BRPI0713595A2

BRPI0713595A2 - composições de encapsulamento

Info

Publication number: BRPI0713595A2
Application number: BRPI0713595-5A
Authority: BR
Inventors: Margaret T Virgallito; Robert B Wieland; Michael Chaney
Original assignee: Givaudan Sa
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2012-10-30
Also published as: WO2007143869A2; WO2007143869A3; CN101466347A; EP2046267A2; US20070292361A1

Abstract

COMPOSIçõES DE ENCAPSULAMENTO. A presente invenção refere-se a microcápsulas tendo paredes de hidrogel e um conteúdo incluindo ativo de sabor ou de fragrância e um solvente para o mesmo, o solvente tendo um Clog P>5, o solvente estando presente em uma proporção tal que o ativo em solução tenha um logaritmo calculado de base dez do coeficiente de partição entre o solvente e uma fase aquosa contínua contendo 1,5% em peso do tensoativo aniónico de pelo menos 1,7. As cápsulas são úteis no fornecimento de ativos em composições altamente tensoativas, como pastas de dentes e géis dentais, nos quais a proporção de ativo que permanece nas cápsulas em estocagem é apreciavelmente superior a obtenível por técnicas de encapsulamento convencionais.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPOSI- ÇÕES DE ENCAPSULAMENTO".

A presente invenção refere-se a saborizantes e a fragrâncias em forma encapsulada, e formas encapsuladas, particularmente para uso em sistemas altamente tensoativos.

O uso de saborizantes e fragrâncias (a partir daqui "ativos") en- capsulados em produtos é bem conhecido e tem sido largamente utilizado em em umerosas aplicações. É um método excelente de conservar ativos até que estes sejam necessários, ocasião em que são liberados por ruptura das cápsulas. Isto geralmente ocorre quando o produto é submetido a condi- ções que causam a ruptura. Por exemplo, em uma pasta de dentes, as cáp- sulas podem ser rompidas pela escovação dos dentes.

Até agora, as cápsulas deveriam, idealmente, manter o teor de ativo com o qual elas foram inicialmente carregadas. Isto é geralmente pos- sível em muitos casos, somente com perdas pequenas (e aceitáveis) em resultado da ruptura prematura da cápsula e vazamento de ativo através das paredes da cápsula. No entanto, em alguns casos, as perdas são inaceita- velmente grandes. Isto ocorre quando uma cápsula tem uma casca de hi- drogel, isto é, uma casca de polímero reticulado, inchável em água e é ex- posta a uma fase contínua altamente tensoativa, como a da pasta dental.

O problema que ocorre com as paredes hidratadas das cápsulas de hidrogel em um sistema altamente tensoativo (cerca de 1-10% em peso da composição total) é que o ativo, especialmente se for um material oleoso, pode ser lixiviado pela fase contínua. Infelizmente, alguns dos ativos mais desejáveis, como óleo de menta para pastas de dentes e géis dentais, são esse tipo de material e sofrem particularmente desse problema. Foi até ago- ra provado ser impossível manter as perdas desses ativos nesse ambiente em níveis aceitáveis.

Foi verificado agora que é possível preparar cápsulas com casca de hidrogel que podem reter a maior parte ou até todo o teor de ativo, mes- mo quando expostas a uma fase contínua altamente tensoativa. Portanto, são fornecidas microcápsulas compostas de paredes de hidrogel e um con- teúdo incluindo um ativo de sabor ou aroma e um solvente para o mesmo, o solvente tendo um Clog P>5, e estando presente em uma proporção tal que o ativo em solução tenha um Iogaritmo calculado de base 10 do coeficiente de partição entre o solvente e uma fase aquosa contínua contendo 1,5% em peso do tensoativo aniônico de pelo menos 1,7.

ClogP, o Iogaritmo calculado de base 10 do coeficiente de parti- ção octanol-água, é um parâmetro bastante conhecido, especialmente na indústria de cuidados com os tecidos. Os números de CIogP usados para fins desta invenção são aqueles encontrados no sistema Scifinder® do Che- mical Abstracts® Service. Estes são calculados usando o programa comerci- almente disponível Advanced Chemistry Development (ACD/Labs), V8.14.

O Iogaritmo do coeficiente de partição para o sistema óleo-fase contínua (a partir daqui Log Pocs) é o Iogaritmo da razão das concentrações do ativo na fase ativo/solvente para a fase contínua após a partição estar completa. A fase contínua padrão para isto é uma solução 1,5% em peso de um tensoativo aniônico em água. Experimentos de partição foram feitos para determinar o coeficiente de partição de produtos químicos em solução ten- soativa. O Iogaritmo do coeficiente de partição química na solução tensoati- va (Log Pocs) foi calculado como a seguir: Log Pocs = Log (C0 / Ccs)

onde Co e Ccs são as concentrações (em g/cm3) do produto químico nas fases óleo e solução tensoativa, respectivamente.

Em uma modalidade ilustrativa este pode ser superior a 2. Um Log Pocs satisfatório pode ser facilmente obtido pelo especialista usando a habilidade comum da técnica para qualquer combinação de óleo e fase con- tínua.

O ativo pode ser qualquer saborizante ou fragrância adequada para o uso desejado. Existem muitos desses materiais. Exemplos ilustrativos incluem (mas não se restringem a) óleo de menta, mentol, beta-damascona, mentona, alfa-ionona, alfa-irona, acetato de nerila, d-limoneno, decanal, oc- tanal, acetato de mentila, salicilato de mentila, cicloexano propionato de alila e octanoato de alila. É possível usar mais de um desses óleos, em uma mistura ou separadamente em diferentes cápsulas. Uma mistura de óleos deve natu- ralmente obedecer as exigências de Log Pocs descritas acima.

Os solventes para uso nas microcápsulas são quaisquer solven- tes que podem parcialmente ou completamente dissolver o ativo desejado, desde que o Log Pocs desejado possa ser obtido. A seleção de um solvente ou solventes adequados está bem dentro da habilidade da técnica. Exem- plos ilustrativos de solventes adequados incluem, di- e triglicerídeos, migliol, óleo de soja, óleo de oliva, óleo de parafina, ácido palmítico, flocos de óleo de soja, flocos de soja-semente de algodão, cera parafínica, cera de carnaú- ba e cera de abelha.

As cápsulas de hidrogel podem ser selecionadas de quaisquer cápsulas adequadas conhecidas na técnica. O material da cápsula é tipica- mente (mas não sempre) de gelatina, alginato, pectina e carragenina. De acordo com certas modalidades ilustrativas, as microcápsulas podem com- preender uma mistura de gelatina e CMC. Essas cápsulas são geralmente preparadas por um método de coacervação complexa bem conhecido e lar- gamente utilizado pela técnica. Uma maneira típica desse método é disper- sar o ativo na forma de gotículas em uma solução ou dispersão aquosa de um polímero formador de microcápsula. Este polímero é, então, induzido a depositar nas gotículas de ativo e endurecer.

A espessura das paredes da cápsula é selecionada para prover 0 melhor compromisso entre processamento e estabilidade em estocagem de um lado, e liberação do ativo em circunstâncias desejadas. O especialista pode determinar prontamente e obter uma espessura de parede adequada. Sem limitação, a razão do diâmetro da cápsula para a espessura de parede da cápsula, R, é de pelo menos 10:1. Em outras modalidades, Ré 12:1, 16:1 e 20:1.

Tamanhos de cápsulas não são críticos e os tamanhos típicos encontrados na técnica são, portanto, úteis no processamento desta inven- ção. Sem limitação, os tamanhos podem ficar na faixa de 100 a 2000 micrô- metros. Além dos ingredientes acima especificados, as cápsulas e/ou o ativo podem conter quaisquer outros ingredientes-padrão conhecidos na técnica para propriedades particulares, adicionados em quantidades reco- nhecidas na técnica. Um exemplo é o uso de carga nas paredes das cápsu- las para reforço e/ou redução de preço. Quaisquer dessas cargas conheci- das na técnica podem ser usadas, mas exemplos típicos incluem materiais celulósicos, como celulose microcristalina e cargas minerais, como talco, argilas e sílica.

O material da cápsula pode ser colorido, e isto pode ser conse- guido pela adição de qualquer corante solúvel em óleo adequado. Pigmentos coloridos podem também ser usados, e estes podem também prover um e- feito de carga / reforço, como acima descrito.

As cápsulas podem ser incorporadas nas composições nas quais sua presença é desejada por quaisquer meios convencionais, como mistura de baixo cisalhamento. Exemplos ilustrativos não-limitativos de tais composições incluem pastas de dente e géis dentais, detergentes de lava- gem de roupas, amaciantes de roupas, produtos de cuidado com o cabelo, como xampus e condicionadores, cosméticos e cremes medicinais, produtos de limpeza pessoal como géis de banho, loções corporais e sabonetes. Além das cápsulas, estas composições podem conter todos ou quaisquer ingredi- entes-padrão reconhecidos na técnica, conhecidos por serem úteis nessas composições, nas proporções reconhecidas na técnica. A natureza destes ingredientes conhecidos variará dependendo da natureza da composição, mas exemplos típicos não-limitativos incluem pigmentos (colorantes), cargas e extensores, agentes de espessamento, modificadores de reologia, aditivos de fragrância ou sabor, tensoativos, conservantes e fixadores.

As cápsulas são especialmente úteis em composições com um alto teor de tensoativo, isto é, aquelas tendo um teor de tensoativo entre cer- ca de 1-10% em peso. Estas fornecem ambientes especialmente difíceis para retenção de longo prazo do ativo, e microcápsulas convencionais tipi- camente perderão até 90% e mesmo 100% do ativo encapsulado na estoca- gem. Entretanto, as cápsulas acima descritas retêm mais ativo nestas condi- ções adversas. Portanto, é também fornecida uma composição tendo um teor de tensoativo de 1-10% em peso, a composição compreendendo ativo de saborizante ou fragrância encapsulado fornecidos em cápsulas descritas acima.

Adicionalmente é fornecido um método de aumento da vida de estocagem de ativo de saborizante ou fragrância encapsulada em uma com- posição que constitui um ambiente altamente tensoativo, compreendendo incorporar o ativo nas microcápsulas descritas acima e misturar as micro- cápsulas na composição.

São fornecidos a seguir uma série de exemplos não-limitativos que servem para ilustrar adicionalmente as microcápsulas, composições e métodos. Os exemplos, que descrevem certas modalidades ilustrativas, não devem ser considerados como Iimitativos das microcápsulas, composições ou métodos de qualquer maneira. A não ser que indicado o contrário, todas as proporções são em peso. Exemplo 1

Cápsulas de hidrogel foram feitas usando coacervação comple- xa como processo de encapsulação, usando métodos conhecidos na técni- ca. Gelatina e CMC foram os materiais de encapsulação. Dois tipos de cáp- sulas foram feitos. O primeiro tipo tinha um núcleo de uma mistura de 20% em peso de saborizante citrus, a mistura de saborizantes tendo um Log Pocs calculado de 2,3, e 80% em peso de solvente de diluição migliol (Óleo MCT). O segundo tipo tinha um núcleo de 100% em peso de saborizante citrus. As cápsulas tinham uma faixa de tamanho de partícula de 500 a 1000 mícrons. As cápsulas com saborizante foram carregadas na seguinte formulação de gel dental não-saborizada, a 2% em peso de carga:

Glicerol (98%) 1,60

espessante1 0,30

sorbitol (70%) 70,75

água purificada 7,80

monofluorofosfato de sódio2 0,75

conservantes 0,20 sacarina sódica 0,10

sílica3 6,00

Silica4 9,00

agente tixotrópico5 2,00

Iauril sulfato de sódio 1,50

1. goma de celulose (Blanose® 7MFD ex Aqualon Co.)

2. Phoskadent® Na 211 ex BK Giulini Chemie, Alemanha)

3. Syloblanc®81 ex Grace, Alemanha

4. Syloblanc®82 ex Grace, Alemanha 5. Aerosil® 200 ex Degussa, Alemanha

A 98 partes em peso desta formulação, foram incorporadas 2 partes de cápsulas.

As amostras foram deixadas equilibrar em temperatura ambiente por duas semanas. Após duas semanas, as cápsulas foram removidas do gel dental. O gel dental foi analisado para determinar a quantidade de sabo- rizante que tinha particionado a partir do núcleo da cápsula. O saborizante foi extraído do gel dental, utilizando uma mistura de 80% de hexano e 20% de acetona, como solvente de extração analisado por GC FID. Foi verificado que as cápsulas de acordo com a invenção tinham melhor retenção de sabo- rizante, 22% do saborizante particionaram para a base do gel dental, en- quanto aquelas que continham 100% de saborizante como o material de nú- cleo teve 49% da partição de saborizante para a base do gel dental. Exemplo 2

Cápsulas de hidrogel foram feitas como descrito no Exemplo 1. O núcleo da cápsula continha uma mistura de 10% em peso de sabor horte- lã, a mistura saborizante tendo um Log Pocs calculado de 2,0 e 90% em pe- so de solvente de diluição migliol (Óleo MCT). As cápsulas tinham uma faixa de tamanho de partículas de 500 a 1000 mícrons. As cápsulas com sabori- zante foram carregadas em uma formulação de gel dental sem sabor, como descrito no Exemplo 1, a 2% em peso de carga.

As formulações foram submetidas a estudos de envelhecimento acelerado realizados por 12 semanas a 40°C, período que se aproximava de dois anos em condições de ambiente (a duração esperada de um gel den- tal).

Após 12 semanas, as cápsulas do gel dental foram avaliadas com diferentes critérios:

Teste sensorial - avaliação da intensidade de sabor de amostra nova vs. amostra com 12 semanas @ 40°C Integridade de cápsula - Avaliação visual por microscopia de microcápsu-

Ias ainda intactas.

Teste sensorial foi feito por um araliador treinado. O avaliador avaliou as amostras com os membros escovando seus dentes com a amos- tra por 120 segundos, e dando notas à amostra por intensidade de sabor a 15 s, 30 s, 45 s, 60 s, 90 s e 120 s. Resultados do teste sensorial mostraram que a amostra envelhecida tinha um perfil de intensidade de sabor durante o ciclo de escovação similar ao da amostra fresca. Estes resultados são mos- trados na figura 1. Integridade de cápsula foi avaliada por microscopia. Re- sultados indicam que as cápsulas são estáveis no produto de gel dental. Exemplo 3

Cápsulas de hidrogel foram feitas como descrito no Exemplo 1. Neste caso, três tipos de cápsulas de saborizante foram preparados. A pri- meira continha uma mistura de 20% em peso de mistura de saborizantes de frutas vermelhas tendo um Log Pocs calculado de 2,3, e 80% em peso de solvente de diluição Migliol (Óleo MCT). A segunda continha uma mistura de 20% em peso de mistura de saborizante tropical tendo um Log Pocs calcula- do de 2,6 e 80% em peso de solvente de diluição migliol (Óleo MCT). A ter- ceira continha uma mistura de 20% em peso de mistura de saborizante citrus tendo um Log Pocs calculado de 2,2 e 80% em peso de solvente de diluição migliol (Óleo MCT). Como controle, uma cápsula de hidrogel contendo Migli- ol (Óleo MCT) como material do núcleo foi preparada. As cápsulas tinham uma faixa de tamanho de partícula de 500 a 1000 mícrons. As cápsulas com sabor e as cápsulas em branco (blank) foram carregadas separadamente em uma formulação de gel dental com 1% em peso de sabor de hortelã, em uma carga de 2% em peso. A formulação era idêntica àquela descrita no Exemplo .1, com a diferença de que 1 parte de água é substituída por uma parte de um sabor de hortelã proprietário da Givaudan Flavors Corp. A 97 partes des- ta formulação foram adicionadas 2 partes de microcápsulas e 1 parte do sa- bor de hortelã.

As amostras foram deixadas equilibrar à temperatura ambiente por 2 semanas. Após 2 semanas, as amostras foram analisadas quanto à intensidade de sabor durante o ciclo de escovação.

Teste sensorial foi feito por um painel treinado. O painel avaliou as amostras escovando seus dentes com a amostra por 120 segundos, e dando notas à amostra quanto a intensidade de sabor a 15 s, 30 s, 45 s, 60 s, 90 s e 120 s. Os panelistas estavam procurando um segundo perfil de sa- bor sendo liberado durante a escovação.

Resultados do teste sensorial mostraram que as cápsulas com sabor no gel dental liberaram um sabor secundário distinguível durante o ciclo de escovação. As cápsulas em branco do gel dental não forneceram um segundo perfil de sabor. A figura 2 mostra as curvas de intensidade de sabor para as cápsulas saborizadas com frutas vermelhas, citrus e sabor tropical. As cápsulas foram se rompendo e transferindo um segundo sabor distinguível durante o ciclo de escovação. Exemplo 4

Cápsulas de Hidrogel foram preparadas como descrito no E- xemplo 1. Neste caso, as cápsulas foram preparadas com razões de diâme- tro de núcleo para espessura de parede de 12:1 e 20:1. O núcleo da cápsula continha uma mistura de 10% em peso de sabor de hortelã tendo um Log Pocs calculado de 2,0 e 90% em peso de solvente de diluição migliol (Óleo MCT). As duas razões foram também executadas com duas faixas de tama- nho de partícula, 500 a 1000 mícrons e 1000 a 2500 mícrons. As cápsulas saborizadas foram carregadas em uma formulação de gel dental sem sabor, como descrito no Exemplo 1, a 2% em peso de carga.

As amostras foram analisadas por Teste de Dureza para deter- minar a extensão de ruptura das cápsulas durante o ciclo de escovação. O teste de dureza foi realizado em uma máquina de teste de escovação da ADA (American Dental Association) do tipo V8 Cross Brushing Machine. O seguinte procedimento foi usado para o Teste de Dureza:

Método da máquina de escovação tipo V-8:

.1. Ajustar a tensão da máquina à força desejada (gramas). Cali- brar com um tensiômetro de mola para verificar o ajuste da força.

.2. Pesar 1,0 grama do gel dental em uma espátula. Depositar na escova de dentes.

.3. Molhar a escova de dentes com 5,0 ml de água desionizada.

.4. Colocar um recipiente plástico sobre o conjunto.

.5. Ligar a máquina de escovação por 30 segundos. Desligar a

máquina.

.6. Remover o recipiente plástico do topo do conjunto. Enxaguar a escova e os dentes com 50 ml de água desionizada. Coletar em um recipi- ente plástico.

.7. Remover o recipiente plástico do conjunto. Filtrar a pasta flui- da através de um funil com papel de filtro (Papel de filtro Qualitative 4). Cole- tar cápsulas no papel de filtro.

.8. Avaliar cápsulas do papel de filtro com um microscópio com ampliação de 4X.

Contar o número de cápsulas intactas e o número de cápsulas rompidas.

.9. % de ruptura de cápsulas = cápsulas quebradas na amos- tra/total de cápsulas na amostra *100

Os resultados do teste de dureza são mostrados na figura 3. E- Ies mostram que a espessura de parede da cápsula afeta a maneira como as cápsulas se rompem durante o ciclo de escovação. Cápsulas com uma razão de núcleo para parede de 12:1 tinham uma taxa de ruptura de cápsu- las de 60% a 70% após escovação por 120 segundos, enquanto cápsulas com uma razão de núcleo para parede de 20:1 tinham uma taxa de ruptura de cápsulas de 90% a 92% após escovação por 120 segundos. Quanto mais fina a parede da cápsula, maior a taxa de ruptura de cápsulas durante a es- covação. Exemplo 5

Cápsulas de hidrogel foram preparadas da maneira descrita no Exemplo 1. Neste caso, foi realizada uma série de concentrações com Óleo de Menta e Migliol como os materiais do núcleo, os conteúdos das cápsulas sendo os seguintes:

Cápsula A - 10% óleo de menta, 90% migliol Cápsula B - 20% óleo de menta, 80% migliol Cápsula C - 50% óleo de menta, 50% migliol Cápsula D - 100% óleo de menta As cápsulas tinham uma faixa de tamanhos de partícula de 500

a 1000 mícrons. As cápsulas com sabor foram carregadas separadamente em uma formulação de gel dental sem sabor em uma carga de 2% em peso. A formulação foi idêntica à descrita no Exemplo 1.

As amostras foram deixadas equilibrar em temperatura ambiente por duas semanas. Após duas semanas, as cápsulas foram removidas do gel dental. O gel dental foi analisado para determinar o montante de sabor que tinha particionado a partir do núcleo da cápsula. O saborizante foi extra- ído do gel dental, utilizando uma mistura de 80% hexano e 20% acetona, como solvente de extração analisado por GC FID. Foi verificado que as cáp- sulas de acordo com a invenção tinham melhor retenção de sabor. As per- centagens em peso do saborizante de menta perdido para a formulação de gel dental foram as seguintes: Cápsula A - 30% Cápsula B - 45% Cápsula C - 65% Cápsula D - 95%

Embora as microcápsulas, composições que incorporam as mi- crocápsulas e métodos tenham sido descritos acima em relação a certas modalidades ilustrativas, deve ser entendido que outras modalidades simila- res podem ser usadas ou modificações e adições podem ser feitas às moda- lidades descritas para realização da(s) mesma(s) função(ões). Além disso, todas as modalidades divulgadas não são necessariamente alternativas, já que várias modalidades podem ser combinadas para prover as característi- cas desejadas . Variações podem ser feitas por uma pessoa versada na téc- nica sem se afastar do espírito e escopo da divulgação. Assim, as microcáp- sulas, composições contendo as microcápsulas, e métodos não devem ser limitados a qualquer modalidade singular, mas ao invés disso devem ser in- terpretados em amplidão e escopo de acordo com as reivindicações citadas em anexo.

Claims

1. Microcápsulas compostas de paredes de hidrogel e um conte- údo incluindo ativo saborizante ou fragrância e um solvente para o mesmo, o solvente tendo um Clog P>5, o solvente estando presente em uma propor- ção tal que o ativo em solução tenha um logaritmo calculado de base dez do coeficiente de partição entre o solvente e uma fase aquosa contínua conten- do 1,5% em peso de tensoativo aniônico (Pocs) de pelo menos 1,7.

2. Microcápsulas de acordo com a reivindicação 1, em que o Pocs é pelo menos 2.

3. Microcápsulas de acordo com a reivindicação 1, em que a razão do diâmetro da cápsula para a espessura de parede da cápsula, R, é de pelo menos 10:1, mais preferivelmente de pelo menos 12:1, ainda mais preferivelmente de 16: 1 e no máximo da preferência de 20:1.

4. Microcápsulas de acordo com a reivindicação 1, em que o diâmetro de cápsula fica na faixa de 10O a 2000 micrômetros.

5. Composição em que é desejado o encapsulamento de sabori- zante ou fragrância, compreendendo ingredientes conhecidos apropriados para essa composição e microcápsulas como definidas na reivindicação 1.

6. Composição de acordo com a reivindicação 5, na qual um dos referidos ingredientes conhecidos é um tensoativo, presente na composição em um teor de 1-10% em peso.

7. Composição de acordo com a reivindicação 5, em que a com- posição é uma das seguintes composições: pastas de dente e géis dentais, detergentes de lavagem de roupas, amaciantes de roupas, produtos de cui- dado com o cabelo, como xampus e condicionadores, cosméticos e cremes medicinais, produtos de limpeza pessoal como géis de banho, loções corpo- rais e sabonetes.

8. Método para aumentar a vida em estocagem de ativo sabori- zante ou fragrância encapsulada em uma composição que constitui um am- biente altamente tensoativo, compreendendo incorporar o ativo nas micro- cápsulas como definidos na reivindicação 1, e misturar as microcápsulas na composição.