WO2000038622A1 - Sonnenschutzmittel mit mikropartikeln auf basis von wasserunlöslichem linearem polyglucan - Google Patents

Sonnenschutzmittel mit mikropartikeln auf basis von wasserunlöslichem linearem polyglucan Download PDF

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WO2000038622A1
WO2000038622A1 PCT/EP1999/009291 EP9909291W WO0038622A1 WO 2000038622 A1 WO2000038622 A1 WO 2000038622A1 EP 9909291 W EP9909291 W EP 9909291W WO 0038622 A1 WO0038622 A1 WO 0038622A1
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water
polyglucan
microparticles
insoluble
sunscreen
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PCT/EP1999/009291
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Holger Bengs
Alfred Braunagel
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Celanese Ventures Gmbh
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    • A61Q17/00—Barrier preparations; Preparations brought into direct contact with the skin for affording protection against external influences, e.g. sunlight, X-rays or other harmful rays, corrosive materials, bacteria or insect stings
    • A61Q17/04—Topical preparations for affording protection against sunlight or other radiation; Topical sun tanning preparations
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/72—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing organic macromolecular compounds
    • A61K8/73—Polysaccharides

Definitions

  • the present invention relates to a sunscreen with microparticles based on water-insoluble linear polyglucan, which on the one hand ensures good UV protection and appears transparent when applied.
  • Known sunscreens include pigments such as
  • Titanium dioxide and zinc oxide as such or in the form of so-called micronized particles as light protection filters.
  • these pigments have the disadvantage that they are white, i.e. make the skin appear white.
  • these pigments are usually used with a comparatively small particle size between 10 and 100 nm (A. Schrader, M. Rohr "Abnormalities in the development and testing of sunscreen formulations containing micro-pigment "S ⁇ FM-Journal, 124, pages
  • a light-protecting effect is also known for individual polysaccharides.
  • a light-protecting effect has been described for poly- ⁇ -1,3-glucans
  • Poly- ⁇ -1,3-glucans which can be obtained from yeast have a linear structure with a low proportion of ⁇ -1,6 branching.
  • glycogen a highly branched poly-1,4- ⁇ -glucan with branches in 6-position, obtained biotechnologically or from marine mollusks, for sunscreens (M. Pauly, G. Pauly "New Polysaccha of Interest in Care Cosmetology" IN-COSMETICS 1997, Conference Proceedings, pages 417-444, publishing house for chemical industry, H.Ziolkowsky GmbH, 1998.
  • EP-B-0 487 000 describes the use of an emulsion-like cosmetic
  • composition with 15 to 40% by weight of an enzymatically branched starch in sunscreen is proposed, the enzymatically degraded starch being a linear poly-1,4- ⁇ -glucan with 15 to 65 anhydroglucose units.
  • the enzymatically degraded starch being a linear poly-1,4- ⁇ -glucan with 15 to 65 anhydroglucose units.
  • a sunscreen which contains spherical microparticles as an active ingredient which consist wholly or partly of at least one water-insoluble linear polyglucan.
  • the sunscreens according to the invention with spherical microparticles which consist wholly or partly of at least one water-insoluble linear polyglucan can ensure excellent UV protection and, moreover, the microparticles appear transparent even in high concentrations.
  • microparticles used according to the invention form stable suspensions or dispersions even without the addition of dispersing aids. This is particularly for use in emulsion based sunscreens from Advantage, since the addition of dispersing aids can be dispensed with or their amount can be reduced, thus simplifying and reducing the cost of production.
  • the spherical microparticles impart a pleasant, soft feeling when applied, which is attributed to their regular shape.
  • Emulsions such as e.g. o / w or w / o emulsions, aqueous or fatty gels, hydrogels, oils, emuigator-free
  • sunscreens can be applied in the form of creams, lotions, sprays, fluids, powders etc.
  • the sunscreens according to the invention can also contain other known UV filters.
  • the proportion of microparticles in the sunscreen according to the invention depends on the basis used. It can be up to 70% by weight based on the
  • Total weight of the sunscreen is e.g. in wax-oil basics, such as those used for so-called "Sun Protection Cream Compacts”.
  • a quantity less than 0.5% by weight is of no importance for UV protection.
  • UV-permeable bases e.g. transparent basics such as unpigmented emulsions, oils or gels expediently become larger
  • Amounts of microparticles added can easily be determined on a case-by-case basis by a person skilled in the art with a few routine attempts.
  • the microparticles used for the sunscreen agents according to the invention can have an average diameter Dn (number average) of 1 nm -100 ⁇ m, preferably 50 nm - 10 ⁇ m, in particular 100 nm - 3 ⁇ m and particularly preferably less than 1 ⁇ m, in particular less than 0.2 ⁇ m
  • spherical microparticles are to be understood as meaning microparticles which have an approximately spherical shape. If a sphere is described by axes of the same length, starting from a common origin, which point into the space and define the radius of the sphere in all spatial directions, the spherical particles may deviate from the ideal state of the sphere by 1% to 40%. The deviation is preferably 25% or less, particularly preferably 15% or less.
  • the spherical particles have a regular surface, which can be compared macroscopically with a raspberry, the depth of irregularities on the particle surface, such as indentations or cuts, being at most 20%, preferably 10%, of the mean diameter of the spherical microparticles.
  • weight means a weighted average, which means that the larger diameters are more important.
  • microparticles used according to the invention can also have been subjected to a surface modification, for example by functional groups such as hydroxyl groups of the polyglucans are derivatized.
  • Linear water-insoluble polyglucans in the sense of the present invention are polysaccharides which are built up from glucans as monomeric building blocks in such a way that the individual building blocks are always linked to one another in the same way.
  • Each basic unit or building block defined in this way has exactly two links, one each to a different monomer. The only exception are the two basic units that form the beginning and the end of the polysaccharide. These have only one link to another monomer and form the end groups of the linear polyglucan.
  • branching If the basic unit has three or more links, this is referred to as branching.
  • polyglucans whose degree of branching in the 6-position is less than 4%, preferably at most 2% and in particular at most 0.5%, and in the other positions, e.g. B. in 2- or 3-position, preferably at most 2 % and in particular 1%. Polyglucans with a degree of branching in the 6-position of less than 0.5% are also particularly preferred.
  • polyglucans which have no branches or whose degree of branching is so minimal that it can no longer be detected using conventional methods
  • polyglucans used according to the invention can be of any origin as long as the conditions given above with regard to the terms “linear” and “water-insoluble” are met.
  • they can be obtained from natural plant or animal sources by isolation and / or purification.
  • Sources can also be used which have been genetically manipulated in such a way that they contain a higher proportion of non-or comparatively slightly branched polyglucans compared to the unmanipulated source.
  • Non-linear polyglucans which contain branches can be treated with an enzyme in such a way that the branches are split, so that linear polyglucans are present after their separation.
  • enzymes can be, for example, amylases, iso-amylases, gluconohydrolases, pullulanases or cyclomaltodextrin glucanotransferases.
  • Biotechnical methods include biocatalytic, also biotransformon, or fermentative processes.
  • Linear polyglucans produced by biocatalysis in the context of this invention means that the linear polyglucan by catalytic reaction of monomeric building blocks such as oligomeric saccharides, e.g. of mono- and / or disaccharides, is produced by using a so-called biocatalyst, usually an enzyme, under suitable conditions.
  • biocatalyst usually an enzyme
  • Linerar polyglucans from fermentations are, in the parlance of the invention, linear polyglucans which, by fermentative processes using organisms occurring in nature, such as fungi, algae, bacilli, bacteria or
  • modified natural organisms such as fungi, algae, bacilli, bacteria or protists
  • microorganisms are Piichia pastoris, Trichoderma Reseii, Straphylokkus Carnosus, Escherichia Coli, Aspergillus Niger.
  • amylosucrases are used for the production of linear water-insoluble polyglucan such as poly-1, 4-cc-D-glucan by means of a biocatalytic process.
  • Other suitable enzymes are polysaccharide synthases, starch synthases, glycol transferases, 1,4- ⁇ -D-glucan transferases, glycogen synthases or also phosphorylases.
  • Modified water-insoluble linear polyglucans can also be used, the polyglucans not participating in the linear linkage, for example, by esterification and / or etherification in one or more Positions may have been chemically modified.
  • the modification can take place in the 2-, 3- and / or 6-position.
  • Modification in the sense of the invention means that the hydroxyl groups which are not involved in the linkage are chemically changed. This precludes ring opening of the glucan units as e.g. in the oxidative carboxylation or hydrolysis. Measures for such modifications are well known to the person skilled in the art.
  • Linear polyglucans such as e.g. Pullulans, which are water-soluble per se, can be made water-insoluble by modification.
  • Water-insoluble linear polyglucans which have been produced in a biotechnical, in particular in a biocatalytic or a fermentative process are preferably used for the present invention.
  • the linear water-insoluble polyglucans obtained in this way have a particularly homogeneous profile of properties, e.g. B. in relation to the
  • water-insoluble linear polyglucans can be obtained with biotechnological methods, such as. B. the preferred poly-1, 4- ⁇ -D-glucans, which contain no branches, or whose degree of branching is below the detection limit of conventional analytical methods.
  • polyglucans can be used in the form of so-called alpha-amylase-resistant polyglucans, such as those used in the example of poly-1,4- ⁇ -D-glucan in Priority, not prepublished German patent application with official file number 198 30 618.0 of the applicant are described.
  • Alpha-amylase-resistant polyglucans can be prepared by preparing a suspension or dispersion of water-insoluble polyglucans and water, heating the
  • the polyglucan can also be used as a thermoplastic polyglucan, which is obtainable by melting linear water-insoluble polyglucan and adding at least 20% by weight, preferably at least 30% by weight, of a plasticizer such as sorbitol, glycerol, their condensation products and oligomers, DMSO, succinic acid , Citric acid monohydrate, malic acid, tartaric acid etc. at approx. 170 ° C.
  • a plasticizer such as sorbitol, glycerol, their condensation products and oligomers, DMSO, succinic acid , Citric acid monohydrate, malic acid, tartaric acid etc.
  • thermoplastic polyglucans using the example of the preferred linear water-insoluble poly-1,4- ⁇ -D-glucan is given by the older, unpublished German patent application with official file number 198 52 826, to which express reference is made for this.
  • the molecular weights M w (weight average, determined by means of gel permeation chromatography in comparison with a calibration with
  • Pullulin standard) of the linear polyglucans used according to the invention can vary within a wide range from 0.75 x 10 2 g / mol to 10 7 g / mol.
  • the molecular weight M w is preferably in a range from 10 3 g / mol to 10 6 g / mol and particularly preferably from 10 3 g / mol to 10 5 g / mol.
  • Another advantageous range is from 2 x 10 3 to 8 x 10 3 .
  • Corresponding ranges apply to the preferred poly-1, 4-D-glucan.
  • the molecular weight distribution or polydispersity M w / M n can also be broad
  • Poly-1, 4-D-glucan and very particularly poly-1, 4- ⁇ -D-glucan or mixtures of two or more representatives can be used.
  • Mixtures of two or more branched polysaccharides can also be added.
  • branched polysaccharides can be of any origin.
  • Preferred sources are starch and starch analogs such as glycogen. If necessary can be branched into the
  • the proportion of linear structures in polysaccharides can be increased by suitable enrichment processes.
  • Polysaccharides are also higher, e.g. B. values up to preferably 10 9 g / mol and more.
  • Other polymers in particular biocompatible or biodegradable polymers, can also be added.
  • the amount of the other polymer (s) that are added without changing the spherical shape and / or other properties of the microparticles to be produced always depends on the polymer added.
  • the proportion of linear water-insoluble polyglucan should be at least 70% by weight, in particular 80% by weight and preferably 90% by weight, based on the total content of linear water-insoluble polyglucan, including any branched polysaccharide and, if appropriate, further polymers , amount.
  • the microparticles consist of 100% by weight of linear water-insoluble polyglucan, in particular linear water-insoluble poly-1, 4- ⁇ -D-glucan, which has preferably been obtained biocatalytically.
  • microparticles examples include B. precipitation processes or spray drying processes.
  • the spherical microparticles can be prepared by dissolving the water-insoluble linear polyglucan or a mixture of several of these and, if appropriate, further polymers in a solvent, for. B. DMSO, introducing the solution into a precipitant, e.g. B. water, preferably at a temperature of 20 ° C to 60 ° C, if necessary cooling the solution to a temperature of minus 10 ° C to plus 10 ° C and separating the particles formed.
  • a precipitant e.g. B. water
  • the process of dissolving the polygucan used as the starting material can take place at room temperature or higher temperatures.
  • the concentration of linear water-insoluble polyglucan including any branched polysaccharide and other polymers in the solvent can vary within wide limits as required. It is preferably in a range from 0.02 g / ml to 1.0 g / ml, in particular from 0.05 g / ml to 0.8 g / ml and particularly preferably from 0.3 g / l to 0.6 g / l.
  • precipitants are water, dichloromethane, a mixture of water and dichloromethane, mixtures of water and alcohols such as methanol, ethanol,
  • the ratio of solvent to precipitant is preferably selected in a range from 1: 1000 to 1: 4 (part of solvent / part of precipitant), preferably 1: 100 to 1:10 and in particular 1:70 to 1.30.
  • the order in which the solvent and the precipitant are brought together is irrelevant, e.g. whether the precipitant is added to the solvent or vice versa.
  • the precipitation process can be carried out relatively slowly at low temperature overnight. It can be influenced and controlled by varying the temperature and the precipitant.
  • Microparticles such as size, surface structure, porosity etc. as well as influence the process control.
  • Suitable additives are e.g. B. surfactants such as sodium dodecyl sulfate, N-methylgluconamide, polysorbates (e.g. Tween (registered trademark)),
  • Alkyl polyglycol ethers ethylene oxide-propylene oxide block polymers (e.g. Pluronic (registered trademark)), alkyl polyglycol ether sulfates, generally alkyl sulfates and fatty acid glycol esters, and sugars such as e.g. B. fructose, sucrose, glucose, water-soluble cellulose or hot water-soluble poly-alpha-D-glucan such as. B. native or chemically modified starches, poly-alpha-D-glucans obtained from these starches and starch-analogous compounds.
  • Pluronic registered trademark
  • alkyl polyglycol ether sulfates generally alkyl sulfates and fatty acid glycol esters
  • sugars such as e.g. B. fructose, sucrose, glucose, water-soluble cellulose or hot water-soluble poly-alpha-D-glucan such as. B. native or chemically modified starches, poly-alpha-D-glucans obtained
  • additives are usually added to the precipitant.
  • the amount used depends on the individual case and the desired
  • Irregularities on the surface of the microparticles generally a maximum of 10
  • water-soluble cellulose derivatives examples include cellulose esters and
  • Cellulose ethers their mixed forms such as Hydroxypropylmethyl celluloses, hydroxyethyl celluloses, carboxymethyl celluloses, cellulose acetates,
  • Methyl celluloses etc.
  • the concentration of the water-soluble cellulose derivative in the precipitant is no longer critical. The upper limit inevitably results from the resulting viscosity and thus the processability of the resulting solution.
  • the proportion of particularly small particles with an average diameter of 1 nm to 2 ⁇ m can be increased by adding hot water-soluble poly-alpha-D-glucan to the precipitant.
  • poly-alpha-D-glucan compounds can be used for this as they have also been mentioned in connection with the linear water-insoluble polyglucan, insofar as they fulfill the feature that is soluble in hot water.
  • Starch-analogous compounds are understood to mean compounds which consist of poly-alpha-D-glucans but are of non-vegetable origin. An example of this is glycogen or dextran.
  • the hot-water-soluble poly-alpha-D-glucans can be used as a mixture of a linear and a branched portion, as they are e.g. is in strength.
  • the proportion of linear poly-alpha-D-glucan should be more than 15% by weight, preferably 50 to 99.5% by weight, in particular 60 to 90% by weight and very particularly preferably 65 to 80% by weight, based on the total amount of poly-alpha-D-glucan in the precipitant.
  • branched structures such as those e.g. present in amylopectin or in glycogen.
  • hot water-soluble means that the poly-alpha-D-glucans are essentially insoluble at room temperature, preferably the same scale as for the term “water-insoluble” in connection with linear polysaccharides.
  • solution or “solubility” is understood in particular to also mean suspensions or the formation of suspensions as described in the
  • hot water-soluble starches preferred according to the invention show virtually no solubility in water at room temperature, while the so-called cold water-soluble starches are more readily soluble under these conditions.
  • the hot water-soluble starches are characterized in particular by the fact that when heated under their own pressure, e.g. in an autoclave, to a temperature in the
  • potato starch can be cooked at around 100 ° C until completely dissolved, while corn starch requires a temperature of around 125 ° C.
  • the hot water-soluble poly-alpha-D-glucans are preferably added to the precipitant in maximum concentration, i.e. a saturated solution is prepared.
  • a saturated solution is prepared.
  • suitable ranges are from more than 0.001% by weight to 10% by weight, preferably from 0.01 to 2% by weight and in particular from 0.05% by weight to 0.5% by weight, based on the amount used Precipitant.
  • the additives can advantageously be mixed into the thermoplastic mixture as plasticizers or in addition to the plasticizers, so that a dry powder mixture is present, which can then be processed into the microparticles, the process of formation of the microparticles also in the final one Recipe can be made by mixing the thermoplastic polyglucans.
  • microparticles used here their preparation and the water-insoluble linear polyglucans that can be used for this purpose can be found in the applicant's older, unpublished German patent applications with file number 197 37 481.6, 198 03 415.6, 198 16 070.4, 198 30 618.0, 198 27 978.7 , 198 39 214.1, 198 39 216.8 and 198 39 212.5 to which reference is made for the present description.
  • the last three applications mentioned relate in particular to methods for modifying the particle properties such as surface roughness and size.
  • the microparticles used according to the invention are distinguished by high biocompatibility.
  • the nature-identical character of the water-insoluble linear polyglucans used for the preparation and of their degradation products is of particular importance.
  • the evaluation was carried out according to the regulations of the COLIPA Sun Protection Factor Test method.
  • test subjects were selected whose distribution of UV sensitivity corresponded to the majority of users, UV-accustomed were excluded.
  • the standard preparations P1 and P3 (from Beiersdorf AG) were used in comparison to a preparation with 5% by weight of microparticles according to Example 1.
  • the main examination parameters were:
  • Photon Technology GmbH which uses a 300 watt xenon short-arc lamp to produce light with a representative spectrum that was standardized to the intensity values of 320 nm.
  • the light beam of this lamp was directed with the aid of movable mirrors at six points arranged in a circle, so that homogeneous irradiation with 6 different light doses was possible within one session.
  • the amount of the light stabilizer of 2.0 +/- 0.04 mg / cm 2 required by the COLIPA standard, the light stabilizer was applied with a plastic syringe to a plastic spatula and distributed evenly on the surface to be irradiated.
  • the radiation fields were read after 20 hours +/- 4 hours.
  • the mean sun protection factor (SPF) was calculated using the following formula, in which MED stands for minimum erythemal dose:
  • the confidence interval (V95%) was within 20% of the mean.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sonnenschutzmittel, das als wirksamen Bestandteil Mikropartikel enthält, die ganz oder teilweise aus wasserunlöslichem linearem Polyglucan bestehen.

Description

Sonnenschutzmittel mit Mikropartikeln auf Basis von wasserunlöslichen linearen Polyglucan
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sonnenschutzmittel mit Mikropartikeln auf Basis von wasserunlöslichen linearen Polyglucan, das einerseits einen guten UV- Schutz gewährleistet und bei der Applikation transparent erscheint.
Bekannte Sonnenschutzmittel enthalten unter anderem Pigmente wie z.B.
Titandioxid und Zinkoxid als solche oder in Form von sogenannten mikronisierten Partikeln als Lichtschutzfilter.
Diese Pigmente haben vom kosmetischen Gesichtsichtspunkt aus den Nachteil, daß sie weißein, d.h. die Haut weiß gefärbt erscheinen lassen.
Als Kompromiß zur Verringerung des Weißeins auf ein erträgliches Maß und dennoch Erzielen eines akzeptablen UV-Schutzes werden diese Pigmente üblicherweise mit vergleichsweise kleiner Teilchengröße zwischen 10 und 100 nm eingesetzt (A. Schrader, M. Rohr „Auffälligkeiten bei der Entwicklung und Prüfung von mikropigmenthaltigen Sonnenschutzformulierungen" SÖFM-Journal, 124, Seiten
478-487, 8/98).
Titandioxid ist zudem unter dem gesundheitlichen Aspekt kritisch zu betrachten. In einer Studie mit Titandioxid, das aus Sonnenschutzmittel extrahiert worden ist, wurde bei Bestrahlung mit Sonnenlicht beobachtet, daß Titandioxid Photooxidation zu katalysieren vermag und Bakterien-DNA schädigt (CTFA/TRN Volume 12, No. 3, Seite 5 (1998) mit Verweis auf FEBS Letters, 418, 87-90, 1997).
Eine lichtschützende Wirkung ist auch für einzelne Polysaccharide bekannt. So ist für Poly-ß-1 ,3-Glucane eine lichtschützende Wirkung beschrieben
(H. Eggensperger, M. Wilker, „Multiaktiv wirksame Polysaccharide Teil I-Pilzextrakte und Teil Il-Pf lanzliche Polysaccharide"in SÖFW-Journal, 123, 8/97, Seiten 542-546 und 12/97, Seiten 838-842). Poly-ß-1 ,3-Glucane, die aus Hefen erhalten werden können, besitzen eine lineare Struktur mit einem geringen Anteil an ß-1 ,6-Verzweigung.
Weiter wird vorgeschlagen, biotechnisch oder aus marinen Mollusken gewonnenes Glykogen, ein hochverzweigtes Poly-1 ,4-α-glucan mit Verzweigungen in 6-Position, für Sonnenschutzmittel einzusetzen (M. Pauly, G. Pauly „New Polysaccha des Interest in Care Cosmetology" IN-COSMETICS 1997, Conference Proceedings, Seiten 417-444, Verlag für chemische Industrie, H.Ziolkowsky GmbH, 1998.
In der EP-B-0 487 000 wird die Verwendung einer emulsionsförmigen kosmetischen
Zusammensetzung mit 15 bis 40 Gew.% einer enzymatisch entzweigten Stärke in Sonnenschutzmittel vorgeschlagen, wobei die enzymatisch abgebaute Stärke ein lineares Poly-1 ,4-α-glucan mit 15 bis 65 Anhydroglucoseeinheiten ist. Es findet sich jedoch kein Hinweis auf eine mögliche Lichtschutzwirkung der dort verwendeten enzymatisch entzweigten Stärke, vielmehr wird sie als Emulgierhilfsmittel eingesetzt.
In Hinblick auf die Risiken einer intensiven UV-Belastung besteht ein zunehmender Bedarf an geeigneten Sonnenschutzfiltern, die nicht nur einen zuverlässigen Schutz gewähren sondern zudem das äußere Erscheinungsbild nicht beeinträchtigen und damit auch für die tägliche Anwendung geeignet sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Sonnenschutzmittel gelöst, das als wirksmen Bestandteil sphärische Mikropartikel enthält, die ganz oder teilweise aus mindestens einem wasserunlöslichen linearen Polyglucan bestehen.
Die erfindungsgemäßen Sonnenschutzmittel mit sphärischen Mikropartikel, die ganz oder teilweise aus mindestens einem wasserunlöslichen linearen Polyglucan bestehen, können einen ausgezeichneten UV-Schutz gewährleisten und zudem erscheinen die Mikropartikel selbst in hohen Konzentrationen transparent.
Daneben bilden die erfindungsgemäß verwendeten Mikropartikel selbst ohne Zusatz von Dispergierhilfsmitteln stabile Suspensionen oder Dispersionen aus. Dies ist insbesondere für die Anwendung in Sonnenschutzmitteln auf Emulsionsbasis von Vorteil, da auf den Zusatz von Dispergierhilfsmitteln verzichtet oder deren Menge verringert werden kann, und somit die Produktion vereinfacht und verbilligt wird.
Zudem vermitteln die sphärischen Mikropartikel beim Auftragen ein angenehmes weiches Gefühl, was auf ihre regelmäßige Gestalt zurückgeführt wird.
Für die erfindungsgemäßen Sonnenschutzmittel kann auf die für derartige Mitteln üblichen Formulierungen und Zusätze zurückgegriffen werden. Besonders bevorzugte Grundlagen für Formulierungen sind Emulsionen wie z.B. o/w- oder w/o- Emulsionen, wässerige oder fetthaltige Gele, Hydrogele, Öle, emuigatorfreie
Formulierungen etc.. Die Sonnenschutzmittel können in Form von Cremes, Lotionen, Sprays, Fluiden, Puder etc. angewendet werden.
Die erfindungsgemäßen Sonnenschutzmittel können neben den Mikropartikeln noch weitere, bekannte UV-Filter enthalten.
Der Anteil der Mikropartikel in den erfindungsgemäßen Sonnenschutzmittel richtet sich nach der verwendeten Grundlage. Er kann bis zu 70 Gew.%, bezogen auf das
Gesamtgewicht des Sonnenschutzmittels betragen z.B. in Wachs-Öl-Grundlagen wie sie unter anderem für sogenannte „Sun Protection Cream Compacts" verwendet werden.
Im allgemeinen genügen Mengen von etwa 0,5 bis etwa 20 Gew.%, vorzugsweise etwa 2 bis etwa 15 Gew.% und insbesondere etwa 3 bis etwa 10 Gew.%.
Eine geringere Menge als 0,5 Gew.% ist für einen UV-Schutz ohne Bedeutung.
Es versteht sich, daß die Menge stark von der Zusammensetzung des Mittels abhängt.
Enthält das Sonnenschutzmittel weitere UV-Filter oder ist die Grundlage des
Sonnenschutzmittels an sich gefärbt oder pigmentiert wie z.B. pigmentierte w/o- oder o/w-Emulsionen, so daß eine verringerte UV-Durchlässigkeit von vorneherein gegeben ist, können kleinere Mengen an Mikropartikeln ausreichend sein.
Für UV-durchlässige Grundlagen, z.B. transparente Grundlagen wie z.B. unpigmentierte Emulsionen, Öle oder Gele, werden zweckmäßigerweise größere
Mengen an Mikropartikeln zugesetzt. Der benötigte Menge kann von einem Fachmann mit wenigen Routineversuchen jedoch ohne weiteres von Fall zu Fall bestimmt werden.
Die für die erfindungsgemäßen Sonnenschutzmittel eingesetzten Mikropartikel können einen mittleren Durchmesser Dn (Zahlenmittelwert) von 1 nm -100 μm vorzugsweise 50 nm - 10 μm, insbesondere 100 nm - 3 μm und besonders bevorzugt kleiner 1 μm, insbesondere kleiner 0,2 μm, haben
Für die vorliegende Erfindung sind unter sphärischen Mikropartikeln Mikropartikel zu verstehen, die annähernd Kugelform besitzen. Bei Beschreibung einer Kugel durch von einem gemeinsamen Ursprung ausgehende, in den Raum gerichtete Achsen gleicher Länge, die den Radius der Kugel in allen Raumrichtungen definieren, ist für die sphärischen Partikel eine Abweichung der Achsenlängen vom Ideaizustand der Kugel von 1 % bis 40 % möglich. Bevorzugt beträgt die Abweichung 25 % oder weniger, besonders bevorzugt 15 % oder weniger.
Die sphärischen Partikel haben eine regelmäßige Oberfläche, die makroskopisch mit einer Himbeere verglichen werden kann, wobei die Tiefe von Unregelmäßigkeiten auf der Partikeloberfläche, wie Eindellungen oder Einschnitte, maximal 20 %, vorzugsweise 10 %, des mittleren Durchmessers der sphärischen Mikropartikel beträgt.
Die spezifische Oberfläche der Mikropartikel beträgt im allgemeinen von 1 m2/g bis 100 m2/g, vorzugsweise 1 ,5 m2/g bis 20 m2/g und besonders bevorzugt 3 m2/g bis 10 m2/g.
Weiter zeigen die erfindungsgmäßen Partikel vorzugsweise eine Dispersität D = Gewichtsmittelwert des Durchmessers (dw) / Zahlenmittelwert des Durchmessers (dn) von 1 ,0 bis 10,0, insbesondere von 1 ,5 bis 5,0 und besonders bevorzugt von 2,0 bis 3,0.
Die hier benutzten Mittelwerte sind wie folgt definiert:
dn = Summe rij x dj / Summe nj = Zahlenmittelwert dw = Summe nj x d 2/Summe nj x j = Gewichtsmittelwert nj = Anzahl der Partikel mit Durchmesser dj, dj = ein bestimmter Durchmesser, i = fortlaufender Parameter.
In diesem Zusammenhang bedeutet der Begriff Gewicht ein gewichtetes Mittel, wodurch die größeren Durchmesser einen höheren Stellenwert erhalten.
Die erfindungsgemäß verwendeten Mikropartikel können auch einer Oberflächenmodifikation unterzogen worden sind, indem z.B. funktioneile Gruppen wie Hydroxylgruppen der Polyglucane derivatisiert werden.
Lineare wasserunlösliche Polyglucane im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Polysaccharide, die aus Glucanen als monomeren Bausteinen derart aufgebaut sind, daß die einzelnen Bausteine stets in der gleichen Art miteinander verknüpft sind.
Jede so definierte Grundeinheit oder Baustein hat genau zwei Verknüpfungen, jeweils eine zu einem anderen Monomer. Davon ausgenommen sind lediglich die beiden Grundeinheiten, die den Anfang bzw. das Ende des Polysaccharids bilden. Diese haben nur eine Verknüpfung zu einem weiteren Monomer und bilden die Endgruppen des linearen Polyglucans.
Besitzt die Grundeinheit drei oder mehr Verknüpfungen, wird von Verzweigung gesprochen. Dabei ergibt sich aus der Anzahl der Hydroxylgruppen pro 100 Grundeinheiten, die nicht am Aufbau des linearen Polymerrückgrats beteiligt sind und die Verzweigungen ausbilden, der sogenannte Verzweigungsgrad.
Erfindungsgemäß weisen die linearen wasserunlöslichen Polyglucane einen Verzweigungsgrad von maximal 8 % auf, d.h. sie haben maximal 8 Verzweigungen auf 100 Grundeinheiten. Vorzugsweise ist der Verzweigungsgrad kleiner 4 % und insbesondere maximal 2,5 %.
Besonders bevorzugt sind Polyglucane deren Verzweigungsgrad in 6-Position kleiner 4 %, vorzugsweise maximal 2 % und insbesondere maximal 0,5 %, und in den anderen Positionen, z. B. in 2- bzw. 3-Position, vorzugsweise jeweils maximal 2 % und insbesondere 1 % ist. Besonders bevorzugt sind auch Polyglucane mit einem Verzweigungsgrad in 6-Position kleiner 0,5 %.
Für die Erfindung sind insbesondere Polyglucane geeignet, die keine Verzweigungen aufweisen, bzw. deren Verzweigungsgrad so minimal ist, daß er mit herkömmlichen Methoden nicht mehr nachweisbar ist
Beispiele für bevorzugte wasserunlösliche lineare Polyglucane sind lineare Poly-D- glucane, wobei die Art der Verknüpfung unwesentlich ist, solange Linearität im Sinne der Erfindung vorliegt. Beispiele sind Poly-alpha-D-glucane, insbesondere Poly-1 ,4- alpha-D-glucan, und Poly-1 ,3-beta-D-glucane, wobei Poly-1,4-α-D-glucan besonders bevorzugt ist.
Für die vorliegende Erfindung beziehen sich die Präfixe "alpha", "beta" oder "D" allein auf die Verknüpfungen, die das Polymerrückgrat ausbilden und nicht auf die
Verzweigungen.
Unter dem Begriff "wasserunlösliches Polyglucan" werden für die vorliegende Erfindung Verbindungen verstanden, die nach der Definition des Deutschen Arzneimittelbuches (DAB = Deutsches Arzneimittelbuch, Wissenschaftliche
Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart, Govi-Verlag, Frankfurt, Auflage, 1987) entsprechend den Klassen 4 bis 7 unter die Kategorien "wenig lösliche", "schwer lösliche", "sehr schwer lösliche" bzw. "praktisch unlösliche" Verbindungen fallen.
Im Fall der erfindungsgemäß verwendeten Polyglucane bedeutet dies, daß mindestens 98 % der eingesetzten Menge, insbesondere mindestens 99,5 %, unter Normalbedingungen (T = 25 °C +/- 20 %, p= 101325 Pascal +/- 20 %) in Wasser unlöslich ist (entsprechend den Klassen 4 bzw. 5).
Für die vorliegende Erfindung sind schwer lösliche bis praktisch unlösliche
Verbindungen, insbesondere sehr schwer lösliche bis praktisch unlösliche Verbindungen, bevorzugt. "Sehr schwer löslich" entsprechend Klasse 6 kann durch folgende Versuchsbeschreibung veranschaulicht werden:
Ein Gramm des zu untersuchenden Polyglucans werden in 1 I entionisierten Wasser auf 130° C unter einem Druck von 1 bar erhitzt. Die entstehende Lösung bleibt nur kurzzeitig über wenige Minuten stabil. Beim Erkalten unter Normalbedingungen fällt die Substanz wieder aus. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur und Abtrennung mittels Zentrifugation können unter Berücksichtigung der experimentellen Verluste mindestens 66 % der eingesetzten Menge zurückgewonnen werden.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Polyglucane können beliebigen Ursprungs sein, solange die vorstehend angegebenen Bedingungen in bezug auf die Begriffe "linear" und "wasserunlöslich" erfüllt sind.
Sie können natürlich oder auf biotechnischen Wege gewonnen sein.
Beispielsweise können sie aus natürlichen pflanzlichen oder tierischen Quellen durch Isolierung und/oder Aufreinigung erhalten werden.
Es können auch Quellen zum Einsatz kommen, die gentechnisch derart manipuliert worden sind, daß sie im Vergleich zu der unmanipulierten Quelle einen höheren Anteil an nicht oder vergleichsweise geringfügig verzweigten Polyglucanen enthalten.
Sie können durch enzymatische oder chemische Entzweigung aus nicht-linearen Polyglucanen hergestellt worden sein. Dabei können nicht-lineare Polyglucane, die Verzweigungen enthalten, derart mit einem Enzym behandelt werden, daß es zur Spaltung der Verzweigungen kommt, so daß nach ihrer Abtrennung lineare Polyglucane vorliegen. Bei diesen Enzymen kann es sich beispielsweise um Amylasen, iso-Amy lasen, Gluconohydrolasen, Pullulanasen oder Cyclomaltodextrin-glucanotransferasen handeln.
Biotechnische Methoden umfassen biokatalytische, auch biotransformatonsche, oder fermentative Prozesse. o
Lineare Polyglucane hergestellt durch Biokatalyse (auch: Biotransformation) im Rahmen dieser Erfindung bedeutet, daß das lineare Polyglucan durch kataly-tische Reaktion von monomeren Grundbausteinen wie oligomeren Sacchariden, z.B. von Mono- und/oder Disacchariden, hergestellt wird, indem ein sogenannter Biokatalysator, üblicherweise ein Enzym, unter geeigneten Bedingungen verwendet wird. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von „in vitro Biokatalyse".
Linerare Polyglucane aus Fermentationen sind im Sprachgebrauch der Erfindung lineare Polyglucane, die durch fermentative Prozesse unter der Verwendung in der Natur vorkommende Organismen, wie Pilzen, Algen, Bazillen, Bakterien oder
Protisten oder unter der Verwendung von in der Natur nicht vorkommender Organismen, aber unter Zuhilfenahme von gentechnischen Methoden allgemeiner Definition modifizierten natürlichen Organismen, wie Pilzen, Algen, Bazillen, Bakterien oder Protisten gewonnen werden oder unter Einschaltung und Mithilfe von fermentativen Prozessen gewonnen werden können. Man spricht in diesem
Zusammenhang auch von „in vivo Biokatalyse".
Beispiele für derartige Mikroorganismen sind Piichia pastoris, Trichoderma Reseii, Straphylokkus Carnosus, Escherichia Coli, Aspergillus Niger.
Vorteilhafte Verfahren für die biotechnische Gewinnung sind z. B. in der WO 95/31553 oder der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung der Anmelderin mit amtlichen Aktenzeichen 198 27 978.5 beschrieben.
Gemäß der Wo 95/31553 werden Amylosucrasen zur Herstellung von linearen wasserunlöslichen Polyglucan wie Poly-1 ,4-cc-D-glucan mittels eines biokatalytischen Verfahrens verwendet. Weitere geeignete Enzyme sind Polysaccharidsynthasen, Stärkesynthasen, Glycoltransferasen, 1 ,4-α-D-Glucantransferasen, Glycogensynthasen oder auch Phosphorylasen.
Es können auch modifizierte wasserunlösliche lineare Polyglucane eingesetzt werden, wobei die Polyglucane beispielsweise durch Veresterung und/oder Veretherung in einer oder mehreren nicht an der linearen Verknüpfung beteiligten Positionen chemisch modifiziert worden sein können. Im Fall der bevorzugten 1,4 verknüpften Polyglucane kann die Modifizierung in 2-, 3- und/oder 6-Position erfolgen.
Modifikation im Sinne der Erfindung bedeutet, daß die vorhandenen Hydroxylgruppen, die nicht an der Verknüpfung beteiligt sind, chemisch verändert werden. Dies schließt eine Ringöffnung der Glucaneinheiten aus wie sie z.B. bei der oxidativen Carboxylierung oder der Hydrolyse erfolgt. Maßnahmen für derartige Modifizierungen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt.
So können lineare Polyglucane wie z.B. Pullulane, die an sich wasserlöslich sind, durch Modifizierung wasserunlöslich gemacht werden.
Für die vorliegende Erfindung werden bevorzugt wasserunlösliche lineare Polyglucane eingesetzt, die in einem biotechnischen, insbesondere in einem biokatalytischen oder einem fermentativen Prozeß hergestellt worden sind.
Im Gegensatz zu Polyglucanen, die aus natürlichen Quellen, wie Pflanzen, isoliert werden, weisen die hierbei erhaltenen linearen wasserunlöslichen Polyglucane ein besonders homogenes Eigenschaftsprofil auf, z. B. in bezug auf die
Molekulargewichtsverteilung, sie enthalten keine oder allenfalls nur in sehr geringen Mengen unerwünschte Nebenprodukte, die aufwendig abgetrennt werden müssen oder allergene Reaktionen auslösen könnten, und lassen sich exakt spezifiziert auf einfache Weise reproduzieren.
Insbesondere können mit biotechnischen Methoden wasserunlösliche lineare Polyglucane erhalten werden, wie z. B. die bevorzugten Poly-1 ,4-α-D-glucane, die keine Verzweigungen enthalten, bzw. deren Verzweigungsgrad unterhalb der Nachweisgrenze herkömmlicher analytischer Methoden liegt.
Weiter können die Polyglucane in Form sogenannter alpha-amylaseresistenter Polyglucane eingesetzt werden wie sie am Beispiel von Poly-1 ,4-α-D-glucan in der prioritätsälteren, nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit amtlichen Aktenzeichen 198 30 618.0 der Anmelderin beschrieben sind.
Alpha-amylaseresistente Polyglucane können durch Herstellung einer Suspension oder Dispersion aus wasserunlöslichen Polyglucanen und Wasser, Erwärmen der
Suspension oder Dispersion auf eine Temperatur im Bereich von 50 bis 100 °C, Abkühlenlassen der erhaltenen kleisterartigen Mischung auf eine Temperatur im Bereich von 50 °C bis an den Gefrierpunkt, vorzugsweise 35 bis 15 °C, 27 bis 22 °C, 16 bis 0 °C oder 6 bis 2°C, über einen Zeitraum von 1 bis 72 h, vorzugsweise 1 bis 36 h und insbesondere 15 bis 30 h und Retrogradation der kleisterartigen Mischung bei einer gegenüber der Temperatur der erwärmten kleisterartigen Mischung erniedrigten Temperatur in einem Temperaturbereich von 90 bis 4 °C sowie gegebenenfalls Trocknung oder Entwässerung des erhaltenen Produktes erhaltenen werden.
Das Polyglucan kann auch als thermoplastisches Polyglucan eingesetzt werden, das erhältlich ist durch Aufschmelzen von linearem wasserunlöslichen Polyglucan und Hinzufügen von mindestens 20 Gew.%, vorzugsweise mindestens 30 Gew.%, eines Weichmachers wie Sorbitol, Glycerin, deren Kondensationsprodukte und Oligomere, DMSO, Bernsteinsäure, Citronensäure-Monohydrat, Apfelsäure, Weinsäure etc. bei ca. 170 °C.
Eine Beschreibung von geeigneten Maßnahmen und Eigenschaften von thermoplastischen Polyglucanen am Beispiel des bevorzugten linearen wasserunlöslichen Poly-1 ,4-α-D-glucans gibt die prioritätsältere nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung mit amtlichen Aktenzeichen 198 52 826, auf die hierfür ausdrücklich bezug genommen wird.
Die Molekulargewichte Mw (Gewichtsmittel, bestimmt mittels Gelpermeationschromatographie im Vergleich zu einer Eichung mit
Pullulanstandard) der erfindungsgemäß verwendeten linearen Polyglucane können in einem weiten Bereich von 0,75 x 102 g/mol bis 107 g/mol variieren. Bevorzugt liegt das Molekulargewicht Mw in einem Bereich von 103 g/mol bis 106 g/mol und besonders bevorzugt von 103 g/mol bis 105 g/mol. Ein weiterer vorteilhafter Bereich ist von 2 x 103 bis 8 x 103. Entsprechende Bereiche gelten für das bevorzugt eingesetzte Poly-1 ,4-D-glucan.
Die Molekulargewichtsverteilung bzw. Polydispersität Mw/Mn kann ebenfalls in weiten
Bereichen je nach Herstellungsverfahren des Polyglucans variieren. Bevorzugte Werte sind von 1 ,01 bis 50, insbesondere von 1 ,01 bis 15. Besonders bevorzugt sind Polyglucane mit kleinen Dispersitätswerten wie z.B. 1 ,01 - 2,5. Dabei nimmt die Polydispersität mit einer bimodalen Verteilung der Molekulargewichte zu.
Für die Herstellung der Mikropartikel kann ein einziges Polyglucan, insbesondere
Poly-1 ,4-D-glucan und ganz besonders Poly-1 ,4-α-D-glucan oder Mischungen aus zwei oder mehreren Vertretern verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein wasserunlösliches verzweigtes
Polysaccharid, vorzugsweise ein Polyglucan, insbesondere ein Poly-1 ,4-alpha-D- glucan oder ein Poly-1 ,3-beta-D-glucan, zugesetzt werden.
Es können auch Gemische aus zwei oder mehreren verzweigten Polysacchariden zugegeben werden.
Die verzweigten Polysaccharide können beliebigen Ursprungs sein. In diesem Zusammenhang wird auf die diesbezüglichen Erläuterungen für die linearen wasserunlöslichen Polyglucane verwiesen. Bevorzugte Quellen sind Stärke und Stärkeanaloga wie Glykogen. Falls erforderlich kann in den verzweigten
Polysacchariden der Anteil an linearen Strukturen durch geeignete Anreicherungsverfahren erhöht werden.
Für die Wasserunlöslichkeit gelten die gleichen Angaben wie für das lineare wasserunlösliche Polyglucan, das Molekulargewicht kann für die verzweigten
Polysaccharide auch höher liegen, z. B. Werte bis vorzugsweise 109 g/mol und mehr aufweisen. Es können auch andere Polymere, insbesondere biokompatible oder bioabbaubare Polymere, beigemischt werden. Dabei hängt die Menge des oder der anderen Polymeren, die beigemengt werden, ohne daß die sphärische Gestalt und/oder sonstige Eigenschaften der herzustellenden Mikropartikel verändert werden, stets von dem zugesetzten Polymer ab.
Zur Sicherstellung der gewünschten Eigenschaften der Mikropartikel sollte der Anteil an linearen wasserunlöslichen Polyglucan mindestens 70 Gew.%, insbesondere 80 Gew.% und vorzugsweise 90 Gew.%, bezogen auf den Gesamtgehalt an linearem wasserunlöslichen Polyglucan inkl. ggf. verzweigtes Polysaccharid und gegebenenfalls weitere Polymere, betragen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform bestehen die Mikropartikel zu 100 Gew.% aus linearem wasserunlöslichen Polyglucan, insbesondere linearen wasserunlöslichen Poly-1 ,4-α-D-glucan, das vorzugsweise biokatalytisch erhalten worden ist.
Beispiele für Verfahren zur Herstellung der Mikropartikel sind z. B. Fällprozeße oder Sprühtrocknungsverfahren.
Die Herstellung der sphärischen Mikropartikel kann durch Lösen des wasserunlöslichen linearen Polyglucans oder einer Mischung von mehreren davon sowie gegebenenfalls weiterer Polymere in einem Lösungsmittel , z. B. DMSO , Einbringen der Lösung in ein Fällmittel , z. B. Wasser, vorzugsweise bei einer Temperatur von 20° C bis 60° C, bei Bedarf Kühlen der Lösung auf eine Temperatur von minus 10° C bis plus 10° C und Abtrennen der dabei gebildeten Teilchen erfolgen.
Hierbei kann der Lösevorgang des als Ausgangsmaterial verwendetem Polylgucans bei Raumtemperatur oder höheren Temperaturen erfolgen.
Die Konzentration an linearem wasserunlöslichem Polyglucan inkl. ggf. verzweigtem Polysaccharid und weiteren Polymeren in dem Lösungsmittel kann je nach Bedarf in weiten Grenzen variieren. Vorzugsweise liegt sie in einem Bereich von 0,02 g /ml bis 1 ,0 g/ml, insbesondere von 0,05 g/ml bis 0,8 g/ml und besonders bevorzugt von 0,3 g/l bis 0,6 g/l.
Beispiele für Fällmittel sind Wasser, Dichlormethan, ein Gemisch aus Wasser und Dichlormethan, Gemische aus Wasser und Alkoholen wie Methanol, Ethanol,
Isopropanol, wobei Wasser sowie ein Gemisch aus Wasser und Dichlomethan besonders bevorzugt sind.
Vorzugsweise wird das Verhältnis Lösungsmittel zu Fällmittel in einem Bereich von 1 : 1000 bis 1 : 4 (Teil Lösungsmittel / Teile Fällmittel), vorzugsweise 1 : 100 bis 1 : 10 und insbesondere 1 : 70 bis 1 : 30 ausgewählt.
Im allgemeinen ist es dabei unerheblich, in welcher Reihenfolge das Lösungsmittel und das Fällmittel zusammengebracht werden, z.B. ob das Fällmittel zum Lösungsmittel oder umgekehrt gegeben wird.
Wichtig ist jedoch, daß eine schnelle Durchmischung gewährleistet wird.
Der Fällprozeß kann relativ langsam bei tiefer Temperatur über Nacht durchgeführt werden. Er kann durch Variation der Temperatur und des Fällmittels beeinflußt und gesteuert werden.
Falls gekühlt wird, muß sichergestellt sein, daß das Gemisch aus Lösungsmittel und Fällmittel liquide bleibt und nicht erstarrt.
Durch Mitverwendung geeigneter Zusatzstoffe läßt sich auf die Eigenschaften der
Mikropartikel wie Größe, Oberflächenstruktur, Porosität etc. sowie auf die Prozeßführung Einfluß nehmen.
Geeignete Zusatzstoffe sind z. B. oberflächenaktive Stoffe wie Natriumdodecylsulfat, N-Methylgluconamid, Polysorbate (z. B. Tween (eingetragene Marke)),
Alkylpolyglycolether, Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockpolymere (z. B. Pluronic (eingetragene Marke)), Alkylpolyglycolethersulfate, generell Alkylsulfate und Fettsäureglycolester, und Zucker wie z. B. Fructose, Saccharose, Glucose, wasserlösliche Cellulose oder heißwasserlösliches Poly-alpha-D-Glucan wie z. B. native oder chemisch modifizierte Stärken, aus diesen Stärken gewonnene Poly-alpha-D- Glucane sowie stärkeanaloge Verbindungen.
Üblicherweise werden diese Zusatzstoffe dem Fällmittel zugesetzt. Die verwendete Menge hängt von dem jeweiligen Einzelfall sowie den erwünschten
Partikeleigenschaften ab, wobei die Bestimmung der jeweils vorteilhaften Menge dem Fachmann geläufig ist.
Durch Zusatz von wasserlöslichen Cellulosedenvaten zu dem Fällmittel lassen sich Mikropartikel mit besonders glatter Oberfläche erhalten, wobei die Tiefe der
Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche der Mikropartikel im allgemeinen maximal 10
% des mittleren Durchmessers beträgt.
Beispiele von wasserlöslichen Cellulosedenvaten sind Celluloseester und
Celluloseether, deren Mischformen wie z.B. Hydroxypropylmethylcellulosen, Hydroxyethylcellulosen, Carboxymethylcellulosen, Celluloseacetate,
Cellulosebutyrate, Cellulosepropionate, Celluloseacetobutyrate,
Celluloseacetopropionate, Cellulosenitrate, Ethylcellulosen, Benzylcellulosen,
Methylcellulosen etc.
Es können auch Mischungen von verschiedenen wasserlöslichen Cellulosedenvaten eingesetzt werden.
Unter dem Begriff "wasserlösliche Cellulosederivate" werden für die vorliegende Erfindung Verbindungen verstanden, die nach der Definition des Deutschen Arzneimittelbuches (DAB = Deutsches Arzneimittelbuch, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart, Govi-Verlag GmbH, Frankfurt, 9. Auflage, 1987) unter die Kategorie sehr leicht löslich bis schwer löslich fallen.
Die Konzentration des wasserlöslichen Cellulosederivats in dem Fällmittel ist nicht weiter kritisch. Die Obergrenze ergibt sich zwangsläufig aus der resultierenden Vikosität und damit der Verarbeitbarkeit der entstehenden Lösung.
Als vorteilhaft haben sich Konzentrationen von 2 g (Cellulosederivat)/l (Fällmittel) bis 150 g/l, vorzugsweise von 5 g/l bis 80 g/l und insbesondere 8 g/l bis 20 g/l, erwiesen. Der Anteil an besonders kleinen Partikeln mit einem mittleren Durchmesser von 1 nm bis 2 μm kann gesteigert werden, indem dem Fällmittel heißwasserlösliches Poly-alpha-D-glucan zugesetzt wird.
Es können hierfür dieselben Poly-alpha-D-glucanverbindungen eingesetzt werden wie sie auch im Zusammenhang mit dem linearen wasserunlöslichen Polyglucan genannt worden sind, soweit diese das Merkmal heißwasserlöslich erfüllen.
Bevorzugte Beispiele sind native oder chemisch modifizierte Stärken, aus diesen Stärken gewonnene Poly-alpha-D-glucane sowie stärkeanaloge Verbindungen.
Unter stärkeanalogen Verbindungen werden Verbindungen verstanden, die aus Poly-alpha-D-glucanen bestehen, aber nicht-pflanzlichen Ursprungs sind. Ein Beispiel hierfür ist Glykogen oder Dextran. Die heißwasserlöslichen Poly-alpha-D-glucane können als Mischung aus einem linearen und einem verzweigten Anteil eingesetzt werden, wie sie z.B. in Stärke vorliegt. In diesem Fall sollte der Anteil an linearem Poly-alpha-D-glucan mehr als 15 Gew.%, vorzugsweise 50 bis 99,5 Gew.%, insbesondere 60 bis 90 Gew.% und ganz besonders bevorzugt 65 bis 80 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge Poly-alpha- D-glucan im Fällmittel, betragen.
Sie können aber auch aus verzweigten Strukturen bestehen, wie sie z.B. im Amylopektin oder im Glykogen vorliegen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet "heißwasserlöslich", daß die Poly- alpha-D-glucane bei Raumtemperatur im wesentlich unlöslich sind, wobei vorzugsweise der gleiche Maßstab wie für den Begriff "wasserunlöslich" in Zusammenhang mit linearen Polysacchariden gilt. Unter dem Begriff "Lösung" bzw. "Löslichkeit" werden insbesondere auch Suspensionen bzw. die Ausbildung von Suspensionen verstanden wie sie bei der
Lösung von Stärke auftreten.
Beispielsweise zeigen die erfindungsgemäß bevorzugten heißwasserlöslichen Stärken bei Raumtemperatur so gut wie keine Löslichkeit in Wasser, während die sogenannten kaltwasserlöslichen Stärken unter diesen Bedingungen leichter löslich sind.
Die heißwasserlöslichen Stärken sind insbesondere dadurch charakterisert, daß sie bei Erhitzen unter Eigendruck, z.B. in einem Autoklaven, auf eine Temperatur im
Bereich von etwa 100 bis etwa 160 °C Lösungen bilden, wobei die jeweilige Temperatur von der Art der Stärke abhängt.
Beispielsweise kann Kartoffelstärke bei ca. 100 °C bis zur völligen Auflösung gekocht werden, während Maisstärke eine Temperatur von ca. 125 °C erfordert.
Für das erfindungsgemäße Verfahren werden die heißwasserlöslichen Poly-alpha-D- glucane dem Fällmittel vorzugsweise in maximaler Konzentration zugesetzt, d.h. es wird eine gesättigte Lösung hergestellt. Weitere geeignete Bereiche sind von mehr als 0,001 Gew.% bis 10 Gew.%, bevorzugt von 0,01 bis 2 Gew.% und insbesondere von 0,05 Gew.% bis 0,5 Gew.%, bezogen auf die eingesetzte Menge an Fällmittel.
Im Fall von thermoplastischen Polyglucan können die Zusatzstoffe vorteilhafter Weise als Weichmacher oder in Ergänzung zu den Weichmachern in die thermoplastische Mischung eingemischt werden, so daß eine trockene Pulvermischung vorliegt, die dann zu den Mikropartikeln verarbeitet werden kann, wobei der Bildungsprozeß der Mikropartikel auch in der endgültigen Rezeptur unter Einmischung der thermoplastischen Polyglucane erfolgen kann.
Eine ausführliche Beschreibung der hier verwendeten Mikropartikel, ihrer Herstellung und der dafür einsetzbaren wasserunlöslichen linearen Polyglucane findet sich in den prioritätsälteren, nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen der Anmelderin mit Aktenzeichen 197 37 481.6, 198 03 415.6, 198 16 070.4, 198 30 618.0, 198 27 978.7, 198 39 214.1 , 198 39 216.8 und 198 39 212.5 auf die für die vorliegende Beschreibung bezug genommen wird. Die drei letzt genannten Anmeldungen betreffen insbesondere Verfahren zur Modifizierung der Partikelbeschaffenheit wie Oberflächenrauhikeit und Größe. Weiter zeichnen sich die erfindungsgemäß eingesetzten Mikropartikel durch eine hohe Biokompatibilität aus.
Für die Biokompatibilität der erfindungsgemäß eingesetzten Mikropartikel ist insbesondere der naturidentische Charakter der für die Herstellung verwendeten wasserunlöslichen linearen Polyglucane sowie von deren Abbauprodukten von hoher Bedeutung.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand einzelner Beispiele veranschaulicht.
Beispiel 1
Herstellung von Mikropartikeln aus Poly(1 ,4-α-D-glucan)
500 mg Poly(1 ,4-2-D-glucan) werden in 2,5 ml Dimethylsulfoxid (DMSO, p.a. von
Riedel-de-Haen) bei ca. 70° C gelöst. Die DMSO-Lösung wird in 100 ml bidestilliertem Wasser unter Rühren eingetropft und die Lösung über Nacht bei 5° C aufbewahrt. Die feine milchige Suspension wird für 15 Minuten bei 3500 Umdrehungen pro Minute zentrifugiert und der Überstand abdekantiert. Der Bodensatz wird mit bidestilliertem Wasser aufgeschlämmt und erneut zentrifugiert. Der Vorgang wird noch zwei Mal wiederholt. Die Suspension wird im Anschluß gefriergetrocknet. Es werden 311 mg weißer Poly(1 ,4-α-D-glucan) Partikel erhalten.
Dies entspricht einer Ausbeute von 62 % farbloser Mikropartikel.
Beispiel 2
Bewertung eines Sonnenschutzmittels enthaltend Mikropartikel nach Beispiel 1
Die Bewertung erfolgte nach den Vorschriften der COLIPA Sun Protection Factor Test - Methode.
Für die Untersuchung wurden Versuchspersonen ausgewählt, welche in der Verteilung ihrer UV-Empfindlichkeit der Anwendermehrzahl entsprachen, UV- gewöhnte wurden ausgeschlossen. Es wurden die Standardpräparate P1 und P3 (Fa. Beiersdorf AG) im Vergleich zu einer Zubereitung mit 5 Gew.% Mikropartikeln nach Beispiel 1 verwendet. Die wesentlichen Untersuchungsparameter waren:
Verwendung eines Sonnensimulators nach Schrader (SU 2000, Hersteller PTI-
Photon Technology GmbH), der mit einer 300 Watt Xenon-Kurzbogenlampe ein Licht mit einem repräsentativen Spektrum erzeugt, das auf die Intensitätswerte von 320 nm normiiert war. Der Lichtstrahl dieser Lampe wurde mit Hilfe von beweglichen Spiegeln auf sechs kreisförmig angeordnete Punkte gerichtet, so daß die homogene Bestrahlung mit 6 unterschiedlichen Lichtdosierungen innerhalb einer Sitzung möglich war. Zur exakten Applikation der von der COLIPA-Norm geforderten Menge des Lichtschutzmittels von 2,0 +/- 0,04 mg/cm2 wurde das Lichtschutzmittel mit einer Plastikspritze auf einen Kunststoffspatel aufgetragen und mit diesem auf auf der zu bestrahlenden Fläche gleichmäßig verteilt.
Die Ablesung der Bestrahlungsfelder erfolgte nach 20 Stunden +/- 4 Stunden.
Der mittlere Lichtschutzfaktor (LSF) wurde nach folgender Formel errechnet, worin MED für minimale erythemale Dosis steht:
LSF (COLIPA) = MED-Testfeld / MED-Leerfeld
Es wurde ein mittlerer Lichtschutzfaktor von 6,15 mit einer Standardabweichung von 0, 65 erhalten.
Das Vertrauensintervall (V95%) lag innerhalb 20 % des Mittelwertes.

Claims

Patentansprüche
1. Sonnenschutzmittel, das als wesentlichen Bestandteil sphärische Mikropartikel enthalten, die ganz oder teilweise aus mindestens einem wasserunlöslichen linearen Polyglucan bestehen.
2. Sonnenschutzmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die sphärische Mikropartikel einen mittleren Durchmesser von 1 nm bis 100 μm haben.
3. Sonnenschutzmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe von Unregelmäßigkeiten auf der Partikeloberfläche maximal 20 % des mittleren Durchmessers der sphärischen Mikropartikel beträgt.
4. Sonnenschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikropartikel in dem Sonnenschutzmittel in einer Menge von 0,5 bis 70 Gew. % enthalten sind, bezogen auf das Gesamtgewicht des Sonnenschutzmittels.
5. Sonnenschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine wasserunlösliche Polyglucan Poly- 1 ,4- -D-glucan und/oder Poly-1 ,3-ß-D-glucan, insbesondere Poly-1 ,4-α-D- glucan, ist.
6. Sonnenschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine wasserunlösliche lineare Polyglucan nach einer biotechnischen Methode erhalten worden ist.
7. Sonnenschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine wasserunlösliche Polyglucan biokatalytisch erzeugt worden ist.
8. Sonnenschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an wasserunlöslichen linearen Polyglucan in den Mikropartikeln mindestens 70 % beträgt, bezogen auf den Gesamtgehalt an Polyglucan inkl. ggf. verzweigtem Polysaccharid und weiteren Polymeren.
9. Sonnenschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikropartikel zu 100 % aus mindestens einem wasserunlöslichen linearen Polyglucan bestehen.
10. Sonnenschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyglucan einen Verzweigungsgrad von maximal 8 % aufweist.
11. Sonnenschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyglucan in 6-Position einen Verzweigungsgrad von kleiner 4 % und in den anderen Positionen einen Verzweigungsgrad von maximal 2 % aufweist.
12. Sonnenschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyglucan in 6-Position einen Verzweigungsgrad von kleiner 0,5 % aufweist.
13. Sonnenschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserunlösliche lineare Polyglucan Poly-1 ,4- -D- glucan ist, das biotechnisch, insbesondere biokatalytisch, erzeugt worden ist.
14. Verwendung von Mikropartikeln, die mindestens ein wasserunlösliches lineares
Polyglucan enthalten zur Herstellung eines Sonnenschutzmittels.
PCT/EP1999/009291 1998-12-28 1999-11-30 Sonnenschutzmittel mit mikropartikeln auf basis von wasserunlöslichem linearem polyglucan WO2000038622A1 (de)

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