专利名称：生长晶体的方法
技术领域：
本发明涉及一种组合物，其包括被大量盐晶体的连续层密封的感兴趣的物质，其中所述层对感兴趣的物质不渗透。还提供一种制备盐晶体防渗层的方法。
背景技术：
许多口服给药的活性物质，例如药物和营养增补剂是不适口的和/或在释放至内脏之前需要受到保护使其免受环境影响。之前已经发展了多种减轻上述问题的技术。例如，许多片剂具有包衣。然而，对固体剂型应用包衣是一种昂贵的方法。一种替代性的密封活性分子的途径是使用脂质体等等。然而，脂质体易于′渗漏′，导致活性物质，特别是低分子量物质的损失。
发明概述我们发展了一种通过在基质上模板生长晶体来形成防渗盐晶体胶囊的方法。通过选择对于盐离子来说具有带电结合位点的合适的基质，晶体可以在所述基质的表面上以足够的密度形成晶核以形成连续的防渗层。所述胶囊对低分子量活性物质，例如抗坏血酸是不渗透的。本方法可以使用任何合适的基质构型以产生具有所需几何学的防渗晶体层。
因此，本发明提供制备大量盐晶体连续层的方法，所述盐包括阳离子和阴离子，所述方法包括(i)提供基质，其包含具有大量带负电荷的阳离子的结合位点和/或具有大量带正电荷的阴离子的结合位点，以及(ii)将所述基质与所述盐的溶液在引起盐晶体形成晶核的条件下接触，所述盐晶体在所述结合位点处包含大量阳离子和阴离子，在所述基质表面上存在大量带电结合位点，其密度足以使所得大量盐晶体形成连续层。
优选地，在结合位点之间的平均间距基本上等于盐晶体的至少一个晶格平面中离子之间的间距。
在一个优选的实施方案中，所述基质包含大量悬浮的颗粒。优选地，所述基质进一步包含感兴趣的物质，例如药学活性物质、食品、营养增补剂、香精分子、杀虫剂和/或皮肤活性剂。
优选地，连续层对分子量为100～1000g/mol的分子不渗透。
在相关方面，本发明提供通过本发明方法获得的大量盐晶体的连续层。
本发明还提供一种组合物，其包括被大量盐晶体连续层密封的感兴趣的物质，其中所述层对感兴趣的物质基本不渗透。
在一个优选的实施方案中，所述组合物是通过下列方法获得/可获得的，包括(i)提供包含大量悬浮的颗粒的基质，所述基质具有大量带负电荷的所述盐的阳离子的结合位点和/或具有大量带正电荷的所述盐的阴离子的结合位点，并且包含感兴趣的物质；以及(ii)在引起盐晶体形成晶核的条件下将所述基质与所述盐的溶液接触，所述盐晶体在所述大量结合位点处包括阳离子和阴离子，在所述基质的表面上存在大量带电荷的结合位点，其密度足以使所得的大量盐晶体形成连续层。
优选的基质是凝胶化的聚合物。优选所述盐在酸性pH值下溶解。
在一个优选的实施方案中，所述感兴趣的物质是药理学活性物质、食品、营养增补剂、香精分子、杀虫剂和/或皮肤活性剂。
本发明还提供一种含有本发明组合物以及药学上适合的载体或稀释剂的药物组合物，其中感兴趣的物质是药理学活性物质。
本发明进一步提供一种含有本发明组合物以及适用于美容的载体或稀释剂的美容组合物，其中感兴趣的物质是香精分子和杀虫剂和/或皮肤活性剂。
此外，本发明提供一种含有本发明组合物的食品。
优选地在所述药物组合物、食品和/或美容组合物中，本发明的组合物的含量为0.1～90wt％，更优选为1～50wt％，最优选为至少5wt％。
发明详述除非另外定义，此处使用的所有技术术语和科学名词具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。
作为模板用于生长连续晶体层的基质可以具有任何所需的几何结构。优选基质是三维的，以使晶体层可以在完整的表面上形成并且密封所述基质，例如基质可以是基本上球状的。所述基质通常是固体或凝胶。
在一个优选的实施方案中，以悬浮的颗粒，例如凝胶化的聚合物颗粒的形式提供基质。基质可以由可溶性原料原位即在溶液中形成，例如通过沉淀、结晶或胶凝等形成。
基质包含希望在基质之上生长的盐的阳离子和/或阴离子的带电结合位点。这些结合位点是带正电荷的或带负电荷的，取决于它们是用来结合阴离子还是阳离子。结合位点的例子包括碱性基团和酸性基团。特定的例子包括羟基、胺和羧酸根。
基质可以全部带电或主要在表面上带电。例如，不带电的基质可以用带电化合物包覆以形成适用于本发明的基质。
基质应该具有足够密度的带电结合位点以确保盐晶体以足够的密度形成晶核，以使所得晶体互相接触/重叠以便形成连续的防渗层。通常，可以实现上述目的，其中结合位点之间的平均间距小于至少一个晶格平面中的离子之间间距的10倍，优选小于5倍。例如，结合位点之间的平均间距通常小于5nm。
优选的基质包括聚合物，特别是凝胶化的聚合物。特别优选使用凝胶化的生物聚合物例如果胶、卡拉胶和海藻酸钠。
在一个实施方式中，基质包含感兴趣的物质。因此，当晶体层在基质上形成时，感兴趣的物质被密封于层内。感兴趣的物质的例子包括药理学活性物质、营养增补剂例如维生素、抗氧化剂以及其它微量营养元素、其它食品、香精分子以及其它希望应用于皮肤的美容组分、抗菌剂/杀虫剂以及其它皮肤活性剂。
在另一个实施方式中，基质是感兴趣的物质。例如，我们发现多酚例如表焙儿茶素没食子酸盐(EGCg)可以在EGCg从溶液中结晶之后用碳酸钙密封EGCg。感兴趣的物质是基质时，在添加形成晶体层所需的离子之前，感兴趣的物质通常溶于合适的溶剂以形成亚稳定的饱和溶液。感兴趣的物质优选具有足够的极性以与添加的阳离子或阴离子复合以形成晶体，例如具有羟基和酯基以与Ca2+复合。
在另一个实施方式中，感兴趣的物质不是基质。
本发明的方法包括将基质与含有盐离子的溶液接触，所述盐希望在引起含有那些离子的盐晶体形成晶核的条件下结晶。应该理解存在各种从溶液中结晶盐的方法。例如，将基质置于盐的过饱和溶液中，基质提供成核位置，导致晶体生长。或者，在基质与溶液接触/将基质浸于溶液中之后产生过饱和溶液。例如，可以通过引发化学反应或通过改变条件以使进一步的盐溶解，例如通过改变pH值或温度来实现。其它方法包括复分解反应，其中混合两种可溶性盐以形成感兴趣的不溶性盐。
通常优选用溶剂洗涤所得的晶体层，例如囊粒(encapsulates)若干次，例如至少3次，以除去过量的反应物和/或未结合的感兴趣的物质。
可以任选地干燥所得晶体层，例如通过冷冻干燥。
因此，在本发明的范围内，‘盐溶液’是指含有希望在基质上结晶的盐离子或其前体的溶液。由此，例如，由于碱对碳酸氢盐的作用导致形成碳酸盐，碳酸氢盐离子是碳酸盐离子的前体。希望在基质上结晶的盐离子可以在结晶之前仅仅在溶液中短暂存在，或最初与不同的阴离子/阳离子共同溶于溶液。实施例1给出了特定实例，其中氯化钙溶液(钙离子源)与碳酸氢钠溶液(碳酸氢盐是碳酸盐前体)结合，然后用NaOH处理以诱导作为在基质上结晶的盐的碳酸钙的过饱和。
当以凝胶化的聚合物的形式提供基质时，向溶液添加离子可以使聚合物凝胶化。例如，钙离子使果胶和藻酸盐凝胶化而钠离子使κ-卡拉胶凝胶化。
优选的阳离子是I族和II族金属离子，例如钠、钾、镁或钙离子，以及过渡金属离子。优选的阴离子是碳酸根、磷酸根和硫酸根离子。最优选的阴离子是碳酸根离子。
在一个实施方式中，盐在胃pH值和/或人类汗液pH值下是可溶的，但是在中性及以上的pH值时不溶。因此由上述盐形成的层和囊粒达到胃或被用于皮肤的出汗区域时崩解，但是在更高pH值时完整无损。上述盐包括在酸存在时发生化学反应，而不是仅仅简单溶解的盐，例如碳酸盐。
所得晶体层可以由单一盐或由盐的混合物形成。当基质是感兴趣的物质时，规定在某些情况下，防渗晶体层也可以含有盐形式的基质。例如，如果阳离子是钙并且阴离子是碳酸盐并且感兴趣的基质[X]能够形成钙盐，那么晶体层可以含有碳酸钙和[X]的钙盐两者。
在一个优选的实施方案中，形成的晶体是食品级和/或药学上可接受的。
当密封对氧化和/或降解/灭活敏感的感兴趣的物质时，优选在密封过程期间以及之后合适的时机采取一种或多种下列预防措施。
·从所有液体和设备中除去氧气并且向溶剂添加可溶性抗氧化剂以及保存溶液。
·维持全部过程在使沉淀的盐不溶并且成分不降解的pH值和化学窗下。
·从溶剂中除去沉淀物(所得颗粒囊粒)，反复地洗涤和搅拌以除去颗粒间化学品。
·在盐高度不溶性条件下储存沉淀物。
大量晶体连续层，例如由本发明方法形成的层的特征在于其基本上对低分子量分子，例如分子量100～1000g/mol的分子不渗透。这是因为大量晶体互相紧密接触，并且在很多情况下重叠，以形成连续的烧结构造(sintered structure)。由于基质上的结合位点指导许多晶体以高密度形成晶核，这些可以通过本发明方法实现。
优选地，本发明晶体层的防渗程度使得当分子量为100～1000g/mol的感兴趣的物质密封于上述层内时，其中感兴趣的物质是水溶性的并且不与所述层不可逆地结合，然后将所得胶囊在水中温育七天，至少90％，更优选95％，最优选97，98或99％感兴趣的物质保留于胶囊内。
合适的检验防渗性的实验可以如下进行将希望测试的感兴趣的物质密封于晶体层内，然后在水中洗涤所得颗粒至少3次以除去包覆在颗粒外的过量感兴趣的物质。然后将颗粒分为两批。将第一批置于水中7天。将第二批在与第一批相同体积的水中化学地或物理地(通常以化学方法例如通过添加酸)破裂，通过例如离心除去任何残余碎屑，并且测量释放的感兴趣的物质的量。7天后，洗涤第一批至少3次，再悬浮于相同体积的水中，测定破裂颗粒和释放的感兴趣的物质的量。因此能够通过用第二批释放的感兴趣的物质的量除以第一批释放的感兴趣的物质的量并且将结果乘以100来确定防渗性％。
可以任选地通过溶液中存在的生长调节剂来修饰晶体生长和形态。这些包括低分子量有机酸例如酒石酸、抗坏血酸、半乳糖醛酸(其与碳酸钙生成六方柱)、富马酸、苹果酸、天冬氨酸和山梨酸(其与碳酸钙生成偏三角面体)。优选的生长调节剂为食品级和/或药品级。
例如，本发明的方法可以用来将一种或多种感兴趣的物质密封于盐晶体防渗层以形成颗粒。
在一个实施方式中，感兴趣的物质是水溶性的和/或分子量为100～1000g/mol。
优选的囊粒包含其中存在的每mg结晶盐中至少1μg，更优选至少10或100μg感兴趣的物质。
上述颗粒具有多种用途。例如，它们可以用于通过口服途径向人或动物传递药理学活性物质。应该选择盐以便其可以在胃pH值而不是在口腔或食管更高pH值下溶解/分解。所述颗粒通常与药学上适合的载体或稀释剂组合以制备药物组合物。在该领域上述载体和稀释剂为大家所熟知。颗粒可以被配制为固体、液体或凝胶剂型。
类似地，所述颗粒可以用于传递营养增补剂例如维生素(例如维生素C)、抗氧化剂例如多酚(例如表焙儿茶素没食子酸盐(EGCg))以及其它微量营养元素。此外，所述颗粒可以配制为固体、液体或凝胶剂型。
所述颗粒也可以被掺入食品。
这样的话，密封感兴趣的物质可以遮盖味道并且将会保护敏感的活性物质避免氧化等等。
在另一个实施方式中，所述颗粒可以用于向个人的皮肤传递感兴趣的物质。应该选择盐以便其与汗液接触时溶解/分解。感兴趣的物质包括香精分子以及其它希望应用于皮肤的美容成分、抗菌剂/杀虫剂以及其它皮肤活性剂。
所述颗粒通常与适用于美容/皮肤的载体组合以形成适于局部施用的产品。上述载体在该领域为大家所熟知。局部用组合物可以被制成多种产品类型。这些包括但不限于洗剂、乳膏、凝胶剂、棒、喷雾剂、软膏和糊剂。这些产品类型可以包括几种类型的载体系统，包括但不限于溶液、乳液、凝胶剂和固体。
现在参照下列仅仅例证性而非限制性的实施例进一步描述本发明。
图1显示本发明囊粒的电子显微照片。
A基质是高甲氧基果胶。B基质是低甲氧基果胶。
C基质是κ-卡拉胶。
图2显示本发明囊粒的电子显微照片。
实施例1将5ml 0.01M氯化钙(CaCl2)溶液加入5ml 0.2％(w/w)生物聚合物在0.02M碳酸氢钠(NaHCO3)中的溶液，同时使用磁性随动棒搅拌。所用生物聚合物包括低甲氧基果胶、高甲氧基果胶、κ-卡拉胶和海藻酸钠。
溶液中存在的离子立即使生物聚合物凝胶化或增稠。钙离子使果胶和藻酸盐凝胶化而钠离子使κ-卡拉胶凝胶化。
使用1M氢氧化钠(NaOH)将pH值增加至10.5。这些诱导碳酸钙(CaCO3)过饱和并且经过一段多至几十分钟的时间延迟，导致碳酸钙在之前形成的生物聚合物凝胶上形成晶核。由此，由许多不同CaCO3晶体组成的晶体壳在凝胶模板上生长。通过生物聚合物和各组分的相对浓度调节CaCO3的成核速度和生长速率以及晶体壳的厚度。
将溶液在4℃储存以减缓细菌繁殖。将样品用0.1M NaOH洗涤、染色和在成像之前最少放置3天。图1显示了晶体壳和胶囊的例子。在第三个图板(panel)中，胶囊已经经受高压引起某些球体破裂。球体的中空性质显而易见。
实施例2将5ml 0.01M氯化钙(CaCl2)溶液加入至5ml 0.2％(w/w)海藻酸钠和20％(w/w)抗坏血酸在0.02M碳酸氢钠(NaHCO3)中的溶液，同时使用磁性随动棒搅拌。溶液中存在的离子立即使海藻酸钠凝胶化。
使用1M氢氧化钠(NaOH)将pH值增加至10.5。这些诱导碳酸钙(CaCO3)过饱和并且经过一段至多几十分钟的时间延迟，导致碳酸钙在之前形成的生物聚合物凝胶上形成晶核。由此，由许多不同CaCO3晶体组成的晶体壳在凝胶模板上生长。通过海藻酸钠模板上晶体的晶核形成和溶液中抗坏血酸的生长修饰作用来确定CaCO3壳的晶体形态学，形成具有由藻酸盐颗粒生成的八面体尖端的长CaCO3晶体。
将样品用0.1M NaOH洗涤、染色和成像之前最少放置3天。图2显示了晶体壳和胶囊的例子。
讨论当溶液超过某种程度的过饱和度时，碳酸钙(或其它盐)在模板存在下形成晶核，所述模板含有酸性(例如羧酸)或碱性(例如胺)基团，所述基团结合有来自盐的阳离子或阴离子。例如，可以通过化学反应形成碳酸钙(或其它盐)或通过pH值改变来溶解额外碳酸钙(或其它盐)来实现。
在基质内存在钙、碳酸根或合适的阳离子或阴离子形成了用于晶体生长的优先位点，这是由于它们作为具有增强的过饱和度的区域而发挥作用并且由此具有晶核的性质。
酸性或碱性基团的平均间距被认为强烈影响乃至决定在聚合物凝胶基质上形成的碳酸钙晶体的晶体惯态。例如，聚(丙烯酸)溶液中羧基的间距是0.503nm，其与当碳酸钙在聚(丙烯酸)存在下生长时所示(110)晶面中钙原子的间距对应。对于本情况中的生物聚合物系统，0.503nm是酸性基团的最小间距，并且在某些情况中将更大。
实施例3-感兴趣的物质作为基质优化的过程如下·制备感兴趣的物质的亚稳饱和溶液，感兴趣的物质具有足够的极性以与所添加盐的阳离子或阴离子复合以形成晶体，例如具有羟基和酯基以与Ca2+复合。
·从所有液体和设备中除去氧气并且向溶剂中添加可溶性抗氧化剂以及保存溶液。
·在搅拌期间，向存在感兴趣的物质的溶液中添加意欲形成密封连续层的盐离子的高度过饱和溶液。
·维持全部过程的pH值和化学品窗，其中沉淀的盐是不溶性的并且组分不降解。从溶剂中除去沉淀物，反复洗涤和搅拌以除去颗粒间化学品。
·在盐高度不溶性条件下储存沉淀物并且活性不易于降解。
上述过程单独地采用绿茶粉末、茶黄素混合物或纯化表焙儿茶素没食子酸盐(EGCg)共同进行。
添加分子氯化钙以及足够的碳酸钠中和混合物，60～90％绿茶粉的酯化成分与L-抗坏血酸作为抗氧化剂与碳酸钙一起沉淀。洗涤沉淀物3次后，当置于氮气吹洗的含有抗坏血酸钙作为抗氧化剂去离子水中时，沉淀物是稳定的。用氮气吹洗所有液体和设备。
在绿茶粉末的情况下，分析密封原料显示没食子酸盐儿茶素的密封良好。通常的装载量是600mg钙中600-800mg EGCg。
在茶黄素混合物的情况下，观察到茶黄素的密封良好，没食子酸盐茶黄素优选是被密封的，这是由于存在含有极性酯基的没食子酸盐部分，所述极性酯基与钙离子复合。
参照上述说明的个别部分以及其它部分，对本发明的各种性质和实施方式视情况而定加以必要的变更。因此视情况而定，一个部分的特征可以与其它部分的特征相结合。
本发明的描述方法和产品的各种改进和改变对本领域技术人员是显而易见的，而且不脱离本发明的范围和精神。虽然结合特定优选实施方式对本发明进行描述，应当理解所要求保护的发明不应该不适当地局限于上述特定实施方式。实际上，对有关领域技术人员显而易见地进行本发明所述方式的各种改进落在在下列权利要求范围内。
权利要求
1.一种组合物，包含被大量盐晶体的连续层密封的感兴趣的物质，其中所述层对所述感兴趣的物质不渗透。
2.权利要求1所述的组合物，其中基质是凝胶化的聚合物。
3.权利要求1所述的组合物，其中基质是感兴趣的物质。
4.权利要求1-3中任何一项所述的组合物，其中所述盐在酸性pH值下溶解。
5.前述任何一项权利要求所述的组合物，其中所述盐选自I族金属盐和II族金属盐。
6.前述任何一项权利要求所述的组合物，其中感兴趣的物质是药理学活性物质、食品、营养增补剂、香精分子、杀虫剂和/或皮肤活性剂。
7.一种含有权利要求1-5中任何一项所述组合物以及药学上适合的载体或稀释剂的药物组合物，其中感兴趣的物质是药理学活性物质。
8.一种含有权利要求1-5中任何一项所述组合物以及适用于美容的载体或稀释剂的美容组合物，其中感兴趣的物质是香精分子、杀虫剂和/或皮肤活性剂。
9.一种含有权利要求1-5中任何一项所述组合物的食品。
10.一种制备大量盐晶体的连续层的方法，所述盐包括阳离子和阴离子，所述方法包括(i)提供基质，该基质包含大量带负电荷的阳离子的结合位点和/或大量带正电荷的阴离子的结合位点，和(ii)将所述基质与所述盐的溶液在引起盐晶体形成晶核的条件下接触，所述盐晶体在大量所述结合位点处包含阳离子和阴离子，所述的大量带电荷的结合位点存在于基质的表面上，其密度足以使所得大量盐晶体形成连续层。
11.权利要求10所述的方法，其中在所述结合位点之间的间距等于所述盐晶体的至少一个晶格平面的间距。
12.权利要求10或权利要求11所述的方法，其中所述基质包含大量的悬浮颗粒。
13.权利要求10-12中任何一项所述的方法，其中所述基质是凝胶化的聚合物。
14.权利要求10-13中任何一项所述的方法，其中所述盐在酸性pH值下溶解。
15.权利要求10-14中任何一项所述的方法，其中所述阳离子选自I族金属离子和II族金属离子。
16.权利要求10-15中任何一项所述的方法，其中所述阴离子选自磷酸根、碳酸根和硫酸根。
17.权利要求10-16中任何一项所述的方法，其中所述基质进一步包含感兴趣的物质。
18.权利要求10-17中任何一项所述的方法，其中所述层对分子量为100～1000g/mol的分子不渗透。
全文摘要
提供了一种组合物，其包含被大量盐晶体的连续层密封的感兴趣的物质，其中所述层对感兴趣的物质不渗透。还提供了一种制备大量盐晶体的连续层的方法，所述盐包括阳离子和阴离子，所述方法包括(i)提供基质，其包含大量带负电荷的阳离子的结合位点和/或大量带正电荷的阴离子的结合位点，和(ii)将所述基质与所述盐的溶液在引起盐晶体形成晶核的条件下接触，所述盐晶体在大量所述结合位点处包含阳离子和阴离子，大量带电结合位点存在于基质的表面上，其密度足以使所得大量盐晶体形成连续层。
文档编号A61K9/50GK1968741SQ200580019698
公开日2007年5月23日 申请日期2005年5月2日 优先权日2004年6月18日
发明者M·F·布特勒, M·赫彭斯塔尔-布特勒, C·劳林斯 申请人:荷兰联合利华有限公司