JPH07506376A - マイクロカプセル封入 - Google Patents
マイクロカプセル封入Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
マイクロカプセル封入
本発明はポリマー粒子内への生物学的活性材料のマイクロカプセル封入に関し、
これは生物学的活性材料の遅延放出に有用である。
Handjanj et al、、米国特許第5,139,783号明細書は生
物学的化合物などの化粧品的活性剤(cosmeticac t i ve a
gen t)を含むことができ、外部ゲル相に包まれていることができるアルギ
ニンカプセルを開示している。本発明の組成物は生物学的活性材料がマイクロカ
プセルの形成の後でなく、その間に導入される点で1randjani Ct
al、のものと異なる。
発明の概略
本発明は設備経費及び必要動力が低(、不溶性の生物学的活性材料を有効に封入
することができ、長期間安定なマイクロカプセル分散系が得られ、そのような分
散系を有利に用いることができる、生物学的活性材料の封入の方法を提供する。
本発明の1つの実施態様は、基本的に非流動性であるが破壊を伴わずに撹拌する
ことができるチキソトロープゲルを形成し、生物学的活性材料と硬化可能な非混
和性有機液体の実質的に均一な担体組成物を形成し、該ケ″と均一なす体組成物
を・該ゲルに認知できる破壊を起こさずに均一な該担体組成物を該ゲル中の滴と
して微細分散するように該ゲルを撹拌しながら、得られる組み合わせにおいて平
均して該ゲルが連続相となり、均一な該担体組成物が分散相となる割合で合わせ
、該滴を硬化してその結果マイクロカプセル対人生物学的活性材料の安定な分散
系を得ることを含む、生物学的活性材料のマイクロカプセル封入の方法である。
本発明の他の実施態様は、基本的に非流動性の水性チキソトロープゲルの連続相
、及びそこに安定して分散されたポリマーの微細マイクロカプセルを含む組成物
であり、該マイクロカプセルは有害生物防除剤(pes t ic 1de)を
含む。
発明の詳細な説明
本発明の方法及び生成物の場合水性ゲルは、十分な水溶性ゲル化剤と水を混合し
、本発明で望まれている粘性で基本的に非流動性の形態でゲルを形成することに
より作られる。ゲル化剤の量が不十分であると、例えばコロイドの形成により、
単に得られる溶液の粘度を増すだけであり、溶液は依然として容易に流動し得る
(pourable)。そのような増粘溶液の場合はゲルと異なり、懸濁された
滴又は懸濁された固体が、例えば1日又は1力月などの時間を経て放置されると
結局沈降する。
さらに詳細に記載すると、本発明に望まれているゲルの基本的非流動性の状態は
、内径が約5cmの円筒状ガラス容器に入れた場合のゲルの流動特性に関して定
義することができる。少なくとも1/2時間乱さずに放置した後、容器を反転さ
せた場合、基本的非流動性ゲルは少なくとも3秒間、好ましくは少なくとも5秒
間流動しない。容器のゲル内容物動性であることができる。そのような撹乱の直
後でさえゲルが非流動性のままである、すなわちゲルを含む容器を反転した場合
に少なくとも5秒間、基本的に硬いのが好ましい。
ゲルは基本的に非流動性であるが、ゲルの破壊を起こさずに撹拌可能でもあり、
すなわちゲルは破壊されて破片となることなく撹拌することができる。破壊は本
明細書で後に記載する通り、硬化可能な有機液体を分散するゲルの能力を損なう
。
本発明のゲルの非流動性及び撹拌性は室温で、例えば15〜25℃で存在するの
が好ましい。
本発明のゲルは、それが硬くて非流動性であり、撹拌すると多少低粘度であるが
放置すると再び硬くて非流動性となる点でチキソトロープ性である。
ゲル化剤の例には粘土、セルロース誘導体、ポリアクリル酸、多糖、ゼラチン、
ゴム、澱粉、アルギニン、ポリビニルアルコール、ステアリン酸ナトリウムポリ
エチレングリコール及びエチレン無水マレイン酸コポリマーが含まれる。好まし
いゲル化剤にはカルボキシメチルセルロース、及びコポリマーの塩を形成するた
めにNaOHなどの塩基水溶液で処理(加水分解)した後のエチレン無水マレイ
ン酸コポリマーが含まれる。塩基水溶液を用いた処理を行わないと、例えばゲル
中の水の重量に基づいて25重量%などの非常に大量で用いないとポリマーは水
の粘度を増すがゲル化しない傾向がある。
基本的に流動性の撹拌可能なゲルの形成のために必要なゲル化剤の量刑の重量に
基づいて1〜15%以内であろう。試薬がカルボキシメチルセルロース塩の場合
、好ましい量は8〜12重量%であり、コポリマー塩が試薬の場合、好ましい量
は1〜5重量%である。
好ましい水性ゲルは10重量%のカルボキシメチルセルロースの金属塩水溶液、
及び架橋エチレン−無水マレイン酸コポリマーの加水分解から誘導されたゲル(
EMA”−91及びEMA”−61、Mon5anto Chemical C
o、)である。
硬化可能な有機液体中の生物学的活性材料の分散系又は溶液は、粉末又は液体活
性材料を硬化可能な液体と混合することにより形成される。
材料が液体に溶解性の場合、担体組成物は溶液であり、材料が液体に不溶性の場
合、担体組成物は分散液である。後者の場合、分散剤を用いることができる。最
終的に生物学的活性材料を封入するマイクロカプセルを形成することができる材
料及び硬化可能な液体の割合は広く変化させることができる。
有機液体の選択は、いずれの実施態様の硬化を用いるかに依存する。
有機液体には、溶解されたポリマー又はポリマー前駆体が含まれる。液体の硬化
は、(1)例えば溶媒の除去により溶液からポリマーを析出させ、活性成分をポ
リマー内に溶解又は分散すること、又は(2)後文に記載する通りポリマー前駆
体を重合してゲル中で生物学的活性材料を含むポリマーマイクロカプセルを形成
することのいずれかを含む。
担体組成物は硬化可能な有機液体が存在する故に液体であり、ゲルと混合されて
ゲル内で担体組成物の滴の微細分散系を形成する。微細分散速に分散して生物学
的活性材料を含む微滴となる。硬化可能な液体が生物学的活性材料の溶液でなく
分散液の場合、撹拌により活性材料が硬化可能な液体から押し出されることはな
い。ゲルは液体担体組成物よりずっと粘性であり、後者の粘度は25℃で約1〜
600センチポアズ(cpS)の範囲であるのが好ましい。本発明で用いられる
ゲルの粘度は、液体組成物の粘度の少なくとも約2倍である(すなわち25℃で
約2〜1200cps)、本明細書に記載する粘度は、Brookf 1eld
粘度計を用いて測定する。
ゲル組成物の形成のための撹拌は低回転速度、例えば60rpm及び一般に15
0rpmより高くない速度で単純な櫂形撹拌翼を運転することにより行うのが好
ましい。より高速も用いることができるが、利点は与えず、動力消費の増加、泡
形成、及びもし存在すれば分散された生物学的活性材料の硬化可能な有機液体の
滴からの分離の危険という欠点がある。小バッチの場合、滴の分散は通常スパチ
ュラを用いることにより手動混合で得ることができる。
均一な担体組成物と水性ゲルの割合は、ゲルが連続相を形成するのに十分な量で
存在し、担体組成物が分散相を形成するような割合である。
一般にこのためには、分散相が組成物全体(連続相と分散相)の少なくとも50
重量%より多くないことが必要である。滴として存在する均一な担体組成物の割
合は所望の生物学的活性材料の濃度に依存する。組成物全体の重量に基づいて一
般に少なくとも0.5%、好ましくは少なくとも1%の生物学的活性材料が望ま
しい。少な(とも1000センチポアズものゲルの高粘度は、滴を分離させ、凝
集させず、ゲル中で優れた分散状態に保つ。分散により、滴中の有機液体の硬化
による滴のマイク、1
0カプセルへの変換が容易になる。
本発明の方法によって得られ、本発明の製品中に存在するマイクロカプセルの平
均粒径は、平均直径が約1〜1000ミクロンであり、1〜200ミクロンの範
囲が望ましい。好ましい適用法がゲル/マイクロカプセル組成物の希釈及びその
後の噴霧である場合、より小さいカプセル寸法が望ましい。生物学的活性材料は
マイクロカプセル内の芯として、すなわちポリマー殻によって囲まれて存在する
ことができ、これは活性材料が最初の硬化可能な有機液体中の分散系として存在
する場合に起こる。活性材料が有機液体中の溶液として存在する場合、ポリマー
沈澱による液体の硬化は、ポリマーマトリックス中に活性材料が均一に分散され
たマイクロカプセルを与えることが多い。例えば界面重合、溶媒蒸発などの有機
液体を硬化する方法は、マイクロカプセルの物理的性質にも影響を与え得る。界
面重合により形成されたマイクロカプセルは通常、活性成分を封入するポリマー
殻を有する。他方、溶媒の蒸発により形成されたマイクロカプセルはポリマーと
活性成分の均一な分散系である傾向がある。
硬化可能な液体につきさらに詳細に説明する?ために、好ましい実施態様におい
て界面重合により硬化を行う。この実施態様の場合、有機液体は少なくとも2つ
のイソシアナート又は酸クロリド基を含む少なくとも1種の水不溶性多官能基性
縮重合モノマー、あるいはそのような多官能基性化合物の混合物、ならびに場合
により水不溶性有機溶媒を含む。有機液体/活性材料組成物を、その後上記の水
性ゲルと混合し、ゲルマトリックス中に懸濁されたマイクロカプセル封入活性材
料の滴を得る。続を含み、滴中のモノマー系と界面重合を行うことができる水溶
性相補的モノマー又はモノマーの混合物を撹拌によりゲル中に加える。分散系が
形成された後、及び界面重合反応の間、ゲルの撹拌を続けると、驚くべきことに
分散された滴の凝集が起こらない。好ましい水溶性相補的アミンはジエチレント
リアミンである。多官能基性モノマーの例にはトルエンジイソンアナート、セバ
コイルクロリド、ヘキサメチレンジイソシアナート及びテレフタロイルクロリド
が含まれる。好ましいポリイソシアナートはPAPI”(Dow Chemic
al Co、)として入手可能なポリメチレンポリフェニルイソシアナートであ
る。
ゲルの分散滴中に存在する液体モノマーを硬化する界面重合の別の実施態様では
、少なくとも1種の多官能基性イソシアナートを用い、その後相補的水溶性モノ
マー系を加えずに界面重合法を行う。この場合イソシアナート基のいくらかが水
性ゲル中で加水分解してアミノ基を与え、それが自己縮合によりポリウレアを形
成する。
さらに別の実施態様の場合、有機液体は水不溶性溶媒中のポリマーの溶液であり
、活性材料がそこに溶解又は分散される。この有機液体をゲル中に分散する払液
体はゲル中に懸濁された溶媒、ポリマー及び活性材料を含む分離した滴の形態を
とる。滴は、ゲル組成物の加熱による溶媒の蒸発により硬化され、硬いマイクロ
カプセルを形成する。この方法のための好ましいポリマーはポリメチルメタクリ
レート、ポリ乳酸又は乳酸/グリコール酸コポリマーである。好ましいポリマー
溶媒はメチレンクロリドである。
3.523,906号明細書に開示されている方法に関連した方法に従う。これ
らの参照文献は本発明のゲル分散組成物、それらの製造法又は本明細書に記載の
本発明の利点を開示していない。
溶解されたポリマーの析出による分散滴中の有機液体の硬化の他の実施態様の場
合、ポリマーのための有機溶媒はゆっくりと水に溶解することができ、それによ
って溶媒がゆっくりゲルマトリックス中に移動し、同時に加熱することな(活性
材料を含むマイクロカプセルを遊離するように選択する。そのような水溶性溶媒
の例には酢酸エチル、テトラヒドロフラン及びシクロヘキサノンが含まれる。こ
れらの溶媒は水中に混和性であり、それにより水性ゲル中で混和性であることが
できるが、水不溶性ポリマーとの溶液中に存在する場合、滴は水性ゲルと非混和
性であり、それにより活性/有機液体担体組成物が水性ゲルにおいて分散滴とし
て形成されることが可能になる。すべての割合で水と混和性の迅速溶解溶媒を用
いると(例えばメタノール、アセトンなど)、撹拌の間に滴の凝集が起こる傾向
がある。
滴が硬化されてマイクロカプセルである場合、水性ゲル中の滴分散系の安定性は
保持される。得られた本発明の生成物、すなわち水性ゲル中の生物学的活性材料
を含むマイクロカプセルの分散系は、室温で3力月保存する間、視覚検査により
決定して沈降がないことから示される通り、非常に安定である。従来の水性分散
系の場合、増粘剤を用いないと一般に製造直後の一夜で沈降が起こり、増粘剤を
用いても長期間保存すると沈降が起こることが多い。
ゲルに加えられる生物学的、活性材料、及びそれがモノマー、ポリマー、は、互
いに不活性でなければならない。活性材料は水に対して十分に不活性(非−反応
性)で、活性材料が分散滴又はそれから形成されるマイクロカプセルの形態の表
面にあっても活性材料と回りのゲルの間に認知できる反応がないのが好ましい。
この非−反応性の性質内で多様な生物学的活性材料を本発明で用い、マイクロカ
プセルと接触するべき対象に治療的利益を与えることができる。生物学的活性材
料の例には除草剤、殺菌・殺カビ剤、殺虫剤、殺線虫剤、殺ダニ剤(acari
cides)、殺ダニ剤(miticides)、殺ウイルス剤、アルジシド(
a1gicidesL殺バクテリア剤、植物成長調節剤、及びそれらの混合物な
どの農薬、ならびに医薬が含まれる。
本発明のゲル組成物生成物は、外部包装からの漏れを最小にする点で農薬の取り
扱い法として特に有用である。ゲル組成物はカートリッジ、歯磨きペースト型チ
ューブ及び袋に包装することができ、これらの容器から直接適用することができ
る。そのまま適用すると、ゲル組成物は従来の農業用調剤より優れたいくつかの
利点を有する。これらは木又は葉、あるいは昆虫が入ることができる割れ目に直
接適用することができ、ゲルのチキソトロープ性のために従来の農業スプレーよ
り長期間適所に留まると期待される。これらのゲルはすきまへの直接注入により
適用することができる。これらの調剤は噴霧による適用の前に希釈のために、水
中に機械により注入するか、又は混合することもできる。
ポリマー成分はマイクロカプセル中に存在する活性材料の放出を制御する。先行
技術の放出制御マイクロカプセルの場合と同様に、放出の連孔性を調節するため
に場合により用いられるアジュバントにより、広い範囲で調節することができる
。
従来の放出制御系に関して文献で引用された利点、例えば哺乳類毒性の低下、作
業者暴露の減少及び長期間の活性は、本発明のゲル組成物の場合も真実である。
本発明はゲル中に懸濁された放出制御マイクロカプセルを含む低経費の放出制御
組成物を提供する。これらの組成物の製造法は著しく簡単であり、従来の種型撹
拌機、混練機などの低力混合装置を用いる。低剪断混合により活性成分の溶液の
みでな(、活性成分の分散系も非封入活性成分を与えることなく用いることが可
能になる。
実施例1
低粘度領域の食品用銘柄で置換度が0.7のカルボキシメチルセルロースのナト
リウム塩(CMCLF−7)10重量%の非流動性であるが撹拌可能な水性ゲル
50gに、6gのPAPI”901及び013gの粉末ペンスルフロンメチル除
草剤の混合物を、約30秒間手動撹拌して加え、ゲルにおけるPAPI’及び除
草剤混合物の滴の微細分散系を製造した。続いて一定の手動撹拌(スパチュラを
用いて)により0.2gのジエチレントリアミンを加え、直径が2〜50ミクロ
ンの架橋ポリウレアマイクロカプセルを生成する。ゲル中でPAPI”及び除草
剤の混合物を終夜放置した。過剰の水中の、熟成されたマイクロカプセル−ゲル
混合物の試料は、40時間でわずか約20%の生物学的活性材料(後文では“活
性”)、120時間で75%を放出した。放出速度は、示された時間にパーセン
ト活性を高圧液体クロマトグラフィー(HPLC)により測定した。
50gの実施例1で定義された10重量%CMC水性ゲルに、約15秒間手動撹
拌しながら、領 1%のジブチル錫ジラウレート触媒を含む6gのポリメチレン
ポリフェニルイソシアナート(PAPI”901、Dow Chemical
Co、)及び13gの粉末N−(((4゜6−シメトキシビリミジンー2−イル
)アミノカルボニル)−1−メチル−4−(2−メチル−2H−テトラゾール−
5−イル)−1H−ピラゾール−5−スルホンアミド除草剤の混合物を加え、ゲ
ルにおける混合物の滴の微細分散系を形成した。混合物をゲル中で終夜放置し、
それにより滴をPAP I”混合物の6滴のまわりでポリウレア殻に変換した。
5重量%のN−(((4,6−シメトキシピリミジンー2−イル)アミノカルボ
ニル)−1−メチル−4−(2−メチル−2H−テトラゾール−5−イル)−1
H−ピラゾール−5−スルホンアミドを含むカプセルは、非封入粉末化合物標準
の場合の100%と比較して24時間で41%の活性を水中で放出した。放出速
度は実施例1と同様にして得た。標準試料はPAPI’及びジブチル錫ジラウレ
ートを加えずに実施例2に記載の通りに製造した。
実施例3
40gの上記で定義された10重量%CMC水性ゲルに6gのPAPl”901
、■、Ogの液体有機リン殺虫剤である0、0−ジエチルO−(1,2,2,2
−テトラクロロエチル)ホスホロチオエート及び0゜ル中て終夜放置すると、微
滴がゲル中の水との反応により重合し、平均粒径(直径)が約25ミクロンの架
橋ポリウレアマイクロカプセルとなった。45℃の炉中で24時間熟成すると活
性の損失は29%であった。
同一ゲル中の非封入活性の標準分散系はHPLCにより測定すると同一条件下で
51%の活性の損失であった。標準試料は、ジブチル錫ジラウレート及びPAP
I’を省略する以外は実施例3に記載の通りに製造した。
実施例4
5.0gのEMA”91ポリマーを500gの水と混合し、2.3g(50重量
%)の水酸化ナトリウムで処理することにより、非流動性だが撹拌可能なエチレ
ン/マレイン酸無水物コポリマーゲルを製造した。
0.2gの粉末N−(((4,6−シメトキシピリミジンー2−イル)アミノカ
ルボニル)−1−メチル−4−(2−メチル−2H−テトラゾール−5−イル)
−18−ピラゾール−5−スルホンアミド除草剤及びジブチル錫ジラウレートで
触媒された1、OgのPへI) 1″901の混合物を7、OgのEMA’ゲル
に撹拌しながら加え、ゲル中に微細分散された混合物の滴を形成した。上記の通
りに製造した8、6gのHMA’ゲル中に分散された0、2gのジエチレントリ
アミンを含む他のゲル混合物を製造した。2つのゲル混合物を手動でブレンドし
、20分間放置して界面重合によりマイクロカプセルを形成した。ゲルからマイ
クロカプセルを回収するために、ゲルを50gの製塩化ナトリウム溶液で処理5
−イル)−1H−ピラゾール−5−スルホンアミドを放出した。
実施例1で定義された75gの10重量%CMC水性ゲルに、メチレンクロリド
中の10%Elvac i te’2008ポリ(メチルメタクリレート)(D
u Pon t Company)の溶液15g及び0゜3gの粉末N−(((
4,6−シメトキシピリミジンー2−イル)アミノカルボニル)−1−メチル−
4−(2−メチル−2H−テトラゾール−5−イル)−1H−ピラゾール−5−
スルホンアミド除草剤を、15秒秒間中かに機械撹拌しながら加えた。メチレン
クロリド溶液の優れた分散系が得られた後、混合物を30〜35℃でさらに3.
0時間撹拌し、溶媒を除去し、硬い5〜60ミクロンのマイクロカプセルを得た
。続いて水(500g)を撹拌しながら加え、遠心によりカプセルをゲルから単
離し、40〜50℃で乾燥した。マイクロカプセルは16,6重量%の活性を含
んだ。マイクロカプセルはpH7の過剰の緩衝水中の30℃において20.5時
間で、HP L Cにより測定される15%の活性を放水中に実施例1で定義さ
れた10重量%CMCを含む60gのゲルに、酢酸エチル中10%のElvac
i teR2008ポリ(メチルメタクリレ−ト長
(((4,6−ジメトキシビリミジン−2−イル)アミノカルボニル)−1−メ
チル−4−(2−メチル−2H−テトラゾール−5−イル)−1H−ピラゾール
−5−スルホジアミド除草剤の混合物を手動撹拌しながら加えた。ゲル及び活性
化合物を含むElvaciteR溶液の滴から成る白色不透明の塊がゲル中で均
一に及び微細に分散されるまで約30秒撹拌を続けた。ゲル組成物を3.5時間
放置すると酢酸エチルのはとんどが連続水性ゲル相に移動し、活性を含む硬い5
〜45μmのマイクロカプセルが残った。ゲル組成物を400mLの水で撹拌し
ながら希釈し、バスケット遠心を用いて濾過し、乾燥した。カプセルは16.6
重里%の活性を含んだ。
国際調査報告 PCT/US 93104215
Claims (9)
- 1.基本的に非流動性であるが破壊を伴わずに撹拌することができるチキソトロ ープゲルを形成し、生物学的活性材料と硬化可能な非混和性有機液体の実質的に 均一な担体組成物を形成し、該ゲルと均一な該担体組成物を、該ゲルに認知でき る破壊を起こさずに均一な該担体組成物を該ゲル中の滴として微細分散するよう に該ゲルを撹拌しながら、得られる組み合わせにおいて平均して該ゲルが連続相 となるのに十分であり、均一な該担体組成物が分散相となる割合で合わせ、該滴 を硬化してその結果マイクロカプセル封入生物学的活性材料の安定な分散系を得 ることを含む、生物学的活性材料のマイクロカプセル封入の方法。
- 2.実質的に均一な該担体組成物が硬化可能な該有機液体中の該生物学的活性材 料の分散系であることを特徴とする請求の範囲1に記載の方法。
- 3.硬化可能な該液体が重合性モノマーを含み、該硬化が該モノマーを重合して 封入された該生物学的活性材料を形成することを含む、請求の範囲1に記載の方 法。
- 4.硬化可能な該液体が有機溶媒に溶解したポリマーを含み、該硬化が該滴から 該溶媒を除去して該ポリマーを析出させ、マイクロカプセル封入された該生物学 的活性材料を形成することを含む、請求の範囲1に記載の方法。
- 5.該ゲルの粘度が2〜1200センチポアズ(cps)であることを特徴とす る請求の範囲1に記載の方法。
- 6.重合性モノマーがポリメチレンポリフェニルイソシアナートであり、該モノ マーの重合がジエチレントリアミンの添加を含む、請求の範囲3に記載の方法。
- 7.ポリマーがポリ(メチルメタクリレート)であり、溶媒が酢酸エチルであり 、該溶媒の除去が生成物を放置して溶媒を水性ゲル中に移動させることを含む、 請求の範囲4に記載の方法。
- 8.有効なマイクロカプセル封入量の非流動性水性ゲルの連続相、及び室温で3 カ月間沈降しないことにより安定にそこに分散されていることが示される、直径 が1000ミクロンより小のポリマーのマイクロカプセルを含み、該マイクロカ プセルが有害生物防除剤を含む組成物。
- 9.該有害生物防除剤を含む該マイクロカプセルが該水性ゲル中でその場形成さ れることを特徴とする請求の範囲8に記載の組成物。
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