WO2021013917A1 - Neue formulierung auf basis eines oleogels insbesondere zur freisetzung von volatilen komponenten und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
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- WO2021013917A1 WO2021013917A1 PCT/EP2020/070763 EP2020070763W WO2021013917A1 WO 2021013917 A1 WO2021013917 A1 WO 2021013917A1 EP 2020070763 W EP2020070763 W EP 2020070763W WO 2021013917 A1 WO2021013917 A1 WO 2021013917A1
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- oleogel
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- hydrophilic
- formulation according
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
- A01N25/02—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests containing liquids as carriers, diluents or solvents
- A01N25/04—Dispersions, emulsions, suspoemulsions, suspension concentrates or gels
Definitions
- New formulation based on an oleogel especially for the release of volatile components and a process for its production
- the present invention is directed to an oleogel formulation suitable for releasing volatile components such as semiochemicals; this formulation contains at least one oleogelator, such as alkyl cellulose, a volatile component and a non-polar liquid.
- an oleogel formulation is provided containing an active ingredient comprising at least one oleogelator, the active ingredient and an unpolar liquid.
- the present invention also relates to a process for producing the oleogel formulation according to the invention.
- the use of the oleogel formulation according to the invention is described in particular as a plant protection agent and pest control agent, but also in the food or pharmaceutical industry, containing pharmaceutical or cosmetic active ingredients, flavors or fragrances.
- alginate or pectinate include and provide usable.
- suitable formulation techniques and materials particularly for small hydrophilic molecules.
- active ingredients include small therapeutic proteins,
- RNAi biological and chemical pesticides
- water-soluble vitamins water-soluble vitamins
- trace elements also other pharmaceutical and cosmetic active ingredients.
- WO 90/00005 describes microencapsulated pesticides with an attractant.
- an attractant in an outer shell with an outer shell, while the core of this capsule contains a pesticide.
- the insect is attracted by the attractant and when the capsule is pierced, the insect picks up a pesticide.
- liquid core capsules for combating pests such as biting-sucking insects are known.
- This liquid core capsule has an aqueous core and a diffusion-inhibiting outer shell. While the outer shell contains an attractant for the pest, the core contains a pest control agent.
- This document describes the use of hydrogel casings as the outer material. Similar constructs can be found in EP 2 415 356 A2. Here, capsules with a solid shell are described, which have a diffusion barrier z. B. of ethyl cellulose and / or resin-based polymers.
- WO 2015/073439 A1 describes liposomal attractant formulations comprising pesticides or nematicides.
- oleogels have been attracting increasing attention, particularly in the area of pharmaceutical, food processing and cosmetic active ingredients; So far, they have not been used in the agricultural sector.
- gels are gelled liquids that are produced using suitable swelling agents. A distinction is made between hydrophilic gels (hydrogels) and lipophilic gels (oleogels).
- hydrophilic gels are usually water, glycerol or propylene glycol with suitable swelling substances such as poloxamers, starch, cellulose derivatives, carbomers or silicates
- lipophilic gels are often preparations in which paraffin oil with polyethylene or fatty oils with colloidal silicon dioxide, aluminum or Zinc soaps are gelled.
- gelling agents are also described as oleogelators.
- Zetzl AK et al., Food Structure 2, 2014, 27-40 describe the mechanical properties and the microstructure of ethyl cellulose oleogels.
- oleogelators that can be classified based on their properties, namely formation of the network of crystalline particles, the self-assembling fibrillar networks and polymer gelation.
- Corresponding oleogelators are described in this document, including waxes, monoacylglycerides, ceramides, but also lecithin, etc.
- Usual recipes include a small amount of ethyl cellulose as oleogelator and corresponding liquids to be gelled, such as vegetable oils, etc.
- a novel formulation which can release volatile components and / or other active ingredients.
- hydrophilic components can be formulated in such a way that they are available in the desired manner. This includes use in the crop protection sector and the agricultural sector as a whole, as well as in the food, pharmaceutical and cosmetic sectors.
- an oleogel formulation suitable for releasing volatile components such as semiochemicals, comprising:
- oleogelator such as alkyl cellulose
- volatile component such as volatile semiochemicals and
- the volatile component can be part of the non-polar liquid.
- an oleogel formulation containing an active ingredient comprising
- oleogelator such as alkyl cellulose
- the oleogel capsule shell has advantages over both the bilayer structure of liposomes and over hydrogels as hydrophilic gels.
- hydrophilic ingredients and components can be provided with the formulation according to the invention.
- a method for producing the oleogel formulation according to the invention includes:
- the present application is directed to the use of the formulations according to the invention as crop protection agents and pest control agents, in particular containing a biocide, insecticide, fungicide, nematicide, acaricide and / or herbicide, but also in the food, cosmetic or pharmaceutical industries.
- FIG. 1 Various types of formulation are shown in FIG. 1
- the invention relates to a formulation based on an oleogel, i. i.e., an oleogel formulation.
- This formulation is suitable for the release of volatile components and / or active ingredients.
- the oleogel formulation is suitable for releasing volatile components, such as semi-chemicals, comprising:
- oleogelator such as alkyl cellulose
- volatile component such as volatile semiochemicals and
- the volatile component can be part of the non-polar liquid.
- an oleogel formulation comprising an active ingredient
- oleogelator such as alkyl cellulose
- the formulation according to the invention makes it possible to release the volatile semiochemicals or other volatile components or to provide the active ingredients to the specified extent and at specified times.
- the formulations according to the invention have advantages in the formulation of hydrophilic components, but also in relation to drying out.
- the oleogel is formed from the non-polar liquid and the oleogelator.
- the oleogelator is used in an amount of 0.1-20% by weight. Small amounts such as 0.1-5% by weight allow the provision of more pasty formulations, higher amounts such as 2-20% by weight, e.g. B. 5 - 20 wt .-%, such as 7-15 wt .-% allow the provision of oleogels with stronger gelling, z. B. in the form of capsules etc.
- amounts of 10 to 20% by weight are used, for example, smaller amounts are sufficient for waxes, such as amounts in the range from 0.1 to 4% by weight .
- the term “oleogelator” is understood to mean: molecules which, by forming three-dimensional structures, cause an increase in the viscosity of a non-polar liquid. This means that these molecules cause the non-polar liquid to gel and increase its viscosity.
- An oleogelator is the gelling agent of an oleogel. Unless otherwise stated, the oleogelator can be an oleogelator or a combination of at least two oleogelators.
- oleogel is understood here to mean a non-polar, usually lipid, liquid solidified by gelation with an oleo gelator.
- volatile component is understood here to mean that the component, such as the ingredient or the molecules, is at a temperature of 20 ° C (Room temperature) are volatile. These are substances that evaporate easily or are already present as a gas at low temperatures and under atmospheric pressure. Depending on the application, these substances can only be added to your
- Destinations e.g. under certain temperature conditions after application in agricultural applications or on the body in pharmaceutical or cosmetic applications, can be volatile, i.e. from temperatures of 30 ° C or higher.
- non-polar liquid is understood here to mean a liquid in which the molecules have no permanent dipole properties, i. H. the charge distribution in the molecule is largely homogeneous. Non-polar substances dissolve well in non-polar solvents (e.g. benzene), but not in polar solvents such as water.
- non-polar solvents e.g. benzene
- active ingredient is understood here to mean a component or a molecule which is responsible for the effectiveness at the destination.
- these are compounds that are effective at the site of action, in the case of foods, for example vitamins or aromas, etc.
- pesticides or pesticides the molecules that have an effect on the pests or protect the plants, including attractants, nutrients and pesticides, biocides, insecticides, nematicides, acaricides, herbicides or fungicides.
- the oleogelator is at least one oleogelator selected from alkyl cellulose, wax, in particular vegetable wax, sterols, fatty alcohols, fatty acids, wax acid, wax esters, fatty acid esters, isoprene derivatives, mono- di- and / or triglycerides, lecithins, stearates, proteins, lignins, Keratins, polysaccharides such as chitin derivatives, etc.
- the oleogelator can have at least one component. In one embodiment, at least two oleogelators are present.
- the alkyl cellulose is in particular an ethyl cellulose.
- one embodiment is the use of alkyl cellulose, eg. B. ethyl cellulose in combination with a vegetable wax.
- the combination is one of ethyl cellulose and carnauba wax or a combination of ethyl cellulose with candelilla wax.
- Other preferred vegetable waxes are berry wax, myrtle wax, beeswax, etc. These waxes can modulate the polarity and / or release. In addition, they can also be used to modulate the surface of the gel formulations obtained.
- Ethyl cellulose and alkyl cellulose in general are polymeric oleogelators that control the corresponding gelation. The viscosity of the gel can be adjusted depending on the selected Oeogelators and the non-polar liquids and their proportions. Depending on the design of the 3D network, the viscosity is increased, up to a solidification of the gel.
- the oleogelators are a combination of alkyl cellulose and vegetable wax.
- the combinations of Ethylcellu loose with vegetable wax, such as carnauba wax and candelilla wax, are particularly suitable, these being present in amounts of 0.1-20% and proportions of 2: 0.01 to 0.01: 2.
- Suitable non-polar liquids include, in particular, those selected from vegetable, animal, microbial or mineral oils.
- Suitable materials are e.g. B. sunflower oil, rapeseed oil, sesame oil, olive oil, linseed oil, corn oil, palm oil, soybean oil, cocoa butter, fish oil, paraffin oil, castor oil, nut oil, coconut oil, peanut oil, palk kernel oil, cottonseed oil but also saturated, mono- and polyunsaturated fatty acids (PUFAs), such as arachidonic acid and fatty alcohols such as octyldodecanol, or also co-solvents such as hexane, xylene, etc.
- Vegetable oils in particular such as those mentioned above, are preferred.
- this additive can be at least one selected from solid particles for delayed release, fillers, UV protection agents, absorbers, agents for density adjustment, temperature-dependent polymorphic or crystalline substances such as waxes, plasticizers such as Octyldodecanol, pigments.
- additives that change depending on the temperature e.g. B. amorphous, partially crystalline, polymorphic and / or crystalline substances such as waxes or plasticizers such as octyldodecanol can be added as additives.
- the oleogel formulation is one in which octyldodecanol is present; these gels are particularly easy to process at a reduced process temperature.
- additives In addition to these additives, additional flavorings, fragrances, attractants, etc. can also be present.
- the formulation is one in which the volatile component or active ingredient is a hydrophilic component or a hydrophilic active ingredient.
- this hydrophilic component or the hydrophilic active ingredient is dissolved in a polar solvent.
- Suitable polar solvents are, in particular, aqueous solvents which allow the components and the molecules and ingredients to be dissolved accordingly in suitable concentrations.
- Preferred hydrophilic components or active ingredients include semi-chemicals, short-chain fatty acids, polysaccharides, sugars and sugar alcohols, nucleic acids, for example RNAi, amino acids, proteins, (phyto) hormones, parahormones, biocides / pesticides (insecticides, for example Bt toxin or viruses , Nematicides, herbicides, fun gicides, etc.), vitamins, alcohols, minerals, fertilizers, plant pigments, etc.
- hydrophobic components and ingredients such as volatile semiochemicals, can be present in the oleogel. These are located in the gel, formed from the oleogelator and the non-polar liquid.
- the semiochemicals are volatile pheromones or volatile allelochemicals (such as kairomones, allomones, synomones).
- the term “semiochemicals” is generally understood to mean that there are substances or molecules, so-called messenger substances, which are used for chemical communication between individual individuals of a species or between different species.
- the semiochemicals which can be used according to the invention are those chemicals which are released by an individual in order to change or influence the behavior or metabolism of the other individual.
- Suitable semiochemicals include, in particular, pheromones, kairomones, allo- mones, synomones, hormones, phytohormones, parahormones, (glyco) proteins.
- One embodiment of the present invention is a formulation in the form of a core-shell-capsule;
- This core-shell capsule usually comprises a hydrophobic oleogel shell with a hydrophilic core.
- the formulation in the form of a core-shell capsule can be one which has a liquid core, in particular a liquid hydrophilic core, with a shell formed from hydrophobic oleogels. That is to say that the oleogel formulation according to the invention is suitable for forming the shell of such core-shell capsules.
- These core-shell capsules according to the invention are particularly suitable for providing formulations with hydrophilic volatile components and / or active ingredients, these active ingredients optionally being dissolved in the hydrophilic liquid.
- This embodiment of the core-shell capsule is particularly suitable in the agricultural area z. B. as a suction or bite capsule for sucking, stinging and biting In sects as pesticides or pesticides. In particular, this can be used as a herbicide, fungicide, biocide or insecticide.
- hydrophobic oleogel For example, with a polar, hydrophilic liquid core that is enveloped by the hydrophobic oleogel, they can be used for harmful insects such as bedbugs, psyllids, aphids, etc., and for useful parasitic wasps volatile semiochemicals, for example volatile pheromones, which, due to the selected composition of the oleogel, allow a slowed and / o controllable release of these attractants for the behavioral manipulation of harmful and beneficial insects. These attractants can also be designed as repellants, ie they have a repellent effect on the corresponding harmful and beneficial insects.
- additional components, ingredients or molecules are also present in an area such as the hydrophilic core of the core-shell capsule, which allow feeding or killing of the harmful and beneficial insects.
- appropriate biocides, insecticides, pesticides or herbicides are present in the hydrophilic core.
- appropriate phagostimulants can be present for feeding.
- appropriate food substrates for the target insects ie the harmful and / or beneficial insects, can be present.
- Food substrates are z. B. modeled on natural food substrates. A composition of this can, for. B. be modeled according to the composition of the phloem of the respective host plant.
- Such a food substrate can e.g. B. consist of water and corresponding amino acids and sugar or sugar alcohol such as sorbitol.
- additional ingredients can be present as stabilizers, such as gelling alkyl cellulose as a temporary stabilizer.
- the food substrate is present in an amount of 70 to 95% by weight of water and 30% by weight to 5% by weight of sugar or sugar alcohol; these amounts are adjusted to 100 for corresponding further components.
- corresponding amino acid mixtures can also be included.
- the oleogel formulations according to the invention can be designed in terms of their permeability and elasticity in such a way that they allow the insects to suck, sting or bite accordingly. This means that the oleogel is designed to be penetrable for the proboscis or oral organs of the insects.
- insects eat suckling, so that during the sucking process pathogens for plant diseases (e.g. phytoplasmosis) can be transferred to plants via their saliva.
- pathogens for plant diseases e.g. phytoplasmosis
- the formulations according to the invention allow, on the one hand, that the saliva of these insects can be sampled and, on the other hand, that the insects can be killed by ingesting formulated insecticides.
- the formulations are so-called attract-and-kill formulations for attracting and then killing plant pests.
- the formulation can be in the form of capsules or granules with hydrophilic regions. These hydrophilic areas are enclosed by a hydrophobic oleogel.
- Another embodiment is the provision of the formulation in the form of a matrix, for.
- a sphere such as a full sphere or hollow sphere, fiber, block, lens or as a film.
- These embodiments mentioned can contain the volatile component in the oleogel or in hydrophilic areas surrounding the oleogel.
- Embodiment 1 shows a sphere based on an oleogel matrix.
- the formulation according to embodiment 2 shows a hollow sphere with a hydrophilic core which is enclosed by a hydrophobic oleogel.
- Embodiment 3 is a formulation based on an oleogel matrix with several hydrophilic cores.
- the formulation according to embodiment 4 shows a matrix which, like embodiments 1 to 3, can be designed in the form of a hemisphere.
- the embodiment shows a formulation such as a matrix according to embodiments 1 to 3 in the form of a film.
- the formulation can be one containing hydrophilic active ingredients and / or hydrophilic volatile components in at least one hydrophilic area and hydrophobic active ingredients and / or hydrophobic volatile components in the hydrophobic area formed by the oleogel.
- This includes in particular the core-shell capsules described above with an attractant and / or repellent, usually formed in the hydrophobic area by the oleogel and a further modifying component, such as a kill component or a food substrate in the hydrophilic area, usually in the core area.
- the formulation can be in the form of a paste.
- pastes are particularly suitable for introduction into areas that are difficult to access, but also on plants, in stables, as insect repellant carriers for humans and farm animals or for introduction into joints or pores Pest prevention. If necessary, further gelation can be initiated here after the paste has been applied.
- the formulation is a so-called attract-arrest-kill capsule with an attractant in the shell, with nutrients contained in the core (ar rest) and hydrophilic, biological or chemical insecticides, herbicides, pesticides, biocides, nematicides, or acaricides Fungicides at the core.
- the killing component can also be present on the surface of the capsule or separately.
- the formulation according to the invention is one that can be produced simply, inexpensively and non-toxic. In some embodiments, it is based in particular on completely renewable raw materials and is therefore biodegradable. This applies in particular to embodiments with non-polar liquids made from vegetable oils, and oleogelators based on alkyl cellulose, optionally with a wax, such as a vegetable wax, as the second component. Recycled vegetable oils, such as. B. used deep-frying fat can be used.
- the formulation according to the invention allows universal usability with different hydrophilic components. They can be used both as crop protection agents and pesticides, but also in the cosmetic or pharmaceutical sector, as well as in the food sector.
- thermoplastic properties of the formulation allow biodegradable pheromone dispensers of various sizes and shapes, for both manual and sprayable applications.
- the surface of the formulation e.g. B. the capsule, the ball, etc.
- suitable coatings include waxes, but also sugars, pigments, proteins and fatty acids. This coating allows the release of volatile components or interaction with the environment or the target organism to be regulated.
- the volatile component can be part of the non-polar liquid.
- the present invention provides a method for producing an oleogel formulation according to the invention. This procedure includes:
- the oleogel formulation can therefore be prepared in accordance with customary processes. Corresponding processes are known to the person skilled in the art.
- the formulation is formed, for. B. as a Ku gel, capsule, fiber, block, lens or as a film by dripping, extruding or pouring the liquid mixture onto a surface and subsequent solidification by cooling.
- production takes place by extrusion, and corresponding extrusion processes are known to the person skilled in the art.
- an extrusion takes place, for. B. by means of two-substance extrusion.
- Corresponding extrusion processes are known to the person skilled in the art. It can also be produced using a three-substance nozzle.
- the filling can be extruded into the oleogel phase, in particular when producing a multi-core version of the formulation.
- hollow spheres are produced by introducing a mixture with gelator and any volatile components or active ingredient present into a liquid oleogel sol formulation.
- a corresponding introduction can, for. B. be an extrusion, alternatively a dropping, etc.
- the process according to the invention comprises in one embodiment a subsequent cooling of this formulation obtained, for. B. in the form of a sphere, such as a hollow sphere or solid sphere, capsule, in particular core-shell capsule, fiber, block, lens or film. Exemplary embodiments were explained in more detail above with reference to FIG.
- a layer can additionally be applied to the surface of the formulation obtained in this way based on the oleogel, which further inhibits diffusion or introduces other properties which change the surface of the formulation.
- This can e.g. B. be done by adding wax or other additives.
- the use of the formulation according to the invention as a crop protection agent or pest control agent is provided, which in particular comprises biocides, insecticides, fungicides, nematicides, acaricides or flerbicides containing such agents.
- the invention relates to the use of the formulation according to the invention in the food industry, the cosmetic industry or the pharmaceutical industry. Accordingly, ingredients such as vitamins, amino acids, etc., but also active ingredients as pharmaceuticals can be present in the formulation. Due to the possibilities, the properties of the oleogel based on the proportions of oleogelator and non-polar liquid or based on the type of formulation provided, z. B. as a core-shell capsule, etc. to change, a controlled and targeted release of the ingredients and components can be achieved.
- the use can be one comprising the use of various ingredients or components.
- the formulation according to the invention for. B. in the form of the capsule allows excellent application as a pesticide and pesticide due to the hydrophobic properties of the surface. Due to the hydrophobic surface, the capsule adheres well to leaves and other surfaces, so that it can be applied to leaves in the agricultural sector, e.g. B. in fruit and vegetable growing, can be done without the use of additional adhesives.
- the composition of the formulation according to the invention based on the biodegradable components also makes the formulation suitable for the agricultural sector.
- Example 1 The invention is explained further below with reference to examples without being restricted to these.
- Example 1 The invention is explained further below with reference to examples without being restricted to these.
- Example 1 Example 1 :
- the hollow spheres can be removed from the oleogel sol and the oleogel shell formed with the filling contained therein can be completely solidified on an inert surface
- the presence and the release rate of the volatiles formulated therein are examined by means of thermosorption-coupled gas chromatography and (thermo-) gravimetry.
- the analysis of the formulations with volatile semiochemicals and without, as well as an unformulated semiochemical, clearly showed that the volatile semiochemical is released with a time delay at elevated temperatures. It was also found that the semiochemical is essentially completely present in the oleogel formulation. It was also possible to show what influence the addition of different wax concentrations in the ethyl cellulose oleogel formulation has on the release of the formulated volatile.
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Abstract
In einem ersten Aspekt richtet sich die vorliegende Erfindung auf eine Oleogel-Formulierung geeignet zur Freisetzung von volatilen Komponenten, wie Semiochemikalien; diese Formulierung enthält mindestens einen Oleogelator, wie Alkylcellulose, eine volatile Komponente sowie eine unpolare Flüssigkeit. In einem weiteren Aspekt wird eine Oleogel-Formulierung bereitgestellt enthaltend einen aktiven Inhaltsstoff umfassend mindestens einen Gelator, den aktiven Inhaltsstoff sowie eine unpolare Flüssigkeit. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Oleogel-Formulierung. Schließlich wird die Verwendung der erfindungsgemäßen Oleogel-Formulierung insbesondere als Pflanzenschutzmittel und Schädlingsbekämpfungsmittel aber auch in der Lebensmittel- oder der pharmazeutischen Industrie enthaltend pharmazeutische oder kosmetische Wirkstoffe, Aromen oder Duftstoffe beschrieben.
Description
Neue Formulierung auf Basis eines Oleogels insbesondere zur Freisetzung von volatilen Komponenten und Verfahren zu dessen Herstellung
In einem ersten Aspekt richtet sich die vorliegende Erfindung auf eine Oleogel-For- mulierung geeignet zur Freisetzung von volatilen Komponenten, wie Semiochemika- lien; diese Formulierung enthält mindestens einen Oleogelator, wie Alkylcellulose, eine volatile Komponente sowie eine unpolare Flüssigkeit. In einem weiteren Aspekt wird eine Oleogel-Formulierung bereitgestellt enthaltend einen aktiven Inhaltsstoff umfassend mindestens einen Oleogelator, den aktiven Inhaltsstoff sowie eine unpo lare Flüssigkeit. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Oleogel-Formulierung. Schließlich wird die Ver wendung der erfindungsgemäßen Oleogel-Formulierung insbesondere als Pflanzen schutzmittel und Schädlingsbekämpfungsmittel aber auch in der Lebensmittel- oder der pharmazeutischen Industrie enthaltend pharmazeutische oder kosmetische Wirk stoffe, Aromen oder Duftstoffe beschrieben.
Stand der Technik
Bei der Bereitstellung von Komponenten und aktiven Inhaltsstoffen stellt die entspre chende Formulierung dieser Komponenten und Inhaltsstoffe in entsprechenden For mulierungen ein großes Problem dar. Je nach Anforderungsbereich sind verschie dene Formulierungen notwendig. Häufig werden entsprechende Inhaltsstoffe und Komponenten in Formulierungen bereitgestellt, die eine Freisetzung dieser Kompo nenten und Inhaltsstoffe zu einem bestimmten Zeitpunkt oder über einen längeren Zeitraum erlauben. Solche Formulierungen finden sowohl in pharmazeutischen und kosmetischen Bereichen, als auch im Lebensmittelbereich Anwendung. Weitere Be reiche schließen den Agrarbereich, z. B. Pflanzenschutzmittel und Schädlingsbe kämpfungsmittel, ein.
Ca. 80 % aller Formulierungsprobleme ergeben sich aus der Formulierung hydrophi ler oder hydrophober Moleküle, z. B. pharmazeutische und kosmetische Wirkstoffe, Pflanzenschutzmittel und Spurenelemente. Größere hydrophile Moleküle, wie z. B. Enzyme, lassen sich durch Einschluss in klassische Flydrogele, z. B. aus Alginat oder Pektinat, einschließen und anwendungsfähig bereitstellen. Insbesondere für kleine hydrophile Moleküle fehlt es an geeigneten Formulierungstechniken und -materia- lien. Gerade in den letzten Jahrzehnten sind vermehrt Wirkstoffe entwickelt worden, die in wässrigen Synthesen dargestellt werden, woraus sich deren hydrophile Natur ergibt. Beispiele für solche Wirkstoffe schließen kleine therapeutische Proteine,
RNAi, biologische und chemische Pflanzenschutzmittel, wasserlösliche Vitamine, Spurenelemente aber auch andere pharmazeutische und kosmetische Wirkstoffe ein.
Die Mikroverkapselung von Pestiziden z. B. im Pflanzenschutzbereich ist seit länge rem bekannt. So beschreibt die WO 90/00005 mikroverkapselte Pestizide mit einem Lockmittel. Dazu liegt in einer äußeren Schale mit einer äußeren Hülle ein Lockstoff vor, während der Kern dieser Kapsel ein Pestizid enthält. Hierbei wird das Insekt durch das Lockmittel angelockt und bei Einstechen in die Kapsel nimmt das Insekt ein Pestizid auf.
Aus der DE 10 2015 016 114 A1 sind Flüssigkernkapseln zur Bekämpfung von Schädlingen wie beißend-saugende Insekten bekannt. Diese Flüssigkernkapsel weist einen wässrigen Kern und eine diffusionshemmende Außenhülle auf. Während die Außenhülle einen Lockstoff für den Schädling enthält, enthält der Kern ein Schäd lingsbekämpfungsmittel. In diesem Dokument wird die Verwendung von Hydrogel- Hüllen als Außenmaterial beschrieben. Ähnliche Konstrukte finden sich in der EP 2 415 356 A2. Hier werden Kapseln mit einer festen Hülle beschrieben, wobei diese eine Diffusionssperrschicht z. B. aus Ethylcellulose und/oder Polymeren auf Harzba sis umfasst. Die WO 2015/073439 A1 beschreibt liposomale Lockformulierungen um fassend Pestizide oder Nematizide. Hierbei handelt es sich um eine Liposomenfor- mulierung, wobei sich die Pestizide oder Nematizide im wässrigen Kern von Liposo men aufhalten und wobei ein oder mehrere Lockstoffe für den Schädling oder den Nematoden in der Lipid-Doppelschicht vorhanden sind oder an der Oberfläche der Liposomen gebunden sind.
Seit kurzem finden Oleogele eine immer höhere Aufmerksamkeit insbesondere im Bereich pharmazeutischer, lebensmitteltechnischer und kosmetischer Wirkstoffe; im Agrarbereich finden sie bislang keine Anwendung. Nach der Definition des europäi schen Arzneibuchs sind Gele gelierte Flüssigkeiten, die mit Hilfe geeigneter Quellmit tel hergestellt werden. Es werden hydrophile Gele (Hydrogele) und lipophile Gele (Oleogele) unterschieden. Während die Grundlagen hydrophiler Gele üblicherweise Wasser, Glycerol oder Propylenglycol mit geeigneten Quellstoffen wie Poloxamere, Stärke, Cellulose-Derivate, Carbomere oder Silicate sind, sind lipophile Gele häufig Zubereitungen, bei denen Paraffinöl mit Polyethylen oder fette Öle mit kolloidalem Si liciumdioxid, Aluminium- oder Zink-Seifen geliert sind. Diese Gelbildner werden auch als Oleogelator beschrieben. Von Zetzl A. K. et al., Food Structure 2, 2014, 27-40 werden die mechanischen Eigenschaften und die Mikrostruktur von Ethylcellulose- Oleogelen beschrieben. Darin werden auch eine Vielzahl von geeigneten Oleogelato- ren beschrieben, die aufgrund ihrer Eigenschaften klassifiziert werden können, näm lich Ausbildung des Netzwerks kristalliner Partikel, die selbst anordnenden fibrillären Netzwerke und die Polymergelierung. Entsprechende Oleogelatoren werden in die sem Dokument beschrieben, unter anderem Wachse, Monoacylglyzeride, Ceramide, aber auch Lecithin usw. Übliche Rezepturen umfassen einen geringen Anteil an Ethylcellulose als Oleogelator und entsprechende zu gelierende Flüssigkeiten, wie pflanzliche Öle etc.
Ein Problem konventioneller Hydrogelkapseln ist ein frühes Austrocknen, das vermie den werden soll. Darüber hinaus besteht ein Verlangen nach neuen Formulierungen, die die Moleküle oder Komponenten und Inhaltsstoffe in gewünschter Weise freiset zen können und dabei entsprechende Anteile dieser Inhaltsstoffe und Moleküle auf nehmen können und darüber hinaus auch den gewachsenen ökologischen Anforde rungen genügen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine neuartige Formulierung bereitgestellt, die volatile Kom ponenten und/oder andere aktive Inhaltsstoffe freisetzen kann. Insbesondere kleine
hydrophile Komponenten können mit der neuartigen Kapselformulierung derart for muliert werden, dass sie in gewünschter Art und Weise zur Verfügung stehen. Dies schließt sowohl eine Verwendung im Pflanzenschutzbereich und Agrarbereich insge samt, als auch im Lebensmittel-, pharmazeutischen und kosmetischen Bereich ein.
In einem ersten Aspekt wird dabei eine Oleogel-Formulierung bereitgestellt, geeignet zur Freisetzung von volatilen Komponenten, wie Semiochemikalien, umfassend:
- 0, 1 - 20 Gew.-% Oleogelator, wie Alkylcellulose;
- mindestens 0, 1 Gew.-% der volatilen Komponente, wie volatilen Semioche mikalien und
- ad 100 Gew.-% unpolare Flüssigkeit,
wobei die volatile Komponente Teil der unpolaren Flüssigkeit sein kann.
In einem weiteren Aspekt wird eine Oleogel-Formulierung enthaltend einen aktiven Inhaltsstoff bereitgestellt, umfassend
- 0, 1 - 20 Gew.-% Oleogelator, wie Alkylcellulose;
- mindestens 0, 1 Gew.-% aktiven Inhaltsstoff, ggf. gelöst in einer hydrophilen Flüssigkeit; und
- ad 100 Gew.-% einer unpolaren Flüssigkeit.
Es zeigte sich, dass die Kapselhülle aus Oleogel Vorteile gegenüber sowohl der Doppelschichtstruktur von Liposomen, als auch gegenüber Hydrogelen als hydro phile Gele aufzeigt. Insbesondere können hydrophile Inhaltsstoffe und Komponenten mit der erfindungsgemäßen Formulierung bereitgestellt werden.
In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Oleogel-Formulierung bereitgestellt; dieses Verfahren umfasst:
- Bereitstellen der unpolaren Flüssigkeit;
- Einbringen des Oleogelators in die flüssige unpolare Flüssigkeit zum Erhalt einer flüssigen Mischung enthaltend Oleogelator und unpolare Flüssigkeit, und
- Herstellen der Formulierung,
wobei die Zugabe der volatilen Komponente oder der aktiven Inhaltsstoffe in Abhän gigkeit von der Hydrophobizität zu der unpolaren Flüssigkeit und dem Gelator vor
Einbringen in die flüssige unpolare Flüssigkeit oder als weitere Lösung separat er folgt.
Schließlich richtet sich die vorliegende Anmeldung auf die Verwendung der erfin dungsgemäßen Formulierungen als Pflanzenschutzmittel und Schädlingsbekämp fungsmittel, insbesondere enthaltend ein Biozid, Insektizid, Fungizid, Nematizid, Acarizid und/oder Herbizid, aber auch in der Lebensmittel-, der kosmetischen oder der pharmazeutischen Industrie.
Beschreibung der Abbildungen:
In der Figur 1 sind verschiedene Arten der Formulierung dargestellt.
Ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Formulierung auf Basis eines Oleogels, d. h., eine Oleogel- Formulierung. Diese Formulierung eignet sich zur Freisetzung von volatilen Kompo nenten und/oder aktiven Inhaltsstoffen. In einer Ausführungsform ist dabei die Oleo- gel-Formulierung geeignet zur Freisetzung von volatilen Komponenten, wie Semio- chemikalien, umfassend:
- 0,1 - 20 Gew.-% Oleogelator, wie Alkylcellulose;
- mindestens 0,1 Gew.-% der volatilen Komponente, wie volatilen Semioche- mikalien und
- ad 100 Gew.-% unpolare Flüssigkeit,
wobei die volatile Komponente Teil der unpolaren Flüssigkeit sein kann.
In einem weiteren Aspekt wird eine Oleogel-Formulierung bereitgestellt enthaltend einen aktiven Inhaltsstoff, umfassend
- 0, 1 - 20 Gew.-% Oleogelator, wie Alkylcellulose;
- mindestens 0,1 Gew.-% aktiven Inhaltsstoff, ggf. gelöst in einer hydrophilen Flüssigkeit; und
- ad 100 Gew.-% einer unpolaren Flüssigkeit.
Die Erfinder konnten zeigen, dass mit der erfindungsgemäßen Formulierung sowohl hydrophile Komponenten und Inhaltsstoffe als auch hydrophobe Komponenten und Inhaltsstoffe insbesondere aber volatile Komponenten wie volatile Semiochemikalien in der Formulierung bereitgestellt werden können. Durch die erfindungsgemäße For mulierung ist es möglich, im vorgegebenen Umfang und zu vorgegebenen Zeiten die volatilen Semiochemikalien oder andere volatile Komponenten abzugeben bzw. die aktiven Inhaltsstoffe bereitzustellen. Gegenüber herkömmlichen Flydrogelkapseln weisen die erfindungsgemäßen Formulierungen Vorteile in der Formulierung hydro philer Komponenten, aber auch gegenüber einem Austrocknen auf. Erfindungsge mäß ist dabei das Oleogel ausgebildet aus der unpolaren Flüssigkeit und dem Oleo- gelator.
In Abhängigkeit von der Art der Bereitstellung wird der Oleogelator in einer Menge von 0, 1 - 20 Gew.-% eingesetzt. Geringe Mengen wie 0, 1 - 5 Gew.-% erlauben die Bereitstellung von eher pastösen Formulierungen, höhere Mengen wie 2 - 20 Gew.- %, z. B. 5 - 20 Gew.-%, wie 7 - 15 Gew.-% erlauben die Bereitstellung von Oleoge- len mit stärkerer Gelierung, z. B. in Form von Kapseln etc. Im Fall von Ethylcellulose als Bestandteil des Oleogelators werden z.B. Mengen von10 bis 20 Gew.-% verwen det, bei Wachsen sind geringere Mengen ausreichend, wie Mengen im Bereich von 0,1 bis 4 Gew.-%.
In der vorliegenden Erfindung wird unter dem Ausdruck„Oleogelator“ verstanden: Moleküle, die durch Ausbildung dreidimensionaler Strukturen eine Erhöhung der Vis kosität einer unpolaren Flüssigkeit bewirken. D. h., diese Moleküle bewirken eine Ge lierung der unpolaren Flüssigkeit unter Erhöhung der Viskosität. Ein Oleogelator ist Gelbildner eines Oleogels. Soweit nicht anders ausgeführt, kann der Oleogelator ein Oleogelator oder eine Kombination von mindestens zwei Oleogelatoren sein.
Unter dem Ausdruck„Oleogel“ wird vorliegend eine durch Gelierung mit einem Oleo gelator verfestigte unpolare, üblicherweise lipide Flüssigkeit verstanden.
Unter dem Ausdruck„volatile Komponente“ wird vorliegend verstanden, dass die Komponente, wie der Inhaltsstoff oder die Moleküle, bei einer Temperatur von 20°C
(Raumtemperatur) flüchtig sind. Es handelt sich um Stoffe, die leicht verdampfen o- der bei niedrigen Temperaturen und unter atmosphärischem Druck schon als Gas vorliegen. Je nach Anwendung können diese Stoffe auch erst an ihren
Bestimmungsorten, z.B. unter bestimmten Temperaturbedingungen nach Applikation in der Agraranwendung oder am Körper bei pharmazeutischen oder kosmetischen Anwendungen volatil sein, also ab Temperaturen von 30°C oder höher.
Unter dem Ausdruck„unpolare Flüssigkeit“ wird vorliegend eine Flüssigkeit verstan den, wobei die Moleküle keine permanenten Dipoleigenschaften besitzen, d. h. die Ladungsverteilung im Molekül weitgehend homogen ist. Unpolare Stoffe lösen sich gut in unpolaren Lösungsmitteln (z. B. Benzol), nicht aber in polaren Lösungsmitteln wie Wasser.
Unter dem Ausdruck„aktiver Inhaltsstoff“ wird vorliegend eine Komponente oder ein Molekül verstanden, welches am Bestimmungsort für die Wirksamkeit verantwortlich ist. Im Falle von pharmazeutischen oder kosmetischen Verwendungen sind dies Ver bindungen, die am Wirkort eine Wirksamkeit aufzeigen, im Falle von Lebensmitteln z.B. Vitamine oder Aromen etc., im Falle von Pflanzenschutzmitteln oder Schädlings bekämpfungsmitteln die Moleküle, die eine Wirkung auf die Schädlinge aufweisen o- der die Pflanzen schützen, einschließlich Lockstoffe, Nährstoffe und Pestizide, Bio zide, Insektizide, Nematizide, Akarizide, Herbizide oder Fungizide.
Die Ausdrücke„umfassend“ oder„enthaltend“ beinhalten die Ausführungsformen von „bestehend aus“. Soweit nicht anders ausgeführt, umfassen die Ausdrücke„ein“ oder der/die/das„ein oder mehrere“ der genannten Bestandteile.
In einer Ausführungsform ist als Oleogelator mindestens ein Oleogelator ausgewählt aus Alkylcellulose, Wachs, insbesondere pflanzliches Wachs, Sterole, Fettalkohole, Fettsäuren, Wachssäure, Wachsester, Fettsäureester, Isoprenderivate, Mono- Di- und/oder Triglyceride, Lecithine, Stearate, Proteine, Lignine, Keratine, Polysaccha ride wie Chitinderivate usw. Dabei kann der Oleogelator mindestens eine Kompo nente aufweisen. In einer Ausführungsform liegen mindestens zwei Oleogelatoren vor.
ln einer Ausführungsform ist die Alkylcellulose insbesondere eine Ethylcellulose. Bei einer Kombination von Oleogelatoren ist dabei eine Ausführungsform die Verwen dung von Alkylcellulose, z. B. Ethylcellulose in Kombination mit einem pflanzlichen Wachs. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kombination eine aus Ethylcel lulose und Carnaubawachs oder eine Kombination von Ethylcellulose mit Candelilla- wachs. Andere bevorzugte pflanzliche Wachse sind Beerenwachs, Myrthenwachs, Bienenwachs, usw. Diese Wachse können die Polarität und/oder Freisetzung modu lieren. Sie können darüber hinaus auch zur Modulation der Oberfläche der erhalte nen Gelformulierungen verwendet werden. Ethylcellulose und Alkylcellulose im Allge meinen sind polymere Oleogelatoren, über die die entsprechende Gelierung gesteu ert wird. In Abhängigkeit von den ausgewählten OLeogelatoren und den unpolaren Flüssigkeiten und deren Anteilen kann die Viskosität des Gels eingestellt werden. Je nach Ausbildung des 3D-Netzwerkes ist die Viskosität erhöht, bis zu einer Verfesti gung des Gels.
In einer Ausführungsform sind die Oleogelatoren eine Kombination von Alkylcellulose und pflanzlichem Wachs. Besonders geeignet sind die Kombinationen von Ethylcellu lose- mit dem pflanzlichen Wachs, wie Carnaubawachs und Candelillawachs, wobei diese in Mengen von 0, 1 - 20 % und Mengenverhältnissen von 2:0,01 bis 0,01 :2 vor liegen.
Geeignete unpolare Flüssigkeiten umfassen insbesondere solche ausgewählt aus pflanzlichen, tierischen, mikrobiellen oder mineralischen Ölen. Geeignete Materialien sind z. B. Sonnenblumenöl, Rapsöl, Sesamöl, Olivenöl, Leinöl, Maiskeimöl, Palmöl, Sojaöl, Kakaobutter, Fischöl, Paraffinöl, Rhizinusöl, Nussöl, Kokosöl, Erdnussöl, Palkernöl, Baumwollsamenöl aber auch gesättigte, einfach- und mehrfach ungesät tigte Fettsäuren (PUFAs), wie Arachidonsäure und Fettalkohole, wie Octyldodecanol, oder auch Co-Solventien wie Hexan, Xylol, usw. Bevorzugt sind pflanzliche Öle, ins besondere wie die oben genannten.
In einer Ausführungsform werden weitere Zusätze hinzugefügt, dieser Zusatz kann dabei mindestens einer sein, ausgewählt aus Feststoffpartikeln zur verzögerten Frei setzung, Füllstoffe, UV-Schutzmittel, Absorber, Mittel zur Dichteeinstellung, tempera turabhängige polymorphe oder kristalline Substanzen wie Wachse, Weichmacher wie
Octyldodecanol, Pigmente. Insbesondere Zusatzstoffe, die sich temperaturabhängig verändern, z. B. amorphe, teilkristalline, polymorphe und/oder kristalline Substanzen wie die Wachse oder Weichmacher wie Octyldodecanol können als Zusätze hinzuge fügt werden.
Insbesondere ist die Oleogel-Formulierung eine, bei der Octyldodecanol vorliegt, diese Gele zeigen eine besonders gute Verarbeitbarkeit bei verringerter Prozesstem peratur auf.
Neben diesen Zusätzen können weiterhin insbesondere zusätzliche Aromastoffe, Duftstoffe, Lockstoffe etc. vorliegen.
In einer Ausführungsform ist die Formulierung eine, bei der die volatile Komponente oder der aktive Inhaltsstoff eine hydrophile Komponente oder ein hydrophiler aktiver Inhaltsstoff ist. Diese hydrophile Komponente oder der hydrophile aktive Inhaltsstoff ist dabei in einer Ausführungsform in einem polaren Lösungsmittel gelöst. Geeignete polare Lösungsmittel sind insbesondere wässrige Lösungsmittel, die ein entspre chendes Lösen der Komponenten und der Moleküle und Inhaltsstoffe in geeigneten Konzentrationen erlauben.
Bevorzugte hydrophile Komponenten oder aktive Inhaltsstoffe schließen ein Semio- chemikalien, kurzkettige Fettsäuren, Polysaccharide, Zucker und Zuckeralkohole, Nukleinsäuren, z.B. RNAi, Aminosäuren, Proteine, (Phyto-)Hormone, Parahormone, Biozide/Pestizide (Insektizide, z.B. Bt-Toxin oder Viren, Nematizide, Herbizide, Fun gizide, usw.), Vitamine, Alkohole, Mineralstoffe, Düngemittel, Pflanzenfarbstoffe, usw.
In einer weiteren Ausführungsform können hydrophobe Komponente und Inhalts stoffe, wie volatile Semiochemikalien, im Oleogel vorhanden sein. Diese befinden sich entsprechend im Gel, ausgebildet aus dem Oleogelator und der unpolaren Flüs sigkeit.
In einer Ausführungsform sind die Semiochemikalien volatile Pheromone oder vola tile Allelochemikalien (wie Kairomone, Allomone, Synomone).
Unter dem Ausdruck„Semiochemikalien“ wird allgemein verstanden, dass es Stoffe oder Moleküle sind, sogenannte Botenstoffe, die der chemischen Kommunikation zwischen einzelnen Individuen einer Art oder zwischen verschiedenen Arten dienen. Insbesondere sind die erfindungsgemäß verwendbaren Semiochemikalien solche Chemikalien, die von einem Individuum freigesetzt werden, um das Verhalten oder den Stoffwechsel des anderen Individuums zu verändern oder zu beeinflussen. Ge eignete Semiochemikalien schließen insbesondere ein Pheromone, Kairomone, Allo- mone, Synomone, Hormone, Phytohormone, Parahormone, (Glyko-)Proteine.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Formulierung in Form ei ner Kern-Schale-Kapsel ( core-shell-capsule ); üblicherweise umfasst diese Kern- Schale-Kapsel eine hydrophobe Oleogelschale mit einem hydrophilen Kern.
Z. B. kann die Formulierung in Form einer Kern-Schale-Kapsel eine sein, die einen flüssigen Kern, insbesondere einen flüssigen hydrophilen Kern aufweist, mit einer Schale gebildet aus hydrophoben Oleogelen. D. h., dass die erfindungsgemäße Ole- ogel-Formulierung geeignet ist zur Ausbildung der Schale solcher Kern-Schale-Kap- seln. Diese erfindungsgemäßen Kern-Schale-Kapseln eignen sich insbesondere für die Bereitstellung von Formulierungen mit hydrophilen volatilen Komponenten und/ oder aktiven Inhaltsstoffen, wobei diese aktiven Inhaltsstoffe gegebenenfalls in der hydrophilen Flüssigkeit gelöst sind.
Dem Fachmann sind entsprechende Verfahren zur Herstellung solcher Kern-Schale- Kapseln. So wird in der US-Anmeldung US 2009/004337 A1 die Ausbildung von Kern-Schale-Kapseln mittels Coextrusion beschrieben. D. h., es wird eine Mehrstoff düse, wie eine Zweistoffdüse, Dreistoffdüse, etc., eingesetzt. Andere Möglichkeiten zur Ausbildung von Kern-Schale-Kapseln sind z. B. in der US 3, 856,699 beschrie ben.
Die Ausdrücke„hydrophil“ und„polar“ werden hierin synonym verwendet solange nicht anders ausgeführt.
Diese Ausführungsform der Kern-Schale-Kapsel eignet sich insbesondere im Agrar bereich z. B. als Saug- oder Beißkapsel für saugende, stechende und beißende In sekten als Pflanzenschutzmittel bzw. Schädlingsbekämpfungsmittel. Insbesondere kann diese als Herbizid, Fungizid, Biozid oder Insektizid eingesetzt werden. Zum Bei spiel können sie mit einem polaren, hydrophilen flüssigen Kern, der von dem hydro phoben Oleogel umhüllt wird für schädliche Insekten, z.B. Wanzen, Psylliden, Aphi- den usw., sowie für nützliche Schlupfwespen dienen Die Kapseln weisen dabei einer seits Lockstoffe, wie volatile Semiochemikalien, z.B. volatile Pheromone auf, die auf grund der ausgewählten Zusammensetzung des Oleogels eine verlangsamte und/o der kontrollierbare Freisetzung dieser Lockstoffe für die Verhaltensmanipulation von Schad- und Nutzinsekten erlaubt. Diese Lockstoffe können auch als Schreckstoffe ausgebildet sein, d.h. dass sie eine abweisende Wirkung auf die entsprechenden Schad- und Nutzinsekten aufweisen.
In einer Ausführungsform sind weiterhin in einem Bereich, wie dem hydrophilen Kern der Kern-Schale-Kapsel, zusätzliche Komponenten, Inhaltsstoffe oder Moleküle vor handen, die eine Fütterung oder Abtötung der Schad- und Nutzinsekten erlauben.
Das heißt, in dem hydrophilen Kern liegen entsprechende Biozide, Insektizide, Pesti zide oder Herbizide vor. Alternativ können zur Fütterung entsprechende Phagostimu- lantien vorliegen. Zum Beispiel können entsprechende Nahrungssubstrate für die Zielinsekten, d.h. die Schad- und/oder Nutzinsekten, vorliegen. Nahrungssubstrate sind dabei z. B. den natürlichen Nahrungssubstraten nachempfunden. Eine Zusam mensetzung hiervon kann z. B. entsprechend der Zusammensetzung des Phloems der jeweiligen Wirtspflanze nachempfunden sein. Ein solches Nahrungsmittelsubstrat kann z. B. aus Wasser und entsprechenden Aminosäuren und Zucker oder Zuckeral kohol wie Sorbitol bestehen. Gegebenenfalls können zusätzliche Bestandteile als Stabilisatoren vorhanden sein, wie gelierende Alkylcellulose als temporärer Stabilisa tor. In einer Ausführungsform liegt dabei das Nahrungssubstrat in einer Menge von 70 bis 95 Gew.-% Wasser und 30 Gew.-% bis 5 Gew.-% Zucker oder Zuckeralkohol vor, bei entsprechenden weiteren Bestandteilen sind diese genannten Mengen auf 100 angepasst. Neben den genannten Zusammensetzungen können auch entspre chende Aminosäuregemische enthalten sein.
Die erfindungsgemäßen Oleogel-Formulierungen können dabei so in ihrer Permeabi lität und Elastizität ausgebildet sein, dass sie ein entsprechendes Saugen, Stechen oder Beißen durch die Insekten erlauben. Das heißt, dass entsprechend das Oleogel für die Säugrüssel oder Mundorgane der Insekten durchdringbar ausgestaltet ist.
Zum Beispiel ernähren sich einige Insekten saugend, sodass während des Saugvor gangs über ihren Speichel Krankheitserreger für Pflanzenkrankheiten (z.B. Phyto- plasmosen) auf Pflanzen übertragen werden können. Die erfindungsgemäßen For mulierungen erlauben, dass einerseits der Speichel dieser Insekten beprobt werden kann und andererseits, dass die Insekten, durch die Aufnahme formulierter Insekti zide, abgetötet werden können. Insbesondere sind die Formulierungen sogenannte Attract-and Kill-Formulierungen zum Anlocken und anschließendem Töten von Pflan zenschädlingen.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Formulie rung in Form von Kapseln oder Körnern vorliegen mit hydrophilen Bereichen. Diese hydrophilen Bereiche sind dabei von hydrophobem Oleogel umschlossen. Eine wei tere Ausführungsform ist die Bereitstellung der Formulierung in Form einer Matrix z.
B. in Form einer Kugel, wie Vollkugel oder Hohlkugel, Faser, Block, Linse oder als Film. Diese genannten Ausführungsformen können dabei die volatile Komponente im Oleogel enthalten oder vom Oleogel umgebend in hydrophilen Bereichen.
In der Figur 1 sind verschiedene Ausführungsformen der Oleogel-Formulierungen dargestellt. Ausführungsform 1 zeigt eine Kugel auf Basis einer Oleogel-Matrix. Die Formulierung nach Ausführungsform 2 zeigt eine Hohlkugel mit einem hydrophilen Kern, der von einem hydrophoben Oleogel eingeschlossen wird. Ausführungsform 3 ist eine Formulierung auf Basis einer Oleogel-Matrix mit mehreren hydrophilen Ker nen. Die Formulierung nach Ausführungsform 4 zeigt eine Matrix, die wie die Ausfüh rungsformen 1 bis 3 ausgebildet sein kann, in Form einer Halbkugel. Schließlich zeigt die Ausführungsform eine Formulierung wie eine Matrix nach Ausführungsformen 1 bis 3 in Form eines Films.
In einer Ausführungsform kann die Formulierung eine sein enthaltend hydrophile ak tive Inhaltsstoffe und/oder hydrophile volatile Komponenten in mindestens einem
hydrophilen Bereich und hydrophobe aktive Inhaltsstoffe und/oder hydrophobe vola- tile Komponenten in dem durch das Oleogel ausgebildeten hydrophoben Bereich. Hierunter fallen insbesondere die oben beschriebenen Kern-Schale-Kapseln mit ei nem Lock- und/oder Schreckstoff üblicherweise im hydrophoben Bereich ausgebildet durch das Oleogel und einem weiteren modifizierenden Bestandteil, wie eine Kill- Komponente oder einem Nahrungssubstrat im hydrophilen Bereich, üblicherweise im Kernbereich.
In einer Ausführungsform kann die Formulierung dabei in Form einer Paste vorlie gen. Solche Pasten eignen sich insbesondere zum Einbringen in schwer zugängliche Bereiche, aber auch auf Pflanzen, in Ställen, als Insektenrepellenz-Träger für Mensch und Nutztier oder zum Einbringen in Fugen oder Poren zur Schädlingsprä vention. Gegebenenfalls kann hier eine weitere Gelierung nach Aufbringen der Paste eingeleitet werden.
In einer Ausführungsform ist die Formulierung eine sogenannte Attract-Arrest-Kill- Kapsel mit einem Lockstoff in der Schale, mit im Kern enthaltenen Nährstoffen (Ar rest) und hydrophilen, biologischen oder chemischen Insektiziden, Herbiziden, Pesti ziden, Bioziden, Nematiziden, Acariziden oder Fungiziden im Kern. Gegebenenfalls kann die abtötende Komponente auch auf der Oberfläche der Kapsel oder getrennt vorliegen.
Die erfindungsgemäße Formulierung ist eine, die einfach, kostengünstig und nicht to xisch hergestellt werden kann. In einigen Ausführungsformen basiert sie insbeson dere auf vollständig nachwachsenden Rohstoffen und ist somit biologisch abbaubar. Dieses gilt insbesondere für Ausführungsformen mit unpolaren Flüssigkeiten aus pflanzlichen Ölen, und Oleogelatoren auf Basis von Alkylcellulose ggf. mit einem Wachs, wie einem pflanzlichen Wachs, als zweite Komponente. Als unpolare Flüssig keit können dabei auch recycelte pflanzliche Öle, wie z. B. gebrauchtes Frittierfett, eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Formulierung erlaubt eine universelle Ver wendbarkeit mit unterschiedlichen hydrophilen Komponenten. Sowohl als Pflanzen schutzmittel und Schädlingsbekämpfungsmittel, aber auch im kosmetischen oder pharmazeutischen Bereich, wie auch im Lebensmittelbereich ist die Verwendung möglich. Aufgrund der einfachen Modifizierbarkeit der Elastizität und Permeabilität
des Oleogels sind unterschiedlichste Eigenschaften der Formulierung an die entspre chenden Anforderungen anpassbar. Diese entsprechenden Eigenschaften, ein schließlich thermoplastischer Eigenschaften der Formulierung, erlauben biologisch abbaubare Pheromon-Dispenser verschiedener Größe und Form, für sowohl händi- sche als auch sprühbare Applikationen.
In einer Ausführungsform kann die Oberfläche der Formulierung, z. B. der Kapsel, der Kugel etc. , mit einer Beschichtung behandelt werden; geeignete Beschichtungen schließen Wachse, aber auch Zucker, Pigmente, Proteine und Fettsäuren ein. Diese Beschichtung erlaubt die Regulierung der Freisetzung volatiler Bestandteile oder In teraktion mit der Umwelt oder dem Zielorganismus.
In einer Ausführungsform kann die volatile Komponente ein Teil der unpolaren Flüs sigkeit sein.
In einem weiteren Aspekt wird in der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Her stellung einer erfindungsgemäßen Oleogel-Formulierung bereitgestellt. Dieses Ver fahren umfasst:
- Bereitstellen der unpolaren Flüssigkeit;
- Einbringen des Gelators in die flüssige unpolare Flüssigkeit zum Erhalt einer flüssigen Mischung enthaltend Gelator und unpolare Flüssigkeit, und
- Herstellen der Oleogel-Formulierung,
wobei die Zugabe der volatilen Komponente oder der aktiven Inhaltsstoffe in Abhängigkeit von der Hydrophobizität zu der unpolaren Flüssigkeit, zu dem Ge lator vor Einbringen in die flüssige unpolare Flüssigkeit, oder als weitere Lösung separat erfolgt.
Die Herstellung der Oleogel-Formulierung kann also gemäß üblicher Verfahren erfol gen. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann bekannt.
In einer Ausführungsform erfolgt dabei das Ausbilden der Formulierung z. B. als Ku gel, Kapsel, Faser, Block, Linse oder als Film durch Vertropfen, Extrudieren oder Gießen der flüssigen Mischung auf eine Oberfläche und anschließende Verfestigung durch Abkühlung.
ln einer Ausführungsform erfolgt dabei die Herstellung durch Extrusion, dem Fach mann sind entsprechende Extrusionsverfahren bekannt. Insbesondere zur Herstel lung der Formulierung in Form einer Kern-Schale-Kapsel erfolgt eine Extrusion, z. B. mittels Zweistoffextrusion. Dem Fachmann sind entsprechende Extrusionsverfahren bekannt. Die Herstellung kann auch mittels Dreistoffdüse erfolgen. Alternativ kann ein Extrudieren der Füllung in die Oleogelphase hinein erfolgen, insbesondere bei der Herstellung einer Multikern-Ausführung der Formulierung.
In einer Ausführungsform erfolgt die Herstellung von Hohlkugeln durch Einbringen ei ner Mischung mit Gelator und gegebenenfalls vorliegender volatiler Komponenten o- der aktivem Inhaltsstoff in eine flüssige Oleogel-Sol-Formulierung. Ein entsprechen des Einbringen kann z. B. ein Extrudieren sein, alternativ ein Eintropfen usw.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei in einer Ausführungsform ein an schließendes Abkühlen dieser erhaltenen Formulierung z. B. in Form einer Kugel, wie eine Hohlkugel oder Vollkugel, Kapsel insbesondere Kern-Schale-Kapsel, Faser, Block, Linse oder Film. Beispielhafte Ausführungsformen wurden oben in Bezug nahme auf die Figur 1 näher erläutert.
Je nach Abkühl-/Gelierungsgeschwindigkeit lassen sich im großtechnischen Maßstab entweder Linsen nach Vertropfen auf ein Förderband oder - bei höheren Kühlraten oder längeren„Fallzeiten“ des Sols, z.B. in einem Kühlturm - Kugel-Formen erzeu gen. In technischem Maßstab kann die Herstellung auch mittels Ein- oder Doppel schneckenextruder erfolgen.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zusätzlich auf die Oberfläche der so erhaltenden Formulierung auf Basis des Oleogels eine Schicht aufgebracht werden, die eine Diffusion weiter hemmt oder andere die Oberfläche der Formulierung verändernde Eigenschaften einbringt. Dieses kann z. B. durch Zugabe von Wachs oder anderen Zusatzstoffen erfolgen.
ln einem weiteren Aspekt wird die Verwendung der erfindungsgemäßen Formulie rung als Pflanzenschutzmittel oder Schädlingsbekämpfungsmittel bereitgestellt, die ses umfasst insbesondere solche Mittel enthaltende Biozide, Insektizide, Fungizide, Nematizide, Acarizide oder Flerbizide.
In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung die Verwendung der erfin dungsgemäßen Formulierung in der Lebensmittelindustrie, der kosmetischen Indust rie oder der pharmazeutischen Industrie. Entsprechend können in der Formulierung Inhaltsstoffe vorliegen, wie Vitamine, Aminosäuren etc. , aber auch aktive Wirkstoffe als Pharmazeutikum. Aufgrund der Möglichkeiten, die Eigenschaften des Oleogels auf Basis der Anteile an Oleogelator und unpolarer Flüssigkeit oder auf Basis der be reitgestellten Art der Formulierung, z. B. als Kern-Schale-Kapsel, etc., zu verändern, kann eine gesteuerte und zielgerichtete Freisetzung der Inhaltsstoffe und Kompo nente erreicht werden.
In einer Ausführungsform kann die Verwendung dabei eine sein umfassend die Ver wendung verschiedener Inhaltsstoffe oder Komponenten.
Die erfindungsgemäße Formulierung z. B. in Form der Kapsel erlaubt aufgrund der hydrophoben Eigenschaften der Oberfläche eine hervorragende Anwendung als Pflanzenschutzmittel und Schädlingsbekämpfungsmittel. Aufgrund der hydrophoben Oberfläche erfolgt eine hervorragende Anhaftung der Kapsel an Blätter und andere Oberflächen, sodass eine Applikation auf Blättern im Agrarbereich, z. B. im Obst und Gemüseanbau, ohne Einsatz zusätzlicher Haftmittel erfolgen kann. Auch die Zu sammensetzung der erfindungsgemäßen Formulierung auf Basis der biologisch ab baubaren Bestandteile, macht die Formulierung für den Agrarsektor geeignet.
Dies und weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Formulierung sind für den Fach mann klar.
Die Erfindung wird weiter im Folgenden anhand von Beispielen erläutert ohne auf diese beschränkt zu sein.
Beispiel 1 :
1 . Vorlegen von 48 Gew.-% Sonnenblumenöl + 10 Gew.-% Octyldodecanol in ei nem hitzefesten Glasgefäß mit Rührfisch
2. Dispersion von 10 Gew.-% Ethylcellulose in dem vorgelegten Gemisch
3. Unter Rühren bei 100 rpm auf 140°C erhitzen und mindestens 1 Stunde hal ten, bis zur vollständigen Lösung der Ethylcellulose
4. Abkühlen der Mischung auf 100°C
5. Zugabe von 2 Gew.-% Candelillawachs
6. Zugabe von 30 Gew.-% volatilem, flüssig vorliegendem Lockstoff und kurz rühren
7. Vertropfen des heißen Sols auf eine inerte Oberfläche und durch Abkühlen verfestigen lassen
Beispiel 2:
1 . Herstellung des Oleogel-Hüllmaterials wie in Beispiel 1 - Schritt 1 .-6 beschrie ben
2. Herstellung des Füllungsmaterials:
2.a Vorlegen von 89,8 Gew.-% Wasser in einem Glasgefäß mit Rührfisch 2.b Unter Rühren werden 0,2 Gew.-% Methylcellulose zugegeben und die Mi schung bis zur vollständigen Auflösung der Methylcellulose gerührt
2. c Zugabe von 10 Gew.-% Sorbitol und Rühren bis zur vollständigen Lösung
3. Extrusion der Füllung in das 100°C heiße Oleogel-Sol
4. Nach wenigen Sekunden können die Hohlkugeln aus dem Oleogel-Sol entnom men werden und die gebildete Oleogel-Hülle mit der darin enthaltenen Füllung auf einer inerten Oberfläche vollständig verfestigen lassen
Nach der Herstellung (und fakultativen Lagerung) der Oleogel-Formulierungen wird das Vorhandensein und die Abgaberate der darin formulierten Volatile mittels Ther- modesorption-gekoppelter Gaschromatographie und (Thermo-)Gravimetrie unter sucht. Die Analyse der Formulierungen mit volatilen Semiochemikalien und ohne, so wie eine unformulierte Semiochemikalie, zeigte deutlich, dass bei erhöhten Tempera turen die volatile Semiochemikalie zeitverzögert freigesetzt wird. Es zeigte sich zu dem, dass die Semiochemikalie im Wesentlichen vollständig in der Oleogel-Formulie- rung vorliegt.
Weiterhin konnte gezeigt werden, welchen Einfluss der Zusatz von verschiedenen Wachskonzentrationen in der Ethylcellulose-Oleogel-Formulierung auf die Freiset zung des formulierten Volatils hat. Aus einer Ethylcellulose-Oleogel-Formulierung ohne Wachs (WO), sind bereits nach 177 Stunden über 80 Gew.-% der aktiven volati- len Komponente abgedampft , durch den Zusatz von 2 Gew.-% Candelillawachs ist die Freisetzung verzögert und auch nach 177 Stunden sind noch über 80 Gew.-% der ursprünglich eingesetzten Menge an Wirkstoff in der Formulierung vorhanden. Auch eine Variante W4, die 4 Gew.-% Candelillawachs enthält, zeigte die freiset- zungsmodifizierenden Effekte des Wachses.
Claims
1. Oleogel-Formulierung geeignet zur Freisetzung von volatilen Komponenten, wie Semiochemikalien, umfassend:
- 0,1 - 20 Gew.-% Oleogelator, wie Alkylcellulose;
- mindestens 0,1 Gew.-% der volatilen Komponente, wie volatilen Semioche mikalien und
- ad 100 Gew.-% unpolare Flüssigkeit,
wobei die volatile Komponente Teil der unpolaren Flüssigkeit sein kann.
2. Oleogel-Formulierung enthaltend einen aktiven Inhaltsstoff, umfassend
- 0, 1 - 20 Gew.-% Oleogelator, wie Alkylcellulose;
- mindestens 0,1 Gew.-% aktiven Inhaltsstoff, ggf. gelöst in einer hydrophilen Flüssigkeit; und
- ad 100 Gew.-% einer unpolaren Flüssigkeit.
3. Die Oleogel-Formulierung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Oleo- gelatoren mindestens eine Komponente ausgewählt aus Alkylcellulose, wie Ethylcellulose, Wachs, insbesondere pflanzliches Wachs, Sterole, Fettalkohole, Fettsäuren, Wachssäure, Wachsester, Fettsäureester, Isoprenderivate, Trigly ceride, Diglyceride, Monoglyceride, Lecithine, Stearate umfassen.
4. Die Oleogel-Formulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das unpo lare Lösungsmittel mindestens eine Komponente ausgewählt aus pflanzlichen, tierischen, mikrobiellen oder mineralischen Ölen, umfasst.
5. Die Oleogel-Formulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Oleo gelator eine Kombination von Alkylcellulose und pflanzlichem Wachs ist.
6. Die Oleogel-Formulierung nach Anspruch 5, wobei die Kombination eine Kom bination von Ethylcellulose und Candelillawachs ist.
7. Die Oleogel-Formulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei diese wei tere Zusätze enthalten kann, wobei diese Zusätze mindestens ein Zusatz sind
ausgewählt aus Feststoffpartikeln zur verzögerten Freisetzung, Füllstoffe, UV- Schutzmittel, Adsorber, Mittel zur Dichteeinstellung, temperaturabhängig kristal line oder polymorphe Substanzen wie Wachse, Weichmacher wie Octyldodeca- nol, Pigmente.
8. Die Oleogel-Formulierung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die volatile Komponente oder der aktive Inhaltsstoff eine hydrophile Komponente oder ein hydrophiler aktiver Inhaltsstoff sind, ggf. gelöst in einem polaren Lö sungsmittel.
9. Die Oleogel-Formulierung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei diese hyd rophobe volatile Semiochemikalien, insbesondere volatile Pheromone oder Alle- lochemikalien, in der Matrix des Oleogels enthält.
10. Oleogel-Formulierung nach einem der vorherigen Ansprüche, in Form einer Kern-Schale-Kapsel, insbesondere aufweisend eine hydrophobe Oleogelschale mit einem hydrophilen Kern.
11. Oleogel-Formulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei diese in Form von Kapseln oder Körnern vorliegt mit hydrophilen Bereichen umschlossen von hydrophobem Oleogel.
12. Oleogel-Formulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 enthaltend hydro phile aktive Inhaltsstoffe und/oder hydrophile volatile Komponenten in mindes tens einem hydrophilen Bereich und hydrophobe aktive Inhaltsstoffe und/oder hydrophobe volatile Komponenten in dem durch das Oleogel ausgebildeten hydrophoben Bereich.
13. Oleogel-Formulierung in Form einer Matrix nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei diese in Form einer Kugel, wie Vollkugel oder Hohlkugel, Faser, Block, Linse oder als Film ausgebildet ist.
14. Oleogel-Formulierung nach Anspruch 10 oder 11 in Form einer Kern-Schale- Kapsel enthaltend einen flüssigen Kern, insbesondere einen flüssigen hydrophi len Kern.
15. Oleogel-Formulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei diese in Form einer Paste vorliegt.
16. Verfahren zur Fierstellung einer Oleogel-Formulierung nach einem der Ansprü che 1 bis 15, umfassend
- Bereitstellen der unpolaren Flüssigkeit;
- Einbringen des mindestens einen Gelators in die flüssige unpolare Flüssig keit zum Erhalt einer flüssigen Mischung enthaltend Gelator und unpolare Flüssigkeit, und
- Fierstellen der Oleogel-Formulierung,
wobei die Zugabe der volatilen Komponente oder der aktiven Inhaltsstoffe in Abhängigkeit von der Flydrophobizität zu der unpolaren Flüssigkeit, zu dem Ge lator vor Einbringen in die flüssige unpolare Flüssigkeit, oder als weitere Lösung separat erfolgt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, umfassend das Ausbilden einer Kugel, Kapsel, Faser, Block, Linse oder als Film durch Vertropfen, Extrudieren, wie mit einem Ein- oder Doppelschneckenextruder, oder Gießen der flüssigen Mischung auf eine Oberfläche, und anschließende Verfestigung durch Abkühlung.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17 zur Fierstellung von Flohlkugeln, bei dem die Mischung mit Gelator und gegebenenfalls vorliegender volatiler Kompo nente oder aktivem Inhaltsstoff, in eine flüssige Oleogel-Sol-Formulierung ein gebracht, insbesondere extrudiert wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Fierstellung durch Extrusion erfolgt, insbesondere die Fierstellung der Oleogel-Formulierung in Form einer Kern-Schale-Kapsel durch Zwei- oder Dreistoffextrusion erfolgt.
20. Verwendung einer Oleogel-Formulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 als Pflanzenschutzmittel oder Schädlingsbekämpfungsmittel, insbesondere ent haltend ein Biozid, Insektizid, Fungizid, und/oder Herbizid, in der Lebensmittel industrie, kosmetischen Industrie oder der pharmazeutischen Industrie.
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