DE69918703T3 - Filmbildende zusammensetzungen aus modifizierter stärke - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft wässrige Zusammensetzungen aus hydroxypropylierter (HPS) und hydroxyethylierter (HES) Stärke für die Herstellung von harten Kapseln. Die durch die Erfindung erhaltenen Kapseln sind ähnlich zu Hartgelatinekapseln (HGC).
  • Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist die Verwendung der modifizierte-Stärke-Zusammensetzungen für die Herstellung von harten Kapseln durch ein herkömmliches Dip-Moulding- bzw. Tauchformverfahren, das normalerweise in der Herstellung herkömmlicher Hartgelatinekapseln verwendet wird.
  • Für die industrielle Herstellung von pharmazeutischen Kapseln wird Gelatine am meisten bevorzugt aufgrund ihrer Gelierung, Filmbildung und der aktiven Oberflächeneigenschaften. Die Herstellung von harten Gelatine-Kapseln durch das Tauchformverfahren schöpft deren Gelierungs- und Filmbildungseigenschaften voll aus. Solche Kapseln werden hergestellt durch Eintauchen bzw. Dippen von Formmatrizen („mould pins") in eine heiße Lösung aus Gelatine, Entfernen der Matrizen aus der Gelatinelösung, Härtenlassen der an den Matrizen anhaftenden Gelatinelösung durch Abkühlen, Trocknen und Ablösen bzw. Abstreifen der so gebildeten Hüllen von den Matrizen. Das Härten der Lösung an den Formmatrizen nach dem Eintauchen ist der kritische Schritt, um eine einheitliche Dicke der Kapselhülle zu erreichen.
  • Es wurden Versuche unternommen, Kapseln mit anderen Materialien als Gelatine herzustellen, besonders mit modifizierter Cellulose. Erfolgreiche industrielle Beispiele sind Kapseln, hergestellt aus Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC). Die HPMC-Kapseln zeigen mehrere Vorteile gegenüber den HGC. Jedoch ist das Ausgangsmaterial HPMC merklich teurer als Gelatine.
  • Stärke ist ein weiteres natürlich vorkommendes, nachwachsendes, bioabbaubares Polysaccharid mit niedrigen Kosten. Aufgrund der begrenzten Filmbildungsfähigkeit und der mechanischen Eigenschaften ist der Erfolg auf diesem Gebiet beschränkt. Ein einzigartiges industrielles Beispiel ( US 4,738,724 ) sind Stärkekapseln hergestellt durch Spritzguss, jedoch besitzen solche Kapseln eine viel höhere Hüllendicke und eine unterschiedliche Form, was besondere Befüllungs- und Verschlusseinrichtungen erfordert.
  • Die US 4,026,986 beschreibt die Herstellung von HPS-Kapseln durch das Tauchformverfahren. Aufgrund der Abwesenheit der Härtungsfähigkeit („setting ability") der HPS-Lösung ist jedoch die Eintauchzeit lang (20 Sekunden), und daher entstand kein gewerblich anwendbares Verfahren.
  • Überraschenderweise wurde gefunden, dass die Zugabe einer geringen Menge eines Härtersystems, bestehend aus Hydrokolloiden, vorzugsweise Polysacchariden, der HPS- oder HES-Lösung eine geeignete Härtbarkeit mit dem Ergebnis lieferte, dass harte HPS- oder HES-Kapseln durch das harte-Gelatine-Kapsel-Tauchformverfahren unter herkömmlichen Verfahrensbedingungen hergestellt werden können.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung wässriger Zusammensetzungen, die auf HPS oder HES basieren, zur Herstellung von harten Kapseln, wobei die HPS- oder HES-Zusammensetzungen in wässriger Lösung eine ausreichende Härtbarkeit besitzen.
  • Die erste Aufgabe der Erfindung sind wässrige Zusammensetzungen gemäß Anspruch 1, basierend auf HPS oder HES in einer Menge von 20 bis 40 Gew.-% der wässrigen Lösung zur Verbesserung und Einstellung der mechanischen Eigenschaften von Filmen bzw. Folien für verschiedene Anwendungen.
  • Es wurde herausgefunden, dass die Zugabe eines Weichmachers in der Formulierung die HPS- oder HES-Filmflexibilität drastisch verbessern kann. Der Weichmacher oder die Mischung aus Weichmachern wird ausgewählt aus Polyethylenglycol, Glycerin, Sorbitol, Sucrose, Maissirup, Fructose, Dioctylnatriumsulfosuccinat, Triethylcitrat, Tributylcitrat, 1,2-Propylenglycol, Glycerinmono-, -di- oder -triacetat oder Pflanzengummis („natural gums"). Bevorzugt werden Glycerin, Polyethylenglycol, Propylenglycol, Citrate und Kombinationen davon. Die Menge an Weichmacher hängt von der Endanwendung ab. Für Formulierungen für harte Folien, wie zum Beispiel für harte Kapseln, ist der Weichmacher in einer Menge von 0 bis 20%, vorzugsweise 10 bis 20%, enthalten. Selbst wenn dies nicht Teil der Erfindung ist, wird zur Kenntnis genommen werden, dass ein höherer Anteil als 20 bis 30% für weiche Folien-Formulierungen bevorzugt wird, wie zum Beispiel für weiche Kapseln.
  • Es wurde auch herausgefunden, dass es möglich ist, die mechanischen Folieneigenschaften durch Kombinieren der HPS oder HES mit anderen wasserlöslichen Polymeren oder Polysacchariden weiter zu verbessern. Die bevorzugten Beispiel sind Pektin, Alginate, Polyvinylalkohol und hochmolekulares Polyethylenglycol.
  • Die zweite Aufgabe der Erfindung ist die Erreichung einer angemessenen Härtbarkeit der HPS- oder HES-Lösung für Verfahrenszwecke.
  • Die Zugabe eines Härtersystems bestehend aus Kationen in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-% der wässrigen Lösung und eines Hydrokolloids oder Mischungen von Hydrokolloiden in einer Menge von 0,03 bis 1 Gew.-% der wässrigen Lösung zu HPS- oder HES-Lösungen ermöglicht die Einstellung spezifischer und gewünschter Gelierungseigenschaften für ein ausgewähltes Verfahren (Filmbildung oder Tauchformen, wie zum Beispiel die Herstellung von harten HPS- oder HES-Kapseln durch ein herkömmliches Tauchformverfahren). Zur Herstellung von harten Kapseln durch das Tauchformverfahren ist es extrem wichtig, dass die filmbildende HPS- oder HES-Lösung, die auf den Matrizen nach dem Eintauchen verbleibt, vom Herabfließen an den Matrizen abgehalten wird. Anderenfalls wird der erhaltene Film nicht die gewünschte einheitliche Dicke aufweisen.
  • Mit den Zusammensetzungen der Erfindung ist es möglich, HPS- oder HES-Kapseln mit denselben Einrichtungen und im selben Bereich der Verfahrensbedingungen, wie bei der Herstellung herkömmlicher harter Gelatine-Kapseln verwendet, auszuführen. Des Weiteren besitzen gemäß der Erfindung hergestellte Kapseln dieselben Größenabmessungen und erlauben die Verwendung vorhandener Befüllungsmaschinen und erfordern keine speziellen oder neuen Einrichtungen für den Befüllungsprozess.
  • Die HPS- oder HES-Konzentration in der Dip-Lösung bzw. Tauchlösung liegt im Bereich von 20 bis 40 Gew.-%.
  • Das Härtersystem besteht aus einem Hydrokolloid oder Mischungen aus Hydrokolloiden in den oben angegebenen Mengen und enthält zusätzlich Kationen und/oder Sequestriermittel.
  • Geeignete Hydrokolloide oder Mischungen, die synergistische Eigenschaften hervorrufen, können ausgewählt werden aus Naturseetang bzw. Seegras, natürlichem Samenpflanzengummi („natural seed gums"), natürlichen Pflanzenexsudaten, natürlichen Fruchtextrakten, biosynthetischen Gummis, biosynthetischer prozessierter Stärke oder celluloseartigen Materialien, wobei Polysaccharide bevorzugt sind.
  • Die bevorzugten Polysaccharide sind Alginate, Agargummi, Guargummi, Johannisbrotgummi (Carob), Carrageenan, Taragummi, Gummi arabicum, Ghattigummi, Khaya-grandifolia-Gummi, Tra gantgummi, Karayagummi, Pektin, Arabinan (Araban), Xanthan, Gellan, Stärke, Konjac-Mannan, Galactomannan und Funoran sowie andere exozelluläre Polysaccharide. Bevorzugt werden exozelluläre Polysaccharide.
  • Die bevorzugten exozellulären Polysaccharide sind Xanthan, Acetan, Gellan, Welan, Rhamsan, Furcelleran, Succinoglycan, Scleroglycan, Schizophyllan, Tamarindengummi, Curdlan, Pullulan und Dextran.
  • Die bevorzugten Hydrokolloide sind kappa-Carrageenan oder Gellangummi oder Kombinationen wie Xanthan mit Johannisbrotgummi oder Xanthan mit Konjac-Mannan.
  • Unter den oben erwähnten Härtersystemen werden die Systeme aus kappa-Carrageenan mit Kationen und Gelangummi mit Kationen besonders bevorzugt. Diese liefern hohe Gelfestigkeit bei niedrigen Konzentrationen und besitzen ausgezeichnete Kompatibilität mit HPS.
  • Die Menge des Hydrokolloids liegt im Bereich von 0,3 bis 1,0 Gew.-% in der wässrigen HPS- oder HES-Lösung.
  • Die Kationen werden vorzugsweise ausgewählt aus K+, Na+, Li+, NH4 +, Ca++ oder Mg++, wobei für kappa-Carrageenan K+, NH4 + oder Ca++ bevorzugt sind. Die Menge an Kationen beträgt 0,01 bis 1 Gew.-% in der wässrigen HPS- oder HES-Lösung.
  • Die bevorzugten Sequestriermittel sind Ethylendiamintetraessigsäure, Essigsäure, Borsäure, Citronensäure, Edetinsäure, Gluconsäure, Milchsäure, Phosphorsäure, Weinsäure und Salze derselben, Metaphosphate, Dihydroxyethylglycin, Lecithin und beta-Cyclodextrin und Kombinationen davon.
  • Besonders bevorzugt ist Ethylendiamintetraessigsäure oder Salze davon oder Citronensäure und deren Salze. Die Menge beträgt vorzugsweise weniger als 3%, insbesondere 0,01 bis 1 Gew.-% der Tauchlösung.
  • Die erfindungsgemäßen HPS- oder HES-Zusammensetzungen können in einem weiteren Aspekt zusätzlich pharmazeutische oder nahrungsmittelverträgliche Färbemittel im Bereich von 0 bis 10%, basierend auf dem Gewicht des Films, enthalten. Die Färbemittel können ausgewählt werden aus Azo-, Chinophthalon-, Triphenylmethan-, Xanthen- oder Indigofarbstoffen, Eisenoxiden oder -hydroxiden, Titandioxid und natürlichen Farbstoffen oder Mischungen davon. Beispiele sind Patent Blue V, Acid Brilliant Green BS, Red 2G, Azorubin, Ponceau 4R, Amaranth, D + C Red 33, D + C Red 22, D + C Red 26, D + C Red 28, D + C Yellow 10, Yellow 2 G, FD + C Yellow 5, FD + C Yellow 6, FD + C Red 3, FD + C Red 40, FD + C Blue 1, FD + C Blue 2, FD + C Green 3 oder Brilliant Black BN, Kohleschwarz, Eisenoxidschwarz, Eisenoxidrot, Eisenoxidgelb, Titandioxid, Riboflavin, Carotinen, Anthocyaninen, Kurkuma, Cochenille-Extrakt, Chlorophyllin, Canthaxanthin, Karamell oder Betanin.
  • Die HPS- oder HES-Kapseln der Erfindung können mit einem geeigneten Beschichtungsmittel, wie zum Beispiel Celluloseacetatphthalat, Polyvinylacetatphthalat, Methacrylsäure-Gelatinearten, Hypromellosephthalat, Hydroxypropylmethylcellulosephthalat, Hydroxyalkylmethylcellulosephthalaten oder Mischungen davon beschichtet werden, um zum Beispiel enterische Eigenschaften zu liefern.
  • Die HPS- oder HES-Kapseln der Erfindung können durch die Herstellung von Behältern zur Bereitstellung von Einheitsdosierungsformen, zum Beispiel für Agrochemikalien, Samen, Kräuter, Lebensmittel, Farbstoffen, Pharmazeutika, Geschmacksmitteln und dergleichen, verwendet werden.
  • Die HPS- oder HES-Kapseln der Erfindung können verwendet werden, wenn die Freisetzung eines eingefüllten Produkts bei niedriger Temperatur, wie zum Beispiel bei Raumtemperatur, erfolgen wird, was mit gewöhnlichen Gelatinekapseln nicht erreicht werden kann.
  • Die folgenden Beispiele und Tests zeigen die Herstellung und Eigenschaften der HPS- oder HES-Kapsel.
  • Beispiel 1: Herstellung von HPS-Kapseln mit 15% Weichmacher
  • 1,5 kg HPS-Pulver wird mit 25 g kappa-Carrageenan vermischt. Zu 3,21 kg entionisiertem Wasser werden unter Rühren 0,5 g Kaliumacetat (0,01 Gew.-% in der Lösung), 265 g Glycerin (5,3% in Lösung und 15% in der Kapsel), gefolgt von Zugabe der obigen Mischung (30% HPS, 0,5% Carrageenan in der Lösung). Nachdem das HPS gut dispergiert ist, wird die Dispersion auf 90°C unter langsamen Rühren erhitzt, und anschließend unter starkem Rühren 10 Minuten belassen, um eine gute Solubilisierung der Komponenten sicherzustellen.
  • Die so hergestellte HPS-Lösung wird dann unter langsamen Rühren entschäumt und anschließend in ein Tauchgefäß einer Pilotmaschine mit einer herkömmlichen Ausrüstung für harte Gelatinekapseln gegossen. Während die HPS-Tauchlösung bei 60°C gehalten wurde, wurden natürlich-transparente harte HPS-Kapseln der Größe 0 gemäß dem herkömmlichen Verfahren mit denselben Größenabmessungen wie („to") bei herkömmlichen harten Gelatinekapseln hergestellt. Disintegrations- bzw. Sprengtestergebnisse (gemäß USP XXIII 1995-<701> Disintegration):
    Zeit des ersten Auslaufens 21 Sekunden
    Gesamtsprengzeit 263 Sekunden
  • Beispiel 2: Herstellung von HPS-Kapseln mit 10% PVA und 10% Weichmacher
  • 1,4 kg HPS-Pulver werden mit 10 g kappa-Carrageenan und 175 g PVA vermischt (PVA besitzt eine Viskosität von 33 cps bei 4% und 20°C). Zu 3,21 kg deionisiertem Wasser werden unter Rühren 5 g Kaliumactetat (0,10% Gew.-% in der Lösung) und 175 g Glycerin (3,5% in Lösung und 10% in der Kapsel), gefolgt von Zugabe der obigen Mischung (28% HPS, 0,20% Carageenan und 3,5% PVA in Lösung). Nachdem HPS gut dispergiert ist, wird die Dispersion auf 90°C unter langsamen Rühren erhitzt, dann unter starkem Rühren 30 Minuten gehalten, um eine gute Solubilisierung der Komponenten sicherzustellen.
  • Die so hergestellte HPS-Lösung wird dann unter langsamen Rühren entschäumt und anschließend in ein Tauchgefäß einer Pilotmaschine mit einer herkömmlichen Ausrüstung für harte Gelatinekapseln gegossen. Während die HPS-Tauchlösung bei 60°C gehalten wurde, wurden natürlich-transparente harte HPS-Kapseln der Größe 0 gemäß dem herkömmlichen Verfahren mit denselben Größenabmessungen wie („to") bei herkömmlichen harten Gelatinekapseln hergestellt. Sprengtestergebnis:
    Zeit des ersten Auslaufens 51 Sekunden
    Gesamtsprengzeit 225 Sekunden
  • Beispiel 3: Herstellung von HES-Kapseln mit 10% Weichmacher
  • 1,30 kg HES-Pulver werden mit 4,00 g Gellan gemischt. Zu 3,55 kg entionisiertem Wasser werden unter Rühren 5,00 g Kaliumacetat (0,10% Gew.-% in der Lösung, 2,00 g Ethylendiamintetraessigsäuredinatriumsalz (0,04%) und 145 g Glycerin (2,90% in Lösung und 10% in der Kapsel) zugegeben, gefolgt von Zugabe der obigen Mischung (26,0% HES und 0,08% Gellan in Lösung). Nachdem das HES gut dispergiert worden ist, wird die Dispersion auf 98%C unter langsamen Rühren erhitzt, dann unter starkem Rühren 10 Minuten gehalten, um eine gute Solubilisierung der Komponenten sicherzustellen.
  • Die so hergestellte HPS-Lösung wird dann unter langsamen Rühren entschäumt und anschließend in ein Tauchgefäß einer Pilotmaschine mit einer herkömmlichen Ausrüstung für harte Gelatinekapseln gegossen. Während die HPS-Tauchlösung bei 60°C gehalten wurde, wurden natürlich-transparente harte HPS-Kapseln der Größe 0 gemäß dem herkömmlichen Verfahren mit denselben Größenabmessungen wie („to") bei herkömmlichen harten Gelatinekapseln hergestellt. Sprengtestergebnis:
    Zeit des ersten Auslaufens 28 Sekunden
    Gesamtsprengzeit 443 Sekunden

Claims (25)

  1. Wässrige Lösung einer filmbildenden Zusammensetzung für die Herstellung von harten Kapseln, wobei die Zusammensetzung aus: hydroxypropylierter Stärke oder hydroxyethylierter Stärke in einer Menge von 20 bis 40 Gew.-% der wässrigen Lösung und einem Härtungssystem, das aus Kationen und einem Hydrokolloid oder Hydrokolloidgemischen besteht, besteht, wobei die Hydrokolloide in einer Menge von 0,03 bis 1,0 Gew.-% der wässrigen Lösung vorliegen und wobei die Kationen in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-% der wässrigen Lösung vorliegen.
  2. Wässrige Lösung nach Anspruch 1, wobei das Härtungssystem gegebenenfalls Sequestriermittel enthält.
  3. Wässrige Lösung nach Anspruch 1, wobei die wässrige Lösung gegebenenfalls Sequestriermittel in einer Menge von 0,001 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,01 bis 3 Gew.-%, der wässrigen Lösung enthält.
  4. Wässrige Lösung nach Anspruch 1, wobei die Hydrokolloide des Härtungssystems aus Polysacchariden ausgewählt sind.
  5. Wässrige Lösung nach Anspruch 1, wobei die Hydrokolloide des Härtungssystems aus Alginaten, Agargummi, Guargummi, Johannisbrotgummi (Carob), Carrageenan, Taragummi, Gummi arabicum, Ghattigummi, Khaya-grandifolia-Gummi, Tragantgummi, Karayagummi, Pektin, Arabinan (Araban), Xanthan, Gellan, Stärke, Konjac-Mannan, Galactomannan und Funoran ausgewählt sind.
  6. Wässrige Lösung nach Anspruch 1, wobei die Hydrokolloide des Härtungssystems aus exozellulären Polysacchariden ausgewählt sind.
  7. Wässrige Lösung nach Anspruch 1, wobei die Hydrokolloide des Härtungssystems aus Xanthan, Acetan, Gellan, Welan, Rhamsan, Furcelleran, Succinoglycan, Scleroglycan, Schizophyllan, Tamarindengummi, Curdlan, Pullulan und Dextran ausgewählt sind.
  8. Wässrige Lösung nach Anspruch 1, wobei die Hydrokolloide des Härtungssystems aus Gellangummi und kappa-Carrageenan ausgewählt sind.
  9. Wässrige Lösung nach Anspruch 1, wobei das optionale Sequestriermittel oder das optionale Gemisch von Sequestriermitteln des Härtungssystems aus Ethylendiamintetraessigsäure, Essigsäure, Borsäure, Citronensäure, Edetinsäure, Gluconsäure, Milchsäure, Phosphorsäure, Weinsäure und Salzen derselben, Metaphosphaten, Dihydroxyethylglycin, Lecithin und beta-Cyclodextrin ausgewählt ist.
  10. Wässrige Lösung nach Anspruch 9, wobei das Sequestriermittel oder das Gemisch von Sequestriermitteln aus Ethylendiamintetraessigsäure und Salzen davon und Citronensäure und Salzen davon ausgewählt ist.
  11. Wässrige Lösung nach Anspruch 1, enthaltend zusätzlich Weichmacher in einem Bereich von 0 bis 20%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.
  12. Wässrige Lösung nach Anspruch 11, wobei der Weichmacher oder ein Gemisch von Weichmachern aus Polyethylenglykol, Glycerin, Sorbit, Saccharose, Maisstärkesirup, Fructose, Dioctylnatriumsulfosuccinat, Triethylcitrat, Tributylcitrat, 1,2- Propylenglykol, Mono-, Di- oder Triacetaten von Glycerin und natürlichen Gummen ausgewählt ist.
  13. Wässrige Lösung nach Anspruch 1, die zusätzlich Färbemittel in einem Bereich von 0 bis 10%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, enthält.
  14. Wässrige Lösung nach Anspruch 13, wobei das Färbemittel oder ein Gemisch von Färbemitteln aus Azo-, Chinophthalon-, Triphenylmethan-, Xanthen- oder Indigofarbstoffen, Eisenoxiden oder -hydroxiden, Titandioxid und natürlichen Farbstoffen ausgewählt ist.
  15. Wässrige Lösung nach Anspruch 14, wobei das Färbemittel oder das Gemisch von Färbemitteln aus Patent Blue V, Acid Brillian Green BS, Red 2G, Azorubin, Ponceau 4R, Amaranth, D + C Red 33, D + C Red 22, D + C Red 26, D + C Red 28, D + C Yellow 10, Yellow 2 G, FD + C Yellow 5, FD + C Yellow 6, FD + C Red 3, FD + C Red 40, FD + C Blue 1, FD + C Blue 2, FD + C Green 3 oder Brilliant Black BN ausgewählt ist.
  16. Wässrige Lösung nach Anspruch 13, wobei das Färbemittel oder das Gemisch von Färbemittels aus Kohleschwarz, Eisenoxidschwarz, Eisenoxidrot, Eisenoxidgelb, Titandioxid, Riboflavin, Carotinen, Anthocyaninen, Kurkuma, Cochenille-Extrakt, Chlorophyllin, Canthaxanthin, Karamell oder Betanin ausgewählt ist.
  17. Pharmazeutische harte Kapsel für Einheitsdosisformen für Agrochemikalien, Saatgut, Kräuter, Nahrungsmittel, Farbstoffe, Arzneimittel oder Aromastoffe, die aus der wässrigen Lösung nach den Ansprüchen 1 bis 16 hergestellt wurde.
  18. Kapsel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Überzug aufweist.
  19. Kapsel nach Anspruch 18, wobei der Überzug aus Celluloseacetatphthalat, Polyvinylacetatphthalat, Methacrylsäure-Gelatinearten, Hypromellosephthalat, Hydroxypropylmethylcellulosephthalat, Hydroxyalkylmethylcellulosephthalaten und Gemischen davon ausgewählt ist.
  20. Kapseltabletten (Caplets), die in eine wässrige Lösung nach Anspruch 1 eingekapselt sind.
  21. Kapsel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselhälften mit einer Schicht oder mehreren Schichten der wässrigen Lösung nach den Ansprüchen 1 bis 16 versiegelt sind.
  22. Kapsel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flüssigschmelzverfahren die Kapselhälften versiegelt.
  23. Kapsel nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Freisetzung des Füllproduktes bei niedriger Temperatur, zum Beispiel bei Raumtemperatur.
  24. Verwendung von wässrigen Lösungen nach Anspruch 1 zur Herstellung von harten Kapseln in einem Tauchformverfahren.
  25. Herstellung von harten Kapseln aus einer wässrigen Lösung von hydroxypropylierter Stärke nach den Ansprüchen 1 bis 16 in einem Tauchformverfahren mit herkömmlichen Verfahrensparametern und -anlagen für Hartgelatinekapseln.
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