RU2662566C1 - Целлюлозная губка высокой пористости - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к области медицины и предназначена для снижения избыточной массы тела. Устройство для сокращения количества материалов, абсорбируемых в желудочно-кишечном тракте, содержит один или несколько элементов из материала сжимаемой абсорбирующей матрицы, имеющего губчатую структуру. В губчатой структуре содержится множество ячеек, сформированных стенками ячеек. Материал указанной матрицы функционализирован функциональными группами, имеющими высокую гидрофильность, и упакован в сжатом пространстве таким образом, что объем материала в сжатом состоянии составляет меньше 50% от объема материала указанной матрицы в расправленном состоянии. Указанный материал способен к абсорбции перевариваемого в желудке материала посредством действия, которое запускает расправление материала сжимаемой абсорбирующей матрицы из сжатого состояния в расправленное состояние. Изменение состояния из сжатого в расправленное вызывает скручивание и сворачивание материала сжимаемой абсорбирующей матрицы, вследствие чего перевариваемый в желудке материал абсорбируется. Абсорбируемый перевариваемый материал удерживается в материале сжимаемой абсорбирующей матрицы. Материал сжимаемой абсорбирующей матрицы дополнительно содержит одно или более дополнительных соединений, включающих гидрогели, причем одно или более дополнительных соединений удерживает перевариваемый материал в материале сжимаемой абсорбирующей матрицы посредством образования уплотнения, которое предотвращает абсорбцию перевариваемого материала в желудке. В другом воплощении обеспечен способ изоляции питательных веществ или соединений из абсорбции в пищеварительном тракте, который включает проглатывание указанного устройства. В еще другом воплощении обеспечен способ лечения ожирения, который включает обеспечение указанного устройства субъекту с ожирением. Также обеспечены пищевой продукт, который содержит указанное устройство, и набор для сокращения количества материалов, абсорбируемых в желудочно-кишечном тракте. Использование группы изобретений позволяет повысить эффективность снижения и/или управления избыточной массой тела. 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 26 ил., 1 пр.

Description

По настоящей заявке испрашивают приоритет по заявке США № 13/841,138, которая подана 15 марта 2013 года, и заявке США № 61/616,037, которая подана 27 марта 2012 года, описания которых включены сюда посредством ссылки.

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к устройствам, композициям и способам для, помимо прочего, снижения количества питательных веществ или других соединений, абсорбируемых в желудочно-кишечном тракте из принимаемой пищи.

Описание уровня техники

Термин «избыточная масса» относится к массе тела выше нормального диапазона. Избыточную массу и ожирение определяют посредством вычисления индекса массы тела (ИМТ), массу в килограммах делят на рост в метрах квадратных. Избыточную массу обычно определяют как ИМТ от 25 до 29,9 кг/м², ожирение обычно определяют как ИМТ >30 кг/м², и тяжелое ожирение обычно определяют как ИМТ >40 кг/м² (или ИМТ >35 кг/м² в присутствии других медицинских сопутствующих заболеваний). ИМТ меньше приблизительно 22,0 кг/м² является идеальным, хотя это может представлять собой сложную и, возможно, нереальную цель для многих индивидуумов.

Избыточная масса и ожирение представляют собой мировую эпидемию с возрастающей распространенностью. В Соединенных штатах больше чем две трети американцев имеют избыточную массу и 26-55% имеют ожирение, на основе данных, собранных в 2007 году посредством Centers for Disease Control and National Institutes of Health. Глобально избыточная масса и ожирение поражают как развитые, так и развивающиеся страны. Например, приблизительно 23% популяции в Соединенном королевстве имеют ожирение, для сравнения приблизительно 11-23% в Мексике, приблизительно 30-40% в Южной Африке и приблизительно 10% В Пакистане.

Избыточная масса и ожирение связаны со многими рисками для здоровья, включая сахарный диабет 2 типа, гипертензию, дислипидемию, коронарное заболевание сердца, злокачественную опухоль и инсульт, среди прочего, а также преждевременную смерть. По сравнению с индивидуумами с нормальной массой, ИМТ от 26,5 до 29,9 кг/м² связана с 1,5-кратно повышенным риском смерти. Индивидуумы с ИМТ >30 кг/м² имеют в 2-3 раза повышенный риск смертности по всем причинам. Экономическое значение огромно; в публикации Brookings Institute приведены расходы Соединенных штатов на избыточную массу и ожирение, которые составляют по меньшей мере 147 миллиардов долларов США ежегодно. Обоснование для снижения массы ясно как с медицинской, так и с экономической точки зрения.

Доступные в настоящее время способы снижения массы включают модификацию поведения (диетологические изменения и схемы тренировок), лекарственную терапию и бариатрическую хирургию. Лекарственная терапия показана пациентам, которые не смогли достичь цели потери массы только через диету и тренировки. FDA в явной форме одобрила два класса лекарственных средств для использования для потери массы. Симпатомиметические лекарственные средства (например, фендиметразин, диэтилпропион, фентермин) стимулируют высвобождение норэпинефрина и/или ингибируют его обратный захват в нервных окончаниях. Проще говоря, этот эффект аналогичен, хотя и значительно сильнее, чем тот, который получают с помощью кофеина. Симпатомиметики вызывают подавление аппетита, но также могут вызывать гипертензию и потенциально инфаркт миокарда, и как результат, FDA ограничило их использование <12 неделями. Эфедрин представляет собой член этого класса, который в последнее время изъяли с рынка по причине этих нежелательных побочных эффектов.

Мальабсорбтивные лекарственные средства представляют собой другой класс лекарственных средств, которые одобрены FDA для использования при ожирении. Орлистат является лишь представителем этой группы. Орлистат изменяет расщепление жиров посредством ингибирования панкреатической липазы, что ведет к мальабсорбции 30% потребляемого жира. Вместо захвата организмом, этот жир выделяется со стулом. Орлистат является единственным одобренным FDA лекарственным средством для ожирения, которое приемлемо для длительного использования (до 4 лет).

Для пациентов с тяжелым ожирением единственным доказанным механизмом длительной потери массы является бариатрическая хирургия. Бариатрическая хирургия вызывает потерю массы или через мальабсорбцию и/или ограничение. Мальабсорбция (как и в приведенном выше случае орлистата) обозначает неполную абсорбцию принимаемой пищи. Организм не абсорбирует полное количество калорий, присутствующих в пище или в данном компоненте пищи. Ограничение обозначает уменьшение размера желудка, что ведет к раннему насыщению и уменьшенному потреблению пищи.

Пациентам с избыточной массой и ожирением, которые не отвечают критериям ИМТ для тяжелого ожирения, не доступна возможность хирургического вмешательства для потери массы, поскольку страховое покрытие для этих процедур типично ограничено тяжелым ожирением. Соответственно, пациенты с избыточной массой и ожирением имеют доступ только к одному одобренному FDA лекарственному средству для потери массы. Таким образом, существует огромная потребность в альтернативах для потери массы и контроля массы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предусматривает композиции, устройства и способы для того, чтобы вызывать (среди прочего) потерю массы и/или управление массой, посредством секвестрации питательных веществ или других соединений (например, спирта или токсинов) от абсорбции в пищеварительном тракте. В различных вариантах осуществления для повседневного использования подходят композиции, устройства и способы, в которых используют материал сжимаемой абсорбирующей матрицы.

В одном из аспектов, настоящее изобретение предусматривает устройство или композицию, которые содержат один или несколько элементов из материала сжимаемой абсорбирующей матрицы, разработанного для того, чтобы абсорбировать и по существу удерживать питательное вещество в пищеварительном тракте, такое как питательное вещество, присутствующее в желудке после приема пищи. В устройстве или композиции дополнительно можно использовать один или несколько гидрогелей, растворимые или нерастворимые волокна, воски и/или камеди, чтобы обеспечивать желаемые механические свойства и/или абсорбционные или маскирующие свойства, как описано в деталях в настоящем документе. В некоторых вариантах осуществления устройство имеет форму капсулы, содержащей элементы материала матрицы, которые могут быть в форме трубок. Альтернативно, устройство или композиция может представлять собой пищевую добавку.

В другом аспекте настоящее изобретение предусматривает способ абсорбирования и удержания (например, маскирования) питательных веществ или других соединений от абсорбционного действия пищеварительного тракта. Способ включает предоставление устройства или капсулы для проглатывания до, во время или после еды. Субъект может представлять собой субъект с избыточной массой или ожирением, и композицию или устройство можно использовать обычным образом для того, чтобы влиять на потерю массы. Альтернативно, субъект может иметь нормальную массу, но нуждается в управлении массой, например, из-за особенностей или избыточного масса в анамнезе.

Перорально принимаемое внутрь устройство или композиция в различных вариантах осуществления содержит одну или множество из «губок» или «губчатых трубок» в сжатом или компактном состоянии, которые расширяются, когда попадают в желудочно-кишечных тракт. Губчатая матрица или каркас значительно увеличивает объем, вымещаемый при расширении губок. Например, в определенных вариантах осуществления сам губчатый материал может абсорбировать в текучем веществе в десять или больше раз, чем его масса, что помогает материалу принимать геометрическую форму каркаса. Когда губка расширяется, она не просто абсорбирует в десять раз больше своего объема, но впитывает все текучие вещества, содержащиеся в пустотах каркаса. То есть, «камеры» или «отверстия» губки значительно увеличивают объем абсорбируемых веществ. Эти текучие вещества после этого будут удерживаться внутри каркаса губки с помощью гидрогелей в стенках ячеек губки, которые изолируют каждую камеру.

Более конкретно, губка абсорбирует части химусной суспензии в желудке, что уменьшает количество пищи, доступной для абсорбции в тонкой кишке. Таким образом, калории «секвестрированы» от организма, что способствует потере массы. Проектное решение устройства или композиции максимизирует вместимость и/или эффективность для абсорбции питательных веществ (и сопутствующей секвестрации питательных веществ) и избегает побочных эффектов, связанных с лечением ожирения, основанным на лекарственных средствах. Например, материал и/или геометрия материала матрицы вместе с одним или несколькими гидрогелями, растворимыми и/или нерастворимыми волокнами, воском(ами) и камедью(ями) обеспечивает желаемые механические свойства, включая эффективную упаковку и желаемую эластичность и/или расширение материала матрицы, а также желаемые свойства для абсорбции питательных веществ и последующей секвестрации и маскирования от пищеварительного действия.

В различных вариантах осуществления, настоящее изобретение помогает изменить тенденцию в пищевой промышленности, в которой прогрессивно снижают волокна в продуктах питания и заменяют их сахарами. Настоящее изобретение, таким образом, также вносит волокна в диету, при этом устраняя абсорбцию сахаров.

В различных вариантах осуществления, настоящее изобретение абсорбирует текучие вещества, богатые сахарами и/или спиртом, которые типично растворимы и, следовательно, лучше абсорбируются в ЖКТ, чем другие менее растворимые питательные вещества. Кроме того, сахара и/или спирт могут быть не полезны для здоровья. Такие текучие вещества после этого можно секвестрировать с помощью композиций и устройств в их нативном состоянии и/или в гелеобразном или слизеобразном состоянии. Например, текучие вещества можно секвестрировать посредством абсорбции, реакции или ассоциации с другими соединениями, такими как растворимые волокна. Соответственно, организм будет «видеть» (например, будет способен абсорбировать во время пищеварения) меньше питательных веществ (например, сахаров, углеводов, жиров, спирта и спиртовых растворов и т.п.) и, напротив, будет «видеть» больше полезных волокон.

В различных вариантах осуществления, настоящее изобретение предусматривает секвестрацию в желудке или в желудочно-кишечном тракте для соединений, жидкостей (например, спирта), лекарственных средств или других опасных или токсических веществ, которые проглочены добровольно или не добровольно. Композиция или устройство имеет возможность абсорбировать и впитывать проглоченный материал и превращать его в гель и безопасно и естественно удалять его из организма.

В различных вариантах осуществления настоящее изобретение предусматривает секвестрацию питательных веществ без значительного изменения обычной диеты индивидуума, обычного вкуса и обычного количества пищи, принимаемой средним потребителем.

Индивидуумы с избыточной массой и ожирением могут использовать устройство и композиции по изобретению обычным образом или хронически для длительной потери массы, или индивидуумы с нормальной массы для управления массой. Например, устройство можно использовать от одного до двадцати раз в неделю, в течение одного или нескольких лет (например, 1, 2, 3 или больше лет). Устройство можно использовать от одного до трех раз в сутки (например, с каждым приемом пищи) в течение одного, двух или трех лет или более. Альтернативно, в течение короткого времени его могут использовать индивидуумы с нормальной массой, которые чрезмерно питались и могут желать уменьшить калорийный «ущерб» от потворства своим желаниям. Соответственно, данное устройство и способы могут обеспечивать не дорогостоящее безопасное решение для ожирения и избыточной массы для тысяч из миллионов людей по всему миру, с соответствующей пользой для связанных медицинских сопутствующих заболеваний, длительности жизни, расходов на здравоохранение и глобального экономического бремени.

Устройство и композиции можно использовать для того, чтобы абсорбировать и предотвращать пищеварение или биологические эффекты токсинов или спирта, которые поглощены добровольно или не добровольно. В этих вариантах осуществления устройство или композицию можно не использовать обычным образом, но можно принимать с пищей, которая имеет риск содержать токсин, или когда известно о проглатывании токсина, или можно использовать для того, чтобы избегать или противодействовать эффектам чрезмерного потребления спирта.

КРАТКОЕ ОПИСАНИИЕ РИСУНКОВ

На фиг. с 1 до 16 представлены образцовые конструкции для абсорбирующих материалов.

На фиг. с 17 до 20 представлены образцовые абсорбирующие материалы.

На фиг. с 21 до 26 представлены другие образцовые конструкции для устройств по настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее изобретение предусматривает композиции, устройства и способы для воздействия, в частности, потери массы и/или управления массой, посредством секвестрирования питательных веществ или других соединений, таких как токсины, из абсорбции в пищеварительном тракте. Композиции, устройства и способы используют один или несколько элементов, выполненных из сжимаемого материала абсорбирующей матрицы. В различных вариантах осуществления материал матрицы подходит для повседневного использования. Материал сжимаемой абсорбирующей матрицы имеет размер, геометрическую форму и/или геометрию, выполненные с возможностью эффективной упаковки в маленьком пространстве и/или выполненные с возможностью абсорбировать и по существу удерживать переваренный материал в желудке. Устройства и композиции дополнительно могут содержать один или несколько гидрогелей, растворимых или нерастворимых волокон, восков и/или камедей, чтобы обеспечивать желаемые механические свойства и/или абсорбционные или маскирующие свойства.

Композиции и устройства снижают абсорбцию калорий организмом из поглощенных питательных веществ. Способ работы данных устройств можно обозначать как «мальабсорбция», посредством которого материал матрицы (например, губчатый материал) абсорбирует и секвестрирует питательные вещества в желудочно-кишечном тракте. Соответственно, секвестрированные питательные вещества не подвергаются метаболизму или абсорбции кишечником и выводятся с материалом матрицы. Устройства инертны и работают пассивным образом и по существу не взаимодействуют с метаболизмом организма, в сущности, устройство «маскирует» поглощенные питательные вещества от абсорбционного действия ворсинок кишечника и другой пищеварительной активности.

Материал сжимаемой абсорбирующей матрицы в некоторых вариантах осуществления может представлять собой губчатый материал и может быть в форме «губчатых трубок» и/или «губчатых капель». Хотя трубки могут представлять собой наиболее интуитивную и простую геометрическую форму для материала матрицы, материал матрицы может быть или не быть трубчатым по форме, поскольку другие геометрические формы будут подходящими и/или благоприятными в определенных вариантах осуществления. Например, куски губки неправильной формы, без какой-либо определенной геометрической формы и каждый из которых уникален по отношению к другим, можно получать посредством механического измельчения губки на кусочки, которые могут быть подходящими и/или благоприятными в определенных вариантах осуществления. Объем, который содержится в губке, более важен, чем форма ее поверхности.

Губчатый материал может представлять собой встречающийся в природе материал или может представлять собой искусственно вспененную губку, которая содержит множество открытых пространств, например, открытых или закрытых «ячеек», которые могут иметь правильную или неправильную форму и которые определены «стенками ячеек» губчатой матрицы. Губчатый материал также может представлять собой материал, который имеет чередование открытых и закрытых пространств, правильных или неправильных, имеющих определенную геометрию или аморфных, или смесь определенных и неправильных или аморфных пространств. В некоторых вариантах осуществления губчатый материал имеет геометрически спроектированные структуры, способные схлопываться под механическим, химическим или тепловым действием, или их сочетание, и впоследствии может принимать расправленную геометрическую форму, расправленная геометрическая форма может представлять собой исходную геометрическую форму (до сжатия) или другую запланированную геометрическую форму. Расправленная геометрическая форма обычно возникает в ответ на удаление механического, химического или теплового действия при взаимодействии с содержимым желудка или/и химических взаимодействий с подходящими добавками, присутствующими в устройстве.

Материал матрицы, когда подвергают механическому сжатию, тепловой и/или химической обработке (например, посредством химической модификации материала, сшивки, компаундирования или компаундирования с образованием ковалентных связей и т.д.), можно уменьшать в размере и/или объеме до размера и/или объема, который значительно меньше исходного несжатого размера и/или расправленного объема. Сжимаемое свойство делает возможной эффективную упаковку множества элементов материала матрицы в маленьком пространстве, таком как капсула или другой наполнитель для доставки. Например, сжатый размер или объем может быть меньше приблизительно 50% от расправленного размера или в других вариантах осуществления меньше приблизительно 40%, меньше приблизительно 30%, меньше приблизительно 25%, меньше приблизительно 20%, меньше приблизительно 15%, меньше приблизительно 10%, меньше приблизительно 5%, меньше приблизительно 1%, меньше приблизительно 0,5% или меньше приблизительно 0,1% от расправленного размера или объема. Обычно, после устранения приложенного механического сжатия или химического ограничения (например, посредством химической реакции, разрушения поперечных связей и т.д.) или и того и другого, материал может принимать свою исходную, более крупную геометрическую форму.

Механизм расширения материала матрицы также может представлять собой эластический возврат, когда материал, несмотря на то, что не является эластомерным per se, все же может быть достаточно жестким (например, время молекулярной ползучести достаточно велико), чтобы материал все еще мог по меньшей мере частично принимать свою исходную геометрическую форму после периода сжатия и/или напряжения.

Материал матрицы может быть механически уплощен и уложен стопкой или просто сжат, после этого инкапсулирован, например, в стандартную фармацевтическую капсулу для проглатывания. Материал матрицы обычно выполняют из эластического и/или упругого материала, который можно сжимать и который способен абсорбировать жидкость и/или материал в пищеварительном тракте. Материал матрицы обычно имеет внутреннюю пористость, подобно натуральной губке. Ячейки губки или губкоподобного материала могут быть случайными и/или аморфными (например, как в типичных коммерчески доступных искусственных или натуральных губках). Альтернативно, в некоторых вариантах осуществления ячейки губчатого материала могут быть более регулярными и/или геометрически упорядоченными, подобно медовым сотам или другому геометрическому и/или объемному расположению.

Геометрическая структура материала матрицы также может обеспечивать увеличивающий и/или мультипликативный эффект в отношении расширения данных устройств и их абсорбционной и/или удерживающей вместимости для пищеварительных текучих веществ относительно аморфных и/или негеометричных устройств, содержащих натуральные волокна. Этот увеличивающий и/или мультипликативный эффект может составлять по меньшей мере 2 раза, по меньшей мере 5 раз, по меньшей мере 10 раз, по меньшей мере 50 раз или по меньшей мере 100 раз по сравнению с аморфным устройством (например, устройством, которое имеет неправильную геометрическую форму). Соответственно, значительно меньшее количество, масса, объем, доза или количество данного устройства(в) или композиций необходимо в этих вариантах осуществления. Например, в некоторых вариантах осуществления пользователю только нужно проглотить небольшую пилюлю или капсулу (например, пилюлю или капсулу стандартного размера). В соответствии с мультипликативным и/или увеличивающим эффектом, как описано в настоящем документе, такая небольшая пилюля или капсула может эффективно обеспечивать большую вместимость для абсорбции пищеварительных текучих веществ и, следовательно, их секвестрацию или маскирование от абсорбции организмом.

В некоторых вариантах осуществления губчатый материал может представлять собой обычную или натуральную губку, получаемую стандартными способами. В других вариантах осуществления губчатый материал можно получать, например, из пенообразующих средств, реакционноспособных средств, перколирующих средств, и можно формировать посредством экструзии, выдувным формованием, литьевым формованием, горячим формованием, механической или химической гравировкой и приданием формы и т.д. Альтернативно, губчатый материал можно создавать посредством сборки меньших сегментов и/или геометрических звеньев и/или звеньев случайной формы в более крупные звенья, что делает возможным точный выбор морфологии губки. Например, губчатый материал можно создавать посредством процессов экструзии, процессов выдувного формования, процессов инжекционного или горячего формования или можно механически и/или химически печатать или механически гравировать или формировать. Губчатый материал может быть частично или полностью эластическим, эластомерным, упругим или нет, пружинящим или частично жестким или полужестким и/или представлять собой пластмассу. На фиг. 17-20 проиллюстрированы определенные образцовые губчатые материалы, которые могут быть пригодны для использования в настоящем изобретении.

Губчатый материал типично выбирают так, что стенки ячеек будут иметь «память геометрической формы», то есть ячейки обычно по меньшей мере частично возвращаются или расширяются до своего исходного размера и/или геометрической формы после того, как снимают приложенное усилие механического и/или химического сжатия. В некоторых вариантах осуществления губчатый материал может расширяться и сжиматься только из-за абсорбции воды, которая надувает материал матрицы, подобно набуханию, обусловленному воздухом, сжатым в надувной пластмассовой матрице (например, надувной батут).

Механизм расширения освобожденного губчатого материала может работать, например, через возвращение материала с памятью геометрической формы так, что при физиологических условиях в желудке (например, при 37°C) материал принимает по меньшей мере частично свою исходную геометрическую форму. Для губчатого материала можно использовать эластомерный или упругий материал, например, эластомерные материалы, такие как латекс, гваюла, полиуретановый каучук, кремнийорганический каучук, целлюлоза, наноцеллюлоза, нитрильный каучук или биологические материалы, такие как эластин, коллаген и/или другие натуральные белки, или какие-либо другие подходящие материалы, которые могут удерживать и сохранять свою исходную геометрическую форму после длительных периодов времени при сжатии, или которые возвращаются к запомненной геометрической форме или принимают другую геометрическую форму. Альтернативно механизм расширения может быть главным образом обусловлен абсорбцией текучих веществ губкой, например, когда включают такие материалы, как гемицеллюлоза, которая имеет высокую интенсивность абсорбции и способна создавать гидравлическую силу для того, чтобы надувать каркас губки.

Губчатую матрицу можно выполнять из материала, безопасного для проглатывания человеком. Примеры подходящих материалов включают: полимер или сополимер полиуретана, нейлон, полиэтилен, полипропилен, полиакрилат, EVA, природный каучук, кремний, кремнийорганический каучук, латекс, EPDM каучук, бутилкаучук, нитрильный каучук, PVA, PLA. Подходящие эластомерные биоматериалы включают силиконы, термопластические эластомеры, полиолефиновые и полидиеновые эластомеры, поли(винилхлорид), природный каучук, гваюловый каучук, гепаринизированные полимеры, гидрогели, полипептиды и эластомеры, которые можно компаундировать с другими полимерами или природными или искусственными эластомерами и или наполнителями, такими как глина, крахмал, эластические волокна, эластические микроволокна, эластические нановолокна, которые дополнительно можно компаундировать с инертными и/или природными соединениями, такими как целлюлоза и ее производные, эластические и неэластические наполнители и порошки.

Другие подходящие материалы для матрицы включают природные полимеры, такие как целлюлоза, наноцеллюлоза, бактериальная целлюлоза, целлюлозные волокна, микроволокна и нановолокна, метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, этилметилцеллюлоза, другие производные целлюлозы, целлюлоза, компаундированная с природным или синтетическими или искусственными эластомерами и/или наполнителями и природными гидрогелями, такими как хитозан, опунция, и другие дисахариды и природные глины (например, монтмориллонит).

В определенных вариантах осуществления можно использовать губчатый материал, который обеспечивает по существу все желаемые свойства, например, набухание, абсорбцию, впитывание, маскирование, удержание, дезинтеграцию, и кроме того может быть биологически совместимым, биоразрушаемым и может содержать только природные материалы.

В определенных вариантах осуществления подходящую губку можно получать карбоксилированием специальной целлюлозной губки с мелкой пористостью и добавлением на поверхность высоко гидрофильных функциональных групп, таких как COONa и COOK, со степенью замещения между 0,2 и 0,3.

В вариантах осуществления, где дезинтеграция материала матрицы в желудочно-кишечном тракте является подходящей или показанной, можно использовать биоразрушаемые наполнители, соединения или волокна. Частичная или полная дезинтеграция этих соединений, наполнителей или волокон в пищеварительном тракте может вызывать частичное или полное спадение губчатого материала. Соответственно, на среднее время дезинтеграции материала можно воздействовать посредством корректировки доли таких добавок. Образцовые наполнители могут включать крахмалы и/или другие полисахариды.

Размер губчатой матрицы может находиться в диапазоне диаметра, например, от приблизительно 1 нм приблизительно до 25 мм, или приблизительно от 1 мкм приблизительно до 100 мкм. Длина данных губчатых трубок может находиться в диапазоне, например, приблизительно от 1 мкм приблизительно до 3 дюймов. Соответственно, геометрия данных «трубок» может варьировать согласно выбранной ширине и длине. Кроме того, различные размеры и геометрические формы губок можно использовать для того, чтобы избирательно захватывать частицы различных размеров и/или суспензии и/или коллоиды. Соответственно, капсула может содержать набор губок, которые имеют различную внешнюю геометрию, губчатые материалы, морфологии губок и т.д.

Кроме того, геометрию губки можно выбирать для того, чтобы максимизировать эффективность упаковки или укладки стопкой, или максимизировать число губок, которые можно сжать в капсуле, тем самым максимизируя секвестрирующую вместимость для питательных веществ в каждой капсуле.

Композиции и устройства дополнительно могут содержать другие природные или синтетические материалы, чтобы обеспечивать желаемые механические свойства или желаемые абсорбционные и/или маскирующие свойства.

Для того чтобы защищать текучие вещества, абсорбированные данными устройствами, от высвобождения в дальнейшем, текучие вещества следует удерживать внутри или секвестрировать в материале матрицы после абсорбции. Дополнительно, абсорбированные текучие вещества или материалы можно маскировать от воздействия пищеварительных ферментов. Соответственно, абсорбированные текучие вещества могут быть гелеобразными или их можно делать более вязким. Питательные вещества, захваченные таким образом, можно изолировать или секвестрировать внутри трубок с помощью одного или нескольких гидрогелей, волокон и/или камедей. Такие гидрогель(и), волокно(а) и/или камедь(и) можно непосредственно встраивать в губчатый материал, компаундировать в матрице стенок губки, заключать и/или диспергировать внутри ячеек губки или располагать в конкретных областях трубок, например, во входах или отверстиях трубок, как описано в настоящем документе.

Без ограничения какой-либо конкретной теорией или объяснением способа или механизма действия, данные устройства могут действовать отчасти таким образом, который аналогичен поведению пищевых волокон (например, растворимых и/или нерастворимых волокон) в пищеварительной системе. То есть, композиции и устройства могут снижать и/или замедлять абсорбцию питательных веществ и/или могут ускорять прохождение питательных веществ в желудочно-кишечном тракте. Таким образом, в определенных вариантах осуществления композиции и устройства могут содержать столько природных волокон, сколько возможно, растворимых или нерастворимых или комбинацию обоих. В определенных вариантах осуществления используют комбинацию растворимых и нерастворимых волокон. Нерастворимые волокна могут содержаться для того, чтобы обеспечивать, inter alia, желаемые механические свойства, как описано в настоящем документе, включая расширение и маскирование. Нерастворимые волокна также могут содержаться в силу их слизеобразующих свойств гелеобразования текучих веществ и/или повышения вязкости захваченных, связанных, инкапсулированных или заключенных текучих веществ.

Неограничивающие примеры подходящих гидрогелей включают: поливиниловый спирт, поли(этилозазолин), сополимеры поливинилацетата и поливинилового спирта, поли(2-гидроксиэтилакрилат, поли(2-гидроксиэтилметакрилат), карбоксиметилцеллюлозу, полиакриловую кислоту и их сополимеры, дисахариды, полисахариды, хитозаны, альгинаты, водорастворимые белки и полинуклеиновые кислоты, природные глины (например, монтмориллонит), бентонит натрия, волокна абсорбентов, волокна суперабсорбентов, микро- и нановолокна, микро- и нанопорошки и их сочетания.

Смешивание гидрогелей и/или соединений, образующих слизи и/или камеди, в губчатом материале может вести к тому, что ячейки, поры или стенки губки становятся менее проницаемыми и, соответственно, может ингибировать вход или выход текучих веществ после начальной абсорбции или секвестрации пищеварительных текучих веществ. Существует множество различных соединений, которые могут достигать этого эффекта, искусственных и/или природных. Образцовые природные соединения могут включать растворимые волокна, камеди и т.д., как описано выше в настоящем документе. Отдельные гидрогели, камеди или волокнистый материал или их смеси можно выбирать для того, чтобы предоставлять желаемый профиль абсорбции и/или другие желаемые свойства (например, свойства расширения, абсорбционную вместимость, механические свойства и т.д.).

Гидрогель(и), волокно(а) и/или камедь(и), диспергированные в губчатой матрице или добавленные в нее и механически содержащиеся в трубках или ячейках трубок, могут изолировать ячейки, создавая множество изолированных или частично изолированных отсеков, где движения текучих веществ могут быть частично или полностью ограничены для того, чтобы предотвращать утечку абсорбированных питательных веществ или проникновение пищеварительных ферментов по мере продвижения губки по желудочно-кишечному такту перед экскрецией. Гидрогель(и), волокно(а) и/или камедь(и) в стенках ячеек губки будут набухать текучими веществами до тех пор, пока расширение ячеек губки не изолирует осевые отверстия частично или полностью. Другой эффект гидрогеля(ей), волокна(он) и/или камеди(ей) может заключаться в том, чтобы делать губчатую трубку механически более стабильной или жесткой, чтобы лучше противостоять финальному прохождению по ободочной кишке в том случае, если трубки подлежат естественному выделению организмом.

В некоторых вариантах осуществления питательные вещества губка захватывает с помощью гидрогеля(ей), волокна(он) и/или камеди(ей) и после этого губки распадаются после прохождения через верхние отделы желудочно-кишечного тракта. Например, эти компоненты могут распадаться после тех частей желудочно-кишечного тракта, где происходит наибольшая абсорбция питательных веществ, так что механическая стабильность может не быть необходимой. В этом случае губчатый материал можно выбирать так, что материал по меньшей мере частично или полностью распадается в нижних отделах желудочно-кишечного тракта, чтобы обеспечить безопасность в случае чрезмерного употребления трубок или клинически медленно опорожняющегося кишечника (например, чтобы избегать закупоривания кишечника).

В некоторых вариантах осуществления композиции и устройства содержат нерастворимые и растворимые пищевые волокна, такие как резистентные крахмалы, нерезистентные крахмалы и некрахмальные полисахариды. Примеры включают арабиноксиланы, целлюлозу, декстрины, инсулин, лигнин, воски, хитины, пектины, бета-глюканы и олигосахариды, включая галактосахариды и фруктоолигосахариды. Другие образцовые полисахариды включают простые эфиры полисахаридов, такие как пектины. В композициях и устройствах можно использовать смесь различных нерастворимых волокон, смеси различных растворимых волокон и/или смеси одного или нескольких из каждого из нерастворимых и растворимых волокон. В определенных вариантах осуществления можно использовать смесь волокон двух типов (например, нерастворимые и растворимые). Нерастворимое волокно(а) может предоставлять скелет «губки» и/или может обеспечивать маскирующую функциональность.

В определенных вариантах осуществления композиция или устройство содержит одно или несколько растворимых волокон, выбранных из экзополисахаридной слизи. Экзополисахаридная слизь может быть из Aloe vera, Baseila alba (малабарский шпинат), Cactus, Chondrus crispus (ирландский мох), Dioscorea opposita (нагаимо, японский горный ямс), Drosera (росянка), пажитника, семен льна, бурых водорослей, корня лакрицы, алтея лекарственного, коровяка, окры, Parthenium, Pingiucula (жирянки), лузги семян подорожника, семян Salvia hispanica (чиа), коры Ulmus rubra (вяз ржавый) или какого-либо другого подходящего растения.

В этих и других вариантах осуществления композиции и устройства могут содержать целлюлозу или производные целлюлозы, такие как метилцеллюлоза, этилцеллюлоза и/или метилэтилцеллюлоза.

В этих и других вариантах осуществления композиции и устройства могут содержать природные камеди, такие как те, которые можно получать из морских водорослей и других источников. Такие соединения включают полиэлектролиты:агар (E406), альгиновую кислоту (E400) и альгинат натрия (E401); и каррагенановая смола (E407). Природные камеди, получаемые из неморских растительных ресурсов, включают полиэлектролиты:аравийская камедь (E414) из сока деревьев Acacia, камедь гхатти из сока деревьев Anogeissus, трагакантовую камедь (E413) из сока кустарника Astragalus и камедь карайи (E416) из сока деревьев Sterculia. Другие природные камеди включают гуаровую камедь (E412) из гуаровых бобов, камедь бобов рожкового дерева (E410) из семян рожкового дерева, бета-глюкан, из овсяных или ячменных отрубей, камедь чикли, полученную из дерева чикли, даммаровую камедь из сока деревьев Dipteroearpaceae, глюкоманнан (E425) из растения рода аморфофаллюсов, мастиковую камедь, жевательную резинку, полученную из мастичной фисташки. В определенных вариантах осуществления слизистый материал содержит лузгу семян Psyllium от растения Plantago, еловую камедь из елей, камедь тары (E417) из семян дерева таро и/или природные камеди, получаемые посредством бактериальной ферментации, например, полиэлектролиты:геллановая камедь (E418) и ксантановая камедь (E415). Также можно использовать волокна животного происхождения, такие как кератины (например, шелк и т.д.), эластин и/или коллаген. Эти природные камеди или волокна можно получать из коммерческих источников.

Гидрогель(и), волокно(а), воски и/или камедь(и) могут обеспечивать дополнительный механизм (или силу) для расширения материала матрицы, посредством обеспечения химического расширения, например, через абсорбцию воды и других текучих веществ. Например, материал матрицы может расширяться, или гидрогель(и), волокно(а) и/или камедь(и), которые могут присутствовать в стенках ячеек губки, могут абсорбировать воду и текучие вещества и делать стенки ячеек твердыми, чтобы губчатая трубка возвращалась по меньшей мере частично к своим исходным размеру и/или геометрической форме до сжатия и/или укладывания стопкой.

В некоторых вариантах осуществления устройство или композиция содержит гемицеллюлозу или ксилан, отдельно или компаундированные химически и механически. Этот короткоцепочечный полисахарид (гемицеллюлоза) является недорогостоящим и имеет высокую вместимость для того, чтобы абсорбировать текучие вещества. Например, устройство или композиция может содержать гемицеллюлозу-цитрат-хитозан, аэрогелевую пену, которая является и эластической и чрезвычайно абсорбирующей. В этих или других вариантах осуществления устройство или композиция содержит или дополнительно содержит один или несколько наполнителей, такие как кристаллическая целлюлоза и/или аморфная целлюлоза, лигнин или другие соединения, придающие жесткость. В таких вариантах осуществления, механизм расширения матрицы отчасти является результатом абсорбции текучих веществ, которые могут придавать жесткость материалу каркаса губки и могут увеличивать расширение в целом.

В некоторых вариантах осуществления композиция или устройство содержит сложный эфир гемицеллюлозы с органической кислотой (например, имеющей карбоксильные группы). Примеры включают цитрат гемицеллюлозы, ацетат гемицеллюлозы и другие органические кислоты, которые создают пену, которая имеет желаемую гибкость и эластическую отдачу. В других вариантах осуществления композиция или устройство содержит гемицеллюлозу отдельно или с хитозаном. Кроме того, в вариантах осуществления устройства или композиции можно использовать крахмал-цитрат-хитозан, крахмал-хитозан или крахмал-гемицеллюлозу-хитозан.

Для того чтобы добиваться желаемого гелеобразования, могут содержаться дополнительные соединения, в присутствии или в отсутствии гемицеллюлозы-цитрата-хитозана. Такие соединения включают различные типы целлюлозы или другие искусственные и синтетические соединения, такие как одно или несколько из: альбуминат пектинат бычьей сыворотки, пектин-этилцеллюлоза, пектинат кальция и хитозан, напроксен пектин, деэтерифицированный пектин, цинк-пектинатные гели, амилоза, хондроитин сульфат (сшитый или несшитый), циклодекстрины, декстран, альгинаты кальция и альгинаты, камедь бобов рожкового дерева, гуаровая камедь, глутаральдегиды и эпихлоргидрин. Например, в определенных вариантах осуществления используют гуаровую камедь, которую можно компаундировать или просто диспергировать в пенной губке с гемицеллюлозной матрицей.

Другой механизм расширения материала матрицы может включать встраивание комбинации соединений и/или белковоподобных веществ или структур, расположенных таким образом, который аналогичен мышечной структуре, где сжатие, расширение и/или скручивание одного компонента относительно другого может вызывать катящее и/или скручивающее или расширяющее действие, что ведет к расширению материала.

Еще один другой механизм освобождения сжатого материала матрицы может включать средства, образующие пену и/или высвобождающие газ, которые активируют с помощью тепла и/или кислой среды желудка, которые могут образовывать газы и/или пену для расширения материала (например, NaHCO₃ и т.д.). По существу, в случае губчатого материала, вступающего в реакцию с кислой средой желудка, весь или часть материала губки может вступать в реакцию с кислотой желудка, увеличиваясь по меньшей мере частично в объеме и возвращая губку к ее исходной геометрической форме. Материал матрицы, который типично высвобождается в желудок после растворения капсулы (например, желатиновой капсулы или тому подобного), содержащей сжатый материал, типично расширяется внутри желудка и абсорбирует текучие вещества в нем.

Еще один другой механизм расширения может включать электростатическое и/или магнитное отталкивание и/или притяжение некоторых частей губки с другими частями губки, или электростатические взаимодействия трубки с другой трубкой или подобным объектом, содержащемся в пилюле или введенным в желудок независимо. В других вариантах осуществления материал матрицы можно вводить в виде скрученных геометрических форм с механизмом эластического расширения, как описано выше, которые после этого могут раскручиваться и расширяться.

В определенных вариантах осуществления захват питательных веществ также может быть обусловлен скручиванием (например, подобно обертке карамели) или сворачиванием материала матрицы, в таких случаях, материал матрицы может иметь плоскую геометрическую конфигурацию, несмотря на то, что такой механизм может быть возможен с другими геометрическими формами и также может содержать абсорбирующий механизм, связанный с губчатым материалом. Такое скручивание и/или сворачивание может быть обусловлено или вызвано посредством одного или комбинации указанных выше механизмов.

Материал матрицы может быть цилиндрическим и может иметь эллиптическое, овальное, квадратное, прямоугольное, треугольное или многоугольное или трапециевидное сечение или форму. Кроме того, различные правильные или неправильные геометрические формы или сечения можно использовать при формировании композиций и устройств, и данная «трубка» может содержать один или несколько отдельных доменов конкретной геометрической формы или сечения. Геометрия и сечения могут способствовать эффективной упаковке, например, в капсулы, так что достаточное количество «трубок» можно доставлять в небольшом пространстве. Геометрия, сечения и конфигурации отверстий дополнительно могут делать возможной эффективную абсорбцию продуктов пищеварения в желудке. Также возможна смешанная геометрия или геометрические формы. На фиг. 1-16 проиллюстрировано множество образцовых геометрических форм и геометрий сечения. Кроме того, как проиллюстрировано, материал матрицы типично имеет одно или несколько осевых отверстий или отверстий вдоль его самой длинной оси, несмотря на то, что больше чем одно отверстие может существовать вдоль по существу любой оси. На фиг. 1-16 проиллюстрировано множество возможных конфигураций отверстий.

Отверстие(я) можно центрировать вдоль главной оси (например, вдоль самой длинной стороны) трубки или можно смещать относительно центра. Отверстие(я) могут иметь круглую, звездчатую, крестовидную или другую сегментированную геометрию (см. фиг. 1-16). Цель этого отверстия состоит в том, чтобы содействовать быстрой абсорбции питательных веществ в желудке. Архитектуру губки с отверстиями разрабатывают для того, чтобы содействовать вхождению и захвату внутри губки частиц более крупных размеров, чем иначе могут абсорбированы во внутренней части губки. Кроме того, отверстие(я) обычно уменьшают объем сжатой трубки внутри капсулы, так что больше трубок можно разместить в одной капсуле и больший объем питательных веществ можно секвестрировать или с одной пилюлей.

В некоторых вариантах осуществления устройство или композиция может содержать одно или несколько разделительных средств в полости или в полостях или в ячейках губки, во избежание слипания между стенками ячейки. Такие разделительные средства могут представлять собой природные или искусственные воски, соединения восков с камедью для эластичности или просто небольшой слой полимера, такого как соединения полиэтилена или полиэтиленгликоли или просто полиэтилен. В определенных вариантах осуществления разделительное средство растворяется в желудке или представляет собой природное пенообразующее средство (например, пищевую соду).

Внешняя оболочка материала матрицы может быть по существу интактной, гладкой и не содержать перфораций или отверстий или может иметь несколько отверстий, которые могут быть небольшими в некоторых вариантах осуществления. Такая полностью или частично интактная оболочка может позволять избегать потери абсорбированных питательных веществ из материала матрицы из-за механического и ферментативного действия пищеварения. Однако в некоторых вариантах осуществления внешняя часть материала матрицы является по существу такой же, как внутренняя часть, и может быть перфорированной или тому подобное.

Питательные вещества, подлежащие абсорбции, обычно входят в материал матрицы через отверстия, которые могут присутствовать на концах, где оболочка отсутствует, или на открытых концах отверстий через трубки. Геометрию губки и число и расположение трубок в губке можно выбирать для того, чтобы вмещать наибольшее возможное число трубок внутри фиксированного объема капсулы, чтобы обеспечить наилучшее возможное возвращение памяти геометрической формы после высвобождения трубок из капсулы, чтобы максимизировать абсорбцию каждой трубки, или комбинацию этих или других факторов.

Материал матрицы можно изготавливать посредством обычной экструзии или посредством вспенивания блока материала, после механического вырезания желаемой формы. Альтернативно, материал матрицы можно вырубать из быстро продвигающейся ленты. Материал матрицы можно инкапсулировать, воздействуя прижимным валом на лист губчатого материала. Рулоны могут представлять собой бегущие пленки из упаковочных или защитных соединений, как часто используют в фармацевтической промышленности. Например, материал может представлять собой PLA или другой природный или искусственный материал. Прижимные валы сжимают и режут материал матрицы одновременно, и в любых рулонах печатают и изолируют пленки вокруг губки. Множество этих печатных губок, содержащихся в двойных пленках, располагают в обычной капсуле с гелевой крышкой или другом схожем контейнере. Схожий процесс, несмотря на то, что более миниатюризован, можно использовать для получения губок для того, чтобы предварительно посылать с пищевыми продуктами. Матрицу «губки», каркас, можно альтернативно производить посредством механического вырубания отверстий в материале основного каркаса (например, пене), и, после складывания ячеистого материала с отверстиями и каналами с самим собой, посредством вальцевания или складывания и склеивания или механического крепления полоски с отверстиями для того, чтобы сохранять трехмерную структуру, и после этого посредством ее сжатия и инкапсулирования. Валы можно дополнительно конструировать, не просто для того, чтобы сплющивать губки, но также давать латеральное сжатие.

В зависимости от размера, изобретение может использовать инкапсулирование, микроинкапсулирование или наноинкапсулирование материала матрицы. Такие способы инкапсулирования, как известно, например, и используют для доставки микроэлементов или лекарственных средств. В некоторых вариантах осуществления устройства и композиции инкапсулируют с использованием казеина. Способы для микро- или наноинкапсулирования включают: покрытие форм, покрытие воздушной суспензией, сушку распылением, ионотропное гелеобразование, коацервацию, полимеризацию in situ. В других вариантах осуществления губки инкапсулируют посредством заморозки в сжатом состоянии. При малом количестве воды, после сжатия и заморозки, губчатая матрица будет оставаться сжатой, делая возможным легкое инкапсулирование.

Когда обработанная губка находится в расправленной форме, губку можно смешивать, например, с ароматизированным жиром для того, чтобы повторно сжать губку и придать ей форму покрытых гранул, готовых для проглатывания человеком.

Для потери массы или управления массой композицию или устройство, как описано, проглатывают до, во время или после приема пищи или какого-либо другого проглатывания пищи, например, завтрака, легкой закуски и т.д. Капсулы можно специально адаптировать для больших или небольших организмов людей и/или для легких или основных приемов пищи посредством корректировки размера капсулы и, соответственно, числа трубок и общей абсорбционной вместимости капсулы. Когда капсула содержит. Например, «губчатые трубки» проглатывают, и капсула растворяется в желудке или кишечнике, высвобождая трубки или все сразу или группами (например, при отсроченном высвобождении). Капсула механически или химически более не ограничивает высвобожденные трубки, которые после этого расправляются, абсорбируя, захватывая, окружая, впитывая определенную фракцию содержимого желудка или кишечника, которое присутствует в момент высвобождения трубок.

В некоторых вариантах осуществления композицию или устройство можно использовать непосредственно в пищевых продуктах (например, смешанными с ними) для того, чтобы снижать содержание калорий в пище, содержащей устройства. Например, данные устройства можно диспергировать, добавлять и/или примешивать в пищевой продукт или включать в виде отдельного компонента в упакованном пищевом продукте для добавления в пищевой продукт (например, в предварительно упакованные пищевые продукты, с пищей, подаваемой в ресторане, или с пищей дома, в напитках и т.д.). В одном из вариантов осуществления данное устройство(а) (например, капсулы и т.д.) можно масштабировать или изменять его размер так, что его можно смешивать с или добавлять в полученную пищу. Например, небольшие губчатые «капли», которые имеют, например, сферическую или эллипсоидную геометрию, с размерами, например, меньше приблизительно 500 мкм, меньше приблизительно 250 мкм, меньше приблизительно 100 мкм, меньше приблизительно 50 мкм, меньше приблизительно 40 мкм, меньше приблизительно 30 мкм, меньше приблизительно 20 мкм, меньше приблизительно 10 мкм, меньше приблизительно 5 мкм или меньше приблизительно 1 мкм (или какое-либо другое значение или диапазон или значения в нем или ниже) могут быть на или в, например, шоколаде, пастообразных продуктах, джемах, арахисовом масле, сливочном масле, зерновых, муке, сладостях, конфетах, выпечке, тесте, пасте, сахарах, таких как сахароза или фруктоза или кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы, даже безалкогольные или алкогольные напитки, соки и/или какая-либо другая пища, обычно на продажу или подаваемая в ресторанах.

Небольшой размер этих капсул может позволять им избегать разрушения во время жевания, и может делать их неподдающимися обнаружению вкусовыми сосочками. Например, композиции могут не иметь вкуса и/или могут быть такого размера, что они обеспечивают однородное «ощущение во рту». Находясь в желудке, устройства или «капли» будут высвобождаться из какого-либо инкапсулирующего материала и после этого смогут расправляться, абсорбировать текучие вещества, и, в вариантах осуществления, где устройства разрабатывают для того, чтобы выполнять это (например, как описано в настоящем документе), превращать в гель абсорбированные или инкапсулированные текучие вещества.

В случае, когда пища, которая содержит данные устройства, требует дополнительного приготовления и/или подготовки (например, мука, паста и т.д.), инкапсулирущий материал можно выбирать для того, чтобы противостоять воздействию тепла и/или воздействию текучих веществ для приготовления. Такое инкапсулирование можно осуществлять с помощью материалов, которые могут противостоять такому воздействию тепла и/или текучих веществ, но может иным образом разрушаться или растворяться в желудочно-кишечном тракте. Например, можно отбирать инкапсулирущий материал, который устойчив к теплу и/или термостабилен и устойчив к текучим веществам при нормальном pH, но растворяется в кислой среде (например, такой как среда в желудке). Образцовые материалы включают полимолочную кислоту (PLA), которая может быть устойчива к температурам вплоть до 190 градусов Цельсия.

Устройство и композиции можно использовать для того, чтобы абсорбировать и предотвращать пищеварение или биологические эффекты токсинов или спирта, которые добровольно или не добровольно проглатывают, в этих вариантах осуществления устройство или композицию не нужно использовать обычным образом, но их можно принимать с пищей, которая испытывает риск содержания токсина или когда известно о проглатывании токсина, или можно использовать для того, чтобы избегать или противодействовать эффектам чрезмерного потребления спирта.

Понятно, что использование терминов «секвестрирует», «маскирует», «содержит», «избегает усвоения» и схожие термины, используемые в настоящем документе, не используют в категорическом смысле. Другими словами, эффективность настоящего изобретения заключается в способности устройства частично секвестрировать и уменьшать/замедлять абсорбцию.

Следующие неограничивающие примеры иллюстрируют различные аспекты настоящего изобретения. Примеры, конечно, следует понимать лишь как иллюстрации только определенных вариантов осуществления изобретения, и они не ставят ограничения для объема изобретения, который определяет формула изобретения, которая приложена в конце этого описания.

ПРИМЕРЫ

В одном из примеров получали губку из коммерчески доступной чистой целлюлозы. Губку резали на небольшие трубчатые формы, которые имеют диаметр приблизительно 3-4 мм и длину приблизительно один дюйм. После этого полоски покрывали порошком карбоксиметилцеллюлозы (CMC) (гидрогель). После этого нарезанные, покрытые гидрогелем полоски вставляли в трубки из полиэтилентерефталата (PET), которые имеют стенки толщиной приблизительно 6 мкм (например, толщина волоса) и внутренний диаметр приблизительно 4-5 мм. Получали партию приблизительно из 100 этих PET трубок, заполненных губками.

После этого по 20 этих заполненных губками PET трубок выравнивали продольно, сжимали и вставляли в желатиновые капсулы длиной приблизительно 25 мм и диаметром приблизительно 9 мм для того, чтобы формировать «пилюли». Каждая пилюля весила приблизительно 500 мг.

Коммерчески доступный консервированный куриный суп получали и выливали в пластмассовый контейнер. Сахар, соль и лимонный сок добавляли в куриный суп, чтобы имитировать условия (например, кислотность) и содержимое желудка после проглатывания пищи. Затем смесь нагревали до температуры приблизительно 35-40°C.

Одну пилюлю, полученную, как описано выше, помещали в смесь, и смесь перемешивали в течение нескольких минут. После приблизительно 2,5 минуты, желатиновая капсула растворялась и начинала высвобождать губки. Губки, высвобожденные из растворяющейся желатиновой капсулы начинали набухать. Перемешивание продолжали в течение приблизительно 10 минут.

После этого насыщенные супом губки удаляли из смеси с использованием сита и взвешивали. Этот эксперимент повторяли другие 4 раза, всего пять экспериментов. Общая масса губок варьировала приблизительно от 13 г приблизительно до 19 г.

Губчатые трубки были более жесткими после абсорбирования суповой смеси. Текучая смесь входила в ячейки губки, где эти текучие вещества превращались в гель с помощью CMC. Таким образом, в образцовом эксперименте от начальной массы 0,5 г до конечной массы 19 г губки абсорбировали приблизительно 18,5 г суповой смеси.

На основе оценочного содержания калорий в суповой смеси приблизительно 4 ккал/г и учитывая разбавление супа водой, вычисляли, что образцовая пилюля может абсорбировать приблизительно 72 ккал питательных веществ, которые будут секвестрированы из абсорбции и метаболизма в желудочно-кишечном тракте. Таким образом, например, 5 пилюль, как описано, будут способны секвестрировать питательные вещества, эквивалентные небольшому гамбургеру, из повседневного рациона пользователя. Соответственно, человек, потребляющий приблизительно 5 образцовых пилюль с едой, может терять приблизительно 15 фунтов массы тела в год.

Дополнительная разработка и улучшение данных губчатых материалов, их геометрии, используемых гидрогелей и упаковки губок, как описано в настоящем документе, значительно улучшат калорийную абсорбционную вместимость данных губок и пилюль, содержащих их. Например, губчатая пилюля, которая имеет приблизительный размер 2,5 см³, содержащая губки, полученные из губчатого материала, который расправляется и абсорбирует приблизительно в 100 раз больше своего исходного объема, может захватывать вплоть приблизительно до 250 см³ текучего вещества. Этот объем (т.е., 250 см³) равняется по меньшей мере 250 г питательных веществ и, следовательно, может достигать секвестрации калорий приблизительно 1000 ккал на пилюлю.

Варианты осуществления, описанные в настоящем документе и иллюстрированные посредством приведенных выше примеров, следует понимать как иллюстрацию настоящего изобретения, и не следует толковать в качестве ограничения. Напротив, настоящее раскрытие охватывает альтернативы и их эквиваленты, как осуществлено посредством приложенной формулы изобретения.

Claims (21)

1. Устройство для потери массы, предназначенное для сокращения количества материалов, абсорбируемых в желудочно-кишечном тракте, содержащее:

один или несколько элементов из материала сжимаемой абсорбирующей матрицы, имеющего губчатую структуру, причем в губчатой структуре содержится множество ячеек, сформированных стенками ячеек, причем материал сжимаемой абсорбирующей матрицы функционализирован функциональными группами, имеющими высокую гидрофильность, причем материал сжимаемой абсорбирующей матрицы упакован в сжатом пространстве таким образом, что объем материала сжимаемой абсорбирующей матрицы в сжатом состоянии составляет меньше 50% от объема материала сжимаемой абсорбирующей матрицы в расправленном состоянии и способен к абсорбции перевариваемого в желудке материала посредством действия, которое запускает расправление материала сжимаемой абсорбирующей матрицы из сжатого состояния в расправленное состояние, причем изменение состояния из сжатого в расправленное вызывает скручивание и сворачивание материала сжимаемой абсорбирующей матрицы, вследствие чего перевариваемый в желудке материал абсорбируется, причем абсорбируемый перевариваемый материал удерживается в материале сжимаемой абсорбирующей матрицы, причем материал сжимаемой абсорбирующей матрицы дополнительно содержит одно или более дополнительных соединений, включающих гидрогели, причем одно или более дополнительных соединений удерживает перевариваемый материал в материале сжимаемой абсорбирующей матрицы посредством образования уплотнения, которое предотвращает абсорбцию перевариваемого материала в желудке.

2. Устройство для потери массы по п. 1, где указанный элемент из материала сжимаемой абсорбирующей матрицы представляет собой трубку.

3. Устройство для потери массы по п. 2, где трубки содержат одну или несколько внутренних пустот в сообщении с внешней частью.

4. Устройство для потери массы по п. 3, где указанная внутренняя пустота имеет формы, как, например, отверстия внутри трубки.

5. Устройство для потери массы по п. 1, где указанный материал матрицы содержит эластомер, латекс, гваюлу, полиуретановый каучук, кремнийорганический каучук, целлюлозу, наноцеллюлозу, нитрильный каучук, эластин, коллаген, бактериальную целлюлозу, целлюлозные волокна, микроволокна и нановолокна, метилцеллюлозу, этилцеллюлозу, этилметилцеллюлозу, целлюлозу, смешанную с эластомерами, целлюлозу, смешанную с природными гидрогелями, такими как хитозан, опунцию и другие дисахариды, целлюлозу, смешанную с наполнителями, и их сочетания.

6. Устройство для потери массы по п. 1, дополнительно содержащее одно или несколько дополнительных соединений, выбранных из растворимых или нерастворимых волокон, восков и камедей или их смесей.

7. Устройство для потери массы по п. 1, где указанный гидрогель содержит поливиниловый спирт, полиэтилоксазолин, сополимеры поливинилацетата и поливинилового спирта, поли-2-гидроксиэтилакрилат, поли-2-гидроксиэтилметакрилат, карбоксиметилцеллюлозу, полиакриловую кислоту, сополимеры полиакриловой кислоты, дисахариды, полисахариды, хитозан, альгинат, водорастворимые белки, полинуклеиновые кислоты, природные глины, монтмориллонит, бентонит натрия, волокна абсорбентов, волокна суперабсорбентов, микроволокна, нановолокна и их сочетания.

8. Устройство для потери массы по п. 6, где устройство содержит экзополисахаридную слизь, целлюлозу, производные целлюлозы, гемицеллюлозу, кератин, эластин, коллаген и их смеси.

9. Устройство для потери массы по п. 6, где устройство содержит агар, альгиновую кислоту, альгинат натрия, каррагинановую смолу, аравийскую камедь, камедь гхатти, трагакантовую камедь (E413), камедь карайи, гуаровую камедь, камедь бобов рожкового дерева, бета-глюкан, камедь чикли, даммаровую камедь, глюкоманнан, мастиковую камедь, лузгу семян подорожника, еловую камедь, камедь тары, геллановую камедь, ксантановую камедь и их смеси.

10. Устройство для потери массы по п. 1, где устройство имеет форму капсулы, содержащей один или более элементов материала матрицы.

11. Устройство для потери массы по п. 1, где указанное устройство проходит по желудочно-кишечному тракту субъекта и остается, по существу, интактным.

12. Устройство для потери массы по п. 1, где указанное устройство растворяется в желудочно-кишечном тракте субъекта.

13. Устройство для потери массы по п. 1, в котором материал матрицы является целлюлозным материалом, функционализированным функциональными группами, имеющими высокую гидрофильность.

14. Устройство для потери массы по п. 1, в котором материал матрицы функционализирован функциональными группами, имеющими высокую гидрофильность, со степенью замещения в диапазоне 0,2-0,3.

15. Устройство для потери массы по п. 1, в котором функциональные группы, имеющие высокую гидрофильность, выбраны из COONa, COOK и их сочетания.

16. Устройство для потери массы по п. 1, в котором материал сжимаемой абсорбирующей матрицы является целлюлозным материалом, функционализированным функциональными группами, имеющими высокую гидрофильность, выбранными из COONa, COOK и их сочетаний, и причем целлюлозный материал функционализирован со степенью замещения в диапазоне 0,2-0,3.

17. Способ изоляции питательных веществ или соединений из абсорбции в пищеварительном тракте, который включает проглатывание устройства по любому одному из пп. 1-16.

18. Способ лечения ожирения, который включает обеспечение устройства по любому одному из пп. 1-16 субъекту с ожирением.

19. Пищевой продукт, который содержит устройство по любому одному из пп. 1-16.

20. Набор для сокращения количества материалов, абсорбируемых в желудочно-кишечном тракте, который содержит пищевой продукт и устройство по любому одному из пп.1-16.

Images