ES2962329T3 - Encapsulados de estallido osmótico - Google Patents

Abstract

Se describen composiciones y métodos relacionados con un sistema de administración de enzimas de explosión osmótica, encapsulados de explosión osmótica y métodos de uso de los mismos. La transición a un entorno de osmolaridad disminuida hace que las encapsulaciones del estallido osmótico se rompan y liberen su carga útil enzimática. Las composiciones y métodos tienen aplicaciones en lavandería y lavavajillas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Encapsulados de estallido osmótico

PRIORIDAD

La presente solicitud reivindica prioridad a la solicitud provisional de EE. UU. n.° de serie 62/173.255, presentada el 9 de junio de 2015.

CAMPO TÉCNICO

Las presentes composiciones y métodos se refieren a encapsulados de estallido osmótico capaces de liberar una carga de enzima en respuesta a cambios en la osmolaridad del entorno. Las composiciones y métodos tienen aplicaciones en el lavado de ropa y el lavado de vajillas.

ANTECEDENTES

Las enzimas son componentes deseables en los detergentes para lavar la ropa y lavar la vajilla y otras composiciones de limpieza, ya que proporcionan beneficios de limpieza a una variedad de manchas. Actualmente, la mayoría de las enzimas se añaden en las formulaciones de detergente líquido en una forma soluble, que limita el número de enzimas potencialmente útiles a solo las que son estables en el agresivo entorno de los detergentes, que normalmente incluyen tensioactivos aniónicos y no iónicos, coadyuvantes, quelantes, activos blanqueadores y otras enzimas.

Existe una amplia necesidad de compartimentalizar las enzimas u otros activos en las fórmulas líquidas que contienen dichos componentes incompatibles, de manera que sean estables durante el almacenamiento, pero se liberen rápidamente tras la dilución en la aplicación. Muchas enzimas por lo demás eficaces no se pueden utilizar debido a que son inestables en las formulaciones líquidas, tales como los detergentes. Varios intentos previos por encapsular o compartimentalizar de otro modo las enzimas en líquidos no han sido satisfactorios debido a la protección incompleta y/o liberación incompleta tras la dilución. Enfoques previos adolecen de múltiples problemas, que incluyen (1) sensibilidad a variaciones en la composición de la enzima o fase continua líquida (por ejemplo, niveles de agua y sal variables en los detergentes; (2) sedimentación o separación de fases de los encapsulados, que puede requerir "agentes estructurantes" o "adyuvantes de suspensión" viscosos; (3) poca solubilidad de los agentes de recubrimiento; (4) desestabilización de la enzima por su fuga en la fase continua (detergente), o fuga de componentes perjudiciales de la fase continua en el encapsulado; o inhibición incompleta. Los ejemplos de tecnologías previas incluyen LDP (productos de dispersión líquida), LCC (cápsulas de compatibilidad líquida), inhibidores (por ejemplo, ácido 4-formilfenilborónico) y sol-geles de sílice orgánicamente modificados.

La patente de EE. UU. n.° 7.101.575 describe un método de producción de nanocápsulas y microcápsulas por autoensamblaje de polielectrolitos en capas, en las que se pueden encapsular las enzimas y otros activos. El trabajo por Mohwald y otros en el Instituto Max Planck de Coloides e Interfases demuestra que las microcápsulas producidas (por ejemplo, con polielectrolitos de alginato aniónico y quitosano catiónico) por este método de capa por capa dan como resultado membranas de dimensiones y resistencia a la tracción controladas, que experimentan deformación o rotura a presiones osmóticas específicas. Sin embargo, el proceso es engorroso, ya que implica empezar con una partícula molde que después se disuelve en ácido para formar una cápsula vacía, luego "cargar" la enzima por un primer hinchamiento en la microcápsula y luego después contraerla. También implica la formación de múltiples capas usando múltiples intercambios de tampón que implican una amplia dilución. Por lo tanto, esto no es un proceso ni escalable ni económico para aplicaciones industriales.

La patente de EE. UU. n.° 7.169.741 describe la preparación de perlas macroscópicas visibles por inyección de una disolución de enzima que contiene un polielectrolito en un baño de endurecimiento que contiene un segundo polielectrolito de carga opuesta que se compleja con el primer polielectrolito para formar una membrana semipermeable alrededor de cada gotita. Se ha mostrado que dichas membranas semipermeables se rompen cuando el detergente se diluye para reducir significativamente la presión osmótica fuera de las microcápsulas. Sin embargo, la física de este proceso da como resultado microcápsulas visiblemente distintas que tienen 200-800 micrómetros de diámetro. Estas partículas tenderán a sedimentar sin formulación cuidadosa. Un proceso de endurecimiento de gotitas, tal como este, no es capaz de producir microcápsulas muy pequeñas inferiores a 50 micrómetros de diámetro, o idealmente inferiores a micrómetros de diámetro, que se pueden suspender en detergentes sin agentes estructurantes.

El documento de patente WO 02/055649 describe microcápsulas para contener sustancias de limpieza que se forman por una "complejación" alterna de polielectrolito en un enfoque de síntesis de capa por capa.

SUMARIO BREVE DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a cápsulas de suministro y métodos de liberación de un agente beneficioso de una composición de limpieza concentrada tras la dilución de la composición de limpieza en agua para producir un líquido de lavado, como se expone en las reivindicaciones.

En un aspecto, la presente invención proporciona una cápsula de suministro para liberar un agente beneficioso de una composición de limpieza concentrada tras la dilución de la composición limpieza para producir un líquido de lavado diluido, comprendiendo la cápsula:

un núcleo que comprende material de matriz y un agente beneficioso, en donde la osmolaridad del núcleo está dentro de un orden de magnitud de la osmolaridad de la composición de limpieza concentrada, cuyo núcleo está encapsulado con una membrana semipermeable sustancialmente insoluble que es permeable al agua pero no al material de matriz, el agente beneficioso, u otros osmolitos presentes en el núcleo o composición de limpieza concentrada, y en donde la membrana semipermeable se forma a partir de un éster de celulosa o éter de celulosa;

en donde cuando se sumerge en la composición de limpieza concentrada, la presión osmótica en el núcleo sigue estando dentro de un orden de magnitud de la presión osmótica de la composición de limpieza concentrada y la membrana semipermeable retiene la integridad estructural;

en donde tras la dilución de la composición de limpieza en al menos diez veces para producir un líquido de lavado, la presión osmótica reducida del líquido de lavado en comparación con la composición de limpieza concentrada hace que el agua difunda a través de la membrana semipermeable en el núcleo, haciendo que el núcleo se expanda y estalle o rompa la membrana semipermeable, con liberación concomitante del agente beneficioso en el líquido de lavado; y en donde el agente beneficioso es una o más enzimas u otros activos macromoleculares.

En un aspecto adicional, la presente invención proporciona un método de liberación de un agente beneficioso de una composición de limpieza concentrada tras la dilución de la composición de limpieza en agua para producir un líquido de lavado, que comprende:

proporcionar una composición de limpieza concentrada que comprende cápsulas que comprenden partículas de núcleo con recubrimientos, en donde las partículas de núcleo comprenden material de matriz y un agente beneficioso, siendo el material de matriz capa de expandirse en volumen cuando pasa de un primer entorno que tiene osmolaridad similar a la osmolaridad del núcleo a un segundo entorno que tiene osmolaridad inferior a la osmolaridad del núcleo, estando la partícula de núcleo recubierta con una membrana semipermeable sustancialmente insoluble que permite la difusión de agua pero no los materiales de matriz del núcleo, agente beneficioso, u otros solutos en el núcleo o la composición detergente concentrada, a través de la membrana; y diluir la composición de limpieza concentrada al menos diez veces con agua para producir líquido de lavado que tiene una menor osmolaridad que la composición de limpieza concentrada, en donde la membrana semipermeable comprende un éster de celulosa;

en donde, tras pasar del primer entorno al segundo entorno, el núcleo de las cápsulas se hincha en volumen y provoca el estallido o la rotura de las membranas semipermeables, dando como resultado la liberación del agente beneficioso en el líquido de lavado, y en donde la disolución de la membrana semipermeable no es crítica para la liberación del agente beneficioso; y

en donde el agente beneficioso es una o más enzimas u otros activos macromoleculares.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es un gráfico de barras que muestra la fuga de un 4,55 % de gránulo que contiene proteasa de subtilisina después del almacenamiento en el detergente para lavar la ropa TIDE@ durante 24, 48 y 72 horas en función del porcentaje de etilcelulosa en el recubrimiento. También se muestra la liberación de proteasa en el agua de lavado después de una hora.

La Figura 2 es un gráfico de barras que muestra la fuga de un 2,66 % de gránulo que contiene proteasa de subtilisina después del almacenamiento en el detergente para lavar la ropa TIDE@ durante 24 y 48 horas en función del porcentaje de etilcelulosa en el recubrimiento. También se muestra la liberación de proteasa en el agua de lavado después de una hora.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

I. Introducción

Las presentes composiciones y métodos se refieren a un sistema de suministro de enzimas de estallido osmótico, a encapsulados de estallido osmótico y a métodos de uso de los mismos. Los encapsulados incluyen partículas de núcleo que contienen enzimas, que están limitadas por membranas semipermeables sustancialmente insolubles para separar las enzimas (u otros activos macromoleculares) de su entorno. Estas cápsulas de suministro de enzima, o encapsulados de estallido osmótico, contienen solutos que proporcionan una presión osmótica similar en magnitud a la presión osmótica de un entorno de fase continua externa. Tras la dilución de la fase continua en al menos diez veces, la presión osmótica de la fase continua se reduce enormemente y repentinamente, conduciendo a que las cápsulas de suministro estallen o se rompan, con liberación concomitante de los activos en la fase continua diluida. Detalles y realizaciones de las composiciones y métodos se proporcionan a continuación.

II. Definiciones

A menos que se defina de otro modo en el presente documento, todos los términos técnicos y científicos usados en el presente documento tienen el mismo significado que comúnmente es entendido por un experto habitual en la técnica a la que se refiere la presente invención. Aunque cualquier método y material similar o equivalente a los descritas en el presente documento encuentra uso en la práctica de la presente invención, los métodos y materiales preferidos se describen en el presente documento. Por consiguiente, los términos definidos inmediatamente a continuación se describen más completamente por referencia a la memoria descriptiva en conjunto. Por tanto, como se usa en el presente documento, los términos en singular "un", "una", "el" y "la" incluyen referencia al plural, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Se debe entender que la presente invención no se limita a la metodología particular, protocolos y reactivos descritos, ya que estos pueden variar, dependiendo del contexto en que se usan por los expertos en la técnica.

Se pretende que cada limitación numérica máxima facilitada en toda esta memoria descriptiva incluya cada limitación numérica menor, como si dichas limitaciones numéricas menores se escribieran explícitamente en el presente documento. Cada limitación numérica mínima en toda esta memoria descriptiva incluirá cada limitación numérica mayor, como si dichas limitaciones numéricas mayores se escribieran explícitamente en el presente documento. Cada intervalo numérico facilitado en toda esta memoria descriptiva incluirá cada intervalo numérico más estrecho que entra dentro de dicho intervalo numérico más ancho, como si dichos intervalos numéricos más estrechos se escribieran todos explícitamente en el presente documento.

Como se usa en el presente documento, "encapsulados de estallido osmótico" son cápsulas de suministro de enzimas u otros activos macromoleculares que contienen partículas de núcleo rodeadas por membranas semipermeables sustancialmente insolubles (es decir, recubrimiento).

Como se usa en el presente documento, la expresión "membrana semipermeable sustancialmente insoluble" se refiere a una membrana o recubrimiento sobre una partícula que es permeable al agua, pero no a enzimas, tensioactivos u otros solutos presentes en composiciones de limpieza típicas (por ejemplo, detergente para lavar la ropa), y no se disuelve en un entorno acuoso hasta el punto que la disolución no es parte del mecanismo de liberación de enzima del encapsulado de estallido osmótico. La membrana se puede disolver con el tiempo en una aplicación de limpieza (por ejemplo, en un ciclo de lavado de ropa), pero el mecanismo de liberación de enzimas de los encapsulados de estallido osmótico es el rápido hinchamiento de las partículas de núcleo que perturba (es decir, estalla, desgarra o rompe) la membrana.

Como se usa en el presente documento, un "medio acuoso" o "disolución acuosa" es una disolución y/o suspensión en la que el disolvente es principalmente agua (es decir, el disolvente es al menos 50 % de agua, al menos 60 % de agua, al menos 70 % de agua, al menos 80 % de agua, o incluso al menos 90 % de agua). El medio acuoso puede incluir cualquier número de componentes disueltos o suspensos, que incluyen, pero no se limitan a, tensioactivos, sales, tampones, estabilizadores, agentes complejantes, agentes quelantes, coadyuvantes, iones metálicos, enzimas adicionales y sustratos. Los medios acuosos a modo de ejemplo son líquidos de lavado para el lavado de ropa y el lavado de vajillas. Materiales tales como textiles, telas, platos, utensilios de cocina, y otros materiales, también pueden estar presentes en o en contacto con el medio acuoso.

Como se usa en el presente documento, el término "fase continua" se refiere al entorno líquido en el que se suspenden los encapsulados de estallido osmótico.

Como se usa en el presente documento, el término "fase encapsulada" se refiere al entorno del núcleo de los encapsulados de estallido osmótico.

Como se usa en el presente documento, el término "bajo en agua", con referencia a una composición detergente líquida para lavar la ropa, indica que la composición detergente contiene aproximadamente 25 % o menos agua, por ejemplo, desde aproximadamente el 10 % hasta aproximadamente el 25 % de agua, o incluso desde aproximadamente el 15 % hasta aproximadamente el 25 % de agua (vol/vol). Los ejemplos de composiciones detergentes bajas en agua son detergentes para lavar la ropa líquidos de alto rendimiento (HDL), tales como el detergente para lavar la ropa líquido triple concentrado ALL® Small & Mighty (Sun Products Corp.), el detergente para lavar la ropa líquido 2x concentrado ARM & HAMMER® (Church & Dwight), el detergente para lavar la ropa líquido concentrado PUREX@ (Henkel), el detergente para lavar la ropa líquido 2x ultraconcentrado TIDE@ (Procter & Gamble).

Como se usa en el presente documento, el término "muy bajo en agua", con referencia a una composición detergente líquida para lavar la ropa, indica que la composición detergente contiene aproximadamente 10 % o menos de agua, por ejemplo, desde aproximadamente el 1 % hasta aproximadamente el 15 % de agua, o incluso desde aproximadamente el 1 % hasta aproximadamente el 10 % de agua (vol/vol). Los ejemplos de composiciones detergentes muy bajas en agua se encuentran en PUREX@ UltraPacks (Henkel), FINISH® Quantum (Reckitt Benckiser), CLOROX™ 2 Packs (Clorox), OxiClean Max Force Power Paks (Church & Dwight) y TIDE@ Stain Release, CASCADE® ActionPacs y TIDE@ Pods™ (Procter & Gamble). Las composiciones detergentes muy bajas en agua preferidas no disuelven el material soluble en agua usado en los envases de dosis unitaria descritos en el presente documento.

Como se usa en el presente documento, una disolución "sustancialmente no acuosa" contiene menos de aproximadamente el 5 % de agua o menos (vol/vol).

Como se usa en el presente documento, una disolución "no acuosa" contiene menos de aproximadamente el 2 % de agua (vol/vol).

Como se usa en el presente documento, una forma "líquida" de un componente químico se refiere a un líquido, gel o suspensión.

Como se usa en el presente documento, los términos "purificado" y "aislado" se refieren a la retirada de contaminantes de una muestra y/o a un material (por ejemplo, una proteína, ácido nucleico y célula) que se retira de al menos un componente con el que está naturalmente asociado. Por ejemplo, estos términos pueden referirse a un material que está sustancialmente o esencialmente libre de componentes que normalmente lo acompañan como se encuentra en su estado nativo, tal como, por ejemplo, un sistema biológico intacto.

Como se usa en el presente documento, el término "secado por pulverización" se refiere a un método de producción de un polvo seco de un líquido o suspensión secando rápidamente con un gas caliente, como se conoce en la técnica y se trata, por ejemplo, en la patente de EE. UU. 5.423.997 y WO2008/088751A2.

Como se usa en el presente documento, el término "núcleo caliente" se refiere a una partícula de núcleo que incluye un agente activo beneficioso, tal como una enzima.

Como se usa en el presente documento, el término "sólidos UFC" se refiere a un concentrado ultrafiltrado de un fermentador/biorreactor, y es sinónimo de sólidos de concentrado de enzima.

Como se usa en el presente documento, el término "blanqueo" se refiere al tratamiento de un material (por ejemplo, tela, ropa para lavar y pulpa) o superficie durante una longitud de tiempo suficiente y en condiciones apropiadas de pH y temperatura para efectuar un abrillantamiento (es decir, blanqueamiento) y/o limpieza del material. Los ejemplos de productos químicos adecuados para el blanqueo incluyen, pero no se limitan a, ClO<2>, H<2>O<2>, perácidos y NO<2>.

Como se usa en el presente documento, "composiciones de limpieza concentradas" se refiere a composiciones que se usan para la retirada de compuestos no deseados de artículos a limpiar, tales como telas, platos, lentillas, otros sustratos sólidos, pelo (champús), piel (jabones y cremas), dientes (enjuagues bucales y pastas para los dientes), y que se diluyen con agua al menos diez veces cuando se usan.

Como se usa en el presente documento, los términos "composición detergente" y "formulación detergente" se usan en referencia a mezclas que están previstas para su uso en un medio de lavado para la limpieza de objetos sucios. En algunas realizaciones preferidas, el término se usa en referencia al lavado de telas y/o prendas (por ejemplo, "detergentes para lavar la ropa"). En realizaciones alternativas, el término se refiere a otros detergentes, tales como los usados para limpiar platos y cubiertos (por ejemplo, "detergentes para lavar la vajilla").

Como se usa en el presente documento, el término "tensioactivo no iónico" se refiere a una molécula de tensioactivo con un grupo polar no eléctricamente cargado.

Como se usa en el presente documento, el término "tensioactivo aniónico" se refiere a una molécula de tensioactivo con un grupo polar negativamente cargado al pH de la composición o la aplicación de uso. Se incluyen en el presente documento sales usadas para complejar o neutralizar el tensioactivo, por ejemplo, que forman la sal de monoetanolamina (MEA) de alquilbencenosulfonato lineal (LAS), teniendo en cuenta la masa o concentración de tensioactivo aniónico.

Como se usa en el presente documento, la expresión "estabilidad del detergente" se refiere a la estabilidad de una composición detergente. En algunas realizaciones, la estabilidad se evalúa durante el uso del detergente, mientras que, en otras realizaciones, el término se refiere a la estabilidad de una composición detergente durante el almacenamiento.

Como se usa en el presente documento, el término "desinfectar" se refiere a la retirada de contaminantes de las superficies, así como a la inhibición o destrucción de microbios sobre las superficies de artículos. No se pretende que la presente invención se limite a una superficie, artículo o contaminante o microbio particular a retirar.

Como se usa en el presente documento el término "composición de limpieza para superficies duras" se refiere a composiciones detergentes para la limpieza de superficies duras, tales como suelos, paredes, baldosines, mobiliario de baño y cocina.

Como se usa en el presente documento, "composiciones de limpieza no para tejidos" engloba composiciones de limpieza para superficies duras, composiciones para lavar la vajilla, composiciones de limpieza para el cuidado personal (por ejemplo, composiciones de limpieza bucal, composiciones de limpieza para prótesis dentales y composiciones de limpieza personal) y composiciones adecuadas para su uso en la industria de la pasta y el papel.

Los términos "recuperado", "aislado", "purificado" y "separado", como se usan en el presente documento, se refieren a un material (por ejemplo, una proteína, ácido nucleico o célula) que se retira de al menos un componente con el que está naturalmente asociado. Por ejemplo, estos términos pueden referirse a un material que está sustancialmente o esencialmente libre de componentes que normalmente lo acompañan como se encuentra en su estado nativo, tal como, por ejemplo, un sistema biológico intacto.

"Miscible con agua", como se usa en el presente documento, se refiere a un líquido que forma una fase líquida termodinámica individual o fase isotrópica tras la mezcla con agua, en una relación entre agua y líquido especificada.

Una "suspensión" o "dispersión", como se usa en el presente documento, se refiere a un sistema bifásico en donde una fase sólida discontinua se dispersa dentro de una fase líquida continua.

Los términos "inmunogenicidad", "inmunogénico" y términos relacionados se refieren a la capacidad de un inmunogén, por ejemplo, un polipéptido de a-amilasa, para iniciar o perpetuar una reacción inmunitaria en un animal, haciendo que el animal desarrolle sensibilidad al inmunogén, dando como resultado la necesidad de evitar o reducir el contacto adicional con el inmunogén.

El término "menos inmunogénico" significa que una composición dada tiene un potencial reducido para iniciar o perpetuar una respuesta inmunitaria en una población de animales.

La expresión "seres humanos que tienen contacto con la composición detergente" se refiere a cualquier número de trabajadores en una planta de fabricación de detergente o consumidores que se exponen a una composición detergente dada, que incluye la exposición a gránulos, líquidos y aerosoles, de forma que tienen un potencial de desarrollar una respuesta inmunitaria a los componentes de la composición.

III. Encapsulados de estallido osmótico

Las presentes composiciones y métodos se refieren a un sistema de suministro de estallido osmótico para su uso en el lavado de ropa, el lavado de vajillas y otras aplicaciones de limpieza. El sistema es capaz de contener y estabilizar una carga de enzima (u otro activo macromolecular) en un entorno con una baja cantidad de agua y liberar eficazmente la carga de enzima (u otro activo macromolecular) cuando el entorno cambia a uno con una alta cantidad de agua. La liberación de enzima (u otro activo macromolecular) es el resultado del estallido o rotura de una membrana semipermeable debido a un rápido aumento en la presión osmótica en el interior de la partícula.

Las composiciones y métodos utilizan partículas de núcleo (es decir, núcleos) rodeados por membranas semipermeables sustancialmente insolubles (es decir, recubrimientos) para separar enzimas (u otros activos macromoleculares) del líquido circundante en el que se suspenden. Los núcleos, que también se puede denominar la fase encapsulada, contienen solutos que proporcionan una presión osmótica similar en magnitud a la presión osmótica del líquido externo, también denominado la fase continua. Específicamente, la osmolaridad de los núcleos está dentro de un orden de magnitud de la osmolaridad de la composición de limpieza concentrada, que significa que los núcleos tienen 0,1 a 10 veces la osmolaridad de la composición de limpieza. En algunas realizaciones, la osmolaridad de los núcleos está dentro de 0,2 a 5 veces, 0,3 a 4 veces, 0,4 a 3 veces, 0,5 a 2 veces, 0,6 a 1,5 veces, 0,7 a 1,3 veces, 0,8 a 1,2 veces, o incluso 0,9 a 1,1 veces la osmolaridad de la composición de limpieza concentrada. Tras la dilución de la fase continua en al menos aproximadamente diez veces, como es el caso cuando se pone el detergente para lavar la ropa o lavar la vajilla en uso por el consumidor, la presión osmótica de la fase continua se reduce enormemente y repentinamente, dando como resultado la rápida entrada de agua en los núcleos, aumentando su osmolaridad a más de la de la composición de limpieza diluida, que hace que los núcleos se hinchen y hace que las membranas semipermeables estallen o se rompan, con liberación concomitante de las enzimas en la fase continua diluida.

Estas cápsulas de suministro de enzimas, también denominadas en el presente documento encapsulados de estallido osmótico, proporcionan así un medio para suspender establemente y homogéneamente la enzima o activo en un líquido, con aislamiento y protección sustancial de la formulación externa a granel. La resistencia al estallido de las membranas de cápsula se diseña para funcionar en un estrecho y definido intervalo de resistencias osmóticas. Por lo tanto, el desencadenante de la dilución es repentino, completo y relativamente insensible a variaciones en la composición química de las fases continuas y encapsuladas, aparte de la única variable de resistencia osmótica, que proporciona una base más universal para un desencadenante de dilución que la actividad del agua, fuerza iónica o químicas específicas. Una característica importante de las composiciones y métodos es que la disolución de la membrana no se requiere para la liberación de la enzima u otro activo de los núcleos después del desencadenante de la dilución.

Las realizaciones de los presentes encapsulados de estallido osmótico se describen con detalle en los siguientes párrafos.

A. Núcleos

El encapsulado de estallido osmótico contiene un núcleo que incluye material de matriz, enzimas y/u otros activos, y opcionalmente otros componentes.

1. Materiales de matriz

Los núcleos de los encapsulados de estallido osmótico incluyen un material de matriz, alternativamente denominado un osmolito, confeccionado para el entorno osmótico de la fase continua en la que se suspenderá y enzimas y/u otros activos preseleccionados para ser liberados tras el estallido osmótico.

Ejemplos no limitantes de materiales de matriz incluyen, pero no se limitan a, materiales altamente solubles en agua que son de un peso molecular inferior a 5.000 dáltones, e incluso inferiores a 1.000 dáltones, y que pueden generan una elevada presión osmótica en disolución acuosa. En algunas realizaciones, los materiales de matriz son polioles. En realizaciones particulares, los materiales de matriz son sacarosa, glucosa, fructosa, lactosa, galactosa, maltosa, glicerol, eritritol, treitol, arabitol, xilitol, ribitol, manitol, sorbitol, galactitol, fucitol, iditol, inositol, volemitol, isomalt, maltitol, lactitol, maltotriitol, maltotetraitol, poliglicitol, o una combinación de los mismos. En algunas realizaciones, el material de matriz se selecciona de sales de ácidos inorgánicos u orgánicos, que incluyen, pero no se limitan a, sales de sodio, potasio, amonio, calcio o magnesio de sulfatos, fosfatos, citratos, acetatos, cloruros, bromuros o fluoruros. En algunas realizaciones, el material de matriz es un polisacárido soluble.

En algunas realizaciones, el material de matriz es un policatión o un polianión. Los polianiones adecuados incluyen alginato, goma arábiga, poli(sulfonato de estireno). Los policationes adecuados incluyen quitosano, y poliaminas (que incluyen el polímero floculante Cytec C-581).

En algunas realizaciones, el agente beneficioso, o una composición que comprende un agente beneficioso, sirve de osmolito (véase a continuación).

2. Agentes beneficiosos

Los núcleos contienen enzimas y/u otros activos macromoleculares (conjuntamente denominados agentes beneficiosos) como parte de la matriz o se pueden recubrir con activos, o ambos. Aunque los presentes métodos son ampliamente descritos para su uso en suministrar enzimas, claramente son muy aptos para suministrar otros activos macromoleculares. Por ejemplo, una enzima puede estar presente como parte de la matriz de núcleo, mientras que otra está recubierta sobre el núcleo. En cualquier caso, los agentes beneficiosos se expondrán, por diseño, a la cantidad de agua en el entorno circundante y se deben formular en consecuencia.

El núcleo puede incluir una amplia gama de enzimas, por ejemplo, acil transferasas, a-amilasas, p-amilasas, agalactosidasas, arabinosidasas, arilesterasas, p-galactosidasas, carragenasas, catalasas, celobiohidrolasas, celulasas, condroitinasas, cutinasas, endo-p-1,4-glucanasas, endo-beta-mananasas, esterasas, exo-mananasas, galactanasas, glucoamilasas, hemicelulasas, hialuronidasas, queratinasas, lacasas, lactasas, ligninasas, lipasas, lipoxigenasas, mananasas, oxidasas, oxidorreductasas, pectato liasas, pectina acetil esterasas, pectinasas, pentosanasas, perhidrolasas, peroxidasas, peroxigenasas, fenoloxidasas, fosfatasas, fosfolipasas, fitasas, poligalacturonasas, proteasas, pululanasas, reductasas, ramnogalacturonasas, p-glucanasas, tanasas, transglutaminasas, xilan acetil-esterasas, xilanasas, xiloglucanasas, xilosidasas, metaloproteasas, serina proteasas adicionales y combinaciones de las mismas.

Ejemplos de proteasas adecuadas incluyen, pero no se limitan a, subtilisinas, tales como las derivadas deBacillus(por ejemplo, subtilisin, lentus, amyloliquefaciens, subtilisin Carlsberg, subtilisin 309, subtilisin 147 y subtilisin 168), que incluyen variantes como se describe en, por ejemplo, las patentes de EE. UU. n.° RE 34.606, 5.955.340, 5.700.676, 6.312.936 y 6.482.628. Proteasas adicionales incluyen tripsina (por ejemplo, de origen porcino o bovino) y la proteasa deFusariumdescrita en el documento de patente WO 89/06270. En algunas realizaciones, la proteasa es una o más de MAXATASE®, MAXACAL™, MAXAPEM™, OPTICLEAN®, OPTIMASE®, PROPERASE®, PURAFECT®, PURAFECT® OXP, PURAMAX™, EXCELLASE™, and PURAFAST™ (DuPont Industrial Biosciences); ALCALASE®, SAVINASE®, PRIMASE®, DURAZYM™, POLARZYME®, OVOZYME®, KANNASE®, LIQUANASE®, NEUTRASE®, RELASE® y ESPERASE® (Novozymes); BLAP™ y variantes de BLAP™ (Henkel Kommanditgesellschaft auf Aktien, Duesseldorf, Alemania) y KAP (subtilisina deB. alkalophilus;Kao Corp., Tokio, Japón). Proteasas adicionales se describen en los documentos de patente WO95/23221, WO 92/21760, WO 09/149200, WO 09/149144, WO 09/149145, WO 11/072099, WO 10/056640, WO 10/056653, WO 11/140364, WO 12/151534, publicación de patente de EE. UU. n.22008/0090747 y las patentes de EE. UU. n.25.801.039, 5.340.735, 5.500.364, 5.855.625, US RE 34.606, 5.955.340, 5.700.676. 6.312.936 y 6.482.628.

Proteasas adecuadas incluyen metaloproteasas neutras que incluyen las descritas en los documentos de patente WO 07/044993 y WO 09/058661. Otras metaloproteasas a modo de ejemplo incluyen nprE, la forma recombinante de metaloproteasa neutra expresada enBacillus subtilis(véase, por ejemplo, el documento de patente WO 07/044993) y PMN, la metaloproteasa neutra purificada deBacillus amyloliquefaciens.

Lipasas adecuadas incluyen, pero no se limitan a, lipasa deHumicola lanuginosa(véanse, por ejemplo, los documentos de patente EP 258068 y EP 305216), lipasa deRhizomucor miehei(véase, por ejemplo, el documento de patente EP 238023), lipasa deCandida,tal como lipasa deC. antarctica(por ejemplo, la lipasa A o B deC. antarctica;véase, por ejemplo, el documento de patente EP 214761), lipasas dePseudomonas,tales como lipasa deP. alcaligenesy lipasa deP. pseudoalcaligenes(véase, por ejemplo, el documento de patente EP 218272), lipasa deP. cepacia(véase por ejemplo, el documento de patente EP 331 376), lipasa deP. stutzeri(véase, por ejemplo, el documento de patente GB 1.372.034), lipasa deP. fluorescens,lipasa deBacillus(por ejemplo, lipasa deB. subtilis(Dartois et al. (1993) Biochem. Biophys. Acta 1131:253-260); lipasa deB. stearothermophilus(véase, por ejemplo, el documento de patente JP 64/744992); y lipasa deB. pumilus(véase, por ejemplo, el documento de patente WO 91/16422)).

Lipasas adecuadas adicionales incluyen lipasa dePenicillium camiembrotii(Yamaguchi et al. (1991) Gene 103:61-67), lipasa deGeotricum candidum(véase, Schimada et al. (1989) J. Biochem. 106:383-388) y diversas lipasas deRhizopus,tales como lipasa deR. delemar(Hass et al. (1991) Gene 109:117-113), una lipasa deR. niveus(Kugimiya et al. (1992) Biosci. Biotech. Biochem. 56:716-719) y lipasa deR. oryzae.Lipasas adicionales son la cutinasa derivada dePseudomonas mendocina(véase el documento de patente WO 88/09367) y la cutinasa derivada deFusarium solani pisi(documento de patente WO 90/09446). Diversas lipasas se describen en los documentos de patente WO 11/111143, WO 10/065455, WO 11/084412, WO 10/107560, WO 11/084417, WO 11/084599, WO 11/150157 y WO 13/033318. En algunas realizaciones, la proteasa es una o más de M1 LI<p>A<s>E™, LUMA FAST™ y LIPOMAX™ (DuPont Industrial Biosciences); LIPEX®, LIPOLASE® y LIPOLASE® ULTRA (Novozymes); y LIPASE P™ "Amano" (Amano Pharmaceutical Co. Ltd., Japón).

Amilasas adecuadas incluyen, pero no se limitan a, las de origen bacteriano o fúngico, o incluso de origen mamífero. Numerosas adecuadas se describen en los documentos de patente WO9510603, WO9526397, WO9623874, WO9623873, WO9741213, WO9919467, WO0060060, WO0029560, WO9923211, WO9946399, WO0060058, WO0060059, WO9942567, WO0114532, WO02092797, WO0166712, WO0188107, WO0196537, WO0210355, WO9402597, WO0231124, WO9943793, WO9943794, WO2004113551, WO2005001064, WO2005003311, WO0164852, WO2006063594, WO2006066594, WO2006066596, WO2006012899, WO2008092919, WO2008000825, WO2005018336, WO2005066338, WO2009140504, WO2005019443, WO2010091221, WO2010088447, WO0134784, WO2006012902, WO2006031554, WO2006136161, WO2008101894, WO2010059413, WO2011098531, WO2011080352, WO2011080353, WO2011080354, WO2011082425, WO2011082429, WO2011076123, WO2011087836, WO2011076897, WO94183314, WO9535382, WO9909183, WO9826078, WO9902702, WO9743424, WO9929876, WO9100353, WO9605295, WO9630481, WO9710342, WO2008088493, WO2009149419, WO2009061381, WO2009100102, WO2010104675, WO2010117511, WO2010115021, WO2013184577, WO9418314, WO2008112459, WO2013063460, WO10115028, WO2009061380, WO2009100102, WO2014099523, WO2015077126A1, WO2013184577, WO2014164777, PCT/US12/70334, PCT/US13/74282, PCT/CN2013/077294, PCT/CN2013/077134, PCT/CN2013/077137, PCT/CN2013/077142, PCT/CN2012/087135, PCT/US12/62209, PCT/CN2013/084808, PCT/CN2013/084809 y PCT/US14/23458. Amilasas comercialmente disponibles incluyen, pero no se limitan a, una o más de DURAMYL®, TERMAMYL®, FUNGAMYL®, STAINZYME®, STAINZYME PLUS®, STAINZYME ULTRA® y BAN™ (Novozymes), además de POWERASE™, RAPIDASE® y MAXAMYL® P, PREFERENZ® S100, PREFERENZ® S110 y PREFERENZ® S1000 (DuPont Industrial Biosciences).

Celulasas adecuadas incluyen, pero no se limitan a, las que tienen beneficios de cuidado del color (véase, por ejemplo, el documento de patente EP 0495257). Los ejemplos incluyen celulasas deHumicola insolens(véase, por ejemplo, la patente de EE. UU. n.° 4.435.307) y celulasas comercialmente disponibles, tales como CELLUz Ym E®, CAREZy Me® (Novozymes), KAC-500(B)™ (Kao Corporation) y REVITALENZ® (DuPont Industrial Biosciences). En algunas realizaciones, las celulasas se incorporan como porciones o fragmentos de celulasas maduras naturales o de variante, en donde una porción del extremo N está delecionado (véase, por ejemplo, la patente de EE. UU. n.° 5.874.276). Celulasas adecuadas adicionales incluyen las encontradas en los documentos de patente WO2005054475, WO2005056787, la patente de EE. UU. n.27.449.318 y la patente de EE. UU. n.27.833.773.

Mananasas adecuadas se describen en las patentes de EE. UU. n.° 6.566.114, 6.602.842, 5.476 y 775, 6.440.991). Las comercialmente disponibles incluyen, pero no se limitan a, MANNASTAR®, PURABRITE™ y m An NAWAY®.

En algunas realizaciones, se usan peroxidasas en combinación con peróxido de hidrógeno o una fuente del mismo (por ejemplo, un percarbonato, perborato o persulfato) en las composiciones de las presentes enseñanzas. En algunas realizaciones alternativas, se usan oxidasas en combinación con oxígeno. Ambos tipos de enzimas se usan para el "blanqueo en disolución" (es decir, para prevenir la transferencia de un tinte textil de una tela teñida a otra tela cuando las telas se lavan juntas en un líquido de lavado), preferentemente junto con un agente potenciador (véanse, por ejemplo, los documentos de patente WO 94/12621 y WO 95/01426). Peroxidasas/oxidasas adecuadas incluyen, pero no se limitan a, las de origen vegetal, bacteriano o fúngico. En algunas realizaciones se incluyen mutantes químicamente o genéticamente modificados.

Perhidrolasas adecuadas incluyen la enzima deMycobacterium smegmatis.Esta enzima, sus propiedades enzimáticas, su estructura, y numerosas variantes y homólogos de la misma, se describen con detalle en las publicaciones de solicitud de patente internacional WO 05/056782A y WO 08/063400A, y las publicaciones de patente de EE. UU. US2008145353 y US2007167344. En algunas realizaciones, la perhidrolasa deMycobacterium smegmatis,u homólogo, incluye la sustitución S54V.

Otras perhidrolasas adecuadas incluyen miembros de la familia 7 de esterasa de la familia de hidratos de carbono (CE-7 familia) descritos en, por ejemplo, el documento de patente WO2007/070609 y las publicaciones de solicitud de patente de Ee . UU. n.° 2008/0176299, 2008/176783 y 2009/0005590. Miembros de la familia CE-7 incluyen desacetilasas de cefalosporina C (CAH; E.C. 3.1.1.41) y acetil xilan esterasas (AXE; E.C. 3.1.1.72). Miembros de la familia de esterasas CE-7 comparten un motivo distintivo conservado (Vincent et al., J. Mol. Biol., 330:593-606 (2003)).

Otras enzimas perhidrolasas adecuadas incluyen las deSinorhizobium meliloti, Mesorhizobium loti, Moraxella bovis, Agrobacterium tumefaciensoProsthecobacter dejongeii(documento de patente WO2005056782),Pseudomonas mendocina(patente de EE. UU. n.° 5.389.536) oPseudomonas putida(patentes de EE. UU. n.° 5.030.240 y 5.108.457).

Las enzimas pueden estar cristalizadas, precipitadas, secadas por pulverización, liofilizadas y/o comprimidas y se proporcionan en forma seca, o forma líquida resuspendida de las mismas. Las enzimas se pueden proporcionar como un concentrado de ultrafiltración. Se pueden purificar a un nivel preseleccionado.

Donde las enzimas están recubiertas sobre núcleos, se pueden aplicar en forma de o disoluciones orgánicas o dispersiones acuosas. Las disoluciones de recubrimiento pueden contener adicionalmente plastificantes, cargas, pigmentos, colorantes o lubricantes, mientras que dichos materiales adicionales no impidan el paso de agua al núcleo. Procesos de recubrimiento adecuados incluyen recubrimiento por pulverización en lecho fluidizado, recubrimiento en paila, coacervación y recubrimiento del polvo.

Formulaciones detergentes representativas útiles para la presente invención incluyen las formulaciones detergentes encontradas en los documentos de patente WO2013063460, WO2003010266, WO2006002755, WO2006088535 y US20110263475.

En algunas realizaciones, el agente beneficioso, o una composición que comprende el agente beneficioso, es en sí mismo un osmolito. Por ejemplo, caldo celular o concentrado de ultrafiltrado que contiene enzimas, o incluso enzimas purificadas concentradas, pueden servir de osmolito, que se expande en la presión osmótica reducida de un líquido de lavado en comparación con una composición de limpieza concentrada.

3. Tamaño y aspecto

No se cree que la distribución de diámetros y tamaños nominales de los núcleos sea crítica, pero puede ser confeccionada para adaptarse a los requisitos de fabricación, rendimiento, seguridad, y otros requisitos. Partículas más pequeñas de aproximadamente 40 pm (micras, micrómetros) no son visibles para el ojo humano. Los presentes núcleos pueden ser mucho más pequeños de 40 pm, incluso en el intervalo de nm (nanómetros). Dichas partículas son esencialmente invisibles en una composición de limpieza. Los intervalos de tamaño a modo de ejemplo son 50 100 nm, 50-150 nm, 100-150 nm, 100-200 nm, 150-250 nm, 200-250 nm, 200-300 nm, 250-300 nm, 300-350 nm, 300 400 nm, 350-500 nm, 400-550 nm, 450-600 nm, 600-700 nm, 700-800 nm, 800-900 nm, 900-1000 nm, 1-10 pm, 10 20 pm, 20-30 pm y 30-40 pm. Partículas más grandes, por ejemplo, superiores a aproximadamente 40 pM, y ciertamente superiores a 100 pm, 150 pm, o incluso 200 pm, son visibles para el ojo humano y puede estar brillantemente coloreadas de forma que sean prominentemente visibles en la composición de limpieza. Los intervalos de tamaño a modo de ejemplo son 40-80 pm, 50-100 pm, 50-150 pm, 100-150 pm, 100-200 pm, 150-250 pm, 200 250 pm, 200-300 pm, 250-300 pm, 300-350 pm, 300-400 pm, 350-500 pm y 400-550 pm.

En algunos casos, el intervalo de distribución de tamaños es estrecho, de forma que los encapsulados de estallido osmótico son de tamaño uniforme. En algunos casos, la distribución de tamaños no es crítica. En algunos encapsulados de estallido osmótico que contienen diferentes enzimas u otros activos son de tamaño diferente o color diferente de forma que un fabricante de detergente, o un consumidor, pueda identificar el contenido de los encapsulados de estallido osmótico basándose en su color y tamaño. En otros casos, los diferentes colores o tamaños son puramente por estética.

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Se pueden producir núcleos por diversos procesos, que incluyen secado por pulverización, precipitación, cristalización, coprecipitación con agentes complejantes, aglomeración en lecho fluidizado, granulación a alto cizallamiento, granulación en paila, extrusión/esferonización y la reducción de tamaño se puede realizar usando procesos tales como molienda con aire, trituración, u otros métodos. Procesos tales como secado por pulverización y precipitación son capaces de producir polvos con diámetros inferiores a aproximadamente 50 micrómetros, y en algunos casos inferiores a aproximadamente 10 micrómetros. Se pueden usar otras técnicas para producir partículas incluso más pequeñas, tales como partículas de submicrómetros o nanopartículas, que incluyen atomización de alta intensidad y atomización con no disolventes, tales como dióxido de carbono supercrítico.

B. Recubrimientos

Para lograr el aislamiento químico de la carga de enzima del entorno de almacenamiento, el sistema requiere un recubrimiento/encapsulado que permita que pasen moléculas muy pequeñas como el agua, mientras que excluyen tensioactivos, coadyuvantes, quelantes, polímeros de redeposición, sales y otros osmolitos encontrados normalmente en las composiciones detergentes para lavar ropa y lavavajillas. Idealmente, la membrana tiene un corte de peso molecular entre 20 y 100 dáltones, que excluye la difusión de enzimas (10.000 a 100.000 dáltones), azúcares (200 -600 dáltones), iones como calcio (40 dáltones) y tensioactivos (1.000 a 3.000 dáltones) en la partícula de núcleo.

Las membranas semipermeables insolubles en agua se forman a partir de ésteres de celulosa, tales como acetato de celulosa, triacetato de celulosa, acetato-butirato de celulosa y acetato-propionato de celulosa, y éteres de celulosa.

Resinas adecuadas incluyen los productos de reacción de un aldehído y una amina, donde aldehídos adecuados incluyen formaldehído y aminas adecuadas incluyen melamina, urea, benzoguanamina, glicolurilo y mezclas de los mismos. Melaminas adecuadas incluyen metilol melamina, metilol melamina metilado, imino melamina y mezclas de los mismos. Ureas adecuadas incluyen dimetilol urea, dimetilol urea metilada, urea-resorcinol y mezclas de los mismos. Se prefiere particularmente el uso de resinas de melamina (melamina y formaldehído) y resinas de ureaformol (urea y formaldehído). Se pueden obtener materiales adecuados a partir de, por ejemplo, Solutia Inc. (St Louis, Missouri, EE. UU.), Cytec Industries (West Paterson, New Jersey, EE. UU.), Sigma-Aldrich (St. Louis, Missouri, EE. UU.).

Se pueden aplicar recubrimientos en forma de disoluciones orgánicas o dispersiones acuosas. Las disoluciones de recubrimiento pueden contener adicionalmente plastificantes, cargas, pigmentos, colorantes o lubricantes, mientras que dichos materiales adicionales no afectan adversamente la impermeabilidad al osmolito del recubrimiento.

La encapsulación de núcleos se puede realizar mediante una variedad de métodos, que incluyen recubrimiento por pulverización en lecho fluidizado, recubrimiento en paila, recubrimiento de polvo, polimerización interfacial, polimerizaciónin situ,coacervación, secado en líquido, secado por pulverización, curado en líquido y suspensión de aire. Los materiales de membrana y métodos de aplicación de los materiales de membrana se describen con detalle en los documentos de patente WO2007/038570, US7901772, y US8460792, WO2008/152543 y US8551935, y WO2011127011 y US20140107009.

Al igual que con los núcleos, los encapsulados de estallido osmótico que contienen diferentes enzimas u otros activos pueden ser coloreados de manera diferente de forma que un fabricante de detergentes, o un consumidor, pueda identificar el contenido de los encapsulados de estallido osmótico basándose en su color y tamaño. En otros casos, los colores son puramente por estética.

Debido a que el sistema se basa en una gran presión osmótica en el interior de la partícula o cámara para hacer que estalle la membrana semipermeable, una característica importante de las composiciones y métodos es que la membrana está completa e intacta antes del estallido. Orificios y fisuras en la membrana darán como resultado que una partícula o cámara pierda su contenido en respuesta al aumento de presión osmótica, en vez de liberar el contenido rápidamente. Dentro de una población de partículas o cámaras, un subconjunto con orificios o fisuras es aceptable, pero, en general, es contrario a la teoría del sistema de suministro y se debe evitar.

Se pueden crear bicapas aplicando una primera capa de un polímero soluble en agua (por ejemplo, por recubrimiento por pulverización u otros procesos acuosos) y luego aplicando un segundo agente reactivo (polímero soluble en agua, sal u otro agente de reticulación) para formar una membrana semipermeable en la interfase entre el primer polímero y el segundo agente reactivo. El segundo agente reactivo interactúa con la capa soluble en agua por uno de varios mecanismos, que incluyen polimerización interfacial (es decir, una reacción covalente), complejación iónica (por ejemplo, en el caso de polielectrolitos de carga opuesta), reticulación (por ejemplo, reticulación de ion borato o sulfato de PVA) y/o precipitación interfacial. El segundo agente reactivo se puede aplicar o pulverizando una disolución acuosa del agente sobre partículas recubiertas con el primer polímero o introduciendo las partículas recubiertas en un baño que contiene una disolución acuosa del agente reactivo, luego separando las partículas del baño. Se pueden emplear etapas de "curado" adicionales para potenciar o alterar las propiedades de la membrana interfacial, por ejemplo, someter las partículas recubiertas bicapa a humedad o temperatura para potenciar la reacción interfacial entre los dos componentes de la membrana. El curado final puede tener lugar cuando las partículas ya están implantadas en su aplicación.

C. Propiedades de microencapsulados osmóticos

El mecanismo de liberación por estallido implica al núcleo que contiene osmolito de un dializador, en este caso una partícula de núcleo, que se llena con agua debido a la ley de Fick. A medida que el dializador se llena con agua, la presión osmótica en el interior del dializador aumenta hasta un alto nivel, que hace que se deforme una membrana semipermeable circundante y con el tiempo se rasgue, liberando la carga de enzimas en el entorno circundante. El sistema está previsto para su uso en aplicaciones de lavado de ropa y lavado de vajillas, donde las enzimas son retenidas en una partícula o recipiente durante el almacenamiento y se liberan cuando la composición para lavar la ropa o lavar la vajilla se diluye con agua.

Por lo tanto, los presentes encapsulados de estallido osmótico se formulan de un modo tal que el recubrimiento es permeable al agua, pero no a la enzima u osmolitos y el recubrimiento mantiene la integridad estructural bajo un gradiente de presión osmótica relativamente bajo, por ejemplo, inferior a aproximadamente 20 atmósferas, o un gradiente de presión osmótica negativo, pero se rompe de forma fiable y se vuelve permeable a las enzimas y osmolitos bajo un gradiente de presión osmótica superior a aproximadamente 20 atmósferas, por ejemplo, al menos 20, al menos 30, al menos 50, al menos 100, al menos 150, al menos 200, o incluso al menos 300 atmósferas, dependiendo del material de matriz de núcleo usado.

El núcleo seco se formula de manera que, tras el humedecimiento con agua, se genera una presión osmótica interna superior a 20 atmósferas, por ejemplo, al menos 20, al menos 30, al menos 50, al menos 100, al menos 150, al menos 200, o incluso al menos 300 atmósferas, dependiendo del recubrimiento usado. El núcleo y el recubrimiento se seleccionan para funcionar en concierto para garantizar la no rotura de los encapsulados de estallido osmótico antes de la dilución de la fase líquida continua circundante y la eficiente liberación de enzima y otros activos tras la dilución.

Una característica importante de un sistema de suministro de estallido osmótico es su capacidad para liberar eficientemente su carga tras la dilución en agua. A este respecto, la eficiencia se refiere tanto a la velocidad como a la completitud. Los encapsulados de estallido osmótico deben ser capaces de liberar al menos el 50 %, al menos el 60 %, al menos el 70 %, al menos el 80 %, al menos el 90 %, al menos el 95 %, o más de su carga de enzima cuando se exponen a un alto entorno de agua. El tiempo de liberación debe ser rápido, y puede ocurrir antes de que la composición de limpieza concentrada se diluya completamente en el líquido de lavado. Por ejemplo, el 90 % de los encapsulados de estallido osmótico pueden estallar en al menos 3 minutos desde la dilución, o incluso en 2 minutos, 1 minuto, 30 segundos, 10 segundos después de la dilución.

IV. Composiciones que contienen los encapsulados de estallido osmótico

Los presentes encapsulados de estallido osmótico se pueden añadir a los detergentes para lavar ropa y lavar la vajilla que se diluyen al menos aproximadamente diez veces en agua cuando se ponen en uso. Estas composiciones se denominan conjuntamente composiciones de limpieza concentradas. La composición puede no incluir agua o hasta aproximadamente el 35 % de agua en peso (por ejemplo, hasta aproximadamente el 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30 o 35 % de agua en peso). En algunas realizaciones, la composición que contiene una suspensión de enzimas contiene cualquiera de aproximadamente 1 % a aproximadamente 30 %, aproximadamente 5 % a aproximadamente 25 %, aproximadamente 5 % a aproximadamente 15 %, aproximadamente 5 % a aproximadamente 10 %, aproximadamente 10 % a aproximadamente 20 %, o aproximadamente 15 % a aproximadamente 25 % de agua en peso.

En algunas realizaciones, la composición detergente es una composición detergente líquida para lavar ropa que contiene hasta aproximadamente 35 % o menos agua, por ejemplo, desde aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 25 % de agua (vol/vol). Los ejemplos de composiciones detergentes bajas en agua son detergentes para lavar la ropa líquidos de alto rendimiento (HDL), tales como el detergente para lavar la ropa líquido triple concentrado ALL® Small & Mighty (Sun Products Corp.), el detergente para lavar la ropa líquido 2x concentrado a Rm & HAMMER® (Church & Dwight), el detergente para lavar la ropa líquido concentrado PUREX@ (Henkel), el detergente para lavar la ropa líquido 2x ultraconcentrado TIDE@ (Procter & Gamble) y similares.

En algunas realizaciones, la composición detergente es una composición detergente líquida para lavar la ropa baja en agua que contiene hasta aproximadamente 10 % o menos agua, por ejemplo, desde aproximadamente 1 % hasta aproximadamente 10 % de agua (vol/vol). Los ejemplos de composiciones detergentes bajas en agua se encuentran en PUREX@ UltraPacks (Henkel), FINISH® Quantum (Reckitt Benckiser), CLOROX™ 2 Packs (Clorox), OxiClean Max Force Power Paks (Church & Dwight) y TIDE@ Stain Release, CASCADE® ActionPacs, y T iDe@ Pods™ (Procter & Gamble). Las composiciones detergentes muy bajas en agua preferidas no disuelven el material soluble en agua usado en los envases de dosis unitaria descritos en el presente documento.

Las enzimas presentes en los encapsulados de estallido osmótico son estables en una composición que contiene los presentes encapsulados de estallido osmótico (es decir, son catalíticamente activas tras la dilución de una composición de limpieza que comprende encapsulados de estallido osmótico) durante al menos 9 días a 37 °C. En algunas realizaciones, una enzima de interés presenta al menos aproximadamente 50, 60, 70, 80, 90, 95 % o esencialmente todo el potencial catalítico inicial tras la dilución en agua, después de aproximadamente 2 semanas, 1 mes, 2 meses o 3 meses o más a 25 °C. En algunas realizaciones, una enzima de interés es estable en la composición que contiene una suspensión de enzima, que presenta al menos aproximadamente 50, 60, 70, 80, 90, 95 % o esencialmente todo el potencial catalítico inicial tras la dilución en agua, después de aproximadamente 2 semanas, 1 mes, 2 meses o 3 meses o más a 37 °C.

Las composiciones de limpieza concentradas pueden contener uno o más tensioactivos, coadyuvantes, blanqueadores, precursores del blanqueo, estabilizadores enzimáticos, agentes complejantes, agentes quelantes, reguladores de la espuma, inhibidores de la corrosión, agentes antielectrostáticos, colorantes, perfumes, bactericidas, fungicidas y activadores, y cualquiera de los componentes adicionales enumerados anteriormente para su inclusión en las suspensiones enzimáticas líquidas activadas por agua.

En algunas realizaciones, la composición detergente no contiene boro o borato. En algunas realizaciones, el detergente contiene un bajo nivel (por ejemplo, submilimolar) de calcio. En algunas realizaciones, la composición detergente contiene bajos niveles (por ejemplo, submilimolares) de metales del periodo IV, por ejemplo, K, Ca, Mn, Fe, Co, Ni, Cu y Zn.

Una ventaja de los encapsulados de estallido osmótico es que por encapsulación de enzimas se puede usar una mayor cantidad de enzima en una aplicación dada sin crear un riesgo elevado de sensibilización como resultado de la inmunorreactividad. Esto es una consideración importante para, por ejemplo, los trabajadores en las instalaciones de fabricación de detergentes para lavar la ropa y consumidores de los detergentes para lavar la ropa. En algunas realizaciones, el uso de suspensiones enzimáticas líquidas activadas por agua permite la inclusión de 1,5 veces, 2 veces, 3 veces, 4 veces, 5 veces o más enzimas que serían aceptables en una composición detergente comparable que no incluía las presentes suspensiones enzimáticas líquidas activadas por agua.

V. Métodos de uso

Los encapsulados de estallido osmótico descritos en el presente documento se pueden usar en diversas aplicaciones de limpieza donde una composición de limpieza concentrada se diluye en agua. La liberación de enzima, es decir," activación" de los encapsulados de estallido osmótico, requiere diluir la composición de limpieza concentrada que contiene los encapsulados de estallido osmótico al menos diez veces con agua. La dilución puede ser mucho mayor.

En algunas realizaciones, la activación se realiza en un cubo u otro recipiente, que incluye un recipiente que se va a limpiar. En el caso de una composición detergente para lavar la ropa, la activación se realiza normalmente en una lavadora. En el caso de una composición detergente para lavar la vajilla, la activación normalmente se realiza en un lavavajillas.

Los siguientes ejemplos pretenden ilustrar, pero no limitar, las suspensiones enzimáticas líquidas activadas por agua.

EJEMPLOS

Preparación de gránulos de enzima recubiertos con etilcelulosa

A. Preparación de núcleos calientes

Se preparan núcleos calientes de un agente beneficioso usando recubrimiento en lecho fluido acuoso. Se cargan aproximadamente 912 gramos (g) de sacarosa granulada en la recubridora de lecho fluido Vector VFC-1 (Freund-Vector, Marion, Iowa, EE. UU.). Los gránulos de sacarosa (también llamados semillas) sirven tanto de sustrato para recibir el agente beneficioso como de núcleo osmótico que generará una alta presión osmótica para estallar una membrana de etilcelulosa aplicada posteriormente tras la difusión de agua a través de la membrana. Las semillas de sacarosa se fluidizan a 18,88-23,6 l/s (40-50 pies cúbicos por minuto (CFM)) de caudal de aire con una temperatura de entrada de 60-68 °C y una temperatura de lecho de 40 °C. Se combinan 623 g del agente beneficioso UFC con 314 g de 15 % peso/peso (p/p) de disolución acuosa de poli(alcohol vinílico) y 53 g adicionales de agua y se mezcla bien o con una mezcladora superior o una barra de agitación en un agitador magnético. Esta disolución se pulveriza entonces sobre las semillas de sacarosa a una tasa de pulverización inicial de 5 gramos por minuto (g/min) ascendiendo hasta una tasa final de 15 g/min en la atomización durante 30 min, a una presión del aire de 276 kPa (40 libras por pulgada cuadrada (psi)). Los núcleos calientes de agente beneficioso se recubren entonces con etilcelulosa a través de uno de dos procesos: (B) recubrimiento de etilcelulosa basado en disolvente usando una recubridora de lecho fluidizado o (C) recubrimiento del fundido caliente usando una recubridora de disco giratorio.

B. Recubrimiento basado en disolvente con etilcelulosa

Se cargan 1,020 g de los núcleos calientes de agente beneficioso previamente preparados en la recubridora de lecho fluido VFC-1. Los núcleos calientes se fluidizan a 18,88-23,6 l/s (40-50 CFM) de caudal de aire con una temperatura de entrada de 55-60 °C y una temperatura de lecho de 35-45 °C. Se combinan 1,271 g de una disolución al 15 % (p/p) de etilcelulosa combinada disuelta en etanol con 21 g de plastificante de triacetina y esta disolución se pulveriza sobre los núcleos calientes en gránulo con una presión de aire de atomización de 276 kPa (40 psi) y una tasa de pulverización de 10 g/m. Se puede realizar una etapa de recocido adicional a 60-80 °C durante 30 minutos (min) después de que se complete el recubrimiento.

C. Recubrimiento del fundido caliente con etilcelulosa

Se cargan 1,020 g de los núcleos calientes de agente beneficioso previamente preparados en la recubridora giratoria. Se combinan 191 g de etilcelulosa en polvo con 21 g de triacetina y la mezcla se calienta hasta 160 -180 °C para formar un líquido fundido caliente. Este líquido fundido caliente se mezcla entonces con los núcleos calientes sólidos y la suspensión de núcleos calientes se deposita a una tasa de 100 g/min sobre el centro del plato de disco giratorio que gira a 6.000 rpm. Las partículas recubiertas se dejan enfriar en una torre de caída a temperatura ambiente y se recogen en la parte inferior de la torre.

D. Preparación de gránulos basados en núcleos de arena

Se prepararon núcleos calientes de un modo idéntico al Ejemplo A sustituyéndose la sacarosa granulada por arena lavada con ácido de 300 micrómetros (pm). El agente beneficioso fue un UFC de proteasa de variante de subtilisina que sirvió tanto de agente beneficioso como de núcleo osmótico, por sí mismo, puesto que el UFC contuvo una fracción significativa de osmolitos de menor peso molecular, tales como azúcares y péptidos. Se aplicó un recubrimiento basado en dispersión acuosa de etilcelulosa al gránulo al 2, 4, 20, 15 y 20 % p/p como se describe en el Ejemplo B para formar los gránulos recubiertos finales.

E. Evaluación de la fuga de enzimas de gránulos de núcleo de arena mientras se almacenan en el detergente para lavar la ropa y liberación de enzima en el agua de lavado

Se evaluaron gránulos basados en núcleos de arena del Ejemplo D para su fuga colocando aproximadamente 0,10 gramos de gránulos en un tubo de ensayo cónico de polipropileno de mililitros (50 pl) que contenía 10 gramos de detergente líquido para lavar la ropa bajo en agua inactivado por calor TIDE™ y se midió la actividad enzimática en el detergente con el tiempo. El tubo cónico se mezcló continuamente de extremo a extremo para mantener las partículas bien mezcladas y dispersadas en el detergente y se midió la actividad enzimática usando un ensayo de actividad de proteasa habitual.

Los gránulos se evaluaron para la liberación en el agua de lavado tomando estos gránulos ya dispersados en el detergente y diluyéndolos por un factor de 1.000 o más en agua mientras se mezclaban. Después de una hora de mezcla, la actividad enzimática en el agua de lavado se midió usando un ensayo de actividad de proteasa habitual. El porcentaje de enzima fugada (en el caso del almacenamiento de detergente) o liberada (en el caso de dilución de agua de lavado) se calculó dividiendo la actividad medida en el detergente o agua de lavado por la actividad esperada (es decir, la actividad esperada si toda la enzima se hubiera fugado/liberado del gránulo).

Los resultados de la fuga de enzimas para los gránulos almacenados durante 24, 48 o 72 horas en el detergente líquido para lavar la ropa TIDE@ y posteriormente liberados en el agua de lavado después de una hora para un gránulo con una carga de 4,55 % (p/p) de proteasa de subtilisina se muestran en la Figura 1. Similarmente, los resultados de la fuga de enzima para gránulos almacenados durante 24 o 48 horas en el detergente líquido para lavar la ropa TIDE@ y posteriormente liberados en el agua de lavado después de una hora para un gránulo con una carga de 2,66 % (p/p) de proteasa de subtilisina se muestra en la figura 2.

Como se muestra en la Figura 1, a niveles de recubrimiento de etilcelulosa por debajo de aproximadamente el 10 %, ocurre una fuga sustancial (hasta el 73 %) de la carga de enzima en el detergente líquido para lavar la ropa TIDE@ durante el almacenamiento, mientras que a niveles de recubrimiento de etilcelulosa superiores al 10 % la fuga se reduce enormemente (por ejemplo, inferior al 8 %). En las pruebas de liberación en agua de lavado, se mide un espectacular aumento en la liberación de enzima (24 al 32 %) para gránulos con niveles de recubrimiento de etilcelulosa del 10 % o superiores.

Similarmente, como se muestra en la Figura 2, a niveles de recubrimiento de etilcelulosa por debajo de aproximadamente el 10 %, ocurre una fuga sustancial (hasta el 100 %) de la carga de enzima en el detergente líquido para lavar la ropa TIDE@ durante el almacenamiento, mientras que a niveles de recubrimiento superiores al 10 % la fuga se reduce enormemente (inferior al 13 %). En las pruebas de liberación en agua de lavado, se mide un espectacular aumento en la liberación de enzima (42 al 54 %) para gránulos con niveles de recubrimiento de etilcelulosa del 10 % o superiores.

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Una cápsula de suministro para la liberación de un agente beneficioso de una composición de limpieza concentrada tras la dilución de la composición de limpieza para producir líquido de lavado diluido, comprendiendo la cápsula: un núcleo que comprende material de matriz y un agente beneficioso, en donde la osmolaridad del núcleo está dentro de un orden de magnitud de la osmolaridad de la composición de limpieza concentrada, cuyo núcleo está encapsulado con una membrana semipermeable sustancialmente insoluble que es permeable al agua pero no al material de matriz, el agente beneficioso, u otros osmolitos presentes en el núcleo o composición de limpieza concentrada, y en donde la membrana semipermeable se forma a partir de un éster de celulosa o éter de celulosa;

en donde cuando se sumerge en la composición de limpieza concentrada, la presión osmótica en el núcleo sigue estando dentro de un orden de magnitud de la presión osmótica de la composición de limpieza concentrada y la membrana semipermeable retiene la integridad estructural;

en donde tras la dilución de la composición de limpieza en al menos diez veces para producir un líquido de lavado, la presión osmótica reducida del líquido de lavado en comparación con la composición de limpieza concentrada hace que el agua difunda a través de la membrana semipermeable en el núcleo, haciendo que el núcleo se expanda y estalle o rompa la membrana semipermeable, con liberación concomitante del agente beneficioso en el líquido de lavado; y

en donde el agente beneficioso es una o más enzimas u otros activos macromoleculares.

2. La cápsula de suministro de la reivindicación 1, en donde el recubrimiento mantiene la integridad estructural en un gradiente de presión osmótica de menos de 20 atmósferas, o un gradiente de presión osmótica negativo, pero estalla o se rompe de forma fiable y se vuelve permeable a las enzimas y osmolitos bajo un gradiente de presión osmótica superior a 20 atmósferas,

3. La cápsula de suministro de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el núcleo, tras ponerse en contacto con el líquido de lavado diluido, es capaz de producir una presión osmótica interna superior a 20 atmósferas con respecto al líquido de lavado, estallando o rompiendo de forma fiable el recubrimiento.

4. La cápsula de suministro de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde:

(a) el material de matriz se selecciona del grupo que consiste en sacarosa, glucosa, fructosa, lactosa, galactosa, maltosa, glicerol, eritritol, treitol, arabitol, xilitol, ribitol, manitol, sorbitol, galactitol, fucitol, iditol, inositol, volemitol, isomalt, maltitol, lactitol, maltotriitol, maltotetraitol y poliglicitol; o

(b)

el material de matriz se selecciona de sales de ácidos inorgánicos u orgánicos; o

(c) el material de matriz es un polisacárido soluble.

5. La cápsula de suministro de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la membrana semipermeable comprende un material seleccionado del grupo que consiste en etilcelulosa, acetato de celulosa, diacetato de celulosa y triacetato de celulosa.

6. La cápsula de suministro de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el diámetro del núcleo es entre 50 nm y 2.000 nm.

7. La cápsula de suministro de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el agente beneficioso se mezcla dentro del material de matriz.

8. La cápsula de suministro de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el agente beneficioso se recubre sobre el material de matriz.

9. Un método de liberación de un agente beneficioso de una composición de limpieza concentrada tras la dilución de la composición de limpieza en agua para producir un líquido de lavado, que comprende:

proporcionar una composición de limpieza concentrada que comprende cápsulas que comprenden partículas de núcleo con recubrimientos, en donde las partículas de núcleo comprenden material de matriz y un agente beneficioso, siendo el material de matriz capaz de expandirse en volumen cuando pasa de un primer entorno que tiene osmolaridad similar a la osmolaridad del núcleo a un segundo entorno que tiene osmolaridad inferior a la osmolaridad del núcleo, estando la partícula de núcleo recubierta con una membrana semipermeable sustancialmente insoluble que permite la difusión de agua pero no los materiales de matriz del núcleo, agente beneficioso, u otros solutos en el núcleo o la composición detergente concentrada, a través de la membrana; y

diluir la composición de limpieza concentrada al menos diez veces con agua para producir el líquido de lavado que tiene una menor osmolaridad que la composición de limpieza concentrada, en donde la membrana semipermeable comprende un éster de celulosa;

en donde, tras pasar del primer entorno al segundo entorno, el núcleo de las cápsulas se hincha en volumen y provoca el estallido o la rotura de las membranas semipermeables, dando como resultado la liberación del agente beneficioso en el líquido de lavado, y en donde la disolución de la membrana semipermeable no es crítica para la liberación del agente beneficioso; y

en donde el agente beneficioso es una o más enzimas u otros activos macromoleculares.

10. El método de la reivindicación 9, en donde el recubrimiento mantiene la integridad estructural bajo un gradiente de presión osmótica inferior a 20 atmósferas, o un gradiente de presión osmótica negativa, pero estalla o se rompe de forma fiable y se vuelve permeable a enzimas y osmolitos bajo un gradiente de presión osmótica superior a 20 atmósferas,

11. El método de la reivindicación 9 o la reivindicación 10, en donde el núcleo, tras ponerse en contacto con el líquido de lavado diluido, es capaz de producir una presión osmótica interna superior a 20 atmósferas con respecto al líquido de lavado, estallando o rompiendo de forma fiable el recubrimiento.

12. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en donde:

(a) el material de matriz se selecciona del grupo que consiste en sacarosa, glucosa, fructosa, lactosa, galactosa, maltosa, glicerol, eritritol, treitol, arabitol, xilitol, ribitol, manitol, sorbitol, galactitol, fucitol, iditol, inositol, volemitol, isomalt, maltitol, lactitol, maltotriitol, maltotetraitol y poliglicitol; o

(b) el material de matriz se selecciona de sales de ácidos inorgánicos u orgánicos; o

(c) el material de matriz es un polisacárido soluble.

13. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en donde la membrana semipermeable comprende un material seleccionado del grupo que consiste en etilcelulosa, acetato de celulosa, diacetato de celulosa y triacetato de celulosa.

14. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en donde el diámetro del núcleo está entre 50 nm y 2.000 nm.

15. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, en donde el agente beneficioso se mezcla dentro del material de matriz.

16. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, en donde el agente beneficioso se recubre sobre el material de matriz.