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.