CN115135175A - 有机基尼古丁凝胶组合物 - Google Patents

Abstract

组合物包含水性有机基胶凝剂体系和尼古丁或其盐。该组合物易于制备并储存在料盒中或在用于将尼古丁递送给用户的装置中直接使用。

Description

有机基尼古丁凝胶组合物

背景技术

本发明涉及用于电子蒸气装置的组合物。具体地，本发明涉及有机基凝胶组合物及它们在电子蒸气装置中的用途。

气化器装置，也可称为汽化器、电子汽化器装置或电子气化器装置，可用于通过气化装置的用户吸入气雾剂来递送含有一种或多种活性成分的气雾剂(或“蒸气”)。例如，电子尼古丁递送系统(ENDS，electronic nicotine delivery systems)包括一类气化器装置，该类气化器装置由电池供电并且可用于模拟吸烟体验，但不会燃烧烟草或其他物质。

在使用气化器装置时，用户吸入通常称为蒸气的气雾剂，该气雾剂可通过加热元件产生，该加热元件使可气化材料气化(例如，使液体或固体至少部分地转变为气相)，该可气化材料可以是液体、溶液、固体、蜡或可以与特定气化器装置的使用兼容的任何其他形式。用于气化器的可气化材料可以提供在料盒(例如，在存贮器中包含可气化材料的气化器的可分离部分)内，该料盒包括吸嘴(例如，供用户吸入)。

气化器装置由可气化材料产生可吸入气雾剂的典型方法包括在气化室(或加热器室)中加热所述可气化材料以使该可气化材料转化为气(或蒸气)相。气化室通常是指气化器装置中的区域或体积，在该区域或体积内，(例如，传导的、对流的和/或辐射的)热源引起所述可气化材料的加热以产生空气和已气化的可气化材料的混合物，以形成供气化装置的用户吸入的蒸气。

料盒中可以包含各种可气化材料，这些可气化材料具有多种内含物和多种比例的此类内含物料盒。例如，一些可气化材料每总体积的可气化材料可具有较小百分比的活性成分，例如由于要求某些活性成分百分比的法规。其结果是，用户可能需要使大量可气化材料(例如，与可存储在料盒中的可气化材料的总体积相比)气化以实现所期望的效果。

发明内容

在一些方面，本文的实施方案涉及包含基于多糖的水性胶凝剂体系和尼古丁或其盐的组合物，该基于多糖的水性胶凝剂体系包含多糖和凝胶改性剂。

在其他方面，本文的实施方案涉及包含纤维素基质、尼古丁或其盐和水溶性聚合物的组合物。

在进一步的方面，本文的实施方案涉及包含藻酸盐、尼古丁或其盐和藻酸盐交联剂的组合物。

在更进一步的方面，本文的实施方案提供此类组合物的制备以及它们在料盒中的容纳或它们在用于将尼古丁递送给用户的装置中的存在。

在一些方面，本文的实施方案涉及包含超吸收性聚合物和尼古丁或其盐的组合物。

在其他方面，本文的实施方案涉及通过包括以下的方法制备的组合物：提供聚丙烯酰胺聚合物；以及将尼古丁溶液添加到该聚丙烯酰胺聚合物中，从而使超吸收性聚合物负载尼古丁。

在其他方面，这里的实施方案涉及在用于将尼古丁或其盐递送给用户的装置中使用的料盒，该料盒包含如本文公开的组合物。

在其他方面，本文的实施方案涉及包括加热元件的装置，该加热元件被配置为加热如本文所公开的组合物，以将尼古丁或其盐递送给用户。

在其他方面，本文的实施方案涉及包括提供超吸收性聚合物和向超吸收性聚合物中加入尼古丁溶液的方法。

附图说明

图1显示了根据一些实施方案的用于制备包含尼古丁和水溶性聚合物的基于纤维素的胶凝剂体系的工艺方案。

图2显示了用于纯化图1的胶凝剂体系的透析过程。

图3显示了在氯化钙溶液中形成藻酸盐珠粒以及与钙离子结合的藻酸盐聚合物的拟议结构。

图4显示了将尼古丁掺入基于藻酸盐的珠粒中的图表。

图5显示了其中通过使预制藻酸盐珠粒负载尼古丁的过程。

图6显示了负载有尼古丁的实际藻酸盐凝胶珠粒。

图7显示了根据本文公开的实施方案制备的干燥的聚丙烯酰胺珠粒。

图8显示了根据本文公开的实施方案的置于纯尼古丁中的一瓶聚丙烯酰胺珠粒，表明尼古丁吸收到珠粒中。

图9显示了根据本文公开的实施方案的置于商业电子烟油尼古丁溶液中的小瓶的俯视图和侧视图，表明电子烟油吸收到珠粒中。

具体实施方式

本文的实施方案提供包含基于多糖的胶凝剂体系的组合物，其允许将尼古丁或其盐固定和/或包封在多糖聚合物基质中。在实施方案中，组合物在与装置结合使用时是有用的，所述装置加热所述组合物以将尼古丁或其盐递送给用户。在实施方案中，胶凝剂体系可以通过减少或消除丙二醇/植物甘油(PG/VG)并使用水作为主要载体来提供抛弃基于典型PG/VG的载体的机会。在实施方案中，水基载体的使用可以降低加热组合物的装置的操作温度。这种操作温度的降低可以提高电池寿命并有助于减小装置尺寸。多糖是通常被认为是安全的生物材料。

在实施方案中，本文所述的胶凝剂体系可以允许以实现精确的剂量控制的易于分配的量控制每单位重量组合物的尼古丁浓度。在实施方案中，可以容易地调节胶凝剂体系的粘度，包括通过控制胶凝剂体系组分(多糖和凝胶改性剂二者)的浓度。这种粘度控制可以允许胶凝剂体系，该胶凝剂体系防止或大大减少在蒸气装置中使用液体时遇到的泄漏问题。

作为半固体，本文公开的胶凝剂组合物还可以提供新的储存机会(例如不再使用一次性料盒)，从而减少浪费。

本文的实施方案提供包含超吸收性聚合物和尼古丁的组合物。采用凝胶形式的组合物可能是有用的，例如，当与加热组合物以将尼古丁或其盐递送给用户的装置结合使用时。

由于它们的凝胶形式，在实施方案中，所公开的组合物还可以改善与常规电子烟油相关的基于成分(例如香料)的物理性质变化的问题，例如粘度、接触角和泄漏。因此，在实施方案中，与液体配制物相比，凝胶组合物可以简化配制过程。在实施方案中，凝胶组合物可以影响香料负载，因为当以凝胶形式操作时香料组分对液体物理性质的影响作为变量被去除。

在实施方案中，所公开的组合物还具有足够高的凝胶强度以保持它们的形状，从而促进加热器设计的改变和简化，同时消除对具有芯的装置的依赖。在实施方案中，组合物可以与加热器表面直接接触，从而提供增加的热传递和效率。在实施方案中，本文的组合物的性能可以通过在使用液体时消除由于芯吸行为引起的变化来提高产品递送一致性，所述液体具有可随温度变化的变化物理性质。

在实施方案中，本文公开的组合物可以配制成水凝胶，该水凝胶是能够吸收大量液体(包括其原始尺寸的20倍或更多)的凝胶。水凝胶可以是球形的或形成任何所需的几何形状。在实施方案中，本文公开的水凝胶可以包含诸如聚丙烯酰胺、聚(丙烯酸甲酯)和聚丙烯酸钠的超吸收性聚合物，但是在其他实施方案中可以使用基于多糖的水凝胶。在实施方案中，本文公开的组合物可以是可生物降解的，并且是环境安全的。在实施方案中，水凝胶可以随时间分解成氮气、二氧化碳和水。超吸收性聚合物(SAP)可以吸收多种液体溶液，在实施方案中包括水性溶液和有机基溶液。在实施方案中，SAP吸收液体的能力可以基于例如溶液的离子浓度和交联度(如果有的话)来调节。这种调节液体吸收的灵活性可以促进使活性成分材料精确负载到超吸收性聚合物凝胶基质中。

本领域技术人员将理解本文公开的实施方案的这些和其他优点。

定义

如本文所用，“一”、“一个”或“该”不仅包括具有一个成员的方面，而且还包括具有多于一个成员的方面。例如，单数形式“一”、“一个”或“该”包括复数指代物，除非上下文另外明确指出。因此，例如，对“多糖”的提及包括多种此类多糖，并且对“交联剂”的提及包括对其他凝胶改性剂的提及，所述凝胶改性剂可包括例如本领域技术人员已知的一种或多种交联剂，如此等等。

如本文所用，术语“约”旨在限定其修饰的数值，从而将这样的值表示为在误差范围内的变量。当没有指定特定的误差范围(例如平均值的标准偏差)时，考虑到有效数字，术语“约”应理解为表示包含所列举的值的范围和通过向上或向下舍入到该数值而包括的范围。

如本文所用，“凝胶”是根据其通常的含义而使用的。IUPAC提供了指导：凝胶是一种非流体胶体网络或聚合物网络，其通过流体在其整个体积中膨胀。IUPAC.Compendium ofChemical Terminology,2nd ed.(the"Gold Book")，由A.D.McNaught和A.Wilkinson编制，Blackwell Scientific Publications,Oxford(1997)。本文公开的凝胶是基于多糖的并且通常通过聚合物链的交联和/或物理聚集形成。凝胶网络通常被表征为具有局部有序区域。在水性介质中，凝胶通常被称为“水凝胶”。这与有机溶剂体系中的凝胶“有机凝胶”或溶剂被基本上去除的“干凝胶”形成对比。

如本文所用，“基于多糖的胶凝剂体系”是指具有至少两种组分的化学凝胶体系。第一组分是能够独自或在第二添加剂的帮助下形成凝胶的多糖化合物(例如结构)，该第二添加剂在本文中也称为“第二组分”或“凝胶改性剂”，如以下所定义。该第二组分可以促进凝胶形成和/或改变多糖凝胶的物理性质，包括例如粘度、聚合物溶胀、交联、大分子组装等性质。示例性体系包括多糖和交联剂或多糖和第二亲水聚合物。

如本文所用，“凝胶改性剂”是调节形成凝胶结构基础的多糖的超分子结构(例如交联)的化合物。虽然本文所述的一些多糖可能能够发挥胶凝剂体系的主要多糖的作用和凝胶改性剂的作用，但本文的胶凝剂体系是两组分系统，使得所述多糖和凝胶改性剂不是同一个分子。因此，在没有其他添加剂的情况下在水中凝胶化的多糖是胶凝剂体系，但不含凝胶改性剂。凝胶改性剂可能对实际凝胶形成是不可缺的，使得在不存在凝胶改性剂下，在特定多糖的情况下不会形成凝胶。在实施方案中，凝胶改性剂提供交联功能。在实施方案中，凝胶改性剂可作用于现有的多糖凝胶以改变超分子组织。在实施方案中，凝胶改性剂可以使凝胶更硬或更松弛。在实施方案中，一些凝胶改性剂可以在调节凝胶粘度和/或机械强度中发挥作用。在实施方案中，凝胶改性剂改变凝胶结构的性质。凝胶改性剂可包括交联剂，例如金属离子和/或表面活性剂、水溶性聚合物、次要多糖、有机酸、有机碱、醛、胺、自由基源(例如用光引发剂2-羟基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮(Irgacure2959)光聚合的甲基丙烯酸化藻酸盐)、以及它们的组合。

如本文所用，“尼古丁”是指其游离碱和盐形式。盐形式通常是通过将有机酸添加到尼古丁中而产生的，但是也可以使用无机酸例如盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸来形成盐。有机酸包括但不限于苯甲酸、丙酮酸、水杨酸、乙酰丙酸、苹果酸、琥珀酸和柠檬酸。

如本文所用，术语“电子香烟”或“电子烟”或(电子蒸气装置)是指使本文公开的凝胶组合物的一部分气化成气雾剂雾，从而模拟吸烟行为的电子吸入器。有许多与传统香烟完全不同的电子香烟。用户可以通过吸入选择所含尼古丁的量。通常，电子香烟含有三个部件：塑料料盒、使组合物气化的“雾化器”和电池，所述塑料料盒用作吸嘴和用于本文的组合物的容纳装置。

组合物

在实施方案中，提供包含基于多糖的水性胶凝剂体系以及尼古丁或其盐的组合物，该基于多糖的水性胶凝剂体系包含多糖和凝胶改性剂。如下文所述，基于多糖的胶凝剂体系被设计为尼古丁的载体，其可以整合到装置中以将尼古丁递送给用户。具体多糖的选择可以由凝胶的性能特征以及安全性和稳定性问题来指导。一般来说，基于多糖的体系受益于被归类为“通常被认为安全”(GRAS，generally regarded as safe)的成分。多种结构的多糖能获得不同强度(例如，可作为粘度测量)和形式的凝胶，例如珠粒、糊状材料和散装固体果冻状块体。在实施方案中，基于多糖的凝胶可以通过控制多糖的分子量来调节。在实施方案中，基于多糖的凝胶可以通过控制凝胶形成的温度来调节。在实施方案中，基于多糖的凝胶可以通过控制pH来调节。在实施方案中，基于多糖的凝胶可以通过控制上述因素的任何组合来调节。在实施方案中，凝胶体系可以是热可逆的。热可逆凝胶可以是环境温度下的凝胶，但可以在加热时液化并在冷却时恢复凝胶形式。在其他实施方案中，基于多糖的凝胶体系被特别地选择为不是热可逆的。

为本文公开的胶凝剂体系选择的多糖的一种或多种特征可能影响与可吸入生物活性剂的相互作用。在实施方案中，多糖可具有疏水核心以容纳水性介质中的可吸入生物活性剂。在实施方案中，多糖主链中带电基团的存在可以与可吸入生物活性剂或其盐相互作用。在实施方案中，可以改变多糖聚合物中的支化度以与可吸入生物活性剂相互作用。在实施方案中，胶凝温度可以影响胶凝剂体系和可吸入生物活性剂之间的相互作用。在实施方案中，交联剂的使用可以影响凝胶形成或改变凝胶粘度，从而影响胶凝剂体系和可吸入生物活性剂之间的相互作用。在实施方案中，本文提供的基于多糖的水性胶凝剂体系中的多糖是疏水的。在实施方案中，多糖在基于多糖的水性胶凝剂体系内形成疏水核心。在实施方案中，多糖是纤维素。在实施方案中，多糖是直链淀粉。

在实施方案中，胶凝剂体系的多糖选自藻酸、纤维素、瓜尔胶(半乳甘露聚糖)、黄原胶、琼脂、结冷胶、直链淀粉、韦兰胶、鼠李聚糖(rhamsan)、角叉菜胶、壳聚糖、硬葡聚糖、定优胶(diutan gum)、果胶、淀粉、它们的衍生物、以及它们的组合。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是藻酸。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是纤维素。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是瓜尔胶(半乳甘露聚糖)。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是黄原胶。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是琼脂。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是结冷胶。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是直链淀粉。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是韦兰胶。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是鼠李聚糖。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是角叉菜胶。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是壳聚糖。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是硬葡聚糖。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是定优胶。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是果胶。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是淀粉。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是本文公开的任何多糖的衍生物。在实施方案中，胶凝剂体系的多糖是本文公开的任何多糖的组合。

在实施方案中，藻酸可以在凝胶化之前以盐的形式提供。在实施方案中，用于凝胶形成的藻酸前体是选自藻酸钠、藻酸铵和藻酸钾的盐形式。藻酸具有式(I)的一般结构：

所述结构具有重复的β-D-甘露糖醛酸(M)和α-L-古罗糖醛酸(G)的嵌段，其中m和n定义1.6∶1的M与G的比率。在实施方案中，m和n具有提供数字的组合效果，从而产生重均分子量为约1K道尔顿至约600K道尔顿的聚合物。在实施方案中，m和n具有提供数字的组合效果，从而产生重均分子量为约5K道尔顿至约100K道尔顿的聚合物。在实施方案中，m和n具有提供数字的组合效果，从而产生重均分子量为约6K道尔顿至约16K道尔顿的聚合物。在实施方案中，藻酸盐结构显示三种嵌段类型，如MMMMMM中的同型M部分，如GGGGGG中的同型G嵌段，以及如GMGMGMGM中的交替G和M嵌段。残基的总数(m+n)可以从约50个残基变化到约100,000个残基。在实施方案中，数均分子量可以为约1K道尔顿至约50K道尔顿。在实施方案中，数均分子量可以为约1K道尔顿至约20K道尔顿。在实施方案中，数均分子量可以为约10K道尔顿至约50K道尔顿。在胶凝剂体系包含藻酸的实施方案中，交联剂可以是金属交联剂。在实施方案中，金属交联剂是二价金属离子。在实施方案中，金属交联剂是三价金属离子。藻酸也可以与诸如壳聚糖的其他多糖共交联。

在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是纤维素。在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是纤维素的前体。在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是纤维素衍生物。在实施方案中，纤维素选自纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、硫酸纤维素、醋酸纤维素、以及它们的组合。在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是甲基纤维素。在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是乙基纤维素。在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是乙基甲基纤维素。在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是羟乙基纤维素。在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是羟乙基纤维素。在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是羟丙基纤维素。在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是羟乙基甲基纤维素。在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是羟丙基甲基纤维素。在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是乙基羟乙基纤维素。在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是羧甲基纤维素。在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是羧甲基羟乙基纤维素。在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是硫酸纤维素。在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是醋酸纤维素。在实施方案中，本文的基于多糖的胶凝剂体系是本文公开的任何纤维素或纤维素衍生物的组合。

纤维素本身具有式(II)的结构：

所述结构具有β-D-葡萄糖单元的线性阵列，其中n可以从约10变化到约500。在实施方案中，n可以从约20变化到约100。在实施方案中，纤维素可以具有1K道尔顿至约20K道尔顿的数均分子量。在实施方案中，纤维素可以具有2K道尔顿至约15K道尔顿的数均分子量。在实施方案中，纤维素可以具有在约5.5K道尔顿至约11K道尔顿范围内的数均分子量。在实施方案中，使用母体纤维素的胶凝剂体系可以通过诸如醋酸纤维素的纤维素前体形成。在实施方案中，醋酸根基团可以通过溶剂分解而除去。在实施方案中，官能化纤维素可用于改变胶凝剂体系的极性和/或调节所得凝胶的粘度。在实施方案中，携带有机官能酸的带电纤维素衍生物例如羧甲基纤维素通过用酸或碱调节pH而具有可调节的粘度。在实施方案中，带电纤维素衍生物可以固定可吸入生物活性剂。在实施方案中，带电纤维素衍生物与可吸入生物活性剂形成盐桥。在实施方案中，基于纤维素的凝胶可以在如下文进一步描述的水溶性聚合物的存在下形成。

在实施方案中，基于多糖的胶凝剂体系可以使用瓜尔胶。在一些此类实施方案中，瓜尔胶选自天然瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶(HPG)、磺化瓜尔胶、磺化羟丙基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHPG)、羧甲基瓜尔胶。在实施方案中，瓜尔胶是天然瓜尔胶。在实施方案中，瓜尔胶是羟丙基瓜尔胶(HPG)。在实施方案中，瓜尔胶是磺化瓜尔胶。

在实施方案中，瓜尔胶是磺化羟丙基瓜尔胶。在实施方案中，瓜尔胶是羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHPG)。在实施方案中，瓜尔胶是羧甲基瓜尔胶。瓜尔胶具有基于式(III)的核心结构：

所述核心结构具有出现在β-连接的甘露糖单元的主链上的侧链半乳糖单元，其中n提供约100至约500K道尔顿的数均分子量的分子量。在实施方案中，n提供约125至约300K道尔顿的数均分子量的分子量。在实施方案中，重均分子量可以在约500K道尔顿至约2,500K道尔顿的范围内。在实施方案中，重均分子量可以在约700K道尔顿至约1,500K道尔顿的范围内。在实施方案中，数均分子量(M_n)为约240K道尔顿，重均分子量(M_w)为950K道尔顿。在实施方案中，瓜尔胶可以在诸如钙离子、硼酸盐、钛酸盐等交联剂的存在下胶凝。在实施方案中，带有带电基团的瓜尔胶可以帮助固定可吸入生物活性剂。在实施方案中，带电瓜尔胶是磺化瓜尔胶。在实施方案中，官能化瓜尔胶可用于调节凝胶体系的疏水性/亲水性以适应特定的可吸入生物活性剂。

在实施方案中，基于多糖的胶凝剂体系可包含黄原胶。黄原胶是从所用的细菌种类——野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris)中获得的。黄原胶具有式(IV)的基本核心结构：

在实施方案中，改性黄原胶可用于形成水凝胶。在实施方案中，天然形式的黄原胶可以用作凝胶改性剂，包括用作本文公开的粘度改性剂。在实施方案中，基于式(IV)单体单元的2K道尔顿MW，式IV中n的值提供了在约300K道尔顿至约8兆道尔顿范围内的重均分子量。在实施方案中，重均分子量在约500K道尔顿至约1兆道尔顿的范围内。在实施方案中，重均分子量在约700K道尔顿至约1兆道尔顿的范围内。

在实施方案中，基于多糖的胶凝剂体可包含琼脂。琼脂本身通常是式(V)的琼脂糖和琼脂胶的混合物：

琼脂糖主链是由D-半乳糖和3,6-脱水-L-吡喃半乳糖组成的二糖。在实施方案中，n具有使得琼脂糖的分子量为约50至约400K道尔顿的值。在实施方案中，n具有使得琼脂糖的分子量为约75至约200K道尔顿的值。在实施方案中，n具有使得琼脂糖的分子量为约120K道尔顿的值。琼脂胶是较小寡糖的异质混合物，其发挥本文定义的凝胶改性剂的功能。在实施方案中，琼脂胶可具有赋予电荷的酯硫酸根含量，该电荷可促进与可吸入生物活性剂的相互作用。

在实施方案中，基于多糖的胶凝剂体可包含结冷胶。由伊乐鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas elodea)产生的结冷胶水溶性阴离子多糖具有结构式(VI)：

其中n提供约0.5兆道尔顿至约3兆道尔顿范围内的重均分子量。在实施方案中，减重结冷胶具有约0.5兆道尔顿至约1.5兆道尔顿的分子量。

在实施方案中，基于多糖的胶凝剂体可包含直链淀粉。直链淀粉由如下式(VII)中所示的α连接的D葡萄糖单元组成：

在实施方案中，n为约100至约1000的整数。在实施方案中，n为约200至约700的整数。在实施方案中，n为约300至约600的整数。在实施方案中，直链淀粉可以与淀粉一起提供，其中淀粉提供胶凝剂体系的主要多糖，而直链淀粉用作凝胶改性剂。例如，直链淀粉可用于调节基于淀粉的胶凝剂体系的凝胶粘度。在其他实施方案中，直链淀粉是基于胶凝剂的体系的主要多糖。在作为主要多糖或凝胶改性剂的任一角色中，因为其通常疏水的内部，直链淀粉可以是用于尼古丁相互作用的有利结构。在实施方案中，直链淀粉可特别地与黄原胶组合，或在其他实施方案中与藻酸盐组合，或在另外其他实施方案中与角叉菜胶组合。

在实施方案中，基于多糖的胶凝剂体系可以包含韦兰胶。韦兰胶是由产碱杆菌(Alcaligenes)属的细菌发酵糖制成的。分子由具有L-甘露糖或L-鼠李糖单支链的重复四糖单元组成，并且如下式(VIII)所示：

其中n具有使得重均分子量在约0.25兆道尔顿至约3兆道尔顿范围内的值。在实施方案中，n具有使得重均分子量在约0.5兆道尔顿至约2兆道尔顿范围内的值。在实施方案中，n具有使得重均分子量为约1兆道尔顿的值。

在实施方案中，基于多糖的胶凝剂体系可包含鼠李聚糖。鼠李聚糖胶可以乙酰化或脱乙酰化形式获得。脱乙酰鼠李聚糖与诸如钙离子的二价金属离子交联时形成凝胶材料。脱乙酰鼠李聚糖胶在水中可以是特别热稳定的，并且具有如式(IX)所示的结构：

其中n提供了在与下文进一步讨论的定优胶相似范围内的分子量。

在实施方案中，基于多糖的胶凝剂体系可包含角叉菜胶。角叉菜胶多糖天然地以三种常见的形式出现，κ形式(kappa)、ι形式(iota)和λ形式(lambda)。在实施方案中，结构变化提供获得具有可调特性的凝胶的途径。在实施方案中，角叉菜胶是κ形式。在实施方案中，角叉菜胶是ι形式。在实施方案中，角叉菜胶是λ形式。角叉菜胶包括重复的半乳糖单元和3,6脱水半乳糖，并且可以是硫酸化的和非硫酸化的。这些单元通过交替的α-1,3和β-1,4糖苷键连接。许多角叉菜胶核心的结构如下所示。在实施方案中，角叉菜聚糖可以是λ角叉菜胶。在实施方案中，λ角叉菜胶用于水性体系。在实施方案中，角叉菜胶是硫酸化形式。

其中n的值提供在约100k道尔顿至约5,000k道尔顿之间的重均分子量。在实施方案中，n提供在约300k道尔顿至约2,000k道尔顿之间的重均分子量。在实施方案中，n提供在约400k道尔顿至约1,000k道尔顿之间的重均分子量。

在实施方案中，基于多糖的胶凝剂体系可包含壳聚糖。壳聚糖是一种来源于虾和其他甲壳类动物的壳材料的容易获得的材料。壳聚糖具有式(X)的结构：

其中n的值提供在约10k道尔顿至约4,000k道尔顿之间的重均分子量。在实施方案中，n提供在约50k道尔顿至约2,000k道尔顿之间的重均分子量。在实施方案中，n提供在约100k道尔顿至约800k道尔顿之间的重均分子量。

在实施方案中，壳聚糖与藻酸盐共交联。

在实施方案中，基于多糖的胶凝剂体系可包含硬葡聚糖。硬葡聚糖具有如式(XI)所示的一般结构：

其中n的值提供约0.5兆道尔顿至约4兆道尔顿范围内的重均分子量。在实施方案中，n提供约1兆道尔顿至约3兆道尔顿的重均分子量。在实施方案中，n提供约2兆道尔顿的重均分子量。

在实施方案中，硬葡聚糖在四硼酸钠(硼砂)的存在下形成凝胶。在实施方案中，水凝胶由部分氧化的硬葡聚糖形成。在实施方案中，凝胶特性通过氧化程度来调节。

在实施方案中，基于多糖的胶凝剂体系可包含定优胶。定优胶是一种复杂的多糖结构，具有由d-葡萄糖、d-葡萄糖醛酸、d-葡萄糖和l-鼠李糖组成的主链，以及由两个l-鼠李糖残基组成的侧链。在实施方案中，定优胶具有约1兆道尔顿至约10兆道尔顿的重均分子量。在实施方案中，定优胶具有约5兆道尔顿的重均分子量。在实施方案中，定优胶是凝胶改性剂。在实施方案中，定优胶与其他适于钙离子交联的多糖一起使用。

在实施方案中，基于多糖的胶凝剂体系可包含果胶。果胶是富含半乳糖醛酸的多糖，常见于水果中。实际上，半乳糖醛酸可能以不同的甲基化(甲酯)程度存在。在实施方案中，果胶是所谓的“低甲氧基”果胶，即低甲酯度，称为LM-果胶。在作为交联剂的钙离子的存在下，LM-果胶很容易形成凝胶体系。

在实施方案中，胶凝剂体系的主要多糖可以以凝胶组合物的约1至约50％w/w的量存在。在实施方案中，主要多糖可以以凝胶组合物的约1％w/w存在，或约2％、或约3％、或约5％、或约10％、或约15％、或约20％、或约25％、或约30％、或约35％、或约40％、或约45％、或约50％w/w存在，包括其间的任何值及其分数。在实施方案中，胶凝剂体系的主要多糖可以以凝胶组合物的约1％w/w/至10％w/w，或凝胶组合物的约10％w/w至约20％w/w，或凝胶组合物的约20％w/w至约30％w/w，或凝胶组合物的30％w/w至约40％w/w，或凝胶组合物的约40％w/w至约50％w/w存在，包括其间的任何子范围及其分数。

在实施方案中，胶凝剂体系包含凝胶改性剂。在一些这样的实施方案中，凝胶改性剂包含交联剂。多羟基体系(含有许多羟基)例如多糖在金属离子存在的情况下通常容易发生交联。在一些这样的实施方案中，交联剂可包含二价或三价金属阳离子。在二价金属阳离子中，交联剂可包含任何碱土金属。示例性交联剂可包含硼酸根、钛酸根、钙离子、铝离子、铜离子、锌离子、锆离子、镁离子、钡离子、锶离子、任何前述金属的氧化物以及它们的组合。

基于多糖的胶凝剂体系中的其他交联剂或粘度控制凝胶改性剂包括表面活性剂。当存在时，表面活性剂可包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子和/或非离子表面活性剂及它们的组合中的一种或多种。在实施方案中，基于多糖的胶凝剂包括阴离子表面活性剂。在实施方案中，基于多糖的胶凝剂包括阳离子表面活性剂。在实施方案中，基于多糖的胶凝剂包括两性离子表面活性剂。在实施方案中，基于多糖的胶凝剂包括非离子表面活性剂。

在实施方案中，可以使用的阴离子表面活性剂包括硫酸盐和/或磺酸盐。在实施方案中，阴离子表面活性剂是十二烷基硫酸钠(SDS)。在实施方案中，阴离子表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠。在实施方案中，阴离子表面活性剂是十二烷基萘硫酸钠。在实施方案中，阴离子表面活性剂是二烷基苯烷基硫酸盐和/或磺酸盐。在实施方案中，阴离子表面活性剂是酸。在实施方案中，所述酸是松香酸(Aldrich)。在实施方案中，所述酸是

(Daiichi Kogyo Seiyaku)。在实施方案中，阴离子表面活性剂是DOWFAX^TM2A1，一种烷基二苯醚二磺酸盐(The Dow Chemical Company)。在实施方案中，阴离子表面活性剂是来自Tayca Corporation的TAYCA POWDER BN2060，其是支链十二烷基苯磺酸钠。

在实施方案中，阳离子表面活性剂是烷基苄基二甲基氯化铵。在实施方案中，阳离子表面活性剂是二烷基苯烷基氯化铵。在实施方案中，阳离子表面活性剂是月桂基三甲基氯化铵。在实施方案中，阳离子表面活性剂是烷基苄基甲基氯化铵。在实施方案中，阳离子表面活性剂是烷基苄基二甲基溴化铵。在实施方案中，阳离子表面活性剂是苯扎氯铵。在实施方案中，阳离子表面活性剂是溴化十六烷基吡啶。在实施方案中，阳离子表面活性剂是C₁₂、C₁₅和/或C₁₇三甲基溴化铵。在实施方案中，阳离子表面活性剂是季铵化聚氧乙基烷基胺的卤化物盐。在实施方案中，阳离子表面活性剂是十二烷基苄基三乙基氯化铵。在实施方案中，阳离子表面活性剂是MIRAPOL^TM。在实施方案中，阳离子表面活性剂是ALKAQUAT^TM(Alkaril Chemical Company)。在实施方案中，阳离子表面活性剂是SANIZOL^TM(苯扎氯铵，Kao Chemicals)。

在实施方案中，两性离子表面活性剂是甜菜碱。

在实施方案中，非离子表面活性剂是聚丙烯酸。在实施方案中，非离子表面活性剂是纤维素甲醚(methalose)。在实施方案中，非离子表面活性剂是甲基纤维素。在实施方案中，非离子表面活性剂是乙基纤维素。在实施方案中，非离子表面活性剂是丙基纤维素。在实施方案中，非离子表面活性剂是羟乙基纤维素。在实施方案中，非离子表面活性剂是羧甲基纤维素。在实施方案中，非离子表面活性剂是聚氧乙烯鲸蜡基醚。在实施方案中，非离子表面活性剂是聚氧乙烯月桂基醚。在实施方案中，非离子表面活性剂是聚氧乙烯辛基醚。在实施方案中，非离子表面活性剂是聚氧乙烯辛基苯基醚。在实施方案中，非离子表面活性剂是聚氧乙烯油基醚。在实施方案中，非离子表面活性剂是聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯。在实施方案中，非离子表面活性剂是聚氧乙烯硬脂基醚。在实施方案中，非离子表面活性剂是聚氧乙烯壬基苯基醚。在实施方案中，非离子表面活性剂是二烷基苯氧基聚(乙烯氧基)乙醇。注意，在这些充当凝胶改性剂的非离子表面活性剂中，包括官能化纤维素的实例。由于它们的表面活性剂特性，它们作为凝胶改性剂的使用将与主要多糖结合以形成本文公开的胶凝剂体系。

在实施方案中，凝胶改性剂包括水溶性聚合物。在实施方案中，水溶性聚合物显示出表面活性剂特性。在实施方案中，水溶性聚合物选自聚醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚噁唑啉、多磷酸盐和白蛋白。示例性水溶性聚合物包括聚乙二醇(PEG)、泊洛沙姆例如PLURONIC^TMF-127(BASF)，以及诸如黄原胶、果胶、壳聚糖、葡聚糖、角叉菜胶、瓜尔胶等类别的水溶性多糖或其衍生物。在实施方案中，凝胶改性剂是聚醚。在实施方案中，凝胶改性剂是聚乙烯吡咯烷酮。在实施方案中，凝胶改性剂是聚乙烯醇。在实施方案中，凝胶改性剂是聚丙烯酸。在实施方案中，凝胶改性剂是聚丙烯酰胺。在实施方案中，凝胶改性剂是聚噁唑啉。在实施方案中，凝胶改性剂是多磷酸盐。在实施方案中，凝胶改性剂是白蛋白。在实施方案中，水溶性聚合物是聚乙二醇(PEG)。在实施方案中，水溶性聚合物是泊洛沙姆。在实施方案中，泊洛沙姆是PLURONIC^TMF-127(BASF)。在实施方案中，水溶性聚合物是多糖。在实施方案中，水溶性聚合物是黄原胶。在实施方案中，水溶性聚合物是果胶。在实施方案中，水溶性聚合物是壳聚糖。在实施方案中，水溶性聚合物是葡聚糖。在实施方案中，水溶性聚合物是角叉菜胶。在实施方案中，水溶性聚合物是瓜尔胶。

在实施方案中，水溶性聚合物以凝胶组合物的约1至约50％w/w的量存在。在实施方案中，水溶性聚合物可以以凝胶组合物的约1％w/w存在，或约2％、或约3％、或约5％、或约10％、或约15％、或约20％、或约25％、或约30％、或约35％、或约40％、或约45％、或约50％w/w存在，包括其间的任何值及其分数。在实施方案中，胶凝剂体系的水溶性聚合物可以以凝胶组合物的约1％w/w/至10％w/w，或凝胶组合物的约10％w/w至约20％w/w，或凝胶组合物的约20％w/w至约30％w/w，或凝胶组合物的30％w/w至约40％w/w，或凝胶组合物的约40％w/w至约50％w/w存在，包括其间的任何子范围及其分数。

在实施方案中，尼古丁或其盐可以以非零的量至凝胶组合物的约50％w/w存在。在实施方案中，尼古丁或其盐可以以凝胶组合物的约1％w/w至约5％w/w的量存在。在实施方案中，尼古丁以凝胶组合物的约0.5％至约1.5％w/w存在。当组合物在电子蒸气装置中加热时，可以调节尼古丁的特定浓度以向用户递送精确量的尼古丁。在实施方案中，尼古丁或其盐可以以凝胶组合物的约1％w/w存在，或约2％、或约3％、或约5％、或约10％、或约15％、或约20％、或约25％、或约30％、或约35％、或约40％、或约45％、或约50％w/w存在，包括其间的任何值及其分数。在实施方案中，尼古丁或其盐可以以凝胶组合物的约1％w/w/至10％w/w，或凝胶组合物的约10％w/w至约20％w/w，或凝胶组合物的约20％w/w至约30％w/w，或凝胶组合物的30％w/w至约40％w/w，或凝胶组合物的约40％w/w至约50％w/w存在，包括其间的任何子范围及其分数。

尽管水基多糖体系的益处允许水作为尼古丁的唯一载体，但本文公开的组合物可以进一步包含润湿剂。当本文中的组合物被加热时，润湿剂可用作将尼古丁递送给用户的递送助剂。在实施方案中，润湿剂包含甘油。在实施方案中，润湿剂包含丙二醇、植物甘油、三醋精、山梨糖醇、木糖醇、1,3-丙二醇(PDO)或它们的组合。在实施方案中，丙二醇、植物甘油或它们的组合可占组合物的小于约50％w/w，或在其他实施方案中可占组合物的小于20％w/w，或在进一步的实施方案中可占组合物的小于约10％w/w或可占组合物的小于1％w/w，或在更进一步的实施方案中，润湿剂不含丙二醇和植物甘油中的一种或多种，但存在替代的润湿剂。在实施方案中，润湿剂可包含1,3-丙二醇。在实施方案中，润湿剂可包含中链甘油三酯(MCT)油。在实施方案中，润湿剂可包含PEG 400。在实施方案中，润湿剂可包含PEG 4000。在实施方案中，润湿剂不含丙二醇和植物甘油。

在实施方案中，本文公开的组合物可包含有机酸。不受理论的束缚，有机酸可以起到使尼古丁质子化的作用，以递送盐形式的尼古丁，提供感官特性，或两者兼而有之。有机酸包括但不限于苯甲酸、丙酮酸、水杨酸、乙酰丙酸、琥珀酸、柠檬酸、苹果酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、苯乙酸、酒石酸、乳酸、丙二酸、富马酸、finnaric酸、葡萄糖酸、糖酸、山梨酸，和丙二酸。

在实施方案中，本文公开的组合物可进一步包含多种其他香料(包括上述有机酸)。在实施方案中，香料可以包括天然提取物，例如薄荷醇、薄荷、经典弗吉尼亚烟草、肉桂、丁香、姜、胡椒或其他基于酯和醛的合成香料。在实施方案中，香料可以包括尼古丁盐，例如尼古丁醋酸盐、尼古丁草酸盐、尼古丁苹果酸盐、尼古丁异戊酸盐、尼古丁乳酸盐、尼古丁柠檬酸盐、尼古丁苯乙酸盐和尼古丁肉豆蔻酸盐。

如本领域技术人员显而易见的，本文公开的胶凝剂体系可以采用多种形式中的任何一种。在实施方案中，胶凝剂体系以宏观珠粒的形式提供。在一些这样的实施方案中，宏观珠粒可以是包封尼古丁或其盐的溶液的壳。在其他实施方案中，宏观珠粒可以是固体或半固体，并且尼古丁或其盐布置在胶凝剂体系基质内。

在实施方案中，胶凝剂体系可以薄膜或条带的形式提供。因此，薄膜或条带可以直接放置或形成在电子蒸气装置的加热元件上。在其他实施方案中，胶凝剂体系可以固体块的形式提供。在更进一步的实施方案中，胶凝剂体系以多个在约1微米至约1毫米范围内的尺寸的颗粒的形式提供。在实施方案中，胶凝剂体系可逆地在加热时形成流体液体并且在冷却时重新形成胶凝剂体系。

在实施方案中，提供包含纤维素基质、尼古丁或其盐和水溶性聚合物的组合物。由于其水溶性差，在水性胶凝剂体系中使用纤维素可能具有挑战性。因此，在实施方案中，纤维素基质可以由纤维素前体或具有低分子量的低聚物产生。例如，醋酸纤维素在有机溶剂中的溶液可以提供纤维素的前体。纤维素随后可以通过去除醋酸盐形成，这可以通过溶剂分解进行。在实施方案中，可以将尼古丁添加到醋酸纤维素溶液中。另外，可以将水溶性聚合物添加到水中。然后可以将有机纤维素溶液引入到聚合物水溶液中以诱导凝胶化。有机溶剂可以通过透析或其他方式(例如减压蒸发)去除。所得材料是纤维素的水凝胶。

因此，在实施方案中，提供通过以下方法制备的组合物，该方法包括将尼古丁或其盐添加到在有机溶剂中的纤维素基质的前体中以形成混合物，以及将水溶性聚合物的水溶液添加到该混合物中。在图1中举例说明这种方法，该图显示了溶液A的制备，该溶液A包含在尼古丁存在下的醋酸纤维素的甲醇溶液。在实施方案中，尼古丁可以布置在纤维素基质的核心中，如较大的醋酸纤维素颗粒(蓝色)内部存在小的尼古丁颗粒(灰色)所示。水溶性聚合物单独地制备为溶液B。在本实例中，聚合物是PLURONIC^TMF-127。然后将溶液A添加到溶液B中以形成溶液C。在实施方案中，这里形成的特定结构可以是包封的纤维素颗粒，其中水溶性聚合物围绕醋酸纤维素聚合物的外表面布置。这一结构特征已得到初步表征的支持。在实施方案中，所述方法可以进一步包括通过透析除去有机溶剂。示例性过程如图2所示。将由溶液C产生的甲醇水混合物用作为本体溶剂的水进行透析。在实施方案中，透析袋可包括孔径范围为约500Da分子量截止值至约2,000Da分子量截止值的纤维素膜。注意，溶剂甲醇、水或两者都可用于溶剂分解醋酸纤维素上的醋酸根基团以释放游离纤维素结构。或者，可通过蒸发除去溶剂，包括减压蒸发。如图2所示，尼古丁或其盐保持布置在纤维素基质内，其中水溶性聚合物围绕纤维素颗粒布置。

在实施方案中，通过所述方法制备的组合物使用纤维素前体，所述纤维素前体可以是醋酸纤维素，或任何其他可转化为纤维素的有机可溶性衍生物。此类衍生物包括赋予纤维素溶解性的羟基的常规有机合成保护基团。参见Greene and Wuts,ProtectingGroups in Organic Chemistry,2^nd ed.John Wiley&Sons,NY(1991)。在其他实施方案中，纤维素前体可以是可商购的衍生物，例如乙基纤维素。

在实施方案中，通过上述方法制备的组合物可以使用任何数量的有机溶剂。在实施方案中，有机溶剂选自甲醇、丙酮、DMSO及它们的组合。

尽管上述实施方案采用纤维素基质(或产生纤维素基质的前体)，但在其他实施方案中，纤维素可以是选自以下的衍生物：甲基纤维素、乙基纤维素、乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、硫酸纤维素以及它们的组合。

在实施方案中，采用通过上述方法制备的产品的组合物可以是微粒并且具有约1微米至约1毫米的有效直径。在其他实施方案中，该微粒可具有约1微米至约10微米的有效直径。尺寸可以通过选择特定的纤维素源(尺寸、前体类型)、溶剂和凝胶改性剂的选择来控制。

在一个或多个前述实施方案中，基于纤维素的胶凝剂体系可以使用任何水溶性聚合物。在实施方案中，水溶性聚合物是聚醚。在实施方案中，水溶性聚合物选自聚乙二醇(PEG)、PEG和聚丙二醇(PPG)的嵌段共聚物，以及它们的组合。在实施方案中，水溶性聚合物包含聚乙烯吡咯烷酮。水溶性聚合物可具有约5,000道尔顿至约30,000道尔顿的数均分子量(M_n)。在其他实施方案中，水溶性聚合物具有约10,000道尔顿至约20,000道尔顿的数均分子量(Mn)。

在实施方案中，纤维素基质与水溶性聚合物的比例在约10∶1至约1.5∶1的范围内，并且在实施方案中，该比例在约5∶1至约2∶1的范围内。纤维素基质本身可以以组合物的约1至约10％w/w的量使用。在实施方案中，纤维素可以以组合物的约1％、或约2％或约3％、或约4％、或约5％、或约6％、或约7％、或约8％、或约9％、或约10％w/w存在，包括其任何分数值。

在实施方案中，基于纤维素的胶凝剂体系中的尼古丁浓度可以是至多约50w/w％的非零量。在实施方案中，尼古丁或其盐可以以凝胶组合物的约1％w/w至约5％w/w的量存在。在实施方案中，尼古丁以凝胶组合物的约0.5％至约1.5％w/w存在。当组合物在电子蒸气装置中加热时，可以调节尼古丁的特定浓度以向用户递送精确量的尼古丁。在实施方案中，尼古丁或其盐可以以凝胶组合物的约1％w/w存在，或约2％、或约3％、或约5％、或约10％、或约15％、或约20％、或约25％、或约30％、或约35％、或约40％、或约45％、或约50％w/w存在，包括其间的任何值及其分数。在实施方案中，尼古丁或其盐可以以凝胶组合物的约1％w/w/至10％w/w，或凝胶组合物的约10％w/w至约20％w/w，或凝胶组合物的约20％w/w至约30％w/w，或凝胶组合物的30％w/w至约40％w/w，或凝胶组合物的约40％w/w至约50％w/w存在，包括其间的任何子范围及其分数。

尽管当使用组合物时纤维素提供获得用于递送尼古丁的完全水性胶凝剂体系的途径，但是该组合物仍然可以进一步包含润湿剂。在一个或多个前述实施方案中，润湿剂包括丙二醇、植物甘油或它们的组合。在一个或多个前述实施方案中，丙二醇、植物甘油或它们的组合占组合物的小于50％w/w，或在其他实施方案中占组合物的小于20％w/w，或在仍有的其他实施方案中占组合物的小于10％w/w，或在还有的其他实施方案中占组合物的小于1％w/w，或者在仍还有的其他实施方案中，润湿剂不含丙二醇和植物甘油中的一种或多种。在实施方案中，润湿剂不含丙二醇和植物甘油，但存在替代的润湿剂。

在实施方案中，提供包含藻酸盐、尼古丁或其盐以及藻酸盐交联剂的组合物。如上所述，藻酸盐可以在交联之前以盐的形式提供。在实施方案中，藻酸盐交联剂包括二价阳离子。在实施方案中，二价阳离子是碱土金属。在其他实施方案中，二价阳离子是氧化态(II)的过渡金属，例如锌或铁。在实施方案中，藻酸盐交联剂包括钙离子。在实施方案中，交联剂包括壳聚糖。

在实施方案中，基于藻酸盐的胶凝剂体系可以具有可以是至多约50w/w％的非零量的尼古丁浓度。在实施方案中，尼古丁可具有约0.1w/w％至约20w/w％的浓度。在实施方案中，尼古丁或其盐可以以凝胶组合物的约1％w/w至约5％w/w的量存在。在实施方案中，尼古丁以凝胶组合物的约0.5％至约1.5％w/w存在。当组合物在电子蒸气装置中加热时，可以调节尼古丁的特定浓度以向用户递送精确量的尼古丁。在实施方案中，尼古丁或其盐可以以凝胶组合物的约1％w/w存在，或约2％、或约3％、或约5％、或约10％、或约15％、或约20％、或约25％、或约30％、或约35％、或约40％、或约45％、或约50％w/w存在，包括其间的任何值及其分数。在实施方案中，尼古丁或其盐可以以凝胶组合物的约1％w/w/至10％w/w，或凝胶组合物的约10％w/w至约20％w/w，或凝胶组合物的约20％w/w至约30％w/w，或凝胶组合物的30％w/w至约40％w/w，或凝胶组合物的约40％w/w至约50％w/w存在，包括其间的任何子范围及其分数。

在实施方案中，基于藻酸盐的组合物可以采取宏观珠粒的形式。在一些这样的实施方案中，宏观珠粒具有约100微米至约3mm的直径。根据反应条件(包括但不限于试剂浓度、反应温度和试剂混合模式)，可以容易地将珠粒的尺寸调整为任何所需的尺寸。如图3所示，可以通过将藻酸钠溶液(例如)添加到交联剂(例如氯化钙)溶液中来获取珠粒。图3显示了与钙离子结合的多糖的拟议结构组织。其他二价金属离子可能表现出类似的结构组织。

与基于纤维素的组合物一样，藻酸盐组合物也可以包含润湿剂。在藻酸盐组合物的实施方案中，润湿剂包含丙二醇、植物甘油或它们的组合。在实施方案中，丙二醇、植物甘油或它们的组合占组合物的小于50％w/w，或在实施方案中占组合物的小于20％w/w，或在其他实施方案中占组合物的小于10％w/w，或在更进一步的实施方案中占组合物的小于1％w/w。在实施方案中，藻酸盐组合物使用润湿剂，但它不含丙二醇或植物甘油中的一种或多种。在实施方案中，润湿剂不含丙二醇和植物甘油。

在实施方案中，提供通过以下方法制备的组合物，该方法包括将交联剂溶解在水中以形成第一溶液，将藻酸盐溶解在水中以形成第二溶液，将一滴第二溶液添加到第一溶液中或将一滴第二溶液添加到第一溶液中以形成珠粒或将一滴第一溶液添加到第二溶液中以形成珠粒，其中第二溶液任选地包含尼古丁或其盐。

在实施方案中，第一溶液包含尼古丁，即尼古丁与藻酸盐一起溶解。在其他实施方案中，第二溶液包含尼古丁，即尼古丁与交联剂一起溶解。在还有其他实施方案中，通过本文的方法制备的组合物进一步包含在形成藻酸盐珠粒之后使珠粒负载尼古丁或其盐。图4以图表的形式总结了这些可能性。

图5显示了将尼古丁掺入干燥的预制藻酸盐珠粒中的过程。将珠粒510悬浮在包含尼古丁或其盐的溶液520中。吸收性藻酸盐珠粒吸收溶液520以提供负载尼古丁的珠粒530。

图6显示了按凝胶珠粒的重量计的负载有不同尼古丁浓度(重量％)的尼古丁的实际凝胶藻酸盐珠粒。所制备的珠粒的凝胶粘度以厘泊显示。在下面的实施例2中进一步详述该过程。

在实施方案中，提供包含超吸收性聚合物和尼古丁或其盐的组合物。本文提供的超吸收性聚合物包括丙烯酸及其衍生物的聚合物以及多糖接枝共聚物。在实施方案中，基于超吸收性聚合物的组合物可以水凝胶的形式提供，在凝胶网络中以水作为其主要液相组分。在实施方案中，超吸收性聚合物可以具有比水更少量的有机液相共溶剂的水凝胶的形式提供。例如，在实施方案中，水凝胶可包含较少量的润湿剂成分，所述润湿剂成分包含载体，例如丙二醇、植物甘油及其混合物。在实施方案中，本文公开的组合物可归类为有机凝胶，其中凝胶体系的主要液相组分是有机液体。例如，该组合物可以包含大部分有机液相与少量的水，所述有机液相具有丙二醇和植物甘油的混合物的润湿剂体系。

在实施方案中，超吸收性聚合物可以是由选自丙烯酸、丙烯酸的盐、丙烯酰胺和/或甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)的单体(包括它们的组合)制备的聚合物产品。在实施方案中，超吸收性聚合物是由多种不同单体制备的聚合物产品。在实施方案中，超吸收性聚合物是由单一种类的单体制备的聚合物产品。在实施方案中，超吸收性聚合物可以是聚丙烯酸。在实施方案中，超吸收性聚合物可以是聚丙烯酸盐。在实施方案中，超吸收性聚合物可以是聚丙烯酰胺。在实施方案中，超吸收性聚合物是由一种或多种式(I)的单体制备的产品：

其中R¹、R²和R³独立地是氢、氟或甲基，以及Z选自-OH、-OM、-NH₂、-NHMe和-NMe₂，其中M是(羧酸根基团的)金属盐，包括但不限于钠盐或钾盐。

在实施方案中，超吸收性聚合物是由多种不同单体制备的聚合物产品，其中多种单体中的至少一种单体是式(I)的单体，其中R¹、R²和R³各自是氢并且Z是NH₂。在实施方案中，超吸收性聚合物是由单一种类的单体制备的聚合物产品，其中单一种类的单体是式(I)的单体，其中R¹、R²和R³各自是氢并且Z是NH₂。在实施方案中，超吸收性聚合物是由多种不同单体制备的聚合物产品，其中多种单体中的至少一种单体是式(I)的单体，其中R¹、R²和R³各自是氢并且Z是OM，其中M是钠盐。在实施方案中，超吸收性聚合物是由单一种类的单体制备的聚合物产品，其中单一种类的单体是式(I)的单体，其中R¹、R²和R³各自是氢并且Z是OM，其中M是钠盐。在实施方案中，超吸收性聚合物是由多种不同单体制备的聚合物产品，其中多种单体中的至少一种单体是式(I)的单体，其中R¹、R²和R³各自是氢并且Z是OH。在实施方案中，超吸收性聚合物是由单一种类的单体制备的聚合物产品，其中单一种类的单体是式(I)的单体，其中R¹、R²和R³各自是氢并且Z是OH。

在实施方案中，超吸收性聚合物是上述丙烯酸或丙烯酸衍生物的一种单体的均聚物。在实施方案中，均聚物是聚丙烯酸。在实施方案中，均聚物是聚丙烯酰胺。在实施方案中，均聚物是聚(丙烯酸甲酯)。在实施方案中，均聚物未交联。在实施方案中，均聚物是交联的，如下文进一步描述的。

在实施方案中，超吸收性聚合物可以是两种或更多种单体的无规共聚物。示例性无规共聚物包括丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸-丙烯酸盐共聚物、丙烯酰胺-丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚物、丙烯酸-丙烯酸盐-丙烯酰胺共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酰胺-丙烯酸甲酯-丙烯酸盐共聚物、和丙烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸甲酯-丙烯酸盐共聚物。不受理论束缚，一些量的丙烯酸或其盐可能有利于与尼古丁盐(丙烯酸盐)相互作用或形成尼古丁盐(丙烯酸)。

在实施方案中，两种单体的无规共聚物可以包含1∶99至99∶1(包括端点)的任何所需比例以及介于两者之间的任何所需比例子范围(包括其分数)的单体。示例性比例包括但不限于2∶1、1∶2、1∶1、3∶1、1∶3、10∶1和1∶10。

在实施方案中，超吸收性聚合物可以是嵌段共聚物的形式，包括A-B二嵌段和A-B-C三嵌段共聚物。嵌段共聚物的特征在于具有重复相同单体单元的嵌段，但是由于在聚合物骨架内具有第二重复单体单元的重复嵌段而成为共聚物。例如，二嵌段共聚物可以包含在与聚丙烯酰胺嵌段的共聚物中的聚丙烯酸嵌段，或在与聚丙烯酰胺嵌段的共聚物中的丙烯酸盐嵌段，或在与聚丙烯酰胺嵌段的共聚物中的聚(丙烯酸甲酯)嵌段。同样，三嵌段共聚物可包含三种不同的单体嵌段。例如，三嵌段共聚物可包含聚丙烯酸嵌段以及聚(丙烯酸甲酯)嵌段和聚丙烯酰胺嵌段。本领域技术人员将认识到，嵌段共聚物可以设计为具有不同顺序的嵌段，例如A-B-A-C-A-B-A-C或A-C-B-A-B-C-A，其中每个嵌段A、B和C代表单一单体类型的不同聚合物嵌段，例如A＝聚丙烯酸嵌段，B＝聚(丙烯酸甲酯)嵌段，C＝聚丙烯酰胺嵌段。因此，作为嵌段共聚物的超吸收性聚合物可以以任何所需的顺序和组合排列A、B和C嵌段。

在实施方案中，本文所述的基于丙烯酸酯的超吸收性聚合物可以在交联剂的存在下形成。交联剂的非限制性实例包括N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、1,1,1-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和四烯丙氧基乙烷(TAOE)。

在实施方案中，交联剂可包含式II化合物：

其中R是(CH₂)_n，其中n为1至3的整数，以及X¹和X²独立地是O或NH。在实施方案中，n为1。在实施方案中，n为2。在实施方案中，n为3。在实施方案中，X¹是O。在实施方案中，X¹是NH。在实施方案中，X²是O。在实施方案中，X²是NH。在实施方案中，X¹是O并且X²是NH。在实施方案中，X¹和X²是O。在实施方案中，X¹和X²是NH。

在实施方案中，n为1且每个X是O。在实施方案中，n为2且每个X是O。在实施方案中，n为3且X¹和X²是O。在实施方案中，n为1且X¹和X²是NH。在实施方案中，n为2并且X¹和X²是NH。在实施方案中，n为3且X¹和X²为O。在实施方案中，n为1，X¹是O且X²是NH。在实施方案中，n为2，X¹是O且X²是NH。在实施方案中，n为3，X¹是O且X²是NH。

在实施方案中，交联剂可以以单体的约1％至约10％w/w的量存在。在实施方案中，交联剂可以以1至5％，或1至2％的范围存在。在实施方案中，交联剂可以以约1％、或2％、或3％、或4％、或5％、或6％、或7％、或8％、或9％、或10％的量，或这些量之间的任何分数的量存在。本领域技术人员将认识到交联度与给定的超吸收性聚合物可以溶胀的量有关，其中较高的交联与较低的溶胀能力相关。为了防止聚合物网络的溶解，可能需要一些交联。当使用带电荷的单体单元例如丙烯酸根阴离子时，交联可能特别重要。

在实施方案中，交联可以包括所谓的“本体”或“核心”交联，其中交联在聚合过程期间进行。在其他实施方案中，交联可以包括“表面”交联，其是在主聚合过程完成之后发生的交联。因此，在表面交联中发生的交联主要发生在聚合物的表面。表面交联通常用交联溶液在干燥的聚合物材料上进行。典型的方法可以使用具有至少两个官能团的交联剂进行交联。例如，甘油和其他多元醇可用于交联聚丙烯酸酯聚合物上的表面羧基。当采用表面交联作为SAP的结构元素时，初始核心/本体聚合可以是“轻度的”，例如，基于所用单体的摩尔数，为约0.005至约1.0摩尔百分比。

在实施方案中，交联可以包括核心/本体交联和表面交联的组合。例如，可以在单体聚合期间使用轻度交联，然后在初始聚合物形成后进行表面交联。本体交联和表面交联的联合作用是这样的结构，该结构具有轻度交联的核心以及具有较高交联密度的表面。通过采用这两种交联技术，超吸收性聚合物可以高度专用于特定性能，例如最终超吸收性聚合物的最大体积液体吸收。这可用于高度控制所吸收溶液(例如含尼古丁的溶液)的量。

在实施方案中，超吸收性聚合物还可以包含接枝共聚物。在实施方案中，超吸收性聚合物可包含化学交联的多糖或接枝多糖-聚丙烯腈。在实施方案中，交联或接枝体系中的多糖可包括但不限于纤维素、淀粉、壳聚糖、明胶、黄原胶、瓜尔胶、藻酸盐、羧甲基纤维素等。具有多糖的交联剂可以包括具有至少两个亲电子中心的任何双官能有机分子。示例性交联剂包括但不限于二乙烯基砜、乙二醛和表氯醇。其他交联剂包括POCl₃、柠檬酸、甘油等。本领域技术人员将理解特定连接剂的选择可以由多糖的选择指导。例如，多糖羧甲基纤维素可以经由其羧基官能度通过与含有二醇的有机连接剂(例如甘油)形成酯而交联。其他多糖可以使用诸如二乙烯基砜的亲电子试剂通过多糖羟基官能团与连接基团进行O-连接。

在实施方案中，超吸收性聚合物可以包括化学改性淀粉和纤维素以及聚合物，如聚(乙烯醇)PVA、聚(环氧乙烷)PEO，所有这些都是亲水性的并且对水具有高亲和力。在低交联度，例如约0.05至约1％时，这些聚合物可以在水中溶胀但可能不溶于水。水溶性多糖的实例是淀粉、水溶性纤维素和聚半乳甘露聚糖。合适的淀粉包括但不限于天然淀粉，例如甘薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、玉米淀粉、大米淀粉、木薯淀粉等。加工或改性淀粉，例如二醛淀粉、烷基醚化淀粉、烯丙基醚化淀粉、烷氧基化淀粉、氨乙基醚化淀粉和氰乙基醚化淀粉也是合适的。

在实施方案中，可用于SAP结构的水溶性纤维素是从诸如木材、茎、树内皮、种子绒毛等(它们然后衍生形成羟烷基纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维素等)来源获得的那些。合适的聚半乳甘露聚糖是瓜尔胶和刺槐豆胶以及羟烷基、羧基烷基和氨基烷基衍生物。

在实施方案中，本文公开的超吸收性聚合物可具有至少约50,000道尔顿的数均分子量(M_n)。在实施方案中，本文公开的超吸收性聚合物可具有在约50,000道尔顿至约150,000道尔顿的范围内，或在实施方案中约80,000道尔顿至约150,000道尔顿的范围内，或在实施方案中在约90,000道尔顿至约120,000道尔顿的范围内的数均分子量(M_n)。数均分子量是样品的总重量除以样品中的分子数。

在实施方案中，尼古丁或其盐以凝胶组合物的约1％w/w至约5％w/w的量存在。在实施方案中，尼古丁以凝胶组合物的约0.5％至约1.5％w/w存在。当组合物在电子蒸气装置中加热时，可以调节尼古丁的特定浓度以向用户递送精确量的尼古丁。尼古丁可以在SAP的合成期间或与预制的SAP材料一起掺入到超吸收性聚合物中。

尽管水基SAP的益处允许水作为尼古丁的唯一载体，但本文公开的组合物可以进一步包含润湿剂。当本文中的组合物被加热时，润湿剂可用作将尼古丁递送给用户的递送助剂。在实施方案中，润湿剂包含甘油。在实施方案中，润湿剂包含丙二醇、甘油、三醋精、山梨糖醇、木糖醇、1,3-丙二醇(PDO)或它们的组合。在实施方案中，丙二醇、甘油或它们的组合可占组合物的小于约50％w/w，或在其他实施方案中可占组合物的小于20％w/w，或在进一步的实施方案中可占组合物的小于约10％w/w，或可占组合物的小于1％w/w，或在更进一步的实施方案中，润湿剂不含丙二醇和甘油中的一种或多种，但存在替代的润湿剂。可用于本文公开的组合物中的其他润湿剂包括但不限于1,3-丙二醇和MCT油。在实施方案中，润湿剂不含丙二醇和甘油。在一个或多个前述实施方案中，甘油可以是植物甘油。

在实施方案中，本文公开的组合物可包含有机酸。在实施方案中，有机酸可以起到使尼古丁质子化以递送质子化形式(即，盐形式)的尼古丁的作用。有机酸包括但不限于苯甲酸、丙酮酸、水杨酸、乙酰丙酸、琥珀酸、柠檬酸、苹果酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、苯乙酸、酒石酸、乳酸、丙二酸、富马酸、finnaric酸、葡萄糖酸、糖酸、山梨酸、抗坏血酸和丙二酸。

有机酸可以以约0重量％至约25重量％的范围存在于组合物中。在实施方案中，有机酸可以以非零的量至约25重量％存在。在实施方案中，有机酸可以以1重量％至约25重量％，或约1重量％至约10重量％，或约10重量％至约25重量％，或约1重量％至约5重量％的量存在，包括其间的任何子范围及其分数。

在实施方案中，本文公开的组合物可进一步包含香料(包括上述有机酸)。香料可以包括尼古丁盐，例如尼古丁醋酸盐、尼古丁草酸盐、尼古丁苹果酸盐、尼古丁异戊酸盐、尼古丁乳酸盐、尼古丁柠檬酸盐、尼古丁苯乙酸盐和尼古丁肉豆蔻酸盐。

香料可以以约0重量％至约10重量％的范围存在于组合物中。在实施方案中，香料可以以非零的量至约10重量％存在。在实施方案中，香料可以以1重量％至约5重量％，或约1重量％至约2重量％，或约5重量％至约10重量％，或约1重量％至约2重量％的量存在，包括其间的任何子范围及其分数。

在实施方案中，组合物可以以珠粒的形式提供，例如宏观珠粒。在实施方案中，宏观珠粒是多孔的并且包含来自尼古丁或其盐的溶液的尼古丁。在实施方案中，珠粒的尺寸范围为约100微米至约3毫米。在实施方案中，可以将组合物模制成珠粒以外的形状。在实施方案中，当干燥时，珠粒尺寸范围为约100微米至约500微米。在实施方案中，当干燥时，珠粒的尺寸范围为500微米至1毫米。在实施方案中，当干燥时，珠粒的尺寸范围为1mm至3mm。在实施方案中，当干燥时，珠粒的尺寸范围为1mm至2mm。

在实施方案中，本文公开的组合物可以通过物理性质表征，包括但不限于溶胀性、密度、孔隙率等。本领域技术人员将认识到溶胀性可以是时间的函数。在实施方案中，溶胀可以在约100g/g至约300g/g的范围内。在实施方案中，膨胀为约120分钟。在实施方案中，溶胀为约200g/g。在实施方案中，溶胀为约100g/g。在实施方案中，溶胀为约50g/g。在实施方案中，溶胀为约20g/g。在实施方案中，溶胀为约10g/g。本领域技术人员将认识到，下限可以远低于100g/g，例如50g/g、或20g/g、或10g/g。溶胀性的上限尤其取决于交联度和允许溶胀的时间长度。因此，在实施方案中，根据超吸收性聚合物的特定结构，溶胀性可以大于300g/g，例如350g/g或400g/g。

在实施方案中，本文公开的组合物的密度可以在约0.5g/cm³至约1.5g/cm³、或约0.5g/cm³至约1.3g/cm³、或约0.5g/cm³至约1.0g/cm³的范围内。密度如溶胀性可以尤其取决于交联度和允许溶胀的时间长度。

在实施方案中，提供通过以下方法制备的组合物，该方法包括提供聚丙烯酰胺聚合物，将尼古丁溶液添加到聚丙烯酰胺聚合物中，从而使超吸收性聚合物负载尼古丁。在实施方案中，聚丙烯酰胺聚合物可以珠粒形式提供。

在实施方案中，尼古丁溶液是水性的。在实施方案中，尼古丁溶液包含润湿剂，其可以是有机共溶剂，包括丙二醇、植物甘油或它们的混合物。在实施方案中，尼古丁溶液可以包含如上所述的有机酸和/或香料。

在实施方案中，组合物可以通过这样的方法制备，其中在基于丙烯酸酯的聚合物(例如上文描述的那些)的聚合期间将尼古丁结合到超吸收性基质中。

组合物制备

在实施方案中，用于制备本文的包含水基胶凝剂体系的组合物的一般方法包括将尼古丁或其盐添加到多糖中，然后添加凝胶改性剂以形成胶凝剂体系。从纤维素和藻酸盐的实例可以看出，产品的形式可能不同，并且试剂的顺序可能不同，但该方法的基本原理是共享的。因此，在实施方案中，添加尼古丁的时机可以是灵活的。它可以添加到多糖中，然后形成凝胶，或者可以在凝胶化过程之后或甚至在凝胶化过程期间添加尼古丁。

在实施方案中，提供用于制备本文公开的组合物的方法，包括将尼古丁或其盐添加到超吸收性聚合物(SAP)中。

在实施方案中，尼古丁以纯净形式提供，即不含溶剂。在实施方案中，尼古丁以水溶液提供。在一些这样的实施方案中，该方法可以包括调节尼古丁水溶液的离子强度。在实施方案中，尼古丁以在水溶液中的盐形式提供。在实施方案中，有机酸存在于尼古丁水溶液中。在实施方案中，有机酸存在于纯尼古丁中。在实施方案中，尼古丁溶液中包含香料。

在实施方案中，尼古丁在亲水性有机溶剂中提供。在实施方案中，尼古丁可以作为在混合的有机溶剂和水溶液中的溶液提供。在一些这样的实施方案中，选择有机溶剂以与水混溶。在实施方案中，混合溶剂系统可以包括有机酸。在实施方案中，混合溶剂系统可以包括盐形式的尼古丁。

在实施方案中，暴露尼古丁或其溶液的过程可以在环境温度(即，大约25℃)下进行。

在实施方案中，超吸收性聚合物可以在尼古丁或其盐的存在下在进行聚合的溶液中合成。在实施方案中，超吸收性聚合物通过沉降聚合形成。在实施方案中，超吸收性聚合物通过溶液聚合形成。在实施方案中，超吸收性聚合物通过悬浮聚合形成。在实施方案中，超吸收性聚合物通过乳液聚合形成。

在实施方案中，沉降聚合使用基于非水性油/石蜡的加热系统，其中将水性单体(例如丙烯酰胺)连同任何所需的添加剂(尼古丁、引发剂、香料或它们的组合，但至少有引发剂)逐滴添加到加热的油中。例如，加热的油可以呈柱状排列，并且单体的水滴在它们沉降在油相中时聚合。然后简单地收集和洗涤珠粒。

在实施方案中，溶液聚合在均一溶液中产生超吸收性聚合物。单体，例如丙烯酰胺，与聚合引发剂一起溶解在所需的溶剂中，然后根据需要加热混合物以进行聚合。

在实施方案中，可以使用悬浮聚合或乳液聚合，尽管用于这些技术的其他添加剂(例如表面活性剂)可以增加用于在聚合之后去除它们的步骤。尽管如此，这样的选择对于获得具有不同尺寸颗粒和/或构型的产品可能是有用的。当使用非水溶性单体单元时，悬浮聚合可能特别有用。悬浮聚合可提供获得颗粒的途径，所述颗粒大致呈球形，有效直径在约1微米至约1毫米的范围内。

在实施方案中，聚合引发剂可以是有机引发剂，例如过氧化物或偶氮化合物，如偶氮(双-异丁腈)、AIBN。其他引发剂包括过硫酸铵或光引发剂，例如核黄素或核黄素-5'磷酸盐。

在实施方案中，聚合可以在尼古丁存在下进行，可以存在交联剂。在实施方案中，交联剂选自N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、1,1,1-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和四烯丙氧基乙烷(TAOE)。

聚合引发剂可以以单体的约1重量％至单体的约10重量％的任何量存在。在实施方案中，引发剂以单体的约1重量％，或单体的约2重量％、或约3重量％、或约4重量％、或约5重量％、或约6重量％、或约7重量％、或约8重量％、或约9重量％、或约10重量％存在，包括其分数值。

料盒

在实施方案中，提供在用于释放尼古丁或其盐的装置中使用的料盒，该料盒包含本文公开的组合物。

根据组合物的形式，料盒可以具有多种构型。例如，料盒的构型可以根据组合物是否呈珠粒、薄膜、固体凝胶块等形式而变化。通常，料盒可包含食品安全材料。料盒可由多种材料制成，包括但不限于金属、硬质塑料、软质塑料、纸、纸板、硬纸板和蜡纸。一些食品安全材料的实例包括铝、不锈钢、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、无定形聚对苯二甲酸乙二醇酯(APET)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯和多种纸制品。在某些情况下，特别是当材料是纸时，料盒壳可以衬有材料或食品安全材料，以防止组合物干燥并保护其免受环境退化。

在实践中，料盒被配置为与用于供受试者吸入尼古丁或含尼古丁蒸气的装置集成在一起。在实施方案中，料盒被形成和成形为易于插入装置的加热室中。此外，料盒被形成和成形为紧密配合到加热室的空腔中用于改善热传导以加热料盒中的组合物。

料盒可以配备有盖、盖子或表面密封件(例如，可热封的封盖膜)，它们被配置为完全封闭并气密地密封料盒。密封料盒可以具有保持内容物的新鲜度，并防止在运输或用户处理期间料盒内的材料溢出的优点。

在实施方案中，料盒可以设计为一次性的，并且因此适合单次使用。在其他实施方案中，料盒可以被配置为可重复使用的，使得可以多次使用和/或重新填充相同的料盒。可以提供(或出售给最终用户)包含单剂量或多剂量的如本文所公开的组合物的料盒。料盒中包含的产品类型可以印在料盒上或写在料盒上，或者由料盒的颜色、尺寸或形状指示。或者，料盒可包括实现存储器(例如，电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和/或类似物)的电路，用于存储标识料盒的内容物的至少一部分信息。在实施方案中，料盒也可以通过与本文公开的组合物一起使用的一端来填充和/或重新填充。

装置

本文公开的组合物可与装置一起使用，该装置允许用户吸入气雾剂，俗称“蒸气”，所述气雾剂可由加热元件产生，该加热元件使本文公开的组合物的某些部分气化。组合物可以提供在料盒(例如，包含组合物的气化器装置的可分离部分)内，该料盒包括供用户吸入气雾剂的出口(例如，吸嘴)。在其他实施方案中，组合物可以作为不需要料盒的装置中的加热元件的一部分提供。

为了接收由装置产生的可吸入气雾剂，在某些实例中，用户可以通过进行吸取、通过按下按钮和/或通过一些其他方法来激活装置。如本文所用，吸取(puff)可以指用户以这样的方式吸入，该方式使一定体积的空气被抽吸到装置中，从而通过将所述体积的空气与本文公开的组合物的可气化部分组合而产生可吸入气雾剂。

在实施方案中，提供包括加热元件的装置，该加热元件被配置为加热本文的组合物，以将尼古丁或其盐递送给用户。在实施方案中，组合物靠近加热元件布置，从而允许从凝胶材料内部加热组合物。在实施方案中，本文公开的组合物可以保形地布置在任何形状的加热元件周围，包括但不限于线圈、棒、箔和带、多孔带、多孔箔、具有印刷电阻加热元件的带、网状材料等，以在实施方案中允许凝胶从内部被加热。

在实施方案中，本文公开的组合物可以与装置的加热元件表面接触以将尼古丁或其盐递送给用户。例如，在胶凝剂体系包含珠粒的情况下，装置可以配置为将单个珠粒或一定剂量的固定数量的珠粒递送/分配到加热元件。或者，该装置可以被配置为加热单个珠粒或布置成阵列的珠粒组，其中加热是基于使用次数在空间上可寻址的。在实施方案中，组合物可以是任何形状，而不仅仅是珠粒形式。在实施方案中，本文公开的组合物可以沉积在卷筒或薄膜上并通过传导、对流、感应和辐射加热方法加热。

实施例

实施例1

本实施例显示根据一些实施方案的在基于纤维素的胶凝剂体系中制备含尼古丁的凝胶。

在一个有代表性的程序中，将纤维素基质1g醋酸纤维素溶解在有机溶剂10mL甲醇(可以替代丙酮)中，并搅拌1小时。然后加入1mL尼古丁基础溶液并将混合物搅拌1小时(溶液A，参见图1)。接下来，将0.5g水溶性聚合物(

F-127，Sigma)溶解在水中并搅拌1小时(溶液B)。在室温下将溶液B添加到溶液A中。将混合物透析(见图2)一天以除去溶剂。最终产品是纤维素固定的尼古丁凝胶，其中尼古丁浓缩在纤维素网络内部。

实施例2

本实施例显示根据一些实施方案的在基于藻酸盐珠粒的胶凝剂体系中制备含尼古丁的凝胶。

一般程序：在不断搅拌下将藻酸钠溶解在水中。藻酸盐的浓度可以广泛变化，例如从约1％至约50％。在实施方案中，藻酸钠以组合物的约1重量％至约2重量％的范围使用。单独制备氯化钙或其它交联剂的水溶液。氯化钙浓度可以从组合物的约0.5重量％变化至约10重量％。将藻酸钠溶液滴加到氯化钙溶液中，如图3所示。图3还显示了钙交联藻酸盐的假定结构。可以改良液滴的尺寸以将珠粒尺寸控制到任何所需的尺寸。用水洗涤所得珠粒以除去过量的钙，并将珠粒干燥过夜。珠粒可以储存在容器中以防止它们受潮。

图4显示了将尼古丁掺入藻酸盐珠粒中的三种示例性方法。首先，可以在交联之前将尼古丁添加到藻酸盐溶液中。这具有这样的优点：在交联之前尼古丁与藻酸盐密切混合并且可以容易地分布在整个珠粒中。或者，可以通过溶解在交联剂溶液中来掺入尼古丁。最后，可以将干燥后的预制珠粒浸入尼古丁溶液中。这种溶液可以是完全基于水的、完全基于常规电子烟油的(即PG/VG混合物)，或水与常规润湿剂的组合。

图5中示出了在预制珠粒中吸收尼古丁的最后一种方法。在左侧，容器装有悬浮在尼古丁溶液中的预制珠粒。一段时间后，珠粒吸收溶液。可以控制吸收的量，也可以控制溶液中尼古丁的浓度。

图6显示了根据本文公开的方法制备的实际珠粒。在丙二醇/植物甘油体系中，珠粒包含不同量的尼古丁与不同粘度的凝胶珠粒。

实施例3

本实施例显示在有机引发剂存在下通过丙烯酰胺单体的聚合来制备聚丙烯酰胺水凝胶。

在一个典型的过程中，将2g丙烯酰胺(Aldrich Chemical Company)溶解在50ml烧杯中的20mL水中。然后将10％(W/V)的有机引发剂(2,2'-偶氮二(异丁腈))添加到烧杯中。用手轻轻摇动混合物五次以混合所有反应物，然后在室温下储存两小时。将合成的凝胶浸入水中一天，换水3次以去除任何未反应的单体，然后干燥。图7显示了根据该程序制备的干燥的珠粒。干燥的珠粒为约1mm的尺寸，并且是大致单分散的。

将干燥的凝胶珠粒浸入商业电子烟油或纯尼古丁溶液中过夜。第二天，凝胶从约1mm初始尺寸(干燥后)溶胀至约10mm直径，吸收几乎所有浸入其中的液体。图8显示了吸收纯尼古丁的珠粒。图9显示了在商业电子烟油尼古丁溶液中溶胀的珠粒的俯视图和侧视图。还已经证明，这些珠粒也容易吸收尼古丁和质子化尼古丁的水溶液。

来自尼古丁和电子烟油溶液的溶胀珠粒被切成两半并放在加热器顶部。在150℃下成功生成气雾剂。

Claims (111)

1.一种组合物，其包含：

基于多糖的水性胶凝剂体系，该胶凝剂体系包含多糖和凝胶改性剂；以及

尼古丁或其盐。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述多糖选自藻酸、纤维素、瓜尔胶(半乳甘露聚糖)、黄原胶、琼脂、结冷胶、直链淀粉、韦兰胶、鼠李聚糖、角叉菜胶、壳聚糖、硬葡聚糖、定优胶、果胶、淀粉、它们的衍生物、以及它们的组合。

3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述纤维素选自纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、硫酸纤维素、醋酸纤维素、以及它们的组合。

4.根据权利要求2所述的组合物，其中所述瓜尔胶选自天然瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶(HPG)、磺化瓜尔胶、磺化羟丙基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHPG)、羧甲基瓜尔胶。

5.根据权利要求2所述的组合物，其中所述藻酸选自藻酸钠、藻酸铵和藻酸钾。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中所述凝胶改性剂包括交联剂。

7.根据权利要求6所述的组合物，其中所述交联剂包括二价或三价金属阳离子。

8.根据权利要求6或7所述的组合物，其中所述交联剂包括碱土金属。

9.根据权利要求6或7所述的组合物，其中所述交联剂包括硼酸盐、钛酸盐、钙离子、铝离子、铜离子、锌离子、锆离子、镁离子及它们的组合。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的组合物，其中所述凝胶改性剂包括水溶性聚合物。

11.根据权利要求10所述的组合物，其中所述水溶性聚合物选自聚醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚噁唑啉、多磷酸盐和白蛋白。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的组合物，其中尼古丁或其盐以约1％w/w至约5％w/w的量存在。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的组合物，其进一步包含润湿剂。

14.根据权利要求13所述的组合物，其中所述润湿剂包含丙二醇、植物甘油、三醋精、山梨糖醇、木糖醇、1,3-丙二醇或它们的组合。

15.根据权利要求14所述的组合物，其中所述丙二醇、植物甘油或它们的组合占所述组合物的小于约50％w/w。

16.根据权利要求14所述的组合物，其中所述丙二醇、植物甘油或它们的组合占所述组合物的小于20％w/w。

17.根据权利要求14所述的组合物，其中所述丙二醇、植物甘油或它们的组合占所述组合物的小于10％w/w。

18.根据权利要求14所述的组合物，其中所述丙二醇、植物甘油或它们的组合占所述组合物的小于1％w/w。

19.根据权利要求13所述的组合物，其中所述润湿剂不含丙二醇和植物甘油中的一种或多种。

20.根据权利要求13所述的组合物，其中所述润湿剂不含丙二醇和植物甘油二者。

21.根据权利要求1至20中任一项所述的组合物，其中所述胶凝剂体系以宏观珠粒的形式提供。

22.根据权利要求21所述的组合物，其中所述宏观珠粒是包封所述尼古丁或其盐的溶液的壳。

23.根据权利要求21所述的组合物，其中所述宏观珠粒是固体并且所述尼古丁或其盐布置在所述胶凝剂体系内。

24.根据权利要求1至20中任一项所述的组合物，其中所述胶凝剂体系以薄膜的形式提供。

25.根据权利要求1至20中任一项所述的组合物，其中所述胶凝剂体系以固体块的形式提供。

26.根据权利要求1至20中任一项所述的组合物，其中所述胶凝剂体系以尺寸为约1微米至约1毫米的多个颗粒的形式提供。

27.根据权利要求1至26中任一项所述的组合物，其中所述胶凝剂体系可逆地在加热时形成流体液体并且在冷却时重新形成所述胶凝剂体系。

28.一种组合物，其包含：

纤维素基质；

尼古丁或其盐；以及

水溶性聚合物。

29.根据权利要求28所述的组合物，其中所述尼古丁或其盐布置在所述纤维素基质内。

30.根据权利要求28或29所述的组合物，其中所述水溶性聚合物围绕所述纤维素基质布置。

31.根据权利要求28至30中任一项所述的组合物，其中所述纤维素基质选自纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、硫酸纤维素、醋酸纤维素、以及它们的组合。

32.根据权利要求28至31中任一项所述的组合物，其中所述组合物是有效直径为约1微米至约1毫米的微粒。

33.根据权利要求28至31中任一项所述的组合物，其中所述组合物是有效直径为约1微米至约10微米的微粒。

34.根据权利要求28至33中任一项所述的组合物，其中所述水溶性聚合物是聚醚。

35.根据权利要求28至34中任一项所述的组合物，其中所述水溶性聚合物选自聚乙二醇(PEG)，PEG和聚丙二醇(PPG)的嵌段共聚物，以及它们的组合。

36.根据权利要求28至35中任一项所述的组合物，其中所述水溶性聚合物包括聚乙烯吡咯烷酮。

37.根据权利要求28至36中任一项所述的组合物，其中所述水溶性聚合物具有约5,000道尔顿至约30,000道尔顿的数均分子量(M_n)。

38.根据权利要求28至36中任一项所述的组合物，其中所述水溶性聚合物具有约10,000道尔顿至约20,000道尔顿的数均分子量(M_n)。

39.根据权利要求28至38中任一项所述的组合物，其中所述纤维素基质与所述水溶性聚合物的比例为约10∶1至约1.5∶1。

40.根据权利要求28至38中任一项所述的组合物，其中所述纤维素基质与所述水溶性聚合物的比例为约5∶1至约2∶1。

41.根据权利要求28至40中任一项所述的组合物，其中尼古丁的浓度为约1至约5w/w％。

42.根据权利要求28至41中任一项所述的组合物，其中所述组合物进一步包含润湿剂。

43.根据权利要求42所述的组合物，其中所述润湿剂包含丙二醇、植物甘油、三醋精、山梨糖醇、木糖醇、1,3-丙二醇或它们的组合。

44.根据权利要求43所述的组合物，其中所述丙二醇、植物甘油或它们的组合占所述组合物的小于50％w/w。

45.根据权利要求43所述的组合物，其中所述丙二醇、植物甘油或它们的组合占所述组合物的小于20％w/w。

46.根据权利要求43所述的组合物，其中所述丙二醇、植物甘油或它们的组合占所述组合物的小于10％w/w。

47.根据权利要求43所述的组合物，其中所述丙二醇、植物甘油或它们的组合占所述组合物的小于1％w/w。

48.根据权利要求43所述的组合物，其中所述润湿剂不含丙二醇和植物甘油中的一种或多种。

49.根据权利要求43所述的组合物，其中所述润湿剂不含丙二醇和植物甘油二者。

50.一种通过以下方法制成的组合物，所述方法包括：

将尼古丁或其盐添加到在有机溶剂中的纤维素基质的前体中以形成混合物；以及

向所述混合物中加入水溶性聚合物的水溶液。

51.根据权利要求50所述的组合物，其中所述方法进一步包括通过透析去除所述有机溶剂。

52.根据权利要求50或51所述的组合物，其中所述纤维素前体是醋酸纤维素。

53.根据权利要求50至52中任一项所述的组合物，其中所述有机溶剂选自甲醇、丙酮、DMSO及它们的组合。

54.一种组合物，其包含：

藻酸盐；

尼古丁或其盐；以及

藻酸盐交联剂。

55.根据权利要求54所述的组合物，其中所述交联剂包括二价金属阳离子。

56.根据权利要求54或55所述的组合物，其中所述交联剂包括碱土金属离子。

57.根据权利要求54至56中任一项所述的组合物，其中所述交联剂包括钙离子。

58.根据权利要求54至57中任一项所述的组合物，其中所述交联剂包括壳聚糖。

59.根据权利要求54至58中任一项所述的组合物，其中尼古丁的浓度为约1至约5w/w％。

60.根据权利要求54至59中任一项所述的组合物，其中所述组合物为宏观珠粒的形式。

61.根据权利要求60所述的组合物，其中所述宏观珠粒具有约100微米至约3mm的直径。

62.根据权利要求54至61中任一项所述的组合物，其进一步包含润湿剂。

63.根据权利要求62所述的组合物，其中所述润湿剂包含丙二醇、植物甘油、三醋精、山梨糖醇、木糖醇、1,3-丙二醇或它们的组合。

64.根据权利要求63所述的组合物，其中所述丙二醇、植物甘油或它们的组合占所述组合物的小于50％w/w。

65.根据权利要求63所述的组合物，其中所述丙二醇、植物甘油或它们的组合占所述组合物的小于20％w/w。

66.根据权利要求63所述的组合物，其中所述丙二醇、植物甘油或它们的组合占所述组合物的小于10％w/w。

67.根据权利要求63所述的组合物，其中所述丙二醇、植物甘油或它们的组合占所述组合物的小于1％w/w。

68.根据权利要求63所述的组合物，其中所述润湿剂不含丙二醇或植物甘油中的一种或多种。

69.根据权利要求63所述的组合物，其中所述润湿剂不含丙二醇和植物甘油二者。

70.一种通过以下方法制成的组合物，所述方法包括：

将交联剂溶解在水中以形成第一溶液；

将藻酸盐溶解在水中以形成第二溶液；

将一滴所述第二溶液添加到所述第一溶液中以形成珠粒，或将一滴所述第一溶液添加到所述第二溶液中以形成珠粒，

其中所述第二溶液任选地包含尼古丁或其盐。

71.根据权利要求70所述的组合物，其中尼古丁或其盐存在于所述第一溶液中。

72.根据权利要求70所述的组合物，其中所述方法进一步包括使所述珠粒负载尼古丁或其盐。

73.根据权利要求70所述的组合物，其中所述第二溶液包含尼古丁或其盐。

74.一种在用于向用户递送尼古丁或其盐的装置中使用的料盒，所述料盒包含根据权利要求1至73中任一项所述的组合物。

75.一种包括加热元件的装置，所述加热元件被配置为加热根据权利要求1至73中任一项所述的组合物以将尼古丁或其盐递送给用户。

76.根据权利要求75所述的装置，其中所述组合物围绕加热元件布置，从而允许从内部加热所述组合物。

77.根据权利要求75所述的装置，其中所述组合物与加热元件表面接触。

78.一种方法，其包括：

将尼古丁或其盐添加到多糖中；以及

添加凝胶改性剂以形成胶凝剂体系。

79.一种组合物，其包含：

超吸收性聚合物；以及

尼古丁或其盐。

80.根据权利要求79所述的组合物，其中所述组合物是水凝胶。

81.根据权利要求79或80所述的组合物，其中所述超吸收性聚合物是由选自丙烯酸、丙烯酸的盐、丙烯酰胺或它们的组合的单体制备的。

82.根据权利要求79至81中任一项所述的组合物，其中所述超吸收性聚合物是聚丙烯酰胺。

83.根据权利要求79或80所述的组合物，其中所述超吸收性聚合物包括化学交联的多糖或接枝多糖-聚丙烯腈。

84.根据权利要求79至83中任一项所述的组合物，其中所述超吸收性聚合物是在交联剂的存在下形成的。

85.根据权利要求84所述的组合物，其中所述交联剂选自N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、1,1,1-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和四烯丙氧基乙烷(TAOE)。

86.根据权利要求84或85所述的组合物，其中所述交联剂以单体的约1％至约10％w/w的量存在。

87.根据权利要求79至86中任一项所述的组合物，其中尼古丁或其盐以所述超吸收性聚合物的约1％w/w至约5％w/w的量存在。

88.根据权利要求79至87中任一项所述的组合物，其进一步包含润湿剂。

89.根据权利要求88所述的组合物，其中所述润湿剂包含丙二醇、甘油或它们的组合。

90.根据权利要求89所述的组合物，其中所述丙二醇、甘油或它们的组合占所述组合物的小于约50％w/w。

91.根据权利要求89所述的组合物，其中所述丙二醇、甘油或它们的组合占所述组合物的小于20％w/w。

92.根据权利要求89所述的组合物，其中所述丙二醇、甘油或它们的组合占所述组合物的小于10％w/w。

93.根据权利要求89所述的组合物，其中所述丙二醇、甘油或它们的组合占所述组合物的小于1％w/w。

94.根据权利要求88所述的组合物，其中所述润湿剂不含丙二醇和甘油中的一种或多种。

95.根据权利要求88所述的组合物，其中所述润湿剂不含丙二醇和甘油二者。

96.根据权利要求89至95中任一项所述的组合物，其中所述甘油是植物甘油。

97.根据权利要求79至96中任一项所述的组合物，其中所述组合物进一步包含有机酸。

98.根据权利要求97所述的组合物，其中所述有机酸选自苯甲酸、丙酮酸、水杨酸、乙酰丙酸、琥珀酸、柠檬酸、苹果酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、苯乙酸、酒石酸、乳酸、丙二酸、富马酸、finnaric酸、葡萄糖酸、糖酸、山梨酸、和丙二酸。

99.根据权利要求79至98中任一项所述的组合物，其中所述组合物进一步包含香料。

100.根据权利要求79至99中任一项所述的组合物，其中所述组合物以宏观珠粒的形式提供。

101.根据权利要求100所述的组合物，其中所述宏观珠粒是多孔的并且包含来自所述尼古丁或其盐的溶液的尼古丁。

102.根据权利要求100或101中任一项所述的组合物，其中所述珠粒的尺寸范围为约100微米至约3mm。

103.一种通过以下方法制成的组合物，所述方法包括：

提供聚丙烯酰胺聚合物；以及

将尼古丁溶液添加到所述聚丙烯酰胺聚合物中，从而使该超吸收性聚合物负载尼古丁。

104.根据权利要求103所述的组合物，其中所述聚丙烯酰胺聚合物为珠粒形式。

105.一种在用于向用户递送尼古丁或其盐的装置中使用的料盒，所述料盒包含根据权利要求79至104中任一项所述的组合物。

106.根据权利要求105所述的料盒，其中所述料盒将所述组合物递送至装置中的加热器，从而允许将尼古丁递送至所述装置的用户。

107.一种包括加热元件的装置，所述加热元件被配置为加热根据权利要求79至104中任一项所述的组合物以将尼古丁或其盐递送给用户。

108.根据权利要求107所述的装置，其中所述装置是电子香烟。

109.一种向用户递送尼古丁的方法，其包括对用户操作电子香烟，其中所述电子香烟包含根据权利要求79至104中任一项所述的组合物，以及吸入由所述电子香烟加热的所述组合物产生的气雾剂。

110.根据权利要求109所述的方法，其中将所述组合物加热至约100℃至约250℃之间的温度。

111.一种方法，其包括：

提供超吸收性聚合物；以及

将尼古丁溶液添加到所述超吸收性聚合物中。

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