DE10065068A1

DE10065068A1 - Mehrstufen-Verfahren zur Herstellung von gasgefüllten Mikrokapseln mit definiert enger Größenverteilung durch definierte Fremdbegasung während des Mikrokapselaufbaus

Info

Publication number: DE10065068A1
Application number: DE10065068A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schmidt; Andreas Briel; Georg Roesling
Original assignee: Schering AG
Current assignee: Bayer Pharma AG
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2002-07-04
Also published as: UY27093A1; US20020172762A1; AR031964A1; PE20020643A1; AU2002216098A1; WO2002049752A3; WO2002049752A2

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Mehrstufen-Verfahren zur Herstellung von engverteilten gasgefüllten Mikrokapseln. In einem Verfahrensschritt erfolgt eine Polymerisation der hüllgebenden Substanz(en) und davon in einem räumlich und/oder zeitlich getrennten Verfahrensschritt die Bildung der Mikrokapseln durch einen Aufbauprozess. Der Aufbauprozess geschieht durch energiearmen definierten Gaseintrag des zu kapselnden Gases mit Hilfe einer porösen Membran, die kleine definierte Porenöffnungen aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrstufen-Verfahren zur Herstellung von gasgefüllten Mikrokapseln mit definiert enger Größenverteilung durch definierte Fremdbegasung während des Mikrokapselaufbaus. Die Verfahrensschritte Polymerisation der hüllgebenden Substanz(en) und der Mikrokapselaufbau erfolgen jeweils unter Rührbedingungen, aber zeitlich und/oder räumlich getrennt. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gasgefüllten Mikrokapseln besitzen eine Kern-Schale-Struktur und zeichnen sich durch eine definiert enge Größenverteilung aus. Aufgrund ihrer Eigenschaften können sie als kapillargängiges Kontrastmittel für Ultraschall eingesetzt werden.

Der Anmeldung liegen folgende Begriffsdefinitionen zugrunde:
Eine Mikrokapsel ist ein Partikel im Größenbereich einiger µm bestehend aus einem gasförmigen Kern und einer festen Hülle mit variabler Dicke. Der Kern kann auch einen kleinen Anteil der Flüssigkeit, in der die Herstellung erfolgt, enthalten.

Rühren ist das Vermischen einer Flüssigkeit mit einer flüssigen, festen oder gasförmigen Substanz in der Weise, dass im wesentlichen keine Selbstbegasung des Mediums erfolgt und aus dieser ein Gasphasenanteil (Φ_G) von < 1% resultiert.

Dispergieren ist das Vermischen einer Flüssigkeit mit einer flüssigen, festen oder gasförmigen Substanz in der Weise, dass eine Selbstbegasung des Mediums erfolgt und aus dieser ein Gasphasenanteil (Φ_G) von < 1%, bevorzugt < 10% resultiert.

Dispersion ist ein kolloid- (Partikelgröße < 500 nm) oder grobdisperses (Partikelgröße < 500 nm) Mehrphasensystem.

Primärdispersion ist eine kolloidale Dispersion aus Polymerpartikeln, hergestellt durch Polymerisation eines oder mehrerer Monomere.

Selbstbegasung ist der Gaseintrag in eine Flüssigkeit durch dessen Bewegung oder durch das Herstellen eines dynamischen Strömungsunterdruckes.

Fremdbegasung ist der aktive Gaseintrag in eine Flüssigkeit.

Definierte Fremdbegasung ist eine Fremdbegasung über eine Gaszufuhreinheit, die Gasblasen mit einer definiert engen Größenverteilung generiert.

Flotation ist die der Beschleunigungskraft (Erdbeschleunigung g, Radial beschleunigung a) entgegen gerichtete Bewegung von Mikropartikeln aufgrund eines Dichteunterschiedes zwischen Mikropartikeln und Dispersionsmittel.

Flotat ist die aufgerahmte Schicht gasgefüllter Mikropartikel nach Flotation.

Homopolymer: Polymer aus einem Monomer.

Copolymer: Polymer aus verschiedenen Monomeren.

Polymer: Homopolymer oder Copolymer.

Hüllgebende Substanz(en): Monomer(e), aus dem/denen Polymerpartikel der Primärdispersion durch Polymerisation erhalten werden.

Bei der Echokardiographie (auch: Herzsonographie) können Rückschlüsse auf die Morphologie und Bewegungsabläufe der Herzklappen sowie die Richtung, Geschwindigkeit und Qualität der Blutströmung gezogen werden. Bei diesem Diagnoseverfahren wird mit Ultraschall gearbeitet, dessen Wechselwirkung farbcodiert dargestellt werden (Doppler-Verfahren). Wegen ihrer komplikationsarmen, einfachen Anwendung hat die Ultraschalldiagnostik in der Medizin weite Verbreitung gefunden.

Die Qualität der Ergebnisse wird durch den Einsatz von Kontrastmitteln deutlich verbessert.

Als Kontrastmittel werden in der medizinischen Ultraschalldiagnostik in der Regel Substanzen verwendet, die Gase enthalten oder freisetzen, da mit ihnen ein effizienterer Dichte- und damit Impedanzunterschied als zwischen Flüssigkeiten bzw. Feststoffen und Blut erzeugt werden kann.

Die Beobachtung cardialer Echoeffekte mit Lösungen, die fein verteilte Gasblasen enthalten, sind seit längerem literaturbekannt. Da diese unstabilisierten Gasblasen nur eine sehr kurze Lebensdauer besitzen, sind auf diese Weise hergestellte Lösungen als Kontrastmittel zur medizinischen Ultraschalldiagnostik ungeeignet.

In dem US-Patent 4,276,885 wird ein Verfahren zur Herstellung von Gasbläschen beschrieben, die durch eine Gelatinemembran vor dem Zusammenfließen geschützt sind. Diese Mikrobläschen werden bevorzugt durch eine Injektion des gewünschten Gases in eine gelierfähige Substanz (beispielsweise Gelatine) mittels einer Kapillare hergestellt. Eine Lagerung dieser Mikrobläschen ist nur bei tiefen Temperaturen möglich, wobei diese vor dem in vivo Einsatz wieder auf Körpertemperatur zu bringen sind. Eine Hitzesterilisation ist prinzipiell ausgeschlossen, da dabei die Mikrobläschen ebenso zerstört werden wie bei einer Sterilfiltration.

In der Europäischen Patentschrift EP 0 052 575 B1 werden Ultraschall kontrastmittel beschrieben, welche auf physiologisch gut verträglichen Feststoffaggregaten basieren, die nach Applikation in den Blutstrom Gasblasen freisetzen. Die freigesetzten Gasblasen sind nicht stabilisiert und überstehen keine Lungenpassage, so dass nach intravenöser Applikation nur eine Kontrastierung der rechten Herzhälfte möglich ist.

In den Patentschriften EP 0 122 624 und EP 0 123 235 werden Ultraschallkontrastmittel beschrieben, die aus Mikropartikeln und Gasbläschen bestehen. Im Gegensatz zu EP 0 052 575 B1 erfolgt eine Stabilisierung der Gasbläschen mittels einer grenzflächenaktiven Substanz. Eine Lungenpassage ist möglich, so dass diese Kontrastmittel eine Kontrastierung des gesamten Gefäßvolumens zulassen.

Beide Herstellverfahren sind allerdings sehr aufwendig.

Gemäß der Europäischen Patentschrift EP 0 324 938 B1 können gekapselte Mikrobläschen hergestellt werden, indem durch Ultraschall in einer Proteinlösung Mikrobläschen erzeugt werden, die nachfolgend dadurch stabilisiert werden, dass infolge eines lokalen Temperaturanstiegs das Protein teilweise denaturiert und die Gasbläschen einschließt.

Die vorgeschlagene Verwendung von Humanserumalbumin (HSA) birgt allerdings ein nicht unerhebliches allergenes Risiko.

In der Europäischen Patentschrift EP 0 398 935 B1 werden Mikropartikel als Ultraschallkontrastmittel beschrieben, deren Hüllsubstanz aus synthetischem, bioabbaubarem polymeren Material besteht. Als Hüllsubstanz kommen dabei eine ganze Reihe von Polymeren in Frage, die in einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch gelöst werden und nach möglicher Zugabe weiterer Lösungsmittel in Wasser emulgiert werden. Als Lösungsmittel können gemäß neben anderen Furan, Pentan und Aceton verwendet werden. In einer Verfahrensvariante wird das in einem der oben genannten Lösungsmitteln gelöste Monomer direkt in einer Gasblasen enthaltenden, wässrigen Lösung polymerisiert.

Bei allen in den Ansprüchen genannten Verfahren ist die obligatorische Verwendung eines organischen Lösungsmittels von erheblichem Nachteil, da dieses im Verlauf des Herstellprozesses vollständig entfernt werden muß. Mit den in der Europäischen Patentschrift EP 0 458 745 offenbarten Techniken lassen sich gasgefüllte Mikroballone in einem weiten Größenbereich herstellen.

Dazu wird zunächst eine Lösung des formgebenden Polymers in einem organischen Lösungsmittel in Wasser emulgiert und anschließend verdünnt, wodurch sich die fein verteilten Polymerlösungstropfen verfestigen. Das eingeschlossene Lösungsmittel muß in einem weiteren Schritt aufwendig entfernt werden. Vorteilhaft ist bei diesem Verfahren, dass man durch die Wahl des Tensids bzw. der Rührerdrehzahl eine direkte Einflußmöglichkeit auf die Größe der entstehenden Mikrokapseln besitzt. In diesem Fall sollen durch das Verfahren jedoch so unterschiedliche Applikationsformen wie die intravenöse Injektion, welche besonders kleine Partikel für eine Lungenpassage voraussetzt, sowie die orale Anwendung mit entsprechend größeren Partikeln abgedeckt werden. Eine lösungsmittelfreie Synthese von gasgefüllten Mikropartikeln ist auf diese Weise jedoch ebenfalls nicht möglich.

Ein Sprühtrocknungsverfahren zur Herstellung von echogenen Mikropartikeln, deren vornehmliches Charakteristikum konkave Oberflächensegmente sind, wird in der Europäischen Patentschrift EP 0 535 387 B1 offenbart. Es wird u. a. die Synthese verschiedener Hüllpolymere unter Einsatz organischer Lösungsmittel beschrieben. Die echogenen Mikropartikel werden durch einen Sprühtrocknungsprozess einer organischen Lösung des formgebenden Polymers gewonnen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist ebenfalls die Verwendung organischer Lösungsmittel und das unter sterilen Bedingungen aufwendige Sprühtrocknungsverfahren.

Durch eine Verfahrensoptimierung, welche in der Europäischen Patentschrift EP 0 644 777 B1 beschrieben wird, konnte die Ultraschallaktivität der in der EP 0 327 490 beschriebenen Mikrokapseln deutlich verbessert werden. Eine Zunahme der Ultraschallaktivität (bei gegebener Frequenz und kleiner Amplitude) wird erreicht, indem bei konstantem Partikeldurchmesser der Durchmesser des Luftkerns vergrößert wurde. Trotz der daraus resultierenden geringeren Wandstärke überdauern die Partikel dennoch eine Herz-Lungenpassage. Das optimierte Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Monomer in einer sauren, mit Gas gesättigten, wässrigen Lösung dispergiert und polymerisiert wird und dabei direkt der Mikrokapselaufbau erfolgt. Auf diese Weise lassen sich Mikrokapseln herstellen, ohne dass man auf organische Lösungsmittel während des Herstellprozesses angewiesen ist.

Schwierigkeiten ergeben sich bei diesem Verfahren jedoch beim scale-up vom Labormaßstab auf den Produktionsmaßstab, da der Energieeintrag in das Reaktionsmedium in erheblichem Maß von der Umdrehungsgeschwindigkeit und dem Durchmesser des Rühr- bzw. Dispergierorgans abhängt. Demzufolge ist zu erwarten, dass die sensiblen Verhältnisse von Energie- und Lufteintrag lokal am Dispergierwerkzeug sowie des Schergefälles innerhalb des Reaktors nicht ohne weiteres maßstabsvergrößert werden können. Durch den hohen Lufteintrag des Dispergierwerkzeuges ist eine erhebliche Schaumbildung zu beobachten, so dass nur unzulängliche Aussagen getroffen werden können, inwiefern die Polymerisation der hüllgebenden Substanz(en) und der Mikrokapselaufbau auf bestimmungsgemäße Weise erfolgt sind.

Ein neues Herstellverfahren für echogene Mikrokapseln sollte keines der obengenannten Nachteile aufweisen, d. h.

- die Herstellung der Mikrokapseln muß auch unter sterilen Bedingungen einfach und reproduzierbar sein,
- die Synthese des Polymers und die Mikrokapselherstellung muß ohne organische Lösungsmittel durchführbar sein,
- eine Maßstabsvergrößerung muß unter Erhalt der Prozesskontrolle möglich und die Prozessüberwachung leicht sein,
- die mit dem Verfahren herstellbaren Mikrokapseln sollen ein optimal angepaßtes Eigenschaftsprofil als Ultraschallkontrastmittel besitzen (definierte Größe bzw. Größenverteilung, qualitativ und quantitativ reproduzierbare Ultraschallkontraste),
- die Mikrokapseln sollten eine hohe Lagerstabilität auch unter kritischen klimatischen Bedingungen aufweisen.

Nicht nur naszierende Primärlatexteilchen können während des Polymerisations prozesses Mikrokapseln bilden, sondern auch mit aus- bzw. vorpolymerisierten Polymerdispersionen lässt sich durch geeignete Prozessführung eine Mikrokapselbildung hervorrufen.

Durch diese Herstellmöglichkeit lässt sich der vergleichsweise komplizierte Gesamtherstellprozess in kleinere Schritte zerlegen.

In einem ersten Verfahrensschritt erfolgt die Polymerisation der hüllgebenden Substanz(en) und davon in einem räumlich und/oder zeitlich getrennten Verfahrensschritt die Bildung der Mikrokapseln durch einen Aufbauprozess. Die Teilprozesse Polymerisation und Mikrokapselbildung sind somit getrennt und der Gesamtherstellprozess unterliegt einer besseren Kontrolle.

Jeder Verfahrensschritt kann unter den jeweils optimalen Prozessbedingungen, wie zum Beispiel Temperatur, pH-Wert, Höhe des Gaseintrages durchgeführt werden.

So besteht die Möglichkeit, zunächst eine zur Bildung von Mikrokapseln optimal geeignete Primärdispersion zu erzeugen, um dann nach dem Einstellen der für die Bildung der Mikrokapseln optimalen Bedingungen diese in einem weiteren Prozessschritt herzustellen. Dieses kann vorteilhafterweise direkt im Anschluss an die Polymerisation erfolgen.

Ein Ansatz muß nicht vollständig durchprozessiert werden.

Das heißt, es besteht die Option mehrere verschiedene Primärdispersionen, die auch jeweils verschiedene Polymere beinhalten können, zusammenzuführen, um daraus gasgefüllte Mikrokapseln aufzubauen.

Ferner kann eine Primärdispersion auch in Portionen aufgeteilt werden, die dann jeweils für sich weiter zu gasgefüllten Mikrokapseln aufgebaut werden.

Außerdem können für die nachfolgenden Verfahrensschritte notwendige bzw. optimal geeignete Hilfsstoffe zugesetzt werden.

Nach Beendigung der Bildung der Mikrokapseln stehen alle Möglichkeiten offen weiterzuprozessieren: z. B. die Abtrennung von gasgefüllter Mikrokapseln aufgrund des Dichteunterschieds zum flüssigen Medium. Bei hinreichend druckstabilen Mikrokapseln kann eine Zentrifugation erfolgen usw..

Für den Aufbau der gasgefüllten Mikrokapseln ist es erforderlich, Gas in das Medium so einzutragen, dass ein Gasphasenanteil (Φ_G) von < 1%, bevorzugt < 10% resultiert.

Dies kann beispielsweise durch Dispergierbedingungen sichergestellt werden. Durch Dispergieren erfolgt eine Selbstbegasung des Mediums, und es resultiert ein Gasphasenanteil (Φ_G) von < 1%.

Dispergierbedingungen können beispielsweise mit Rotor-Stator-Systemen hergestellt werden. Diese erzeugen starke Schergefälle und tragen Blasen in das Medium ein (Selbstbegasung). Damit ist ein hoher Energieeintrag verbunden, so dass ggf. Wärme abgeführt werden muss.

Die durch Dispergieren erzeugten Gasblasen besitzen aber keine definiert enge Größenverteilung. Der Gaseintrag durch Dispergieren erschwert daher die Kontrolle der Größenverteilung der gasgefüllten Mikrokapseln und insbesondere die Gewährleistung einer Chargenkonformität.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei einem Mehrstufenverfahren zur Herstellung gasgefüllter Mikrokapseln, bei dem die Polymerisation der hüllgebenden Substanz(en) und der Mikrokapselaufbau zeitlich und/oder räumlich getrennt erfolgt, die Größenverteilung der gasgefüllten Mikrokapseln besser zu kontrollieren und ein Höchstmaß an Chargenkonformität zu erreichen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch eine Gaszufuhreinheit, die während des Mikrokapselaufbaus Gasblasen definierter Größe in das Medium einträgt (definierte Fremdbegasung). Der Mikrokapselaufbau erfolgt wie die Polymerisation der hüllgebenden Substanz(en) dabei unter Rühr bedingungen, so dass im wesentlichen keine Selbstbegasung des Mediums stattfindet.

Die Gaszufuhreinheit besteht beispielsweise aus einem Sinterfilter mit definierter Porengröße.

Neben der Entkoppelung von Polymerisation und Mikrokapselbildung erlaubt dieser Prozess darüber hinaus eine besonders einfache Maßstabsvergrößerung, da die stark nichtlinearen Effekte des Energieeintrages, wie sie beim Dispergieren mit Gaseintrag erfolgen, entfallen.

Der erste Verfahrensschritt, die Polymerisation der hüllgebenden Substanz(en), erfolgt dabei in wässriger, oft saurer Lösung unter Rührbedingungen im wesentlichen ohne Selbst- oder Fremdbegasung so, dass der Gasphasenanteil (Φ_G) im Rührmedium < 1% ist.

Insgesamt sollte die Herstellung der Primärdispersion so erfolgen, dass keine optisch erkennbare Zunahme des Volumens des Reaktionsmediums durch Gaseintrag erfolgt.

Dies sind in der Regel moderate Bedingungen, in einem offenen Reaktor gekennzeichnet durch einen Energieeintrag von weniger als 5 W/dm³ und einer Reynoldszahl (Re = n.d²/ν) kleiner als 50000. Erfolgt die Polymerisation in einem beispielsweise hydraulisch gefüllten, geschlossenen System, ist eine bestimmungsgemäße Polymerisation auch bei deutlich anderen Betriebspunkten durchführbar. In jedem Fall ist eine Trombenbildung wenn, nur gering erkennbar.

Als Zwischenprodukt dieses Verfahrensschrittes wird eine Primärdispersion aus kolloidalen Polymerpartikeln erhalten.

Die so hergestellten Polymerpartikel in der Primärdispersion können aus einem Homopolymer oder auch aus einem Copolymer bestehen.

Weiterhin können verschiedene Monomere auch nacheinander polymerisiert werden, so dass die Primärdispersion im wesentlichen Polymerpartikel aus Polymeren verschiedener Monomere enthält.

In einer weiteren Variante kann dem Monomer auch ein vorgefertigtes Polymer wie PLGA zugesetzt werden.

Die Abbaubarkeit im Organismus kann durch diese Varianten gezielt gesteuert werden.

Als Monomere können Lactide, Alkylester der Acrylsäure, Alkylester der Methacrylsäure und bevorzugt Alkylester der Cyanacrylsäure eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind Butyl-, Ethyl- und Isopropylcyanacrylsäure.

Das Rührmedium kann ein oder mehrere der folgenden Tenside enthalten: Alkylarylpoly(oxyethylen)sulfat Alkali-Salze, Dextrane, Poly(oxyethylene), Poly(oxypropylen)-poly(oxyethylen)-Blockpolymere, ethoxylierte Fettalkohole (Cetomacrogole), ethoxylierte Fettsäuren, Alkylphenolpoly(oxyethylene), Copolymere von Alkylphenolpoly(oxyethylen)en und Aldehyden, Partialfetisäurester des Sorbitans, Partialfettsäureester des Poly(oxyethylen)sorbitans, Fettsäureester des Poly(oxyethylen)s, Fettalkoholether des Poly(oxyethylen)s, Fettsäureester der Saccharose oder Macrogolglycerolester, Polyvinylalkohole, Poly(oxyethylen)- hydroxyfettsäureester, Macrogole mehrwertiger Alkohole, Partialfettsäureester. Bevorzugt werden ein oder mehrere der folgenden Tenside eingesetzt: ethoxylierte Nonylphenole, ethoxylierte Octylphenole, Copolymere von Aldehyden und Octylphenolpoly(oxyethylen), ethoxylierte Glycerin- Partialfettsäureester, etoxyliertes hydriertes Rizinusöl, Poly(oxyethylen)-hydroxystearat, Poly(oxypropylen)-poly(oxyethylen)- Blockpolymere mit einer Molmasse < 20000.

Besonders bevorzugte Tenside sind:
para-Octylphenol-poly-(oxyethylen) mit im Mittel 9-10 Ethoxygruppen (=Octoxynol 9,10), para-Nonylphenol-poly(oxyethylen) mit im Mittel 30/40 Ethoxygruppen (= z. B. Emulan®30,/Emulan®40), para-Nonylphenol poly(oxyethylen)-suffat-Na Salz mit im Mittel 28 Ethoxygruppen (= z. B. Disponil® AES), Poly(oxyethylen)glycerinmonostearat (z. B Tagat® S), Polyvinylalkohol mit Polymerisationsgrad von 600-700 und einem Hydrolysegrad 85%-90% (= z. B. Mowiol® 4-88), Poly(oxyethylen)-660-Hydroxystearinsäureester (= z. B. Solutol® HS 15), Copolymer von Formaldehyd und para-Octylphenolpoly(oxyethylen) (= z. B. Triton® WR 1339), Polyoxypropylen-polyoxyethylen-Blockpolymere mit einer Molmasse von ca. 12000 und einem Polyoxyethylen-Anteil von ca. 70% (= z. B. Lutrol® F127), ethoxylierter Cetylstearylalkohol (= z. B. Cremophor® A25), ethoxyliertes Rizinusöl (= z. B. Cremophor® EL).

In der bevorzugten Verfahrensvariante wird im Verfahrensschritt der Polymerisation ein oder mehrere Monomer(e) aus der Gruppe der Cyanacrylsäurealkylester in eine saure wässrige Lösung getropft. Die Zugabe erfolgt unter so moderaten Rührbedingungen, dass keine Selbstbegasung erfolgt.

Eine Entgasung der Reaktionsmedien kann, muß aber nicht erfolgen. Üblicherweise besitzen die Reaktionsmedien den temperaturabhängigen Gasgehalt des Gases (der Gase) der umgebenden Atmosphäre.

Insgesamt sollte die Herstellung so erfolgen, dass keine optisch erkennbare Zunahme des Volumens des Reaktionsmediums durch Gaseintrag erfolgt (Φ_G < 1%).

Ferner sollte der Dosierungsort in Verbindung mit den anderen zur Durchmischung beitragenden Einbauten, der Rührer und die Rührerdrehzahl so gewählt werden, dass die Mischzeit im Vergleich zur Reaktionsdauer des Polymerisationsprozesses sehr klein ist, um eine möglichst schnelle Mikrovermischung des Monomeren in der sauren wässrigen Lösung zu gewährleisten.

Bei ordnungsgemäßer Durchführung ist keine Schaumbildung zu beobachten. Während der Polymerisation erfolgt kein oder ein nur sehr geringer Gaseintrag, und Kavitationseffekte sind aufgrund der moderaten Rührbedingungen ausgeschlossen. So ist es sehr leicht möglich, durch Einsatz geeigneter on-line Prozesssonden (z. B. IR-, NIR- oder Raman-Sonden für den Umsatz), welche bei stark schäumenden Reaktionsmedien oft unbrauchbar sind, die Reaktionsführung und Prozesskontrolle sicher zu gestalten.

Ferner ist es möglich, nach dem Reaktionsende die Polymerdispersion zu beproben und konventionell eine off-line Analytik durchzuführen. So kann dann z. B. die mittlere Teilchengröße und -verteilung bestimmt werden.

Eine weitere, ebenfalls erfolgreich durchgeführte Technik zur Einstellung von gewünschten Partikelgrößenverteilungen stellt der Zulauf von Monomeren während einer halbkontinuierlichen Polymerisation dar, damit das Wachstum einer in der Anfangsphase der Polymerisation generierten Teilchenpopulation gezielt beeinflußt wird.

Die Polymerisation wird bei Temperaturen von -10°C bis 60°C, bevorzugt in einem Bereich von 0°C bis 50°C und besonders bevorzugt zwischen 3°C und 25°C, durchgeführt.

Die Einstellung der Reaktionsgeschwindigkeit der Polymerisation der Cyanacrylsäureester und der daraus resultierenden mittleren Teilchengröße erfolgt u. a. neben der Temperatur über den pH-Wert, der sich säure- und konzentrationsabhängig in einem Bereich von 1,0 bis 4,5, beispielsweise durch Säuren, wie Salzsäure, Phosphorsäure und/oder Schwefelsäure, einstellen läßt. Weitere Einflussgrößen auf die Reaktionsgeschwindigkeit sind die Art und Konzentration des Tensides und die Art und Konzentration von Zusatzstoffen.

Das oder die Monomer(e) wird in einer Konzentration von 0,1 bis 60%, bevorzugt von 0,1 bis 10% zur wässrigen, meist sauren, Lösung zugesetzt. Bei einer Durchführung nach den obengenannten Bedingungen liegt die Polymerisationszeit zwischen 2 Minuten und 2 Stunden und kann u. a. reaktionskalorimetrisch verfolgt werden. Dieser weite Bereich der Reaktionszeit ist eine Folge der flexiblen Variationsmöglichkeiten bei der Wahl der Prozessparameter, mit denen die Partikelgröße sowie die Partikelgrößen verteilung der entstehenden Polymerlatexteilchen gesteuert werden kann.

Dieses sind die zentralen Einflußgrößen bei der anschließenden Bildung der gasgefüllten Mikrokapseln, die somit durch die Wahl geeigneter Polymerisationsparameter positiv beeinflußt werden können.

Der Durchmesser der nach dieser Rezeptur hergestellten Polymerlatexteilchen für die Einkapselung von Gas liegt im Bereich von 30 nm bis 500 nm, bevorzugt im Bereich von 50 nm bis 300 nm, besonders günstig im Bereich von 80 nm bis 180 nm. Die so hergestellten Polymerteilchen besitzen eine steuerbare Größenverteilung mit einer Polydispersität bis hinunter zu einem Bereich von 1,4 bis 1,0 (d_w/d_n).

Sterilitätsprobleme gibt es bei diesem einfachen Reaktionsaufbau nicht. Für die aseptische Fertigung von Mikrokapseln ist es möglich, diese Polymerdispersion einer Sterilfiltration zu unterziehen, so dass der aseptische Fertigungsprozess einfach zu realisieren ist.

Im Anschluß an die Polymerisation kann als weiterer Vorteil dieses mehrstufigen Verfahrens ein eventuell bei der Polymerisation entstehender Grobanteil abgetrennt werden (z. B. durch Filtration), so dass dieser nicht mehr störend auf den Bildungsprozess der Mikrokapseln wirkt.

Neben anderen Prozessschritten, wie die schon genannte Filtration, ist auch eine Dialyse möglich. Damit läßt sich der Tensidgehalt der Primärdispersion wieder absenken. Das Tensid kann dann für den nächsten Schritt, dem Aufbauprozess von auspolymerisierten Latexteilchen zu Mikrokapseln, ganz oder teilweise durch ein anderes ersetzt werden. Außerdem können weitere Hilfsstoffe zugegeben werden.

Die Bildung der gasgefüllten Mikrokapseln erfolgt in einem weiteren Schritt durch strukturaufbauende Aggregation der kolloidalen Polymerteilchen. Dieser Verfahrensschritt erfolgt räumlich und/oder zeitlich getrennt von der Herstellung der Primärdispersion.

Der Mikrokapselaufbau aus der Polymerprimärdispersion erfolgt ebenfalls unter Rührbedingungen im wesentlichen ohne Selbstbegasung, aber mit definierter Fremdbegasung so, dass ein Gasphasenanteil (Φ_G) von 1%, bevorzugt größer 10% resultiert.

Dazu wird in die Primärdispersion mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung unter Rührbedingungen ein Gas definiert eingeleitet.

Die definiert enge Größenverteilung der gasgefüllten Mikrokapseln wird durch eine definierte Fremdbegasung ermöglicht. Der Gaseintrag erfolgt hierbei über eine Gaszufuhreinheit, die Gasblasen mit definierter Größe generiert. Dies kann beispielsweise mittels eines Sinterfilters definierter Porengröße von z. B. 1 µm erfolgen. Die Gasblasengröße ist dabei u. a. abhängig vom Material des Sintefilters (z. B. Metall oder Kunststoff) und vom Gasdurchsatz. Diese Parameter sind leicht kontrollierbar.

Eine definierte Fremdbegasung ist auch mit Platten möglich, die mittels eines Lasers definiert perforiert wurden oder mittels Kapillaren mit definierten Öffnungen.

Die Größe von Mikrokapseln kann durch Variation des Gasdurchsatzes, bei ansonsten gleichbleibenden Randbedingungen leicht gesteuert werden. Es lassen sich gasgefüllte Mikrokapseln mit definiert enger Größenverteilung herstellen.

Darüber hinaus können auf diese Weise ansonsten nur schwer kapselbare Gase oder Gasmischungen wir z. B. Argon oder Helium verkapselt werden und der Anteil an sedimentierenden Mikropartikeln ist besonders gering.

Als Begasungseinheit eignen sich Sinterfilter aus Metall, Kunststoff, Glas oder Keramik, insbesondere aus Stahl oder Teflon mit kleinen definierten Porenöffnungen. Der Phasenanteil des Gases 4 G im Reaktionsgemisch steigt dabei auf Werte deutlich über 1%, im allgemeinen auf mehr als 10% an. Der Gasphasenanteil (Φ_G) im Medium beträgt oft sogar mehr als 50%. Damit ist eine entsprechend starke Zunahme des Volumens der Reaktionsmischung verbunden. Es erfolgt eine intensive Schaumbildung, die über eine Transmissionsmessung durch einen Trübungssensor quantifizierbar ist.

Die erfindungsgemäß verwendeten Sinterfilter weisen eine Porengröße von 0.05 µm bis 1000 µm, bevorzugt von 0.1 µm bis 100 µm und besonders bevorzugt von 0.25 µm bis 25 µm auf.

Der Mikrokapselaufbau wird bei Temperaturen von -10°C bis 60°C, bevorzugt in einem Bereich von 0°C bis 50°C und besonders bevorzugt zwischen 10°C und 35°C, durchgeführt.

Wichtige Größen für die Aufbaureaktion der Mikrokapseln, und damit für die Größe und die Größenverteilung der gasgefüllten Mikrokapseln sind, neben den fundamentalen Größen wie Temperatur, Rezeptur, etc. der Gasphasenanteil, die Gasflußraten, der Druck, die Porengröße der Begasungseinheit, und die Beschaffenheit der Begasungseinheit als solches. Je nach Hydrophobie des Materials bilden sich bei gleichen Porenöffnungen, gleichen Gasflußraten usw., verschiedene, aber trotzdem wohldefinierte, eng verteilte Blasen aus.

Eine Verstärkung der Ausbildung von Mikropartikeln kann zusätzlich durch Zugabe geeigneter Hilfsstoffe erfolgen, wie etwa wasserlösliche Salze oder niedere einwertige Alkohole.

Der Durchmesser der gasgefüllten Mikrokapseln liegt in einem Bereich von 0,2- 50 µm, bei Parenteralia bevorzugt zwischen 0,5 und 25 µm und besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 10 µm.

Generell kann die Herstellung der gasgefüllten Mikrokapseln im kontinuierlichen, halb kontinuierlichen oder im Satz Betrieb erfolgen.

Für die Polymerisation des Monomers und für den Mikrokapselaufbau kann ein Reaktor oder eine Kombination mehrerer Reaktoren vom Typ eines Rührkessels, eines Strömungsrohres oder eine Schlaufenreaktors, mit geeigneter Vorkehrung zur Durchmischung eingesetzt. Für den Mikrokapselaufbau muß der eingesetzte Reaktor eine geeignete Gaszufuhreinheit, die eine definierte Fremdbegasung erlaubt, besitzen.

Als diskontinuierlicher Reaktor eignet sich besonders ein Rührkessel mit einem Verhältnis von Durchmesser zu Höhe in einem Bereich von 0,3 bis 2,5, der mit einem Temperiermantel ausgestattet ist.

Die Polymerisation des Monomers und der Mikrokapselaufbau wird bevorzugt mit einem Rührorgan durchgeführt, welches ein Verhältnis von Rührer- zu Reaktordurchmesser in einem Bereich von 0,2 bis 0,7 besitzt.

Als Rührorgane kommen prinzipiell alle üblichen Rührer in Betracht, insbesondere aber solche, wie sie für die Durchmischung niedrigviskoser, wasserähnlicher Medien (< 10 mPas) eingesetzt werden. Dazu zählen beispielsweise Propeller-, Blatt-, Schrägblatt-, MIG®-, Scheibenrührer usw. Die Einbaulage kann z. B. vertikal in Richtung der Normalen der Flüssigkeitsoberfläche des Reaktionsmediums, in schräger Form gegen die Normale oder seitlich durch die Behälterwand erfolgen. Letztere Möglichkeit ergibt sich bei einem vollständig gasfrei gefüllten, nach außen zur Atmosphäre gekapselten Behälter.

Ferner ist der Einsatz von Strömungsbrechern möglich. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Neigung zur Selbstbegasung in einem offenen System bei der Herstellung der Primärdispersion besonders gering ist.

Durch die vergleichsweise überschaubare Hydrodynamik eines diskontinuierlichen Rührkessels gibt es bei einer Maßstabsvergrößerung vom Laboratoriums- auf den Technikums- bzw. den Produktionsmaßstab keine nennenswerten Schwierigkeiten, was als Vorteil für die kommerzielle Anwendung dieses Verfahrens gewertet werden muß.

Eine konkrete Verfahrensvariante besteht darin, die Herstellung der Primär dispersion in einem kontinuierlichen Reaktor durchzuführen, wobei sich dazu Rohrreaktoren mit ihrem engen definierten Verweilzeitverhalten besser eignen als Rührkesselreaktoren. Durch die geeignete Wahl der Polymerisations parameter, der Reaktorgeometrie und der mittleren Verweilzeit kann bei einem Rohrreaktor auf einfache Weise sichergestellt werden, dass die Polymerisation am Ende des Rohrreaktors vollständig abgelaufen ist. Ebenso wie beim batch Reaktor besteht die Möglichkeit einer on-line Analytik.

Ferner kann am Ende des Rohrreaktors eine Begasungseinheit für die Aufbaureaktion Mikrokapseln eingesetzt werden, so dass der gesamte Prozess in einer einzigen Apparatur durchgeführt wird, und die beiden Prozessschritte, die Herstellung einer Polymerdispersion und die Aufbaureaktion von Mikrokapseln, dennoch voneinander entkoppelt werden.

Eine weitere Prozessvariante sieht die Verwendung eines Schlaufenreaktors mit Begasungseinheit vor, der aus einem kontinuierlichen oder gegebenenfalls aus einem diskontinuierlichen Rührkessel mit einer Außenschlaufe besteht.

In diesem Fall erfolgt die Herstellung der Primärdispersion entweder im Rührkesselbereich unter den moderaten Rührbedingungen sowie bei geschlossener Schlaufe oder im gesamten Schlaufenreaktor bei geöffneter Schlaufe, und zwar unter Umlaufbedingungen, die durch entsprechend eingestellte Drehzahlbereiche keine Selbstbegasung erlauben.

Die Begasungseinheit bleibt während der Herstellung der Primärdispersion außer Betrieb.

Nach Reaktionsende wird ggf. die Schlaufe geöffnet und in jedem Fall die Begasungseinheit zugeschaltet, um die Aufbaureaktion zu ermöglichen. Eine Maßstabsvergrößerung gestaltet sich hier besonders einfach, weil der Prozess nur von wenigen Parametern abhängt.

Die Polymerisation der hüllgebenden Substanz(en) und/oder der Mikrokapselaufbau kann darüber hinaus auch in einem dis-, halb- oder kontinuierlichen torusähnlichem Kreislaufreaktor mit einem Durchmesserverhältnis von äußerer Durchmesser der Außenschlaufe zu Torusdurchmesser von 2.1 bis 20 durchgeführt werden (Fig. 1).

Nach Beendigung beider Verfahrensschritte kann der Reaktionsansatz weiter aufgearbeitet werden.

Empfehlenswert ist die Abtrennung der gasgefüllten Mikrokapseln vom Reaktionsmedium.

Dies kann in einfacher Weise unter Ausnutzung des Dichteunterschiedes durch Flotation oder Zentrifugation erfolgen. Die gasgefüllten Mikrokapseln bilden in beiden Fällen ein Flotat, das sich leicht vom Reaktionsmedium abtrennen läßt.

Das gewonnene Flotat kann dann mit einem physiologisch verträglichen Trägermedium, im einfachsten Fall Wasser oder physiologische Kochsalz lösung, aufgenommen werden.

Die Suspension kann direkt appliziert werden. Gegebenenfalls ist eine Verdünnung empfehlenswert.

Der Separationsvorgang kann auch ein- oder mehrfach wiederholt werden. Durch gezielte Einstellung der Flotationsbedingungen lassen sich Fraktionen mit definierten Eigenschaften gewinnen.

Die Suspensionen sind über einen sehr langen Zeitraum stabil und die Mikrokapseln aggregieren nicht.

Die Haltbarkeit kann dennoch durch eine anschließende Gefriertrocknung gegebenenfalls nach Zusatz von Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol, Gelatine, Humanserumalbumin oder einem anderen, dem Fachmann geläufigen, Kryoprotektors verbessert werden.

Die Erfindung wird durch folgende Beispiele erläutert:

Beispiel 1

In einem 1 L Glasreaktor mit dem Verhältnis Durchmesser zu Höhe von 0,5 werden 800 ml Wasser durch Zugabe von 0,1 N Salzsäure auf einen pH-Wert von 2,5 und eine Reaktortemperatur von 280 K eingestellt. Unter mäßigem Rühren mit einem Propellerrührer werden 8,0 g Octoxynol zugegeben und solange gerührt, bis das Octoxynol vollständig aufgelöst ist. Anschließend werden unter gleichen Rührbedingungen über einen Zeitraum von 30 Minuten 11,20 g Cyanacrylsäurebutylester zugetropft und die Lösung für weitere 30 Minuten so gerührt, dass keine Luft eingetragen wird. Nachdem die Polymerisation beendet ist, wird die Polymerdispersion zur Abtrennung größerer Polymerteilchen filtriert.

Die filtrierte Dispersion wird für 10 h bei einem Volumenstrom von 20 L/h mit einem Sinterfilter (A = 200 cm²) aus Metall mit einer Porenweite von 3 µm unter Rührbedingungen mit Luft begast. Das Flotat wird vom Reaktionsmedium abgetrennt und mit 600 ml Wasser für Injektionszwecke aufgenommen.

Anschließend werden 60 g Polyvinylpyrrolidon im Ansatz gelöst, die Suspension á 5 g konfektioniert und gefriergetrocknet.

Beispiel 2

In einem 1 l Glasreaktor mit dem Verhältnis Durchmesser zu Höhe von 0,5 werden 800 ml Wasser durch Zugabe von 0,1 n Salzsäure auf einen pH-Wert von 2,5 und eine Reaktortemperatur von 280 K eingestellt. Unter mäßigem Rühren mit einem Propellerrührer werden 8,0 g Octoxynol zugegeben und solange gerührt, bis das Octoxynol vollständig aufgelöst ist. Anschließend werden unter gleichen Rührbedingungen über einen Zeitraum von 5 Minuten 11,20 g Cyanacrylsäurebutylester zugetropft und die Lösung für weitere 30 Minuten so gerührt, dass keine Luft eingetragen wird. Nachdem die Polymerisation beendet ist, wird die Polymerdispersion zur Abtrennung größerer Polymerteilchen filtriert. Die filtrierte Dispersion wird für 10 h bei einem Volumenstrom von 20 L/h mit einem Sinterfilter (A = 200 cm²) aus Metall mit einer Porenweite von 3 µm unter Rührbedingungen mit Kohlendioxid begast. Das Flotat wird vom Reaktionsmedium abgetrennt und mit 600 ml Wasser für Injektionszwecke aufgenommen. Anschließend werden 60 g Polyvinylpyrrolidon im Ansatz gelöst; die Suspension á 5 g konfektioniert und gefriergetrocknet.

Beispiel 3

In einem 1 I Glasreaktor mit dem Verhältnis Durchmesser zu Höhe von 0,5 werden 800 ml Wasser durch Zugabe von 0,1 n Salzsäure auf einen pH-Wert von 2, 2 und eine Reaktortemperatur von 290,5 K eingestellt. Unter mäßigem Rühren mit einem Magnetrührer werden 8,0 g Octoxynol zugegeben und solange gerührt, bis das Octoxynol vollständig aufgelöst ist. Anschließend werden unter gleichen Rührbedingungen über einen Zeitraum von 5 Minuten 11,20 g Cyanacrylsäurebutylester zugetropft und die Lösung für weitere 30 Minuten so gerührt, dass keine Luft eingetragen wird. Nachdem die Polymerisation beendet ist, wird die Polymerdispersion zur Abtrennung größerer Polymerteilchen filtriert. Die filtrierte Dispersion wird für 10 h bei einem Volumenstrom von 5 L/h mit einem Sinterfilter (A = 200 cm²) aus Metall mit einer Porenweite von 3 µm unter Rührbedingungen mit Helium begast. Das Flotat wird vom Reaktionsmedium abgetrennt und mit 600 ml Wasser für Injektionszwecke aufgenommen.

Beispiel 4

In einem 20 L Stahlreaktor mit dem Verhältnis Durchmesser zu Höhe von 0,5 werden 10 L Wasser durch Zugabe von 0,1 n Salzsäure auf einen pH-Wert von 2, 2 und eine Reaktortemperatur von 280 K eingestellt. Unter mäßigem Rühren mit einem Propellerrührer werden 100 g Octoxynol zugegeben und solange gerührt, bis das Octoxynol vollständig aufgelöst ist. Anschließend werden unter gleichen Rührbedingungen über einen Zeitraum von 30 Minuten 100 g Cyanacrylsäurebutylester zugetropft und die Lösung für weitere 6 Stunden so gerührt, dass keine Luft eingetragen wird. Nachdem die Polymerisation beendet ist, wird die Polymerdispersion zur Abtrennung größerer Polymerteilchen filtriert.

Die filtrierte Dispersion wird für 10 h bei einem Volumenstrom von 10 L/h mit einem Sinterfilter aus Teflon (Oberfläche = 5 cm²) mit einer Porenweite von 1 µm unter Rührbedingungen mit Argon begast. Das Flotat wird vom Reaktionsmedium abgetrennt und mit 2000 ml Wasser für Injektionszwecke aufgenommen.

Beispiel 5

1. a.) In einem 10 L Glasreaktor mit dem Verhältnis Durchmesser zu Höhe von 0,5 werden 5 L Wasser durch Zugabe von 0,1 n Salzsäure auf einen pH-Wert von 1,5 und eine Reaktortemperatur von 290 K eingestellt (Eiskühlung). Unter Rühren mit einem Magnetrührer werden 5 g Octoxynol zugegeben und solange gerührt, bis das Octoxynol vollständig aufgelöst ist. Anschließend werden unter gleichen Rührbedingungen über einen Zeitraum von 240 Minuten 70 g Cyanacrylsäurebutylester zugetropft. Nach einer Stunde nachrühren bei gleicher Temperatur und so dass kein Lufteintrag erfolgt, wird der Gehalt der Polymerdispersion auf 1% Octoxynol eingestellt und anschließend zur Abtrennung größerer Polymerteilchen filtriert. Es wird eine Polymerdispersion mit einem Teilchendurchmesser von 236 nm erhalten.
2. b.) In einem 10 L Glasreaktor mit dem Verhältnis Durchmesser zu Höhe von 0,5 werden 5 L Wasser durch Zugabe von 0,1 n Salzsäure auf einen pH-Wert von 1,5 und eine Reaktortemperatur von 290 K eingestellt (Eiskühlung). Unter Rühren mit einem Magnetrührer werden 20 g Octoxynol zugegeben und solange gerührt, bis das Octoxynol vollständig aufgelöst ist. Anschließend werden unter gleichen Rührbedingungen über einen Zeitraum von 240 Minuten 70 g Cyanacrylsäurebutylester zugetropft. Nach einer Stunde nachrühren bei gleicher Temperatur und so dass kein Lufteintrag erfolgt, wird der Gehalt der Polymerdispersion auf 1% Octoxynol eingestellt und anschließend zur Abtrennung größerer Polymerteilchen filtriert. Es wird eine Polymerdispersion mit einem Teilchendurchmesser von 105 nm erhalten.
3. c.) In einem 10 L Glasreaktor mit dem Verhältnis Durchmesser zu Höhe von 0,5 werden 5 L Wasser durch Zugabe von 0,1 n Salzsäure auf einen pH-Wert von 1,5 und eine Reaktortemperatur von 290 K eingestellt. Unter Rühren mit einem Magnetrührer werden 50 g Octoxynol zugegeben und solange gerührt, bis das Octoxynol vollständig aufgelöst ist. Anschließend werden unter gleichen Rührbedingungen über einen Zeitraum von 240 Minuten 70 g Cyanacrylsäurebutylester zugetropft. Nach einer Stunde nachrühren bei gleicher Temperatur wird zur Abtrennung größerer Polymerteilchen filtriert. Es wird eine Polymerdispersion mit einem Teilchendurchmesser von 45 nm erhalten.
Die filtrierte Polymerdispersion gemäß b) bis d) wird jeweils in eine 10 L Glasflasche überführt und für 24 h bei einem Volumenstrom von 10 L/h mit einem Sinterfilter aus Stahl (Oberfläche = 200 cm²) mit einer Porenweite von 3 µm unter Rührbedingungen mit synthetischer Luft begast. Das Flotat wird vom Reaktionsmedium abgetrennt und mit 1000 ml Wasser für Injektionszwecke aufgenommen.
4. d.) In einem 10 L Glasreaktor mit dem Verhältnis Durchmesser zu Höhe von 0,5 werden 5 L Wasser durch Zugabe von 0,1 n Salzsäure auf einen pH-Wert von 2, 2 und eine Reaktortemperatur von 290 K eingestellt (Eiskühlung). Unter Rühren mit einem Magnetrührer werden 50 g Octoxynol zugegeben und solange gerührt, bis das Octoxynol vollständig aufgelöst ist. Anschließend werden unter gleichen Rührbedingungen über einen Zeitraum von 240 Minuten 70 g Cyanacrylsäurebutylester zugetropft. Nach einer Stunde Nachrühren bei gleicher Temperatur wird anschließend zur Abtrennung größerer Polymerteilchen filtriert. Es wird eine Polymerdispersion mit einem Teilchendurchmesser von 70 nm erhalten. Diese Polymerdispersion wird in einen 20 L Schlaufenreaktor aus Stahl mit einer Rotor-Stator- Inlinedispergiereinheit überführt. Bei einer Drehzahl der Dispergiereinheit von 6000 UPM (entspricht hier ca. 20 m/s) wird die Polymerdispersion für 3 h Stunden im Kreislaufbetrieb prozessiert. Das Flotat wird vom Reaktionsmedium abgenommen und mit 3000 mL Wasser für Injektionszwecke aufgenommen.

Die Teilchengrößenverteilung der gemäß a) und d) hergestellten Mikrokapseln ist in Fig. 2 dargestellt. Die mittlere Teilchengröße für das Verfahren gemäß a) beträgt 4.18 µm und für das Verfahren gemäß d) 2.85 µm. Deutlich erkennbar ist, dass die erfindungsgemäß mit definierter Fremdbegasung hergestellten Mikrokapseln eine deutlich engere Größenverteilung aufweisen, als die durch Selbstbegasung hergestellten.

Dies äußert sich auch darin, dass sich im Ultraschalldämpfungs-Spektrum des erfindungsgemäß hergestellten Produktes ein klar erkennbares Dämpfungsmaximum ergibt, im Gegensatz zum Produkt das über die Selbstbegasung mit einer Dispergiereinheit hergestellt worden ist (Fig. 3). Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden daher besonders gut definierte Mikrokapseln hergestellt.

In Fig. 4 ist zu erkennen, dass sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Lage des Dämpfungsmaximums im Ultraschallspektrum gezielt steuern lässt. Ermöglicht wird dies durch die Größe der die Mikrokapselhülle aufbauenden Polymerpartikel.

Beispiel 6

In einem 10 L Glasreaktor mit dem Verhältnis Durchmesser zu Höhe von 0,5 werden 5 L Wasser durch Zugabe von 0,1 n Salzsäure auf einen pH-Wert von 1,5 und eine Reaktortemperatur von 290 K eingestellt. Unter Rühren mit einem Magnetrührer werden 50 g Octoxynol zugegeben und solange gerührt, bis das Octoxynol vollständig aufgelöst ist. Anschließend werden unter gleichen Rührbedingungen über einen Zeitraum von 30 Minuten 70 g Cyanacrylsäure butylester zugetropft und die Lösung für weitere 6 Stunden so gerührt, dass keine Luft eingetragen wird. Nachdem die Polymerisation beendet ist, wird die Polymerdispersion zur Abtrennung größerer Polymerteilchen filtriert. Die filtrierte Dispersion wird in einem 5 L Schlaufenreaktor aus Edelstahl überführt und für 24 h bei einem Volumenstrom von 5 L/h mit einem Sinterfilter aus Stahl (Oberfläche = 100 cm²) mit einer Porenweite von 1 µm unter Rührbedingungen mit Argon begast. Das Flotat wird vom Reaktionsmedium abgetrennt und mit 1000 ml Wasser für Injektionszwecke aufgenommen.

Beispiel 7

In einem 10 L Glasreaktor mit dem Verhältnis Durchmesser zu Höhe von 0,5 werden 5 L Wasser durch Zugabe von 0,1 n Salzsäure auf einen pH-Wert von 1,5 und eine Reaktortemperatur von 290 K eingestellt. Unter mäßigem Rühren mit einem Magnetrührer werden 50 g Octoxynol zugegeben und solange gerührt, bis das Octoxynol vollständig aufgelöst ist. Anschließend werden unter gleichen Rührbedingungen über einen Zeitraum von 30 Minuten 70 g Cyanacrylsäurebutylester zugetropft und die Lösung für weitere 6 Stunden so gerührt, dass keine Luft eingetragen wird. Nachdem die Polymerisation beendet ist, wird die Polymerdispersion zur Abtrennung größerer Polymerteilchen filtriert. Die filtrierte Dispersion wird für 24 h bei einem Volumenstrom von 5 L/h mit einem Sinterfilter aus Stahl (Oberfläche = 100 cm²) mit einer Porenweite von 1 µm unter Rührbedingungen mit Argon begast. Zusätzlich werden am Anfang 50 mL Ethanol zugegeben. Das Flotat wird vom Reaktionsmedium abgetrennt und mit 1000 ml Wasser für Injektionszwecke aufgenommen.

Beispiel 8

In einem 2 L Glasreaktor mit dem Verhältnis Durchmesser zu Höhe von 0,7 werden 960 mL Wasser durch Zugabe von 0,1 n Salzsäure auf einen pH-Wert von 1,5 und eine Temperatur von 290 K eingestellt. Unter mäßigem Rühren mit einem Magnetrührer werden 10 g Octoxynol zugegeben und solange gerührt, bis das Octoxynol vollständig aufgelöst ist. Anschließend werden unter gleichen Rührbedingungen über einen Zeitraum von 30 Minuten eine Lösung von 1 g eines PLGAs (Resomer 752) in 13.5 g BCA Cyanacrylsäurebutylester zugetropft, und die Mischung für weitere 6 Stunden so gerührt, dass keine Luft eingetragen wird. Nachdem die Polymerisation beendet ist, wird die Polymerdispersion zur Abtrennung größerer Polymerteilchen filtriert.

Die Hälfte der filtrierten Dispersion wird in einem 1 L Glasreaktor mit einem Verhältnis von Höhe H zu Durchmesser D von 10 überführt und für 6 h bei einem Volumenstrom von 5 L/h mit einem Sinterfilter aus Teflon (Oberfläche = 10 cm²) mit einer Porenweite von 1 µm unter Rührbedingungen mit Argon begast. Das Flotat wird vom Reaktionsmedium abgetrennt und mit 500 ml Wasser für Injektionszwecke aufgenommen.

Beispiel 9

In einem 2 L Glasreaktor mit dem Verhältnis Durchmesser zu Höhe von 0,7 werden 960 mL Wasser durch Zugabe von 0,1 n Salzsäure auf einen pH-Wert von 1,5 und eine Temperatur von 290 K eingestellt. Unter mäßigem Rühren mit einem Magnetrührer werden 10 g Octoxynol zugegeben und solange gerührt, bis das Octoxynol vollständig aufgelöst ist. Anschließend werden unter gleichen Rührbedingungen über einen Zeitraum von 30 Minuten eine 5 g ECA Cyanacrylsäurethylester zugetropft, und die Mischung für weitere 6 Stunden so gerührt, dass keine Luft eingetragen wird. Nachdem die Polymerisation beendet ist, wird die Polymerdispersion zur Abtrennung größerer Polymerteilchen filtriert. In einem weiteren Schritt werden unter gleichen Bedingungen wie bei der ECA- Zugabe 15 g BCA zugetropft.

Ein Teil der filtrierten Dispersion wird in einem 1 L Glasreaktor mit einem Verhältnis von Höhe H zu Durchmesser D von 10 überführt. Anschließend wird für 6 h bei einem Volumenstrom von 5 L/h mit einem Sinterfilter aus Polyethylen (Oberfläche = 10 cm²) mit einer Porenweite von 10 µm unter Rührbedingungen mit Druckluft begast. Das Flotat wird vom Reaktionsmedium abgetrennt und mit 500 ml Wasser für Injektionszwecke aufgenommen.

Beispiel 10

In einem 10 L Glasreaktor mit dem Verhältnis Durchmesser zu Höhe von 0,5 werden 5 L Wasser durch Zugabe von 0,1 n Salzsäure auf einen pH-Wert von 1,5 und eine Reaktortemperatur von 290 K eingestellt. Unter mäßigem Rühren mit einem Magnetrührer werden 50 g Octoxynol zugegeben und solange gerührt, bis das Octoxynol vollständig aufgelöst ist. Anschließend werden unter gleichen Rührbedingungen über einen Zeitraum von 30 Minuten 70 g Cyanacrylsäurebutylester zugetropft und die Lösung für weitere 6 Stunden so gerührt, dass keine Luft eingetragen wird. Nachdem die Polymerisation beendet ist, wird die Polymerdispersion zur Abtrennung größerer Polymerteilchen filtriert. Die filtrierte Dispersion wird in einem Schlaufenreaktor aus Stahl überführt und für 24 h bei einem Volumenstrom von 5 L/h mit einem Sinterfilter aus Teflon (Oberfläche = 100 cm²) mit einer Porenweite von 1 µm unter Rührbedingungen mit Argon begast. Die notwendige Umwälzung für den Kreislaufbetrieb im Schlaufenreaktor erfolgt dabei durch ein geeignetes Rührorgan. Das Flotat wird vom Reaktionsmedium abgetrennt und mit 1000 ml Wasser für Injektionszwecke aufgenommen.

Claims

1. Mehrstufen-Verfahren zur Herstellung von gasgefüllten Mikrokapseln, bei dem in einem Verfahrensschritt eine Polymerisation der hüllgebenden Substanz(en) und davon in einem räumlich und/oder zeitlich getrennten Verfahrensschritt die Bildung der Mikrokapseln jeweils unter Rührbedingungen erfolgt, dadurch gekennzeichnet dass der Mikrokapselaufbau unter definierter Fremdbegasung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Fremdbegasung mittels eines Sinterfilters definierter Porengröße erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Sinterfilter aus Metall, Kunststoff, Glas oder Keramik besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Sinterfilter aus Stahl oder Teflon besteht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sinterfilter eine Porengröße von 0.05 µm bis 1000 µm besitzt.

6. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass ein besonders geeigneter Sinterfilter einer Porengröße von 0.1 bis 100 µm und insbesondere von 0.25 bis 25 µm aufweist.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation der hüllgebenden Substanz(en) und/oder der Mikrokapselaufbau in einem dis-, halb- oder kontinuierlichen Rührkessel mit einem Verhältnis Durchmesser zu Höhe von 0,3 bis 2, 5 durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation der hüllgebenden Substanz(en) und/oder der Mikrokapselaufbau in einem dis-, halb- oder kontinuierlichen Rührkessel in einem Verhältnis von Durchmesser zu Höhe von 0,3 bis 2,5 mit Außenschlaufe (Schlaufenreaktor) durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation der hüllgebenden Substanz(en) und/oder der Mikrokapselaufbau mit einem vertikal, schräg oder seitlich angeordneten Rührorgan durchgeführt wird, dessen Durchmesser im Verhältnis zum Reaktordurchmesser in einem Bereich von 0,2 bis 0,7 liegt.

10. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere der folgenden Monomere eingesetzt werden: Lactide, Alkylester der Acrylsäure, Alkylester der Methacrylsäure, und bevorzugt Alkylester der Cyanacrylsäure.

11. Veriahren nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere der folgenden Monomere eingesetzt werden:
Butyl-, Ethyl- und Isopropylcyanacrylsäure.

12. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Monomere in einer Konzentration von 0,1 bis 60%, bevorzugt von 0,1 bis 10% zur sauren wässrigen Lösung zugesetzt werden.

13. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der folgenden Tenside eingesetzt werden:
Alkylarylpoty(oxyethylen)sulfat Alkali-Salze, Dextrane, Poly(oxyethylene), Poly(oxypropylen)-poly(oxyethylen)-Blockpolymere, ethoxylierte Fettalkohole (Cetomacrogole), ethoxylierte Fettsäuren, Alkylphenolpoly(oxyethylene), Copolymere von Alkylphenolpoly(oxyethylen)en und Aldehyden, Partialfettsäurester des Sorbitans, Partialfettsäureester des Poly(oxyethylen)sorbitans, Fettsäureester des Poly(oxyethylen)s, Fettalkoholether des Poly(oxyethylen)s, Fettsäureester der Saccharose oder Macrogolglycerolester, Polyvinylalkohole, Poly(oxyethylen)- hydroxyfettsäureester, Macrogole mehrwertiger Alkohole, Partialfettsäureester.

14. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der folgenden Tenside eingesetzt werden:
ethoxylierte Nonylphenole, ethoxylierte Octylphenole, Copolymer von Aldehyden und Octylphenolpoly(oxyethylen), ethoxylierte Glycerin- Partialfettsäureester, etoxyliertes hydriertes Rizinusöl, Poly(oxyethylen)-hydroxystearat, Poly(oxypropylen)-poly(oxyethylen)- Blockpolymere mit einer Molmasse < 20000.

15. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der folgenden Tenside eingesetzt werden:
para-Octylphenol-poly-(oxyethylen) mit im Mittel 9-10 Ethoxygruppen (=Octoxynol 9,10), para-Nonylphenol-poly(oxyethylen) mit im Mittel 30/40 Ethoxygruppen (= z. B. Emulan®30,/Emulan®40), para-Nonylphenol poly(oxyethylen)-sulfat-Na Salz mit im Mittel 28 Ethoxygruppen (= z. B. Disponil® AES), Poly(oxyethylen)glycerinmonostearat (0 z. B Tagat® S), Polyvinylalkohol mit Polymerisationsgrad von 600-700 und einem Hydrolysegrad 85%-90% (= z. B. Mowiol® 4-88), Pol(oxyyethylen)-660- Hydroxystearinsäureester (= z. B. Solutol® HS 15), Copolymer von Formaldehyd und para-Octylphenolpoly(oxyethylen) (= z. B. Triton® WR 1339), Polyoxypropylen-polyoxyethylen-Blockpolymere mit einer Molmasse von ca. 12000 und einem Polyoxyethylen-Anteil von ca. 70% (= z. B. Lutrol® F127), ethoxylierter Cetylstearylalkohol (= z. B. Cremophor® A25), ethoxyliertes Rizinusöl (= z. B. Cremophor® EL),

16. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Tenside in einer Konzentration von 0,1 bis 10% eingesetzt werden.

17. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet dass mindestens einer der Verfahrensschritte in saurer wässriger Lösung durchgeführt wird.

18. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass folgende Säuren eingesetzt werden: Salzsäure, Phosphorsäure und/oder Schwefelsäure.

19. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation und der Mikrokapselaufbau bei Temperaturen von -10°C bis 60°C erfolgt.

20. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass die gasgefüllten Mikrokapseln vom Reaktionsmedium durch Flotation abgetrennt werden, in einem physiologisch verträglichen Medium aufgenommen und ggf. nach Zusatz eines Kryoprotektors gefriergetrocknet werden.

21. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme des Flotats Wasser oder 0,9% Kochsalzlösung als physiologisch verträgliches Medium verwendet wird.

22. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 21 dadurch gekennzeichnet, dass als Kryoprotektor Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol, Gelatine und/oder Humanserumalbumin verwendet wird.

23. Mikropartikel, dadurch gekennzeichnet, dass sie nach dem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 22 erhältlich sind.