DE60220306T2

DE60220306T2 - Zusammensetzungen enthaltend chitosan in der form von nanofasern

Info

Publication number: DE60220306T2
Application number: DE60220306T
Authority: DE
Inventors: Gordon Robert Warfield DAVISON; Axel Konig; Clyde Staines GIBBONS; Mark Brian Twickenham RIPLEY; Neil Archibald Bramley MACGILP; Georgina Lyndsey Claire Harefield MILICH; Emma Louise Bracknell PRETSWELL
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2022-11-09
Also published as: ES2287347T3; EP1442066A1; US6638918B2; WO2003042251A1; EP1442066B1; DE60220306D1; GB0126923D0; US20030104020A1; CA2466654C; JP2005509059A; CA2466654A1; ATE362943T1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Chitosan-Zusammensetzungen, besonders Chitosan-Zusammensetzungen, die Nanochitosan umfassen. Die Zusammensetzungen bieten eine Verbesserung von Bioaktivität, Löslichkeit und anderen Eigenschaften gegenüber herkömmlichem Chitosan. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzungen und Anwendungen davon.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Chitin ist der Hauptbestandteil in den Schalen von Krebstieren und ist das am reichlichsten vorhandene natürlich vorkommende Biopolymer, das keine Cellulose ist. Chitosan wird aus Chitin gewonnen und kann durch Deacetylierung von Chitin gebildet werden. Chitosan ist im Handel in einer großen Vielfalt an Molekulargewichten erhältlich (z. B. 1,7E-20 g (10 kDa) bis 1,7E-18 g (1.000 kDa)) und weist üblicherweise einen Deacetylierungsgrad im Bereich zwischen 70% und 90% auf. Chitosan findet für ein breites Spektrum von Zwecken Verwendung, einschließlich Pflanzenpflege, Zusatzstoffen von Kosmetika, Lebensmittelzusatzstoffen und Nahrungsergänzungsmitteln und Gesundheitsschutz.
Die Eigenschaften und Anwendungen von Chitosan sind stark mit seiner Morphologie, Struktur und Größe verbunden, und diese sind direkt mit dem Verfahren zur Gewinnung von Chitosan verbunden. Aus Gründen der Klarheit wird das als Ausgangsprodukt aus Chitin gewonnene Chitosan hierin als primäres Chitosan und das aus der Folgebehandlung dieses primären Chitosans gewonnene Chitosan als modifiziertes Chitosan bezeichnet.
Herkömmliches primäres oder modifiziertes Chitosan weist eine begrenzte Löslichkeit, eine begrenzt entwickelte innere Oberfläche, eine große Teilchengröße, ein geringes Wasserrückhaltevermögen und eine begrenzte Bioverfügbarkeit auf. Herkömmliches Chitosan ist in der Regel semikristallin und nur in einem sauren Medium löslich, typischerweise in einem pH-Bereich von 1 bis 5; dies schränkt eine homogene Formulierung ein. Ein weiterer Nachteil von herkömmlichem Chitosan liegt darin, dass es keine optimale biologische Aktivität aufweist, hauptsächlich aufgrund seiner dichten semikristallinen Beschaffenheit in fester Form.
Verfahren zur Gewinnung von modifiziertem Chitosan entsprechen dem Stand der Technik. Beispielsweise beschreibt das ebenfalls anhängige US 01/15182 ein Verfahren zur Herstellung von mikrokristallinem Chitosan. Das Verfahren umfasst die Auflösung von primärem Chitosan in einer wässrigen sauren Lösung, gefolgt von der Neutralisation der Lösung, wodurch ein wässriges Gel gebildet wird, das ausgefülltes mikrokristallines Chitosan enthält. Gemäß US 01/15182 besitzen die mikrokristallinen Chitosan-Teilchen eine Größe im Bereich von 2 bis 20 μm und weisen nach 24 Stunden eine Wasserlöslichkeit von mindestens 90% bei einem pH-Wert von 6 auf.
Für einige Anwendungen wird vorzugsweise Chitosan in Nanoteilchenform verwendet, nicht nur, weil es schneller für biologische Anwendungen wirksam ist, sondern auch, weil es eine höhere Löslichkeit und eine offenere und feiner verteilte Struktur aufweist. Verfahren zur Gewinnung von Chitosan in Nanoteilchenform sind in mehreren Dokumenten des Stands der Technik beschrieben. Beispielsweise beschreibt WO 01/32751 ein Verfahren zur Herstellung von Chitosan in Nanoteilchenform mit Teilchendurchmessern im Bereich von 10 bis 1.000 nm. Gemäß der dem Stand der Technik entsprechenden Erfindung wird das Chitosan in einem sauren wässrigen Medium aufgelöst, und der pH-Wert der Lösung wird in Gegenwart eines Oberflächenmodifikationsmittels in einem solchen Maße erhöht, dass das Chitosan ausgefällt wird. Einer der Nachteile dieses Verfahrens liegt darin, dass das Chitosan in Nanoteilchenform einen hohen Gehalt an Oberflächenmodifikationsmittel aufweist. Dies kann für einige Anwendungen nachteilig sein, wie für pharmazeutische und kosmetische Anwendungen, da das Oberflächenmodifikationsmittel menschliche Gewebe reizen kann, und für Anwendungen bei Pflanzen, da das Oberflächenmodifikationsmittel für Pflanzen phytotoxisch sein kann. Darüber hinaus kann das gemäß diesem Verfahren gewonnene Chitosan in Nanoteilchenform eine verringerte Aktivität aufweisen, da das oberflächenaktive Modifikationsmittel bewirken kann, dass das Chitosan in Nanoteilchenform weniger leicht verfügbar ist, was im Falle von antimikrobiellen (antibakteriellen, pilzbefallverhütenden und antiviralen) Anwendungen wichtig ist.
WO 00/47177 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Chitosan in Nanoteilchenform mit Teilchendurchmessern im Bereich von 10 bis 300 nm. Vorzugsweise wird ein GAS-(Gas Anti-Solvent-)Verfahren angewendet, wobei das Chitosan in Lösungsmittel und einem Gas (CO₂), das mit dem Lösungsmittel mischbar und mit Chitosan nicht mischbar ist, aufgelöst wird, um die Rohdichte der Lösung zu verringern und somit eine Verringerung der Löslichkeitsgrenzen des Chitosans in der ausgedehnten Lösung hervorzurufen und dadurch die Ausfällung von Chitosan zu fördern. Das Verfahren erfordert die Anwendung von hohen Drücken und Temperaturen; außerdem ist die Wiedergewinnung von Präzipitat aus dem unter Druck gesetzten Gefäß ein komplexer Vorgang. Dieses Verfahren ist zwar möglicherweise für den Einsatz im Labor- oder Kleinmaßstab zweckmäßig, jedoch wirft die maßstäbliche Vergrößerung des Verfahrens beträchtliche Probleme auf. Außerdem kann das resultierende Chitosan in Nanoteilchenform Lösungsmittelverunreinigungen zurückhalten, die zu ähnlichen Nachteilen führen, wie vorstehend in Bezug auf WO 01/32751 besprochen.
Angesichts der vorstehenden Erörterung besteht eine Notwendigkeit für eine verbesserte Form von modifiziertem Chitosan, die über einen größeren pH-Bereich löslich ist, mit einer geeigneten Viskosität, mit einer Verbesserung von Bioaktivität und anderen Eigenschaften, und die eine größere Formulierungsflexibilität ermöglicht. Außerdem besteht eine Notwendigkeit für ein einfaches Verfahren zur Herstellung von Chitosan in Nanoteilchenform, das frei von Oberflächenmodifikationsmittel ist und eine verbesserte Aktivität und eine höhere Anwendungsflexibilität aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft zum Teil Zusammensetzungen, die reines Chitosan in Nanoteilchenform umfassen, d. h. die frei von Oberflächenmodifikationsmitteln oder organischen Lösungsmitteln hergestellt werden können, wobei das Chitosan eine spezielle Morphologie aufweist, die es ermöglicht, dass die Zusammensetzungen ein hohes Maß an Formulierungsflexibilität aufweisen und dass das Chitosan eine erhöhte Aktivität aufweist. Der Ausdruck Chitosan, wie hier verwendet, schließt nicht nur das natürliche Polysaccharid β-1,4-Poly-D-Glucosamin ein, das durch Deacetylierung von Chitin oder durch direkte Isolierung aus Pilzen gewonnen wird, sondern auch synthetisch hergestellte β-1,4-Poly-D-Glucosamine und Derivate davon mit einer zu Chitosan äquivalenten Struktur.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Zusammensetzung bereitgestellt, die Chitosan in Form eines Netzwerks aus Nanofasern umfasst. Vorzugsweise weist das Fasernetzwerk einen Zwischenraum, wie beispielsweise durch kryogene Transmissionselektronen-Mikroskopieabbildung (Cryo-TEM) bestimmt, von mindestens etwa 60%, vorzugsweise mindestens etwa 80%, mehr bevorzugt mindestens etwa 88% und insbesondere mindestens etwa 89% auf. Das Netzwerk aus Nanofasern ist sehr offen und sehr zugänglich. Es sei klargestellt, dass das Chitosan größtenteils in Form eines Netzwerks aus Nanofasern vorliegt, jedoch ein kleinerer Teil des Chitosans, vorzugsweise weniger als etwa 10% und mehr bevorzugt weniger als etwa 5%, in anderer Form vorliegen könnte. Die Zusammensetzung weist eine verbesserte Löslichkeit gegenüber herkömmlichen Formen von Chitosan auf und ist in der Lage, vollständig homogene Formulierungen in dem kritisch wichtigen physiologischen pH-Bereich, beispielsweise von etwa 5 bis etwa 7, zu bilden. Infolgedessen kann es in einer großen Anzahl von Anwendungen ver wendet werden. Darüber hinaus weist das Chitosan in Form eines Netzwerks aus Fasern, wie hier beschrieben, eine erhöhte Aktivität auf. Es weist eine höhere Bioaktivität für Anwendungen bei Pflanzen und Feldfrüchten, eine erhöhte Zufuhr von chelatisierten Nährmetallen zur Pflanzenpflege, eine verbesserte Wirksamkeit als Bodenverbesserer/-konditionierer, eine verbesserte Sebumkontrolle/Schuppenbekämpfung bei Haut- und Haarpflegeprodukten, eine höhere antimikrobiologische Wirksamkeit, eine erhöhte Ausflockung und Absorptionswirksamkeit, eine verbesserte Wirksamkeit bei Geruchsbekämpfung, Mundpflege usw. auf.
Mit Zwischenraum ist hier der durchschnittliche Prozentanteil an offenem Raum bei einer zweidimensionalen Projektion des dreidimensionalen Chitosan-Fasernetzwerks gemeint. Der offene Raum ist der Raum zwischen den Fasern des Netzwerks und wird im Allgemeinen durch Wasser oder ein anderes Lösungsmittel eingenommen. Der Zwischenraum wird vorzugsweise durch Direktabbildungs-Cryo-TEM gemessen. Eine Probe der Chitosan-Zusammensetzung wird auf 0,5% verdünnt, indem Wasser unter 10 s langer Verwendung eines Vortex-Mischer-Tischmodells (Nr. 12-810) (Fisher Scientific Company, Pittsburgh, PA), zu der Zusammensetzung gegeben wird, gefolgt von 10 s langer Beschallung mit Hilfe eines Spitzenultraschallgeräts Branson Sonifier S12 (Branson Sonic Power Co., Danbery, CT) bei 50 Watt, um die Probe vollständig zu dispergieren. Ein 3-μl-Tropfen der Probenlösung wird auf eine carbonbeschichtete Lacey-Polymerträgerfolie aufgebracht, die auf einem Standard-TEM-Gitter mit 300 Maschen angebracht ist. Der Tropfen wird mit Filterpapier gelöscht, bis er zu einem dünnen Film (10–200 nm) verringert wurde, der sich über die Löcher (2–8 μm) der Trägerfolie erstreckt. Anschließend wird die Probe verglast (in einem Verglasungssystem mit kontrollierter Umgebung (Controlled Environment Vitrification System, CEVS)), wie in „Controlled Environment Vitrification Technique", J. Electron Microsc. Tech., 1988, 10, 87–111, beschrieben, indem sie schnell durch einen synchronen Verschluss am Boden des CEVS in flüssiges Ethan an seinem Gefrierpunkt eingetaucht wird. Anschließend wird die glasartige Probe unter flüssigem Stickstoff in ein Philips (FEI) CM 120-Transmissionselektronenmikroskop zur Bildgebung übertragen. Das Mikroskop wird mit einer Beschleunigungsspannung von 120 kV betrieben. Die Temperatur der Probe wird während der gesamten Untersuchung unterhalb von –180°C gehalten. Die Probe wird im Niedrigdosis-Bildgebungsmodus untersucht, um Schäden durch die Elektronenstrahlung zu minimieren. Die Bilder werden digital mit einer Gatan 791 MultiScan-CCD-Kamera mit Hilfe der Software Digital Micrograph 3.3 aufgenommen. Die Bilder werden als 8-Bit-TIFF-Bilder (256 Graustufen, wobei 0 Schwarz und 255 Weiß entspricht) exportiert. Nachdem das Bild erhalten wurde, wird der Zwischenraum mit Hilfe der Software Metamorph 4.5, Universal Imaging Corporation, bestimmt. Ein Bildbereich, der erkennbare einzelne Chitosan-Fasern enthält und frei von anderen Einschlüssen wie Frost ist, wird manuell ausgewählt, und der Hintergrund wird mit Standardprotokollen geglättet, um Schattierungseffekte, die während der Datenerfassung aufgetreten sind, zu verringern. Der digitale Kontrast von Bereichen wird gleichmäßig erhöht, indem die Metamorph-Kontrastfunktion von 50 auf 62 eingestellt wird. Mit Hilfe einer in der Metamorph-Bildgebungssoftware bereitgestellten automatischen Grenzwertfunktion für dunkle Objekte (Chitosan-Fasern) wird ein Grenzwert (üblicherweise 137) festgelegt. Der Anteil der Chitosan-Fläche (Grauwerte von weniger als 137) und des Zwischenraums (Grauwerte von mehr als 137) wird als Prozentsatz der Gesamtbereichsfläche berechnet. Es ist zu beachten, dass der berechnete Zwischenraum von Bereich zu Bereich leicht abweichen kann, wobei eine leichte Abweichung hierin als eine Abweichung von weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 10% und mehr bevorzugt weniger als 5% angesehen wird, wenn Bereiche mit vergleichbarer Dicke (wie durch den durchschnittlichen Grauwert der Bildrohdaten bestimmt) und ohne Einschlüsse an verschiedenen Stellen desselben Probengitters gemessen werden. Falls notwendig, werden genügend Wiederholungen durchgeführt, um Vertrauensgrenzwerte zu ermitteln.
In einer bevorzugten Ausführungsform besitzen die Chitosan-Nanofasern durchschnittlich eine Länge von etwa 5 bis etwa 200 nm, vorzugsweise von etwa 50 bis etwa 100 nm und mehr bevorzugt von etwa 55 bis etwa 95 nm, eine Breite von etwa 5 bis etwa 30 nm, vorzugsweise von etwa 7 bis etwa 20 nm und mehr bevorzugt von etwa 12 bis etwa 18 nm, und eine Dicke von etwa 0,1 bis etwa 10 nm, vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 8 nm und mehr bevorzugt von etwa 2 bis etwa 6 nm. Die Faserabmessungen werden wiederum anhand der Cryo-TEM-Bilder gemessen. Wie im Falle des Zwischenraums kann die Messung der durchschnittlichen Faserabmessungen leicht zwischen den Proben abweichen, und falls notwendig, werden genügend Wiederholungen durchgeführt, um Vertrauensgrenzwerte zu ermitteln.
Somit wird gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung eine Zusammensetzung bereitgestellt, die Chitosan in Form eines Netzwerks aus Nanofasern umfasst, die durchschnittlich eine Länge von etwa 5 bis etwa 200 nm, vorzugsweise von etwa 50 bis etwa 100 nm und mehr bevorzugt von etwa 55 bis etwa 95 nm, eine Breite von etwa 5 bis etwa 30 nm, vorzugsweise von etwa 7 bis etwa 20 nm und mehr bevorzugt von etwa 12 bis etwa 18 nm, und eine Dicke von etwa 0,1 bis etwa 10 nm, vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 8 nm und mehr bevorzugt von etwa 2 bis etwa 6 nm aufweisen. Diese Zusammensetzung weist eine verbesserte Löslichkeit gegenüber herkömmlichen Formen von Chitosan in Nanoteilchenform auf und kann in einer großen Anzahl von Anwendungen verwendet werden. Darüber hinaus weist das Chitosan eine erhöhte Aktivität auf.
Die Chitosan-Zusammensetzungen der Erfindung sind auch dadurch gekennzeichnet, dass sie ein hervorragendes Wasserrückhaltevermögen (Water-Retention Value, WRV) aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Netzwerk aus Chitosan-Nanofasern ein Wasserrückhaltevermögen von mindestens etwa 3000%, vorzugsweise mindestens etwa 3500%, mehr bevorzugt mindestens etwa 4000% und noch mehr bevorzugt mindestens etwa 4500% auf.
Das Wasserrückhaltevermögen des Chitosans wird hierin berechnet, indem zuerst das Chitosan in einem Überschuss von Wasser vollständig hydratisiert wird, anschließend die Chitosan-Zusammensetzung zentrifugiert wird, um den Wasserüberstand zu entfernen, gefolgt von Trocknen. Anhand des gemessenen Gewichtsverlusts nach dem Trocknen wird der WRV-Wert des Materials berechnet. Das Verfahren ist wie folgt: Zuerst wird die vollständig hydratisierte Chitosan-Zusammensetzung gerührt, um sicherzustellen, dass sie homogen ist. Anschließend wird eine 10-Gramm-Probe in ein Kunststoff-Zentrifugenröhrchen gegeben und eine anfängliche Zentrifugation wird unter Verwendung einer Beckman Avanti 30-Zentrifuge bei 460,8 rad/s (4400 U/min) 30 Minuten lang durchgeführt (2087 G), um den größten Teil des Wassers zu entfernen. Das Wasser wird dekantiert und die Probe wird zur weiteren Analyse behalten. Ein Filterpapier aus Glasmikrofaser (Whatman GF/B, Kat.-Nr.: 1821-025) wird auf das obere Ende eines Kunststoff-Filterröhrchens gelegt, 5 Gramm des anfänglich zentrifugierten Chitosans werden auf das Filterpapier aufgebracht. Die Probe wird bei 523,6 rad/s (5000 U/min) 10 Minuten lang weiter zentrifugiert (2683 G). 2 g des resultierenden Materials (entnommen ohne Verkratzen des Bodenfilters) werden in eine Metallschale mit bekanntem Gewicht gegeben. Die Metallschale wird bei 120°C mindestens 4 Stunden und bis zu 20 Stunden lang in einen Ofen gelegt. Danach wird die Schale aus dem Ofen herausgenommen und in einem Exsikkator abkühlen gelassen. Schließlich wird die Schale, die das getrocknete Chitosan enthält, gewogen und das Wasserrückhaltevermögen (WRV) wird folgendermaßen berechnet:
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird daher eine Zusammensetzung bereitgestellt, die Chitosan in Form eines Netzwerks aus Nanofasern umfasst und worin das Chitosan ein Wasserrückhaltevermögen von mindestens etwa 3000%, vorzugsweise mindestens etwa 3500%, mehr bevorzugt mindestens etwa 4000% und noch mehr bevorzugt mindestens etwa 4500% aufweist.
Die vorliegenden Chitosan-Zusammensetzungen sind außerdem dadurch gekennzeichnet, dass sie einen großen Chitosan-Oberflächenbereich, einen geringen Kristallinitätsgrad und einen erweiterten Löslichkeits-pH-Bereich aufweisen. Insbesondere weist das Chitosan vorzugsweise einen Oberflächenbereich von mindestens etwa 100 m²/g und einen Kristallinitätsgrad von unter etwa 1% auf und ist in wässrigen Lösungen mit einem pH-Wert zwischen etwa 1 und etwa 6,3 löslich.
Somit wird gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung eine Zusammensetzung bereitgestellt, die Chitosan in Form eines Netzwerks aus Nanofasern umfasst und worin das Chitosan einen Oberflächenbereich von mindestens etwa 100 m²/g und einen Kristallinitätsgrad von unter etwa 1% aufweist und in im Wesentlichen reinen wässrigen Lösungen mit einem pH-Wert zwischen etwa 1 und etwa 6,3 löslich ist.
Der Kristallinitätsgrad der Chitosan-Zusammensetzungen wird hierin durch Röntgenstrahlbeugung gemessen. Ein Pulverröntgendiffraktometer Scintag X1 (MV28423, Serienar. 218-295, 0336) wird verwendet. Der Generator wird bei 40 kV/45 mA betrieben und versorgt eine Normalfokus-Kupferöntgenröhre mit Strom. Ein Festkörperdetektor wird verwendet. Der Röntgenstrahl wird mittels Schlitzen von 2 und 4 mm für einfallende Strahlen und Schlitzen von 0,5 und 0,2 mm für gebeugte Strahlen gebündelt. Die Daten werden mit Hilfe eines Step-Scan-Modus von 2° bis 60° θ mit 2,5 Sekunden/Schritt und einer Schrittgröße von 0,04° gesammelt. Der Kristallinitätsgrad wird als das Verhältnis der Fläche der kristallinen Peaks zur Summe der Flächen der kristallinen Peaks und des amorphen Bereichs von 7 bis 49° θ berechnet. Die berichteten Ergebnisse basieren im Allgemeinen auf dem Durchschnitt von zwei Berechnungen für jede Analyse oder ausreichenden, um Reproduzierbarkeit zu gewährleisten.
Der Oberflächenbereich des Chitosans wird durch das Brunauer-Emmet-Teller-(BET-)Verfahren zur Messung des Oberflächenbereichs gemessen. Vor der Messung werden feuchte Proben durch Kritischer-Punkt-Trocknung (Critical Point Drying, CPD) getrocknet. Das CPD-Verfahren ist wie folgt:
Zuerst wird eine feuchte Chitosan-Probe von 0,5–1 cm³ in eine Spritze mit 5 ml 70%igem Ethanol gegeben und zum Mischen gut geschüttelt. Anschließend wird das Material über einem 2-μm-Millipore-Filter filtriert. Dieses Verfahren wird mit 90%igem und dann mit 100%igem (absolutem) Ethanol wiederholt. Als Nächstes wird die Probe in einen CPD-Halter und dann in ein CPD-Gerät (Kritischer-Punkt-Trockner Jumbo von Agar Scientific, Modell Nr. B7010A) übertragen. Die Probe wird mit CO₂ gespült, um Ethanol zu entfernen, und dann mindestens eine Stunde lang unter Druck gehalten. Dieses Verfahren wird zweimal wiederholt. Anschließend wird die Probe mit CO₂ gespült und die Temperatur wird erhöht, bis der kritische Punkt (31°C/7,6 MPa (76 bar)) erreicht ist. Anschließend wird das CPD-Gerät langsam wieder auf den Luftdruck zurückgefahren, damit das CO₂ verdampfen kann. Jeder Durchgang nimmt etwa 30 min Vorbereitungszeit und 2,5 Stunden CPD-Zeit in Anspruch. Jeder Durchgang ergibt zwischen 1,0 und 0,25 g trockenes Material.
Die Proben werden analysiert, wie sie nach dem CPD-Verfahren vorliegen (Vorsicht ist geboten, um sie nicht zu zerdrücken). Eine kleine Menge wird in ein Probenröhrchen abgewogen. Anschließend wird das Röhrchen mit einer Entgasungsstation verbunden und 18 Stunden lang bei Raumtemperatur unter Vakuum belassen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Oberfläche sauber und lösungsmittelfrei ist, damit eine Stickstoffadsorption stattfinden kann. Nach dem Entgasen werden die Proben erneut gewogen und anschließend in ein Quantachrome Autosorb-1-Instrument übertragen, um durch das statisch-volumetrische Verfahren die Menge an Gas zu messen, die bei dem Gleichgewichtsdruck an der Oberfläche adsorbiert oder davon desorbiert wird. Der Oberflä chenbereich wird unter Verwendung von Stickstoff als Adsorbat bei 77,1 K bestimmt.
Die Zusammensetzungen, die ein Netzwerk aus Chitosan-Nanofasern umfassen, können in Form einer Suspension, Dispersion oder Paste vorliegen. Die Suspension, Dispersion oder Paste umfasst vorzugsweise von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% Chitosan, wobei dieser Chitosan-Gehalt unter dem Gesichtspunkt der Bildung der gewünschten Nanoteilchenstruktur bevorzugt ist. Die Zusammensetzungen können verdünnt werden, falls für spezifische Anwendungen erforderlich.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen der Chitosan-Zusammensetzungen bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte der Bildung einer wässrigen Lösung von Chitosan durch Auflösen von Chitosan in einer wässrigen sauren Lösung, gefolgt von partiellem Neutralisieren der Lösung mit Hilfe eines Neutralisationsmittels. Die Neutralisation wird vorzugsweise bis zu dem Punkt durchgeführt, an dem das Chitosan gerade ausfällt, um eine Suspension zu bilden, und danach wird die Suspension homogenisiert, indem sie einer hohen Scherkraft ausgesetzt wird. Anschließend wird das ausgefällte Chitosan vorzugsweise mit entionisiertem Wasser gewaschen, bis es eine Leitfähigkeit von unter 1,6 milliSiemens/cm² aufweist. Die resultierende wässrige Chitosan-Suspension ist reines Chitosan mit einer maximalen Salzkonzentration von weniger als 5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 2 Gew.-% Chitosan.
Das Chitosan-Ausgangsmaterial kann beliebiges im Handel erhältliches Chitosan sein. Geeignete Chitosan-Quellen können diejenigen sein, die aus Schalentieren, Insekten gewonnen werden, oder können aus Pilzen gewonnen werden. Bevorzugt zum diesbezüglichen Gebrauch sind Chitosan-Materialien mit einem Molekulargewicht von etwa 1,7E-20 g (10.000 Da) bis etwa 8,3E-19 g (500.000 Da). Als Alternative können hochmolekulare Chitosane für eine Zeitdauer in der Säurelösung belassen werden, die ausreicht, um ihr Molekulargewicht durch säurekatalysierte Hydrolyse auf den bevorzugten Bereich zu verringern.
Die zum Auflösen des Chitosans verwendete Säure ist vorzugsweise ausgewählt aus Essig-, Malein-, Citronen-, Milch-, Salicyl-, Salzsaure und Mischungen davon. Bevorzugt zum diesbezüglichen Gebrauch sind Milchsäure und Salzsäure, besonders letztere, um Chitosan-Zusammensetzungen zu erhalten, in denen das Chitosan ein hohes Wasserrückhaltevermögen aufweist. Die Chitosan-Konzentration in der verdünnten sauren Lösung beträgt vorzugsweise von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, mehr bevorzugt von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-%, wobei diese Werte unter dem Gesichtspunkt des Verfahrens bevorzugt sind, um eine Lösung mit der richtigen Konsistenz und dem erforderlichen Maß an Beschränkung zur Herstellung der gewünschten endgültigen Chitosan-Suspension zu liefern. Der pH-Wert liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 1 bis etwa 5. Kristallisationsinhibitoren, wie beispielsweise Diethylentriaminpenta(methylphosphon)säure, können zu der Lösung hinzugegeben werden, um die vorzeitige Bildung von Keimen zu vermeiden, die Kristallwachstumszentren werden können.
Die resultierende saure Chitosan-Lösung kann wahlweise filtriert werden, um unlösliche Verunreinigungen zu entfernen. Der Neutralisationsschritt wird mit Hilfe eines Neutralisationsmittels durchgeführt. Bevorzugt als Neutralisationsmittel zum diesbezüglichen Gebrauch ist eine wässrige Lösung, die von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 4 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-% Metallhydroxid, Ammoniumhydroxid, organische Basen wie Monoethanolamin oder Triethanolamin oder Mischungen davon umfasst. Vom Kostengesichtspunkt her sind Natriumhydroxid und Ammoniumhydroxid zum diesbezüglichen Gebrauch bevorzugt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Lösung teilweise bis zu dem Punkt neutralisiert, an dem die Lösung eine Präzipitatsuspension wird, wobei der pH-Wert vorzugsweise im Bereich von etwa 6,5 bis etwa 7,5, mehr bevorzugt von etwa 6,7 bis etwa 7,1 liegt. An diesem Punkt ändert sich das Erscheinungsbild der Lösung von klar in trüb und nimmt die Form einer milchi gen Dispersion an. Die partielle Neutralisation wird vorzugsweise in zwei Unterschritten durchgeführt, wobei der erste Unterschritt die Neutralisation mit einem relativ konzentrierten Neutralisationsmittel bis zu einem pH-Wert von etwa 4 bis etwa 6,7, vorzugsweise von etwa 5,3 bis etwa 5,8 umfasst, der zweite Unterschritt umfasst die Verwendung eines relativ verdünnten Neutralisationsmittels, wobei das Neutralisationsmittel vorzugsweise um einen Faktor von mindestens 5, vorzugsweise mindestens 9 im Vergleich zu dem im ersten Unterschritt verwendeten Neutralisationsmittel verdünnt wird.
Danach wird die Suspension einer intensiven Homogenisierung unterzogen, bei der das System vorzugsweise eine Reynolds-Zahl von etwa 8.000 bis etwa 20.000, vorzugsweise von etwa 12.000 bis etwa 16.000 aufweist.
Die Reynolds-Zahl ist durch die folgende Gleichung definiert:
worin ρ (kg/m³) die Dichte der Suspension ist, D der Durchmesser des Rührflügels (m) ist, N die Drehzahl des Rührflügels (s^–1) ist und μ die scheinbare Viskosität der Suspension (N s/m²) ist.
Es wird angenommen, dass die Morphologie des unter Anwendung dieses Verfahrens hergestellten modifizierten Chitosans zu einem großen Teil durch das Mischsystem und genauer durch die Scherkraft, der die Lösung nach der Neutralisation ausgesetzt wird, bestimmt wird. Es wurde festgestellt, dass die gebildete Präzipitatsuspension homogenisiert werden sollte, indem sie einer hohen Scherkraft ausgesetzt wird, um Chitosan mit optimalen Morphologie- und Leistungseigenschaften zu erhalten. Mit hoher Scherkraft ist im Allgemeinen eine Scherkraft gemeint, die ausreichend hoch ist, um das erforderliche Netzwerk aus Nanofasern zu erhalten, wie vorstehend beschrieben. Diese hohe Scherkraft kann unter Anwendung einer beliebigen Art von Hochscher-Mischvorgang erreicht werden, beispielsweise durch Rühren mit einem Rührflügel mit einer Drehzahl von mindestens etwa 52,4 rad/s (500 U/min), vorzugsweise mindestens etwa 62,8 rad/s (600 U/min). Außerdem weist das System vorzugsweise eine durchschnittliche Scherrate von mindestens etwa 80 s^–1, vorzugsweise mindestens etwa 100 s^–1 auf. Die durchschnittliche Scheute wird durch die folgende Gleichung bestimmt: Γav = kNworin Γ_av (s^–1) für die durchschnittliche Winkelscherrate für den Mischvorgang steht, k eine Proportionalitätskonstante ist, die eine Funktion des Rührflügeltyps und der Gefäßkonfiguration ist, und N (s^–1) für die Geschwindigkeit des Rührwerks steht. Es wurde festgestellt, dass k für die Mehrzahl von praktischen Systemen im Bereich von etwa 10 bis etwa 13 liegt. Die vorstehende Gleichung für die durchschnittliche Scherrate ist in „Agitation of Non-Newtonian fluids", Metzner und Otto, AIChE Journal, 1957, Bd. 3, Nr. 1, Seite 3–10, definiert.
Außerdem weist der Rührflügel vorzugsweise eine Geschwindigkeit der Spitze von mindestens etwa 4 m/s auf, wie durch die folgende Gleichung bestimmt: Geschwindigkeit der Spitze = (πND)worin D für den Durchmesser des Rührflügels in Metern steht.
Der Mischvorgang wird vorzugsweise hauptsächlich unter laminaren Systembedingungen ausgeführt und unter Verwendung eines solchen Rührflügels, dass das Verhältnis des Rührflügeldurchmessers zum Durchmesser des Mischgefäßes mindestens etwa 0,4, vorzugsweise mindestens etwa 0,5 und insbesondere etwa 0,55 beträgt, wobei dies unter dem Gesichtspunkt der Erzielung einer homogenen Suspension bevorzugt ist.
Vorzugsweise wird die Suspension bei einer Geschwindigkeit von mindestens etwa 52,4 rad/s (500 U/min) für einen Zeitraum von mindestens etwa 10 s, vorzugsweise mindestens etwa 15 min homogenisiert.
Nachdem die Suspension homogenisiert wurde, kann das Verfahren fortgesetzt werden, indem die homogenisierte Suspension mittels einer wässrigen Lösung eines Neutralisationsmittels, umfassend von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-% Metallhydroxid, Ammoniumhydroxid oder Mischungen davon, weiter neutralisiert wird und die neutralisierte Suspension danach unter einer zweiten Anwendung einer hohen Scherkraft, vorzugsweise unter Verwendung einer Rührgeschwindigkeit von mindestens etwa 52,4 rad/s (500 U/min), mehr bevorzugt mindestens etwa 62,8 rad/s (600 U/min) weiter homogenisiert wird. Diese hohe Scherkraft kann mit ähnlichen Mitteln wie den vorstehend beschriebenen erreicht werden. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein wird angenommen, dass in diesem Teil des Verfahrens nicht nur die Scherkraft einen starken Einfluss auf das Ergebnis des Verfahrens hat, sondern auch die Konzentration des Neutralisationsmittels.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Lösung weiter bis zu dem Punkt neutralisiert, an dem die Suspension einen pH-Wert von etwa 7,0 bis etwa 7,8, vorzugsweise von etwa 7,2 bis etwa 7,6 erreicht. Danach wird die Suspension homogenisiert, wobei das System vorzugsweise eine Reynolds-Zahl von etwa 18.000 bis etwa 35.000, vorzugsweise von etwa 22.000 bis etwa 26.000 aufweist. Diese Homogenisierung wird bei hoher Scherkraft vorzugsweise für einen Zeitraum von mindestens etwa 10 s und mehr bevorzugt mindestens etwa 15 min durchgeführt. Schließlich kann die Suspension durch Waschen mit entionisiertem Wasser zum Beispiel in einem Filterbett gereinigt werden, um wasserlösliche Verunreinigungen zu entfernen. Die Zusammensetzungen können auch mit Hilfe eines Trocknungsverfahrens getrocknet werden, bei dem die Struktur des Chitosans beibehalten wird, wie zum Beispiel dem Verfahren der Kritischer-Punkt-Trocknung, wie vorstehend beschrieben.
Gemäß anderen Gesichtspunkten der Erfindung werden Verwendungsmöglichkeiten der Chitosan-Zusammensetzungen in verschiedenen Anwendungen wie Haarpflege, Hautpflege, Körperreinigung, Geruchsbekämpfung, Wundpflege, Umgang mit Blut, Mundpflege, Filmbildung, gesteuerte Freisetzung von hydrophoben oder hydrophilen Materialien, harte Oberflächen, Stoffbehandlung, Pflanzenpflege, Samen-, Getreide-, Obst- und Lebensmittelschutz, Wasserreinigung und Medikamentenverabreichung bereitgestellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung sieht Chitosan-Zusammensetzungen vor, worin das Chitosan in Form eines Netzwerks aus Nanofasern vorliegt. Diese Zusammensetzungen weisen bessere Eigenschaften gegenüber anderen bekannten Formen von primärem Chitosan und modifizierten Chitosanen auf. Außerdem sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzungen und Anwendungen der Zusammensetzungen vor.
Die Chitosan-Zusammensetzungen weisen eine verbesserte Aktivität auf und können in einer Reihe von verschiedenen Anwendungen verwendet werden. Die Zusammensetzungen liefern Haarpflegevorteile, wenn sie zu Produkten wie Shampoos, Conditionern, Haarsprays, Frisierschäumen und -gelen, Haarwässern und Haarfärbemitteln formuliert werden, insbesondere Antischuppenvorteile und eine Verringerung der Haarschädigung, die durch das Verfahren des Haarbleichens, der Dauerwellenbehandlung oder der Färbung hervorgerufen wird. Darüber hinaus liefern die Zusammensetzungen Vorteile für die Kopfhaut und Konditionierungseigenschaften wie Weichmachung, Handhabbarkeit und Frisieren des Haars. Es wird angenommen, dass die Zusammensetzungen die Haarschädigung bei Gleichung, Dauerwellenbehandlung und Färbung durch Chelatbildung von Kupfer und anderen Übergangsmetallen mit Chitosan verringern, wodurch die Menge an freien Radikalen verringert wird, die mit Oxidationsmitteln erzeugt werden. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die Mindestkonzentration des Chitosans in der vorstehend beschriebenen Form, die zur Hemmung von Malassezia furfur (eine in Schuppen enthaltene Hefe) und daher zur Bereitstellung von Antischuppenvorteilen erforderlich ist, erheblich geringer ist als diejenige, die für andere bekannte Chitosane und modifizierte Chitosane und für andere bekannte Antischuppenwirkstoffe erforderlich ist. Somit wird gemäß einem anderen Gesichtspunkt eine Antischuppenzusammensetzung bereitgestellt, die von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% der Zusammensetzung Chitosan als das wirksame Antischuppenmittel umfasst. In einigen Systemen kann es jedoch vorteilhaft sein, eine Kombination der Chitosan-Zusammensetzung mit einem herkömmlichen Antischuppenmittel wie zum Beispiel Zinkpyridinthion (ZPT) zu verwenden. Somit wird gemäß einem anderen Gesichtspunkt eine Antischuppenzusammensetzung bereitgestellt, welche die Chitosan-Zusammensetzung und ein weiteres Antischuppenmittel, insbesondere Zinkpyridinthion, umfasst.
Shampoos, welche die Chitosan-Zusammensetzungen der Erfindung umfassen, können die folgenden Bestandteile umfassen:
Reinigungstensid
Die Shampoo-Zusammensetzungen zum diesbezüglichen Gebrauch enthalten von 8 Gew.-% bis 40 Gew.-% Reinigungstensid, vorzugsweise von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-%, mehr bevorzugt von 12 Gew.-% bis 25 Gew.-%. In das vorliegende Reinigungstensid ist ein anionischer Reinigungstensidbestandteil eingeschlossen. Die vorliegenden Zusammensetzungen können zusätzlich nichtionische und amphotere Tenside und Mischungen davon enthalten. Der anionische Reinigungstensidbestandteil ist im Allgemeinen in einer Konzentration von 5 Gew.-% der Zusammensetzung, vorzugsweise mindestens 8 Gew.-%, mehr bevorzugt mindestens 12 Gew.-% vorhanden.
Anionisches Tensid
Die vorliegenden Zusammensetzungen umfassen vorzugsweise Alkylsulfat, alkylethoxyliertes Sulfat oder eine Mischung davon. Diese Materialien weisen die For mel ROSO₃M bzw. RO(C₂H₄O)_xSO₃M auf, worin R Alkyl oder Alkenyl mit 8 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, x 1 bis 10 ist und M H oder ein salzbildendes Kation ist, wie Ammonium, Alkanolamin, das C₁-C₃-Alkylgruppen wie Triethanolamin enthält, und einwertige und mehrwertige Metalle wie die Alkali- und Erdalkalimetalle. Bevorzugte Metalle schließen Natrium, Kalium, Magnesium und Calcium ein. Das Kation M des anionischen Tensids sollte vorzugsweise so gewählt werden, dass der anionische Tensidbestandteil wasserlöslich ist. Die Löslichkeit von anionischen Tensiden hängt im Allgemeinen von den gewählten speziellen anionischen Tensiden und Kationen ab.
Als Hilfe zum Bestimmen geeigneter Mischungen aus anionischen Tensiden sollten die anionischen Tenside so gewählt werden, dass die Krafft-Temperatur 15°C oder weniger, vorzugsweise 10°C oder weniger, mehr bevorzugt 0°C oder weniger beträgt. Außerdem ist das anionische Tensid vorzugsweise in der vorliegenden Zusammensetzung löslich. Vorzugsweise besitzt R in sowohl den Alkylsulfaten als auch den alkylethoxylierten Sulfaten von 10 bis 18 Kohlenstoffatome. Die alkylethoxylierten Sulfate werden in der Regel als Kondensationsprodukte von Ethylenoxid und einwertigen Alkoholen mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen hergestellt. Die Alkohole können von Fetten, z. B. Kokosnussöl, Palmkernöl oder Talg, abgeleitet werden oder können synthetisch sein. Solche Alkohole werden vorzugsweise mit 1 bis 10, mehr bevorzugt 1 bis 4, am meisten bevorzugt 2 bis 3,5 Molanteilen Ethylenoxid umgesetzt und die resultierende Mischung aus molekularen Spezies mit beispielsweise durchschnittlich 3 Mol Ethylenoxid pro Mol Alkohol wird sulfatiert und neutralisiert.
Spezifische Beispiele für Alkylethersulfate, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Natrium- und Ammoniumsalze von Kokosnussalkyltriethylenglycolethersulfat, Talgalkyltriethylenglycolethersulfat und Talgalkylhexaoxyethylensulfat. Insbesondere bevorzugte Alkylethersulfate sind diejenigen, die eine Mischung von Einzelverbindungen umfassen, wobei die Mischung eine durchschnittliche Alkylkettenlänge von 12 bis 16 Kohlenstoffatomen und einen durchschnittlichen Ethoxylierungsgrad von 1 bis 4 Mol Ethylenoxid aufweist.
Das Sulfattensid besteht vorzugsweise aus einer Kombination von ethoxylierten und nicht ethoxylierten Sulfaten. Das Gewichtsverhältnis von Alkylsulfat zu alkylethoxyliertem Sulfat beträgt vorzugsweise von 4:1 bis 1:10, mehr bevorzugt von 2:1 bis 1:8, noch mehr bevorzugt von 1:1 bis 1:5, am meisten bevorzugt von 1:2 bis 1:4. Gewichtsverhältnisse, wie vorstehend beschrieben, sind aufgrund ihrer Fähigkeit, optimale Kombinationen von Schäumungsleistung, Reinigungsleistung und der Leistung von teilchenförmigen Antischuppenmitteln zu liefern, bevorzugt. Alkylsulfate können eine hervorragende Reinigungs- und Schäumungsleistung bieten. Alkylethoxylierte Sulfate können eine hervorragende Reinigungsleistung bieten, sind mild zur Haut und können die Ablagerung von herkömmlichen Antischuppenmitteln im Verhältnis zu Alkylsulfaten erhöhen.
Ein bevorzugter Typ von anionischem Tensid, insbesondere zur Verwendung in Kombination mit anionischen Sulfattensiden, sind die N-Acylaminosäure-Tenside. Für erfindungsgemäße Zwecke schließen N-Acylaminosäure-Tenside N-Acylhydrocarbylsäuren und Salze davon ein, wie diejenigen, die durch die folgende Formel III dargestellt werden: worin: R¹ ein C₈-C₂₄-Alkyl- oder -Alkenylrest, vorzugsweise C₁₀-C₁₈ ist; R² -H, C₁-C₄-Alkyl, Phenyl oder -CH₂COOM, vorzugsweise C₁-C₄-Alkyl, mehr bevorzugt C₁-C₂-Alkyl ist; R³ -CR⁴ ₂- oder C₁-C₂-Alkoxy ist, worin R⁴ jeweils unabhängig -H oder C₁-C₆-Alkyl oder -Alkylester ist, und n von 1 bis 4, vorzugsweise 1 oder 2 ist; und M H oder ein Kation ist, wie zuvor bestimmt, vorzugsweise ein Alkalimetall wie Natrium oder Kalium.
Eine große Vielfalt an N-Acylsäure-Tensiden und deren Synthese ist in Anionic Surfactants, Teil II, Surfactant Science Series, Bd. VII, herausgegeben von Wamer M. Linfield, Marcel Dekker, Inc. (New York und Basel), 1976, S. 581–617, beschrieben.
Besonders bevorzugt sind N-Acylsarcosinate und Säuren davon. Spezifische Beispiele schließen Lauroylsarcosinat, Myristoylsarcosinat, Cocoylsarcosinat und Oleoylsarcosinat, vorzugsweise in ihren Natrium- und Kaliumsalzformen, ein.
Für die Zwecke der hier beschriebenen Tenside sei klargestellt, dass die Ausdrücke „Alkyl" oder „Alkenyl" Mischungen von Resten einschließen, die eine oder mehrere Zwischenbindungen wie Ether- oder Polyetherbindungen oder nichtfunktionelle Substituenten wie Hydroxyl- oder Halogenreste enthalten können, wobei der hydrophobe Charakter des Rests beibehalten wird.
Anionische Reinigungstenside umfassen auch aliphatische Sulfonate wie die wasserlöslichen Salze der organischen Schwefelsäure-Reaktionsprodukte der allgemeinen Formel: R1-SO3-Mworin R₁ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem gerad- oder verzweigtkettigen, gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 24, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen und M ein Kation ist, wie zuvor beschrieben. Beispiele sind die Salze eines organischen Schwefelsäure-Reaktionsprodukts eines Kohlenwasserstoffs der Methanreihe, einschließlich iso-, neo- und n-Paraffinen, mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, und einem Sulfonierungsmittel, z. B. SO₃, H₂SO₄, Oleum, das gemäß bekannten Sulfonierungsverfahren erhalten wird, einschließlich Gleichung und Hydrolyse. Bevorzugt sind sulfonierte Alkalimetall- und Ammonium-C₁₂-C₁₈-Paraffine (z. B. normale und sekundäre Paraffine).
Weitere Beispiele für anionische Reinigungstenside sind die Reaktionsprodukte von Fettsäuren, die mit Isethionsäure verestert und mit Natriumhydroxid neutralisiert wurden, wobei die Fettsäuren zum Beispiel aus Kokosnussöl gewonnen werden; Natrium- oder Kaliumsalze von Fettsäureamiden von Methyltaurid, bei denen die Fettsäuren zum Beispiel aus Kokosnussöl gewonnen werden. Andere synthetische anionische Reinigungstenside dieser Art sind in US A 2,486,921 , US A 2,486,922 und US A 2,396,278 dargelegt.
Noch andere anionische Reinigungstenside sind in der Klasse, die als Succinate bezeichnet wird. Diese Klasse umfasst solche oberflächenaktiven Mittel wie Dinatrium-N-octadecylsulfosuccinat, Tetranatrium-N-(1,2-dicarboxyethyl)-N-octadecylsulfosuccinat, Diamylester von Natriumsulfobernsteinsäure, Dihexylester von Natriumsulfobernsteinsäure, Dioctylester von Natriumsulfobernsteinsäure.
Andere geeignete anionische Reinigungstenside schließen auch Olefinsulfonate mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen ein. Der Ausdruck „Olefinsulfonate" wird hierin verwendet, um Verbindungen zu bezeichnen, die durch die Sulfonierung von alpha-Olefinen mit Hilfe von nicht komplexiertem Schwefeltrioxid, gefolgt von der Neutralisation des Säurereaktionsgemisches unter solchen Bedingungen, dass alle Sulfone, die bei der Reaktion gebildet wurden, hydrolysiert werden, um die entsprechenden Hydroxyalkansulfonate zu ergeben, hergestellt werden können. Das Schwefeltrioxid kann flüssig oder gasförmig sein und wird üblicherweise, jedoch nicht notwendigerweise, durch inerte Verdünnungsmittel verdünnt, zum Beispiel durch flüssiges SO₂, chlorierte Kohlenwasserstoffe usw., wenn es in der flüssigen Form verwendet wird, oder durch Luft, Stickstoff, gasförmiges SO₂ usw., wenn es in der gasförmigen Form verwendet wird. Die alpha-Olefine, aus denen die Olefinsulfonate gewonnen werden, sind Monoolefine mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 14 bis 16 Kohlenstoffatomen. Vorzugsweise sind sie geradkettige Olefine.
Zusätzlich zu den echten Alkensulfonaten und einem Anteil an Hydroxyalkansulfonaten können die Olefinsulfonate je nach den Reaktionsbedingungen, dem Anteil der Reaktionspartner, der Beschaffenheit des Ausgangsolefins und Verunreinigungen im Olefin-Ausgangsmaterial und Nebenreaktionen während des Sulfonierungsverfahrens geringere Mengen anderer Materialien, wie Alkendisulfonate, enthalten.
Eine spezifische alpha-Olefinsulfonat-Mischung des vorstehenden Typs ist in US A 3,332,880 ausführlicher beschrieben.
Andere geeignete anionische Reinigungstenside sind die Beta-Alkyloxyalkansulfonate. Viele weitere synthetische anionische Tenside sind in McCutcheon's Emulsifiers and Detergents, 1989 Annual, veröffentlicht von M. C. Publishing Co., beschrieben. US A 3,929,678 offenbart ebenfalls viele weitere anionische sowie andere Tensidtypen.
Bevorzugte anionische Reinigungstenside zur Verwendung in den vorliegenden Shampoo-Zusammensetzungen umfassen Ammoniumlaurylsulfat, Ammoniumlaurethsulfat, Triethylaminlaurylsulfat, Triethylaminlaurethsulfat, Triethanolaminlaurylsulfat, Triethanolaminlaurethsulfat, Monoethanolaminlaurylsulfat, Monoethanolaminlaurethsulfat, Diethanolaminlaurylsulfat, Diethanolaminlaurethsulfat, Laurinmonoglyceridnatriumsulfat, Natriumlaurylsulfat, Natriumlaurethsulfat, Kaliumlaurylsulfat, Kaliumlaurethsulfat, Natriumlaurylsarcosinat, Natriumlauroylsarcosinat, Laurylsarcosin, Cocoylsarcosin, Ammoniumcocoylsulfat, Ammoniumlauroylsulfat, Natriumcocoylsulfat, Natriumlauroylsulfat, Kaliumcocoylsulfat, Kaliumlaurylsulfat, Triethanolaminlaurylsulfat, Triethanolaminlaurylsulfat, Monoethanolamincocoylsulfat, Monoethanolaminlaurylsulfat, Natriumtridecylbenzolsulfonat und Natriumdodecylbenzolsulfonat.
Amphoteres Tensid
Amphotere Tenside können wahlweise in den Shampoo-Zusammensetzungen verwendet werden. Beispiele für amphotere Tenside, die hierin verwendet werden können, schließen diejenigen ein, die allgemein als Derivate von aliphatischen sekundären und tertiären Aminen beschrieben werden, in denen der aliphatische Rest gerad- oder verzweigtkettig sein kann und worin einer der aliphatischen Substituenten von 8 bis 18 Kohlenstoffatome enthält und einer eine anionische wasserlöslich machende Gruppe, z. B. Carboxy, Sulfonat, Sulfat, Phosphat oder Phosphonat, enthält.
Das vorliegende amphotere Tensid schließt die amphoteren Imidazolinium-Tenside ein. Geeignete Materialien dieses Typs werden unter der Handelsbezeichnung MIRANOL vermarktet und verstehen sich so, dass sie eine komplexe Mischung von Spezies umfassen, und können je nach pH-Wert in protonierten und nicht protonierten Spezies vorhanden sein.
Bevorzugte amphotere Tenside sind Monocarboxylate und Dicarboxylate. Beispiele für diese Materialien umfassen Cocoamphocarboxypropionat, Cocoamphocarboxypropionsäure, Cocoamphocarboxyglycinat (alternativ als Cocoamphodiacetat bezeichnet) und Cocoamphoacetat.
Spezifische im Handel erhältliche Produkte, die den Imidazoliniumderivat-Bestandteil der vorliegenden Zusammensetzungen liefern, umfassen diejenigen, die unter den Handelsbezeichnungen MIRANOL (RTM) C2M CONC. N.P., MIRANOL (RTM) C2M CONC. O.P., MIRANOL (RTM) C2M SF, MIRANOL (RTM) CM SPECIAL, MIRANOL (RTM) ULTRA (Miranol, Inc.); ALKATERIC (RTM) 2CIP (Alkaril Chemicals); AMPHOTERGE (RTM) W-2 (Lonza, Inc.); MONATERIC (RTM) CDX-38, MONATERIC (RTM) CSH-32 (Mona Industries); REWOTERIC (RTM) AM-2C (Rewo Chemical Group) und SCHEROTERIC (RTM) MS-2 (Scher Chemicals) vertrieben werden.
Amphotere Tenside umfassen auch Aminoalkanoate der Formel R-NH(CH₂)_nCOOM und Iminodialkanoate der Formel: R-N[(CH₂)_mCOOM]₂ und Mischungen davon, worin n und m Zahlen von 1 bis 4 sind, R C₈-C₂₂-Alkyl oder -Alkenyl ist und M Wasserstoff oder ein Kation ist, wie vorstehend be schrieben. Beispiele für solche amphoteren Tenside schließen n-Alkylaminopropionate und n-Alkyliminodipropionate ein. Solche Materialien werden unter der Handelsbezeichnung DERIPHAT (RTM) von Henkel und MIRATAINE (RTM) von Miranol, Inc., vertrieben. Spezifische Beispiele schließen N-Laurylbetaaminopropionsäure oder Salze davon und N-Laurylbetaiminodipropionsäure oder Salze davon ein.
Andere amphotere Tenside, die verwendet werden können, schließen Betaintenside ein.
Nichtionisches Tensid
Nichtionische Reinigungstenside sind aufgrund ihrer Kompatibilität mit Chitosan zum diesbezüglichen Gebrauch bevorzugt. Nichtionische Tenside schließen diejenigen ein, die allgemein als Verbindungen definiert werden, die durch die Kondensation von Alkylenoxidgruppen (hydrophiler Natur) mit einer organischen hydrophoben Verbindung, die aliphatischer oder alkylaromatischer Natur sein kann, erzeugt werden. Beispiele für bevorzugte Klassen von nichtionischen Reinigungstensiden sind:

1. Die Polyethylenoxidkondensate von Alkylphenolen, z. B. die Kondensationsprodukte von Alkylphenolen, die eine Alkylgruppe mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen in entweder geradkettiger oder verzweigtkettiger Konfiguration aufweisen, mit Ethylenoxid, wobei das Ethylenoxid in Mengen vorhanden ist, die von 10 bis 60 Mol Ethylenoxid pro Mol Alkylphenol entsprechen.
2. Diejenigen, die aus der Kondensation von Ethylenoxid mit dem Produkt, das aus der Reaktion von Propylenoxid- und Ethylendiaminprodukten resultiert, abgeleitet werden;
3. Das Kondensationsprodukt aliphatischer Alkohole, die von 8 bis 18 Kohlenstoffatome in entweder geradkettiger oder verzweigtkettiger Konfigu ration aufweisen, mit Ethylenoxid, z. B. ein Kokosnussalkohol-Ethylenoxid-Kondensat mit 10 bis 30 Mol Ethylenoxid pro Mol Kokosnussalkohol, wobei der Kokosnussalkoholanteil von 10 bis 14 Kohlenstoffatome aufweist;
4. Langkettige tertiäre Aminoxide, die der folgenden allgemeinen Formel entsprechen: R₁R₂R₃N → O worin R₁ einen Alkyl-, Alkenyl- oder Monohydroxyalkylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, 0 bis 10 Ethylenoxideinheiten und 0 bis 1 Glyceryleinheit enthält und R₂ und R₃ von etwa 1 bis 3 Kohlenstoffatome und von 0 bis 1 Hydroxygruppe, z. B. Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Hydroxyethyl- oder Hydroxypropylreste, enthalten. Der Pfeil in der Formel ist eine übliche Darstellung einer semipolaren Bindung.
5. Langkettige tertiäre Phosphinoxide, die der folgenden allgemeinen Formel entsprechen: RR'R''P → O worin R einen Alkyl-, Alkenyl- oder Monohydroxyalkylrest mit einer Kettenlänge im Bereich von 8 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen, von 0 bis 10 Ethylenoxideinheiten und von 0 bis 1 Glyceryleinheit enthält, und R' und R'' jeweils Alkyl- oder Monohydroxyalkylgruppen sind, die von 1 bis 3 Kohlenstoffatome enthalten.
6. Langkettige Dialkylsulfoxide mit einem kurzkettigen Alkyl- oder Hydroxyalkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen (üblicherweise Methyl) und einer langen hydrophoben Kette, die Alkyl-, Alkenyl-, Hydroxyalkyl- oder Ketoalkylreste mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen, 0 bis 10 Ethylenoxideinheiten und 0 bis 1 Glyceryleinheit enthält;
7. Alkylpolysaccharid-(APS-)Tenside wie die Alkylpolyglycoside. Solche Tenside sind in US A 4,565,647 beschrieben, das APS-Tenside offenbart, die eine hydrophobe Gruppe mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen und Polysaccharid (z. B. Polyglycosid) als die hydrophile Gruppe aufweisen. Wahlweise kann eine Polyalkylenoxid-Gruppe vorhanden sein, welche die hydrophobe und die hydrophile Einheit miteinander verbindet. Die Alkylgruppe (d. h. die hydrophobe Einheit) kann gesättigt oder ungesättigt, verzweigt oder unverzweigt und nichtsubstituiert oder substituiert sein (z. B. mit Hydroxy- oder cyclischen Ringen).
8. Polyethylenglycol-(PEG-)Glycerylfettsäureester, wie diejenigen mit der Formel R(O)OCH₂CH(OH)CH₂(OCH₂CH₂)_nOH, worin n von 5 bis 200, vorzugsweise von 20 bis 100 ist und R ein aliphatisches Hydrocarbyl mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen ist.
9. Polyhydroxyfettsäureamide. Polyhydroxyfettsäureamide sind zum Beispiel in GB A 809,060 , US A 2,965,576 , US A 2,703,798 und US A 1,985,424 offenbart.

Falls verwendet, sind die fakultativen amphoteren und nichtionischen Tenside typischerweise in Konzentrationen von 0,05% bis 20%, typischer von 0,1% bis 10%, vorzugsweise von 0,5% bis 5% vorhanden, obwohl höhere oder niedrigere Konzentrationen verwendet werden können.
Teilchenförmiges Antischuppenmittel
Die Shampoo-Zusammensetzungen können zusätzlich zu der Chitosan-Zusammensetzung ein oder mehrere teilchenförmige Antischuppenmittel enthalten. Teilchenförmige Antischuppenmittel schließen zum Beispiel Schwefel-, Selensulfid- und Pyridinthionsalze ein. Bevorzugt sind Schwermetallsalze von 1-Hydroxy-2-Pyridinthion und Selendisulfid. Die teilchenförmigen Antischuppenmittel liegen in kristalliner Form vor und sind in den Zusammensetzungen unlöslich. Im Allgemeinen werden teilchenförmige Antischuppenmittel in Konzentrationen von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,3 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% der Zusammensetzung verwendet. Die bestimmte verwendete Menge ist nicht kritisch, solange eine wirksame Menge zur Schuppenbekämpfung verwendet wird, wenn die Zusammensetzung zum Waschen des Haars in herkömmlicher Weise verwendet wird.
Selensulfid ist ein handelsüblicher Massenartikel. Selensulfid wird im Allgemeinen als eine Verbindung angesehen, die ein Mol Selen und zwei Mol Schwefel aufweist. Es kann jedoch die Form einer cyclischen Struktur, Se_xS_y, annehmen, worin x + y = 8. US A 2,694,668 , US A 3,152,046 , US A 4,089,945 und US A 4,885,107 offenbaren Selendisulfid als einen wirksamen Bestandteil in Antischuppenshampoo-Zusammensetzungen. Selensulfid (Selendisulfid) besitzt vorzugsweise eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als etwa 15 μm, mehr bevorzugt weniger als etwa 10 μm. Diese Messungen können mit einer Vorrichtung zur Vorwärtslaserlichtstreuung (z. B. einem Malvern 3600-Teilchengrößenanalysegerät) durchgeführt werden.
Falls verwendet, ist Selensulfid typischerweise in einer Konzentration von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 5,0 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,3 Gew.-% bis etwa 2,5 Gew.-%, mehr bevorzugt von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 1,5 Gew.-% der Zusammensetzung vorhanden.
Bevorzugte Pyridinthion-Antischuppenmittel sind wasserunlösliche 1-Hydroxy-2-Pyridinthionsalze. Bevorzugte Salze werden aus Schwermetallen wie Zink, Zinn, Cadmium, Magnesium, Aluminium und Zirconium gebildet. Das am meisten bevorzugte Metall hierin ist Zink. Der am meisten bevorzugte Wirkstoff ist das Zinksalz von 1-Hydroxy-2-Pyridinthion, häufig als Zinkpyridinthion (ZPT) bezeichnet. Andere Kationen wie Natrium können ebenfalls geeignet sein. Diese Arten von Antischuppenmitteln sind auf dem Fachgebiet wohl bekannt. Besonders bevorzugt sind die 1-Hydroxy-2-Pyridinthionsalze in Plättchen-Teilchenform, wobei die Teilchen eine durchschnittliche Größe von bis zu etwa 20 Mikrometern, vorzugsweise bis zu etwa 8 Mikrometern, am meisten bevorzugt bis zu etwa 5 Mikrometern aufweisen. Die Pyridinthionsalze werden im Allgemeinen in einer Konzentration von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,3 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% der Shampoo-Zusammensetzung verwendet.
Andere teilchenförmige Antischuppenwirkstoffe schließen Schwefel ein. Schwefel wird üblicherweise in einer Konzentration von etwa 1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, mehr bevorzugt von etwa 2 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% der Zusammensetzung als Antischuppenmittel verwendet. Antischuppenwirkstoffe in löslicher Form sind ebenfalls zum diesbezüglichen Gebrauch geeignet, insbesondere Ketoconazol(cis-1-Acetyl-4-[4-[[2-(2,4-dichlorphenyl)-2-(1H-imidazol-1-ylmethyl)-1,3-dioxolan-4-yl]methoxy]phenyl]piperazin).
Suspendiermittel
Die vorliegenden Zusammensetzungen können ein kristallines Suspendiermittel einschließen. Andere Suspendiermittel, die zum Suspendieren von teilchenförmigen Antischuppenmitteln (oder anderen Materialien) und zum Verdicken der Zusammensetzungen nützlich sind, können wahlweise verwendet werden.
Das kristalline Suspendiermittel sollte in einer wirksamen Konzentration zum Suspendieren des teilchenförmigen Antischuppenmittels verwendet werden. Die Suspension sollte im Allgemeinen bei Umgebungstemperatur mindestens einen Monat lang stabil sein. Eine längere Lagerfestigkeit, wie mindestens drei Monate, vorzugsweise sechs Monate, am meisten bevorzugt mindestens etwa vierundzwanzig Monate, ist bevorzugt. Im Allgemeinen können die vorliegenden Zusammensetzungen von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% ein kristallines Suspendiermittel oder eine Kombination davon umfassen. Das kristalline Suspendiermittel ist in den vorliegenden Shampoo-Zusammensetzungen vorzugsweise in einer Konzentration von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, mehr bevorzugt etwa 1 Gew.-% bis etwa 4 Gew.-%, am meisten bevorzugt etwa 1 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-% vorhanden.
Bevorzugte kristalline Suspendiermittel sind Acylderivate und Aminoxide, besonders Acylderivate, insbesondere diejenigen, die in einer Vormischungslösung solubilisiert und anschließend bei Abkühlung rekristallisiert werden können. Diese Materialien umfassen langkettige (z. B. C₈-C₂₂, vorzugsweise C₁₄-C₂₂, mehr bevorzugt C₁₆-C₂₂) aliphatische Gruppen, d. h. langkettige Acylderivat-Materialien und langkettige Aminoxide sowie Mischungen solcher Materialien. Darin eingeschlossen sind langkettige Ethylenglycolester, Alkanolamide von langkettigen Fettsäuren, langkettige Ester von langkettigen Fettsäuren, langkettige Glycerylester, langkettige Ester von langkettigen Alkanolamiden und langkettige Alkyldimethylaminoxide und Mischungen davon.
Beispiele für kristalline Suspendiermittel sind in US A 4,741 beschrieben. Geeignete Suspendiermittel zum diesbezüglichen Gebrauch schließen Ethylenglycolester von Fettsäuren mit vorzugsweise etwa 14 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen, mehr bevorzugt 16–22 Kohlenstoffatomen ein. Mehr bevorzugt sind die Ethylenglycolstearate, sowohl Mono- als auch Distearat, jedoch besonders das Distearat, das weniger als etwa 7% des Monostearats enthält. Andere Suspendiermittel schließen Alkanolamide von Fettsäuren, vorzugsweise mit etwa 16 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen, mehr bevorzugt etwa 16 bis 18 Kohlenstoffatomen ein. Bevorzugte Alkanolamide sind Stearinmonoethanolamid, Stearindiethanolamid, Stearinmonoisopropanolamid und Stearinmonoethanolamidstearat. Andere langkettige Acylderivate schließen langkettige Ester von langkettigen Fettsäuren (z. B. Stearylstearat, Cetylpalmitat), Glycerylester (z. B. Glyceryldistearat) und langkettige Ester von langkettigen Alkanolamiden (z. B. Stearamiddiethanolamiddistearat, Stearamidmonoethanolamidstearat) ein. Ethylenglycolester von langkettigen Carbonsäuren, langkettige Aminoxide und Alkanolamide von langkettigen Carbonsäuren können zusätzlich zu den oben aufgeführten bevorzugten Materialien als Suspendiermittel verwendet werden.
Suspendiermittel schließen auch langkettige Aminoxide wie Alkyl-(C₁₆-C₂₂)-dimethylaminoxide, z. B. Stearyldimethylaminoxid, ein. Wenn die Zusammensetzungen ein Aminoxid oder ein langkettiges Acylderivat, welches ein Tensid ist, enthalten, könnte die Suspendierfunktion auch durch ein solches Aminoxid oder Acylderivat bereitgestellt werden, mit der Maßgabe, dass mindestens ein Teil davon in kristalliner Form vorliegt, und ein zusätzliches Suspendiermittel wird möglicherweise nicht benötigt.
Andere langkettige Acylderivate, die verwendet werden können, umfassen N,N-Dihydrocarbyl-(C₁₂-C₂₂, vorzugsweise C₁₆-C₁₈)-amidobenzoesäure und lösliche Salze davon (z. B. Na- und K-Salze), insbesondere N,N-Di-(C₁₆-C₁₈ und gehärteter Talg)-amidobenzoesäure-Spezies dieser Familie, die im Handel von Stepan Company (Northfield, Illinois, USA) erhältlich sind.
Das kristalline Suspendiermittel dient zur Unterstützung der Suspendierung des teilchenförmigen Antischuppenmittels oder anderer teilchenförmiger Stoffe oder von Emulsionen unlöslicher Fluide in den vorliegenden Shampoo-Zusammensetzungen und kann dem Produkt Perlessenz verleihen.
Das kristalline Suspendiermittel kann in die vorliegenden Shampoos eingeschlossen werden, indem es in einer Lösung, die Wasser und das anionische Sulfattensid enthält, bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Suspendiermittels solubilisiert wird. Anschließend wird das Suspendiermittel rekristallisiert, in der Regel durch Abkühlen der Lösung auf eine Temperatur, die ausreicht, um die Kristallisation auszulösen.
Falls verwendet, liegen fakultative Suspendiermittel-Verdickungsmittel und Viskositätsmodifikationsmittel usw. im Allgemeinen in einer Konzentration von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, am häufigsten von etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 5,0 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung vor. Im Allgemeinen sollte die Konzentration an fakultativem Suspendiermittel und anderen Viskositätsmodifikationsmitteln vorzugsweise so gering wie möglich sein, um den Vorteil zu erreichen, für den das Material zugegeben wird.
Fakultative Suspendiermittel, die verwendet werden können, umfassen polymere Verdickungsmittel wie Carboxyvinylpolymere. Bevorzugte Carboxyvinylpolymere sind Copolymere von Acrylsäure, die mit Polyallylsaccharose vernetzt sind, wie in US A 2,798,053 beschrieben. Diese Polymere werden von B. F. Goodrich Company zum Beispiel als Carbopol 934, 940, 941 und 956 geliefert. Ein Carboxyvinylpolymer ist ein Copolymer einer Monomermischung, umfassend eine monomere, olefinisch ungesättigte Carbonsäure und von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% der gesamten Monomere einen Polyether eines Polyols, das mindestens vier Kohlenstoffatome enthält, an die mindestens drei Hydroxylgruppen gebunden sind, wobei der Polyether mehr als eine Alkenylgruppe pro Molekül enthält. Andere monoolefinische Monomermaterialien können, falls gewünscht, in der Monomermischung vorhanden sein, sogar in überwiegendem Anteil. Carboxyvinylpolymere sind im Wesentlichen unlöslich in flüssigen, flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen und sind formstabil, wenn sie Luft ausgesetzt sind.
Bevorzugte Polyole, die zur Herstellung von Carboxyvinylpolymeren verwendet werden, umfassen Polyole, ausgewählt aus der Klasse bestehend aus Oligosacchariden, reduzierten Derivaten davon, in denen die Carbonylgruppe zu einer Alkoholgruppe umgewandelt worden ist, und Pentaerythrit; mehr bevorzugt sind Oligosaccharide, am meisten bevorzugt ist Saccharose. Vorzugsweise werden die Hydroxylgruppen des Polyols, die modifiziert werden, mit Allylgruppen verethert, wobei das Polyol mindestens zwei Allylethergruppen pro Polyolmolekül aufweist. Wenn das Polyol Saccharose ist, weist die Saccharose vorzugsweise mindestens etwa fünf Allylethergruppen pro Saccharosemolekül auf. Vorzugsweise umfasst der Polyether des Polyols von etwa 0,01% bis etwa 4% der gesamten Monomere, mehr bevorzugt von etwa 0,02% bis etwa 2,5%.
Bevorzugte monomere olefinisch ungesättigte Carbonsäuren zum Gebrauch bei der Herstellung hierin verwendeter Carboxyvinylpolymere schließen monomere, polymerisierbare, alpha-beta-monoolefinisch ungesättigte niedere aliphatische Carbonsäuren ein; mehr bevorzugt sind monomere monoolefinische Acrylsäuren.
Bevorzugte hierin verwendete Carboxyvinylpolymere weisen ein Molekulargewicht von mindestens etwa 750.000 auf; mehr bevorzugt sind Carboxyvinylpolymere mit einem Molekulargewicht von mindestens etwa 1.250.000; am meisten bevorzugt sind Carboxyvinylpolymere mit einem Molekulargewicht von mindestens etwa 3.000.000. Andere Materialien, die ebenfalls als fakultative Suspendiermittel verwendet werden können, schließen diejenigen ein, die der Zusammensetzung eine gelartige Viskosität verleihen können, wie wasserlösliche oder kolloidal wasserlösliche Polymere wie Celluloseether (z. B. Hydroxyethylcellulose), Guargummi, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Hydroxypropylguargummi, Stärke und Stärkederivate und andere Verdickungsmittel, Viskositätsmodifikationsmittel, Geliermittel usw. Mischungen dieser Materialien können ebenfalls verwendet werden.
Ein anderer Typ von Suspendiermittel, der verwendet werden kann, ist Xanthangummi. Shampoo-Zusammensetzungen, in denen Xanthangummi als Suspendiermittel für den Silikon-Haarkonditionierungsbestandteil verwendet wird, sind in US A 4,788,006 beschrieben. Kelco, ein Geschäftsbereich von Merck & Co., Inc., bietet Xanthangummi als KeltrolR an.
Wasser
Die vorliegenden Shampoo-Zusammensetzungen umfassen von etwa 40 Gew.-% bis etwa 89 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 50 Gew.-% bis etwa 85 Gew.-%, mehr bevorzugt von etwa 60 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-% Wasser.
Der pH-Wert der vorliegenden Zusammensetzungen ist im Allgemeinen nicht kritisch und kann im Bereich von 2 bis etwa 10, vorzugsweise von etwa 3 bis etwa 9, mehr bevorzugt von etwa 4 bis etwa 8, am meisten bevorzugt von etwa 5,5 bis etwa 7,5 liegen.
Fakultative Bestandteile
Die hierin verwendeten Shampoo-Zusammensetzungen können wahlweise zum Beispiel Konservierungsmittel wie Benzylalkohol, Methylparaben, Propylparaben und Imidazolidinyl-Harnstoff; Silikon-Haarkonditionierungsmittel; organische Haarkonditionierungsmaterialien, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kohlenwasserstoff-Fluiden und Fettsäureestern; kationische Konditionierungsmittel, einschließlich sowohl kationischer Konditionierungstenside als auch kationischer Konditionierungspolymere; quartäre polymere Schaumverstärker wie Polyquaternium 10, vorzugsweise von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 0,2 Gew.-% der Zusammensetzung; Fettalkohole; Blockpolymere von Ethylenoxid und Propylenoxid, wie Pluronic F88, angeboten von BASF Wyandotte; Natriumchlorid, Natriumsulfat; Ammoniumxylolsulfonat; Propylenglycol; Polyvinylalkohol; Ethylalkohol; pH-Wert-Regler wie Citronensäure, Bernsteinsäure, Phosphorsäure, Natriumhydroxid, Natriumcarbonat usw.; Duftstoffe und Farbstoffe einschließen. Diese fakultativen Bestandteile werden üblicherweise in Konzentrationen von etwa 0,01% bis etwa 10% der Zusammensetzung verwendet. Diese Liste fakultativer Bestandteile soll nicht ausschließlich sein, und andere fakultative Bestandteile können verwendet werden.
Die Chitosan-Zusammensetzungen sind besonders vorteilhaft zur Verringerung der Haarschädigung bei der Haarfärbung und anderen Haarbehandlungen wie Dauerwellenbehandlung, welche die Verwendung von Wasserstoffperoxid einschließen. Um dem Verbraucher die gewünschte Haarfarbe und Farbtonintensität zu verleihen, wird ein sehr komplexes chemisches Verfahren angewendet. Die Haarfärbemoleküle werden in der Regel aus der Reaktion mindestens eines oxidativen Farbstoffs mit einem Oxidationsmittel, die in situ auf dem Haar von Verbrauchern gebildet werden, und in der Regel in einer aggressiven Umgebung bei etwa pH 10 und in Gegenwart eines Alkalisierungsmittels erzeugt. Darüber hinaus wird dieses Verfahren regelmäßig vom Verbraucher wiederholt, um die gewünschte Haarfarbe und Intensität des Haarfarbtons aufrechtzuerhalten und eine anhaltende, gleichmäßige Bedeckung des Haars einschließlich der Bedeckung neuen Haarwuchses sicherzustellen. Die in das Haarfarbeverfahren eingeschlossene Chemie kann zu einer gewissen Schädigung des Haars führen, die dauerhaft ist. Schädigende Auswirkungen schließen Verfilzung, Sprödigkeit und Trockenheit ein. Diese Auswirkungen können durch die Verwendung der Chitosan-Zusammensetzungen als Teil von Shampoos, Conditionern oder zum Belassen auf dem Haar bestimmten Produkten, wie Haarwässern oder zum Belassen auf dem Haar bestimmten Conditionern, größtenteils verringert werden. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein wird angenommen, dass das Chitosan als Chelatbildner für Kupfer und andere Übergangsmetalle wirken kann, wodurch die Ansammlung dieser Metalle auf dem Haar vermieden wird. Diese Metalle katalysieren anscheinend unerwünschte, mit freien Radikalen verbundene Nebenreaktionen von oxidierenden Chemikalien, wodurch das Haar geschädigt wird.
Die Chitosan-Zusammensetzung liefert auch Hautpflegevorteile aufgrund ihrer antimikrobiellen, feuchtigkeitsspendenden Eigenschaften und verbesserten Filmbildungseigenschaften, darüber hinaus kann sie die Hautverträglichkeit mit kosmetischen Produkten verbessern. Somit wird gemäß einem anderen Gesichtspunkt die Verwendung der Chitosan-Zusammensetzungen zur Hautpflege, einschließlich Hautbefeuchtung und Bakterienbekämpfung, bereitgestellt. In noch einem anderen Gesichtspunkt wird eine Hautpflegezusammensetzung, einschließlich feuchtigkeitsspendender Creme, Anti-Aging-Creme, revitalisierender Creme, Reinigungscreme und Toniken, welche die Chitosan-Zusammensetzung und einen zur Verwendung in einer Hautpflegezusammensetzung geeigneten Träger umfasst, bereitgestellt.
Die Chitosan-Zusammensetzungen liefern auch Befeuchtungsvorteile, eine Verbesserung der Hautgesundheit und Geruchsbekämpfungsvorteile, wenn sie Teil von Körperreinigungszusammensetzungen wie beispielsweise Duschgelen und Stückseifen sind. Der Einschluss von Chitosan-Zusammensetzungen in Körperreinigungsprodukte ermöglicht es dem Benutzer, der Haut in einem einzigen Schritt Reinigungsmittel und Hautpflegemittel zuzuführen.
Aufgrund ihrer antimikrobiellen Eigenschaften und Absorptionseigenschaften sind die Chitosan-Zusammensetzungen sehr geeignet zur Verwendung bei der Geruchsbekämpfung. Somit wird gemäß einem anderen Gesichtspunkt die Verwendung der Chitosan-Zusammensetzungen zur Geruchsbekämpfung bereitgestellt. Außerdem wird eine Zusammensetzung zur Geruchsbekämpfung einschließlich Deodorants und eines schweißhemmenden Mittels bereitgestellt, welche die Chitosan-Zusammensetzung und einen zur Verwendung bei der Geruchsbekämpfung geeigneten Träger umfasst.
Aufgrund ihrer verbesserten antimikrobiellen Eigenschaften kann die Chitosan-Zusammensetzung zur Wundpflege, einschließlich Heilungsforderung, Verhinderung von mikrobieller Kontamination, Blutgelierung und Verhinderung von Vernarbung, verwendet werden. Aufgrund der antimikrobiellen und filmbildenden Eigenschaften können die Zusammensetzungen besonders für die Behandlung von Verbrennungen nützlich sein. Somit wird gemäß einem anderen Gesichtspunkt eine Wundpflegezusammensetzung bereitgestellt, welche die Chitosan-Zusammensetzung und einen zur Verwendung in einer Wundpflegezusammensetzung geeigneten Träger umfasst.
Eine weitere Verwendung der Chitosan-Zusammensetzung ist aufgrund ihrer hervorragenden Gelierungskontrolle und Bekämpfung schlechten Geruchs und ihrer hervorragenden Absorptionseigenschaften der Umgang mit Blut, einschließlich der Gelierung von Menstruationsflüssigkeit, der Einbehaltung in Kernen von Binden, der Beherrschung des versehentlichen Austretens von Blut, der Beherrschung posttraumatischer Blutung und der Beherrschung von Blutverlust bei Operationen. Somit wird gemäß einem anderen Gesichtspunkt eine Zusammensetzung für den Umgang mit Blut bereitgestellt, welche die Chitosan-Zusammensetzung und einen Träger, der zur Verwendung in einer Zusammensetzung für den Umgang mit Blut geeignet ist, umfasst. Aufgrund der Wirksamkeit des Chitosans gegen Staphylococcus aureus können die Zusammensetzungen besonders für die Beherrschung eines toxischen Schocksyndroms im Zusammenhang mit der Benutzung von Tampons nützlich sein. In noch einem anderen Gesichtspunkt wird eine Hygienezusammensetzung bereitgestellt, welche die Chitosan-Zusammensetzung und einen zur Verwendung in einer Hygienezusammensetzung geeigneten Träger umfasst.
Aufgrund der verbesserten antimikrobiellen Eigenschaften, Substantivitäts-, Filmbildungs- und Löslichkeitseigenschaften der Chitosan-Zusammensetzungen sowie des hervorragenden Sicherheitsprofils und der natürlichen Herkunft sind die Chitosan-Zusammensetzungen zur Verwendung bei der Mund- und Zahnpflege, einschließlich der Verbesserung der allgemeinen Gesundheit von Zahnfleisch und Zähnen, der Behandlung von Halitose und Zahnfleischentzündung, der Fleckenreduzierung und der Erzielung von Antikaries-, Antizahnbelag- und Antizahnsteinvorteilen bei Menschen oder anderen tierischen Lebewesen geeignet. Es wurde festgestellt, dass die hierin verwendeten Chitosan-Zusammensetzungen eine verbesserte Wirkung auf die Hemmung von kariogenen Bakterien wie Streptococcus mutans haben, aufgrund dieser Wirkung in Kombination mit ihrem pH-Puffervermögen sind die Chitosan-Zusammensetzungen sehr wirksam bei der Vorbeugung gegen Zahnkaries. Außerdem hat sich herausgestellt, dass die hierin verwendeten Chitosan-Zusammensetzungen eine verbesserte Wirkung auf die Hemmung von Wasserstoffsulfid und flüchtigen duftenden Organosulfatverbindungen, die durch Mikroorganismen im Speichel gebildet werden, haben und daher sehr wirksam zur Verbesserung des Mundgeruchs sind. Außerdem sind die Chitosan-Zusammensetzungen aufgrund ihrer hervorragenden Substantiv- und Filmbildungseigenschaften sehr wirksam zur Bekämpfung von Zahnbelag und Zahnstein. Darüber hinaus kann das Netzwerk aus Chitosan-Fasern sehr nützlich für die Freisetzung anderer Wirkstoffe wie Triclosan (2,4,4'-Trichlor-2'-hydroxydiphenylether) sein, entweder in solubilisierter Form oder in Form von kleinen Nanoteilchen, die in den Zwischenraum mitgeführt werden können. Mund- und Zahnpflegezusammensetzungen, welche die Chitosan-Zusammensetzungen umfassen, können in Form von Zahnpasten, Gelen, Mundspülungen, Mundsprays, Pastillen, Zahnaufhellungen, Zahnprothe senreinigungen, Zahnseide, Zahnband und Kaugummis vorliegen, die eine der Chitosan-Zusammensetzungen und einen Träger oder ein Substrat, der bzw. das zur Verwendung in einer Mundpflegezusammensetzung geeignet ist, umfassen.
Die Wahl eines zu verwendenden Trägers oder Substrats wird grundsätzlich durch die Art und Weise bestimmt, in der die Zusammensetzung in die Mundhöhle eingeführt werden soll. Wenn eine Zahnpasta (einschließlich Zahngelen usw.) verwendet werden soll, dann wird ein „Zahnpastaträger" gewählt, wie z. B. in US A 3,988,433 an Benedict offenbart (z. B. Schleifmittelmaterialien, Schäumungsmittel, Bindemittel, Feuchthaltemittel, Geschmackszusätze und Süßstoffe usw.). Wenn eine Mundspülung verwendet werden soll, dann wird ein „Mundspülträger" gewählt, wie z. B. in US A 3,988,433 an Benedict offenbart (z. B. Wasser, Geschmackszusätze und Süßstoffe usw.). Wenn ein Mundspray verwendet werden soll, dann wird in ähnlicher Weise ein „Mundsprayträger" gewählt, oder wenn eine Pastille verwendet werden soll, dann wird ein „Pastillenträger" gewählt (z. B. ein Süßwaren-Grundbestandteil), wobei Süßwaren-Grundbestandteile z. B. in US A 4,083,955 an Grabenstetter et al. offenbart sind; wenn ein Kaugummi verwendet werden soll, dann wird ein „Kaugummiträger" gewählt, wie z. B. in US A 4,083,955 an Grabenstetter et al. offenbart (z. B. Kaumasse, Geschmackszusätze und Süßstoffe). Wenn ein Beutel verwendet werden soll, dann wird ein „Beutelträger" gewählt (z. B. Beutelsack, Geschmackszusätze und Süßstoffe). Wenn ein Subgingivalgel verwendet werden soll (für die Zufuhr von Wirkstoffen in die Peridontaltaschen oder um die Peridontaltaschen herum), dann wird ein „Subgingivalgelträger" gewählt, wie z. B. in US A 5,198,220 , Damani, und US A 5,242,910 , Damani, offenbart. Träger, die zur Herstellung von Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind auf dem Fachgebiet wohl bekannt. Ihre Auswahl hängt von sekundären Erwägungen wie Geschmack, Kosten und Lagerfestigkeit usw. ab.
Bevorzugte Oral- oder Dentalzusammensetzungen zum diesbezüglichen Gebrauch liegen in Form von Zahncremes wie Zahnpasten und Zahngelen vor. Bestandteile solcher Zahnpasten und Zahngele umfassen im Allgemeinen einen oder mehrere der Bestandteile Dentalschleifmittel (von etwa 10% bis etwa 50%), Tensid (von etwa 0,5% bis etwa 10%), Verdickungsmittel (von etwa 0,1% bis etwa 5%), Feuchthaltemittel (von etwa 10% bis etwa 55%), Geschmackszusatz (von etwa 0,04% bis etwa 2%), Süßstoff (von etwa 0,1% bis etwa 3%), Farbstoff (von etwa 0,01% bis etwa 0,5%) und Wasser (von etwa 2% bis etwa 45%). Solche Zahnpasten oder Zahngele können auch einen oder mehrere der Bestandteile Antikariesmittel (von etwa 0,05% bis etwa 0,3% als Fluoridion) und Antizahnsteinmittel (von etwa 0,1% bis etwa 13%) einschließen.
Andere bevorzugte Oral- oder Dentalzusammensetzungen sind nicht abrasive Gele, einschließlich Subgingivalgelen, die im Allgemeinen ein Verdickungsmittel (von etwa 0,1% bis etwa 20%), ein Feuchthaltemittel (von etwa 10% bis etwa 55%), einen Geschmackszusatz (von etwa 0,04% bis etwa 2%), einen Süßstoff (von etwa 0,1% bis etwa 3%), einen Farbstoff (von etwa 0,01% bis etwa 0,5%), Wasser (von etwa 2% bis etwa 45%) einschließen und ein Antikariesmittel (von etwa 0,05% bis etwa 0,3% als Fluoridion) und ein Antizahnsteinmittel (von etwa 0,1% bis etwa 13%) umfassen können.
Andere bevorzugte Oral- oder Dentalzusammensetzungen sind Mundspülungen, einschließlich Mundsprays. Bestandteile solcher Mundspülungen und Mundsprays umfassen typischerweise einen oder mehrere der Bestandteile Wasser (von etwa 45% bis etwa 95%), Ethanol (von etwa 0% bis etwa 25%), Feuchthaltemittel (von etwa 0% bis etwa 50%), Tensid (von etwa 0,01% bis etwa 7%), Geschmackszusatz (von etwa 0,04% bis etwa 2%), Süßstoff (von etwa 0,1% bis etwa 3%) und Farbstoff (von etwa 0,001% bis etwa 0,5%). Solche Mundspülungen und Mundsprays können auch einen oder mehrere der Bestandteile Antikariesmittel (von etwa 0,05% bis etwa 0,3% als Fluoridion) und Antizahnsteinmittel (von etwa 0,1% bis etwa 3%) einschließen.
Andere bevorzugte Oral- oder Dentalzusammensetzungen sind Zahnlösungen. Bestandteile solcher Zahnlösungen umfassen im Allgemeinen einen oder mehrere der Bestandteile Wasser (von etwa 90% bis etwa 99%), Konservierungsstoff (von etwa 0,01% bis etwa 0,5%), Verdickungsmittel (von 0% bis etwa 5%), Geschmackszusatz (von etwa 0,04% bis etwa 2%), Süßstoff (von etwa 0,1% bis etwa 3%) und Tensid (von 0% bis etwa 5%).
Kaugummizusammensetzungen umfassen typischerweise einen oder mehrere der Bestandteile Kaumasse (von etwa 50% bis etwa 99%), Geschmackszusatz (von etwa 0,4% bis etwa 2%) und Süßstoff (von etwa 0,01% bis etwa 20%).
Arten von Trägern oder Substrat-Trägerstoffen zur Mundpflege, die in Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung enthalten sein können, sind:
Schleifmittel
Dentalschleifmittel, die in den topischen, oralen Trägern der Zusammensetzungen des Erfindungsgegenstands nützlich sind, schließen viele verschiedene Materialien ein. Das ausgewählte Material muss eines sein, das innerhalb der jeweiligen Zusammensetzung verträglich ist und Dentin nicht übermäßig abreibt. Geeignete Schleifmittel umfassen zum Beispiel Silicas einschließlich Gelen und Präzipitaten, unlösliches Natriumpolymetaphosphat, hydratisiertes Aluminiumoxid, Calciumcarbonat, Dicalciumorthophosphatdihydrat, Calciumpyrophosphat, Tricalciumphosphat, Calciumpolymetaphosphat und harzhaltige Schleifmittelmaterialien wie teilchenförmige Kondensationsprodukte von Harnstoff und Formaldehyd.
Eine andere Klasse von Schleifmitteln zur Verwendung in den vorliegenden Zusammensetzungen sind die teilchenförmigen, wärmehärtbaren, polymerisierten Harze, wie in US A 3,070,510 beschrieben. Geeignete Harze umfassen zum Beispiel Melamine, Phenolharze, Harnstoffe, Melamin-Harnstoffe, Melamin-Formaldehyde, Harnstoff-Formaldehyd, Melamin-Harnstoff-Formaldehyde, vernetzte Epoxide und vernetzte Polyester. Mischungen von Schleifmitteln können ebenfalls verwendet werden.
Silica-Dentalschleifmittel verschiedener Arten werden aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile hinsichtlich einer außergewöhnlichen Zahnreinigungs- und -polierleistung ohne übermäßiges Abreiben des Zahnschmelzes oder des Dentins bevorzugt. Die abrasiven Silica-Poliermaterialien hierin sowie andere Schleifmittel besitzen im Allgemeinen eine durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 30 Mikrometer und vorzugsweise von etwa 5 bis etwa 15 Mikrometer. Bei dem Schleifmittel kann es sich um ausgefälltes Silica oder ausgefällte Silicagele handeln, wie die Silica-Xerogele, die in US A 3,538,230 und US A 3,862,307 beschrieben sind. Bevorzugt sind die Silica-Xerogele, die unter der Handelsbezeichnung „Syloid" von der W. R. Grace & Company, Davison Chemical Division, vermarktet werden. Ebenfalls bevorzugt sind die ausgefällten Silicamaterialien, wie diejenigen, die von der J. M. Huber Corporation unter der Handelsbezeichnung Zeodent^® vermarktet werden, insbesondere das Silica mit der Bezeichnung Zeodent 119^®. Die Arten von Silica-Dentalschleifmitteln, die in den Zahnpasten der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind in US A 4,340,583 ausführlicher beschrieben. Das Schleifmittel in den hier beschriebenen Zahnpastazusammensetzungen ist im Allgemeinen in einer Konzentration von etwa 6 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-% der Zusammensetzung vorhanden. Vorzugsweise enthalten Zahnpasten von etwa 10 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% der Zusammensetzung Schleifmittel.
Ein besonders bevorzugtes ausgefälltes Silica ist das Silica, das in US A 5,603,920 , US A 5,589,160 , US A 5,658,553 und US A 5,651,958 offenbart ist.
Mischungen von Schleifmitteln können verwendet werden. Die Gesamtmenge an Schleifmittel in Zahncremezusammensetzungen des Erfindungsgegenstands liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 6 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-%; Zahnpasten enthalten vorzugsweise von etwa 10 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% der Zusammensetzung Schleifmittel. Lösungs-, Mundspray-, Mundspülungs- und nicht abrasive Gelzusammensetzungen des Erfindungsgegenstands enthalten in der Regel kein Schleifmittel.
Schäumungsmittel (Tenside)
Geeignete Schäumungsmittel sind diejenigen, die über einen breiten pH-Bereich angemessen stabil sind und Schaum bilden. Schäumungsmittel schließen nichtionische, anionische, amphotere, kationische, zwitterionische synthetische Waschmittel und Mischungen davon ein. Viele geeignete nichtionische und amphotere Tenside sind in US A 3,988,433 und US A 4,051,234 offenbart, und viele geeignete nichtionische Tenside sind in US A 3,959,458 offenbart.
a) Nichtionische und amphotere Tenside
Nichtionische Tenside, die in den Mund- oder Zahnpflegezusammensetzungen verwendet werden können, können allgemein als Verbindungen definiert werden, die durch die Kondensation von Alkylenoxidgruppen (hydrophiler Natur) mit einer organischen hydrophoben Verbindung, die aliphatischer oder alkylaromatischer Natur sein kann, gebildet werden. Beispiele für geeignete nichtionische Tenside umfassen Poloxamere (vertrieben unter der Handelsbezeichnung Pluronic), Polyoxyethylensorbitanester (vertrieben unter der Handelsbezeichnung Tweens), Fettalkoholethoxylate, Polyethylenoxidkondensate von Alkylphenolen, Produkte, die aus der Kondensation von Ethylenoxid mit dem Reaktionsprodukt von Propylenoxid und Ethylendiamin abgeleitet sind, Ethylenoxidkondensate von aliphatischen Alkoholen, langkettige tertiäre Aminoxide, langkettige tertiäre Phosphinoxide, langkettige Dialkylsulfoxide und Mischungen solcher Materialien.
Die amphoteren Tenside, die zum diesbezüglichen Gebrauch geeignet sind, können allgemein als Derivate von aliphatischen sekundären und tertiären Aminen beschrieben werden, in denen der aliphatische Rest geradkettig oder verzweigt sein kann und worin einer der aliphatischen Substituenten von etwa 8 bis etwa 18 Kohlenstoffatome enthält und einer eine anionische wasserlöslich machende Gruppe enthält, z. B. Carboxylat, Sulfonat, Sulfat, Phosphat oder Phosphonat. Andere geeignete amphotere Tenside sind Betaine, besonders Cocami dopropylbetain. Mischungen von amphoteren Tensiden können ebenfalls eingesetzt werden.
Die vorliegende Zusammensetzung kann typischerweise ein nichtionisches Tensid, ein amphoteres Tensid oder eine Kombination von nichtionischem und amphoterem Tensid umfassen, jeweils in einer Konzentration von etwa 0,025% bis etwa 5%, vorzugsweise von etwa 0,05% bis etwa 4% und am meisten bevorzugt von etwa 0,1% bis etwa 3%.
b) Anionische Tenside
Anionische Tenside sind zum diesbezüglichen Gebrauch bevorzugt, da sie Koazervate mit dem Chitosan bilden können. Das gebildete Koazervat ist sehr substantiv zur Zahnoberfläche und sorgt dadurch für zwei Hauptvorteile. Erstens verlängert es die Zeitdauer, für die sich das Chitosan auf dem Zahn befindet, und daher die antibakteriellen Vorteile, und zweitens kann das Chitosan die Zufuhr anderer Wirkstoffe verstärken.
Hierin geeignete anionische Tenside umfassen die wasserlöslichen Salze von Alkylsulfaten mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen im Alkylrest (z. B. Natriumalkylsulfat) und die wasserlöslichen Salze sulfonierter Monoglyceride von Fettsäuren mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen. Natriumlaurylsulfat und Natriumkokosnussmonoglyceridsulfonate sind Beispiele für anionische Tenside dieses Typs. Andere geeignete anionische Tenside sind Sarcosinate, wie Natriumlauroylsarcosinat, Taurate, Natriumlaurylsulfoacetat, Natriumlauroylisethionat, Natriumlaurethcarboxylat und Natriumdodecylbenzolsulfonat. Mischungen von anionischen Tensiden können ebenfalls eingesetzt werden. Die vorliegende Zusammensetzung umfasst typischerweise ein anionisches Tensid in einer Konzentration von etwa 0,025% bis etwa 9%, vorzugsweise von etwa 0,05% bis etwa 7% und am meisten bevorzugt von etwa 0,1% bis etwa 5%.
Fluoridionen
Die hierin verwendeten Zusammensetzungen können auch freie Fluoridionen einschließen. Bevorzugte freie Fluoridionen können durch Natriumfluorid, Zinn(II)-fluorid, Indiumfluorid und Natriummonofluorphosphat geliefert werden. Natriumfluorid ist das am meisten bevorzugte freie Fluoridion. US A 2,946,725 und US A 3,678,154 offenbaren solche Salze sowie andere.
Die vorliegende Zusammensetzung kann von etwa 50 ppm bis etwa 3500 ppm und vorzugsweise von etwa 500 ppm bis etwa 3000 ppm freie Fluoridionen enthalten.
Verdickungsmittel
Bei der Herstellung von Zahnpasten oder -gelen ist es notwendig, etwas Verdickungsmaterial hinzuzugeben, um für eine wünschenswerte Konsistenz der Zusammensetzung, wünschenswerte Chitosan-Freisetzungseigenschaften bei Gebrauch, Lagerfestigkeit und Stabilität der Zusammensetzung usw. zu sorgen. Bevorzugte Verdickungsmittel sind Carboxyvinylpolymere, Carrageenan, Hydroxyethylcellulose, Laponit und wasserlösliche Salze von Celluloseethern wie Natriumcarboxymethylcellulose und Natriumcarboxymethylhydroxyethylcellulose. Natürliche Gummistoffe wie Karayagummi, Xanthangummi, Gummiarabikum und Tragantgummi können ebenfalls verwendet werden. Kolloides Magnesiumaluminiumsilicat oder fein verteiltes Silica kann als Teil des Verdickungsmittels verwendet werden, um die Textur weiter zu verbessern.
Eine bevorzugte Klasse von Verdickungs- oder Geliermitteln schließt eine Klasse von Homopolymeren von Acrylsäure, die mit einem Alkylether von Pentaerythrit oder einem Alkylether von Saccharose vernetzt ist, oder Carbomere ein. Carbomere sind im Handel von B. F. Goodrich als die Carbopol^®-Reihe erhältlich. Besonders bevorzugte Carbopole schließen Carbopol 934, 940, 941, 956 und Mischungen davon ein.
Copolymere von Lactid- und Glycolidmonomeren, wobei das Copolymer ein Molekulargewicht im Bereich von etwa 1.000 bis etwa 120.000 (Zahlendurchschnitt) aufweist, sind für die Zufuhr von Wirkstoffen in die Peridontaltaschen oder um die Peridontaltaschen herum als „Subgingivalgelträger" nützlich. Diese Polymere sind in US A 5,198,220 , US A 5,242,910 und US A 4,443,430 beschrieben.
Verdickungsmittel in einer Menge von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 2 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, mehr bevorzugt von etwa 4 Gew.-% bis etwa 8 Gew.-% der gesamten Zahnpasta- oder -gelzusammensetzung können verwendet werden. Höhere Konzentrationen können für Kaugummis, Pastillen (einschließlich Minzen gegen Mundgeruch), Beutel, nicht abrasive Gele und Subgingivalgele verwendet werden.
Feuchthaltemittel
Ein anderer fakultativer Bestandteil der Oral- oder Dentalzusammensetzungen ist ein Feuchthaltemittel. Das Feuchthaltemittel dient dazu, zu verhindern, dass solche Zusammensetzungen hart werden, wenn sie Luft ausgesetzt sind, Zusammensetzungen eine Feuchtigkeitswirkung im Mund zu verleihen und, bei bestimmten Feuchthaltemitteln, Zahnpastazusammensetzungen eine wünschenswerte geschmackliche Süße zu verleihen. Das Feuchthaltemittel umfasst, auf der Basis von reinem Feuchthaltemittel, im Allgemeinen von etwa 0 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 5 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% der vorliegenden Zusammensetzungen. Geeignete Feuchthaltemittel zum diesbezüglichen Gebrauch schließen essbare Polyole wie Glycerin, Sorbit, Xylit, Butylenglycol, Polyethylenglycol und Propylenglycol, besonders Sorbit und Glycerin, ein.
Geschmackszusätze und Süßstoffe
Geschmackszusätze können ebenfalls zu den Zusammensetzungen hinzugegeben werden. Geeignete Geschmackszusätze umfassen Wintergrünöl, Pfefferminzöl, Öl der Grünen Minze, Gewürznelkenblütenöl, Menthol, Anethol, Methylsalicylat, Eucalyptol, Kassia, 1-Menthylacetat, Salbei, Eugenol, Petersilienöl, Oxanon, alpha-Irison, Majoran, Zitrone, Orange, Propenylguaethol, Zimt, Vanillin, Thymol, Linalool, Zimtaldehydglycerinacetal, bekannt als CGA, und Mischungen davon. Geschmackszusätze werden in den Zusammensetzungen im Allgemeinen in Konzentrationen von etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% der Zusammensetzung verwendet.
Süßstoffe, die verwendet werden können, umfassen Saccharose, Glucose, Saccharin, Dextrose, Levulose, Lactose, Mannit, Sorbit, Fructose, Maltose, Xylit, Saccharinsalze, Thaumatin, Aspartam, D-Tryptophan, Dihydrochalcone, Acesulfam- und Cyclamatsalze, besonders Natriumcyclamat und Natriumsaccharin und Mischungen davon. Eine Zusammensetzung enthält vorzugsweise von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-% der Zusammensetzung diese Stoffe.
Zusätzlich zu Geschmackszusätzen und Süßstoffen können Kühlungsmittel, Speichelabsonderungsmittel, wärmende Wirkstoffe und Betäubungsmittel als fakultative Bestandteile hierin verwendet werden. Diese Mittel sind in den Zusammensetzungen in einer Konzentration von etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-% der Zusammensetzung vorhanden.
Das Kühlungsmittel kann ein beliebiges aus einer großen Vielfalt an Materialien sein. Zu diesen Materialien gehören Carboxamide, Menthol, Ketale, Diole und Mischungen davon. Bevorzugte Kühlungsmittel in den vorliegenden Zusammensetzungen sind die Paramenthancarboxyamid-Mittel, wie N-Ethyl-p-menthan-3-carboxamid, im Handel bekannt als „WS-3", N,2,3-Trimethyl-2-isopropylbutanamid, bekannt als „WS-23", und Mischungen davon. Weitere bevorzugte Kühlungsmittel sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Menthol, 3-l-Menthoxypropan-1,2-diol, bekannt als TK-10, hergestellt von Takasago, Menthonglycerinacetal, bekannt als MGA, hergestellt von Haarmann und Reimer, und Men thyllactat, bekannt als Frescolat^®, hergestellt von Haarmann und Reimer. Die Ausdrücke Menthol und Menthyl, wie hier verwendet, schließen rechts- und linksdrehende Isomere dieser Verbindungen und razemische Mischungen davon ein. TK-10 ist in US A 4,459,425 beschrieben. WS-3 und andere Mittel sind in US A 4,136,163 beschrieben.
Bevorzugte Speichelabsonderungsmittel der vorliegenden Erfindung schließen Jambu^®, hergestellt von Takasago, ein. Bevorzugte wärmende Wirkstoffe schließen Capsicum und Nicotinatester, wie Benzylnicotinat, ein. Bevorzugte Betaubungsmittel schließen Benzocain, Lidocain, Gewürznelkenblütenöl und Ethanol ein.
Antizahnsteinmittel
Die Mund- oder Zahnpflegezusammensetzungen können auch ein Antizahnsteinmittel, vorzugsweise eine Pyrophosphationenquelle, die aus einem Pyrophosphatsalz stammt, einschließen. Die in den vorliegenden Zusammensetzungen geeigneten Pyrophosphatsalze schließen die Dialkalimetall-Pyrophosphatsalze, die Tetraalkalimetall-Pyrophosphatsalze und Mischungen davon ein. Dinatriumdihydrogenpyrophosphat (Na₂H₂P₂O₇), Tetranatriumpyrophosphat (Na₄P₂O₇) und Tetrakaliumpyrophosphat (K₄P₂O₇) in ihrer nicht hydratisierten sowie hydratisierten Form sind die bevorzugten Spezies.
Die Pyrophosphatsalze werden in Kirk & Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, dritte Ausgabe, Band 17, Wiley-Interscience Publishers (1982), ausführlicher beschrieben.
Fakultative Mittel zur Verwendung anstelle des Pyrophosphatsalzes oder in Kombination damit umfassen solche bekannten Materialien wie synthetische anionische Polymere, einschließlich Polyacrylaten und Copolymeren von Maleinsäureanhydrid oder -säure und Methylvinylether (z. B. Gantrez), wie zum Beispiel in US A 4,627,977 beschrieben, sowie z. B. Polyaminopropansulfonsäure (AMPS), Zinkcitrat-Trihydrat, Polyphosphate (z. B. Tripolyphosphat, Hexametaphosphat), Diphosphonate (z. B. EHDP, AHP), Polypeptide (wie Polyasparagin- und Polyglutaminsäure) und Mischungen davon.
Alkalimetallbicarbonatsalz
Die Mund- oder Zahnpflegezusammensetzungen können auch ein Alkalimetallbicarbonatsalz einschließen. Alkalimetallbicarbonatsalze sind in Wasser löslich und neigen, wenn sie nicht stabilisiert sind, zum Freisetzen von Kohlendioxid in einem wässrigen System. Natriumbicarbonat, auch als Backnatron bekannt, ist das bevorzugte Alkalimetallbicarbonatsalz. Die vorliegende Zusammensetzung kann von etwa 0,5% bis etwa 30%, vorzugsweise von etwa 0,5% bis etwa 15% und am meisten bevorzugt von etwa 0,5% bis etwa 5% ein Alkalimetallbicarbonatsalz enthalten.
Sonstige Träger
Wasser, das bei der Herstellung kommerziell geeigneter oraler Zusammensetzungen eingesetzt wird, sollte vorzugsweise einen geringen Ionengehalt aufweisen und frei von organischen Verunreinigungen sein. Wasser umfasst im Allgemeinen von etwa 5 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-% und vorzugsweise von etwa 20 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% der vorliegenden Zusammensetzung. Diese Mengen an Wasser schließen das freie Wasser ein, das hinzugegeben wird, plus dasjenige, welches mit anderen Materialien, wie mit Sorbit, eingebracht wird.
Titandioxid kann ebenfalls zu der vorliegenden Zusammensetzung hinzugegeben werden, vorzugsweise in Konzentrationen von etwa 0,25 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% der Zahncremezusammensetzungen. Titandioxid ist ein weißes Pulver, welches den Zusammensetzungen Trübung verleiht. Zusätzliche antimikrobielle Antizahnbelagmittel können ebenfalls wahlweise in oralen Zusammensetzungen vorhanden sein. Solche Mittel können, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Triclosan, 5-Chlor-2-(2,4-dichlorphenoxy)phenol, einschließen, wie in The Merck Index, 11. Ausg. (1989), S. 1529 (Eintragsnr. 9573), in US A 3,506,720 und in EP A 0,251,591 beschrieben; Chlorhexidin (Merck Index, Nr. 2090), Alexidin (Merck Index, Nr. 222; Hexetidin (Merck Index, Nr. 4624); Sanguinarin (Merck Index, Nr. 8320); Benzalkoniumchlorid (Merck Index, Nr. 1066); Salicylanilid (Merck Index, Nr. 8299); Domiphenbromid (Merck Index, Nr. 3411); Cetylpyridiniumchlorid (CPC) (Merck Index, Nr. 2024); Tetradecylpyridiniumchlorid (TPC); N-Tetradecyl-4-ethylpyridiniumchlorid (TDEPC); Octenidin; Delmopinol, Octapinol und andere Piperidinoderivate; Nicinzubereitungen; Zink-/Zinn(II)-ionenmittel; Antibiotika, wie Augmentin, Amoxicillin, Tetracyclin, Doxycyclin, Minocyclin und Metronidazol; und Analoge und Salze der vorstehenden antimikrobiellen Antizahnbelagmittel. Falls vorhanden, umfassen die antimikrobiellen Antizahnbelagmittel im Allgemeinen von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung.
Entzündungshemmende Mittel können ebenfalls in den oralen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung vorhanden sein. Derartige Mittel können, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, nichtsteroidale entzündungshemmende Mittel wie Aspirin, Ketorolac, Flurbiprofen, Ibuprofen, Naproxen, Indomethacin, Aspirin, Ketoprofen, Piroxicam und Meclofenaminsäure und Mischungen davon einschließen. Falls vorhanden, umfassen die entzündungshemmenden Mittel im Allgemeinen von etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung. Ketorolac ist in US A 5,626,838 beschrieben.
Andere fakultative Mittel umfassen synthetische anionische polymere Polycarboxylate, die in Form ihrer freien Säuren eingesetzt werden, oder teilweise oder vorzugsweise vollständig neutralisierte, wasserlösliche Alkalimetall-(z. B. Kalium- und vorzugsweise Natrium-) oder Ammoniumsalze und sind in US A 4,152,420 , US A 3,956,480 , US A 4,138,477 , US A 4,183,914 und US A 4,906,456 offenbart. Bevorzugt sind 1:4- bis 4:1-Copolymere von Maleinsäureanhydrid oder -säure mit einem anderen polymerisierbaren, ethylenisch ungesättigten Monomer, vorzugsweise Methylvinylether (Methoxyethylen) mit einem Molekulargewicht (MG) von etwa 30.000 bis etwa 1.000.000. Diese Copolymere sind zum Beispiel als Gantrez (AN 139 (MG 500.000), AN 119 (MG 250.000) und vorzugsweise S-97 Pharmaceutical Grade (MG 70.000) von GAF Corporation erhältlich.
Die Mund- oder Zahnpflegezusammensetzung kann auch wahlweise selektive H-2-Antagonisten, einschließlich Verbindungen, die in US A 5,294,433 offenbart sind, umfassen.
Im Falle von Mundpflegezusammensetzungen für Tiere, besonders Haustiere, kann der Träger oder das Substrat gemäß der betrachteten Art von Haustier gewählt werden, zum Beispiel können die Chitosan-Zusammensetzungen im Falle von Hunden auf die Oberfläche von Hundespielzeug oder Hundekauartikeln aufgetragen werden, dies würde ermöglichen, dass das Chitosan für eine Zeitdauer, die ausreicht, um Vorteile bezüglich Halitose sowie allgemeine Vorteile für die Gesundheit von Zahnfleisch und Zähnen zu liefern, mit der Mundhöhle des Hundes in Kontakt bleibt. Das Chitosan kann als dauerhafter Überzug auf das Spielzeug oder den Kauartikel aufgetragen werden, oder als Alternative kann die Chitosan-Zusammensetzung dem Haustierbesitzer zusammen mit einem Träger oder Substrat in Form eines Spielzeugs, eines Kauartikels oder eines anderen Substrats verkauft werden, das bzw. den der Besitzer je nach Erfordernis in die Zusammensetzung eintauchen kann.
Im Falle von Katzen können die oralen Zusammensetzungen durch Überziehen von trockenen Pellets oder Katzenkeksen mit den Chitosan-Zusammensetzungen zugeführt werden.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt wird die Verwendung der Chitosan-Zusammensetzungen zur in-situ-Filmbildung auf einem Substrat bereitgestellt, um für Oberflächenschutz, Oberflächenmodifikation, antibakterielle Eigenschaften und verstärkten Glanz zu sorgen. Die hervorragenden Filmbildungseigenschaften der Chitosan-Zusammensetzungen scheinen auf die Struktur des Netzwerks aus Chitosan-Nanofasern zurückzuführen zu sein. In noch einem anderen Gesichtspunkt wird eine Zusammensetzung zur Behandlung harter Oberflächen bereitgestellt, die eine der Chitosan-Zusammensetzungen und einen Träger, der zur Verwendung in einer Zusammensetzung für harte Oberflächen geeignet ist, umfasst.
Die Chitosan-Zusammensetzungen bieten auch Vorteile bezüglich Stoffen, wie die Bekämpfung schlechten Geruchs (aufgrund ihrer antimikrobiellen Eigenschaften) beim Tragen und verbesserten Tragekomfort (aufgrund ihrer weichmachenden Eigenschaften). Die Zusammensetzungen können in Form einer Dauerbehandlung oder einer vorläufigen Behandlung mittels Weichmacher, Leichtbügeln oder Zwei-in-Eins-Wäschewaschzusammensetzung auf den Stoff aufgetragen werden.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt wird die Verwendung der Chitosan-Zusammensetzungen zur gesteuerten Freisetzung hydrophober oder hydrophiler Materialien, einschließlich Wasser, Hautbefeuchtungsmitteln, Proteinen, Enzymen, Duftstoffen, Triglyceriden, Wachsen, Fettsäuren, Sebum und Mischungen davon, bereitgestellt. Aus der Aminogruppe des Chitosans kann mit Duftstoff-Aldehyd ein Schiffscher Komplex gebildet werden, der für nützliche Duftwirkungen, einschließlich hoher Substantivität und lang anhaltendem Duft, und außerdem für eine Desodorierungswirkung sorgt. Die Schiffsche Base aus Chitosan-Aldehyd kann zum Beispiel als Teil einer fein duftenden Zusammensetzung oder als Teil einer Waschmittel- oder Weichspülerzusammensetzung verwendet werden. Die Schiffsche Base kann durch Kontakt mit der Haut des Benutzers hydrolysiert werden, wodurch der Duftstoff langsam freigesetzt wird.
Es wurde festgestellt, dass die Chitosan-Zusammensetzungen eine verbesserte Bioverfügbarkeit aufweisen und leicht von Pflanzen metabolisiert werden. Diese Eigenschaften können im Falle der Anwendung über Blätter oder Boden genutzt werden und spiegeln sich in verstärktem Wachstum, schnellerer Blüte und Immunisierung gegen bakterielle, Pilz- und virale Krankheitserreger sowie in verbesserter Gesundheit und Kraft von Pflanzen wider. Darüber hinaus besitzen die Chitosan-Zusammensetzungen verbesserte Chelatbildungsfähigkeiten zur Kontrolle oder Freisetzung von Übergangsmetallen und stellen somit eine Kohlenstoffquelle für biochemische Synthese bereit, während sie gleichzeitig ein Träger für die Zufuhr von assimilierbaren metallischen Nährstoffen sind. Somit wird gemäß einem anderen Gesichtspunkt die Verwendung von Chitosan-Zusammensetzungen zur Pflanzenpflege, einschließlich der Zufuhr von Mikronährmetallen, insbesondere Eisen, Mangan, Kupfer und Zink, in natürlicher chelatisierter Form durch Verabreichung über Blätter oder Boden und der Entwicklung einer Immunisierung in Pflanzen gegen Pilz-, virale und bakterielle Krankheitserreger, bereitgestellt. Die Chitosan-Zusammensetzungen können durch Aufsprühen auf Blätter, durch Beregnung oder ein beliebiges anderes bekanntes Verfahren direkt auf die Pflanzen aufgetragen werden oder können als Alternative als Teil einer Pflanzenpflege-Zusammensetzung zugeführt werden. Somit wird gemäß einem anderen Gesichtspunkt eine Pflanzenpflege-Zusammensetzung, einschließlich Zusammensetzungen für Gesundheit, Zusammensetzungen zur Verbesserung von Wachstum und Blüte, Nährstoffzusammensetzungen, Zusammensetzungen zur Blattreinigung und Zusammensetzungen für Blattglanz, bereitgestellt, welche die Chitosan-Zusammensetzung und einen zur Verwendung in einer Pflanzenpflege-Zusammensetzung geeigneten Träger umfasst.
Vorteile sind auch festzustellen, wenn die Chitosan-Zusammensetzungen als Bodenkonditionierer verwendet werden, wobei sie die Funktion der Bekämpfung von Krankheitserregern im Boden erfüllen. Es wird angenommen, dass die hierin verwendeten Chitosan-Zusammensetzungen vorteilhafte chitosanolitische Bakterien fördern, die pathogene Pilze wie Botrytis sp. zerstören. Ein weiterer Vorteil der hierin verwendeten Chitosan-Zusammensetzungen für die Pflanzenpflege ist die verbesserte Phytokompatibilität bei Pflanzen aufgrund der wässrigen Beschaffenheit der Zusammensetzungen, eine erhöhte Löslichkeit bei physiologischem pH-Wert und die Abwesenheit von sauren oder anderen phytotoxischen Verfahrensmodifikationsmitteln. Somit wird gemäß einem anderen Gesichtspunkt die Verwendung der Chitosan-Zusammensetzungen zur Bodenkonditionierung, einschließlich der Erhöhung der Gehalte an symbiotischen Bodenbakterien und der Verringerung der Gehalte an pathogenen Pilzen, bereitgestellt. Außerdem wird eine Zusammensetzung zur Bo denkonditionierung bereitgestellt, die eine der Chitosan-Zusammensetzungen und einen Träger, der zur Verwendung in einer Zusammensetzung zur Bodenkonditionierung geeignet ist, umfasst.
Es hat sich außerdem herausgestellt, dass die Chitosan-Zusammensetzungen Schutzvorteile für Samen, Getreide, Obst und Lebensmittel liefern. Die Chitosan-Zusammensetzungen bieten Schutz von Samen und Getreide vor Pilzen und fördern darüber hinaus die Keimung und ein kräftiges, frühes Wachstum nach der Keimung. Außerdem verhindern sie den frühzeitigen Verderb von Obst und weisen hervorragende Konservierungseigenschaften für Lebensmittelanwendungen auf. Somit wird gemäß einem anderen Gesichtspunkt die Verwendung der Chitosan-Zusammensetzungen zum Samen-, Getreide-, Obst- oder Lebensmittelschutz bereitgestellt. Außerdem wird eine Zusammensetzung zum Samen-, Getreide-, Obst- oder Lebensmittelschutz bereitgestellt, welche die Chitosan-Zusammensetzung und einen Träger, der zur Verwendung in einer Zusammensetzung zum Samen-, Getreide-, Obst- oder Lebensmittelschutz geeignet ist, umfasst.
Die Pflanzenpflege-Zusammensetzungen zum diesbezüglichen Gebrauch können für Zierpflanzen, einschließlich Pflanzen für Haus, Garten und Gewächshaus, und für landwirtschaftlichen Feldfrüchten verwendet werden. Zusammensetzungen für Gesundheit, Zusammensetzungen zur Verbesserung von Wachstum und Blüte und Nährstoffzusammensetzungen umfassen vorzugsweise die folgenden Bestandteile:
Makronährstoffe
Makronährstoffe sind unentbehrlich für Ernährung und Wachstum von Pflanzen, Blüte, Blüteansatz, Fruchtansatz, Sättigung usw. Die wichtigsten Makronährstoffe sind N, P und K, ebenfalls wichtig sind Ca, S und Mg. Sie können Pflanzen durch verschiedene Verbindungen zugeführt werden, wie nachfolgend beschrieben.

Stickstoff: Ammoniumnitrat, Monoanunoniumphosphat, Ammoniumphosphatsulfat, Ammoniumsulfat, Ammoniumphosphatnitrat, Diammoniumphosphat, ammoniertes Einfach-Superphosphat, ammoniertes Dreifach-Superphosphat, Nitrophosphate, Ammoniumchlorid, Ammoniakwasser, Ammoniak-Ammoniumnitrat-Lösungen, Calciumammoniumnitrat, Calciumnitrat, Calciumcyanamid, Natriumnitrat, Harnstoff, Harnstoff-Formaldehyd, Harnstoff-Ammoniumnitrat-Lösung, Nitrat von Soda-Pottasche, Kaliumnitrat, Aminosäuren, Proteine, Nukleinsäuren usw.
Phosphor: Superphosphat (einfach, doppelt und/oder dreifach), Phosphorsäure, Ammoniumphosphat, Ammoniumphosphatsulfat, Ammoniumphosphatnitrat, Diammoniumphosphat, ammoniertes Einfach-Superphosphat, ammoniertes Einfach-Superphosphat, ammoniertes Dreifach-Superphosphat, Nitrophosphate, Kaliumpyrophosphate, Natriumpyrophosphat, Nukleinsäurephosphate usw.
Kalium: Kaliumchlorid, Kaliumsulfat, Kaliumgluconat, Kaliummagnesiumsulfat, Kaliumcarbonat, Kaliumacetat, Kaliumcitrat, Kaliumhydroxid, Kaliummanganat, Kaliumphosphat, Kaliummolybdat, Kaliumthiosulfat, Kaliumzinksulfat usw.
Calcium: Calciumammoniumnitrat, Calciumnitrat, Calciumcyanamid, Calciumacetat, Calciumacetylsalicylat, Calciumborat, Calciumborgluconat, Calciumcarbonat, Calciumchlorid, Calciumcitrat, Calciumeisen(II)-citrat, Calciumglycerophosphat, Calciumlactat, Calciumoxid, Calciumpantothenat, Calciumpropionat, Calciumsaccharat, Calciumsulfat, Calciumtartrat usw.
Magnesium: Magnesiumoxid, Dolomit, Magnesiumacetat, Magnesiumbenzoat, Magnesiumbisulfat, Magnesiumborat, Magnesiumchlorid, Magnesiumcitrat, Magnesiumnitrat, Magnesiumphosphat, Magnesiumsalicylat, Magnesiumsulfat-S-Ammoniumsulfat, Ammoniumphosphatsulfat, Calciumsulfat, Kaliumsulfat, Magnesiumsulfat, Schwefelsäure, Kobaltsulfat, Kupfersulfat, Eisen(III)-sulfat, Eisen(II)-sulfat, Schwefel, Cystein, Methionin usw.

Mikronährstoffe
Die wichtigsten Mikronährstoffe sind Zn, Fe und Mn. Sie können Pflanzen durch verschiedene Verbindungen zugeführt werden, wie nachfolgend beschrieben.

Zink: Zinkoxid, Zinkacetat, Zinkbenzoat, Zinkchlorid, Zinkcitrat, Zinknitrat, Zinksalicylat, Ziram usw.
Eisen: Eisen(III)-chlorid, Eisen(III)-citrat, Eisen(III)-fructose, Eisen(III)-glycerophosphat, Eisen(III)-nitrat, Eisen(III)-oxid(sacchariert), Eisen(II)-chlorid, Eisen(II)-citrat, Eisen(II)-fumarat, Eisen(II)-gluconat, Eisen(II)-succinat usw.
Mangan: Manganacetat, Manganchlorid, Mangannitrat, Manganphosphat
Kupfer: Kupferacetat, Kupferbutyrat, Kupferchlorid, Kupfernitrat, Kupfergluconat, Kupferglycinat, Kupfernitrat, Kupfersalicylat usw.
Bor: Calciumborat, Kaliumborhydrid, Borax, Bortrioxid, Kaliumbortartrat, Kaliumtetraborat, Natriumborat, Natriumborhydrid, Natriumtetraborat usw.
Molybdän: Molybdänsäure, Calciummolybdat, Kaliummolybdat, Natriummolybdat usw.
Kobalt: Kobalt(III)-acetat, Kobalt(II)-acetat, Kobalt(II)-chlorid, Kobalt(II)-Kaliumsulfat, Kobalt(II)-sulfat usw.

Vitamin/Cofaktor-Bestandteil
Am wichtigsten sind Folsäure, Biotin, Pantothensäure, Nicotinsäure, Riboflavin und Thiamin.
Verdickungsmittel
Die vorliegenden Zusammensetzungen enthalten vorzugsweise auch ein Verdickungsmittel. Mit Verdickungsmittel ist ein Bestandteil gemeint, der verdickende Eigenschaften besitzt, das heißt, eine Verbindung, die in Gegenwart des Verdickungsmittels Zusammensetzungen mit einer höheren Viskosität als in Abwesenheit des Verdickungsmittels erzeugt. Sie unterstützen die Dispersion des Chitosans. Geeignete Verdickungsmittel zum diesbezüglichen Gebrauch sind: i) polymere Verdickungsmittel wie synthetisches Polycarboxylatpolymer, vorzugsweise vernetzt und mit einem Molekulargewicht von mindestens etwa 500.000; ii) natürliche Gummistoffe wie Xanthangummi, Johannisbrotgummi, Guargummi und dergleichen; iii) halbsynthetische Verdickungsmittel wie die cellulosischen Verdickungsmittel: Hydroxymethyl- und Hydroxyethylcellulose und iv) Mischungen davon. Ein bevorzugtes Verdickungsmittel ist Natrosol. Natrosol ist eine Marke von Hercules, Inc., Wilmington, Del. Natrosol ist ein adhäsives Verdickungsmittel aus Hydroxycelluloseether.
Nicht phytotoxische Seife
Die hierin verwendeten Pflanzenpflege-Zusammensetzungen können auch nicht phytotoxische Fettsäuresalze oder -seife einschließen. Die Seife besitzt insektizide Eigenschaften sowie Reinigungseigenschaften. Bezüglich der insektiziden Seife wird normalerweise entweder ein Fettsäuresalz oder vorzugsweise eine Mischung von Fettsäuresalzen eingesetzt. Bevorzugte Fettsäuresalze sind diejenigen, die zwischen acht und zwanzig Kohlenstoffatome in einer geradkettigen Struktur aufweisen, wobei der alpha-Kohlenstoff eine Monocarbonsäureeinheit umfasst, die vorzugsweise vollständig mit einem einwertigen Metall wie Natrium oder Kalium verestert ist. Alkanolammoniak und Ammoniak können als Gegenion für die Salze ebenfalls verwendet werden. Diese Gruppe von Fettsäuresalzen weist bekanntermaßen insektizide Aktivität auf und wird seit vielen Jahren bei der Bekämpfung von schädlichen Arthropoden verwendet. Fettsäureseife-Materialien sind weithin im Handel erhältlich. Sie können aus Kokosnussölen erzeugt werden, die überwiegend eine Mischung aus Laurat (C-12) und Myristat (C-14) umfassen. Sie werden auch aus verschiedenen pflanzlichen und tierischen Quellen gewonnen. Die bevorzugten Fettsäuren sind diejenigen mit acht bis achtzehn Kohlenstoffatomen, einschließlich Caprylat, Laurat, Myristat, Palmitat, Oleat, Linoleat und Stearat. Am meisten bevorzugt sind ungesättigte Salze mit achtzehn Kohlenstoffatomen, wie Alkalimetalloleat und -linoleat, und gesättigte Salze mit acht bis zwölf Kohlenstoffatomen, wie Mischungen von Alkalimetallcaprylat, -pelargonat, -caprat, -undecylinat und -laurat.
Weitere Bestandteile, die für Pflanzenzusammensetzungen hierin nützlich sind, sind Duftstoffe mit insektenabweisenden Eigenschaften, wie in dem ebenfalls anhängigen US 01/17243 , Seiten 5 und 6, beschrieben, und physikalisch wirksames insektizides Material, wie ebenso in dem ebenfalls anhängigen US 01/17243 , Seite 10, beschrieben.
Ein weiteres Anwendungsgebiet für die Chitosan-Zusammensetzungen ist die Wasser- und Getränkereinigung aufgrund ihrer hervorragenden Ausflockung und besonders ihrer Schwermetallmaskierungseigenschaften (sie sind gewichtswirksamer als andere Formen von Chitosan), insbesondere der hervorragenden Kontrolle von Übergangsmetallen in Gegenwart von konkurrierenden Erdalkalimetallen sowie der hervorragenden Biokompatibilität. Somit wird gemäß einem anderen Gesichtspunkt die Verwendung der Chitosan-Zusammensetzungen als Flockungsmittel zur Wasser- und Getränkereinigung bereitgestellt. Gemäß einem anderen Gesichtspunkt wird die Verwendung der Chitosan-Zusammensetzungen als Metallsequestiermittel bereitgestellt. Das Chitosan wirkt als selektives Sequestiermittel, das spezifisch für die Maskierung von Übergangsmetallen (z. B. Cu, Fe) und nicht für die Maskierung von Alkalimetallen (z. B. Ca, Mn) ist und daher in Hartwassersituationen wertvoll ist. In noch einem anderen Gesichtspunkt wird eine Zusammensetzung zur Wasserreinigung bereitgestellt, welche die Chitosan-Zusammensetzung und einen Träger, der zur Verwendung in einer Zusammensetzung zur Wasserreinigung geeignet ist, umfasst. Die Zusammensetzung ist zur Verwendung in Haushalt oder Industrie geeignet.
Schließlich wird aufgrund der hervorragenden Biokompatibilität der Chitosan-Zusammensetzung gemäß einer anderen Ausführungsform die Verwendung der Chitosan-Zusammensetzung als Träger zur Medikamentenverabreichung bereitgestellt. Gemäß einem anderen Gesichtspunkt wird außerdem eine pharmazeutische Zusammensetzung bereitgestellt, welche die Chitosan-Zusammensetzung und einen zur Verwendung in einer pharmazeutischen Zusammensetzung geeigneten Träger umfasst.
Beispiele
Beispiel 1
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung der Erfindung beschrieben. Das Verfahren umfasst zwei Hauptschritte:
a) Auflösung von Chitosan in einer sauren Lösung:
1980 g entionisiertes Wasser werden in ein 10-l-Edelstahlgefäß mit einem Durchmesser (T) von 22 cm abgewogen. Unter Verwendung eines Overhead-Rührers (Heidolph RZR 2041) mit einem Rührflügel mit 4 schräg angestellten Flügelblättern und einem Durchmesser (D) von 12 cm (D(T = 0,55) wird der Rührvorgang gestartet. Der Rührvorgang wird bei 20,9 rad/s (200 U/min) (Geschwindigkeit der Spitze 1,3 m/s) durchgeführt. 20 g Chitosan, das von Primex bezogen wurde, mit einem Molekulargewicht von ungeführ 2,5E-19 g (150 kDa) und einem Acetylierungsgrad von 15–20% werden unter Rühren langsam in das Gefäß gegeben, wobei eine Berührung der Gefäßwände oder des Rührflügelschafts zu vermeiden ist. Vor dem Fortfahren mit dem nächsten Schritt wird die Mischung 5 Minuten lang gerührt, damit das suspendierte Chitosan benetzt werden kann. Anschließend werden 333 g einer 18 Gew.-%igen wässrigen Milchsäurelösung in das Gefäß zugegeben, um das Chitosan zu solubilisieren. Die resultierende Mischung wird bei 20,9 rad/s (200 U/min) gerührt und weitere 10 Minuten lang aufrechterhalten, damit das Chitosan vollständig in der sauren Lösung solubilisiert werden kann. Die resultierende Lösung wird durch eine einzelne 60 cm × 60 cm-Schicht aus mercerisierter Baumwolle (in entionisiertem Wasser vorgespült), die in einem 6-Liter-Polypropylen-Buchner-Trichter angebracht ist, filtriert, und das Filtrat wird in einem sauberen 5-Liter-Buchner-Kolben gesammelt. In diesem Schritt werden sämtliche unlöslichen Verunreinigungen entfernt.
b) Neutralisation der resultierenden sauren Lösung:
Die filtrierte saure Chitosan-Lösung wird in das 10-l-Edelstahlgefäß zurückgegeben und bei 20,9 rad/s (200 U/min) gerührt. Eine 1,5 Gew.-%ige wässrige Natriumhydroxidlösung wird mit einer Geschwindigkeit von 0,0003 l/s (20 ml/min) über eine peristaltische Pumpe (Watson Marlow 205U) aus einem 2-kg-Behälter mit 1,5 Gew.-%iger Natriumhydroxidlösung zu der sauren Chitosan-Lösung hinzugegeben. Die Zugabe wird bei 20,9 rad/s (200 U/min) durchgeführt, bis die Mischung einen pH-Wert von 6,85 oder 6,90 erreicht. Anschließend wird der Gefäßinhalt mit hoher Geschwindigkeit, 62,8 rad/s (600 U/min), 15 Minuten lang gemischt. Die Rührgeschwindigkeit wird auf 20,9 rad/s (200 U/min) bis 26,2 rad/s (250 U/min) verringert, und 1,5 Gew.-%iges Natriumhydroxid wird mit einer verringerten Geschwindigkeit von etwa 0,0002 l/s (12 ml/min) hinzugegeben, bis ein pH-Wert von 7,45–7,50 erreicht ist. Der Gefäßinhalt wird mit hoher Geschwindigkeit, ~62,8 rad/s (600 U/min) (Geschwindigkeit der Spitze 3,8 m/s) 15 Minuten lang gemischt. Anschließend wird die Rührgeschwindigkeit für 5 Minuten auf 20,9 rad/s (200 U/min) bis 26,2 rad/s (250 U/min) verringert, um Luft zu entfernen, die im Hochgeschwindigkeitsmischschritt erzeugt wurde. Der Gefäßinhalt wird durch eine einzelne 60 cm × 60 cm-Schicht aus mercerisierter Baumwolle (in entionisiertem Wasser vorgespült), die in einem 6-Liter-Polypropylen-Buchner-Trichter angebracht ist, filtriert, um Abfallflüssigkeit zu entfernen. Nanochitosan ist unlöslich und sammelt sich auf der Baumwollschicht an. Ein Vakuum kann angewendet werden, um die Entfernung von Abfallflüssigkeit zu beschleunigen. Nanochitosan wird mit 3 × 1000-ml-Aliquots von entionisiertem Wasser gewaschen. Überschüssiges Wasser wird durch Vakuumfiltration entfernt. Das gewaschene Nanochitosan-Material wird in einen tarierten 1000-ml-Behälter abgewogen. Wenn eine Konservierung erforderlich ist, wird 1 g 20%iges Chlorhexidindigluconat in den Behälter hinzugegeben. Entionisiertes Wasser wird hinzugegeben, um ins gesamt 1000 g zu erhalten und 1 kg einer Lösung, die 2 Gew.-% Nanochitosan umfasst, herzustellen.
Beispiel 2
Beispiel 1 wird wiederholt, wobei Salzsäure anstatt Milchsäure verwendet wird.
Beispiel 3
Der erste Schritt des Verfahrens wird wie in Beispiel 1 durchgeführt, der zweite Schritt umfasst die Verwendung von zwei Natriumhydroxidlösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen. Die in Schritt a) gebildete saure Chitosan-Lösung wird mit einer 1,5 Gew.-%igen Natriumhydroxidlösung neutralisiert, bis ein pH-Wert von etwa 5,5 erreicht ist, anschließend wird eine 0,15 Gew.-%ige Natriumhydroxidlösung zur weiteren Neutralisation verwendet. Die Neutralisation wird in derselben Weise durchgeführt wie in Beispiel 1.
Beispiele 4–6
Wie die Beispiele 1 bis 3, jedoch unter Anwendung einer hohen Geschwindigkeit von 104,7 rad/s (1000 U/min) anstatt 62,8 rad/s (600 U/min) während der Hochscher-Rührschritte.
Die nach den Beispielen 1 bis 6 erhaltene Chitosan-Zusammensetzung wird in den Zusammensetzungen der Beispiele 7 bis 16 verwendet. Der in den Beispielen 7 bis 16 angegebene Gewichtsprozentwert bezieht sich auf aktives Chitosan.
Beispiele 7–10

Die folgenden Zusammensetzungen veranschaulichen beispielhaft Shampoos der vorliegenden Erfindung. Sie bieten hervorragende Antischuppenvorteile und sorgen für eine Verringerung der Haarschädigung nach Färbung, Tönung, Gleichung und Dauerwellenbehandlung.

Bestandteil (Gew.-% der Zusammensetzung)	Beispielnummer
	7	8	9	10
Natriumlaureth-3-sulfat	13,5	15,0	14,25	13,5
Ammoniumlaurylsulfat	4,5	5,0	4,75	4,5
Kokosnuss-(C₁₂-C₁₄)-Fettalkohol	0,17	0,17	0,17	0,17
Natriumlaurylsarcosinat4	1,5	1,5	1,25	1,5
Natriumsulfat	0,88	0,88	0,88	0,88
Polyquaternium 10¹	0,025	0,025	0,025	0,025
Ethylenglycoldistearat	1,5	1,5	1,5	1,5
Dimethicon²	0,50	0,0	0,0	0,5
Duftstofflösung	0,65	0,65	0,65	0,65
DMDM Hydantoin	0,20	0,20	0,20	0,20
PEG 600³	0,125	0,125	0,125	0,125
Ammoniumchlorid	0,06	0,06	0,06	0,06
Zinkpyridinthion		0,5	0,2
Chitosan	1,0	0,5	0,4	1,0
Farblösung (ppm)	10	10	10	10
Wasser und geringfügige Bestandteile	q.s. auf 100%

¹ UCARE-Polymer JR-30M, im Handel erhältlich von Union Carbide Corporation.
² Eine Mischung aus SE-76-Dimethicongummi, erhältlich von General Electric, Silicones Division, und einem Dimethiconfluid mit einer Viskosität von 0,00035 m²/s (350 mm²s^–1 (Centistoke)) mit einem Gewichtsverhältnis von 40 (Gummi)/60 (Fluid).
³ Polyethylen(600)glycol, ein Polymer von Ethylenoxid mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad von etwa 600.
⁴ Erhältlich unter der Handelsbezeichnung Hamposyl L-30 von Hampshire Chemical Corp. als eine zu 30% aktive Lösung.

Beispiel 11

Die folgende Zusammensetzung veranschaulicht beispielhaft einen Conditioner der vorliegenden Erfindung. Sie sorgt für eine Verringerung der Haarschädigung bei Färbung, Tönung, Gleichung und Dauerwellenbehandlung.

Bestandteil	Gew.-%
Gereinigtes Wasser	88,50
L-Glutaminsäure	0,560
SAPDMA¹	1,600
Cetylalkohol	2,000
Stearylalkohol	3,600
Methylparaben	0,200
Propylparaben	0,100
Phenoxyethanol	0,300
Natriumchlorid	0,010
Benzylalkohol	0,400
Chitosan	2,000
Citronensäure	0,130
Duftstoff	0,400
Dimethicon	0,200
Insgesamt	100,00

¹ Stearamidopropyldimethylamin

Beispiel 12

Die folgende einphasige Zahncremezusammensetzung wird mit herkömmlichen Verfahren durch Mischen der folgenden Bestandteile hergestellt:

Bestandteil	Gew.-%
Wasser	62,277
Natriumchlorit	2,750
Natriumfluorid	0,243
Chitosan	1,00
Kieselsäure	25,000
Xanthangummi	0,600
Carbomer 956¹	0,200
Natriumalkylsulfat	4,000
(27,9%ige Lsg.)	1,000
Titandioxid	0,130
Natriumsaccharin	1,000
Geschmacksstoff	1,800
Natriumhydroxid (50%ige Lsg.)
Insgesamt	100,00

¹ Erhältlich von B. F. Goodrich.

Beispiel 13
Die folgende einphasige Mundspülungszusammensetzung wird mit herkömmlichen Verfahren durch Mischen der folgenden Bestandteile hergestellt:

Bestandteil Gew.-%

Wasser 98,80

Chitosan 0,1

Natriumchlorit 0,25

Natriumcarbonat 0,53

Natriumbicarbonat 0,42

Insgesamt 100,00

Beispiel 14

Nicht abrasives Gel

Bestandteil Gew.-%

Natriumchlorit (80%) 2,75

Chitosan 1,0

Carbopol 956¹ 8,00

Natriumbicarbonat 0,84

Natriumhydroxid (50%ige Lösung) 8,00

Wasser QS 100%

¹ Erhältlich von B. F. Goodrich.

Zur Herstellung des nicht abrasiven Gels wird das Carbopol in Wasser dispergiert. Danach wird das Natriumhydroxid hinzugegeben und vermischt. Anschließend das Natriumbicarbonat. Schließlich wird die Chitosan-Zusammensetzung hinzugegeben und vermischt.
Beispiel 15

Ein Kaugummi mit der folgenden Formulierung wird hergestellt.

Bestandteil	%
Glycerin	8,0
Xylit	17,0
Kieselsäure	10,0
Chitosan	1,00
Kaumasse (z. B. Prestige-PL, Cafosa)	27,0
Hydriertes Stärkehydrolysat	8,0
Mannit	5,0
Geschmacksstoff	1,6
Aspartam	0,2
Sprühgetrockneter Geschmacksstoff	0,15
Saccharose-Polybaumwollsamenöl	5,0
Sorbit (70%)	q.s. 100

Beispiel 16

Die folgende Pflanzenpflege-Zusammensetzung wird hergestellt:

Bestandteile	Quelle	Konzentration (% Gew./Gew.)
Stickstoff (N)	Harnstoff	0,020
Phosphor (P) Kalium (K)	Kaliumdihydrogenphosphat	0,020 0,025
Bor (B)	Borsäure	< 0,001
Mangan (Mn)	Mangan(II)-chlorid·4H2O	< 0,001
Molybdat (Mo)	Natriummolybdat	0,003–0,01
Eisen (Fe)	Eisen(II)-chlorid·4H2O	0,01–0,1
Magnesium (Mg)	EDTA-Magnesiumdinatriumhydrat	< 0,001
Nickel (Ni)	Nickel(II)-nitrat·6H2O	< 0,001
Zink (Zn)	Zinksulfat·7H2O	< 0,001
Calcium (Ca)	EDTA-Calciumdinatriumhydrat	0,001
Proxel GXL		0,01
Hydroxyethylcellulose		0,500
Chitosan		0,05
Wasser		~97,0
Duftstoff		0,005
Farbstoff	Naphthol Grün B	0,0001
Natrium (Na)		0,001
Chlorid (Cl)		< 0,001
Sulfat (SO4^2–)		< 0,001

Die Pflanzenpflege-Zusammensetzung wird auf Cyclamen-Pflanzen aufgetragen, und Wachstum und Blüte der Pflanzen werden gegenüber Kontrollpflanzen bewertet, die nur mit Wasser behandelt werden. Die mit Chitosan behandelten Pflanzen wachsen und blühen schneller und sehen außerdem viel gesünder aus als die Kontrollpflanzen.

Claims

Zusammensetzung, umfassend Chitosan in der Form eines Netzwerks aus Nanofasern mit einem Zwischenraum, wie durch kryogene Transmissionselektronen-Mikroskopieabbildung bestimmt, von mindestens 80%.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Nanofasern durchschnittlich eine Länge von 50 bis 100 nm, eine Breite von 5 bis 30 nm und eine Dicke von 1 bis 10 nm haben.
Zusammensetzung, umfassend Chitosan in der Form eines Netzwerks aus Nanofasern, die durchschnittlich eine Lange von 50 bis 100 nm, eine Breite von 5 bis 30 nm und eine Dicke von 1 bis 10 nm, wie durch kryogene Transmissionselektronen-Mikroskopieabbildung bestimmt, aufweisen.
Zusammensetzung, umfassend Chitosan in der Form eines Netzwerks aus Nanofasern, und wobei das Chitosan einen Wert des Wasserrückhaltevermögens von mindestens 3000%, vorzugsweise mindestens 4000% aufweist.
Zusammensetzung, umfassend Chitosan in der Form eines Netzwerks aus Nanofasern, und wobei das Chitosan eine Oberfläche von mindestens 100 m²/g, einen Kristallinitätsgrad unter 1% hat und in wässrigen Lösungen mit einem pH zwischen 1 und 6,3 löslich ist.
Verfahren zum Herstellen der Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, das die folgenden Schritte umfasst: a) Bilden einer wässrigen Lösung von Chitosan durch Auflösen von Chitosan in wässriger Säure; und b) partielles Neutralisieren der in Schritt a) gebildeten Lösung mithilfe eines Neutralisierungsmittels; wobei die Neutralisierung bis zu dem Punkt durchgeführt wird, an dem das Chitosan ausgefällt wird, um eine Suspension zu bilden, und die Suspension danach homogenisiert wird, indem sie hoher Scherkraft ausgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt der partiellen Neutralisierung Folgendes umfasst: a) eine erste Stufe, die die partielle Neutralisierung mit einem Neutralisierungsmittel bis zu einem pH von 5,3 bis 6,7 beinhaltet; b) eine zweite Stufe, bei der die partielle Neutralisierung mit einem Neutralisierungsmittel, das mindestens 5 mal so stark verdünnt ist wie das in Schritt a) verwendete Neutralisierungsmittel, fortgesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, das den folgenden Schritt umfasst: a) weiteres Neutralisieren der homogenisierten Suspension mithilfe einer wässrigen Lösung von einem Neutralisierungsmittel, das zu 0,01 Gew.-% bis 1 Gew.-%, vorzugsweise von 0,05 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, Metallhydroxid, Ammoniumhydroxid oder Mischungen davon umfasst, und danach b) weitere Homogenisierung der neutralisierten Suspension.
Verwendung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Haarpflege, einschließlich der Bereitstellung von Antischuppenvorteilen und der Reduzierung von Haarschädigung, die durch den Prozess des Bleichens, Dauerwellens oder Färbens der Haare hervorgerufen wird; zur Körperreinigung, einschließlich der Bereitstellung von Feuchthaltevorteilen, der Verbesserung der Gesundheit der Haut und der Geruchsbekämpfung; zur Bekämpfung schlechten Geruchs; zur Wundpflege, einschließlich der Bereitstellung der Heilungsförderung, der Verhinderung von mikrobieller Kontamination, der Blutgelierung und der Verhinderung von Vernarbung; zum Umgang mit Blut, einschließlich der Gelierung von Menstruationsflüssigkeit, der Einbehaltung in Kernen von Binden, der Beherrschung des versehentlichen Austretens von Blut, der Beherrschung posttraumatischer Blutung, der Beherrschung toxischen Schocksyndroms und der Beherrschung von Blutverlust bei Operationen; zur Mund- oder Zahnpflege, einschließlich der Verbesserung der allgemeinen Gesundheit von Zahnfleisch und Zähnen, der Behandlung von Halitose und Zahnfleischentzündung, der Fleckenreduzierung, und der Erzielung von Antikaries-, Antizahnbelag- und Antizahnsteinvorteilen; zur Filmbildung in situ auf einem Substrat zur Bereitstellung von Oberflächenschutz, antimikrobiellen Eigenschaften, Oberflächenmodifikation und verbessertem Glanz; zur Stoffbehandlung; zur gesteuerten Freisetzung hydrophober oder hydrophiler Materialien, einschließlich von Wasser, Hautbefeuchtungsmitteln, Proteinen, Enzymen, Duftstoffen, Triglyceriden, Wachsen, Fettsäuren, Sebum und Mischungen davon; zur Pflanzenpflege, einschließlich der Abgabe von Mikronährstoffmetallen in chelatisierter Form durch Verabreichung über Blatt bzw. Blätter oder Boden und Förderung von Pflanzenwachstum, Blüte und Immunität von Pflanzen gegen Pilz-, virale und bakterielle Krankheitserreger; zur Bodenkonditionierung, einschließlich der Verstärkung symbiotischer Bodenbakteriengehalte und Reduzierung der Anteile pathogener Pilze; zum Samen-, Getreide-, Obst- und Lebensmittelschutz; als Flockungsmittel, Coagulans oder Chelatisierungsmittel bei Wasser- und Getränkereinigung; als Metallsequestriermittel; und als Träger zur Medikamentenverabreichung.