WO2001032751A1 - Verfahren zur herstellung von nanopartikulären chitosanen oder chitosan-derivaten - Google Patents

Verfahren zur herstellung von nanopartikulären chitosanen oder chitosan-derivaten Download PDF

Info

Publication number
WO2001032751A1
WO2001032751A1 PCT/EP2000/010330 EP0010330W WO0132751A1 WO 2001032751 A1 WO2001032751 A1 WO 2001032751A1 EP 0010330 W EP0010330 W EP 0010330W WO 0132751 A1 WO0132751 A1 WO 0132751A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chitosan
chitosans
sulfate
acid
nanoparticulate
Prior art date
Application number
PCT/EP2000/010330
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Kropf
Stephan Reil
Original Assignee
Cognis Deutschland Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cognis Deutschland Gmbh & Co. Kg filed Critical Cognis Deutschland Gmbh & Co. Kg
Priority to JP2001535447A priority Critical patent/JP2003514046A/ja
Priority to EP00972819A priority patent/EP1237988A1/de
Publication of WO2001032751A1 publication Critical patent/WO2001032751A1/de

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/51Nanocapsules; Nanoparticles
    • A61K9/5107Excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/513Organic macromolecular compounds; Dendrimers
    • A61K9/5161Polysaccharides, e.g. alginate, chitosan, cellulose derivatives; Cyclodextrin
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/02Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by special physical form
    • A61K8/0241Containing particulates characterized by their shape and/or structure
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/72Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing organic macromolecular compounds
    • A61K8/73Polysaccharides
    • A61K8/736Chitin; Chitosan; Derivatives thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0012Galenical forms characterised by the site of application
    • A61K9/0014Skin, i.e. galenical aspects of topical compositions
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/51Nanocapsules; Nanoparticles
    • A61K9/5192Processes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61QSPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
    • A61Q19/00Preparations for care of the skin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0024Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Glucans; (beta-1,3)-D-Glucans, e.g. paramylon, coriolan, sclerotan, pachyman, callose, scleroglucan, schizophyllan, laminaran, lentinan or curdlan; (beta-1,6)-D-Glucans, e.g. pustulan; (beta-1,4)-D-Glucans; (beta-1,3)(beta-1,4)-D-Glucans, e.g. lichenan; Derivatives thereof
    • C08B37/00272-Acetamido-2-deoxy-beta-glucans; Derivatives thereof
    • C08B37/003Chitin, i.e. 2-acetamido-2-deoxy-(beta-1,4)-D-glucan or N-acetyl-beta-1,4-D-glucosamine; Chitosan, i.e. deacetylated product of chitin or (beta-1,4)-D-glucosamine; Derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12Powdering or granulating
    • C08J3/14Powdering or granulating by precipitation from solutions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L5/00Compositions of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08L1/00 or C08L3/00
    • C08L5/08Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K2800/00Properties of cosmetic compositions or active ingredients thereof or formulation aids used therein and process related aspects
    • A61K2800/40Chemical, physico-chemical or functional or structural properties of particular ingredients
    • A61K2800/41Particular ingredients further characterized by their size
    • A61K2800/413Nanosized, i.e. having sizes below 100 nm
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/36Polysaccharides; Derivatives thereof, e.g. gums, starch, alginate, dextrin, hyaluronic acid, chitosan, inulin, agar or pectin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2305/00Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2301/00 or C08J2303/00
    • C08J2305/08Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof

Definitions

  • the invention is in the field of nanoparticles and relates to the production of chitosans or chitosan derivatives in nanoparticulate form.
  • chitosan In contrast to most hydrocolloids, which are negatively charged in the range of biological pH values, chitosan is a cationic biopolymer under these conditions.
  • the positively charged chitosan can interact with oppositely charged surfaces and is therefore used, for example, in cosmetic hair and body care products as well as pharmaceutical preparations (cf. Ullmann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed., Vol. A6, Weinheim, Verlag Chemie, 1986, pp. 231-332), where it is used as a moisturizer and film former.
  • chitosans and chitosan derivatives depend considerably on the form in which these substances are present, in particular the particle size and consistency.
  • a typical characteristic of chitosan is its poor solubility in the neutral and alkaline pH range as well as in general in non-aqueous media.
  • Another characteristic is its pronounced tendency to gel even at low concentrations, which makes the handling of chitosan and its use, in particular in cosmetics, problematic in many cases.
  • chitosan is only compatible to a limited extent with other components, for example in cosmetic formulations. There is thus a need for chitosans which are easy to handle and dose, are stable in storage and can be processed and used in formulations better than conventional product qualities.
  • chitosan microspheres loaded with an oil body and described in DE 19712978 are suitable as active substance depots which release the active substance in a time-delayed and controlled manner.
  • the microspheres described there represent beads with a diameter of 0.01 to 6 mm.
  • WO 0047177 discloses that the absorption of chitosans or chitosan derivatives can be significantly increased both by the stratum corneum of the skin and by the keratin fibrils of the hair, if these are in the form of nanoparticles, ie particles with an average diameter in the range from 10 to 300 and preferably 50 to 150 nm.
  • JP-A 09221502 discloses chitosan nanospheres which are produced by emulsifying aqueous chitosan solutions in organic solvents in the presence of quaternary ammonium salts.
  • WO-A 9801162 and WO-A 9801160 describe chitosan nanospheres which consist of complexes of chitosan with nucleic acids and are produced by coacervation techniques.
  • chitosan particles whose size is in the nanometer range, which can be produced without organic solvents and which are not necessarily associated with a specific active ingredient, such as nucleic acids in the case of the two aforementioned WOs -Scripts or ⁇ lkörpem in the case of DE 19712978, or a certain surfactant are preloaded. Furthermore, a manufacturing process for such particles should be technically simple and inexpensive and be feasible in conventional and widespread technical plants.
  • the invention thus relates to processes for the preparation of nanoparticulate chitosans or chitosan derivatives with an average particle diameter in the range from 10 to 1000 nm, preferably from 50 to 200 nm, in which
  • organic solvents does not explicitly include the O- Surface modification agent and, if appropriate, organic acids used in step (a) of the process for dissolving the chitosan or chitosan derivative.
  • Chitosans are biopolymers and belong to the group of hydrocolloids. From a chemical point of view, these are partially deacetylated chitins of different molecular weights.
  • the production of chitosans is based on chitin, preferably the shell remains of crustaceans, which are available in large quantities as cheap raw materials.
  • the chitin is usually first deproteinized by adding bases, demineralized by adding mineral acids and finally deacetylated by adding strong bases, it being possible for the molecular weights to be distributed over a broad spectrum.
  • Appropriate methods are, for example, made from Makromol. Chem. 177, 3589 (1976) or French patent application FR 2701266 A1.
  • Chitosan derivatives in the sense of the present invention are to be understood as those derivatives which are water-soluble at acidic pH values, but are sparingly soluble in water in the neutral range and at alkaline pH values, i.e. H. which have a similar solubility behavior as the chitosans themselves.
  • Such chitosan derivatives are, for example, alkoxylation products of chitosans with ethylene oxide, propylene oxide or mixtures of the two, and also derivatives which contain basic amino groups.
  • a chitosan or chitosan derivative is dissolved in water as a solvent with the addition of an acid.
  • the chitosan or chitosan derivative is dissolved by salt formation with a mineral acid or an organic acid, for example with hydrochloric acid, sulfuric acid, methanesulfonic acid, glycolic acid, lactic acid, salicylic acid, adipic acid or ascorbic acid. Hydrochloric acid, glycolic acid and lactic acid are preferred according to the invention.
  • the order in which the individual components are put together is not critical in the preparation of the solution.
  • the chitosan or chitosan derivative is preferably placed in water and mixed with the amount of acid required to form a solution while stirring.
  • the chitosan or chitosan derivative is preferably dissolved at pH values between 1 and 5.
  • the chitosan or chitosan derivative is introduced into an aqueous acid.
  • the pH of the aqueous solution of the chitosan or chitosan derivative is raised to such an extent by means of an alkalizing agent in the presence of a surface modifying agent that the nanoparticulate chitosan or chitosan derivative is precipitated.
  • Aqueous solutions of hydroxides of alkali or alkaline earth metals or ammonia are preferably used as the alkalizing agent.
  • the precipitation is preferably carried out with mechanical mixing, for example by means of a stirrer.
  • the acidic solution of the chitosan or chitosan derivative is introduced and the alkalizing agent is added, or the procedure is reversed. It is essential to the invention that the acidic solution of the chitosan or chitosan derivative is precipitated in the presence of a surface modifier.
  • the surface modifier can be either in the acidic solution or in the alkalizing agent.
  • the acidic solution of the chitosan or chitosan derivative, the alkalizing agent and the surface modifying agent preferably in the form of aqueous solutions, can also be combined with one another at the same time.
  • Surface modification agents are understood to mean substances which physically adhere to the surface of the finely divided particles, but which do not, or only chemically, react with them to a small extent.
  • the individual molecules of the surface modification agents adsorbed on the surface are essentially free of intermolecular bonds with one another.
  • Surface modifiers are to be understood in particular as dispersants. Dispersants are also known to the person skilled in the art, for example, under the terms emulsifiers, protective colloids, wetting agents, detergents, etc.
  • Suitable surface modifiers are, for example, emulsifiers of the nonionic surfactant type from at least one of the following groups:
  • polyglycerol esters e.g. Polyglycerol polyricinoleate, polyglycerol poly-12-hydroxystearate or polyglycerol dimerate. Mixtures of compounds from several of these classes of substances are also suitable;
  • Partial esters based on linear, branched, unsaturated or saturated C6 / 22 fatty acids, ricinoleic acid as well as 12-hydroxystearic acid and glycerol, polyglycerol, pentaerythritol, dipentaerythritol, sugar alcohols (eg sorbitol), alkyl glucosides (eg methyl glucoside, butyl glucoside, ) and polyglucosides (eg cellulose);
  • - polyalkylene glycols The adducts of ethylene oxide and / or of propylene oxide with fatty alcohols, fatty acids, alkylphenols, glycerol mono- and diesters as well as sorbitan mono- and diesters of fatty acids or with castor oil are known, commercially available products. These are homolog mixtures, the middle of which Degree of alkoxylation corresponds to the ratio of the amounts of ethylene oxide and / or propylene oxide and substrate with which the addition reaction is carried out.
  • C ⁇ -alkyl mono- and oligoglycosides their preparation and their use are known from the prior art. They are produced in particular by reacting glucose or oligosaccharides with primary alcohols with 8 to 18 carbon atoms.
  • glycoside residue both monoglycosides in which a cyclic sugar residue is glycosidically bonded to the fatty alcohol and oiigomeric glycosides with a degree of oligomerization of up to preferably about 8 are suitable.
  • the degree of oligomerization is a statistical mean value which is based on a homolog distribution customary for such technical products.
  • anionic emulsifiers are soaps, alkyl benzene sulfonates, alkane sulfonates, olefin sulfonates, alkyl ether sulfonates, glycerol ether sulfonates, ⁇ -methyl ester sulfonates, sulfo fatty acids, alkyl sulfates, alkyl ether sulfates such as, for example, fatty alcohol ether sulfates, glyceryl ether ether sulfate, sulfate (sulfate ether) sulfate ethersulfate, fatty acid (sulfate ether) sulfate, sulfate ether (sulfate) ether sulfate, sulfate ether (sulfate), sulfate ether (sulfate), sulfate ether (sulfate), sulfate
  • Zwitterionic surfactants can also be used as emulsifiers.
  • Zwitterionic surfactants are surface-active compounds that contain at least one quaternary ammonium group and at least one carboxylate and one sulfonate group in the molecule.
  • Particularly suitable zwitterionic surfactants are the so-called betaines such as the N-alkyl-N, N-dimethylammonium glycinate, for example coconut alkyldimethylammonium glycinate, N-acylamino propyl-N, N-dimethylammonium glycinate, for example coconut acylaminopropyl dimethylammonium glycinate, and 2 -Alkyl-3-carboxylmethyl-3-hydroxyethylimidazolines each having 8 to 18 carbon atoms in the alkyl or acyl group and the cocoacylaminoethylhydroxyethylcarboxymethylglycinate.
  • betaines such as the N-alkyl-N, N-dimethylammonium glycinate, for example coconut alkyldimethylammonium glycinate, N-acylamino propyl-N, N-dimethylammonium glycinate,
  • fatty acid amide derivative known under the CTFA name of Cocamidopropyl Betaine is particularly preferred.
  • Suitable emulsifiers are ampholytic surfactants. Such surface-active compounds are used under ampholytic surfactants. stood, which in addition to a C ⁇ / i ⁇ -alkyl or acyl group in the molecule contain at least one free amino group and at least one -COOH or -S0 3 H group and are capable of forming internal salts.
  • ampholytic surfactants are N-alkylglycines, N-alkylpropionic acids, N-alkylaminobutyric acids, N-alkyliminodipropionic acids, N-hydroxyethyl-N-alkylamidopropylglycines, N-alkyltaurines, N-alkyl sarcosines, 2-alkylaminopropionic acids and alkylami- noacetic acids each with about 8 to 18 carbon atoms in the alkyl group.
  • Particularly preferred ampholytic surfactants are N-cocoalkylaminopropionate, cocoacylaminoethylaminopropionate and Ci2 / i8-acylsarcosine.
  • quaternary emulsifiers are also suitable, those of the esterquat type, preferably methyl-quaternized difatty acid triethanolamine ester salts, being particularly preferred.
  • Protective colloids suitable as surface modifiers are e.g. natural water-soluble polymers such as B. gum arabic, starch, water-soluble derivatives of water-insoluble polymeric natural substances such.
  • B. cellulose ethers such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose or modified carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl starch or hydroxypropyl guar, and synthetic water-soluble polymers, such as.
  • the nonionic surfactants are particularly preferred as surface modification agents.
  • the nonionic surfactants of the type of alkyl glycosides, ethoxylated alkyl glycosides and addition products of 10 to 60 moles of ethylene oxide and / or 0 to 5 moles of propylene oxide with linear fatty alcohols with 8 to 22 carbon atoms have proven to be particularly effective.
  • the surface modification agents are used in a concentration of 10 to 500, but preferably 50 to 250% by weight, based on the chitosans or chitosan derivatives.
  • a suspension which contains a salt as the neutralization product.
  • Desalination of the product and concentration can be carried out by methods familiar to the person skilled in the art, for example by dialysis and / or centrifugation, dialysis preferably followed by centrifugation.
  • the major part of the water is preferably removed by centrifugation, the supernatant simultaneously being the largest part of the salts formed in the course of the process and the excess surface modification agent not required for covering the surface of the nanoparticles Will get removed.
  • the final removal of the residual moisture is carried out using standard drying processes, particularly preferably freeze-drying.
  • Powders of nanoparticulate chitosans or chitosan derivatives produced in this way typically still contain water contents in the range from 1 to 10% by weight, salt contents in the range from 0 to 3% by weight, and contents of surface modification agents in the range from 1 to 5% by weight. %, each based on the total weight of the nanoparticles.
  • contents of surface modification agent of up to 30% by weight can also result. According to the teaching of the invention, it is thus possible to produce nanoparticles which consist of more than 90% by weight of a chitosan or chitosan derivative.
  • chitosans or chitosan derivatives can be obtained in the form of dry powders which are easy to handle and are stable even after prolonged storage, in particular do not tend to agglomerate or stick. They can be redispersed in water or other solvents using mechanical energy to form nanoparticulate dispersions.
  • WO 9100298 describes a process for the continuous production of microcrystalline chitosan in which, according to the description, chitosan is obtained as a dispersion of particles in a size range between 0.1 and 50 ⁇ m. From this dispersion, a powdery product with particle sizes between 1 and 100 ⁇ m should be obtained by drying. Embodiments that could support this information in the description are not provided. In the exemplary embodiments, only gels with a chitosan content of at most approx. 10% are described as process products.
  • the present invention furthermore relates to nanoparticulate chitosans or chitosan derivatives which are produced by the processes according to the invention described above.
  • the nanoparticulate chitosans or chitosan derivatives produced by the process described in the present invention can be used, for example, for the production of cosmetic and / or pharmaceutical preparations.
  • Such preparations include, for example, hair shampoos, hair lotions, hair sprays, foam baths, creams, lotions or ointments.
  • Additional ingredients in the formulation can be found in cosmetic and / or pharmaceutical Preparations contain adjuvants, as are usually used in such preparations, such as. B.
  • preservatives bactericides, antioxidants, perfumes, foam retardants, dyes, pigments, thickeners, moisturizing and / or moisturizing substances, surfactants, emulsifiers, plasticizers, fats, oils, waxes, silicones, sequestering agents, anionic, cationic, nonionic or amphoteric polymers, Alkalizing or acidifying agents, alcohols, polyols, softeners, light stabilizers, electrolytes or organic solvents.
  • Some fabrics, such as B. emulsifiers can be contained in the preparations on the one hand as an adjuvant, but independently as a surface modification agent of the nanoparticles.
  • the amount of the nanoparticulate chitosans or chitosan derivatives in the cosmetic and / or pharmaceutical preparations is chosen so that the concentration of the chitosans or chitosan derivatives contained in the nanoparticles - d. H. without taking into account the surface modification agents contained in the nanoparticles - is between 0.1 and 20, preferably between 0.5 and 2% by weight, based on the preparations.
  • the invention accordingly furthermore relates to cosmetic and / or pharmaceutical preparations which contain nanoparticulate chitosans or chitosan derivatives produced by the process according to the invention in the concentrations mentioned above.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Cosmetics (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung von nanopartikulären Chitosanen oder Chitosanderivaten mit Teilchendurchmessern im Bereich von 10 bis 1000 nm, bei dem man (a) das Chitosan oder Chitosan-Derivat in einem sauren wässrigen Medium löst; (b) den pH-Wert der Lösung in Gegenwart eines Oberflächenmodifikationsmittels soweit anhebt, dass es zur Ausfällung des Chitosans kommt. Das Verfahren ermöglicht eine einfache, von organischen Lösungsmitteln unabhängige Herstellung agglomerationsstabiler Nanopartikel in dispergierter oder trockener Form.

Description

Verfahren zur Herstellung von nanopartikulären Chitosanen oder Chitosan-Derivaten
Die Erfindung befindet sich auf dem Gebiet der Nanopartikel und betrifft die Herstellung von Chitosanen oder Chitosan-Derivaten in nanopartikulärer Form.
Im Gegensatz zu den meisten Hydrokolloiden, die im Bereich biologischer pH-Werte negativ geladen sind, stellt Chitosan ein unter diesen Bedingungen kationisches Biopolymer dar. Das positiv geladene Chitosan kann mit entgegengesetzt geladenen Oberflächen in Wechselwirkung treten und wird daher beispielsweise in kosmetischen Haar- und Körperpflegemitteln sowie pharmazeutischen Zubereitungen eingesetzt (vgl. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed., Vol. A6, Weinheim, Verlag Chemie, 1986, S. 231-332), wo es als Feuchtigkeitsspender und Filmbildner Anwendung findet. Das entsprechende gilt für Derivate des Chitosans, in welchen der basische Charakter des Moleküls erhalten bleibt. Hierzu zählen beispielsweise Alkoxylierungspro- dukte des Chitosans wie Ethoxylate und Propoxylate.
Die Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten von Chitosanen und Chitosan-Derivaten hängen erheblich davon ab, in welcher Form diese Stoffe vorliegen, insbesondere in welcher Partikelgröße und in welcher Konsistenz. Ein typisches Merkmal von Chitosan ist seine Schwerlöslichkeit im neutralen und alkalischen pH-Bereich sowie generell in nichtwässrigen Medien. Weiterhin charakteristisch ist seine ausgeprägte Neigung zur Gelbildung selbst bei niedrigen Konzentrationen, was die Handhabung des Chitosans und seine Anwendung insbesondere in der Kosmetik in vielen Fällen problematisch macht. Weiter ist Chitosan mit anderen Komponenten beispielsweise in kosmetischen Rezepturen nur begrenzt verträglich. Es besteht somit ein Bedarf nach Chitosanen, welche in gut handhabbarer und dosierbarer Form vorliegen, lagerstabil sind und besser als herkömmliche Produktqualitäten verarbeitbar und in Formulierungen einsetzbar sind.
Aus der Literatur sind unterschiedliche Versuche bekannt, die Eigenschaften von Chitosan über seine Partikelgröße zu beeinflussen und kleine Chitosanpartikel für bestimmte Zwecke zu nutzen. So eignen sich die in der DE 19712978 beschriebenen mit einem Ölkörper beladenen Chitosan- Mikrosphären als Wirkstoffdepots, welche den Wirkstoff in zeitverzögerter und kontrollierter Weise freisetzen. Die dort beschriebenen Mikrosphären stellen Perlen mit einen Durchmesser von 0,01 bis 6 mm dar. In der WO 0047177 wurde offenbart dass sich die Resorption von Chitosanen bzw. Chitosanderivaten sowohl durch das Stratum Corneum der Haut als auch die Keratinfibrillen des Haares signifikant steigern läßt, wenn diese in Form von Nanoteilchen, d.h. Partikeln mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 10 bis 300 und vorzugsweise 50 bis 150 nm vorliegen. Aus der JP-A 09221502 sind Chitosan-Nanosphären bekannt, welche durch Emulgierung wäßriger Chitosan-Lösungen in organischen Lösungsmitteln in Gegenwart von quartären Ammoniumsalzen hergestellt werden. Die WO-A 9801162 sowie die WO-A 9801160 beschreiben Chitosan-Nanosphären, welche aus Komplexen von Chitosan mit Nukleinsäuren bestehen und durch Koazer- vationstechniken hergestellt werden.
Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Herstellverfahren, welche sich eines organischen Lösungsmittels bedienen, ist die häufig schwierige Isolierbarkeit der Nanopartikel. Außerdem ist es häufig nicht möglich, die Nanopartikel vollständig vom organischen Lösungsmittel zu befreien, was insbesondere kosmetische und pharmazeutische Anwendungsmöglichkeiten stark einschränkt.
Ein weiterer Nachteil von Herstellverfahren des Stands der Technik besteht darin, daß bei der Herstellung als Beiprodukte entstehende Salze oft nur schwer entfernbar sind.
Für eine breitere Anwendung beispielsweise in der Kosmetik und Pharmazie besteht ein Bedarf nach Chitosanpartikeln, deren Größe im Nanometer-Bereich liegt, deren Herstellung ohne organische Lösungsmittel möglich ist und die nicht herstellungsbedingt zwangsläufig mit einem bestimmten Wirkstoff, wie Nukleinsäuren im Falle der beiden vorstehend genannten WO-Schriften oder Ölkörpem im Falle der DE 19712978, oder einem bestimmten Tensid vorbeladen sind. Weiterhin sollte ein Herstellverfahren für derartige Partikel technisch einfach und kostengünstig sein und in herkömmlichen und weit verbreiteten technischen Anlagen durchführbar sein.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß sich die vorstehend beschriebene Aufgabenstellung durch ein Herstellverfahren lösen läßt, bei dem man eine wäßrige Lösung von Chitosanen oder Chitosanderivaten in Gegenwart von Oberflächenmodifikationsmitteln ausfällt.
Gegenstand der Erfindung sind somit Verfahren zur Herstellung von nanopartikulären Chitosanen oder Chitosanderivaten mit einem mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 10 bis 1000 nm, vorzugsweise von 50 bis 200 nm, bei welchen man
(a) das Chitosan oder Chitosan-Derivat in einem sauren wässrigen Medium löst
(b) den pH-Wert der Lösung in Gegenwart eines Oberflächenmodifikationsmittels soweit anhebt, daß es zur Ausfällung des Chitosans kommt.
Bevorzugt wird das Verfahren in Abwesenheit organischer Lösungsmittel ausgeführt. Nicht unter den Begriff organische Lösungsmittel fallen dabei ausdrücklich die im Verfahren verwendeten O- berflächenmodifikationsmittel sowie gegebenenfalls in Schritt (a) des Verfahrens zur Auflösung des Chitosans oder Chitosan-Derivats verwendete organische Säuren.
Chitosane stellen Biopolymere dar und werden zur Gruppe der Hydrokolloide gezählt. Chemisch betrachtet, handelt es sich um partiell deacetylierte Chitine unterschiedlichen Molekulargewichtes. Zur Herstellung der Chitosane geht man von Chitin, vorzugsweise den Schalenresten von Krustentieren aus, die als billige Rohstoffe in großen Mengen zur Verfügung stehen. Das Chitin wird dabei üblicherweise zunächst durch Zusatz von Basen deproteiniert, durch Zugabe von Mineralsäuren demineralisiert und schließlich durch Zugabe von starken Basen deacetyliert, wobei die Molekulargewichte über ein breites Spektrum verteilt sein können. Entsprechende Verfahren sind beispielsweise aus Makromol. Chem. 177, 3589 (1976) oder der französischen Patentanmeldung FR 2701266 A1 bekannt. Vorzugsweise werden solche Typen eingesetzt, wie sie in den deutschen Patentanmeldungen DE 4442987 A1 und DE 19537001 A1 (Henkel) offenbart werden, und die ein durchschnittliches Molekulargewicht von 800.000 bis 1.200.000 Dalton, eine Viskosität nach Brook- field (1 Gew.-%ig in Glycolsäure) unterhalb von 5000 mPas, einen Deacetylierungsgrad im Bereich von 80 bis 88 % und einem Aschegehalt von weniger als 0,3 Gew.-% aufweisen. Unter Chitosan- Derivaten im Sinne der vorliegenden Erfindung sind solche Derivate zu verstehen, welche bei sauren pH-Werten wasserlöslich, im Neutralbereich sowie bei alkalischen pH-Werten jedoch schwerlöslich in Wasser sind, d. h. die ein analoges Löslichkeitsverhalten wie die Chitosane selbst aufweisen. Solche Chitosan-Derivate sind beispielsweise Alkoxylierungsprodukte von Chitosanen mit Ethylenoxid, Propylenoxid oder Gemischen aus beiden sowie Derivate, welche basische Ami- nogruppen enthalten.
Im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Chitosan oder Chitosan-Derivat unter Hinzufügung einer Säure in Wasser als Lösungsmittel gelöst. Die Auflösung des Chitosans oder Chitosan-Derivats erfolgt durch Salzbildung mit einer Mineralsäure oder einer organischen Säure, beispielsweise mit Salzsäure, Schwefelsäure, Methansulfonsäure, Glykolsäure, Milchsäure, Sali- cylsäure, Adipinsäure oder Ascorbinsäure. Erfindungsgemäß bevorzugt sind Salzsäure, Glykolsäure und Milchsäure. Die Reihenfolge der Zusammenfügung der einzelnen Komponenten ist bei der Herstellung der Lösung unkritisch. Vorzugsweise werden das Chitosan oder Chitosan-Derivat in Wasser vorgelegt und unter Rühren mit einer solchen Menge an Säure versetzt, wie zur Bildung einer Lösung erforderlich ist. Bevorzugt erfolgt die Auflösung des Chitosans oder Chitosan-Derivats bei pH-Werten zwischen 1 und 5. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Chitosan oder Chitosanderivat in eine wäßrige Säure eingetragen. Im zweiten Schritt des Verfahrens wird der pH-Wert der wäßrigen Lösung des Chitosans oder Chi- tosanderivats mittels eines Alkalisierungsmittels in Gegenwart eines Oberflächenmodifikationsmittels so weit angehoben, daß es zur Ausfällung des nanopartikulären Chitosans oder Chitosanderi- vats kommt. Als Alkalisierungsmittel werden vorzugsweise wäßrige Lösungen von Hydroxiden der Alkali- oder Erdalkalimetalle oder Ammoniak verwendet. Vorzugsweise wird die Ausfällung unter mechanischer Durchmischung, beispielsweise mittels eines Rührers, durchgeführt. Bei der Ausfällung wird entweder die saure Lösung des Chitosans oder Chitosanderivats vorgelegt und das Alkalisierungsmittel zugegeben, oder es wird umgekehrt verfahren. Erfindungswesentlich ist, daß die Ausfällung der sauren Lösung des Chitosans oder Chitosanderivats in Gegenwart eines Oberflächenmodifikationsmittels erfolgt. Dabei kann sich das Oberflächenmodifikationsmittel entweder in der sauren Lösung oder dem Alkalisierungsmittel befinden. In einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens können die saure Lösung des Chitosans oder Chitosanderivats, das Alkalisierungsmittel und das Oberflächenmodifikationsmittel, bevorzugt in Form wäßriger Lösungen, auch gleichzeitig miteinander vereinigt werden.
Unter Oberflächenmodifikationsmitteln sind Stoffe zu verstehen, welche an der Oberfläche der feinteiligen Partikel physikalisch anhaften, mit diesen jedoch nicht oder nur in geringem Ausmaß chemisch reagieren. Die einzelnen an der Oberfläche adsorbierten Moleküle der Oberflächenmodifikationsmittel sind im wesentlichen frei von intermolekularen Bindungen untereinander. Unter 0- berflächenmodifikationsmitteln sind insbesondere Dispergiermittel zu verstehen. Dispergiermittel sind dem Fachmann beispielsweise auch unter den Begriffen Emulgatoren, Schutzkolloide, Netzmittel, Detergentien etc. bekannt.
Als Oberflächenmodifikationsmittel kommen beispielsweise Emulgatoren vom Typ der nichtiono- genen Tenside aus mindestens einer der folgenden Gruppen in Frage:
- Anlagerungsprodukte von 2 bis 60 Mol Ethylenoxid und/ oder 0 bis 5 Mol Propylenoxid an lineare Fettalkohole mit 8 bis 22 C-Atomen, an Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen und an Alkyl- phenole mit 8 bis 15 C-Atomen in der Alkylgruppe;
- Cι2/i8-Fettsäuremono- und -diester von Anlagerungsprodukten von 1 bis 30 Mol Ethylenoxid an Glycerin;
- Glycerinmono- und -diester und Sorbitanmono- und -diester von gesättigten und ungesättigten Fettsäuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und deren Ethylenoxidanlagerungsprodukte;
- Alkylmono- und -oligoglycoside mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen im Alkylrest und deren ethoxy- lierte und/oder propoxylierte Analoga;
- Anlagerungsprodukte von 15 bis 60 Mol Ethylenoxid an Ricinusöl und/oder gehärtetes Ricinu- söl;
- Polyol- und insbesondere Polyglycerinester, wie z.B. Polyglycerinpolyricinoleat, Polyglycerin- poly-12-hydroxystearat oder Polyglycerindimerat. Ebenfalls geeignet sind Gemische von Verbindungen aus mehreren dieser Substanzklassen;
- Anlagerungsprodukte von 2 bis 15 Mol Ethylenoxid an Ricinusöl und/oder gehärtetes Ricinusöl;
- Partialester auf Basis linearer, verzweigter, ungesättigter bzw. gesättigter C6/22-Fettsäuren, Ricinolsäure sowie 12-Hydroxystearinsäure und Glycerin, Polyglycerin, Pentaerythrit, Dipentae- rythrit, Zuckeralkohole (z.B. Sorbit), Alkylglucoside (z.B. Methylglucosid, Butylglucosid, Lau- rylglucosid) sowie Polyglucoside (z.B. Cellulose);
- Mono-, Di- und Trialkylphosphate sowie Mono-, Di- und/oder Tri-PEG-alkylphosphate und deren Salze;
- Wollwachsalkohole;
- Polysiloxan-Polyalkyl-Polyether-Copolymere bzw. entsprechende Derivate;
- Mischester aus Pentaerythrit, Fettsäuren, Citronensaure und Fettalkohol und/oder Mischester von Fettsäuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, Methylglucose und Polyolen, vorzugsweise Glycerin oder Polyglycerin sowie
- Polyalkylenglycole. Die Anlagerungsprodukte von Ethylenoxid und/oder von Propylenoxid an Fettalkohole, Fettsäuren, Alkylphenole, Glycerinmono- und -diester sowie Sorbitanmono- und -diester von Fettsäuren oder an Ricinusöl stellen bekannte, im Handel erhältliche Produkte dar. Es handelt sich dabei um Homologengemische, deren mittlerer Alkoxylierungsgrad dem Verhältnis der Stoffmengen von Ethylenoxid und/ oder Propylenoxid und Substrat, mit denen die Anlagerungsreaktion durchgeführt wird, entspricht.
Cβ -Alkylmono- und -oligoglycoside, ihre Herstellung und ihre Verwendung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ihre Herstellung erfolgt insbesondere durch Umsetzung von Glucose oder Oligosacchariden mit primären Alkoholen mit 8 bis 18 C-Atomen. Bezüglich des Glycosidrestes gilt, daß sowohl Monoglycoside, bei denen ein cyclischer Zuckerrest glycosidisch an den Fettalkohol gebunden ist, als auch oiigomere Glycoside mit einem Oligomerisationsgrad bis vorzugsweise etwa 8 geeignet sind. Der Oligomerisierungsgrad ist dabei ein statistischer Mittelwert, dem eine für solche technischen Produkte übliche Homologenverteilung zugrunde liegt.
Typische Beispiele für anionische Emulgatoren sind Seifen, Alkylbenzolsulfonate, Alkansulfonate, Olefinsulfonate, Alkylethersulfonate, Glycerinethersulfonate, α-Methylestersulfonate, Sul- fofettsäuren, Alkylsulfate, Alkylethersulfate wie beispielsweise Fettalkoholethersulfate, Glyce- rinethersulfate, Hydroxymischethersulfate, Monoglycerid(ether)sulfate, Fettsäureamid(ether)sulfate, Mono- und Dialkyl-sulfosuccinate, Mono- und Dialkylsulfo-succinamate, Sulfotriglyceride, Amid- seifen, Ethercarbonsäuren und deren Salze, Fettsäureisethionate, Fettsäuresarcosinate, Fettsäu- retauride, N-Acylaminosäuren wie beispielsweise Acylglutamate und Acylaspartate, Alkyloligoglyko- sidsulfate, Proteinfettsäurekondensate (insbesondere pflanzliche Produkte auf Weizenbasis), und Alkyl(ether)phosphate. Sofern die anionischen Tenside Polyglycoletherketten enthalten, können diese eine konventionelle, vorzugsweise jedoch eine eingeengte Homologenverteilung aufweisen.
Weiterhin können als Emulgatoren zwitterionische Tenside verwendet werden. Als zwitterionische Tenside werden solche oberflächenaktiven Verbindungen bezeichnet, die im Molekül mindestens eine quartäre Ammoniumgruppe und mindestens eine Carboxylat- und eine Sulfonatgruppe tragen. Besonders geeignete zwitterionische Tenside sind die sogenannten Betaine wie die N-Alkyl-N,N- dimethylammoniumglycinate, beispielsweise das Kokosalkyldimethylammoniumglycinat, N-Acyl- amino-propyl-N,N-dimethylammonium-glycinate, beispielsweise das Kokosacylaminopropyl- dimethylammonium-giycinat, und 2-Alkyl-3-carboxylmethyl-3-hydroxyethylimidazoline mit jeweils 8 bis 18 C-Atomen in der Alkyl- oder Acylgruppe sowie das Kokosacylaminoethylhydroxyethyl- carboxymethylglycinat. Besonders bevorzugt ist das unter der CTFA-Bezeichnung Cocamidopropyl Betaine bekannte Fettsäureamid-Derivat. Ebenfalls geeignete Emulgatoren sind ampholytische Tenside. Unter ampholytischen Tensiden werden solche oberflächenaktiven Verbindungen ver- standen, die außer einer Cβ/iβ-Alkyl- oder -Acylgruppe im Molekül mindestens eine freie Ami- nogruppe und mindestens eine -COOH- oder -S03H-Gruppe enthalten und zur Ausbildung innerer Salze befähigt sind. Beispiele für geeignete ampho-lytische Tenside sind N-Alkylglycine, N-Al- kylpropionsäuren, N-Alkylaminobuttersäuren, N-Alkyliminodipropionsäuren, N-Hydroxyethyl-N-alkyl- amidopropylglycine, N-Alkyltaurine, N-Alkylsarcosine, 2-Alkylaminopropionsäuren und Alkylami- noessigsäuren mit jeweils etwa 8 bis 18 C-Atomen in der Alkyl-gruppe. Besonders bevorzugte am- pholytische Tenside sind das N-Kokosalkylaminopropionat, das Kokosacylami- noethylaminopropionat und das Ci2/i8-Acylsarcosin. Neben den ampholytischen kommen auch quartäre Emulgatoren in Betracht, wobei solche vom Typ der Esterquats, vorzugsweise methyl- quaternierte Difettsäuretriethanolaminester-Salze, besonders bevorzugt sind.
Als Oberflächenmodifikationsmittel geeignete Schutzkolloide sind z.B. natürliche wasserlösliche Polymere wie z. B. Gummi arabicum, Stärke, wasserlösliche Derivate von wasserunlöslichen poly- meren Naturstoffen wie z. B. Celluloseether wie Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxy- methylcellulose oder modifizierte Carboxymethylcellulose, Hydroxyethyl-Stärke oder Hydroxypro- pyl-Guar, sowie synthetische wasserlösliche Polymere, wie z. B. Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrroli- don, Polyalkylenglycole, Polyasparaginsäure und Polyacrylate.
Als Oberflächenmodifikationsmittel bevorzugt geeignet sind vor allem die nichtionischen Tenside. Als besonders wirksam haben sich die nichtionischen Tenside vom Typ der Alkylglykoside, der ethoxylierten Alkylglykoside sowie der Anlagerungsprodukte von 10 bis 60 Mol Ethylenoxid und/ oder 0 bis 5 Mol Propylenoxid an lineare Fettalkohole mit 8 bis 22 Kohlenstoff-Atomen erwiesen.
In der Regel werden die Oberflächenmodifikationsmittel in einer Konzentration von 10 bis 500, vorzugsweise jedoch 50 bis 250 Gew.-%, bezogen auf die Chitosane oder Chitosanderivate, eingesetzt.
Bei der erfindungsgemäßen Ausfällung der sauren Chitosan- oder Chitosanderivat-Lösung durch Anhebung des pH-Werts bildet sich eine Suspension aus, welche als Neutralisationsprodukt ein Salz enthält. Eine Entsalzung des Produkts und eine Aufkonzentrierung kann durch dem Fachmann geläufige Verfahren erfolgen, beispielsweise durch eine Dialyse und/oder eine Zentrifugation, wobei bevorzugt zunächst eine Dialyse und anschließend eine Zentrifugation erfolgt. Vorzugsweise wird die Hauptmenge des Wassers durch Zentrifugation entfernt, wobei mit dem Überstand gleichzeitig der größte Teil der im Verlauf des Verfahrens gebildeten Salze sowie des überschüssigen, nicht für die Belegung der Oberfläche der Nanopartikel benötigten Oberflächenmodifikationsmittels entfernt wird. Die abschließende Entfernung der Restfeuchte, sofern gewünscht, erfolgt über gängige Trocknungsverfahren, besonders bevorzugt eine Gefriertrocknung.
Auf diese Weise hergestellte Pulver von nanopartikulären Chitosanen oder Chitosanderivaten enthalten typischerweise noch Wassergehalte im Bereich von 1 bis 10 Gew.-%, Salzgehalte im Bereich von 0 bis 3 Gew.-%, sowie Gehalte an Oberflächenmodifikationsmittel im Bereich von 1 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Nanopartikel. Je nach Methode zur Abtrennung des überschüssigen Oberflächenmodifikationsmittels können auch Gehalte an Oberflächenmodifikationsmittel von bis zu 30 Gew.-% resultieren. Es ist somit nach der Lehre der Erfindung möglich, Nanopartikel herzustellen, welche zu mehr als 90 Gew.-% aus einem Chitosan oder Chitosan-Derivat bestehen. Erfindungsgemäß lassen sich Chitosane oder Chitosan-Derivate in Form trockener Pulver erhalten, welche gut handhabbar sind und auch bei längerer Lagerung stabil sind, insbesondere nicht zur Agglomeration oder Verklebung neigen. Sie lassen sich in Wasser oder auch anderen Lösungsmitteln unter Einsatz mechanischer Energie zu nanopartikulären Dispersionen redispergieren.
In der WO 9100298 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung mikrokristallinen Chitosans dargestellt, in welchem laut Beschreibung Chitosan als Dispersion von Partikeln in einem Größenbereich zwischen 0,1 und 50 μm erhalten wird. Aus dieser Dispersion soll durch Trocknung ein pulverförmiges Produkt mit Partikelgrößen zwischen 1 und 100 μm erhalten werden können. Ausführungsbeispiele, welche diese Angaben in der Beschreibung stützen könnten, werden nicht geliefert. In den Ausführungsbeispielen werden als Verfahrensprodukt lediglich Gele mit Chitosange- halten von maximal ca. 10% beschrieben. Die Nacharbeitung dieser WO-Schrift hat ergeben, daß die dort offenbarte Lehre lediglich zu flockigen bis gelartigen Produkten mit Chitosanpartikelgrößen deutlich oberhalb von 1 μm führt, die nach Trocknung verklumpte, agglomerierte Produkte mit weiter erhöhter Chitosanpartikelgröße liefern, welche schwer handhabbar und im Sinne der Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung nicht brauchbar sind.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind nanopartikuläre Chitosane oder Chitosan-Derivate, welche nach den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind.
Die nach dem in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Verfahren hergestellten nanopartikulären Chitosane oder Chitosanderivate können beispielsweise zur Herstellung von kosmetischen und/oder pharmazeutischen Zubereitungen verwendet werden. Zu solchen Zubereitungen zählen beispielsweise Haarshampoos, Haarlotionen, Haarsprays, Schaumbäder, Cremes, Lotionen oder Salben. Als weitere Rezepturbestandteile können in den kosmetischen und/oder pharmazeutischen Zubereitungen Adjuvantien enthalten sein, wie sie üblicherweise in solchen Zubereitungen verwendet werden, wie z. B. Konservierungsmittel, Bakterizide, Antioxidantien, Parfüme, Schaumbremsen, Farbstoffe, Pigmente, Verdickungsmittel, anfeuchtende und/oder feuchthaltende Substanzen, Tenside, Emulgatoren, Weichmacher, Fette, Öle, Wachse, Silikone, Sequestrierungsmittel, anionische, kationische, nichtionische oder amphotere Polymere, Alkalisierungs- oder Acidifizierungsmittel, Alkohole, Polyole, Enthärter, Lichtschutzmittel, Elektrolyte oder organische Lösungsmittel. Manche Stoffe, wie z. B. Emulgatoren, können in den Zubereitungen einerseits als Adjuvans, unabhängig davon aber auch als Oberflächenmodifikationsmittel der Nanopartikel enthalten sein.
Die Einsatzmenge der nanopartikulären Chitosane oder Chitosanderivate in den kosmetischen und/oder pharmazeutischen Zubereitungen wird so gewählt, daß die Konzentration der in den Nanopartikeln enthaltenen Chitosane oder Chitosanderivate - d. h. ohne Berücksichtigung der in den Nanopartikeln enthaltenen Oberflächenmodifikationsmittel - zwischen 0,1 und 20, vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 Gew.-%, bezogen auf die Zubereitungen, liegt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind demnach kosmetische und/oder pharmazeutische Zubereitungen, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte nanopartikuläre Chitosane oder Chitosanderivate in den vorstehend genannten Konzentrationen enthalten.
Die folgenden Beispiele sollen den Erfindungsgegenstand näher erläutern:
Beispiele
Beispiel 1 : Herstellung von nanopartikulärem Chitosan (Variante 1):
Figure imgf000011_0001
1> Chitosan DCMF®, Henkel KGaA / Düsseldorf
2)VE = vollentsalzt
3>die Lösung wird mit wäßriger NaOH auf pH = 12 eingestellt
100g der Lösung I werden unter starkem Rühren in 700 g Lösung II eingetropft. Der pH-Wert nach Beendigung des Zutropfens liegt zwischen 9 und 11. Es bildet sich ein flockiger Niederschlag aus. Der Niederschlag setzt sich nach einiger Zeit ab, die überstehende Flüssigkeit wird abdekantiert und der Rest zentrifugiert. Zur Entfernung des Salzes wird das Produkt mittels eines Dialyseschlauches dialysiert. Das anschließende Gefriertrocknen liefert ein flockiges farbloses Chitosan- Pulver, welches in Wasser auf Teilchengrößen zwischen 50 und 200 nm redispergierbar ist. Die Analyse des Chitosan-Pulvers ergibt einen Wassergehalt von 8%, einen NaCI-Gehalt von 2,9% und einen Gehalt an Dehydol von 3%.
Beispiel 2: Herstellung von nanopartikulärem Chitosan (Variante 2):
Figure imgf000011_0002
100g der Lösung I werden unter starkem Rühren in 700 g Lösung II eingetropft. Der pH-Wert nach Beendigung des Zutropfens liegt zwischen 9 und 11. Es bildet sich ein flockiger Niederschlag aus. Das gefällte System wird mittels Ultrafiltration entsalzt und bis zur Stichfestigkeit (12% Feststoffanteil) aufkonzentriert. Ein Teil des Emulgators Dehydol wird durch die Ultrafiltration ebenfalls entfernt. Durch Gefriertrocknung erhält man ein trockenes Pulver, das einen Tensidgehalt von 24 Gew.-% und einen NaCI-Gehalt kleiner 0,1 Gew.-% aufweist. Dieses Pulver ist in Wasser auf Teilchengrößen zwischen 50 und 200 nm redispergierbar.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von nanopartikulären Chitosanen oder Chitosan-Derivaten mit einem mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 10 bis 1000 nm, bei dem man
(a) das Chitosan oder Chitosan-Derivat in einem sauren wässrigen Medium löst
(b) den pH-Wert der Lösung in Gegenwart eines Oberflächenmodifikationsmittels soweit anhebt, daß es zur Ausfällung des Chitosans kommt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung in Abwesenheit organischer Lösungsmittel erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Teilchendurchmesser im Bereich von 50 bis 200 nm liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Chitosan- Derivat ein Ethoxylat, Propoxylat oder ein gemischtes Alkoxylat eines Chitosans ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Säure einsetzt, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die gebildet wird von Salzsäure, Glykolsäure und Milchsäure.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Oberflächenmodifikationsmittel einsetzt, das ausgewählt ist aus der Gruppe der nichtionischen Tenside, vorzugsweise aus der Gruppe, die gebildet wird von Alkylglykosiden, ethoxylierten Al- kylglykosiden und Fettalkoholethoxylaten.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberflächenmodifikationsmittel in Mengen von 50 bis 250 Gew.-%, bezogen auf das Chitosan oder Chitosanderivat, einsetzt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach den Verfahrensschritten (a) und (b) als weiterer Verfahrensschritt eine Dialyse und/oder eine Zentrifugation erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als abschließender Verfahrensschritt eine Trocknung erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung eine Gefriertrocknung ist.
11. Nanopartikuläre Chitosane oder Chitosan-Derivate, hergestellt nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 10.
12. Kosmetische und/oder pharmazeutische Zubereitungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestelltes nanopartikuläres Chitosan oder Chitosan- Derivat in einer Konzentration zwischen 0,1 und 20 Gew.-%, bezogen auf die Zubereitung, enthalten.
PCT/EP2000/010330 1999-10-29 2000-10-20 Verfahren zur herstellung von nanopartikulären chitosanen oder chitosan-derivaten WO2001032751A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001535447A JP2003514046A (ja) 1999-10-29 2000-10-20 ナノ粒子状キトサンまたはキトサン誘導体の製造方法
EP00972819A EP1237988A1 (de) 1999-10-29 2000-10-20 Verfahren zur herstellung von nanopartikulären chitosanen oder chitosan-derivaten

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999152073 DE19952073A1 (de) 1999-10-29 1999-10-29 Verfahren zur Herstellung von nanopartikulären Chitosanen oder Chitosan-Derivaten
DE19952073.9 1999-10-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001032751A1 true WO2001032751A1 (de) 2001-05-10

Family

ID=7927259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2000/010330 WO2001032751A1 (de) 1999-10-29 2000-10-20 Verfahren zur herstellung von nanopartikulären chitosanen oder chitosan-derivaten

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1237988A1 (de)
JP (1) JP2003514046A (de)
DE (1) DE19952073A1 (de)
WO (1) WO2001032751A1 (de)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001070191A1 (de) * 2000-03-23 2001-09-27 Cognis Deutschland Gmbh & Co. Kg Desodorierende zubereitungen mit nanoskaligen chitosanen und/oder chitosanderivaten
WO2003042251A1 (en) * 2001-11-09 2003-05-22 The Procter & Gamble Company Chitosan compositions
WO2003066682A1 (en) * 2002-02-07 2003-08-14 Abbott Laboratories De Costa Rica Ltd Method for deproteinization of chitosan
WO2004008863A1 (en) * 2002-07-23 2004-01-29 The Procter & Gamble Company Hair care compositions
WO2004078790A1 (en) * 2003-03-06 2004-09-16 The Procter & Gamble Company Chitosan powder
WO2004087307A1 (fr) * 2003-03-31 2004-10-14 Boris Olegovich Maier Produit a base de chitosane, son procede de preparation, procede de preparation de derives dudit produit a base de chitosane et compositions a base de ceux-ci.
FR2859479A1 (fr) * 2003-09-05 2005-03-11 Oligocaps Lab Granule de chitosan utilisable a des fins dietetiques , alimentaires ou phytosanitaires
WO2007007014A2 (fr) * 2005-07-12 2007-01-18 Universite Claude Bernard Lyon I Nouveau procede de preparation de nanoparticules de chitine
WO2007018452A2 (fr) * 2005-08-04 2007-02-15 Boris Olegovich Maier Produit a base de chitosane et procede de sa fabrication
US7311050B2 (en) 2005-04-19 2007-12-25 Kamterter Ii, L.L.C. Systems for the control and use of fluids and particles
US7490563B2 (en) 2005-04-19 2009-02-17 Kamterter Ii, L.L.C. Systems for the control and use of fluids and particles
CN100572399C (zh) * 2006-09-19 2009-12-23 宁波新芝生物科技股份有限公司 一种超微化几丁聚糖产品的加工方法
US7943597B2 (en) 2008-04-08 2011-05-17 Cypress Pharmaceutical, Inc. Phosphate-binding chitosan and uses thereof
WO2011117111A1 (de) 2010-03-25 2011-09-29 Lenzing Aktiengesellschaft Verwendung einer cellulosefaser
US8308075B2 (en) 2005-04-19 2012-11-13 Kamterter Products, Llc Systems for the control and use of fluids and particles
US8524326B2 (en) 2008-01-22 2013-09-03 Lenzing Aktiengesellschaft Process for the treatment of cellulosic molded bodies
US8877907B2 (en) 2010-06-07 2014-11-04 The Johns Hopkins University Molecularly imprinted polymers

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10139853B4 (de) * 2001-08-14 2004-10-07 Beiersdorf Ag Verwendung von Chitosan enthaltenden kosmetischen und/oder dermatologischen Formulierungen
CN107356657A (zh) * 2017-07-12 2017-11-17 桐城师范高等专科学校 一种壳聚糖纳米微粒的制备及其在农药残留检测中的应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH039925A (ja) * 1989-06-08 1991-01-17 Kanebo Ltd 微小キトサン粒子の製造法
JPH07330807A (ja) * 1994-06-03 1995-12-19 Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd キトサン微粒子の製造方法
JPH0930957A (ja) * 1995-07-18 1997-02-04 Oji Paper Co Ltd 湿布材料
JPH09221502A (ja) * 1996-02-14 1997-08-26 Mitsubishi Chem Corp キトサンナノスフェア及びその製造法
WO2000035577A1 (de) * 1998-12-11 2000-06-22 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Verfahren zur herstellung von nanopartikeldispersionen
WO2000047177A1 (de) * 1999-02-09 2000-08-17 Cognis Deutschland Gmbh Verwendung von nanoskaligen chitosanen und/oder chitosanderivaten

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19611769A1 (de) * 1996-03-14 1997-09-18 Schering Ag Mikropartikel, Verfahren zu deren Herstellung, sowie deren Verwendung in der Ultraschall Diagnostik
ES2114502B1 (es) * 1996-07-29 1999-07-01 Univ Santiago Compostela Aplicacion de nanoparticulas a base de polimeros hidrofilicos como formas farmaceuticas.
DE19810965A1 (de) * 1998-03-13 1999-09-16 Aventis Res & Tech Gmbh & Co Nanopartikel, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH039925A (ja) * 1989-06-08 1991-01-17 Kanebo Ltd 微小キトサン粒子の製造法
JPH07330807A (ja) * 1994-06-03 1995-12-19 Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd キトサン微粒子の製造方法
JPH0930957A (ja) * 1995-07-18 1997-02-04 Oji Paper Co Ltd 湿布材料
JPH09221502A (ja) * 1996-02-14 1997-08-26 Mitsubishi Chem Corp キトサンナノスフェア及びその製造法
WO2000035577A1 (de) * 1998-12-11 2000-06-22 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Verfahren zur herstellung von nanopartikeldispersionen
WO2000047177A1 (de) * 1999-02-09 2000-08-17 Cognis Deutschland Gmbh Verwendung von nanoskaligen chitosanen und/oder chitosanderivaten

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Week 199109, Derwent World Patents Index; AN 1991-061423, XP002158839, "Chitosan microparticles prepn. - involves mixing acidic soln. of chitosan with water soluble polyethylene glycol then adding coagulant." *
DATABASE WPI Week 199608, Derwent World Patents Index; AN 1996-074903, XP002158842, "Chitosan microparticles prodn. - involves dissolving chitosan in aq. sulphuric acid and then cooling." *
DATABASE WPI Week 199715, Derwent World Patents Index; AN 1997-161406, XP002158841, "Poultice having high water retention and antibacterial action - consists of support holding water-swelled fine spherical particles of chitosan." *
DATABASE WPI Week 199744, Derwent World Patents Index; AN 1997-475486, XP002158840, "Chitosan nanospheres used for cosmetics and medicines - prepared by emulsifying aqueous solution of chitosan in organic solvents in presence of quaternary ammonium salt type surfactants." *

Cited By (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001070191A1 (de) * 2000-03-23 2001-09-27 Cognis Deutschland Gmbh & Co. Kg Desodorierende zubereitungen mit nanoskaligen chitosanen und/oder chitosanderivaten
US6916465B2 (en) 2000-03-23 2005-07-12 Cognis Deutschland Gmbh & Co. Kg Deodorizing preparations containing nanosacle chitosans and/or chitosan derivatives
WO2003042251A1 (en) * 2001-11-09 2003-05-22 The Procter & Gamble Company Chitosan compositions
US6638918B2 (en) 2001-11-09 2003-10-28 The Procter & Gamble Company Chitosan compositions
WO2003066682A1 (en) * 2002-02-07 2003-08-14 Abbott Laboratories De Costa Rica Ltd Method for deproteinization of chitosan
WO2004008863A1 (en) * 2002-07-23 2004-01-29 The Procter & Gamble Company Hair care compositions
WO2004078790A1 (en) * 2003-03-06 2004-09-16 The Procter & Gamble Company Chitosan powder
WO2004087307A1 (fr) * 2003-03-31 2004-10-14 Boris Olegovich Maier Produit a base de chitosane, son procede de preparation, procede de preparation de derives dudit produit a base de chitosane et compositions a base de ceux-ci.
FR2859479A1 (fr) * 2003-09-05 2005-03-11 Oligocaps Lab Granule de chitosan utilisable a des fins dietetiques , alimentaires ou phytosanitaires
WO2005023929A2 (fr) * 2003-09-05 2005-03-17 Laboratoire Oligocaps S.A. Granule
WO2005023929A3 (fr) * 2003-09-05 2005-07-14 Oligocaps S A Lab Granule
US7509771B2 (en) 2005-04-19 2009-03-31 Kamterter Ii, L.L.C. Systems for the control and use of fluids and particles
US8501919B2 (en) 2005-04-19 2013-08-06 Kamterer Products, LLC Systems for the control and use of fluids and particles
US10667457B2 (en) 2005-04-19 2020-06-02 Kamterter Products, Llc Systems for the control and use of fluids and particles
US9820426B1 (en) 2005-04-19 2017-11-21 Kamterter Products, Llc Systems for the control and use of fluids and particles
US9148994B1 (en) 2005-04-19 2015-10-06 Kamterter Products, Llc Systems for the control and use of fluids and particles
US7311050B2 (en) 2005-04-19 2007-12-25 Kamterter Ii, L.L.C. Systems for the control and use of fluids and particles
US7490563B2 (en) 2005-04-19 2009-02-17 Kamterter Ii, L.L.C. Systems for the control and use of fluids and particles
US8163322B2 (en) 2005-04-19 2012-04-24 Kamterter Products, Llc Method of formulating a seed suspension material
US7536962B2 (en) 2005-04-19 2009-05-26 Kamterter Ii, L.L.C. Systems for the control and use of fluids and particles
US7546812B2 (en) 2005-04-19 2009-06-16 Kamterter Ii, L.L.C. Systems for the control and use of fluids and particles
US8308075B2 (en) 2005-04-19 2012-11-13 Kamterter Products, Llc Systems for the control and use of fluids and particles
US8235258B2 (en) 2005-04-19 2012-08-07 Kamterter Ii, L.L.C. Systems for the control and use of fluids and particles
US7959089B2 (en) 2005-04-19 2011-06-14 Kamterter Ii, L.L.C. Systems for the control and use of fluids and particles
US8197735B2 (en) 2005-04-19 2012-06-12 Kamterter Products, Llc Methods for forming fibers
US8091272B2 (en) 2005-04-19 2012-01-10 Kamterter Ii, L.L.C. Systems for the control and use of fluids and particles
WO2007007014A2 (fr) * 2005-07-12 2007-01-18 Universite Claude Bernard Lyon I Nouveau procede de preparation de nanoparticules de chitine
FR2888581A1 (fr) * 2005-07-12 2007-01-19 Univ Claude Bernard Lyon Nouveau procede de preparation de nanoparticules de chitine
WO2007007014A3 (fr) * 2005-07-12 2007-04-26 Univ Claude Bernard Lyon Nouveau procede de preparation de nanoparticules de chitine
WO2007018452A3 (fr) * 2005-08-04 2007-04-05 Boris Olegovich Maier Produit a base de chitosane et procede de sa fabrication
WO2007018452A2 (fr) * 2005-08-04 2007-02-15 Boris Olegovich Maier Produit a base de chitosane et procede de sa fabrication
CN100572399C (zh) * 2006-09-19 2009-12-23 宁波新芝生物科技股份有限公司 一种超微化几丁聚糖产品的加工方法
US8524326B2 (en) 2008-01-22 2013-09-03 Lenzing Aktiengesellschaft Process for the treatment of cellulosic molded bodies
US7943597B2 (en) 2008-04-08 2011-05-17 Cypress Pharmaceutical, Inc. Phosphate-binding chitosan and uses thereof
WO2011117111A1 (de) 2010-03-25 2011-09-29 Lenzing Aktiengesellschaft Verwendung einer cellulosefaser
US8877907B2 (en) 2010-06-07 2014-11-04 The Johns Hopkins University Molecularly imprinted polymers
US9434627B2 (en) 2010-06-07 2016-09-06 The Johns Hopkins University Method for selectively binding and separating phosphate anions

Also Published As

Publication number Publication date
EP1237988A1 (de) 2002-09-11
JP2003514046A (ja) 2003-04-15
DE19952073A1 (de) 2001-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1237988A1 (de) Verfahren zur herstellung von nanopartikulären chitosanen oder chitosan-derivaten
DE69920745T2 (de) Emulgiersystem und emulsionen
DE69839096T2 (de) Dispersion von cellulose
DE69414225T2 (de) Schminkzusammensetzung in Maskaraform enthaltend mindestens ein Wachs und ein Pseudo-latex
EP1189582B1 (de) Kompositmaterialien aus calciumverbindungen und proteinkomponenten
WO1996016991A1 (de) Kationische biopolymere
DE19604180A1 (de) Biopolymere mit verbesserter Tensidlöslichkeit
DE69923853T2 (de) Verfahren zur herstellung eines kristallinen seidenpulvers
DE69830741T2 (de) Verflüssigte polymersuspensionen von kationischen polysacchariden in polyolen und ihre verwendung bei der herstellung von körperpflegemitteln
WO2002017868A1 (de) Mund- und zahnpflegemittel
WO2004058207A1 (de) Kompositmaterialien aus calciumverbindungen und glucuronsäure-und/oder iduronsäurehaltigen polysacchariden
WO2001047625A1 (de) Pigmentierte chitosan-kapseln
EP1337231B1 (de) Verwendung von nanopartikulären wachsen in der haarkosmetik
DE10021113A1 (de) Partikuläre Compounds, enthaltend nichtionische Tenside
EP1175200B1 (de) Verwendung nanoskaliger antimikrobieller wirkstoffe in körperdeodorantien
DE102006002877A1 (de) Verfahren zur Herstellung sehr kleiner organischer Nanopartikel, insbesondere mit einer mittleren Partikelgröße von weniger als 20 nm
DE19934167A1 (de) Nanopartikulärer Schwefel, seine Herstellung und Verwendung
EP1286756B1 (de) Verfahren zur herstellung von nanopartikel-suspensionen
DE69928271T2 (de) Verfahren zur herstellung von agglomeraten aus polysacchariden mit hydrophoben gruppen
DE19605360C2 (de) Kosmetische und/oder pharmazeutische Emulsionen
WO2001047626A1 (de) Gefärbte chitosan-kapseln
DE19934169A1 (de) Kosmetische und/oder dermatologische Zubereitungen
DE10037656B4 (de) Verfahren zur Herstellung aktivstoffhaltiger Kapseln durch Miniemulsionspolymerisation
DE921322C (de) Verfahren zur Herstellung von Textilausruestungsmitteln
DE19962347A1 (de) Mehrphasige wäßrige Zubereitungen

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2000972819

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref country code: JP

Ref document number: 2001 535447

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10111862

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2000972819

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2000972819

Country of ref document: EP