂生物活性的化合物和组合物。在一些实施方式中，所述稳定剂可以是所述活性剂生物活性所需的辅因子。
在一些实施方式中，所述添加剂可以包括刺激应答剂。在本申请中使用的术语“刺激应答”指能够改变对本申请所述刺激的应答的一种或多种化学、物理和/或生物学性质。根据所述刺激应答剂的特性和/或性质，能够发生多种类型的应答，包括例如但不限于尺寸改变、密度改变、化学结构改变、构象改变、酶促反应、氧化还原反应、结合或接合断裂/形成、磁性质改变、细胞因子产生和/或分泌、光学性质改变(例如但不限于颜色和不透明性)、机械性质改变(例如但不限于柔性、刚性、孔隙率)、基质降解、信号传递、发热、发光及其任意组合。
在一些实施方式中，能够包封于基于丝的材料中的刺激应答剂包括等离子体颗粒或金纳米颗粒，其在经过特定波长的光照射后能够发光和/或发热。在这个实施方式中，所述等离子体颗粒或金纳米颗粒能够在基于丝的颗粒中局部产热，例如促进包封于其中的活性剂(如果有的话)和/或释放气味的物质和/或调味剂物质的释放，和/或所述丝基质的降解。
靶向配体
对于本申请所述的丝颗粒或组合物的一些实施方式而言，所述基于丝的材料还包含靶向配体。在这些实施方式中，本申请所述的丝颗粒或组合物可以用于靶向特定细胞以递送活性剂和/或释放气味的物质和/或调味剂物质。在本申请中使用的术语“靶向配体”指其能够在体内和/或体外促进所述基于丝的组合物靶向细胞、器官、组织和/或受体的任意材料或物质。所述靶向配体可以是合成的、半合成的或天然存在的。能够作为靶向配体的材料或物质包括例如蛋白包括抗体、抗体片段、激素、激素类似物、糖蛋白和凝集素、肽、多肽、氨基酸、糖、糖类包括单糖和多糖、碳水化合物、维生素、类固醇、类固醇类似物、激素、辅因子、和遗传物质包括核苷、核苷酸、核苷酸构建体、肽核酸(PNA)、适体和多核苷酸。在本申请中的其他靶向配体包括细胞粘附分子(CAM)，其中包括例如细胞因子、整合素、钙粘蛋白、免疫球蛋白和选择素。丝药物递送组合物还可以包括前体靶向配体。靶向配体的前体指能够转化成靶向配体的任意材料或物质。此类转化可以涉及例如将前体锚定在靶向配体上。示例性的靶向前体部分包括马来酰亚胺基团、二硫化物基团如邻吡啶基二硫化物、乙烯基砜基团、叠氮基和[agr]-碘代乙酰基。
所述靶向配体可以共价(例如交联)或非共价地与所述基于丝的材料连接。例如，靶向配体可以与用于制备所述丝基质的丝纤蛋白共价连接。替代性地或此外，靶向配体可以与在用于制备所述基于丝的物质的丝纤蛋白溶液中存在的添加剂连接。
能够被任意下述编号的段落定义的本申请所述各个方面的实施方式：
1.一种丝颗粒，所述丝颗粒包含
水相，所述水相包含基于丝的材料；和
油相，所述油相包含释放气味的物质和/或调味剂物质，
其中所述水相包封所述油相，所述油相不包含脂质体。
2.根据段落1所述的颗粒，所述颗粒还包含在所述丝颗粒的外表面的保水性涂层。
3.根据段落1或2所述的颗粒，其中所述保水性涂层被构造成当将所述颗粒置于至少约室温或更高的温度时所述释放气味的物质和/或所述调味剂物质的保留时间增加、释放速率降低和/或稳定性增加至少约10％。
4.根据段落3所述的颗粒，其中所述颗粒被置于至少约37℃或更高的温度。
5.根据段落1-4中任意一项所述的颗粒，其中所述保水性涂层包含丝层。
6.根据段落1-5中任意一项所述的颗粒，其中所述保水性涂层还包含被所述丝层包围的聚氧乙烯层。
7.根据段落1-6中任意一项所述的颗粒，其中所述水相和所述油相以约1:100至约100:1或者约1:50至约50:1的体积比存在。
8.根据段落1-7中任意一项所述的颗粒，其中所述水相包含孔，并且所述油相占据至少一个所述孔。
9.根据段落1-8中任意一项所述的颗粒，其中所述油相在所述水相和/或所述基于丝的材料中形成单一的隔室。
10.根据段落1-9中任意一项所述的颗粒，其中所述油相在所述水相和/或所述基于丝的材料中形成多个隔室。
11.根据段落9或10所述的颗粒，其中所述隔室的尺寸范围为约10nm至约500μm、或约50nm至约100μm、或约100nm至约20μm。
12.根据段落1-11中任意一项所述的颗粒，其中所述释放气味的物质和/或所述调味剂物质包含疏水性或亲脂性分子。
13.根据段落1-12中任意一项所述的颗粒，其中所述释放气味的物质和/或所述调味剂物质包含柠檬烯、丁位突厥酮、2-甲基戊酸乙酯、二氢月桂烯醇或其任意组合。
14.根据段落1-13中任意一项所述的颗粒，其中所述基于丝的材料包含添加剂和/或活性剂。
15.根据段落14所述的颗粒，其中所述添加剂选自下组：生物相容性聚合物、增塑剂(例如甘油)；乳化剂或乳剂稳定剂(例如聚乙烯醇、卵磷脂)、表面活性剂(例如聚山梨醇酯-20)、界面张力降低剂(例如盐)、β-片层诱导剂(例如盐)、可检测的标签及其任意组合。
16.根据段落1-15中任意一项所述的颗粒，其中所述基于丝的材料以水凝胶的形式存在。
17.根据段落1-16中任意一项所述的颗粒，其中所述基于丝的材料以干燥状态或冻干形式存在。
18.根据段落1-17中任意一项所述的颗粒，其中所述基于丝的材料是多孔的。
19.根据段落1-18中任意一项所述的颗粒，其中所述基于丝的材料在水溶液中是可溶的。
20.根据段落1-18中任意一项所述的颗粒，其中将在所述基于丝的材料中β-片层的含量调整为足以使得所述基于丝的材料对抗在水溶液中的溶解的量。
21.根据段落1-20中任意一项所述的颗粒，其中所述颗粒的尺寸范围为从约1μm至约10mm、或从约5μm至约5mm、或从约10μm至约1mm。
22.根据段落1-21中任意一项所述的颗粒，其中所述丝颗粒是适于所述释放气味的物质和/或所述调味剂物质渗透的，从而使得所述释放气味的物质和/或所述调味剂物质从所述丝颗粒中以预先确定的速率释放进入周围的环境中。
23.根据段落22所述的颗粒，其中通过所述基于丝的材料中丝纤蛋白β-片层的含量、所述基于丝的材料的孔隙度、所述保水性涂层的组分和/或厚度或其任意组合控制所述预先确定的速率。
24.一种组合物，所述组合物包含段落1-23中任意一项所述的丝颗粒的集合。
25.根据段落24所述的组合物，其中所述组合物是乳剂、胶体、乳膏、凝胶、洗剂、糊剂、软膏、搽剂、香膏、液体、固体、薄膜、薄片、织物、丝网、海绵、气雾剂、粉剂或其任意组合。
26.根据段落24或25所述的组合物，其中将所述组合物制剂以供在药物产品中使用。
27.根据段落24或25所述的组合物，其中将所述组合物制剂以供在化妆产品中使用。
28.根据段落24或25所述的组合物，其中将所述组合物制剂以供在食品产品中使用。
29.根据段落24或25所述的组合物，其中将所述组合物制剂以供在个人护理产品中使用。
30.一种控制释放气味的物质和/或调味剂物质从包封其的丝颗粒中释放的方法，所述方法包括：
在所述丝颗粒的外表面上形成涂层，所述涂层含有覆盖有丝层的亲水性聚合物层。
31.根据段落30所述的方法，其中所述亲水性聚合物含有聚氧乙烯。
32.根据段落30或31所述的方法，其中所述形成所述涂层包括：
将所述丝颗粒的外表面与亲水性聚合物溶液接触，从而形成所述亲水性聚合物层；
将所述亲水性聚合物层与丝溶液(例如范围从约0.1wt％至约30wt％)接触；和诱导丝纤蛋白β-片层的形成，从而在所述亲水性聚合物层上形成所述丝层。
33.根据段落32所述的方法，其中通过冻干、水退火、水蒸气退火、醇浸没、超声、剪切应力、电凝胶、pH降低、盐加入、空气干燥、电纺丝、延展或其任意组合中的一种或多种诱导丝纤蛋白β-片层的形成。
34.根据段落32或33所述的方法，其中所述将所述亲水性聚合物层与所述丝溶液接触包括使所述丝颗粒流动通过所述丝溶液。
35.根据段落34所述的方法，其中所述将所述丝颗粒流动通过所述丝溶液包括将所述丝颗粒置于所述丝溶液的表面上并且在压力下迫使所述丝颗粒通过所述丝溶液。
36.根据段落32或33所述的方法，其中所述将所述亲水性聚合物层与所述丝溶液接触包括使所述丝溶液在所述丝颗粒上流过。
37.根据段落36所述的方法，其中将所述丝颗粒置于多孔的膜上，并且在压力下将所述丝溶液流动通过所述多孔的膜。
38.根据段落35或37所述的方法，其中所述压力由离心诱导产生。
39.根据段落32-38中任意一项所述的方法，其中所述丝溶液还包含卵磷脂。
40.根据段落30-39中任意一项所述的方法，其中所述亲水性聚合物层和所述丝层的至少一个还包含添加剂。
41.根据段落30-40中任意一项所述的方法，其中所述丝颗粒是多孔的。
42.一种释放气味的组合物，所述组合物包含：
基于丝的基质，所述基于丝的基质包封了一个或多个油隔室，其中所述一个或多个油隔室包含释放气味的物质。
43.根据段落42所述的组合物，其中将所述组合物制成固体(例如蜡)、薄膜、薄片、织物、丝网、海绵、粉剂、液体、胶体、乳剂、乳膏、凝胶、洗剂、糊剂、软膏、搽剂、香膏、喷雾或其任意组合。
44.根据段落42或43所述的组合物，其中所述组合物选自下组：个人护理产品(例如护肤品、护发产品和化妆品)、个人卫生产品(例如餐巾、肥皂)、洗涤产品(例如洗衣液或洗衣粉，和织物柔顺棒/液/薄片)、织物、散发香味的产品(例如空气清新剂)和清洁产品。
45.根据段落42-44中任意一项所述的组合物，其中所述组合物被制成薄膜形式。
46.根据段落45所述的组合物，其中所述薄膜还包含用于将所述组合物粘附于表面上的粘附层。
47.一种调味剂递送组合物，所述组合物包含：
基于丝的基质，所述基于丝的基质包封了一个或多个油隔室，其中所述一个或多个油隔室包含调味剂物质。
48.根据段落47所述的组合物，其中将所述组合物制成咀嚼条、片剂、胶囊、凝胶、液体、粉剂、喷雾或其任意组合。
49.根据段落47或48所述的组合物，其中所述组合物选自下组：化妆产品(例如口红、润唇膏)、药物产品(例如片剂和糖浆)、食品产品(包括咀嚼组合物和饮料)、个人护理产品(例如牙膏、口气清新条、口腔清洗剂)及其任意组合。
50.根据段落42-49中任意一项所述的组合物，其中所述基于丝的基质在其表面上还包含保水性涂层。
51.根据段落50所述的组合物，其中所述保水性涂层含有丝层。
52.根据段落50或51所述的组合物，其中所述保水性涂层还含有亲水性聚合物层。
53.根据段落52所述的组合物，其中所述亲水性聚合物层含有聚氧乙烯。
54.根据段落42-53中任意一项所述的组合物，其中所述丝颗粒是适于所述释放气味的物质和/或所述调味剂物质渗透的，从而使得所述释放气味的物质和/或所述调味剂物质从所述基于丝的基质中以预先确定的速率释放进入周围的环境中。
55.根据段落54所述的组合物，其中通过所述基于丝的材料中丝纤蛋白β-片层的含量、所述基于丝的材料的孔隙度、其组分和/或厚度或其任意组合控制所述预先确定的速率。
56.根据段落42-55中任意一项所述的组合物，其中所述基于丝的基质以选自下组的形式存在：纤维、薄膜、凝胶、颗粒或其任意组合。
57.根据段落42-56中任意一项所述的组合物，其中所述基于丝的基质包含光学图样。
58.根据段落57所述的组合物，其中所述光学图样包括提供了光学功能的全息图或图样阵列。
59.一种用于个体搽香水的方法，所述方法包括将段落42-46和50-58中任意一项所述的释放气味的组合物涂抹至所述个体的皮肤表面。
60.一种使制品具有气味的方法，所述方法包括：
将段落42-46和50-58中任意一项所述的释放气味的组合物引入所述制品中。
61.根据段落60所述的方法，其中所述制品选自下组：个人护理产品(例如护肤品、护发产品和化妆品)、个人卫生产品(例如餐巾、肥皂)、洗涤产品(例如洗衣液或洗衣粉，和织物柔顺棒/液体/薄片)、织物、散发香味的产品(例如空气清新剂)和清洁产品。
62.一种增强对象对制品的味觉的方法，所述方法包括：
应用或给予对象制品，所述制品包含段落47-58中任意一项所述的调味剂递送组合物，其中在所述的将所述制品应用或给予所述对象后，所述调味剂物质通过所述基于丝的基质释放进入所述对象的味觉细胞中。
63.根据段落62所述的方法，其中所述制品选自下组：化妆产品(例如口红、润唇膏)、药物产品(例如片剂和糖浆)、食品产品(包括咀嚼组合物)、饮料、个人护理产品(例如牙膏、口气清新条)及其任意组合。
64.一种颗粒，所述颗粒包含：
(i)至少两个不相混溶的相，第一不相混溶的相包含基于丝的材料而第二个不相混溶的相包含活性剂，其中所述第一不相混溶的相包封所述第二不相混溶的相并且所述第二不相混溶的相不包含脂质体，和
(ii)在所述第一不相混溶的相的外表面上的保水性涂层。
65.根据段落64所述的颗粒，其中所述保水性涂层被构造成当将所述颗粒置于至少约室温或更高的温度时所述活性剂的保留持续时间增加或释放速率降低至少约10％。
66.根据段落64所述的颗粒，其中所述保水性涂层被构造成当将所述颗粒置于至少约37℃或更高的温度时所述活性剂的保留持续时间增加或释放速率降低至少约10％。
67.根据段落64-66中任意一项所述的颗粒，其中所述保水性涂层包含丝层。
68.根据段落64-67中任意一项所述的颗粒，其中所述保水性涂层还包含被所述丝层包围的聚氧乙烯层。
69.根据段落64-68中任意一项所述的颗粒，其中形成所述基于丝的材料的丝分子具有预先确定的分子量。
70.根据段落69所述的颗粒，其中所述预先确定的分子量通过某种方法控制，所述方法包括将所述丝分子脱胶一段选定的时间。
71.根据段落70所述的颗粒，其中所述选定的脱胶时间范围为从约10分钟至约1小时。
72.根据段落64-71中任意一项所述的颗粒，其中所述第一不相混溶的相与所述第二不相混溶的相以约1:1至约100:1或者约2:1至约20:1的体积比存在。
73.根据段落64-72中任意一项所述的颗粒，其中所述第一不相混溶的相还包封多孔的内部空间，并且所述第二不相混溶的相占据所述多孔的内部空间的至少一部分。
74.根据段落64-73中任意一项所述的颗粒，其中所述第二不相混溶的相包含脂质组分。
75.根据段落74所述的颗粒，其中所述脂质组分包含油。
76.根据段落64-75中任意一项所述的颗粒，其中所述第二不相混溶的相形成单一的隔室。
77.根据段落64-76中任意一项所述的颗粒，其中所述第二不相混溶的相形成多个隔室。78.根据段落76或77所述的颗粒，其中所述一个或多个隔室的尺寸范围为从约10nm至约500μm、或从约50nm至约100μm、或从约100nm至约20μm。
79.根据段落64-78中任意一项所述的颗粒，其中存在于所述第二不相混溶的相中的所述活性剂包含疏水性或亲脂性分子。
80.根据段落79所述的颗粒，其中所述疏水性或亲脂性分子包含治疗剂、营养剂、化妆剂、调味剂、香味剂、益生菌剂、染料或其任意组合。
81.根据段落80所述的颗粒，其中所述香味剂包含柠檬烯、丁位突厥酮、2-甲基戊酸乙酯、二氢月桂烯醇或其任意组合。
82.根据段落64-81中任意一项所述的颗粒，其中所述基于丝的材料包含添加剂。
83.根据段落82所述的颗粒，其中所述添加剂包括生物聚合物、活性剂、等离子体颗粒、甘油、乳化剂或乳剂稳定剂(例如聚乙烯醇、卵磷脂)、表面活性剂(例如聚山梨醇酯-20)、界面张力降低剂(例如盐)、β-片层诱导剂(例如盐)及其任意组合。
84.根据段落64-83中任意一项所述的颗粒，其中所述第二不相混溶的相包封第三不相混溶的相。
85.根据段落64-84中任意一项所述的颗粒，其中所述基于丝的材料以水凝胶的形式存在。
86.根据段落64-85中任意一项所述的颗粒，其中所述基于丝的材料以干燥状态或冻干的形式存在。
87.根据段落86所述的颗粒，其中所述冻干的丝基质是多孔的。
88.根据段落64-87中任意一项所述的颗粒，其中至少在所述第一不相混溶的相中的所述基于丝的材料在水溶液中是可溶的。
89.根据段落64-88中任意一项所述的颗粒，其中将所述基于丝的材料中β-片层的含量调整为足以使得所述基于丝的材料对抗在水溶液中的溶解的量。
90.根据段落64-89中任意一项所述的颗粒，其中所述颗粒的尺寸范围为从约1μm至约10mm、或从约5μm至约5mm、或从约10μm至约1mm。
91.一种组合物，所述组合物包含段落64-90中任意一项所述的颗粒的集合。
92.根据段落91所述的组合物，其中所述组合物是乳剂、胶体、乳膏、凝胶、洗剂、糊剂、软膏、搽剂、香膏、液体、固体、薄膜、薄片、织物、丝网、海绵、气雾剂、粉剂或其任意组合。
93.根据段落91或92所述的组合物，其中将所述组合物制剂以供在药物产品中使用。
94.根据段落91或92所述的组合物，其中将所述组合物制剂以供在化妆产品中使用。
95.根据段落91或92所述的组合物，其中将所述组合物制剂以供在食品产品中使用。
96.根据段落91或92所述的组合物，其中将所述组合物制剂以供在香味产品中使用。
97.一种生产丝颗粒的方法，所述方法包括：
a.提供或获得分散在处于溶胶-凝胶转变的丝溶液(在这种情况下，所述丝溶液保持在混合状态)中的液滴的乳剂；
b.将预先确定体积的乳剂与溶液接触，所述溶液包含β-片层诱导剂和表面活性剂，以使得所述丝溶液捕获至少一个所述液滴并形成分散在所述溶液中的丝颗粒。
98.根据段落97所述的方法，其中所述β-片层诱导剂包括盐溶液(例如NaCl溶液)。
99.根据段落97-98中任意一项所述的方法，其中所述表面活性剂包括聚山梨醇酯-20。
100.根据段落97-99中任意一项所述的方法，其中所述丝溶液的浓度为约1％(w/v)至约15％(w/v)，或约2％(w/v)至约7％(w/v)。
101.根据段落97-100中任意一项所述的方法，其中通过将非水性、不相混溶的相加入到所述丝溶液中形成所述乳剂，从而形成所述液滴，所述液滴包含分散在所述丝溶液中的所述非水性、不相混溶的相。
102.根据段落101所述的方法，其中加入的所述非水性、不相混溶的相与所述丝溶液的比例为约1:1至约1:100，或约1:2至约1:20。
103.根据段落97-102中任意一项所述的方法，所述方法还包括将添加剂加入处于溶胶-凝胶转变的所述丝溶液或所述非水性、不相混溶的相中。
104.根据段落103的任意一项所述的方法，其中所述添加剂包括生物聚合物、活性剂、等离子体颗粒、甘油、乳化剂或乳剂稳定剂(例如聚乙烯醇、卵磷脂)、表面活性剂(例如聚山梨醇酯-20)、界面张力降低剂(例如盐)、β-片层诱导剂(例如盐)及其任意组合。
105.根据段落97-104中任意一项所述的方法，其中所述非水性、不相混溶的相或所述液滴包含油。
106.根据段落97-105中任意一项所述的方法，其中所述液滴还包含疏水性或亲脂性分子。
107.根据段落106所述的方法，其中所述疏水性或亲脂性分子包含治疗剂、营养剂、化妆剂、调味剂物质、香味剂、益生菌剂、染料或其任意组合。
108.根据段落107所述的方法，其中所述香味剂包含柠檬烯、丁位突厥酮、2-甲基戊酸乙酯、二氢月桂烯醇或其任意组合。
109.根据段落97-108中任意一项所述的方法，所述方法还包括对所述丝颗粒进行后处理。
110.根据段落109所述的方法，其中所述后处理包括甲醇或乙醇浸没、水退火、剪切应力、电场、盐、机械延展或其任意组合。
111.根据段落97-110中任意一项所述的方法，其中所述预先确定的乳剂的体积是与所述颗粒所需的尺寸对应的体积。
112.根据段落97-111中任意一项所述的方法，所述方法还包括在所述丝颗粒的外表面上形成涂层。
113.根据段落112所述的方法，其中所述涂层适于增加所包封的活性剂的保留持续时间。
114.根据段落112或113所述的方法，其中所述涂层适于降低所包封的活性剂的释放速率。
115.根据段落112-114中任意一项所述的方法，其中所述涂层包含丝层。
116.根据段落112-115中任意一项所述的方法，其中所述丝颗粒上的所述涂层是通过将所述丝颗粒与丝溶液(例如范围从约0.1％至约30％)接触；并在所述涂层中诱导β-片层的形成而形成的。
117.根据段落116所述的方法，其中用于所述涂层的所述丝溶液还包含卵磷脂。
118.根据段落116或117所述的方法，其中利用压力迫使用于所述涂层的位于所述丝溶液表面上的所述丝颗粒流过所述丝溶液，从而使所述丝颗粒与用于所述涂层的所述丝溶液接触。
119.根据段落116或117所述的方法，其中在存在压力的情况下用于所述涂层的所述丝溶液流过多孔的膜，所述多孔的膜含有保留在其上的至少一个丝颗粒，从而使所述丝颗粒与用于所述涂层的所述丝溶液接触。
120.根据段落118或119所述的方法，其中所述压力由离心诱导产生。
121.根据段落116-120中任意一项所述的方法，其中通过乙醇浸没或水退火诱导在所述涂层中的所述β-片层的形成。
122.根据段落112-121中任意一项所述的方法，其中所述涂层包含一层或多层。
123.根据段落112-122中任意一项所述的方法，其中所述涂层还包含被所述丝层包围的聚氧乙烯层。
124.根据段落112-123中任意一项所述的方法，其中所述涂层还包含添加剂或可检测的标签。
125.一种在颗粒中包封亲酯性剂的方法，所述方法包括：
在包含亲脂性剂的溶液中孵育多孔的颗粒，从而使得在溶液中存在的至少约50％的所述亲脂性剂被负载进入所述多孔的颗粒；和
在负载所述亲脂性剂的所述多孔的颗粒的外表面上形成保水性涂层，从而使得包封于所述颗粒中的亲脂性剂的保留时间增加。
126.根据段落125所述的方法，其中在孵育步骤中在所述溶液中存在的至少约80％、或至少约90％的所述亲脂性剂被递送进入所述多孔的颗粒中。
127.根据段落125或126所述的方法，其中所述亲脂性剂占据所述多孔的颗粒内部的至少一部分孔隙空间。
128.根据段落125-127中任意一项所述的方法，其中所述溶液包含油。
129.根据段落125-128中任意一项所述的方法，其中所述多孔的颗粒在所述溶液中孵育至少约1小时。
130.根据段落125-129中任意一项所述的方法，其中所述多孔的颗粒在负载所述亲脂性剂后不会膨胀。
131.根据段落125-130中任意一项所述的方法，其中所述保水性涂层适于降低所包封的亲脂性剂的释放速率。
132.根据段落125-131中任意一项所述的方法，其中所述保水性涂层包含丝层。
133.根据段落125-132中任意一项所述的方法，其中在所述多孔的颗粒上的所述保水性涂层是通过将所述多孔的颗粒与丝溶液(例如范围从约0.1％至约30％)接触；并在所述涂层中诱导β-片层的形成而形成的。
134.根据段落133所述的方法，其中用于所述涂层的所述丝溶液还包含卵磷脂。
135.根据段落133或134所述的方法，其中利用压力迫使位于所述丝溶液表面上的所述多孔的颗粒迅速流过所述丝溶液，从而使所述多孔的颗粒与用于所述涂层的所述丝溶液接触。
136.根据段落133或134所述的方法，其中在存在压力的情况下所述丝溶液流过多孔的膜，所述多孔的膜含有保留在其上的所述多孔的颗粒，从而使所述多孔的颗粒与用于所述涂层的所述丝溶液接触。
137.根据段落135或136所述的方法，其中所述压力由离心诱导产生。
138.根据段落133-137中任意一项所述的方法，其中通过乙醇浸没或水退火诱导在所述涂层中的所述β-片层的形成。
139.根据段落125-138中任意一项所述的方法，其中所述保水性涂层含有一层或多层。
140.根据段落125-19中任意一项所述的方法，其中所述保水性涂层还包含被所述丝层包绕的聚氧乙烯层。
141.根据段落125-140中任意一项所述的方法，其中所述保水性涂层包含添加剂或可检测的标签。
142.根据段落125-141中任意一项所述的方法，其中所述多孔的颗粒包含丝。
143.根据段落142所述的方法，其中所述丝多孔的颗粒通过混合物的相分离形成，所述混合物含有丝和聚乙烯醇，其以约1:1至约1:10，或约1:2至约1:5的重量比制备。
144.根据段落125-143中任意一项所述的方法，所述方法还包含对所述丝多孔的颗粒进行后处理。
145.根据段落144所述的方法，其中所述后处理包括甲醇或乙醇浸没、水退火、剪切应力、电场、盐、机械延展或其任意组合。
146.一种递送活性剂的方法，所述方法包括将段落64-90中任意一项所述的颗粒或段落91-96中任意一项所述的组合物应用于或给予对象，所述颗粒的所述基于丝的材料对所述活性剂是可渗透的，从而使得在将所述组合物应用于或给予所述对象后所述活性剂以第一预先确定的速率通过所述基于丝的材料释放。
147.根据段落146所述的方法，其中所述颗粒的涂层对所述活性剂是可渗透的以使得在将所述组合物应用于或给予所述对象后所述活性剂以第二预先确定的速率通过所述涂层释放。
148.根据段落146或147所述的方法，其中所述活性剂释放至周围的环境中。
149.根据段落146-148中任意一项所述的方法，其中所述活性剂释放至所述对象的至少一个靶细胞中。
150.根据段落146-149中任意一项所述的方法，其中所述活性剂包含疏水性或亲脂性分子。151.根据段落150所述的方法，其中所述疏水性或亲脂性分子包含治疗剂、营养剂、化妆剂、调味剂、着色剂、香味剂、益生菌剂、染料或其任意组合。
152.根据段落151所述的方法，其中所述香味剂包含柠檬烯、丁位突厥酮、2-甲基戊酸乙酯、二氢月桂烯醇或其任意组合。
153.根据段落146-152中任意一项所述的方法，其中所述基于丝的材料包含添加剂。
154.根据段落153所述方法，其中所述添加剂包括生物聚合物、活性剂、等离子体颗粒、甘油、乳化剂或乳剂稳定剂(例如聚乙烯醇、卵磷脂)、表面活性剂(例如聚山梨醇酯-20)、界面张力降低剂(例如盐)及其任意组合。
155.根据段落146-155中任意一项所述的方法，其中将所述组合物外敷或口服应用于或给予所述对象。
156.一种香味递送组合物，所述组合物包含：
包封一个或多个液体隔室的基于丝的材料，所述各液体隔室均具有处于其中的香味剂，所述基于丝的材料对所述香味剂是可渗透的从而使得所述香味剂以预先确定的速率通过所述基于丝的材料释放进入周围环境中。
157.根据段落156所述的香味递送组合物，其中所述丝基质在其表面上还包含涂层。
158.根据段落157所述的香味递送组合物，其中所述涂层包含丝层。
159.根据段落157或158所述的香味递送组合物，其中所述涂层还包含聚氧乙烯层。
160.根据段落156-159中任意一项所述的香味递送组合物，其中通过在所述丝基质中存在的丝纤蛋白β-片层构象的含量、所述丝基质的孔隙度、涂层层数、所述涂层的组分或其任意组合控制所述预先确定的速率。
161.根据段落156-160中任意一项所述的香味递送组合物，其中所述丝基质包括纤维、薄膜、凝胶、颗粒或其任意组合。
162.根据段落151-161中任意一项所述的香味递送组合物，其中所述丝基质包含光学图样。
163.根据段落162所述的香味递送组合物，其中所述光学图样包括提供了光学功能的全息图或图样阵列。
164.根据段落156-163中任意一项所述的香味递送组合物，所述香味递送组合物还包含将所述香味递送组合物置于对象的皮肤表面上的粘附表面。
165.根据段落156-164中任意一项所述的香味递送组合物，其中将所述组合物以固体(例如蜡或薄膜)、液体、喷雾或其任意组合的形式制剂。
166.一种使个体附着香味剂的方法，所述方法包括将段落156-165中任意一项所述的香味递送组合物应用于所述个体的皮肤表面。
167.一种使制品具有气味的方法，所述方法包括：
将在液体隔室中包封的香味剂包埋于基于丝的材料中，所述基于丝的材料对所述香味剂是可渗透的，从而使得所述香味剂以预先确定的速率从所述基于丝的材料释放进入周围的环境中。
168.根据段落167所述的方法，其中所述丝基质在其表面上还包含涂层。
169.根据段落168所述的方法，其中所述涂层包含丝层。
170.根据段落168或169所述的方法，其中所述涂层还包含聚氧乙烯层。
171.根据段落167-170中任意一项所述的方法，其中通过调整所述丝基质中存在的丝纤蛋白β-片层构象的含量、所述丝基质的孔隙度、所述涂层的层数、所述涂层的组分或其任意组合控制所述预先确定的速率。
172.根据段落167-171中任意一项所述的方法，其中所述制品选自下组：化妆产品、个人卫生产品(例如餐巾、肥皂)、洗涤产品(例如织物柔顺液/薄片)、织物制品、散发香味的产品和清洁产品。
173.一种食品调味剂递送组合物，所述组合物包含：
包封一个或多个液体隔室的基于丝的材料，所述各液体隔室均具有处于其中的食品调味剂，所述基于丝的材料对所述食品调味剂是可渗透的，从而使得所述食品调味剂以预先确定的速率通过所述基于丝的材料释放进入周围环境中。
174.根据段落173所述的食品调味剂递送组合物，其中所述基于丝的材料在其表面还包含涂层。
175.根据段落173或174所述的食品调味剂递送组合物，其中所述涂层包含丝层。
176.根据段落174-175中任意一项所述的食品调味剂递送组合物，其中所述涂层还包含聚氧乙烯层。
177.根据段落173-176中任意一项所述的食品调味剂递送组合物，其中通过调整所述丝基质中存在的丝纤蛋白β-片层构象的含量、所述丝基质的孔隙度、所述涂层的层数、所述涂层的组分或其任意组合控制所述预先确定的速率。
178.根据段落173-177中任意一项所述的食品调味剂递送组合物，其中所述丝基质包含光学图样。
179.根据段落178所述的食品调味剂递送组合物，其中所述光学图样包括提供了光学功能的全息图或图样阵列。
180.根据段落173-179中任意一项所述的食品调味剂递送组合物，其中所述丝基质包括纤维、薄膜、凝胶、颗粒或其任意组合。
181.根据段落173-180中任意一项所述的食品调味剂递送组合物，其中将所述组合物制成咀嚼条、片剂、胶囊、凝胶、液体、粉剂、喷雾或其任意组合。
182.一种增强对象对制品的味觉的方法，所述方法包括：
将制品应用于或给予对象，所述制品包含基于丝的材料，所述基于丝的材料包封具有处于其中的食品调味剂的液体隔室，所述基于丝的材料对所述食品调味剂是可渗透的，从而使得在将所述制品应用于或给予所述对象后所述食品调味剂以预先确定的速率通过所述基于丝的材料释放进入所述对象的味觉细胞中。
183.根据段落182所述的方法，其中所述制品选自下组：化妆产品(例如口红、润唇膏)、药物产品(例如片剂和糖浆)、食品产品(包括咀嚼组合物)、饮料、个人护理产品(例如牙膏、口气清新条)及其任意组合。
184.根据段落182或183所述的方法，其中所述丝基质在其表面上还包含涂层。
185.根据段落184所述的方法，其中所述涂层包含丝层。
186.根据段落184或185所述的方法，其中所述涂层还包含聚氧乙烯层。
187.根据段落182-186中任意一项所述的方法，其中通过调整在所述丝基质中存在的丝纤蛋白β-片层构象的含量、所述丝基质的孔隙度、所述涂层的层数、所述涂层的组分或其组合控制所述预先确定的速率。
一些选定的定义
除非另有说明或在上下文中有所暗示，下列术语和短语包括下文提供的含义。除非另有明确说明或从上下文中可明显看出，下列术语和短语不排除在所述术语或短语所属的领域中已具有的含义。提供所述定义是为了辅助描述本文所述方面的具体实施方式，而并不意味着限制所请求保护的发明，因为本发明的范围仅受权利要求所限。另外，除非上下文另有要求，单数术语应当涵盖复数，并且复数术语应当涵盖单数。
本申请中使用的术语“包含/包括(comprising或comprises)”涉及对实施方式必要的组合物、方法及其各自的组成部分，并且无论是否必要都仍然对未指定的要素保持开放。
除非上下文明确地另有所指，单数术语“一(a/an)”和“该/所述(the)”涵盖复数的所指物。相似地，除非上下文明确地另有所指，单词“或(or)”意在涵盖“和(and)”。
除了在操作实施例中或另有指示的地方，本申请所用的表示成分的量或反应条件的全部数值在所有情况下都应该被理解为被术语“约”修饰。与百分比相连使用的术语“约”可意味着所指数值±5％。例如，约100意味着95至105。
尽管与本申请描述的方法和材料相似或等同的方法和材料可被用于本申请公开的操作或测试中，合适的方法和材料在下文有所描述。术语“包含/包括(comprises)”意思是“含有(includes)”。缩写“e.g.”源自拉丁文的例如(exempli gratia)，并且在本申请中用于表示非限制性的示例。因此，缩写“e.g.”与术语“例如(for example)”同义。
术语“管”在本申请中指在其中具有腔的伸长的轴。所述管通常可以是伸长的中空圆柱体，但是其也可以是中空的具有其他横截面形状的轴。
在本申请中使用的术语“多个”指2个或更多个，包括例如3个或更多个、4个或更多个、5个或更多个、6个或更多个、7个或更多个、8个或更多个、9个或更多个、10个或更多个、20个或更多个、30个或更多个、40个或更多个、50个或更多个、100个或更多个、500个或更多个、1000个或更多个、5000个或更多个或者10000个或更多个。
在本申请中使用的“对象”是指活的对象或物理上非活体的物体，例如制品。在一些实施方式中，对象是人或动物。通常，所述动物为脊椎动物，如灵长类动物、啮齿动物、家畜或狩猎动物。灵长类动物包括黑猩猩、食蟹猴、蜘蛛猴和猕猴(如恒河猴)。啮齿动物包括小鼠、大鼠、旱獭、雪貂、家兔和仓鼠。家畜和狩猎动物包括牛、马、猪、鹿、野牛、水牛、猫科物种(例如家猫)、犬科物种(例如狗、狐狸、狼)、鸟类(例如鸡、鸸鹋、鸵鸟)和鱼类(例如鳟鱼、鲶鱼和鲑鱼)。患者或对象包括前面所述的任何子集，例如，不包括一个或更多组或物种(例如人类、灵长类动物或啮齿动物)的上述所有。在某些实施方式中，对象是哺乳动物，例如灵长类动物如人类。术语“患者”和“对象”在本申请中可互换使用。
术语“减少、降低、压缩或抑制(decrease/reduced/reduction/inhibit)”均在本申请中使用，通常指具有统计学意义的量的降低。然而，为避免疑问，“降低、压缩或减少或抑制”指与对照水平相比降低至少10％，例如，降低至少约20％、或至少约30％、或至少约40％、或至少约50％、或至少约60％、或至少约70％、或至少约80％、或至少约90％或者达到和包括降低100％(即，相对于对照样品为缺失水平(absent level))、或者相对于对照水平而言降低在10％-100％之间的任意量。
术语“增加、提高、增强或活化(increased/increase/enhance/activate)”均在本申请中使用，通常指具有统计学意义的量的增加；为避免疑问，术语“增加、提高、增强或活化”指与对照水平相比增加至少10％，例如，增加至少约20％、或至少约30％、或至少约40％、或至少约50％、或至少约60％、或至少约70％、或至少约80％、或至少约90％或者达到和包括增加100％、或者相对于对照水平而言增加在10％-100％之间的任意量，或者与对照水平相比增加至少约2倍、或至少约3倍、或至少约4倍、或至少约5倍、或至少约10倍、或者2倍和10之间的任意量或者更多。
术语“具有统计学意义”或“有意义的”指具有统计学显著性并且通常指远离对照水平至少两个标准偏差(2SD)。该术语表示具有差异的统计学证据。将其定义为当零假设实际为真时做出决定以拒绝零假设的概率。
在本申请中可以互换使用的术语“基本上(essentially)”和“实质上(substantially)”指至少约60％、或者优选地至少约70％或至少约80％、或至少约90％、至少约95％、至少约97％或至少约99％或更多、或者70％和100％之间的任意整数的部分。在一些实施方式中，术语“基本上”指至少约90％、至少约95％、至少约98％、至少约99％或更多，或者90％和100％之间的任意整数的部分。在一些实施方式中，术语“基本上”可以包括100％。
在本申请中使用的术语“纳米图样”或“纳米图样化的”指在基于丝纤蛋白的基质例如薄膜或泡沫或者包含此类基于丝纤蛋白的基质的组合物中提供的较小的图样。在通常情况下，所述图样具有在纳米级(即10-9米)能够被适宜地检测的尺寸的结构特征，例如尺寸范围为1纳米至毫米。
在本申请中使用的术语“蛋白”和“肽”在本申请中可以互换使用，其指彼此之间通过邻近残基的α-氨基和羧基之间形成的肽键连接的一系列氨基酸残基。在本申请中可以互换使用的术语“蛋白”和“肽”，指蛋白氨基酸的聚合物，包括经修饰的氨基酸(例如磷酸化的、糖基化的等)和氨基酸类似物，无论其尺寸或功能如何。尽管“蛋白”通常用于指相对较大的多肽，和“肽”通常用于指较小的多肽，在本申请中对这些术语的使用是重叠的和可以改变的。除非另有明示，在本申请中使用的术语“肽”指肽、多肽、蛋白和蛋白的片段。术语“蛋白”和“肽”当指基因产物及其片段时在本申请中可以互换使用。因此，示例性的肽或蛋白包括基因产物、天然存在的蛋白以及前述的同源物、直系同源物、旁系同源物、片段和其他等价物、变体、片段和类似物。
在本申请中使用的术语“核酸”或“寡核苷酸”或语法上的等效词在本申请中指共价连接在一起的至少两个核苷酸，包括其类似物或衍生物。示例性的寡核苷酸包括但不限于单链和双链siRNA和其他RNA干扰试剂(RNAi试剂或iRNA试剂)、shRNA(短发夹RNA)、反义寡核苷酸、适体、核酶和小RNA(miRNA)。核酸可以是单链或双链的。核酸可以是DNA、RNA或杂交的，其中所述核酸含有脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸的任意组合，以及尿嘧啶、腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鸟嘌呤的任意组合。核酸可以包含一个或多个骨架修饰，例如磷酰胺(Beaucage等，Tetrahedron 49(10):1925(1993)及其中的参考文献；Letsinger,J.Org.Chem.35:3800(1970))、硫代磷酸酯、二硫代磷酸酯、O-甲基亚磷酰胺键(参见Eckstein,Oligonucleotides and Analogues:A Practical Approach,OxfordUniversity Press)或肽核酸键(参见Egholm,J.Am.Chem.Soc.114:1895(1992)；Meier等，Chem.Int.Ed.Engl.31:1008(1992)和Nielsen,Nature,365:566(1993)，其全部内容通过引用并入本申请)。核酸还可以包括对核苷酸的核碱基和/或糖部分的修饰。在糖部分的示例性的糖修饰包括2’-OH被卤素(例如氟)、O-甲基、O-甲氧基乙基、NH2、SH和S-甲基取代。术语“核酸”还包括经经修饰的RNA(modRNA)。术语“核酸”还包括siRNA、shRNA或其任意组合。
术语“经修饰的RNA”指RNA的至少一部分被修饰，例如在其核糖单元中、在其含氮的碱基中、在其核苷间键基团中或其任意组合。因此，在一些实施方式中，“经修饰的RNA”可以含有不同于核糖的糖基部分，如其2'-OH基团被修饰的核糖单体。或者，或除了在其核糖单元被修饰以外，“经修饰的RNA”可以含有不同于A、C、G和U的含氮碱基(“非-RNA核碱基”)，如T或MeC。在一些实施方式中，“经修饰的RNA”可以含有不同于磷酸(-O-P(O)2-O-)的核苷间键基团，如-O-P(O,S)-O-。在一些实施方式中，经修饰的RNA可以包含锁核酸(LNA)。
在本申请中使用的术语“多糖”指其分子由彼此之间通过糖苷键连接的较大数量的单糖分子组成的大分子碳水化合物。术语多糖还旨在包括寡糖。所述多糖可以是同多糖或杂多糖。所述同多糖仅含有一种单元，而所述杂多糖由不同种类的单体单元组成。
术语“短干扰RNA”(siRNA)在本申请中也称为“小干扰RNA”，将其定义为其功能为抑制靶基因表达的试剂，例如通过RNAi。siRNA可以是化学合成的，其能够通过体外转录生产，或者其能够在宿主细胞中生产。siRNA分子还可以通过切割双链RNA生产，将其中与信使RNA相同的一条链灭活。术语“siRNA”指小抑制性RNA双螺旋，其诱导RNA干扰(RNAi)途径。这些分子的长度是可以改变的(通常为18-30个碱基对)并且与反义链中的其靶mRNA具有不同的互补程度。一些但不是全部siRNA在其有义链和/或反义链的5'或3'末端具有未配对的悬挂碱基。术语“siRNA”包括两个单独链的复合结构，以及能够形成包含双螺旋区的发夹结构的单链。
在本申请中使用的术语“shRNA”指短的发夹RNA，其功能与RNAi和/或siRNA相同，但不同的是shRNA是稳定性增加的双链发夹样结构。在本申请中使用的术语“RNAi”指干扰RNA或RNA干扰分子，其是核酸分子或其类似物，例如抑制基因表达的基于RNA的分子。RNAi指选择性转录后基因沉默的一种方法。RNAi可以导致特定mRNA的破坏，或者阻止RNA如mRNA的加工或翻译。
在本申请中使用的术语“酶”指催化其他底物化学反应的蛋白分子，在反应完成后所述蛋白分子不被破坏或基本上不发生改变。该术语可以包括天然存在的酶和生物工程改造的酶或其混合物。酶家族的示例包括激酶、脱氢酶、氧化还原酶、GTPases、羧基转移酶、酰基转移酶、脱羧酶、转氨酶、消旋酶、甲基转移酶、甲酰基转移酶和α-酮基脱羧酶。
在本申请中使用的术语“疫苗”指当引入对象的机体后通过引起免疫系统活化、抗体形成、和/或形成T-细胞和/或B-细胞应答对特定疾病产生免疫性的死微生物、减毒活生物体、亚基抗原、类毒素抗原、缀合物抗原或其他类型抗原分子的任意配制品。在通常情况下，针对微生物的疫苗直接针对至少一部分病毒、细菌、寄生虫、支原体或其他传染性物质。
在本申请中使用的术语“适体”指能够特异性地识别选定的非寡核苷酸分子或分子群组的单链、部分单链、部分双链或双链核苷酸序列。在一些实施方式中，所述适体通过沃森-克里克碱基配对或三链体形成以外的其他机制识别非寡核苷酸分子或分子群组。适体可以包括但不限于界定的序列区段和序列，其包含核苷酸、核糖核苷酸、脱氧核糖核苷酸、核苷酸类似物、经修饰的核苷酸和包含骨架修饰、分支点和非核苷酸残基、基团或桥接的核苷酸。选择用于与分子结合的适体的方法是本领域广泛知晓的并且对本领域普通技术人员而言是显而易见的。
在本申请中使用的术语“抗体”指完整的免疫球蛋白或者具有Fc(可结晶的片段)区或Fc区的FcRn结合片段的单克隆或多克隆的抗原结合片段。术语“抗体”还包括“抗体样分子”如所述抗体的片段，例如抗原结合片段。抗原结合片段可以由重组DNA技术或由酶促或化学切割完整的抗体生产。“抗原结合片段”特别地包括Fab、Fab'、F(ab')2、Fv、dAb、和互补性决定区(CDR)片段、单链抗体(scFv)、单结构域抗体、嵌合抗体和双体以及多肽，所述多肽含有足以使特定抗原与所述多肽结合的至少一部分免疫球蛋白。线性抗体也包括在本申请所述的目的中。术语Fab、Fc、pFc'、F(ab')2和Fv使用其标准的免疫学含义(Klein,Immunology(John Wiley,New York,N.Y.,1982)；Clark,W.R.(1986)The ExperimentalFoundations of Modern Immunology(Wiley&Sons,Inc.,New York)和Roitt,I.(1991)Essential Immunology，第7版，(Blackwell Scientific Publications,Oxford))。对多种抗原具有特异性的抗体或抗原结合片段可以从供应商如R&D Systems、BD Biosciences、e-Biosciences和Miltenyi购买获得，或者可以由本领域技术人员采用公知的方法针对这些细胞表面标记物激发获得。
在本申请中使用的术语“互补性决定区”(CDR，即CDR1、CDR2和CDR3)指其存在是抗原结合所必须的抗体可变结构域的氨基酸残基。各可变结构域通常具有三个CDR区，以CDR1、CDR2和CDR3表示。各互补性决定区可以包含来自根据Kabat所定义的“互补性决定区”的氨基酸残基(即在轻链可变结构域中的残基24-34(L1)、50-56(L2)和89-97(L3)和在重链可变结构域中的残基31-35(H1)、50-65(H2)和95-102(H3)；Kabat等，Sequences ofProteins of Immunological Interest，第5版，Public Health Service,NationalInstitutes of Health,Bethesda,Md.(1991))和/或来自“高变环”的那些残基(即在轻链可变结构域中的残基26-32(L1)、50-52(L2)和91-96(L3)和在重链可变结构域中的26-32(H1)、53-55(H2)和96-101(H3)；Chothia和Lesk J.Mol.Biol.196:901-917(1987))。在一些例子中，互补性决定区可以包括来自根据Kabat和高变环所定义的CDR区的氨基酸。
表述“线性抗体”指在Zapata等，Protein Eng.,8(10):1057-1062(1995)中描述的抗体。简言之，这些抗体包含一对串联Fd区段(VH-CH1-VH-CH1)，其与互补性轻链多肽一起形成一对抗原结合区。线性抗体可以是双特异性或单特异性的。
在本申请中使用的表达“单链Fv”或“scFv”抗体片段旨在指包含抗体的VH和VL结构域的抗体片段，其中这些结构域存在于单一多肽链中。优选地，Fv多肽还包含位于VH和VL结构域之间的多肽接头，其能够使scFv形成用于抗原结合的所需结构。(The Pharmacologyof Monoclonal Antibodies,vol.113,Rosenburg and Moore eds.,Springer-Verlag,NewYork,pp.269-315(1994))。
在本申请中使用的术语“双体”指具有两个抗原结合位点的小抗体片段，该片段在同一多肽链(VH-VL)中包含与轻链可变结构域(VL)连接的重链可变结构域(VH)。通过使用非常短的接头以使其不能在同一链的两个结构域之间配对，迫使所述结构域与另一条链的互补结构域配对并形成两个抗原结合位点。(EP 404,097；WO 93/11161；Hollinger等，Proc.Natl.Acad.Sd.USA,P0:6444-6448(1993))。
在涉及抗体时，术语“生物活性”包括但不限于表位或抗原的结合亲和性、抗体的体内和/或体外稳定性、抗体的免疫原性质，例如当给予人类对象时，和/或在体内或体外中和或拮抗靶分子生物活性的能力。可以使用本领域公知的技术观察或测定前述的性质或特征，包括但不限于闪烁迫近分析法、ELISA、ORIGEN免疫测定(IGEN)、荧光淬灭、荧光ELISA、竞争性ELISA、SPR分析包括但不限于使用BIAcore生物传感器的SPR分析、体外和体内中和检测(参见例如国际公开号WO 2006/062685)、受体结合和使用来自不同来源，包括人、灵长类或根据需要的其他来源的组织切片的免疫组化。在涉及抗原时，“生物活性”包括免疫原性，对其的定义将在下文中详细讨论。在涉及病毒时，“生物活性”包括传染性，对其的定义将在下文中详细讨论。在涉及造影剂例如染料时，“生物活性”指当将造影剂给予对象时其增强对象体内的结构或流体的对比度的能力。造影剂的生物活性还包括但不限于，在某些条件下其与生物环境相互作用和/或影响另一种分子应答的能力。
在本申请中使用的术语“小分子”指天然的或合成的分子包括但不限于肽、肽模拟物、氨基酸、氨基酸类似物、多核苷酸、多核苷酸类似物、适体、核苷酸、核苷酸类似物、分子量低于约10,000克每摩尔的有机或无机化合物(即包括混合有机和有机金属化合物)、分子量低于约5,000克每摩尔的有机或无机化合物、分子量低于约1,000克每摩尔的有机或无机化合物、分子量低于约500克每摩尔的有机或无机化合物以及此类化合物的盐、酯和其他药学上可接受的形式。
在本申请中使用的术语“细胞”指任意原核的或真核，包括植物、酵母、蠕虫、昆虫和哺乳动物的细胞。哺乳动物细胞包括但不限于；灵长类、人和来自任意所关注动物的细胞，包括但不限于；小鼠、仓鼠、家兔、犬、猫、家畜，如马、牛、鼠、绵羊、犬、猫等。所述细胞可以是多种多样的组织类型的不限于如；造血、神经、间叶、皮肤、粘膜、基质、肌肉、脾、网状内皮、上皮、内皮、肝、肾、胃肠道、肺、T细胞等。干细胞、胚胎干(ES)细胞、ES来源的细胞和干细胞的祖细胞也包括在其中，包括但不限于造血、神经、基质、肌肉、心血管、肝、肺、胃肠道的干细胞等。在一些实施方式中，还可以使用酵母细胞作为细胞。在一些实施方式中，所述细胞可以是离体的或培养的细胞，例如在体外。例如，对于离体细胞而言，细胞可以来自对象，其中所述对象是健康的和/或患有某种疾病的。作为非限制性示例，细胞可以通过组织活检或本领域技术人员公知的其他手术方法获得。
在本申请中使用的术语“病毒载体”通常包括期望插入宿主细胞的外源性DNA并且通常包括表达盒。所述外源性DNA可以包括整个转录单位，启动子基因-polyA或者可以对所述载体进行工程改造以使其含有启动子/转录终止序列以使得仅需要插入所关注的基因。这些类型的控制序列是本领域公知的并且包括用于转录起始的启动子，以及任选地包括操纵子和核糖体结合位点序列。病毒载体包括但不限于慢病毒(lentivirus)载体、逆转录病毒载体、慢病毒(lentiviral)载体、单纯疱疹病毒载体、腺病毒载体、腺相关病毒(AAV)载体、EPV、EBV或者其变体或衍生物。各公司的产品如市售的病毒载体，包括但不限于安进公司(Avigen,Inc.)(加利福利亚州阿拉米达；AAV载体)、Cell Genesys公司(加利福利亚州福斯特城；逆转录病毒、腺病毒、AAV和慢病毒载体)、Clontech公司(逆转录病毒和杆状病毒载体)、吉诺沃公司(Genovo,Inc.)(宾夕法尼亚州沙龙希尔；腺病毒和AAV载体)、Genvec公司(法国；腺病毒载体)、IntroGene公司(荷兰莱顿；腺病毒载体)、分子药物公司(MolecularMedicine)(逆转录病毒、腺病毒、AAV和疱疹病毒载体)、诺冠公司(Norgen)(腺病毒载体)、牛津生物医药(Oxford BioMedica)(英国牛津；慢病毒载体)和全式金(Transgene)(法国斯特拉斯堡；腺病毒、牛痘病毒、逆转录病毒和慢病毒载体)。
在本申请中使用的术语“病毒”指由包裹在蛋白衣壳中的核酸组成的感染剂。此类感染剂不能自主复制(即复制需要使用宿主细胞的机构)。病毒的基因组可以是单链(ss)的或双链(ds)的RNA或DNA，并且能够或不能使用逆转录酶(RT)。此外，ssRNA病毒可以是有义的(+)或反义的(-)。示例性的病毒包括但不限于dsDNA病毒(例如腺病毒、疱疹病毒、痘病毒)、ssDNA病毒(例如细小病毒)、dsRNA病毒(例如呼肠孤病毒)、(+)ssRNA病毒(例如小核糖核酸病毒、披膜病毒)、(-)ssRNA病毒(例如正粘病毒、棒状病毒)、ssRNA-RT病毒，即在生命周期中具有DNA介导的(+)有义RNA(例如逆转录病毒)和dsDNA-RT病毒(例如嗜肝DNA病毒)。在一些实施方式中，病毒还可以包括野生型(天然的)病毒、被杀死的病毒、减毒活病毒、经修饰的病毒、重组病毒或其任意组合。病毒的其他示例包括但不限于包膜病毒、呼吸道合胞病毒、无包膜病毒、细菌噬菌体、重组病毒和病毒载体。在本申请中使用的术语“细菌噬菌体”指感染细菌的病毒。
在本申请中使用的术语“细菌”旨在包括细菌的所有变体，例如原核生物体和蓝藻细菌。细菌是小的(典型的线性尺寸约1m)、无隔室的，具有环状DNA和70s核糖体的
在本申请中使用术语“抗生素”描述降低微生物存活或抑制微生物生长或繁殖的化合物或组合物。如在本申请中所使用的，抗生素还旨在包括抗微生物剂、抑菌剂或杀菌剂。示例性的抗生素包括但不限于青霉素、头孢菌素、青霉烯类、碳青霉烯类、单环内酰胺类、氨基糖苷类、磺胺类、大环内酯类、四环类、林可霉素、喹诺酮类、氯霉素、万古霉素、甲硝唑、利福平、异烟肼、大观霉素、甲氧苄啶、磺胺甲恶唑等。
在本申请中使用的术语“抗原”指能够与选择性结合剂(如抗体)结合的分子或分子的部分，并且其还能够用于在动物中激发产生能够与该抗原的表位结合的抗体。抗原可以具有一个或多个表位。术语“抗原”还可以指能够与抗体或T细胞受体(TCR)(如果被MHC分子提呈的话)结合的分子。在本申请中使用的术语“抗原”还包括T-细胞表位。抗原还能够被免疫系统识别和/或能够诱导导致B和/或T淋巴细胞活化的体液免疫应答和/或细胞免疫应答。然而，至少在某些情况下，其可能要求抗原含有或连接至Th细胞表位并且存在佐剂。抗原可以具有一个或多个表位(B和T表位)。上文所述的特异性反应旨在表明抗原将优选地，通常是采取以较高选择性的方式，与其相应的抗体或TCR反应，而不与可能是由其他抗原激发产生的多种其他抗体或TCR反应。本申请中使用的抗原还可能是若干单一的抗原的混合物。
术语“免疫原”指能够在生物体内激发免疫应答的任意物质，例如疫苗。“免疫原”能够在给予对象后针对其自身诱导免疫应答。在本申请中使用的术语“免疫”在涉及免疫应答时指在接受体对象中针对免疫原产生的体液(抗体介导的)和/或细胞(抗原特异性T细胞或其分泌产物介导的)应答。此类应答可以是通过给予对象免疫原或免疫原肽诱导的主动应答或者通过给予直接针对免疫原的抗体或致敏的T-细胞诱导的被动应答。细胞免疫应答通过提呈与I类或II类MHC分子结合的多肽表位以活化抗原特异性CD4+T辅助细胞和/或CD8+细胞毒性T细胞从而被激发。此类应答还可能涉及单核细胞、巨噬细胞、NK细胞、嗜碱性粒细胞、树突状细胞、星形胶质细胞、小胶质细胞、嗜酸性粒细胞或先天免疫的其他成分的活化。
在本申请中使用的术语“前药”指能够通过某些化学或生理过程(例如酶促过程和代谢水解)转化为活性形式的化合物。因此，术语“前药”还指药学上可接受的生物活性化合物的前体。前药当给予对象时可以是无活性的，但是其在体内转化为活性化合物，例如通过水解成游离的羧酸或游离的羟基。前药化合物通常在生物体内在溶解度、组织相容性或延迟释放方面提供益处。术语“前药”还旨在包括任意共价键合的运载体，当将此类前药给予对象时其在体内释放活性化合物。在本申请中所述的活性化合物的前药可以通过修饰在活性化合物中存在的官能团制备，这样通过常规的操作或在体内所述修饰被裂解后得到母体活性化合物。前药包括其中的羟基、氨基或巯基与任意基团键合的化合物，当将所述活性化合物的前药给予对象后，其分别裂解成游离的羟基、氨基或巯基。例如，包含羟基的化合物可以以酯的形式给予，其在体内通过水解转化为羟基化合物。可以在体内转化成羟基化合物的适宜的酯包括乙酸酯、柠檬酸酯、乳酸酯、酒石酸酯、丙二酸酯、草酸酯、水杨酸酯、丙酸酯、琥珀酸酯、富马酸酯、甲酸酯、苯甲酸酯、马来酸酯、亚甲基-双-b-羟基萘酸酯、龙胆酸酯、羟乙基磺酸酯、二对甲苯酒石酸酯、甲磺酸酯、乙磺酸酯、苯磺酸酯、对甲苯磺酸酯、环己基氨基磺酸酯、奎尼酸酯、氨基酸的酯等。类似地，可以以酰胺形式给予包含胺基的化合物，例如乙酰胺、甲酰胺和苯甲酰胺，其通过水解在体内转化为胺化合物。参见Harper,“DrugLatentiation”in Jucker,ed.Progress in Drug Research 4:221-294(1962)；Morozowich等，“Application of Physical Organic Principles to Pro-drug Design”in E.B.Roche ed.Design of Biopharmaceutical Properties through Pro-drugs andAnalogs,APHA Acad.Pharm.Sci.40(1977)；Bioreversible Carriers in Drug in DrugDesign,Theory and Application,E.B.Roche,ed.,APHA Acad.Pharm.Sci.(1987)；Designof Pro-drugs,H.Bundgaard,Elsevier(1985)；Wang等，“Pro-drug approaches to theimproved delivery of peptide drug”in Curr.Pharm.Design.5(4):265-287(1999)；Pauletti 等，(1997)Improvement in peptide bioavailability:Peptidomimetics andPro-drug Strategies,Adv.Drug.Delivery Rev.27:235-256；Mizen等，(1998)“The Useof Esters as Pro-drugs for Oral Delivery of(3-Lactam antibiotics,”Pharm.Biotech.ll,:345-365；Gaignault等，(1996)“Designing Pro-drugs andBioprecursors I.Carrier Pro-drugs,”Pract.Med.Chem.671-696；Asgharnejad,“Improving Oral Drug Transport”,in Transport Processes in PharmaceuticalSystems,G.L.Amidon,P.I.Lee and E.M.Topp,Eds.,Marcell Dekker,p.185-218(2000)；Balant等，“Pro-drugs for the improvement of drug absorption via differentroutes of administration”,Eur.J.Drug Metab.Pharmacokinet.,15(2):143-53(1990)；Balimane和Sinko,“Involvement of multiple transporters in the oral absorptionof nucleoside analogues”,Adv.Drug Delivery Rev.,39(1-3):183-209(1999)；Browne,“Fosphenytoin(Cerebyx)”,Clin.Neuropharmacol.20(1):1-12(1997)；Bundgaard,“Bioreversible derivatization of drugs—principle and applicability toimprove the therapeutic effects of drugs”,Arch.Pharm.Chemi 86(1):1-39(1979)；Bundgaard H.“Improved drug delivery by the pro-drug approach”,Controlled DrugDelivery 17:179-96(1987)；Bundgaard H.“Pro-drugs as a means to improve thedelivery of peptide drugs”,Arfv.Drug Delivery Rev.8(1):1-38(1992)；Fleisher等，“Improved oral drug delivery:solubility limitations overcome by the use ofpro-drugs”,Arfv.Drug Delivery Rev.19(2):115-130(1996)；Fleisher等，“Design ofpro-drugs for improved gastrointestinal absorption by intestinal enzymetargeting”,Methods Enzymol.112(Drug Enzyme Targeting,Pt.A):360-81,(1985)；Farquhar D等，“Biologically Reversible Phosphate-Protective Groups”,Pharm.Sci.,72(3):324-325(1983)；Freeman S等，“Bioreversible Protection for thePhospho Group:Chemical Stability and Bioactivation of Di(4-acetoxy-benzyl)Methylphosphonate with Carboxyesterase,”Chem.Soc.,Chem.Commun.,875-877(1991)；Friis和Bundgaard,“Pro-drugs of phosphates and phosphonates:Novel lipophilicalphaacyloxyalkyl ester derivatives of phosphate-or phosphonate containingdrugs masking the negative charges of these groups”,Eur.J.Pharm.Sci.4:49-59(1996)；Gangwar等，“Pro-drug,molecular structure and percutaneous delivery”,Des.Biopharm.Prop.Pro-drugs Analogs,[Symp.]Meeting Date 1976,409-21.(1977)；Nathwani和Wood,“Penicillins:a current review of their clinical pharmacologyand therapeutic use”,Drugs 45(6):866-94(1993)；Sinhababu和Thakker,“Pro-drugsof anticancer agents”,Adv.Drug Delivery Rev.19(2):241-273(1996)；Stella等，“Pro-drugs.Do they have advantages in clinical practice？”,Drugs 29(5):455-73(1985)；Tan等，“Development and optimization of anti-HIV nucleoside analogs andpro-drugs:A review of their cellular pharmacology,structure-activityrelationships and pharmacokinetics”,Adv.Drug Delivery Rev.39(1-3):117-151(1999)；Taylor,“Improved passive oral drug delivery via pro-drugs”,Adv.DrugDelivery Rev.,19(2):131-148(1996)；Valentino和Borchardt,“Pro-drug strategiesto enhance the intestinal absorption of peptides”,Drug Discovery Today 2(4):148-155(1997)；Wiebe和Knaus,“Concepts for the design of anti-HIV nucleosidepro-drugs for treating cephalic HIV infection”,Adv.Drug Delivery Rev.:39(l-3):63-80(1999)；Waller等，“Pro-drugs”,Br.J.Clin.Pharmac.28:497-507(1989)，其全部内容均通过引用整体并入本申请。
虽然本文详细描述并说明了优选实施方式，对相关领域技术人员来说显而易见的是，可以在不背离本发明精神的情况下进行各种修改、增加、替换等，因此，认为这些修改、增加、替换等都涵盖于所附权利要求书中所限定的本发明的范围之内。此外，对于未说明的范围，本领域普通技术人员将理解的是，可对本文所描述和说明的各实施方式中的任一个进行进一步修改，以将在本文所述的任何其他实施方式中示出的特征并入。
通过下述的实施例对本申请进行了进一步的解释，不应认为其构成了限制。实施例仅是解释性的，并且其并非旨在以任何方式对本申请所述的任何方面进行限制。下述实施例并非以任何方式限制本发明。
实施例
下述实施例解释了本发明的一些实施方式和方面。相关领域的技术人员将理解可以在不改变本发明精神和范围的前提下进行各种修改、增加、替换等，并且此类修改和改变包括在由下文中所附的权利要求所定义的本发明的范围内。下述实施例并非以任何方式限制本发明。
实施例1：在丝纤蛋白生物材料中包封油的示例性方法以及由所述方法得到的组合物
尽管已提出将多种材料用于不同应用中的包封，例如食品、化妆品和药品应用，但是丝纤蛋白由于其具有一系列独特的化学和物理性质使其成为特别引人注目的包封材料。丝纤蛋白是一种从家蚕(Bombyx mori)的茧中纯化得到的生物来源的蛋白聚合物，其是经FDA批准的、可食用的(等，2007；Hanawa等，1995)、无毒性的和相对廉价的(Qian等，1996)。丝显示出理想的机械性质、生物相容性(Leal-和Scheibel,2010；Meinel等，2005；Panilaitis等，2003)以及其通过蛋白水解降解为无毒产物(Wang等，2008a；Horan等，2005)。此前对将丝纤蛋白用于化妆品、食品和化学工业进行了讨论(Bayraktar等，2005)，最近讨论将其作为组织工程的支架(Wang等，2006，Altman等，2003)和用于控制释放的药物运载体(Numata和Kaplan,2010；Pritchard等，2011；Wenk等，2011)。
尽管其他包封方法需要可能会导致敏感化合物降解和/或损害最终产物的安全性的工艺条件(如暴露于高热或使用毒性交联化学药品(Liu等，1996；Qian等，1997；Demura等，1989；Lu等，2010))，但是能够使用温和的、常温的、水性工艺条件制备稳定的丝生物材料(Numata和Kaplan,2010；Pritchard和Kaplan,2011)。特别地，在常温常压的干燥条件下丝能够自组装成薄膜(Hofmann等，2006)以及已使用超声制备得到物理交联的富含β片层的丝水凝胶(Wang等，2008b)。
与很多生物来源的蛋白不同，丝对于温度、pH和湿度的改变是天然稳定的(Kuzuhara等，1987；Omenetto和Kaplan,2010)并且其在机械上是牢固的(Altman等，2003)。由于其独特的嵌段共聚物结构(由较大的疏水性结构域和较小的亲水性间隔组成)，使得丝自组装成由更为柔性的亲水性间隔所分隔的有序的纳米级晶体结构域(β-片层)，其为所掺入的蛋白和小分子提供了稳定的环境(Lu等，2009)。例如，已对广泛的水溶性化合物和蛋白(包括酶和生长因子)在丝生物材料中的包封进行了讨论(Numata和Kaplan；Pritchard等，2011；Wenk等，2011；Pritchard等，2012)。然而，我们尚未见到对在丝生物材料中将油作为释放气味的物质和/或调味剂物质的分散相或溶剂的包封的讨论。
示例性的油在丝溶液中的微乳(O/W乳剂)
将负载油红O的葵花油与丝溶液人工混合(轻柔振荡约10分钟)以生产水包油(O/W)型稳定的乳剂(图2A)。制备具有不同丝浓度(例如～2％、～4％和～6％(w/v))以及油与丝的体积比为1:1、1:2和1:4的葵花油在丝中的乳剂，并且在将其在～4℃下贮存至少约48小时后在任意油在丝中的乳剂中均未观察到相分离，而相比之下葵花油与蒸馏水1:1、1:2和1:4的混合物几乎完全相分离。
在超声前，含油红O的葵花油与～7％(w/v)水性丝溶液以～1:3(v/v)的油丝比混合形成的乳剂显示出的平均液滴直径为419.5±126.9μm。对所述O/W乳剂进行轻柔超声(例如振幅10％持续5秒钟)以使得其平均油颗粒直径降至小于25μm(图2B中的图像为使用ImageJ对含两百个颗粒的样品进行检测的结果，其显示出的平均直径为24.6±11.4μm(但是没有将大量直径小于10μm的颗粒包括在该平均值之内，因为使用ImageJ无法对其进行准确的检测))。利用超声制备的掺加了油红O的葵花油在丝中的微乳如图2B和图3A所示。当丝蛋白存在于连续的水相中时利用超声生产的微米级的油滴是稳定的，并且在干燥过程中的丝薄膜自组装过程中(图3C-3F)或在超声后在丝水凝胶网络自组装过程中(图4B)其能够保持。
在油分散进入所述丝溶液后，例如通过超声，可以按照对丝溶液(不含油)的处理方式对该稳定的乳剂进行处理以形成不同形式的丝制品，例如如在本领域中所讨论的(参见例如Omenetto和Kaplan,2010；Kim等，2010；Pritchard等，2012；Hofmann等，2006；Tsorias等，2012)。例如，可以将所述油/丝乳剂浇铸成薄膜，迅速溶解的薄膜、用于生物传感和诊断的负载试剂的薄膜以及用于药物持续递送的薄膜。TGA分析显示与仅为丝的情况相比负载油微粒的丝薄膜的热稳定性略有降低(图3B)。然而，丝自主组装形成薄膜在特氟龙涂覆的模具(图3C-3D)和图样化的模具，例如全息图模具(图3E-3F)上均有发生发生，即使当所述丝溶液中含有油微粒时。在丝薄膜中存在微米级油滴使得所述薄膜是不透明的而非是透明的，在溶液中的油含量越高最终得到的薄膜的不透明性越强(图3C-3F)。
所述薄膜通过在常温常压的条件下干燥过夜进行自组装(在干燥后不需要任何进一步的处理)，并且在暴露于水性介质(例如蒸馏水和磷酸盐缓冲液)时其能够复溶，这表明在暴露于水性介质后其能够释放所掺入的油微粒。或者，可以利用β-片层诱导处理例如水退火或水蒸气退火对所述薄膜进行进一步的处理以增加丝网络中β-片层的含量，从而使得所述丝薄膜成为水不溶性的，如此前对仅由丝浇铸的薄膜的讨论(Jin等，2005)。
通过将经超声处理的丝滴加至油浴中生产丝颗粒
因为油微乳在水性丝溶液中是稳定的(O/W乳剂)并且不会干扰丝基质的组装，接下来我们试图寻找一种温和的、水性工艺以便在油浴中生产稳定的丝颗粒，以使得这两种成分最终能够整合成用于微包封的O/W/O乳剂。在可调的时间框架下超声能够诱导丝的物理交联(Wang等，2008b；美国专利号8,187,616，其内容通过引用整体并入本申请)。作为溶胶-凝胶转变起始和胶凝最终发生之间的这种可控延迟的结果，将经超声处理的仍处于溶液状态的丝加入油浴或混悬于自稳定油包水乳剂中后，其在不需要热或化学处理的条件下就能够完成物理交联(与其他用于制备蛋白微球的基于乳剂的工艺不同)。通过下述工艺生产物理交联的丝球状颗粒(例如丝大尺寸球状颗粒)，例如在振幅15％下将～6-7％脱胶30分钟的丝溶液超声约30-45秒，将其与含有典型的水溶性小分子化合物(例如阿霉素或食用色素)的蒸馏水溶液混合并将经超声处理的丝-药物混合物等分加入葵花油浴中。在油浴中，水性丝液滴保持球形构象直至胶凝完成(图4C)。图4A显示了在胶凝完成前在油浴中经超声的丝溶液和图4D显示了在孵育过夜后在油浴中的相同丝液滴：一旦丝网络交联完成，所述丝液滴由半透明的(图4A)转化成不透明的并且当将其从油浴中取出后其仍保持球形形状(图4D)。
然后将超声诱导的负载油红O的葵花油在丝中的微乳滴加至油浴中(图4B)，其反过来生产含有混悬于其中的微米级精细的油颗粒的交联的丝球状颗粒，结果得到红色的最终的丝大颗粒(图4E)。通过在室温条件下干燥过夜将物理交联的丝大颗粒脱水生产更小的、致密的、球状颗粒(负载油的见图4F和负载水溶性染料的见图5B)。
挤出样工艺的特征为能够精确控制粒径和负载的组分，因为其可以将受控体积的已知组分移取至油浴中。图5A显示了通过将不同体积尺寸液滴(例如从100μL降至μL)的经超声的丝溶液(负载阿霉素，经超声处理)移取至葵花油浴中生产的丝水凝胶大颗粒。通过移取10μL或50μL经超声的丝溶液(负载食用色素，经超声处理)生产的大颗粒并且当将水凝胶大颗粒在环境条件下脱水过夜得到的更致密的、更坚固的、更小的颗粒如图5B所示。
在干燥前，由10μL负载染料的经超声的丝溶液制备的丝水凝胶微球的平均直径为约2.8±0.2mm，在干燥后其降至1.9±0.3mm。在干燥前，由50μL负载染料的经超声的丝溶液制备的丝水凝胶微球的平均直径为约4.6±0.1mm，在干燥后其降低至2.3±0.1mm。使用超声通过将丝分散进入油中(W/O乳剂)生产更小的丝微粒(平均体积小于1μL)(图5C-5D)。在一些实施方式中，可以使用微流体采用上文所述的方法生产甚至更小的、更严格控制的丝颗粒(将丝超声，随后滴加至油浴)，已针对其他生物材料微粒对此进行了描述(Chu等，2007；Tan和Takeuchi,2007；Ren等，2010)。
除了改变尺寸和负载以外，还可以通过交联后处理对这些物理交联的丝颗粒进行进一步的操纵。例如，所述交联的丝颗粒可以(1)保持在有弹性的、水合的凝胶状态，(2)脱水以生产致密的、硬化的基质(图4F和图5B)或(3)冷冻干燥以生产干燥的、多孔的、海绵样材料(Kluge等，2010)。这些不同的球状丝颗粒(其均使用温和的和食品安全的工艺生产)具有广泛的材料性质和尺寸，适用于多种多样的潜在应用。
来源于O/W/O乳剂的包封油的丝微粒
根据乳化的微米级油滴在水性丝溶液中的稳定性和经超声的丝在油浴中形成大尺寸的水凝胶颗粒，使用类型为O1/W/O2的复乳制备微粒，其中O1是目标包封的油(例如本实施例中的负载油红O的葵花油)，W是水性溶胶-凝胶丝溶液(例如通过超声丝溶液生产)和O2是丝颗粒分散于其中的油浴(例如葵花油浴)。对包含水相的丝溶液进行超声以使得其保持在溶液相足够长的时间以进行双重乳化，然后完成交联，从而包封内部油相(表示这一工艺的流程图如图1所示)。丝还作为天然乳剂稳定剂，阻止试剂从内部油相(负载目标试剂)分离和浸出至连续的油相中。使用光镜检测由经超声的具有不同丝成分和超声处理的丝制备的O/W/O乳剂的形态，通过测定外部油浴在518nm处的吸光度评估丝包封基质的扩散度(指示剂油红O从丝颗粒的内部油相扩散进入外部连续的油相)。
使用经～60分钟脱胶的再生丝纤蛋白溶液制备的O/W/O乳剂如图6A-6B所示。在水相中使用较高浓度的水性丝溶液(例如～6％w/v)能够生产油滴混悬于整个丝球中的分散液(将这种包封构型称为微球，也称为基质系统(Kuang等，2010))(图6A)。使用较低浓度的水性丝溶液(例如～3％w/v)制备所述乳剂能够得到微囊构型(也称为储库系统(Kuang等，2010))，其中在各颗粒中均含有被丝囊所围绕的一个较大的脂质液滴。这表明丝的浓度能够部分影响包封油的微粒的形态。不希望受到理论的束缚，丝的粘度增加和/或蛋白浓度增加(例如～6％(w/v))可能能够阻止各液滴聚集成在较低丝浓度(例如～3％(w/v))的O/W/O乳剂中观察到的单核液滴。
增加超声振幅能够加速丝胶凝过程(Wang等，2008)。不希望受到理论的束缚，增加超声的振幅和/或持续时间能够增加丝溶液的粘度。丝溶液的粘度可能会影响丝作为包封材料的颗粒的形态和/或渗透性。使用脱胶30分钟的～6％(w/v)的丝生产的O/W/O乳剂的典型图像如图7A-7D所示。与具有较低粘度的丝乳剂相比(例如使用脱胶～60min的丝溶液)，所述丝颗粒较少为球形且油包封似乎是不太规则的。当超声强度增加时(例如～10％持续～15秒，见图7A-7B，对比～15％持续～15秒，见图7C-7D)，所得到的丝颗粒甚至是更长的和不规则的。不希望受到理论的束缚，缩短的脱胶时间结合增加的超声强度可能导致过早交联，阻碍了在乳剂中的丝掺入内部油滴和/或形成球形构象。
在丝微囊制备过程中，材料组分和/或包封基质材料的扩散性能够部分地决定核试剂的保留程度(Gharsallaoui等，2007)。溶液粘度增加，外部油相(例如葵花油浴)在518nm处的吸光度(指示剂油红O的含量)降低，表明丝囊对内部油相中的油红O的渗透性可能随着复乳中丝溶液粘度的增加而降低(并且随后在内部相所负载的试剂“损失”)。与普通蒸馏水的水相相比，未经超声的丝能够减少内部油相中负载的试剂(例如油红O)流向外部油相造成的损失(图8A)。当丝浓度保持恒定且超声处理保持恒定时，油红O流向外部油相的损失随着脱胶时间的缩短(丝溶液粘度的增加)而减少(图8B)。类似地，当丝溶液的浓度和脱胶时间保持恒定(～6％(w/v)，脱胶时间为～30分钟，见图8C；和～6％(w/v)，脱胶时间为～60分钟，见图8D)但超声强度增加时(例如通过改变振幅或持续时间或这两者)，油红O的损失逐渐减少(对于～6％(w/v)脱胶时间～30分钟的丝而言，对未超声溶液与振幅～15％超声～15秒的丝溶液进行比较后，未显示出油红O损失的改变，这可能是由于这种超声处理未显著增加粘度导致的)。
使用不含丝的蒸馏水作为水相制备的O/W/O乳剂中使用葵花油浴作为连续的外部油相在518nm显示出最高的吸光度(0.442±0.014)，表明油红O出现了最大程度的从内部油囊进入连续的油相的损失。在使用脱胶时间60分钟和30分钟制备的未经超声的水性丝纤蛋白溶液作为水相的O/W/O乳剂中连续的油相在518nm处的吸光度值分别为0.12±0.001和0.076±0.001。在水相中丝的存在使得扩散进入油相的油红O减少(与仅使用水作为水相相比)(图8A)，表明丝包封能够为油红O扩散进入外部油相提供屏障。丝溶液粘度的增加(例如通过使用更短的脱胶时间增加丝溶液中丝的片段长度)能够进一步增加试剂在内部油核中的保留(图8B)。除了丝的处理参数以外，还能够通过超声处理和水相中丝溶液的浓度(w/v)控制油红O在内部油核中的保留(图8C-8D，表1)。此外，丝O/W/O乳剂的形态表明在水层中的丝组装进入围绕内部油相的囊中：丝“皮肤”的皱纹和起皱是明显的(图9A-9B)。
表1：在使用包含暴露于不同超声处理(处理持续时间和振幅)的具有不同性质(例如脱胶持续时间和丝浓度)的水性丝溶液作为水相的O/W/O乳剂中外部油相在518nm处的吸光度
本申请所述的用于制备包封油的丝生物材料的温和的、食品安全的、水性方法能够用于多种应用中，例如在需要保护、稳定和/或控制释放的食品或药物产品中。很多化疗药物、类固醇、激素和抗生素/抗真菌剂是油溶性的且不具有较高的水溶性，因此目前需要与制剂添加剂如聚氧乙烯蓖麻油(cremaphor)或乙醇一并给予，其在患者中具有副作用。
在一个实施方式中，发明人证明了包封葵花油不仅代表了仅包封油的能力(其能够从包封的稳定作用中获益)，而且还模拟了使用油作为溶剂的情况，可以将疏水性物质如挥发性芳香化合物(例如但不限于调味剂和香料)以及亲脂性维生素和药物溶解在其中进行贮存和递送(Gharsallaoui等，2007)。本申请所述的包封系统能够用于控释/药物递送方面的应用。考虑到包封工艺具有温和、无毒性、食品安全的性质(例如可以在常温和常压下制备薄膜和球，生产稳定的乳剂不需要二次乳化剂或化学交联剂)，本申请所述的工艺能够用于贮存和递送能够溶解在油中的任意试剂，例如但不限于调味剂、香料、食品添加剂、油和油溶性化合物。使用丝包油微乳制备的丝薄膜还能够用于将油溶性诊断试剂如指示剂染料整合至基于诊断性丝薄膜的平台中。
在一些实施方式中，可以将本申请所述的包封油的丝组合物用于例如制药工业，食品和消费品工业，向食品和消费品工艺销售材料或配料(例如香料、食品添加剂或调味剂)的供应商，维生素、补充剂和益生菌剂的生产厂商；以及用于在发展中国家递送营养补充剂、维生素等，在这些国家中冰箱的缺乏限制了解决营养缺乏。
除了在食品、化妆品、消费品和药物方面的应用以外，在具有较高脂质含量的模型组织如脑中，与简单的蛋白水凝胶相比，油在蛋白网络中稳定的分散体可能具有更好的生理学代表性。
示例性的材料和方法
材料。家蚕蚕茧的丝购自Tajima Shoji Co.,LTD(Sumiyoshicho,Naka-ku,Yokohama,Japan)。葵花油、阿霉素和油红O购自Sigma Aldrich(St.Louis,MO)。柠檬烯购自Firmenich(Newark,New Jersey)。
丝溶液和材料的制备。根据此前的描述(Sofia等，2001)从家蚕的蚕茧中制备丝纤蛋白溶液。简言之，将蚕茧在0.02M Na2CO3的溶液中煮沸30min或60min并洗涤，然后在环境条件下干燥过夜。在60℃下将干燥的丝纤蛋白溶于9.3M的水性LiBr溶液中2-4h，得到20％(w/v)的溶液。然后使用Slide-a-Lyzer透析盒(MWCO 3,500,Pierce Thermo ScientificInc.,Rockford,IL)通过将所述溶液对蒸馏水透析2.5天将LiBr从丝中除去。通过从溶液样品中蒸发已知体积的水并使用分析天平称重确定丝纤蛋白的浓度。在使用前将丝溶液贮存在4-7℃。
丝薄膜的浇铸。根据此前的描述浇铸丝薄膜(Hofmann等，2006)。简言之，将丝溶液加入特氟龙涂覆的模具或图样化的模具中，然后在环境条件下干燥过夜。通过使用BransonDigital Sonifier 450在例如振幅为～10-15％持续例如～5秒的条件下以不同油与丝的体积比将油超声入所需浓度的丝溶液，然后再根据所描述的进行加样和浇铸制备负载油的丝薄膜。
超声诱导丝的胶凝。根据此前在Wang等，2008b和美国专利申请号8,187,616中的描述进行超声诱导的胶凝。例如，使用Branson Digital Sonifier 450在振幅为～10-15％的条件下将所需浓度的且使用目标脱胶持续时间制备的丝溶液超声处理不同时间(在整个结果章节中丝浓度、脱胶持续时间以及超声振幅和持续时间的不同条件是给定的)。如上文所述使用超声的或未超声的丝制备乳剂。
热重分析。使用热重分析(TGA)(TA Instruments Q500)测定由1％w/v的丝纤蛋白溶液组装的丝薄膜的重量变化情况。在氮气氛下使用50mL/min的气流获得TGA曲线。首先通过以2℃/min的速率将样品由25℃加热至600℃进行分析。记录丝薄膜的重量损失，将其作为温度的函数。
实施例2：由丝包油微乳制备的薄膜——溶解及其应用
在室温和环境条件下将丝薄膜浇铸和干燥过夜，未对所述丝薄膜进行附加的β-片层诱导处理，其能够在暴露于水环境后如浸入缓冲液中(图10)或当将其与湿润的组织例如脑组织接触时迅速溶解，根据此前对安装在可溶的丝薄膜基材上的超薄电子器件的描述(Kim等，2010)：当应用于脑组织柔软的、弯曲的表面时，这些图样化的薄膜显示出自发保持其形状的包绕。当将膜浸入～37℃的缓冲液时负载染料的膜迅速溶解并且将染料从所述膜中释放(图10)。在暴露于37℃的磷酸盐缓冲液(PBS)时15分钟内负载释放气味的物质和/或调味剂物质(例如每0.2mm2薄膜含～0.5、0.25或0.125mg腺苷)的可溶的丝薄膜释放大部分药物负载(约80％)(数据未列出)。
通过在环境温度和压力的条件下干燥过夜自组装得到的负载油的丝薄膜在暴露于蒸馏水或磷酸盐缓冲液后重新溶解，从而释放掺入其中的油和在所述油中携带的任意试剂(如果有的话)。负载油微液滴的水溶性丝薄膜暴露于水性介质后重新溶解的能力表明包封油的丝组合物不仅能够用作贮存平台，例如针对油溶性释放气味的物质和/或调味剂物质如治疗剂和营养素，还能够用于化妆品和食品工业中，其中在一些实施方式中，本申请所述的组合物可以包含光学图样，例如但不限于全息图、晕彩和反射图样。例如一旦应用于舌上或颊内时含有负载调味剂的油的微乳的丝薄膜能够溶解并释放所包封的调味剂。类似地，如果应用于略微潮湿的皮肤上时，负载香料的未经处理的丝薄膜能够重新溶解。丝薄膜的图样能够进一步增强消费者的用户体验。丝包负载香料的油的微乳显示了将图样化原型的示例(图3A-3B和图11A-11B)。例如，可以在全息图模具、具有晕彩表面的塑料薄片或反射图样化的硅酮模具上浇铸油-丝微乳，并且所得到的基于丝的材料能够保持光学性质(例如全息图、晕彩、光反射)。
由于可以在干燥后对薄膜进行处理以使得丝纤蛋白交联，在一些实施方式中，可以使用与本申请所述的类似的方法将油溶性化合物(例如与在诊断装置中使用的那些相关的)整合至上文所述的丝平台中以用于诊断应用。
实施例3：水凝胶丝球(“丝珠”)-负载及其应用
此前已有对具有可控尺寸的可调水凝胶丝球的描述。这些交联的“丝珠”可以由丝包油或负载水溶性化合物的微乳制备。可以通过使用控制所述球的尺寸/直径和/或任选地进行交联后处理扩展本申请所述的丝组合物的功能性。例如，使用含不同比例食用色素的水凝胶丝珠证明了所述球具有受控的负载(图12)。由于该制备方法涉及将丝溶液挤出至油浴中并且所述溶液的体积和组分是受控的，在油相和/或丝相中负载的试剂的包封效率能够达到100％(与其他微包封方法不同，在其他微包封方法中在处理过程中通常会造成化合物损失)。通过负载食用色素的丝水凝胶球原型证明了对负载的控制程度和效率均较高。
由于这些丝水凝胶珠是稳定但柔软的，因而其能够用于例如食品产品(例如相当于木薯粉珠)、珍珠奶茶和维生素(例如油溶性/水不溶性维生素和营养补充剂如鱼油、β-胡萝卜素和维生素E)。包封于丝水凝胶珠中的药物可以作为吞咽困难患者的替代给药形式。使用丝代替食品产品和药品递送形式中的明胶能够有益于减少与使用哺乳动物来源的材料相关的病原体转移问题。由于丝水凝胶是生物相容性的并且能够促进所包封细胞的存活(Wang等，2008)，这些水凝胶珠还能够用于含有益生菌的产品。此外，丝组合物还能够改善贮存期间的稳定性(例如益生菌产品目前通常需要冷藏保存)并且在暴露于胃内的恶劣环境期间其能够提供至少某种程度的保护，增加益生菌进一步沿着胃肠道到达其发挥作用的靶点的可能性。
实施例4：香料在丝微球中的包封
使用水性乳剂包封5种市售的香料：柠檬烯、丁位突厥酮、2-甲基戊酸乙酯、二氢月桂烯醇(表2)。丝溶液的使用不仅确保了最终产物是生物相容性和能够可控地降解的，还避免了使用已知对芳香油不利的热和化学交联剂。使用两种包封技术和多种涂覆方法，并对香料负载效能、容量、稳定性和保留情况进行评估。
表2：四种市售香料的结构和化学性质
结果和讨论
芳香油在第二种丝-油混合物中的乳剂
为确定基于丝的油-水-油系统的包封效能，以比例范围1:2至1:8(v:v)将用于包封的目标芳香油加入丝/聚乙烯醇(PVA)水相中。在超声和加入第二油相之前丝与芳香油的比例被改变。发现随着丝比例的增加最终的粒径由8.11um增加至9.61um(表3)。在本实施例所评估的比例中，粒径的变化不存在显著性差异。表4和图16A-16C显示了当丝的浓度改变时，粒径分布无明确的变化趋势。对于所检测的任意香料而言，在～1％的丝浓度下负载香料的丝微粒的形成存在更多挑战。随着丝浓度的增加，油如2-甲基戊酸乙酯产生更小的颗粒，由8.49+/-2.53um至8.11+/-1.76um；而随着丝浓度的增加，柠檬烯显示出相反的趋势，其粒径由9.57+/-2.70um增加至12.40+/-4.96um。丝溶液的浓度在～1-5％范围内改变时也没有观察到显著的差异。
表3：改变包含2-甲基戊酸乙酯和丝溶液的O/W乳剂中丝的浓度和香料与丝的比
例后观察到的微粒尺寸(n＝3)
表4：由四种不同香料通过丝/香料乳剂制备的微粒的尺寸分布。对于所有香料而言，香料与丝的比例均为1:2，而丝的浓度在1％至5％(w/v)范围内变化(n＝3)
表3和表4显示了粒径可能存在变化趋势，但是不希望受到理论的束缚，颗粒的形成可能主要受到丝与各种掺入的油之间的相互作用的支配。例如，亲水性基团如在二氢月桂烯醇中的羟基和在丁位突厥酮中的酮的存在可能会极大地影响在主要为疏水性的丝蛋白中稳定所述油的能力。其可能会导致产生更小的粒径或影响形成稳定颗粒的能力。在具有更长疏水性-CH骨架的化合物如2-甲基戊酸乙酯中，或在没有亲水性基团的那些如柠檬烯中，粒径更大并且可以在甚至较低的丝浓度下形成。这表明为了形成稳定的颗粒，显示出亲水性特性的油似乎需要更多的丝，可以通过增加丝与油的比例或者提高丝溶液的浓度实现。不希望受到理论的束缚，尽管疏水性并不是影响稳定性的唯一因素，但是疏水性在油与丝之间液液界面的表面界面张力中起到了重要的作用。
在O/W/O乳剂中香料的包封
为确定香料的含量，对负载香料的丝微粒进行了热重分析(TGA)。在分析前将样品空气干燥24小时。图18D-18F显示了针对三种香料的包封的TGA结果，而图18A-18C显示了单独的乳剂组分。温度的小幅增加导致乙醇迅速蒸发，而丝和植物油仅仅在温度分别为220℃和300℃时开始降解。所使用的香料具有高度的挥发性并且预计先于丝和油组分蒸发完全。如图18D-18F所示，难以对香料成分与乙醇加以区分，其均在相同的温度范围内从微粒中释放。为了评估香料的含量，将从23℃加热至100℃期间的重量损失速率的变化认为在速率变化之前主要为乙醇蒸发与随后香料损失之间的转变。这些结果表明微粒中香料含量的范围为20-30％。
为了解释乙醇和所包封的香料的释放问题，在第二组TGA检测中使用了在50℃下孵育250分钟。引入这个孵育以确保在进一步升温之前，任意游离的表面香料和乙醇均被蒸发。在孵育后，所述丝颗粒仅含有被捕获在丝中的香料。图19A显示了对柠檬烯样品进行TGA检测的检测结果。大部分的柠檬烯在孵育期间损失，当我们在孵育250分钟后对丝对照(图19B)与经归一化处理的包封的柠檬烯(图19C)的TGA进行比较发现，在50℃至220℃之间几乎没有多少附加的损失。这一发现表明能够将O/W/O乳剂系统作为香料以及其他小分子的递送运载体。
然而，形成和维持一级和二级乳剂同时保持所包封的香料并非易事。为帮助维持颗粒的形状和尺寸以及乳剂的一致性，对稳定剂和表面活性剂的使用进行了评估。在一些实施方式中，使用有机溶剂冲洗除去过量的植物油和使用较长的孵育时间似乎均能够影响最终产物的负载。例如，特别是对于香料而言，已知乙醇的使用对其是不利的，因而减少或取消乙醇的使用应该会改进该系统的性能。
稳定乳剂
向系统中加入乳剂稳定剂以增加颗粒的一致性和热稳定性(从而可以长期贮存)和/或控制香料的释放。在形成一级乳剂之前将约2.5％(v:v)的卵磷脂加入香料中，卵磷脂是一种常用的乳剂稳定剂，其已显示出有助于稳定其他微粒系统(Pichot等，2010和Passerini等，2003)。如图20A-20C所示，在湿润和干燥状态下使用卵磷脂添加剂形成的颗粒均能保持微粒的结构和完整性(图20A-20B)，其至少与不含卵磷脂的组类似(图20C)。然而，TGA显示其不能改善香料的保留或热稳定性(数据未列出)。
接下来需要确定更为完全地稳定香料周围的丝，同时取消使用乙醇诱导结晶的需求，是否能够稳定丝/香料的乳剂。在通常情况下，β-片层形式的结晶状态的丝具有更高的热稳定性(Hu等，2011)并且能够形成更强的扩散屏障(Wenk等，2008)，不希望受到理论的束缚，其在初始使用较低温度加热的过程中反而能够减少香料的损失。为了达到这一目的，使用含～1％聚山梨醇酯-20的～20％的NaCl溶液代替第二油相。已知NaCl诱导丝的构象改变(Kim等，2005)，而聚山梨醇酯-20能够作为表面活性剂降低溶液之间的界面张力(Wang等，2009)。当在乳剂中存在过量的丝时能够发生丝聚集成随机结构并且NaCl能够诱导β-片层。图21A-21B显示了使用NaCl改性形成的微粒。尽管似乎存在丝蛋白的聚集，但是存在稳定的球形微粒。图21B显示了使用改良的O/W/W技术制备的丝和丝/香料的TGA曲线，其具有第三水相为含有表面活性剂如聚山梨醇酯-20的NaCl。对该曲线进行归一化处理以描述挥发性组分逃逸的差异。TGA表明使用O/W/W技术时约有10-15％的香料包封，其低于使用O/W/O乳剂的～20-30％。由于使用聚山梨醇酯20降低了表面张力，可能导致丝颗粒在完全结晶前香料已渗透进入了盐溶液。此外，仍有可至50％的较大一部分在加热过程中过早的释放，这表明包封是不完全的或者丝微粒是有孔的。
界面张力
为阐述丝与芳香油之间的相互作用，对界面张力进行了检测。在两种液体之间的界面张力决定了乳剂的稳定性以及微粒最终的尺寸和分布(Terjung等，2012)。将不同的丝浓度与三种丝分子量范围：低、中和高一起评估，其分别基于～60、～30和～10分钟的脱胶时间。图23A显示了丝与柠檬烯之间的界面张力。当丝蛋白的分子量降低时界面张力下降。这与其他研究的结果是一致的，表明界面张力依赖于分子量和分子链的分枝情况(Dettre等，1966和Legrand等，1969)。图23A还表明随着丝的浓度由2％增加至达6％或8％，对于所有的丝分子量而言，均存在界面张力降低的趋势。在浓度约2％时，最低分子量的丝具有最高的界面张力，为8.16+/-0.57mN/m。相应地，具有最低分子量和最高浓度的丝溶液具有最低的界面张力，为4.59+/-0.32mN/m。Hung等讨论了在水性系统中短链分子的浓度增加能够相应地降低界面张力(Ly等，2004)。这是通常作为稳定混合物并且随着其浓度的增加在通常情况下显示出更高的稳定性的乳化剂的行为表征(Djakovic等，1987)。
已知分子的尺寸和形状对界面张力具有重要作用。因此，将NaCl加入丝-柠檬烯系统中以评估加入盐的影响以及任意被诱导的丝结晶(Legrand等，1969；Ly等，2004；Longo等，2004)。图23B显示了加入氯化钠使得界面张力显著下降。界面张力由未改变的6％丝的4.78+/-0.28mN/m降至含3.1uM NaCl的丝的1.82+/-0.39mN/m，表明盐的加入能够降低界面张力。香料与丝之间的这种界面张力能够用于针对不同的香料或应用优化或调整粒径。
实施例5：聚乙烯醇乳剂
形成用于香料包封的基于丝的微粒的一种替代性方法可以涉及使用聚乙烯醇(PVA)。与使用传统O/W/O制备的颗粒不同，使用PVA制备的那些不与香料一起形成，其是单独形成，再在制备后使用所需的化合物进行装载。通过将丝与PVA溶液按照1:4(v/v)的比例混合制备中空的海绵样颗粒。在孵育3小时后，将溶液浇铸成薄膜并使其干燥。将薄膜复溶并洗涤除去过量的PVA，保留空的丝颗粒。有关使用基于PVA的相分离方法制备丝颗粒的其他信息参见国际专利申请号WO 2011/041395。
同O/W/O乳化一样，替代方法所得到的丝颗粒的尺寸由丝浓度和分子量决定。保持丝与PVA的比例恒定为～1:4(v/v)，同时改变丝的浓度和分子量。对于脱胶30分钟的低分子量丝而言，分别针对～1％和～5％的丝，颗粒尺寸随浓度的变化由2.04+/-0.74μm增至5.17+/-1.51μm。类似地，高分子量的丝在～1％的丝浓度下产生的颗粒为3.37+/-1.11μm，在～5％的丝浓度下为7.00+/-2.15μm。表5汇总了针对所有的丝浓度和分子量以及相应的微粒尺寸的结果。
表5：在使用PAV/丝乳剂制备的微粒中丝的百分浓度(w/v)对尺寸分布的影响(n＝3)
脱胶时间 1％的丝 3％的丝 5％的丝
30分钟 2.04±0.70μm 4.12±1.28μm 5.17±1.51μm
60分钟 3.37±1.11μm 5.16±1.37μm 7.00±2.15μm
将芳香油掺入预先制备得到的丝微粒中
为了将香料掺入PVA乳剂颗粒中，将中空的微粒与芳香油溶液一起孵育。这些微粒半刚性的多孔性网状结构(Wang X等，2010)决定了香料能够占据其空隙空间，因此预计不存在较高程度的溶胀，即使是针对完全饱和的颗粒。香料被被动摄取，即使在浸泡24小时以后也不存在任何明显的溶胀(图24A-24D)。通过改变微粒的浸泡时间并通过TGA对香料的含量进行分析确定香料摄取完成的时间。图24C-24D显示了微粒在柠檬烯油中浸泡约1小时或约24小时的TGA热重分析图。对于这两个浸泡时间而言，柠檬烯分数均为约85-90％，表明1小时足以使微粒饱和。确定其他四种香料类似的掺入分数，在～1小时所检测的总的香料掺入量范围为80-90％(数据未列出)。
实施例6：在PVA微粒中香料的保留和涂覆
如图24A-24D所示，在这些预先制备的微粒中香料在室温下开始的摄取和释放均是迅速的。为了稳定包封的香料，增加其保留和延长其释放速率，使用被不同浓度的丝纤蛋白涂层覆盖的微粒。
丝涂层
使用脱胶～30分钟的丝涂覆含有香料的丝微粒。将颗粒与丝溶液轻柔混合以形成围绕所述微粒的外部丝层。使用去离子水洗去过量的丝。使用浓度为～0.1％、～8％和～30％的丝涂覆所述微球并通过TGA评估涂覆是否成功。尽管使用0.1％的丝能够容易地涂覆丝微粒，但是香料的保留没有增加(图25B)。使用～8％的丝涂层生产的颗粒保持了其形状并且几乎没有显示出聚集(图25C)，但是未显示出改善的香料保留(数据未列出)。～30％的丝涂层显示出聚集的增加(图25D)，其表明存在较强的涂层。然而，在香料保护方面未观察到改变(数据未列出)。不希望受到理论的束缚，使用较高的丝浓度涂覆的负载香料的丝颗粒的聚集可能是因为结晶作用使得在各颗粒上新涂覆的丝融合在一起导致的。明显缺乏对香料的保护可能是由于例如在水中对丝涂层的洗涤所致。因此，在一些实施方式，所应用的丝屏障可能不足以保护香料。
然后对上述涂覆方案进行改进以增加颗粒和涂层的稳定性。例如，在洗涤步骤使用与被包封的相同的香料代替水。在这个例子中使用柠檬烯，这是一种显示出在丝蛋白中诱导附加的β-片层增加的香料。甚至将漏槽条件除去后(例如在水中洗涤)，被涂覆的颗粒显示出较强的颗粒聚集，具有形成结晶的涂层，但是对香料的保留没有改善(图25E)。然而，不均匀的涂覆可能是导致在TGA的初始加热相中检测到的香料损失的原因。
为改善颗粒的涂覆质量，对工艺进行了改进以包括向用于涂覆的丝溶液中加入卵磷脂。所得到的丝颗粒能够保持其球形形状；但是未检测到香料保留的改善(图25F)。这表明在丝溶液原液中香料已经损失。
涂覆技术
开发了两种技术以便更大量和更有效地涂覆颗粒，例如不使用移液管。一种技术涉及将颗粒置于旨在用于涂覆的丝溶液的表面上。所述颗粒保持在所述溶液的表面上直至通过一轮快速离心使其被迫沉入底部。当其流过管时颗粒被涂覆。倾析除去过量的丝并通过使其通过乙醇的附加轮次离心将颗粒结晶(图26A)。使用该涂覆方案，能够容易地和迅速地将多达四个丝涂层覆盖在颗粒上。所述颗粒保持其形状和尺寸并显示出最小程度的聚集(图26B)。TGA显示其并未改善对香料的保护(数据未列出)。尽管这项技术能够使用相对较小体积的丝(1-5mL)同时涂覆大量颗粒，但是其不能取消香料的漏槽条件。
为了能够保持离心的有效性和速率同时消除漏槽条件，使用多孔膜来遏制微粒。滤器保持颗粒静止，同时使少量溶液通过颗粒，而不使微粒流过大量溶液。图26C解释了这一程序。将微粒置于孔径为～8μm的滤器中。这些小孔使液体流过但是阻止尺寸在8μm以上的颗粒通过。丝、乙醇和水流过颗粒在各颗粒周围形成均匀的涂层(图26D)。使用这种方法，无需将颗粒浸入溶液中，因而能够消除漏槽条件。图26E描述了具有1层、3层和5层丝涂层的涂覆香料的丝颗粒的TGA结果。发现即使具有多个涂层，丝仍不足以使香料保留。这些技术是迅速的并且能够用于将其他包封产物分层。
丝-聚氧化乙烯涂层
此前已讨论了水合屏障能够改变化合物从水性丝、透明质酸、明胶和海藻酸盐构造中释放的速率(Guziewicz等，2011；Elia等，2011；Omi等，1991；Sriamornsak等，2007；Chan等，2007；和Li等，2006)。结合香料的疏水性性质，可能需要设计一种保湿的保护性屏障。图27A中显示了涂覆方案。各涂层均包含被丝纤蛋白薄膜所围绕的聚氧化乙烯(PEO)层。颗粒涂覆1个、3个或5个涂层并且采用经改进的TGA评估香料的保留。涂覆的颗粒保持球形形状并显示出膜剥落，这是丝薄膜沉积的指征。图27B-27D是这些颗粒的扫描电子显微镜照片。图27E和表6汇总了TGA的结果，表明即使在50℃下孵育250分钟后，仅有一个水合涂层也足以保留香料总包封量的达8.2％。
当与对照样品进行比较时，具有三个涂层的颗粒在香料保护方面没有显示出任何显著的改善。这可能是由于多种因素导致的，包括但不限于初始包封较差、在包封期间的香料损失、层沉积较差、丝结晶不完全及其任意组合。涂覆5层的颗粒显示出香料保留的增加可达16.8％以及在温度由70℃增至200℃时显示出不同的香料突释释放(图27E)，这表明甚至在升高的温度下，丝/PEO组合在保持颗粒中包封的香料方面是有效的。已有报道显示柠檬烯的包封特别困难，并且我们意识到，这是首个在这种升高的温度下显示出柠檬烯具有稳定性的完全生物可降解的、生物相容性的包封系统。
尽管PEO具有非常高的粘度并且其具有作为良好的保水性屏障的功能，丝涂层能够为所其所包封的化合物提供保护。当浸入水性环境中时，不具有丝层的PEO涂层能够迅速分散。此外，当加热时，单独的PEO不足以阻止水分蒸发。丝层能够限制PEO的扩散并且阻止水分的迅速流失。这两个组合的功能可以有助于保持微粒周围的水化并且阻止香料过早释放。
表6：具有1个、3个或5个PEO/丝涂层的仅为丝和含柠檬烯的微粒的重量损失。TGA温度以20℃/min的速率和20℃的间隔逐步增加并且在各次升温之间保持恒温30分钟
对香料损失的追踪
丝/PEO涂层能够使所包封香料的总量保留达17％。为了目测追踪其他香料的损失，在浸泡颗粒之前将油红O掺入柠檬烯香料中。油红O的疏水性性质使得油红O优先保留在柠檬烯中并且使其在涂覆方案的各个步骤中作为香料的一部分随着其一起移动。对油红O粉色颜色的追踪显示了在第一次涂覆和第二次涂覆的各个步骤中香料损失的情况。在后续涂层的各原液中均未检测到颜色，表明香料的损失主要发生在前两层。根据此前的涂覆方案，在这种早期的香料损失中可能涉及多种因素，例如从不完整的或多孔的涂层至香料固有的挥发性。在涂覆过程中的香料损失是能够被控制的，例如通过优化PEO的粘度和/或丝浓度以及减少乙醇和/或水的体积。
本申请至少有两个独到之处，其是生产用于包封挥发性化合物以及可溶性分子的不同尺寸微粒的高度可调节的生物相容性方法。描述了多种能够用于任意数量其他颗粒系统的基于丝的涂覆方案。制备包封的丝微粒不需要使用在其他包封方法中常用的毒性交联剂或暴露于较高的温度下。水合的丝涂层显示出阻止香料从包封的颗粒中逃逸的能力。此外，还描述了用于追踪疏水性溶剂的一种快速检测技术，其使用油红O将目标化合物染色，其能够定性目测追踪和通过分光光度计读数进行定量检测。不同香料从涂覆丝颗粒中释放的性质可能随着环境条件而改变，包括例如温度、pH、盐度、湿度及其任意组合。
实施例7：在实施例4-6中使用的示例性材料和方法
材料。家蚕蚕茧由田岛商事株式会社(Tajima Shoji Co)(日本横滨)提供。碳酸钠、溴化锂、聚氧化乙烯(PEO)、油红O、聚乙烯醇(PVA)。Corning transwells培养板购自Sigma-Aldrich,Inc.(美国密苏里州圣路易斯)。Slide-a-Lyzer透析盒(MWCO 3500)购自Pierce,Inc.(美国伊利诺伊州罗克福德)。柠檬烯、丁位突厥酮、2-甲基戊酸乙酯和二氢月桂烯醇由Firmenich(新泽西州平原市)提供。
溶液的制备。将家蚕的蚕茧在0.02M碳酸钠的水溶液中煮沸～10、～30或～60分钟以提取丝胶成分和分离丝纤蛋白，根据此前的描述例如Li等，2006。然后在蒸馏水中将分离得到的丝纤蛋白洗涤三次并干燥24h。在60℃下将干燥的丝溶解在～9.3M LiBr中3h，并且将得到的20％w/v溶液对去离子水透析三天以除去盐。水性丝纤蛋白终浓度的范围为～6.0-8.0wt％，其以干燥后剩余固体的重量计算。
油/水/油乳剂。通过将丝纤蛋白溶液与3％(w/v)PVA溶液按照5:1(v:v)的比例混合制备水相。将用于包封的油性香料手工加入水相中。将稳定的一级O/W乳剂超声(20％，持续20秒)以便将油分散，缩小油颗粒的直径并使得β-片层开始形成。将植物油(葵花油)作为第二油相以10:1的体积比加入一级乳剂中。将O/W/O乳剂高速涡旋30秒并在室温下孵育过夜。离心收集微粒，并使用乙醇连续洗涤两次除去过量的油。将分离得到的颗粒重悬于去离子水中并在室温下保存。
热重分析。使用热重分析(TGA)(TA Instruments Q500)测定微粒中的重量变化。用于对微粒组分进行迅速评估时，采用以～20℃/min的速率由23℃加热至500℃的TGA。为了对表面的香料和包封的香料加以区分，在继续加热前，将样品在50℃下孵育～250分钟。为分析香料的保护情况，进行在由70℃升温至210℃的范围内以每20℃为一个间隔保持恒温30分钟的TGA。监测各区段的重量损失，其为香料从微粒中的释放导致的。
界面张力。使用Ramé-Hart Goniometer(200型)和DROPimage标准分析软件测定界面张力。将悬浮在针尖端的已知体积的丝溶液液滴浸入芳香油中形成悬滴。使用DROPimage软件采集得到的悬滴图像和已知的密度值计算在液液界面的界面张力。
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虽然本文详细描述并说明了优选实施方式，对相关领域技术人员来说显而易见的是，可以在不背离本发明精神的情况下进行各种修改、增加、替换等，并且因此将这些纳入下述权利要求所定义的本发明的保护范围内。而且，对于没有实际指明的程度，本领域的普通技术人员将理解其是本申请所述的不同实施方式中的任意一个并且可以将其解释为能够进行进一步的修改以并入本申请所述的任意其他实施方式中的特征。

Claims (29)

1.一种生产多孔丝颗粒的方法，所述方法包括：
a.提供或获得分散在处于溶胶-凝胶转变的丝溶液中的液滴的乳剂，其中所述丝溶液保持在混合状态并且其中通过将非水性、不相混溶的相加入到所述丝溶液中形成所述乳剂，从而形成所述液滴，所述液滴包含分散在所述丝溶液中的所述非水性、不相混溶的相；
b.将预先确定体积的乳剂与溶液接触，所述溶液包含β-片层诱导剂和表面活性剂，以使得所述丝溶液捕获至少一个所述液滴并形成分散在所述溶液中的多孔丝颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述β-片层诱导剂包括盐溶液。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面活性剂包括聚山梨醇酯-20。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述丝溶液的浓度为1％(w/v)至15％(w/v)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中加入的所述非水性、不相混溶的相与所述丝溶液的比例为1:1至1:100。
6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括将添加剂加入处于溶胶-凝胶转变的所述丝溶液或所述非水性、不相混溶的相中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述添加剂包括生物聚合物、活性剂、等离子体颗粒、甘油、乳化剂或乳剂稳定剂、表面活性剂、界面张力降低剂、β-片层诱导剂及其任意组合。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述非水性、不相混溶的相或所述液滴包含油。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述液滴还包含疏水性或亲脂性分子。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述疏水性或亲脂性分子包含治疗剂、营养剂、化妆剂、调味剂物质、香味剂、益生菌剂、染料或其任意组合。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述香味剂包含柠檬烯、丁位突厥酮、2-甲基戊酸乙酯、二氢月桂烯醇或其任意组合。
12.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括对所述多孔丝颗粒进行后处理。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述后处理包括甲醇或乙醇浸没、水退火、剪切应力、电场、盐、机械延展或其任意组合。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述预先确定的乳剂的体积是与所述颗粒所需的尺寸对应的体积。
15.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在所述多孔丝颗粒的外表面上形成涂层。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述涂层适于增加所包封的活性剂的保留持续时间。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述涂层适于降低所包封的活性剂的释放速率。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述涂层包含丝层。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述多孔丝颗粒上的所述涂层是通过将所述多孔丝颗粒与范围从0.1％至30％的丝溶液接触；并在所述涂层中诱导β-片层的形成而形成的。
20.根据权利要求19所述的方法，其中用于所述涂层的所述丝溶液还包含卵磷脂。
21.根据权利要求19所述的方法，其中利用压力迫使用于所述涂层的位于所述丝溶液表面上的所述多孔丝颗粒流过所述丝溶液，从而使所述多孔丝颗粒与用于所述涂层的所述丝溶液接触。
22.根据权利要求19所述的方法，其中在存在压力的情况下用于所述涂层的所述丝溶液流过多孔的膜，所述多孔的膜含有保留在其上的至少一个多孔丝颗粒，从而使所述多孔丝颗粒与用于所述涂层的所述丝溶液接触。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其中所述压力由离心诱导产生。
24.根据权利要求19所述的方法，其中通过乙醇浸没或水退火诱导在所述涂层中的所述β-片层的形成。
25.根据权利要求15所述的方法，其中所述涂层包含一层或多层。
26.根据权利要求15所述的方法，其中所述涂层还包含被丝层包围的聚氧乙烯层。
27.根据权利要求15所述的方法，其中所述涂层还包含添加剂或可检测的标签。
28.根据权利要求1所述的方法，其中所述丝溶液的浓度为2％(w/v)至7％(w/v)。
29.根据权利要求1所述的方法，其中加入的所述非水性、不相混溶的相与所述丝溶液的比例为1:2至1:20。
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