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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft kosmetische und pharmazeutische Zubereitungen.
Die Erfindung betrifft spezieller kosmetische und pharmazeutische
Zubereitungen, die niedrige Gehalte an Emulgatoren aufweisen.
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Hintergrund der Erfindung
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Einer
der üblichsten
Träger
für kosmetische
und pharmazeutische Produkte ist die Emulsion. Weil sie durch Dispergierung
eines Öls
in Wasser oder von Wasser in einem Öl gebildet werden, ergeben
sie hinsichtlich der Abgabe von unterschiedlichen Typen von Wirkstoffen
eine große
Vielzahl. Es kann eine einzige Öl- und
Wasser-Zubereitung dazu verwendet werden, um sowohl öllösliche als
auch wasserlösliche
Wirkstoffkomponenten zu verabreichen, wodurch einer solchen Zubereitung
ein Bereich einer potentiellen Aktivität verliehen werden kann, der
durch ein Einphasensystem nicht erreichbar ist.
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Naturgemäß gibt es
Begrenzungen hinsichtlich des Emulsionsträgers aufgrund seiner Kombination von
zwei inhärent
unverträglichen
Phasen. Erstens hat eine Emulsion gewöhnlicherweise ein bestimmtes
Ausmaß einer
inneren Viskosität,
was zwar an sich nicht notwendigerweise ein Problem darstellen muss,
wobei jedoch die Dicke der Emulsion ihre Verwendbarkeit in bestimmten
Typen von Produkten oder Verpackungen, die eine weniger viskose
Textur erfordern, verhindern kann. Dazu kommt noch, dass es zur
Aufrechterhaltung einer stabilen Dispersion üblicherweise erforderlich ist,
zu den Zubereitungen wesentliche Mengen von Emulsionsstabilisatoren
und/oder Emulgatoren zuzusetzen. Die Notwendigkeit der Zugabe dieser
Materialien trägt nicht
nur zu den Kosten des Endprodukts bei, sondern hat auch einen Einfluss
auf die Qualität
des Endprodukts, indem die Art und Weise des Brechens der Emulsion
beeinflusst wird, sowie ihr Anfühlen
auf der Haut. Zugesetzte Stabilisatoren können zu der Viskosität der Emulsion
beitragen und bestimmte Emulgatoren können die Haut einiger Anwender
reizen.
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Es
sind schon Anstrengungen unternommen worden, einige dieser Nachteile
zu überwinden.
Ein üblicher
Ansatz besteht in der Verwendung von Hochdruck-Homogenisierungstechniken,
bei denen die rohe Emulsion durch einen Hochdruckhomogenisator geleitet
wird, um eine relativ dünne
Emulsion zu ergeben. Diese Technik kann zu einer Verringerung der
Viskosität
der Emulsion beitragen und es ist sogar schon angegeben worden,
dass solche Emulsionen mit relativ niedrigen Gehalten von Emulgatoren
hergestellt werden können.
Jedoch sind die Emulgatoren, die in diesen Situationen verwendet
werden, entweder von einem Typ, von dem bekannt ist, dass er Reizungen
bewirkt, d.h. nichtionische ethoxylierte Emulgatoren, oder vom Typ
amphoterer(Phospholipid)-Emulgatoren vom Lecithin-Typ, die in der
Natur vorkommende Produkte darstellen und deren Verwendung ziemlich
kostspielig ist. In manchen Fällen
erfordern diese Emulsionen immer noch die Zugabe von Emulsionsstabilisatoren,
um die Stabilität über lange
Zeiträume
aufrechtzuerhalten. Es besteht daher nach wie vor ein Bedarf nach
einer was serdünnen
Emulsion, in der minimale Gehalte eines nicht-reizenden Emulgators
verwendet worden sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft wasserdünne Emulsionen, hergestellt
durch Hochdruckhomogenisierung in Gegenwart eines Nicht-Phospholipids,
nicht-ethoxylierten „Pseudo-Emulgators" mit einer chemischen
Zusammensetzung, umfassend mindestens eine hydrophobe Gruppierung
und mindestens eine polare Gruppierung, wobei die Größe und/oder
die planare Anordnung an mindestens zwei von einem oder von beiden
der Typen der Gruppierungen asymmetrisch ist. Obgleich sie nicht üblicherweise
für die
alleinige Verwendung zur Aufrechterhaltung der Stabilität der Emulsionen
wirksam sind, ist doch gezeigt worden, dass die Pseudo-Emulgatoren hinsichtlich
der Aufrechterhaltung der Stabilität dieser wasserdünnen Emulsion
selbst in sehr geringen Mengen, d.h. von weniger als 1%, hoch wirksam
sind. Weiterhin sind sie sehr mild und für die Haut nicht-reizend. Die
wasserdünnen
Emulsionen finden eine Vielzahl von Anwendungszwecken als Grundlage
sowohl für
kosmetische als auch pharmazeutische Produkte. Die Erfindung stellt
auch ein Verfahren zur Herstellung einer wasserdünnen Emulsion zur Verfügung, umfassend
die Vermischung von Öl-
und Wasser-Phasen in Gegenwart des Pseudo-Emulgators und die Unterwerfung dieses
Gemisches einer Hochdruckhomogenisierung.
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Kurze Beschreibung der
Figuren
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1a und 1b sind
schematische Illustrationen von möglichen verschiedenen Anordnungen
der hydrophoben und hydrophilen Gruppierungen in den erfindungsgemäßen Pseudo-Emulgatoren.
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Die 2 ist eine schematische Illustration eines
Surfactins, wobei „AA" eine Aminosäure bedeutet.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Die
erfindungsgemäßen Emulsionen
haben im Wesentlichen keine Viskosität, d.h. sie weisen annähernd die
Konsistenz von Wasser auf. Die Konsistenz der Emulsionen ist in
erster Linie auf ihre Verarbeitung unter Hochdruckhomogenisierung
zurückzuführen. Kurz
gesagt, die Emulsion wird gemäß Techniken
hergestellt, die im Stand der Technik anerkannt sind, indem ein
rohes Gemisch der Öl-
und Wasserphasen in Gegenwart eines geeigneten Emulgators (wie untenstehen
genauer definiert) gebildet wird und diese durch einen Hochdruckhomogenisator über einen
Zeitraum geleitet wird, der ausreichend ist, um eine stabile Emulsion
zu erhalten. Der Druck, der ausreicht, um eine stabile Emulsion
zu erreichen, liegt im Bereich von etwa 15.000 bis etwa 45.000 psi
oder etwa 1000 bis 3100 bar, vorzugsweise etwa 1300 bis 3000 bar,
wobei ein oder mehrere Durchläufe
angewendet werden. Geeignete Homogenisatoren für diesen Zweck sind im Handel
erhältlich und
sie schließen
ein Mikrofluidisierungsmittel mit der Bezeichnung Dee Bee 2000 (Firma
BEE International) und mit der Bezeichnung Cavitator (Five Star
International) ein. Die bevorzugte Emulsion ist eine Öl-in-Wasser-Emulsion.
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Während der
Homogenisierungsprozess von Wichtigkeit ist, um die geeignete Konsistenz
der Emulsion zu erhalten, ist dieser Aspekt allein nicht einzigartig.
Die erfindungsgemäßen wasserdünnen Emulsionen verwenden
einen Typ eines nicht-ethoxylierten, Nicht-Phospholipid-„Pseudo-Emulgators", d.h. eine Verbindung
oder Verbindungen, die traditionellerweise nicht als Emulgatoren
angesehen oder verwendet werden, und/oder die bei alleiniger Verwendung
in einer traditionellen Emulsion üblicherweise nicht dazu imstande
sind, die Emulsion bei den sehr niedrigen Gehalten, wie erfindungsgemäß verwendet,
zu stabilisieren. Der verwendete Typ des Emulgatorens ist ein nicht-ethoxyliertes
Nicht-Phospholipid mit einer chemischen Zusammensetzung, enthaltend
sowohl hydrophobe Gruppierungen als auch polare (oder hydrophile)
Gruppierungen, jedoch mit einer asymmetrischen molekularen Anordnung
der Gruppierungen. Unter „asymmetrisch" soll verstanden werden,
dass die verschiedenen Gruppierungen unterschiedliche Größen (z.B.
kurze Ketten gegenüber
langen Ketten) und/oder Gestalten (z.B. gerade Ketten gegenüber cyclischen)
haben und/oder in unterschiedlichen dreidimensionalen Ebenen in
der Zusammensetzung angeordnet sind. Vorzugsweise ist der Pseudo-Emulgator
eine Einzelverbindung, die mindestens zwei von jeder der hydrophilen
oder hydrophoben Gruppierungen aufweist. Die Gruppierungen eines
gegebenen Typs können
die gleichen oder verschiedene sein, sind jedoch vorzugsweise voneinander
verschieden. Beispielsweise hat eine Verbindung vorzugsweise mindestens
zwei unterschiedliche hydrophile Gruppierungen und/oder mindestens
zwei unterschiedliche hydrophobe Gruppierungen. Die hydrophoben
Gruppierungen können
jede beliebige, in erster Linie Kohlenwasserstoff-Gruppierung sein,
mit Einschluss, jedoch ohne Einschränkung darauf, auf lineare oder
verzweigte, substituierte oder unsubstituierte C1-40-Alkyl-,
-Cycloalkyl-, -Alkylen-, -Alkaryl- oder -Arylgruppen. Die polaren
oder hydrophilen Gruppierungen sind z.B. Hydroxyl-, Carboxyl-, Ester-
oder Amidgruppen oder Kohlenwasserstoff-Gruppierungen, die mit solchen polaren
Substituenten hoch substituiert sind, und Kombinationen davon. Vorzugsweise
haben die Gruppierungen vom gleichen Typ in einer Verbindung auch
eine ungleichmäßige Größe oder
Gestalt, wobei beispielsweise die hydrophoben Gruppierungen eine
Alkyl- und eine Arylgruppe sein können, oder wobei zwei Alkylgruppen
unterschiedliche Kettenlängen
haben. Es wird am meisten bevorzugt, dass der Pseudo-Emulgator mindestens
eine geschlossene starre Struktur hat, die ihrer Natur nach entweder hydrophil
oder hydrophob sein kann, wie z.B. im Falle eines aliphatischen
Rings mit Ether-, Ester- oder Amidverknüpfungen, oder eines aromatischen
Rings, wobei die starre Struktur durch mindestens ein langkettiges,
d.h. geradkettiges oder verzweigtes C8-22,
hydrophob oder hydrophil, und ein oder zwei kurzkettige hydrophile
oder hydrophobe kurze Ketten verankert ist. Besonders bevorzugte
langkettige Gruppierungen sind C8-22-Fettsäuregruppierungen,
wie Stearat oder Palmitat. Schematische Illustrationen von einigen
möglichen unterschiedlichen
Anordnungen von Gruppen in einer einzigen Verbindung sind in der 1 gezeigt. Die bevorzugten Anordnungen
ergeben eine breit dispergierte hydrophile Domäne, die die Komponenten der
hydrophoben Domäne
trennt. Üblicherweise
sind derartige Moleküle
bei Raumtemperatur nicht ohne weiteres wasserlöslich oder öllöslich, sind jedoch in jedem
dieser Träger
bei höheren
Temperaturen ohne weiteres dispergierbar. Im Falle, dass der Emulgator
per se keine starre Struktur hat, ist es möglich, die notwendige Starrheit durch
Kombinieren des Emulgators mit einem Polymeren mit dispergierten
hydrophilen Gruppen entlang dem Molekül zu verleihen, um ein Emulgatorsystem
zu bilden. Polymere dieses Typs sind im Inneren dieses Systems Wasserstoff-gebunden,
wodurch eine Struktur erzeugt wird, die benötigt wird, die oben beschriebene
gewünschte
Struktur nachzuahmen. Beispiele für geeignete Polymere dieses
Typs schließen
Zucker, wie Disaccharide, z.B. Saccharose, Lactose oder Maltose,
und Polysaccharide, z.B. Celluose, Pectin, Xanthangummi oder Amylose;
oder ein vorwiegend hydrophiles Peptid oder Protein, d.h. solche
mit einem Übergewicht
von hydrophilen oder polaren Aminosäureresten, ein.
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Obgleich
es bevorzugt wird, dass die Emulgatorkomponenten in einem einzigen
Molekül
kombiniert sind, ist es auch möglich,
ein Gemisch von Verbindungen zu erzeugen, das eine ähnliche
Ausgewogenheit von polaren und hydrophoben Gruppierungen und eine „Asymmetrie", wie oben beschrieben,
hat, d.h. ein Gemisch, umfassend mehr als eine Verbindung, wobei
die verwendeten Verbindungen ein Gemisch von hydrophoben Komponenten
und polaren oder hydrophilen Komponenten, wie oben im Zusammenhang
mit den Gruppierungen einer Einzelverbindung beschrieben, enthalten
und wobei ein solches Gemisch das gleiche Ergebnis wie die Verwendung
der Einzelverbindung liefert. Die Kombination von Verbindungen sollte
einen mittleren gesamten HLB-Wert von zwischen 6 und 8 haben. Gemäß einer
Ausführungsform
können
die verwendeten Verbindungen eine hydrophile und eine hydrophobe
Gruppierung in einem einzelnen Molekül, z.B. einen Glycerinester,
wie Polyglyceryl-2-isostearat, oder einen Saccharose- oder Glucoseester,
wie Saccharosestearat oder Saccharosecocoat, in Kombination mit
einer oder mehreren Verbindungen, die hydrophile oder hydrophobe
Gruppierungen aufweisen, enthalten. Wie im Falle der Ausführungsform,
betreffend die Einzelverbindung, wird es bevorzugt, dass in den
verwendeten Komponenten mindestens zwei hydrophobe Gruppierungen oder
mindestens zwei hydrophile Gruppierungen vorhanden sind. Im Falle,
dass die getrennten Verbindungen eingesetzt werden, um die individuellen
hydrophilen und hydrophoben Gruppierungen beizutragen, ist jedoch die
erforderliche Struktur oder Starrheit ohne die Zugabe eines Polymeren
zur Verknüpfung
der Komponenten miteinander nicht vorhanden. Daher ist bei Verwendung
von getrennten Verbindungen die Zugabe eines Polymeren von Wichtigkeit,
das die hydrophilen Gruppen dispergiert, wobei das Polymere, wie
oben beschrieben, dahingehend wirkt, dass es Wasserstoffbindungen
mit den anderen Komponenten bildet, wodurch ein Kohäsionssystem
gebildet wird, das mit dem Einzelverbindungssystem vergleichbar
ist. Bei ihrer Verwendung in entweder dem Einzelverbindungs- oder
multiplen Verbindungssystem wird das Polymere in einer Menge von etwa
0,1 bis etwa 2% eingesetzt. Obgleich das Gemisch per se nicht notwendigerweise
eine immanente Asymmetrie hat, ausgenommen möglicherweise bei einer unterschiedlichen
Größe und/oder
Konformation der verschiedenen Verbindungen, ist die Kombination
in situ in der Emulsion asymmetrisch selbst zusammenstellbar.
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Ein
Beispiel für
eine Ausführungsform
der Einzelverbindungstrukturen ist eine Gruppe von anionischen Emulgatoren
des Typs, der in der PCT-Publikation Nr. WO 91/01970 beschrieben
wird. Eine Klasse von Verbindungen sind 2-Amidocarbonylbenzoesäure-Tenside
mit der Formel (I):
wobei R
1 und
R
2 unabhängig
voneinander für
H oder (CH
2)
n-CH
3 stehen, wobei n = 8–22, mit der Maßgabe, dass
mindestens eine der Gruppen R
1 und R
2 H ist, wobei M
+ ein
Kation, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus H, Na, K, NH
4 und
Derivaten davon (z.B. basischen Aminosäuren), Ba, Ca, Mg, Al, Ti und
Zr ist, und wobei y eine ganze Zahl ist mit einem Wert, der der
Wertigkeit von M
+ genügt. Besonders bevorzugt in
diesen Klassen von Tensiden wird ein einwertiges Salz der Stearylaminobenzoesäure, vorzugsweise
das Natriumsalz, das auch als RM1 bekannt ist. Dieser Verbindung
und andere dieses Typs sind von der Firma Stepan Company, Northfield,
Illinois, im Handel erhältlich.
Diese Verbindungen stellen bekannte Tenside dar, von denen zuvor schon
berichtet worden ist, dass sie stabile Öl-in-Wasser-Emulsionen bei
der Kombination mit einem Emulgator mit niedrigem HLB-Wert oder
einem polymeren Emulgator bilden. Jedoch können im Falle der vorliegenden Erfindung
diese Emulgatoren als einziger Emulgator in sehr geringen Mengen
(d.h. so wenig wie 0,25%) zum Einsatz kommen, um eine stabile Emulsion
zu erzielen. Dieses Ergebnis ist bei einem anionischen Emulgator allein
oder in niedrigen Mengen besonders unerwartet. Wie aus der oben
angegebenen Struktur ohne weiteres ersichtlich wird, enthalten diese
Verbindungen zwei hydrophobe Gruppen in Gegenwart eines aromatischen Rings
und einer langkettigen Fettsäure-Seitenkette,
getrennt durch zwei hydrophile Gruppen, nämlich die Carboxylat- und Amidteile
des Moleküls.
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Ein
weiteres Beispiel einer Verbindung, die den oben angegebenen Erfordernissen
genügt,
ist eine Verbindung oder eine Gruppe von strukturell ähnlichen
Verbindungen, die alle als Surfactin bekannt sind. Dieses Material
kommt natürlich
vor und es wird durch Fermentation von bestimmten Stämmen von
Bacillus subtilis erzeugt. Es ist von der Firma Showa Denko, KK,
Japan, im Handel erhältlich.
Die Struktur des Moleküls
ist unüblich
und dieses besteht aus einem großen hydrophilen Ring, enthaltend
sieben Aminosäuren,
gebunden aneinander durch sechs Peptidbindungen und eine Esterbindung,
und es hat auf jeder Seite zwei kurzkettige Kohlenwasserstoffe mit
freien Carboxylgruppen, die anionische Ladungen tragen (die Ring-
und Carboxylgruppen, die die hydrophile Domäne bilden), wobei eine hydrophobe
Domäne
einen Rest einer langkettigen Fettsäure umfasst. Eine schematische
Darstellung dieses Molekül-Typs
wird in der 2 gegeben. Es wird ohne weiteres
ersichtlich, dass diese Moleküle
eine asym metrische Anordnung der hydrophilen und hydrophoben Gruppierungen
besitzen und auch die gewünschte
Starrheit in Gegenwart der Aminosäure-Ringstruktur aufweisen.
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Ein
drittes Beispiel und ein solches, bei dem es sich nicht um eine
Einzelverbindung handelt, ist eine Kombination von Xanthan, Polyglucomannan,
einem Emulgator mit hohem HLB-Wert
und einem Emulgator mit niedrigem HLB-Wert. Eine solche Kombination
ist von der Firma Uniqema als Teil der Arlatone Versaflex-Reihe
von Hochleistungs-Emulsions-Stabilisierungssystemen erhältlich.
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Die
erfindungsgemäßen wasserdünnen Emulsionen
haben zwei ausgeprägte
Vorteile gegenüber
wasserdünnen
Emulsionen nach dem Stand der Technik. Der erste Vorteil besteht
darin, dass die Pseudo-Emulgatoren dieses Typs immanent mild und
relativ nicht-wasserlöslich
sind und daher gegenüber
der Haut nicht reaktiv sind. Sie sind daher ihrer Natur nach weniger
reizend als ethoxylierte Emulgatoren. Dazu kommt noch, dass die
Verbindungen dieser Systeme, obgleich sie als Emulgatoren als solche
nicht üblicherweise
wirksam sind, sich als unüblich
stark wirksam zur Stabilisierung dieses Typs von Emulsion erwiesen
haben, wodurch die Milde der Emulsionen weiter verbessert wird,
indem die Menge des benötigten
Emulgators verringert wird. Die erfindungsgemäßen Öl-in-Wasser-Emulsionen enthalten üblicherweise
nicht mehr als etwa 3% Gesamt-Pseudo-Emulgator, vorzugsweise nicht
mehr als 2% Pseudo-Emulgator, und noch mehr bevorzugt nicht mehr
als 0,5% Pseudo-Emulgator. Wegen der unüblichen Eigenschaften dieser
Pseudo-Emulgatoren ist die Emulsion selbst in wesentlicher Abwesenheit
von zugesetzten Emulsionsstabilisatoren stabil. Es kann jedoch zweckmäßig sein,
die wasserdünne
Emulsion entsprechend der gewünschten
Natur des Endprodukts leicht zu verdicken. Es ist daher möglich, zu
der Emulsion eine kleine Menge von einem oder mehreren kosmetischen Pulvern
zu geben, und zwar nicht für
die Stabilisierung, sondern lediglich zur Modifizierung der Viskosität des Produkts.
Beispiele von Typen von Pulvern, die erfindungsgemäß verwendet
werden können,
sind Siliciumdioxidpulver, Polymethylmethacrylate, Wismutoxychlorid,
Bornitrid, Bariumsulfat, Glimmer, Sericit, Muscovit, synthetischer
Glimmer, mit Titanoxid beschichteter Glimmer, mit Titanoxid beschichtetes
Wismutoxychlorid, Talk, Polyethylen, Nylon, Polypropylen, Acrylate/Alkylacrylate-Vernetzte-Polymere,
Acrylamid-Copolymere und dergleichen. Die Pulver können in
einer Menge von bis zu etwa 20% eingesetzt werden, jedoch werden üblicherweise
die Pulver in kleinen Mengen eingesetzt, die im Allgemeinen nicht
größer sind
als etwa 5% des Gesamtgewichts der Emulsion und mehr bevorzugt nicht
größer als
2% sind. Bei bestimmten Ausführungsformen
enthält
die Emulsion weniger als 0,5 Gew.-% der Pulver.
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Um
die erfindungsgemäßen wasserdünnen Emulsionen
herzustellen, wird der Pseudo-Emulgator
mit beliebigen Standardkomponenten für Öl- und Wasseremulsionen kombiniert.
Die wässrige
Phase kann jedes beliebige, kosmetisch akzeptierbare Material auf
Wasserbasis, wie entionisiertes Wasser oder Blumenwasser, sein.
Die Ölphase
kann jedes beliebige kosmetisch oder pharmazeutisch akzeptierbare Öl sein,
wobei ein derartiges Öl
für den
vorliegenden Zweck als ein beliebiges pharmazeutisch oder kosmetisch
akzeptierbares Material definiert wird, das in Wasser im Wesentlichen
unlöslich
ist. Da die Öle
verschiedene Funktionen in der Zusammensetzung ausüben können, hängt die
spezielle Auswahl vom vorgesehenen Anwendungszweck ab. Die Öle können flüchtig oder
nicht-flüchtig
sein oder es kann sich um ein Gemisch von beiden Arten handeln. So
schließen
z.B. geeignete flüchtige Öle, jedoch
ohne Begrenzung darauf, sowohl cyclische als auch lineare Silikone,
wie Octamethylcyclotetrasiloxan und Decamethylcyclopentasiloxan;
oder geradkettige oder verzweigte cyclische Kohlenwasserstoffe mit
8 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie Decan, Dodecan, Tridecan, Tetradecan,
und C8-20-Isoparaffine ein.
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Nicht-flüchtige Öle schließen, jedoch
ohne Begrenzung darauf, pflanzliche Öle, wie Kokosnussöl, Jojobaöl, Maisöl, Sonnenblumenöl, Palmöl, Sojabohnenöl; Carbonsäureester,
wie Isostearylneopentanoat, Cetyloctanoat, Cetylricinoleat, Octylpalmitat,
Dioctylmalat, Cocodicaprylat/Caprat, Decylisostearat, Myristylmyristat;
tierische Öle,
wie Lanolin und Lanolinderivate, Talk, Nerzöl oder Cholesterin; Glycerylester,
wie Glycerylstearat, Glyceryldioleat, Glyceryldistearat, Glyceryllinoleat,
Glycerylmyristat; nicht-flüchtige
Silikone, wie Dimethicon, Dimethiconol, Dimethiconcopolyol, Phenyltrimethicon,
Methicon, Simethicon; und nicht-flüchtige Kohlenwasserstoffe,
wie Isoparaffine, Squalan oder Petrolatum, ein.
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Das
Verhältnis Ölphase:Wasserphase
in der Emulsion ist nicht kritisch und kann im Bereich von etwa 10:90
bis etwa 50:50 liegen, liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von
etwa 30:70 bis etwa 40:60.
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Der
Pseudo-Emulgator wird üblicherweise
zu der Phase, in der er löslich
ist, oder zu jeder Phase, wenn er in einer nicht löslich ist,
zusammen mit irgendwelchen aktiven Komponenten gegeben, die in der
Emulsion gewünscht
werden. Alle Komponenten werden miteinander bei niedrigem Druck
vermischt. Das Gemisch wird dann einem Hochdruckmischen unterworfen.
Hierin soll unter „Hochdruck" ein Druck von mindestens
etwa 15.000 psi, vorzugsweise mindestens etwa 25.000 psi, mehr bevorzugt
etwa 35.000 psi, verstanden werden; im Allgemeinen ist ein einziger
Durchlauf durch die Hochdruckeinrichtung angemessen, um eine Emulsion
des gewünschten
Typs bei höheren
Drücken
zu erhalten, obgleich bei niedrigeren Drücken mehr als ein Durchlauf erforderlich
sein kann. Die verwendete Menge des Pseudo-Emulgators beträgt vorzugsweise
nicht mehr als 2%, mehr bevorzugt nicht mehr als 1%. Es können auch
Mengen von so wenig wie 0,25% verwendet werden, obgleich Mengen
von etwa 0,5 bis etwa 1% im Allgemeinen bevorzugt werden. Naturgemäß kann die
Menge des Pseudo-Emulgators und die Stärke des Drucks umgekehrt variiert
werden, wobei eine Behandlung bei höherem Druck die Verwendung
von niedrigeren Gehalten von Emulgator zur Herstellung einer stabilen
Emulsion gestattet, während
Behandlungen bei niedrigerem Druck üblicherweise einen Gehalt des
Emulgators am höheren
Ende des wirksamen Bereichs erfordern. Die Verteilung der Teilchengröße ist normalerweise
eng und sehr klein und liegt gewöhnlich
im Bereich von etwa 50 bis 150 nm, vorzugsweise bei einer mittleren
Größe von etwa
50 bis 100 nm, mehr bevorzugt etwa 50 nm.
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Eine
so hergestellte Öl-in-Wasser-Emulsion
kann als solche eingesetzt werden oder sie kann weiterhin als Grundlage
verwendet werden, zu der eine zusätzliche Wasserphase, insbe sondere
eine solche, die mit aktiven Bestandteilen angereichert ist, welche
zu temperaturempfindlich sind, als dass sie zu der Hochtemperaturvormischung
gegeben werden können,
bei niedrigem Druck zugesetzt wird. Dieser Ansatz liefert eine Öl-in-Wasser-Emulsion
in Form von entweder einem Spray, einer Lotion oder einer Creme.
Bei der Herstellung einer derartigen Zubereitung kann die Öl-in-Wasser-Emulsion
zu dem Wasser in einer Menge im Bereich von etwa 90:10 Emulsion:Wasser
bis 10:90 Emulsion:Wasser zugegeben werden.
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Gewünschtenfalls
kann die Viskosität
der resultierenden Produkte durch die Zugabe von wasserlöslichen
Verdickern, wie Acrylat-Vernetzten-Polymeren und -Copolymeren, Carbomer,
Guargummi, Carageenan, Cellulosematerialien, Mannan, Sulfonsäurepolymere,
Acrylamid-Copolymere,
Xanthangummi und dergleichen, erhöht werden. Vorzugsweise liegt
die Menge des Verdickers im Bereich zwischen etwa 0,01 bis etwa 1%
und beträgt
vorzugsweise nicht mehr als etwa 0,5%.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
wird die wasserdünne
Emulsion zu einer Wasser-in-Öl-Emulsion
gegeben, um eine mehrfache Phasenemulsion herzustellen. Dieser Typ
von Emulsion ist aus einer Anzahl von Gründen wertvoll. Zuerst liefert
sie ein Mittel zur Einarbeitung von aktiven Stoffen in den gleichen
Träger,
der normalerweise in der gleichen Phase nicht kompatibel ist, indem
die Einarbeitung in unterschiedliche Phasen erfolgt. Sie ist auch
ein verwendbarer Träger
für eine
verzögerte
Freisetzung der aktiven Stoffe auf und in die Haut hinein aufgrund
der Notwendigkeit, durch die mehrfachen Phasen hindurchzupassieren.
Trotz ihrem klaren Wert werden jedoch derartige Emulsionen nicht
häufig
eingesetzt, da die zusätzliche Phase
weitere Probleme hinsichtlich der Stabilität mit sich bringt und daher
diese häufig
die Verwendung von großen
Mengen von Emulgatoren und/oder Emulsions-Stabilisatoren erfordern.
Es ist nun unerwarteterweise gefunden worden, dass die wasserdünne Emulsion
eine Grundlage für
die Herstellung einer mehrfachen bzw. multiplen Emulsion ergeben
kann, die als äußere Wasserphase
wirkt, ohne dass die Notwendigkeit für große Mengen an Emulgatoren besteht.
In einer solchen Zubereitung wirkt die zuvor hergestellte wasserdünne Emulsion
als die Wasserphase und sie wird unter normalen Niederdruckbedingungen
mit einer zuvor hergestellten Standard-Wasser-in-Öl-Emulsion
vermischt. Die zwei Emulsionen werden vorzugsweise in einem Verhältnis von
etwa 80 wasserdünne
Emulsion:20 Wasser-in-Öl-Emulsion
bis zu 50:50 wasserdünne
Emulsion:Wasser-in-Öl,
um eine stabile mehrfache bzw. multiple Emulsion zu ergeben. Überraschenderweise
können
diese multiplen bzw. mehrfachen Emulsionen mit nicht mehr als 2%
Emulgatoren und vorzugsweise insgesamt nicht mehr als etwa 1,5%
Emulgatoren in der mehrfachen bzw. multiplen Emulsion hergestellt
werden.
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Was
noch unerwarteter ist, die mehrfachen bzw. multiplen Emulsionen
können
mit einer geraden Anzahl von Phasen, z.B. vier Phasen, hergestellt
werden, anstelle dem Standard von ungeraden Zahlen, der üblicherweise
in multiplen bzw. mehrfachen Emulsionen, wie Wasser-in-Öl, in Wasser gefunden wird.
Dies wird durch die kleine Tröpfchengröße der Öle in der
wasserdünnen
Emulsion ermöglicht,
die sich im Wesentlichen als eine Wasser-zu-Standard-Emulsion präsentiert
und die daher ohne weiteres ohne die Zugabe von großen Mengen
von Emulgatoren eingearbeitet wird.
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Allgemein
gesprochen kann die multiple bzw. mehrfache Emulsion mit wenig oder
keinem „traditionellen" Emulgator hergestellt
werden, wobei ein traditioneller Emulgator ein solcher ist, der
im Gegensatz zu den Pseudo-Emulgatoren dazu imstande ist, Emulsionen
selbst in relativ niedrigen Mengen durch eigene Kraft zu stabilisieren.
Bei der Kombination mit einer wasserdünnen Öl-in-Wasser-Emulsion zur Herstellung
der mehrfachen bzw. multiplen Emulsion kann die multiple bzw. mehrfache
Emulsion kleine Mengen eines traditionellen Öl-in-Wasser-Emulgators enthalten. Beispiele für geeignete Öl-in-Wasser-Emulgatoren
schließen,
jedoch ohne Beschränkung
darauf, Sorbitderivate, wie Sorbitanmonolaurat und Polysorbat 20;
ethoxylierte Alkohole, wie Laureth-23, ethoxylierte Fettsäuren, wie
PEG-1000-Stearat; Amidoaminderivate, wie Stearamidoethyldiethylamin;
Sulfatester, wie Natriumlaurylsulfat; Phosphatester, wie DEA-Cetylphosphat; Fettsäureaminsalze,
wie TEA-Stearat; und Gemische davon ein. Weitere Beispiele können in
dem Werk „McCutcheon's Emulsifiers and Detergents,
2000" gefunden werden.
Wenn verwendet, wird dieser Typ von Emulgator in Mengen von nicht mehr
als etwa 24 Gew.-% der mehrfachen bzw. multiplen Emulsion, vorzugsweise
nicht mehr als 1% und mehr bevorzugt nicht als etwa 0,5% eingearbeitet.
Stabilisatoren oder Verdicker, wenn sie überhaupt verwendet werden,
können
wie im Zusammenhang mit der wasserdünnen Emulsion allein beschrieben,
eingesetzt werden.
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Die
erfindungsgemäßen Zubereitungen
können
für jeden
beliebigen kosmetischen oder pharmazeutischen Zweck verwendet werden,
bei dem eine Standard- oder multiple bzw. mehrfache Emulsion normalerweise
einsetzbar ist. Für
kosmetische Zwecke können
die Emulsionen zur Herstellung von Make-up-Produkten und genauso
gut für
Hautpflegeprodukte verwendet werden. In solchen Fällen kann
es zweckmäßig sein,
in die Emulsion zusätzliche
Komponenten einzuarbeiten, die üblicherweise
mit den gewünschten
kosmetischen Anwendungszwecken assoziiert sind, wie beispielsweise
zusätzliche
Konservierungsmittel, Duftmittel, Weichmacher, Antiseptika, entzündungshemmende
Mittel, antibakterielle Mittel, Stabilisatoren, Sonnenschutzmittel, Antioxidantia,
Vitamine, Pigmente, Farbstoffe, Befeuchtungsmittel und Treibmittel,
sowie andere Klassen von Materialien, deren Anwesenheit in den Zubereitungen
aus kosmetischen, medizinischen oder sonstigen Gründen gewünscht wird.
Solche Komponenten finden sich in dem oben angegeben Buch „CTFA International
Cosmetics Ingredients Dictionary".
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Für pharmazeutische
oder therapeutische Verwendungen kann die Emulsion eine beliebige
Vielzahl von topisch angewendeten therapeutischen Mitteln enthalten,
insbesondere solche, die von der verzögerten Freisetzung der Wirkstoffe
einen Nutzen haben. Beispiele schließen, jedoch ohne Einschränkung darauf,
Mittel zur Auslöschung
von Altersflecken, Keratosen und Falten, Analgetika, Anästhetika,
Anti-Aknemittel, antibakterielle Mittel, Mittel gegen Hefen, Fungizide,
antivirale Mittel, Mittel gegen Schuppen, Mittel gegen Dermatitis, Mittel
gegen Juckreiz, Antiemetika, Mittel gegen Antikenetose, entzündungshemmende
Mittel, antihyperke ratolytische Mittel, Mittel gegen trockene Haut,
Mittel gegen Schweißbildung,
Mittel gegen Psoriasis, Mittel gegen Seborrhöe, Haarkonditionierungsmittel
und Haarbehandlungsmittel, Mittel gegen Alterung, Mittel gegen Falten,
Antiasthmatika und Bronchodilatatoren, Sonnenschutzmittel, Antihistaminika,
Hautaufhellungsmittel, Entpigmentierungsmittel, Vitamine, Corticosteroide,
Selbstbräunungsmittel,
Hormone, Retinoide, wie Retinsäure, 13-cis-Retinsäure und
Retinol, topische kardiovaskuläre
Mittel, Clotrimazol, Ketoconazol, Miconozol, Griseofulvin, Hydroxyzin,
Diphenhydramin, Pramoxin, Lidocain, Procain, Mepivacain, Monobenzon,
Erythromcyin, Tetracyclin, Clindamycin, Meclocylin, Hydrochinon,
Minocyclin, Naproxen, Ibuprofen, Theophyllin, Cromolyn, Albuterol,
topische Steroide, wie Hydrocortison, Hydrocortison 21-acetat, Hydrocortison
17-valerat und Hydrocortison 17-butyrat, Betamethasonvalerat, Betamethasondiproprionat,
Triamcinolonacetonid, Fluocinoid, Clobetasol, Proprionat, Benzoylperoxid,
Crotamiton, Propranolol, Promethazin, Vitamin A-palmitat, Vitamin
E-acetat und Gemische davon, ein.
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Die
Erfindung wird anhand der folgenden nicht-einschränkenden
Beispiele weiter erläutert.
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Beispiele
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Beispiel 1
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Dieses
Beispiel beschreibt die Herstellung einer erfindungsgemäßen Öl-in-Wasser-Emulsion.
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Die
Materialien der Wasserphase werden auf 85 bis 90°C erhitzt. Die Materialien der Ölphase werden auf
85°C erhitzt.
Die Materialien der Ölphase
werden zu den Materialien der Wasserphase unter Verwendung eines
Homogenisators mit der Bezeichnung Silverson(Niederdruck)-Homogenizer
gegeben. Der Ansatz wird dann durch einen DEE/BEE 2000-Homogenisator
bei 40.000 psi hindurchgeleitet und in der Maschine auf Raumtemperatur
abgekühlt.
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Beispiel 2
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Dieses
Beispiel beschreibt die Verwendung der auf die obige Art und Weise
hergestellten Emulsionen zur Erzeugung einer Vielzahl von Hautpflegeprodukten
mit niedrigem Emulgatorgehalt. A.
Creme mit niedrigem Emulgatorgehalt
Material | Gew.-% |
Phase
I | |
Entionisiertes
Wasser | 19,00 |
Acrylamid-Copolymer
(1,5%) | 10,00 |
Glycerin | 10,00 |
Entzündungshemmendes
Polysaccharid | 1,00 |
Phase
II | |
Ansatz
3 | 39,60 |
Acrylate/C10-30-Alkylacrylate-Vernetztes Polymeres (2%) | 20,00 |
Triethanolamin | 0,40 |
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Die
Komponenten der Phase I und der Phase II werden gesondert durch
Propellermischen vorgemischt. Die zwei Phasen werden dann mit einem
Propeller oder einem Rührflügel zur
Homogenität
vermischt. B.
Milchlotionen mit niedrigem Emulgatorgehalt
C.
Reiniger mit niedrigem Emulgatorgehalt
Material | Gew.-% |
Phase
I | |
Entionisiertes
Wasser | 18,70 |
Methylparaben | 0,10 |
Phase
II | |
Glycerin | 10,00 |
Phase
III | |
Acrylamid-Copolymer
(1,5%) | 10,00 |
Phase
IV | |
Acrylate/C10-30-Alkylacrylate-Vernetztes-Polymeres | 20,00 |
Phase
V | |
Ansatz
2 | 39,60 |
Phase
VI | |
Triethanolamin | 0,40 |
entionisiertes
Wasser | 0,50 |
Phase
VII | |
Germall
115 | 0,20 |
entionisiertes
Wasser | 0,50 |
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Die
Materialien der Phase I werden auf 75°C erhitzt und auf Raumtemperatur
abgekühlt.
Die Phasen II, III und IV werden zu der Phase I und der Propellerrührung zugegeben.
Nach Zugabe der Phase IV steigt die Viskosität an, was die Veränderung
zu einem Rührflügel erforderlich
macht. Die Phasen V, VI und VII werden dann zu dem Gemisch gegeben
und das Gemenge wird zur Homogenität weiter vermischt.
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Beispiel 3
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Dieses
Beispiel beschreibt das Herstellungsverfahren einer erfindungsgemäßen multiplen
bzw. mehrfachen Emulsion. A.
Eine Wasser-in-Öl-Phase
wird wie folgt hergestellt:
Material | Gew.-% |
Phase
I | |
Cyclomethicon/Dimethicon | 5,00 |
Phenyltrimethicon | 5,00 |
Dimethicon/Copolyol-Vernetztes-Polymeres | 7,00 |
Cyclomethicon | 1,00 |
Dimethicon | 8,00 |
Phase
II | |
Xanthangummi | 0,20 |
Entionisiertes
Wasser | 64,30 |
Natriumchlorid | 1,00 |
Butylenglykol | 5,00 |
Parabene | 0,50 |
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Die
Bestandteile der Ölphase
werden miteinander kombiniert und die Bestandteile der Wasserphase werden
miteinander kombiniert. Dann wird die Wasserphase langsam zu der Ölphase gegeben
und das erhaltene Gemisch wird bis zur Gleichförmigkeit homogenisiert. B.
Wasserdünne
Emulsion mit niedrigem Emulgatorgehalt
Material | Gew.-% |
Phase
I | |
Entionisiertes
Wasser | 32,50 |
Arlatone
Versaflex High Performance Emulsion Stabilizer* | 1,00 |
Phase
II | |
Entionisiertes
Wasser | 32,05 |
Methylparaben | 0,20 |
Butylenglykol | 3,00 |
Phenoxyethanol | 0,40 |
Phase
III | |
Behenylalkohol | 0,75 |
Pentaerythrityltetraethylhexanoat | 30,00 |
Beta-Caroten | 0,10 |
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In
Phase I wird der Emulgator zu Wasser von 80°C gegeben. Die Bestandteile
der Phase II werden dann zu der Phase I bei 80°C gegeben. Die Bestandteile
der Phase III werden kombiniert und dann mit den Bestandteilen der
Phase I und II 5 Minuten lang bei einer höheren Umdrehungsgeschwindigkeit
als 10.000 UpM homogen gemischt. Die kombinierten Komponenten werden
dann durch ein Mikrofluidisierungsgerät bei 16.000 psi dreimal hindurchgeleitet,
um eine wasserdünne
Emulsion zu erhalten. C.
Mehrfache bzw. multiple Emulsion
Material | Gew.-% |
Polysorbat
20 | 0,20 |
Carbopol | 1,00 |
Ö/W-Emulsion
von B. | 78,80 |
W/Ö-Emulsion
von A. | 20,00 |
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Die Ö/W-Emulsion
wird mit dem Carbopol unter Anwendung von statischem Mischen kombiniert.
Dann wird das Polysorbat 20 zugesetzt. Die W/Ö-Emulsion wird langsam zu der Ö/W-Phase
unter Anwendung von statischem Mischen gegeben. Nach beendigter
Zugabe wird das Mischen etwa 5 Minuten lang weitergeführt, bis
die mehrfache bzw. multiple Emulsion gleichförmig ist.
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Ähnliche
positive Ergebnisse werden bei der Herstellung einer mehrfachen
bzw. multiplen Emulsion, wie oben beschrieben, erhalten, wobei RM1
als Pseudo-Emulgator verwendet wird und die Ö/W-Emulsion und die W/Ö-Emulsion
in einem Verhältnis
von 60:40 kombiniert werden.