PL232678B1 - Formulacja nanostrukturalnych nośników lipidowych i sposób jej wytwarzania - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest formulacja nanostrukturalnych nośników lipidowych i sposób jej wytwarzania.

Formulacja według wynalazku może znaleźć zastosowanie w kosmetyce i w farmacji.

Nanocząstki i nanomateriały znalazły zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, w tym również w przemyśle kosmetycznym i farmaceutycznym. Liczba praktycznych zastosowań tych nowych materiałów szybko wzrasta.

Bardzo popularną w ostatnich czasach formą nośnika dla wrażliwych na warunki zewnętrzne substancji aktywnych, zarówno w produktach farmaceutycznych jak i kosmetycznych, stały się nanocząstki lipidowe. Stanowią one alternatywny, koloidalny system dostarczania substancji aktywnych dla tradycyjnych nośników, jak liposomy czy nanocząstki polimerowe. Z fizykochemicznego punktu widzenia są to dyspersje ze stałym rdzeniem lipidowym. Składają się z fazy tłuszczowej (od 0,1 do 30%) zdysper-gowanej w roztworze wodnym z dodatkiem surfaktantu (od 0,5 do 5%). Substancje aktywne są rozpuszczane lub delikatnie dyspergowane w matrycy lipidowej. Rozmiar nanocząstek lipidowych zazw yczaj mieści się w granicach od 40 do 1000 nm. Różnią się od nanoemulsji tym, że rdzeń lipidowy jest w stanie stałym. Może to być pojedynczy lipid bądź mieszanina lipidów. Termin lipid w tym przypadku obejmuje triglicerydy, częściowe glicerydy, kwasy tłuszczowe, woski bądź steroidy.

Nanostrukturalne nośniki lipidowe (NLC - z ang. nanostructural lipid carriers) są coraz częściej stosowaną obecnie generacją nanocząstek ze stałą matrycą. Jedną z ich zalet jest brak utraty substancji aktywnej podczas przechowywania, co ma miejsce w stałych nanocząstkach lipidowych (SLN - z ang.: solid lipid nanoparticles). Stałe lipidy bądź ich mieszaniny, po utworzeniu SLN krystalizują w polifomicz-nych formach. Jednak podczas przechowywania przechodzą one w formy o mniejszej ilości szczelin w strukturze kryształu. Nanostrukturalne nośniki lipidowe powstają w wyniku złączenia stałych lipidów z olejami. W ten sposób otrzymuje się matrycę lipidową z obniżoną temperaturą topnienia w stosunku do| stałego lipidu. Tak powstała matryca jest dalej stała w temperaturze ciała ludzkiego, nie ma struktury uporządkowanego kryształu, lecz występuje w stanie amorficznym lub niedoskonałego kryształu. Aktywne związki znacznie lepiej rozpuszczają się w olejach niż w stałych lipidach, dlatego też w NLC można umieścić większą ilość czynnej substancji. Łatwo ulegającą oksydacji substancją aktywną o wysokiej użyteczności kosmetycznej i farmaceutycznej jest olej z pestek truskawki.

Olej z pestek truskawki jest cennym źródłem niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych, takich jak linolowy powyżej 40%, α-linolenowy do 40% oraz oleinowy do 20% ((1) Van Hoed V, De Clercq N, Echim C, Andjelkovic M, Leber E, Dewettinck K, and Verhe R. Berry seed: A source of specialty oils with high content of bioactives and nutritional value. J Food Lipids. 2009;16:33-49).

Olej ten jest stosowany w pielęgnacji skóry suchej, zniszczonej i dojrzałej. Wykazuje on aktywność przeciwzmarszczkową. Łatwo się wchłania, działa nawilżająco i odżywczo ((2) A.C. Dweck, Formulating natural cosmetics, Allured Business Media, 2011). Olej z pestek truskawki zawiera w swym składzie również kwas elagowy z grupy polifenoli o właściwościach przeciwrakowych, przeciwbakteryj-nych i przeciwwirusowych.

Niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe (NNKT), w które bogaty jest olej z pestek truskawki, są szczególnie narażone na procesy utleniania, wskutek czego tracą swoje właściwości biologiczne. Utlenianie NNKT zachodzi w procesie autooksydacji, której sprzyja podwyższona temperatura oraz obecność światła słonecznego. W amerykańskim zgłoszeniu patentowym (3) US 2013/0017239A1 ujawniono receptury nanocząstek lipidowych SLN i NLC, będących potencjalnymi nośnikami wrażliwych substancji aktywnych, takich jak koenzym Q10, retinol i szereg innych, które mogą ulegać degradacji w procesie oksydacji. Przedmiotem tego zgłoszenia są systemy dostarczania składników aktywnych, zawierające nanocząstki lipidów, takie jak SLN i NLC, powlekane polimerami, a także ich zastosowanie do wytwarzania kompozycji farmaceutycznych, kosmetycznych i odżywczych. Jako sposoby wytwarzania nanocząstek lipidowych, służących do późniejszej enkapsulacji przez powlekanie polimerem, wymieniono wysokociśnieniową homogenizację na gorąco i na zimno, a także metodę mikroemulsyfikacji. W amerykańskim zgłoszeniu patentowym (4) US 005643600A ujawniono receptury olejowych oligolamelarnych pęcherzyków lipidowych, mających na celu m.in. ochronę niezmydlalnej frakcji oleju avocado, przy czym olej ten może być zamieniony na każdy inny mogący ulegać procesom ok sydacji. W europejskim zgłoszeniu patentowym (5) EP 0696453A2 przedstawiono rozwiązanie dotyczące emulsji lipidowych przeznaczonych do celów pediatrycznych, opracowanych tak, aby można je było podawać dojelitowo lub pozajelitowo. Zgodnie z wynalazkiem, emulsja lipidowa i zawiera źródło kwasu linolowego, źródło kwasu a-linolenowego, γ-dinolenowego, kwasu dokozaheksaenowego i kwasu oleinowego, czyli NNKT występujących m.in. w oleju z pestek czarnej porzeczki. Z amerykańskiego zgłoszenia patentowego (6) US 20130216596 znane są polimerowe nanokap-sułki zawierające mikroemulsje hydrofilowych substancji czynnych. Zastąpienie stałych lipidów lipidami ciekłymi wewnątrz nanokapsułek zapobiega wystawieniu termolabilnych substancji czynnych na działanie wysokich temperatur, w jakich topi się wiele lipidów używanych do sporządzenia formulacji SLN i NLC. Tak więc ujawniony w opisie patentowym US2013/0216596 system dostarczania składników aktywnych umożliwia nanokapsułkowanie termolabilnych hydrofilowych substancji aktywnych, zapobiegając ich degradacji w trakcie wytwarzania. Procedura wytwarzania nanokapsułek według wynalazku objętego zgłoszeniem US2013/0216596 obejmuje dwa etapy: a) sporządzenie emulsji woda w oleju wodnego roztworu hydrofilowej substancji czynnej w ciekłych lipidach lub olejach oraz b) kapsułkowanie uzyskanej mikroemulsji przez powlekanie polimerem.

Według jednej z odmian wynalazku opracowany system dostarczania zawiera substancję nawilżającą taką jak olej z pestek winogron, olej sojowy, olej z awokado. W opisie patentowym (7) EP 2391227B1 ujawniono emulsje typu olej w wodzie, służące do kontrolowanego dostarczania substancji aktywnych rozpuszczalnych w oleju lub w wodzie. Emulsje zawierają zdyspergowane w fazie wodnej krople, zawierające rdzeń, pierwszą wewnętrzną warstwę powlekającą rdzeń i drugą - zewnętrzną warstwę powlekającą pierwszą wewnętrzną warstwę, przy czym rdzeń zawiera przynajmniej ciekłą lub zżelowaną olejową fazę ciągłą.

Jako ciekłą lub zżelowaną fazę olejową można zastosować olej z pestek czarnej porzeczki.

Ze zgłoszenia patentowego (8) EP 2394674A2 znany jest implant chirurgiczny, zwłaszcza do tkanek miękkich. Ujawniono hydrożele zawierające jeden składnik zdyspergowany w hydrożelu w postaci nano-, mezo- lub mikro- cząstek oraz drugi składnik zawierający przynajmniej jeden komponent sieciujący. Zdyspergowana w postaci mikrocząstek substancja może być lipidem, w szczególności olejem z nasion czarnej porzeczki. Z opisów patentowych (9) EP 2629626B1 i (10) EP 2658638B1 znane są produkty spożywcze w formie emulsji, zawierające oleje z nasion owoców, między innymi z pestek czarnej porzeczki i truskawki. Z chińskiego zgłoszenia patentowego (11) CN 102210723A znane są nanokapsułki zawierające olej z pestek czarnej porzeczki oraz sposób ich wytwarzania, który obejmuje: - rozpuszczenie 1 części oleju z pestek czarnej porzeczki w 5-15 częściach mieszaniny olejów celem uzyskania fazy olejowej i dodanie fazy olejowej do fazy wodnej o tej samej temperaturze, zawierającej surfaktant w ilości 5-10%; - utrzymanie temperatury na powyższym poziomie, zhomogenizowanie mieszaniny w warunkach wysokiego ciśnienia, dodanie celulozy mikrokrystalicznej, wytłoczenie pigułek i umieszczenie w kapsułkach.

Wytworzone nanokapsułki z olejem z pestek czarnej porzeczki cechuje - w porównaniu z konwencjonalnymi miękkimi kapsułkami żelatynowymi - lepsza rozpuszczalność, większa biodostępność i lepszy efekt medyczny.

Przedmiotem wynalazku jest formulacja nanostrukturalnych nośników lipidowych.

Formulacja nanostrukturalnych nośników lipidowych, charakteryzuje się tym, że zawiera: - od 1% wag. do 5% wag. oleju z pestek truskawki pozyskanego przez ekstrakcję pestek nadkrytycznym CO2; - od 5% wag. do 15% wag. modyfikowanego wosku pszczelego; - od 2% wag. do 5% wag. hydrofilowego niejonowego emulgatora z grupy alkilopoligluko-zydów; - wodę dejonizowaną w uzupełnieniu do 100% wag.

Przedmiotem wynalazku jest także sposób wytwarzania formulacji nanostrukturalnych nośników lipidowych o wyżej podanym składzie, charakteryzujący się tym, że obejmuje następujące etapy: a) podgrzanie fazy olejowej, zawierającej olej z pestek truskawki - ciekły lipid i modyfikowany wosk pszczeli - stały lipid, do temperatury o 5°C —10°C wyższej od temperatury topnienia stałego lipidu; b) podgrzanie fazy wodnej, to jest mieszaniny emulgatora i wody do temperatury o 5°C - 10°C wyższej od temperatury topnienia stałego lipidu; c) wlanie fazy olejowej do fazy wodnej i zdyspergowanie mieszaniny; d) homogenizowanie uzyskanej w punkcie c) pre-emulsji; e) stopniowe chłodzenie uzyskanej formulacji do temperatury pokojowej.

Korzystnie homogenizowanie uzyskanej w punkcie c) pre-emulsji prowadzi się metodą ultrasoni-fikacji.

Nanocząstki NLC wytworzono metodą ultrasonifikacji (US) należącą do metod wysokoenergetycznych. Otrzymano preparat w formie stabilnej kinetycznie dyspersji nanocząstek lipidowych o rozmiarze do 100 nm, zawierającej stosunkowo niewielką ilość surfaktantu, który należy do grupy łagodnych hydrofilowych, niejonowych emulgatorów. Doboru składników formulacji dokonano pod kątem przeznaczenia dla preparatów do pielęgnacji skóry, dlatego też musiały odznaczać się brakiem toksycznego i drażniącego działania na skórę. W przedstawionym rozwiązaniu nanocząstki lipidowe pełnią funkcję ochronną i zapobiegającą procesom oksydacji wybranego oleju, ale w całości faza olejowa może również pełnić rolę nośnika innych aktywnych substancji lipofilowych.

Zaletą formulacji według wynalazku jest to, że zawiera substancje pochodzenia naturalnego lub o statusie GRAS (z ang.: generally recognized as safe) biozgodne i biokompatybilne ze skórą, w tym olej z pestek truskawki, który pozyskano na drodze ekstrakcji pestek nadkrytycznym ditlenkiem węgla. Metoda ta jest powszechnie stosowana do otrzymywania ekstraktów lipofilowych wolnych od pozostałości rozpuszczalników organicznych. Ekstrakcja nadkrytycznym CO2 jest zwykle prowadzona w łagodnej temperaturze w środowisku beztlenowym, przez co pozwala uniknąć termicznych i oksydacyjnych procesów prowadzących do dezaktywacji bioaktywnych składników ekstraktu czy oleju ((12) H. Sovova, M. Zarevucka, Lipase-catalysed hydrolysis of blackcurrant oil in supercritical carbon dioxide, Chemical Engineering Science 58 (2003), 2339-2350). Zastosowany w formulacji według wynalazku oksyetyle-nowany wosk pszczeli (PEG-8 beeswax) jest otrzymywany przez estryfikacje wosku pszczelego glikolem polietylenowym: w ten sposób wolne kwasy tłuszczowe znajdujące się w wosku pszczelim zostają przekształcone w estry glikolu polietylenowego. Chemicznie wosk jest mieszaniną przede wszystkim estrów kwasów tłuszczowych i alkoholi tłuszczowych (ok. 90%), pozostałe 10% to wolne alkohole tłuszczowe, wolne kwasy tłuszczowe i niewielkie ilości węglowodorów (ogólnie substancji o charakterze hydrofobowym). Przekształcenie wolnych kwasów tłuszczowych wosku pszczelego w estry glikolu polietylenowego i wprowadzenie w ten sposób grup etoksylowych nadaje woskom bardziej hydrofilowy charakter, a co się z tym wiąże, prowadzi do poprawy zdolności do wiązania oleju, co pozwala uzyskiwać formulacje o większej stabilności.

Formulacje NLC oprócz tego, że stanowią efektywne nośniki do kontrolowanego uwalniania substancji aktywnych, wykazują działanie nawilżające tworząc nietłustą warstwę okluzyjną, co jest ważne z użytkowego punktu widzenia kosmetyków. Najważniejszą i popartą wynikami badań cechą wytworzonej sposobem według wynalazku formulacji NLC jest ochrona przed utlenianiem zastosowanego ekstraktu olejowego - zapobieganie jełczeniu oleju, który ze względu na bogactwo nienasyconych kwasów tłuszczowych jest bardzo podatny na proces oksydacji zachodzący pod wpływem światła czy tlenu z powietrza. Wytworzona formulacja NLC cechuje się zwiększoną trwałością, a co za tym idzie - przydatnością do użycia oraz odpornością na utlenianie bez stosowania dodatkowych antyutleniaczy.

Zastosowana forma fizykochemiczna preparatu w postaci dyspersji nanocząstek lipidowych zapewnia ochronę przed procesami autooksydacji NNKT występujących w oleju z pestek truskawki, co potwierdzają pomiary wartości liczby nadtlenkowej (POV) po czasie 1 dnia oraz 7 tygodni zgodnie z normą DGF C-VI 6a, przedstawione w tabeli 1.

Tabela 1. Wartości liczby nadtlenkowej POV [mmol O2/kg] dla oleju zamkniętego w formie NLC i czystego oleju z pestek truskawki

Zmiana składu preparatu w granicach przewidzianych niniejszym wynalazkiem pozwala uzyskać produkt o właściwościach kosmetycznych od pielęgnacyjnych po lecznicze. Zastosowanie większych ilości oleju w formulacji daje preparat, który może zapobiegać powstawaniu zmarszczek, działać przeciwzapalnie, a nawet leczyć silne podrażnienia czy egzemy.

Rozwiązanie według wynalazku zostało zilustrowane w przykładzie wykonania, który nie ogranicza zakresu jego ochrony

PRZYKŁAD

Wytwarzanie formulacji nanostrukturalnych nośników lipidowych o właściwościach zabezpieczających zawarte w niej oleje przed procesami oksydacyjnymi, przeznaczonej do pielęgnacji skóry suchej i wrażliwej, np. skóry dziecka:

Odważono składniki fazy olejowej w stosunku 70:30 stały lipid - modyfikowany wosk pszczeli, w ilości 7% masowych do ciekły lipid - olej z pestek truskawki, w ilości 3% masowych, hydrofilowy, niejonowy emulgator - glukozyd decylowy w ilości 4% masowych oraz wodę w uzupełnieniu do 100% masowych. Składniki fazy olejowej, tj. wosk i olej podgrzano do temperatury 80°C. Do tej samej temperatury podgrzano także roztwór emulgatora z wodą. Fazę olejową wlano do fazy wodnej i całość dyspergowano przy użyciu mieszadła magnetycznego przez 5 minut z prędkością 800 obr/min. Tak przygotowaną pre-emulsję poddano działaniu ultradźwięków przez kolejne 5 min. Następnie otrzymaną for-mulację poddano procesowi stopniowego chłodzenia do uzyskania temperatury pokojowej.

Otrzymano formulację NLC o niżej podanym składzie, o właściwościach zabezpieczających zawarty w niej olej przed procesami oksydacyjnymi, przeznaczoną do pielęgnacji skóry suchej, zniszczonej i dojrzałej: - modyfikowany wosk pszczeli - PEG -8 beeswax - 7% - olej z pestek truskawki - 3% - alkilopoliglukozyd - glukozyd decylowy - 4% - woda demineralizowana - do 100%.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Formulacja nanostrukturalnych nośników lipidowych, znamienna tym, że zawiera: - od 1% wag. do 5% wag. oleju z pestek truskawki pozyskanego przez ekstrakcję pestek nad-krytycznym CO2; - od 5% wag. do 15% wag. modyfikowanego wosku pszczelego; - od 2% wag. do 5% wag. hydrofilowego niejonowego emulgatora z grupy alkilopoligluko-zydów; - wodę dejonizowaną w uzupełnieniu do 100% wag.
2. 2. Sposób wytwarzania formulacji nanostrukturalnych nośników lipidowych o składzie według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje następujące etapy: a) podgrzanie fazy olejowej, zawierającej olej z pestek truskawki - ciekły lipid i modyfikowany wosk pszczeli - stały lipid, do temperatury o 5°C - 10°C wyższej od temperatury topnienia stałego lipidu; b) podgrzanie fazy wodnej, to jest mieszaniny emulgatora i wody do temperatury o 5°C - 10°C wyższej od temperatury topnienia stałego lipidu; c) wlanie fazy olejowej do fazy wodnej i zdyspergowanie mieszaniny; d) homogenizowanie uzyskanej w punkcie c) pre-emulsji, e) stopniowe chłodzenie uzyskanej formulacji do temperatury pokojowej.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że homogenizowanie uzyskanej w punkcie c) pre-emulsji prowadzi się metodą ultrasonifikacji.