在用于生产负载型微胶囊的方法中的经表面反应碳酸钙与流程

本发明涉及用于生产包含活性成分或其非活性前体的微胶囊的方法，可通过本发明方法获得的包含至少一种活性成分或其非活性前体的微胶囊，经表面反应碳酸钙作为模板(template)用于囊封活性成分或其非活性前体的用途，含有包含活性成分或其非活性前体的微胶囊的产品，以及包含活性成分或其非活性前体的微胶囊的用途。

背景技术：

1、活性成分的囊封(encapsulation)是保护活性成分免受外部影响(例如侵蚀性介质)或延迟或控制其释放到相应目标中的众所周知的策略。然而，用于囊封的几种常规方法(如盘式涂覆、离心挤出、热熔挤出、喷雾干燥、凝聚相分离、离子凝胶化、界面缩聚或基质聚合)不允许精确控制囊封过程，这可能导致相对较大的粒子。

2、逐层囊封已被用于将薄膜沉积到基材上，利用了互补层之间的吸引性相互作用如相反电荷的聚电解质之间的静电相互作用、氢键结合、疏水性相互作用、共价键结合和互补碱基配对。所述基材也可以是颗粒状材料，例如胶束、乳液液滴、气泡或固体非多孔或多孔粒子。该方法允许获得小的被囊封的粒子。然而，对于活性成分的囊封，必须在囊封之前将其溶解在乳液液滴中或吸附在固体载体或模板上或被吸收到固体载体或模板中。因此，这些方法典型地仅实现微胶囊的活性成分的低负载。

3、us 2008/0020051 a1公开了一种通过逐层囊封生产微胶囊的方法，其中至少一种活性化合物被吸附到多孔有机或无机模板中。

4、d.v.volodkin等人报告了通过快速混合氯化钙和碳酸钠溶液形成的沉淀碳酸钙微粒子用于制备包含葡聚糖或牛血清白蛋白结合染料的微胶囊的用途(“matrixpolyelectrolyte microcapsules:new system for macromolecule encapsulation”，langmuir 2004,20,3398-3406)。

5、申请wo 2010/097814 a2涉及一种用于控释用于成骨作用的类黄酮化合物的微胶囊，其中该类黄酮被吸收到球霰石中。

6、jp 2011-144056 a公开了一种使用逐层组装将蛋白质、肽和低分子量物质囊封在球霰石微粒子中的方法。

7、如上所述的传统模板所具有的缺点是它们不能负载高的活性成分量，例如超过1.5％重量的量。此外，用于生产能够负载更大量活性成分的微胶囊的已知载体如多孔二氧化硅在温和条件下无法被除去(如果预期应用需要或要求的话)。

8、经表面反应碳酸钙首先在fr 2787802 b1中被描述，随后被描述于wo 00/39222a1和us 2004/0020410 a1中，并且基于天然研磨碳酸钙与气态co2以及与一种或多种中等强度至强h3o+离子提供剂的反应。所得产物是具有特殊表面结构、孔隙率和比表面积的多孔碳酸钙。

9、wo 2018/011343 a1公开了一种包含经表面反应碳酸钙的剂型，其任选地负载有活性剂，其中该经表面反应碳酸钙被分散在热熔挤出的聚合物树脂中。

10、ep 2 591 772 a1涉及涂覆的控释活性剂载体，其可通过将活性剂负载到经表面反应碳酸钙上而获得，该碳酸钙被造粒和涂覆。

11、wo 2014/057026 a1中公开了胃滞留药配制剂可通过将官能化碳酸钙与配制助剂和药物活性成分混合而获得。

12、文献wo 2016/096997 a1公开了一种用于生产药物递送系统的方法，其中经表面反应碳酸钙被用作赋形剂以用于改善所述递送系统的易碎性，所述方法包括辊压压实步骤。

13、然而，上述文献涉及形成较大的聚集体(例如包衣片剂或迷你片剂)，其尺寸远大于1mm，甚至在厘米范围内。

14、鉴于上述情况，目前持续需要包含活性成分的微胶囊、特别是包含大量活性成分的微胶囊的生产方法。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种用于生产包含活性成分或其非活性前体的微胶囊的方法，其中一个或多个上述缺点得以克服。合意的是该微胶囊能够负载大量的活性成分或其非活性前体。

2、上述目的以及其他目的通过由独立权利要求中定义的主题而解决。

3、根据一个方面，本发明提供了一种用于生产包含活性成分或其非活性前体的微胶囊的方法，其中该方法包括以下步骤：

4、a)提供经表面反应碳酸钙，其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种h3o+离子供体的反应产物，其中该二氧化碳通过h3o+离子供体处理原位形成，

5、b)提供活性成分或其非活性前体，

6、c)使该活性成分或其非活性前体与该经表面反应碳酸钙接触以获得负载的经表面反应碳酸钙，并且

7、d)用多层壳包封(encasing)该负载的经表面反应碳酸钙，这通过使用逐层组装将至少两个互补层相继沉积到该负载的经表面反应碳酸钙上来进行。

8、根据本发明的另一方面，提供了一种能够通过本发明方法获得的包含活性成分或其非活性前体的微胶囊。

9、根据本发明的又一方面，提供了经表面反应碳酸钙作为模板(template)用于使用逐层组装囊封活性成分或其非活性前体的用途，其中该经表面反应碳酸钙为天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种h3o+离子供体的反应产物，其中该二氧化碳通过h3o+离子供体处理原位形成。

10、根据本发明的又一方面，提供了包含根据本发明的微胶囊的产品，其中该产品是药物产品、食品、饲料、食品补充剂、饲料补充剂、化妆品、纸产品、涂漆产品(paintingproduct)、涂料产品(coating product)或农产品。

11、根据本发明的再一方面，提供了根据本发明的微胶囊在药物、化妆品、营养物、纸、油漆(paint)、涂料(coating)、生物、工业或农业应用中的用途。

12、本发明的有利实施方案在相应的从属权利要求中定义。

13、根据一种实施方案，该方法还包括步骤e)：使步骤d)中获得的微胶囊与酸性化合物反应以分解该多层壳内的该负载的经表面反应碳酸钙，优选地，该酸性化合物选自盐酸，氢溴酸，硫酸，硝酸，乙酸，甲酸，硫酸氢盐，磷酸二氢盐，磷酸氢盐，钙清除剂，优选乙二胺四乙酸(edta)，以及其盐和混合物，并且更优选地，该酸性化合物为盐酸。根据另一种实施方案，步骤e)在水性介质中进行，优选地，其中添加该酸性化合物直到该水性介质的ph在1-6、更优选1.5-5、甚至更优选2-4.5且最优选2.5-3.5的范围内。

14、根据一种实施方案，该经表面反应碳酸钙具有bet比表面积为20-200g/m2，优选40-150g/m2，更优选70-120g/m2；和/或体积中值粒子尺寸d50为0.1-75μm，优选0.5-50μm，更优选1-40μm，甚至更优选1.2-30μm且最优选1.5-15μm；和/或体积顶切粒子尺寸d98为0.2-150μm，优选1-100μm，更优选2-80μm，甚至更优选2.4-60μm且最优选3-30μm；和/或由汞孔隙率测定法测量结果确定的粒子内侵入式比孔容为0.1-2.5cm3/g，更优选0.2-2.2cm3/g，更优选0.4-2.0cm3/g且最优选0.6-1.8cm3/g。根据另一种实施方案，该活性成分是药物活性成分，化妆品活性成分、营养活性成分、杀生物剂、杀虫剂、润湿剂、uv防护剂、清除剂、前药、化妆品活性成分的前体、营养活性成分的前体、杀生物剂的前体、杀虫剂的前体、润湿剂的前体、uv防护剂的前体、清除剂的前体、或者其混合物，优选地，该活性成分或其非活性前体是大分子活性成分或其非活性前体，更优选蛋白质且最优选乳铁蛋白、牛血清白蛋白或者酶。

15、根据一种实施方案，该至少两个互补层由囊封剂(encapsulants)形成，该囊封剂独立地选自纳米材料、大分子囊封剂及其混合物，优选地，该囊封剂独立地选自多糖、多酚、蛋白质、核酸、阳离子聚电解质、阴离子聚电解质、纳米材料及其混合物，更优选地，该囊封剂独立地选自鞣酸、聚丙烯酸、聚(4-乙烯基吡啶)、聚(谷氨酸)、聚(乳酸)、硫酸软骨素、硫酸葡聚糖、聚(苯乙烯磺酸盐)、藻酸钠、透明质酸、多磷酸、聚乙烯基磺酸、聚乙烯基膦酸、多硫酸盐、葡聚糖、阿拉伯胶、果胶、阴离子纤维素衍生物、优选羧甲基纤维素、胃蛋白酶、聚(二甲基氯化铵)、聚(环氧乙烷)、聚(烯丙基胺盐酸盐)、聚(赖氨酸)、聚(乳酸-共聚-乙醇酸)、聚(精氨酸)、硫酸鱼精蛋白、聚乙烯亚胺、壳聚糖、乙二醇壳聚糖、蒙脱石、聚乙烯基胺、含胺聚合物如聚酰胺基胺-表氯醇和聚[2-(二甲基氨基)乙基甲基丙烯酸酯]、牛血清白蛋白、其相应的盐、金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、纳米粘土、及其混合物，甚至更优选地，该囊封剂独立地选自鞣酸、聚(苯乙烯磺酸盐)、聚(烯丙基胺盐酸盐)、牛血清白蛋白、胃蛋白酶、其相应的盐、及其混合物，并且最优选地，该囊封剂独立地选自鞣酸、胃蛋白酶、及其相应的盐。

16、根据一种实施方案，步骤d)包括以下步骤：i)在包含第一囊封剂的第一液体介质中培育(incubating)该负载的经表面反应碳酸钙以用第一层包封该负载的经表面反应碳酸钙，ii)去除第一液体介质并且用第一溶剂优选水洗涤步骤i)中获得的该负载的经表面反应碳酸钙一次或多次，iii)在包含与第一囊封剂互补的第二囊封剂的第二液体介质中培育步骤ii)中获得的该负载的经表面反应碳酸钙以用第二层包封该负载的经表面反应碳酸钙，iv)去除第二液体介质并且用第二溶剂优选水洗涤步骤iii)中获得的该负载的经表面反应碳酸钙一次或多次，以及v)任选地，利用相同或不同的第一和第二囊封剂以及相同或不同的第一和第二液体介质和/或溶剂重复步骤i)至iv)一次或多次。

17、根据另一实施方案，第一囊封剂是蛋白质且第二囊封剂是多酚；或者第一囊封剂是多酚且第二囊封剂是蛋白质；或者第一囊封剂是阳离子聚电解质且第二囊封剂是阴离子聚电解质；或者第一囊封剂是阴离子聚电解质且第二囊封剂是阳离子聚电解质；优选地，第一囊封剂或第二囊封剂之一选自鞣酸、聚丙烯酸、聚(谷氨酸)、聚(乳酸)、聚(乳酸-共聚-乙醇酸)、硫酸软骨素、硫酸葡聚糖、聚(苯乙烯磺酸盐)、蒙脱石、藻酸、藻酸钠、多磷酸、聚乙烯基磺酸、聚乙烯基膦酸、多硫酸盐、阿拉伯胶、聚(环氧乙烷)、阴离子纤维素衍生物、优选羧甲基纤维素、其相应的盐、及其混合物，优选地，第一囊封剂或第二囊封剂之一选自鞣酸、聚(苯乙烯磺酸盐)、其相应的盐、及其混合物，并且第一或第二囊封剂中的另一种选自胃蛋白酶、聚(二甲基氯化铵)、聚(烯丙基胺盐酸盐)、聚(赖氨酸)、聚(精氨酸)、硫酸鱼精蛋白、聚乙烯亚胺、聚(4-乙烯基吡啶)、壳聚糖、乙二醇壳聚糖、聚乙烯基胺、含胺聚合物、优选聚酰胺基胺-表氯醇或聚[2-(二甲基氨基)乙基甲基丙烯酸酯]、牛血清白蛋白、其相应的盐、及其混合物，优选地，第一囊封剂或第二囊封剂中的另一种选自胃蛋白酶、聚(烯丙基胺盐酸盐)、其相应的盐、及其混合物。

18、根据一种实施方案，该方法还包括以下步骤：f)干燥微胶囊，优选地，该干燥是冷冻干燥。根据另一种实施方案，该微胶囊具有通过扫描电子显微镜法确定的粒子尺寸范围为0.2-80μm，优选0.5-60μm，更优选1-40μm，甚至更优选1-20μm且最优选2-10μm，和/或该微胶囊包含1-5个、优选2或3个个体的负载的经表面反应碳酸钙粒子。

19、根据又一种实施方案，该微胶囊包含基于该微胶囊的总重量计为至少5％重量、优选至少10％重量、更优选至少25％重量且最优选至少50％重量的量的该活性成分或其非活性前体。

20、应理解，出于本发明的目的，以下术语具有以下含义。

21、本发明意义上的“微胶囊”是具有100nm-100μm的粒子尺寸的球形或卵形粒子，由围绕对永久或暂时截留的物质来说可用的芯形成空间的固体外壳组成(参见vert等人，“terminology for biorelated polymers and applications(iupac recommendations2012)”，pure appl.chem.2012,84(2),377–410)。

22、“逐层组装(layer-by-layer assembly)”是指通过在模板上相继沉积互补层来在模板上制备薄膜多层的过程。因此，多层(即由两个或更多个交替单层组成的周期性壳)是归因于以下项之一或组合而形成的：“互补”相互作用，例如静电吸引，例如在带相反电荷的聚电解质的囊封剂之间；氢键结合，例如在带有氢键供体和/或受体的囊封剂(例如蛋白质和多酚)之间；疏水性相互作用，如π-π相互作用；共价键结合和互补碱基配对。更确切地，在本发明中，逐层组装被用作用于在颗粒状模板材料上制备多层壳的方法。该逐层组装技术是本领域技术人员熟知的，例如被描述于以下文献中：wang等人，“template synthesis ofnanostructured materials via layer-by-layer assembly”，chem.mater.2008,20,848-858，以及“multilayer thin films:sequential assembly of nanocompositematerials”，第2版，eds:g.decher,j.schlenoff.weinheim:wiley,2012，1-19页。

23、出于本发明的目的，术语“多层壳”是指由至少两个由至少两种囊封剂形成的互补层所组成的固体壳。

24、“囊封剂(encapsulant)”被理解为是指下述这样的任何物质：该物质能够在逐层组装期间形成层，并且包括大分子囊封剂和/或纳米材料。

25、“大分子囊封剂”被理解为是指下述这样的大分子材料：该大分子材料能够在逐层组装期间形成层，并且包括多酚、蛋白质、核酸、聚电解质及其混合物。

26、本发明意义上的“聚电解质”被理解为是指具有净离子电荷的大分子材料，或者是当溶解或悬浮在极性溶剂(例如水、丙酮、乙醇、二甲基亚砜或二甲基甲酰胺)中时能够至少部分离解的材料。具有净阳离子电荷或能够至少部分离解形成聚阳离子残基的聚电解质被认为是“阳离子聚电解质”。阳离子聚电解质的具体实例是聚(烯丙基胺)盐酸盐。类似地，具有净阴离子电荷或能够至少部分离解形成聚阴离子残基的聚电解质被认为是“阴离子聚电解质”。阴离子聚电解质的具体实例是聚丙烯酸。

27、本发明意义上的“大分子”材料如“大分子囊封剂”是指分子量大于500g/mol、优选大于800g/mol、更优选大于1500g/mol且最优选大于10000g/mol的分子。

28、本发明意义上的“纳米材料”是指由离散块组成的有机或无机、合成、生物或矿物来源的材料，其中所述离散块具有至少一个纳米尺度范围(即低于100nm)的外部尺寸。因此，术语“纳米材料”包括例如纳米粒子、纳米管、纳米带和纳米片。

29、本文件含义中的“活性成分”被理解为是指当应用于目标生物体(例如人体、动物体或植物)时引起特定活性的化合物。

30、活性成分的“非活性前体”被理解为是指下述这样的化合物：借助于活化步骤，例如在暴露于化学刺激物如酸、碱或酶时，特别是在代谢过程中，或者暴露于可见光或uv光时，该化合物被转化为或释放活性成分。

31、出于本发明的目的，术语“前药”是指药物活性成分的非活性前体，即药物非活性前体，其在给药后优选通过代谢转化为药物活性成分。

32、根据本发明的“经表面反应碳酸钙”是用二氧化碳和一种或多种h3o+离子供体处理的研磨天然碳酸钙(gncc)或沉淀碳酸钙(pcc)的反应产物，其中该二氧化碳通过h3o+离子供体处理原位形成。在本发明的上下文中，h3o+离子供体是布朗斯台德酸和/或酸式盐。

33、如果没有另外明确指出，本文中的经表面反应碳酸钙的“粒子尺寸”被描述为体积基粒子尺寸分布dx(vol)或dx。在其中，值dx(vol)表示下述这样的直径：相对于该直径，x％体积的粒子具有小于dx(vol)的直径。这意味着例如d20(vol)值是指下述这样的粒子尺寸：其中所有粒子的20％体积小于该粒子尺寸。d50(vol)值因而是体积中值粒子尺寸，也被称为平均粒子尺寸，也即所有粒子的50％体积小于该粒子尺寸，并且也被称为体积基顶切粒子尺寸的d98(vol)值是指下述这样的粒子尺寸：其中所有粒子的98％体积小于该粒子尺寸。如果粒子尺寸在本文中以重量基粒子尺寸给出，则例如d20(wt)值是指下述这样的粒子尺寸：其中所有粒子的20％重量小于该粒子尺寸。d50(wt)值因而是重量中值粒子尺寸，也被称为重量中值粒子尺寸，也即所有粒子的50％重量小于该粒子尺寸，并且也被称为重量基顶切粒子尺寸的d98(wt)值是指下述这样的粒子尺寸：其中所有粒子的98％重量小于该粒子尺寸。术语“粒径(grain diameter)”与术语“粒子尺寸(particle size)”同义使用。

34、出于本发明的目的，“孔隙率”或“孔体积”是指粒子内侵入式比孔容。

35、在本发明的上下文中，术语“孔”被理解为描述在粒子之间和/或在粒子内所发现的空间，也即由粒子在它们在最近相邻接触下包在一起时所形成的空间(粒子间孔)，例如在粉末或密实料中，和/或多孔粒子内的空隙空间(粒子内孔)，所述空间在被液体饱和时在压力下允许液体通过和/或支持表面润湿液体的吸收。

36、在本文件的通篇中，用于定义官能化碳酸钙或其他材料的术语“比表面积”(m2/g)是指根据iso 9277:2010使用bet法(使用氮气作为吸附气体)测定的比表面积。

37、术语“水性”悬浮液或溶液是指一种体系，其中液相包含水，优选由水组成。然而，所述术语并不排除该水性悬浮液的液相包含少量的至少一种选自甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、四氢呋喃及其混合物的水混溶性有机溶剂。如果该水性悬浮液包含至少一种水混溶性有机溶剂，则该水性悬浮液的液相以基于该水性悬浮液的液相的总重量计为0.1-40.0％重量、优选0.1-30.0％重量、更优选0.1-20.0％重量且最优选0.1-10.0％重量的量包含该至少一种水混溶性有机溶剂。例如，该水性悬浮液的液相由水组成。

38、当在本说明书和权利要求书中使用术语“包括或包含(comprising)”时，其并不排除其它未具体指出的具有主要或次要功能重要性的要素。出于本发明的目的，术语“由……构成(consisting of)”被认为是术语“包括或包含(comprising of)”的优选实施方案。如果在下文中定义一个组集(group)包括至少一定数目的实施方案，则这也被理解为公开了一个组集，其优选仅由这些实施方案构成。

39、无论何处使用术语“包括或包含(including)”或者“具有(having)”，这些术语被认为等同于如上定义的“包括或包含(comprising)”。

40、在谈论单数名词时使用不定冠词或定冠词如“a”、“an”或“the”的情况下，这包括了该名词的复数，除非一些情况下另外具体指出。

41、诸如“可获得(obtainable)”或“可定义(definable)”及“获得(的)(obtained)”或“定义(的)(defined)”的术语可互换使用。这例如意味着，除非上下文另外明确指出，否则术语“获得(的)”并不意味着指示例如一种实施方案必须通过例如术语“获得(的)”之后的步骤序列来获得，虽然术语“获得(的)”或“定义(的)”总是包括此类限制性理解作为优选实施方案。

42、本发明提供了一种用于生产包含活性成分或其非活性前体的微胶囊的方法，其中该方法包括以下步骤：a)提供经表面反应碳酸钙，b)提供活性成分或其非活性前体，c)使该活性成分或其非活性前体与该经表面反应碳酸钙接触以获得负载的经表面反应碳酸钙，并且d)用多层壳包封该负载的经表面反应碳酸钙，这通过使用逐层组装将至少两个互补层相继沉积到该负载的经表面反应碳酸钙上来进行。该经表面反应碳酸钙是天然研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙与二氧化碳及一种或多种h3o+离子供体的反应产物，其中该二氧化碳通过h3o+离子供体处理原位形成。

43、当在下文中涉及用于生产所述微胶囊的本发明方法的实施方案或技术细节时，应理解这些实施方案或技术细节也涉及能够通过本发明方法获得的微胶囊、经表面反应碳酸钙作为模板用于使用逐层组装囊封活性成分或其非活性前体的用途、包含本发明微胶囊的本发明产品以及本发明微胶囊的本发明用途。