專(zhuān)利名稱(chēng)：用超臨界流體進(jìn)行微囊包封的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在聚合物物質(zhì)中對(duì)材料，尤其是對(duì)溫度不穩(wěn)定或?qū)θ軇┎环€(wěn)定的材料進(jìn)行微囊包封的方法。本發(fā)明還涉及由這些方法制得的微囊包封的物質(zhì)。
背景技術(shù)：
的描述微囊包封是一種方法，通過(guò)它可以將活性或有用物質(zhì)的非常小的顆粒或液滴(“芯”)包覆在或嵌入基本上是惰性并起保護(hù)或分離作用的聚合物(“殼”)中。通過(guò)殼層的腐蝕、滲透或破裂可使芯材料從微膠囊釋放出來(lái)。微膠囊可用于多種用途，包括保護(hù)芯或?qū)⑿九c環(huán)境分離開(kāi)來(lái)以及持續(xù)或定時(shí)釋放芯材料。它們特別可用于醫(yī)學(xué)、藥物或獸醫(yī)制劑中?？梢允箽さ暮穸然虿牧献兓?，以便控制芯材料從微膠囊釋放出來(lái)的速度或時(shí)間。
為了制造微膠囊(例如用于受控釋放的用途)，包封的聚合物必須以流體的狀態(tài)進(jìn)行加工。已有技術(shù)提出了三種完成這種加工的方法(還有多種變體)(1)在芯材料存在下聚合液體單體或預(yù)聚物，從而形成圍繞芯的殼；(2)升高溫度使聚合物熔融；(3)將聚合物溶解在一種或多種溶劑中。聚合方案(1)是高度專(zhuān)用于特定化學(xué)物質(zhì)，并且它要求反應(yīng)物和反應(yīng)條件不能損害芯材料。熔融方案(2)要求聚合物在對(duì)芯材料無(wú)害的足夠低的溫度下熔融。這通常是難以實(shí)現(xiàn)的，尤其是在醫(yī)學(xué)和獸醫(yī)應(yīng)用中，其中芯材料經(jīng)常是對(duì)溫度不穩(wěn)定的，并且微膠囊必須有足夠高的熔融溫度，使得它們?cè)谫A藏條件下不會(huì)熔合在一起．溶解方案(3)的某些形式是最常使用的方法。在許多情況下，水是一種所選擇的溶劑。然而，治療劑往往溶解在水中，并且當(dāng)需要微囊包封的治療劑在長(zhǎng)時(shí)間如數(shù)星期內(nèi)或之后釋放時(shí)，通常要求包封的聚合物必需不溶于水中。否則，微膠囊在目標(biāo)釋放時(shí)間之前就在體內(nèi)溶解了。水不溶性的脂族聚酯，尤其是商業(yè)上用作生物吸收的外科縫線(xiàn)的乳酸和乙醇酸(glycolic acid)的共聚物(PLGA)作為受控釋放的聚合物已被很好地研究了。這些聚合物只溶于少數(shù)有機(jī)溶劑(例如乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿、二甲基甲酰胺、四氫呋喃和六氟異丙醇)中。而且，由于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度約為50℃，故熔融PLGA進(jìn)行微囊包封對(duì)于許多對(duì)溫度不穩(wěn)定的治療劑來(lái)說(shuō)是不可行的。結(jié)果，當(dāng)用PLGA微囊包封水溶性治療劑時(shí)，所選擇的方法通常是稱(chēng)為雙乳狀液法(也稱(chēng)為復(fù)合乳狀液法)的技術(shù)。
在雙乳狀液法中，用數(shù)量較多的PLGA非水溶液使治療劑的水溶液乳化；溶劑通常是二氯甲烷。然后將這種乳狀液在更大量的含表面活性劑的水中進(jìn)一步進(jìn)行乳化，形成水包(油包水)型的雙乳狀液．而后使聚合物溶劑(“油”)緩慢地蒸發(fā)，使聚合物硬化，包封含治療劑的內(nèi)部水滴．雙乳狀液法可用于多種治療劑，原因是治療劑只經(jīng)歷溫和的溫度(通常是室溫)，并且它只在內(nèi)部水-油界面上與溶劑接觸。
然而，雙乳狀液法有許多缺點(diǎn)。該方法非常費(fèi)時(shí)(至少4小時(shí))，難以按比例放大，需要大量的溶劑(每克聚合物約15克溶劑)以及甚至更多的水(每克聚合物約25克水)，會(huì)導(dǎo)致大量的廢流。部分是由于大量的廢溶劑，故通常實(shí)際上只有小于85％的治療劑包封在固體聚合物中。而且，二氯甲烷被確定為致癌物質(zhì)，所以其使用不受歡迎，原因是對(duì)在微膠囊中殘留的二氯甲烷污染物的憂(yōu)慮，以及對(duì)其使用的嚴(yán)格的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。
一些研究小組已經(jīng)試驗(yàn)了用超臨界或近似超臨界的流體作為微囊包封法的溶劑。超臨界流體(“SCF”)是一種保持高于其臨界壓力并高于其臨界溫度(高于該溫度時(shí)用任何壓力都不能使其液化)的致密氣體．盡管超臨界流體具有相似于氣體的性能，如高的壓縮性和低的粘度，但它們顯示出許多液體的性能，如高的密度和高的溶劑化本領(lǐng)。近似超臨界流體是一種在學(xué)術(shù)上不是超臨界的但卻顯示出許多超臨界流體的性能(如高的溶劑化本領(lǐng)和壓縮性)的流體。本說(shuō)明書(shū)中所用的術(shù)語(yǔ)“超臨界流體”包含近似超臨界流體。即使在室溫下通常是固體或液體的物質(zhì)，也可以通過(guò)施加合適的溫度和壓力使它們成為超臨界流體狀態(tài)．對(duì)超臨界流體及其性能的詳細(xì)描述可參見(jiàn)Debenedetti等人的J．受控釋放(J.ControlledRelease)24:27-44,28-29(1993),Smith，美國(guó)專(zhuān)利4,482,731(第4欄，48行-第7欄，23行)以及在Shine的聚合物物理性能手冊(cè)(Physical Properties ofPolymers Handbook)249-256上的18章聚合物和超臨界流體(Polymers andSupercritical Fluids)，各處(James E.Mark ed.1993)，所有這些文獻(xiàn)在本文中參考引用。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)超臨界流體的快速膨脹會(huì)使其中所溶解的溶質(zhì)發(fā)生沉淀，而超臨界流體溶劑只是簡(jiǎn)單地蒸發(fā)。Smith的美國(guó)專(zhuān)利4,582,731和4,734,451。這種現(xiàn)象已被采用在制造負(fù)載藥品微粒的藥物制劑上。Debenedetti等人，同上。Debenedetti等人將L-聚乳酸(L-PLA)和藥品洛伐他汀溶解在超臨界CO2中，然后通過(guò)噴嘴釋放溶液，制成微粒。壓力的快速下降導(dǎo)致聚合物和藥品共沉淀成微粒的不均勻集合體，它由含單個(gè)洛伐他汀針狀體的微球、含幾個(gè)針狀體的較大球體、不含凸出針狀體的微球以及不含任何聚合物涂層的針狀體組成。控制溫度和壓力條件就可以制造由聚合物連接起來(lái)的針狀體的纖維網(wǎng)。這個(gè)過(guò)程要求芯材料和殼材料在相同的溫度和壓力下都能溶于同樣的超臨界流體中。而且，兩種材料的相對(duì)沉淀速度的不同會(huì)導(dǎo)致微球的不均勻集合體，這可以部分地從Debenedetti小組的結(jié)果中看出。
另一種微囊包封的方法披露于Redding,Jr.的美國(guó)專(zhuān)利5,271,881中，它包括“突然的壓力變化”，盡管不使用超臨界流體。該方法包括使用由活塞或超聲波產(chǎn)生的高和低壓力的循環(huán)，從而在分散的芯材料周?chē)恋須げ牧?。值得注意的是，這種方法不包括使用超臨界流體，而是依靠不明確的物理力，可能是空化或剪切力，使殼材料沉淀。芯和殼材料的液體分散體必須基本上是不可壓縮的，以便使力產(chǎn)生作用。在使用這種方法的情況下，據(jù)說(shuō)使用多步法可使多種殼在芯的周?chē)恋怼?br> 盡管這些方法中的每種方法都是有用的，但本領(lǐng)域中仍然需要不要求使用可能對(duì)環(huán)境或微囊包封材料有不利影響的有機(jī)溶劑或高溫的快速、有效的微囊包封方法。
本發(fā)明的概述本發(fā)明包括一種微囊包封芯材料的方法，它包括如下步驟a)將芯材料與固體顆粒狀或液體形式的微囊包封聚合物混合，b)在足以保持流體為超臨界狀態(tài)的壓力和溫度下將一種能溶解在聚合物中的超臨界流體輸送至上述混合物中，c)使超臨界流體滲透并溶脹或液化聚合物，同時(shí)保持足以保持流體為超臨界狀態(tài)的壓力和溫度，和d)快速釋放壓力，使聚合物在芯材料的周?chē)袒?，形成微膠囊。這種方法既不要求芯材料溶解在超臨界流體中也不要求聚合物溶解在超臨界流體中；它僅要求超臨界流體溶解在聚合物中。
這種方法避免了使用在某些傳統(tǒng)微囊包封方法中所用的有機(jī)溶劑，它不僅消除了由于在微膠囊或廢流中存在殘留溶劑所致的任何問(wèn)題，而且使其可用于因?qū)τ袡C(jī)溶劑的存在敏感而與傳統(tǒng)的方法不相容的材料進(jìn)行微囊包封。而且，本發(fā)明方法可以在比殼材料的通常熔點(diǎn)或玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)低的溫度下進(jìn)行，因而可以用來(lái)對(duì)溫度不穩(wěn)定的物質(zhì)進(jìn)行微囊包封，這些物質(zhì)會(huì)在需要熔融殼材料的那些傳統(tǒng)方法所要求的溫度下發(fā)生降解或變得不活潑。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明


圖1圖示了用超臨界溶劑化使聚合物液化來(lái)制造微粒的一種設(shè)備。
圖2圖示了用超臨界溶劑化使聚合物液化來(lái)制造微粒的另一種設(shè)備。
詳細(xì)描述本發(fā)明涉及在比較溫和的條件下用超臨界溶劑化使聚合物液化(PLUSS)對(duì)活性組分進(jìn)行微囊包封的方法。超臨界流體在顯著低于聚合物的熔點(diǎn)(對(duì)于結(jié)晶聚合物)或玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)(對(duì)于非晶形聚合物)的溫度下用于溶脹或液化聚合物物質(zhì)。在聚合物的超臨界流體溶劑化之前或之后，在加壓下的聚合物材料與芯材料的緊密混合物突然釋放壓力，從而使聚合物材料在芯材料的周?chē)行У毓袒?。這種方法特別適用于對(duì)在通常大氣條件下熔融聚合物殼材料所需的溫度下會(huì)產(chǎn)生不利影響的或者在傳統(tǒng)微囊包封方法中溶解聚合物材料所用的有機(jī)溶劑存在下會(huì)產(chǎn)生不利影響的芯材料進(jìn)行微囊包封。
本文所用的術(shù)語(yǔ)“微膠囊”即包括由聚合物包圍的整體芯構(gòu)成的顆粒也包括芯材料分散在聚合物基體中的分散體的顆粒。
本文所用的術(shù)語(yǔ)“殼材料”是指形成微膠囊的外層或基體的材料。雖然殼在使用微膠囊的應(yīng)用中通常是惰性的，并起分離、保護(hù)或控制芯材料從微膠囊釋放到環(huán)境的作用，但殼材料可具有某些功能度，例如生物化學(xué)引誘劑部分或離子官能度。一般通過(guò)殼的腐蝕、滲透、化學(xué)降解或破裂使芯材料從殼中釋放出來(lái)。
本文所用的術(shù)語(yǔ)“芯材料”是指在內(nèi)部并由微膠囊的殼包圍起來(lái)的材料。“芯”可為由殼材料層包圍起來(lái)的單個(gè)顆?；蛞旱?，或者是在殼材料基體中的顆?；蛞旱蔚姆稚Ⅲw。在使用微膠囊的應(yīng)用中芯材料是主要的活性劑，不論是染料組合物中的染料化合物，還是藥物組合物中的藥品。芯材料可為結(jié)晶或非晶形固體，或可為液體、溶液或懸浮液。微囊包封法的目的是為了得到被殼所包圍或嵌入殼中的芯材料的小顆粒，故芯材料必須是細(xì)小可分散的形式，不論為固體或液體。
許多用作芯材料的物質(zhì)是對(duì)溫度不穩(wěn)定或?qū)τ袡C(jī)溶劑不穩(wěn)定的?！皩?duì)溫度不穩(wěn)定”是指溫度高于某個(gè)上限溫度時(shí)芯材料的性能會(huì)受到不利影響，高于該上限溫度，對(duì)芯材料的物理性能、功能或活性會(huì)有不利的影響。由于升高溫度而對(duì)溫度不穩(wěn)定的芯材料產(chǎn)生不利影響的例子是化學(xué)破壞、喪失生物活性和聚合度的損失?！皩?duì)有機(jī)溶劑不穩(wěn)定”是指由于存在有機(jī)溶劑(例如丙酮、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、乙醇等)而對(duì)芯材料的性能產(chǎn)生不利影響。不利影響包括化學(xué)變化或重排、喪失生物活性和脫水。
本文所用的術(shù)語(yǔ)“超臨界流體”(“SCF”)應(yīng)被理解成包括近似超臨界流體(低于臨界溫度點(diǎn)的高度壓縮的流體，但仍顯示出許多與真的超臨界流體相同的性質(zhì)，如高的溶劑化本領(lǐng)和壓縮性)。類(lèi)似地，“超臨界狀態(tài)”也應(yīng)被認(rèn)為包括近似超臨界狀態(tài)。超臨界流體可以是各物質(zhì)的混合體，如CO2與CHCIF2的混合體。
較好的做法是，在聚合物是固體顆粒狀時(shí)，將聚合物殼材料與芯材料徹底地混合，之后將超臨界流體溶劑引入體系中。在聚合物液化之后，將聚合物和芯材料進(jìn)一步混合，以獲得液化聚合物和芯顆?；蛞旱蔚木o密混合物。若芯材料是液體(意味著它是一種流體狀或固體的溶液或懸浮液形式的物質(zhì))，則應(yīng)形成芯材料在液化聚合物中的乳狀液．可以在任何時(shí)候?qū)w系進(jìn)行加熱或從體系去除熱量，以幫助聚合物溶劑化．在某些情況下，必須使聚合物液化，而后加入芯材料．例如，在芯材料是對(duì)溫度不穩(wěn)定的并且液化超臨界流體中的聚合物所需的溫度超過(guò)上限溫度(低于該上限溫度時(shí)芯材料是穩(wěn)定的)的應(yīng)用中，可能須首先在較高的溫度下液化聚合物，而后過(guò)冷液體達(dá)芯材料所能容忍的溫度，再加入芯材料并混合。
這種方法可施用于各種芯材料如染料、油墨、粘合劑、香水、除臭劑、消毒劑、除草劑、殺蟲(chóng)劑、殺菌劑、肥料、食品調(diào)味劑和食品著色劑。對(duì)保持超臨界條件所需的溫度和壓力的敏感性是選擇芯材料的唯一的實(shí)際限制條件。該方法特別可用于微囊包封生物活性劑如抗生素、營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑(如維生素和礦物質(zhì))、新陳代謝調(diào)節(jié)劑(如激素和胃口抑制劑)、治療劑、鎮(zhèn)痛藥和疫苗等的醫(yī)學(xué)、藥物和獸醫(yī)組合物。這種方法的醫(yī)學(xué)、藥物或獸醫(yī)應(yīng)用對(duì)于對(duì)溫度不穩(wěn)定或?qū)τ袡C(jī)溶劑不穩(wěn)定的，和/或希望以定時(shí)或持續(xù)的方式釋放到體內(nèi)、或分離或保護(hù)其免受環(huán)境的影響從而便于處置和/或易于和穩(wěn)定地貯藏的那些試劑是特別有用的。這種試劑的一個(gè)例子是含脂類(lèi)包封病毒的活疫苗。這種活疫苗是對(duì)溫度不穩(wěn)定并且是對(duì)有機(jī)溶劑不穩(wěn)定的，這是由于當(dāng)暴露在高溫和有機(jī)溶劑中時(shí)，該疫苗會(huì)喪失其有效性，升高溫度會(huì)殺死病毒并使作為其構(gòu)成成分的核酸和包衣蛋白質(zhì)降解或變性，而有機(jī)溶劑會(huì)剝?nèi)ブ?lèi)包封，也會(huì)殺死病毒。再者，活病毒的微囊包封起著將其與環(huán)境隔離直至給藥或釋放的作用，所述環(huán)境包括對(duì)之進(jìn)行給藥的動(dòng)物的內(nèi)環(huán)境，微囊包封不僅可使疫苗安全貯藏和處置，而且可由此避免將疫苗過(guò)早暴露在動(dòng)物中而使其失去活性(例如，給小雞服用的傳染性Bursal疾病病毒疫苗會(huì)由于在幼小小雞中的母系抗體而使其失去活性，微囊包封保護(hù)了疫苗直到這些抗體自然下降到一定的值)。
使用本發(fā)明方法的微囊包封可在聚合物與芯材料的各種比值下完成，然而，低于約1∶1的比值會(huì)使殼材料不足以將芯材料完全地包住。在聚合物與芯的比值高時(shí)，芯材料在微膠囊中的總濃度會(huì)變得太小以至于沒(méi)有用處(例如，對(duì)于傳染性Bursal疾病病毒疫苗，已經(jīng)有高于99％的惰性材料，比值高于約20∶1時(shí)在實(shí)際劑量體積下有效的活性材料太少；然而，若使用高純度的疫苗，則較高的比值也是可以使用的)。然而，沒(méi)有已知固有的上限比值。諸如水之類(lèi)的添加劑也可以包括在該體系中，它例如可幫助溶劑化或乳化。
本發(fā)明較好的實(shí)例是將PLUSS用于微囊包封活病毒疫苗如傳染性Bursal疾病病毒疫苗或含活包封病毒(由脂質(zhì)層包圍著的病毒)的疫苗。在這個(gè)較好的實(shí)例中，將細(xì)小粉末狀的可生物侵蝕的聚合物(如聚己內(nèi)酯或聚乳酸/乙醇酸的共聚物)與同樣是細(xì)小粉末狀的干疫苗制劑混合。此較好的實(shí)例中聚合物疫苗的合適比值約為2∶1-10∶1，較好約為5∶1。將聚合物/疫苗的混合粉末加到一壓力容器中，在此容器中加入超臨界流體，較好是超臨界CO2(盡管其它的SCF如超臨界N2O也是合適的)。CO2也可以以非超臨界狀態(tài)供入，然后使其成為超臨界狀態(tài)。這個(gè)較好的實(shí)例也可以用CO2在近似超臨界條件下(例如以21℃代替31℃的臨界溫度)進(jìn)行操作。以每克聚合物約0.05克CO2至每克聚合物約4克CO2的比值供入超臨界CO2。溶劑聚合物的較好比值是每克聚合物約2克溶劑。壓力宜保持在約1000-6000psi，較好為4000psi，以保持流體的超臨界狀態(tài)，同時(shí)用超臨界流體使聚合物液化。液化完全后，快速釋放壓力，使聚合物膨脹，并使SCF蒸發(fā)，形成聚合物包封芯材料的微膠囊。在這個(gè)較好的實(shí)例中典型的分批進(jìn)行時(shí)間約為2小時(shí)，其中大部分時(shí)間用于聚合物的液化步驟。一旦聚合物發(fā)生液化或溶脹，并且形成與芯材料的緊密混合物，該方法可以直接進(jìn)入去壓步驟。
可以用超臨界流體使其溶脹并且與所需用途相容的任何聚合物都可以在本發(fā)明中使用。溶脹是一種將超臨界流體溶解在或滲透到聚合物中，從而使聚合物的熔點(diǎn)下降的方法。聚合物熔點(diǎn)的下降使之在亞熔點(diǎn)的溫度下就可液化(即不溶解而成為液體)。在SCF溶脹的聚合物中，SCF是體系中的一種較少組分，不象溶解，它是體系中的一種主要組分。盡管溶解聚合物的任何SCF都可以溶脹它，但并不是溶脹聚合物的每種聚合物都可以溶解它。上面參考引用的Shine的聚合物和超臨界流體(Polymers and Supercritical Fluids)列出了多種溶解在超臨界流體中，因而也溶脹在這些超臨界流體中的聚合物，以及溶解聚合物的超臨界流體(例如參見(jiàn)Shine的表18.3)。這篇文獻(xiàn)也列出了這些SCF/聚合物組合會(huì)發(fā)生超臨界流體溶解的溫度和壓力參數(shù)。此文獻(xiàn)也具體地列出了已知在二氧化碳存在下會(huì)溶脹和液化的聚合物(例如參見(jiàn)Shine的表18.4)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以使用諸如此類(lèi)的文獻(xiàn)來(lái)幫助選擇本發(fā)明所用的聚合物和SCF。盡管分子量較高的聚合物對(duì)加工來(lái)說(shuō)較為困難(例如它們往往會(huì)堵塞生產(chǎn)管線(xiàn))，但對(duì)可以使用的聚合物的種類(lèi)并無(wú)加工限制。在醫(yī)學(xué)和藥物配制用途中使用的幾種聚合物可由超臨界流體溶脹，所述聚合物包括聚丙烯酸甲酯、聚己內(nèi)酯、聚L-乳酸、聚DL-乳酸、聚乙醇酸和聚乳酸/乙醇酸的共聚物。這些聚合物中有幾種可溶解在較惰性并且無(wú)毒的超臨界流體(如二氧化碳)中。在醫(yī)學(xué)、藥物和獸醫(yī)用途中有用的部分聚合物名單如下聚(乙醇酸)聚(乳酸)聚(己內(nèi)酯)聚(羥基丁酸)聚(羥基戊酸)聚(己二酸亞乙酯)(poly(ethylene adipate))上述物質(zhì)的共聚物或三元共聚物，尤其是乳酸/乙醇酸和丁酸/戊酸的共聚物或三元共聚物聚(原酸酯)聚(酸酐)聚(1,4-二噁烷-2,5-二酮)聚氧代酸酯(polyoxylates)聚(1,3-二噁烷-2-酮)和其共聚物聚(對(duì)二噁烷酮)(poly(p-dioxanone))聚(氨基酸)假聚(氨基酸)聚(酰胺)(如明膠)纖維素類(lèi)(如纖維素、乙酸丁酸纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素)。
在很大程度上根據(jù)所考慮的應(yīng)用來(lái)選用合適的聚合物。例如，在醫(yī)學(xué)和獸醫(yī)應(yīng)用中，不會(huì)分解成毒性降解產(chǎn)物的可生物配伍、非水溶性、可生物侵蝕或可滲透的聚合物是最合適的。一般來(lái)說(shuō)，醫(yī)學(xué)、藥物或獸醫(yī)應(yīng)用中使用的聚合物是可生物降解或可水解的，并且含羰基或醚(包括環(huán)狀醚)鍵。對(duì)于非醫(yī)學(xué)或非獸醫(yī)的用途，基本上任何可被超臨界流體溶脹的聚合物都可以使用，只要該聚合物和超臨界流體與待包封的芯材料是相容的，從公開(kāi)文獻(xiàn)的信息可容易地作出判斷。較好聚合物的所有種類(lèi)的共聚物都可以使用。
對(duì)超臨界流體的選擇在很大程度上隨聚合物的選擇而定，兩種材料的選擇一起進(jìn)行，以適應(yīng)使用者的需求。毒性和SCF容易處置是首要考慮的因素。流體也必須能充分地溶脹聚合物，使得當(dāng)釋放聚合物上的壓力時(shí)，流體將占據(jù)混合物總體積中絕大部分的體積(例如大于90％，較好為大于95％，最好為大于99％)。從實(shí)際角度來(lái)說(shuō)，這就要求流體適當(dāng)?shù)丶婢吒呙芏?即比常溫和常壓下的密度高得多)和在聚合物中的高溶解度。一般來(lái)說(shuō)，密度和溶解度隨壓力的提高而提高，但溶解度隨溫度的升高可能提高也可能降低，這取決于聚合物/流體的混合物。超臨界流體的高溶解度和高密度特征在壓縮流體中也同樣具有，所以壓縮流體也適用于本發(fā)明的方法。
根據(jù)哪些過(guò)程制約因素是最主要的-需要?dú)ぞ哂刑囟ㄐ阅?、?duì)溶劑化條件如溫度和壓力的限制還是對(duì)毒素存在于廢液流中或殘留在最終產(chǎn)物中的關(guān)注-選擇時(shí)將較多地考慮SCF性能或較多地考慮聚合物性能?？傊?，對(duì)適用于特定用途的合適的聚合物/SCF組合的選擇在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。應(yīng)注意的是，除了用有機(jī)化合物(如乙烷、丙烷或CHClF2)作為超臨界流體和由于存在那種有機(jī)化合物而對(duì)芯材料產(chǎn)生不利影響的情況外，芯材料本身的性能事實(shí)上很少對(duì)選擇聚合物/SCF組合產(chǎn)生實(shí)際限制因素。因此，對(duì)于各種芯材料來(lái)說(shuō)，可以在事實(shí)上相同的過(guò)程參數(shù)(壓力、溫度、聚合物/芯之比和聚合物/SCF之比)下使用一特定的聚合物/SCF組合。
圖1是完成本發(fā)明方法的一個(gè)較好實(shí)例所用的一種設(shè)備的示意圖，其中超臨界流體在室溫下是氣體。將聚合物涂覆材料送入觀(guān)察室1，該觀(guān)察室1連接到SCF溶脹材料的供給處(未圖示)，并通過(guò)背壓調(diào)節(jié)器2A連接到高壓流體源2如氮、水或液壓流體。該觀(guān)察室包括通過(guò)施加高壓惰性氣體而移動(dòng)的活塞3。該設(shè)備可以任選地含有在需要時(shí)用于施加使聚合物完全液化的熱量的加熱器4。在聚合物液化之前或之后將芯物質(zhì)送入觀(guān)察室，用磁性馬達(dá)5驅(qū)動(dòng)磁性攪拌棒緊密地混合聚合物和芯材料。一旦在液化聚合物和芯材料之間形成緊密的混合物，打開(kāi)閥6，使聚合物/芯材料的混合物膨脹進(jìn)入接受器7中。在此過(guò)程中超臨界流體恢復(fù)至氣體狀態(tài)，并通過(guò)排氣口8排放?？梢詫z像機(jī)-錄像機(jī)(camcorder)或其它觀(guān)察或記錄裝置9連接在觀(guān)察室上，以便能觀(guān)察到混合和膨脹過(guò)程。類(lèi)似地，可以配置壓力探頭10和溫度探頭11，從而在此過(guò)程中監(jiān)測(cè)這些參數(shù)的變化。
圖2是完成本發(fā)明方法的一個(gè)較好實(shí)例所用的另一種設(shè)備的示意圖。將聚合物涂覆材料送入汽缸1和汽缸3中，汽缸1中的活塞2部分推進(jìn)而汽缸3中的活塞4完全推進(jìn)。用泵6將超臨界流體溶脹劑5通過(guò)靜態(tài)混合器7加到汽缸1中。通過(guò)調(diào)節(jié)連接到高壓流體源14上的背壓調(diào)節(jié)器8，在汽缸1上施加所需的壓力．讓聚合物在汽缸1中吸入溶脹劑，以便于液化。將待包封的芯材料放在用SCF溶脹劑5加壓的生物原料缸(biofeed cylinder)10中，迫使芯材料進(jìn)入汽缸3。在由背壓調(diào)節(jié)器8和9控制的活塞2和4往復(fù)運(yùn)動(dòng)的作用下，聚合物、芯材料和SCF溶脹劑經(jīng)反復(fù)通過(guò)靜態(tài)混合器7而達(dá)到徹底的混合。汽缸1和3以及靜態(tài)混合器7中的溫度用包圍的氣浴(未圖示)來(lái)控制。在這個(gè)設(shè)備中，起初可以用SCF溶脹劑在略微升高的溫度下液化聚合物，隨后在混入芯材料前降低溫度，以便最大程度地減少芯暴露在持續(xù)的升高溫度下。在所有的組分被徹底地混合之后，迫使混合物進(jìn)入可以在其末端任選地含有噴嘴的轉(zhuǎn)移管線(xiàn)11，進(jìn)入接受器12，該接受器保持在比汽缸中的壓力低得多的某一壓力下(通常為常壓)。SCF溶脹劑(現(xiàn)在是氣體)通過(guò)過(guò)濾器13排出，而聚合物包封的芯材料留在接受器12中。
可以用來(lái)制備聚合物和芯材料的緊密混合物，在足以保持其超臨界狀態(tài)的壓力下引入超臨界流體，釋放體系的壓力，使制劑膨脹并分離SCF的任何合適的設(shè)備都可以用于本發(fā)明的方法。選擇和/或制造這種設(shè)備是在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)，并且它可以使用容易構(gòu)造或得自商品供應(yīng)商的各組件而制得。
本發(fā)明的方法能制得芯材料被聚合物材料有效地包封起來(lái)的產(chǎn)品，因而各組分的浪費(fèi)很少。包封的材料可以細(xì)小的顆粒、長(zhǎng)的顆?；蚩杀蝗菀椎啬コ伤璐笮》秶念w粒的高度多孔結(jié)構(gòu)的形式加以回收。這是非常希望的，原因是用作芯材料的物質(zhì)通常是昂貴和/或難以制造的?？捎帽旧硪阎姆椒ㄈ菀椎貙獾漠a(chǎn)品加工成任何合適的形狀，如自由流動(dòng)的粉末、懸浮液、包衣或片。例如，微膠囊可與賦形劑一起壓成片狀，或混合在緩沖水溶液中制成可注射的制劑，或以漿料施加并干燥成表面包衣。根據(jù)產(chǎn)品的最終用途來(lái)決定輔助加工的性能，并且這些輔助加工方法本身在已有技術(shù)中是已知的．下述在獸醫(yī)領(lǐng)域中的實(shí)施例是用來(lái)舉例，但它決不是限制本發(fā)明。本發(fā)明方法對(duì)多種技術(shù)領(lǐng)域的寬廣適用性是顯然的，并且多種技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能以本發(fā)明范圍內(nèi)的各種方式修改這種方法和由此制得的產(chǎn)品。
實(shí)施例1用研缽和研杵將聚己內(nèi)酯(PCL)(分子量4000)研磨成粉末，然后冷藏。在研缽和研杵中研磨兩個(gè)小瓶中所含的傳染性Bursal疾病病毒(IBDV)疫苗(序列號(hào)2491)。經(jīng)研磨的IBDV疫苗重0.9803克，然后將其放在無(wú)菌袋中，冷藏。PCL和疫苗以5∶1的比率(4.9042克PCL:0.9803克疫苗)在無(wú)菌袋中混合，搖動(dòng)直到它們看上去已均勻地分散。然后將該混合物加到PLUSS設(shè)備(參見(jiàn)
圖1)的觀(guān)察室中。
加入之后，密封該室，通入CO2達(dá)壓力為4,000PSI。在22℃和4,000PSI下，將聚合物/疫苗/CO2的混合物均熱2小時(shí)，之后將溫度逐漸升至37.5℃。在約26.5℃時(shí)觀(guān)察到聚合物的初始液化；在37.5℃時(shí)液化完全。僅有一個(gè)富含聚合物的相是看得到的。除了在觀(guān)察室的上部有泡泡外，看不到富含CO2的相。IBDV疫苗看上去不溶于或不完全混溶于聚合物/CO2相中，聚合物和疫苗分成分別為白色和桔黃色的區(qū)域。
打開(kāi)通向聚合物收集室的閥，釋放壓力。流體聚合物的膨脹是突然和完全的。從收集室和觀(guān)察室回收到所加入的固體的約84％。所除去的膨脹固體是從細(xì)小到多孔狀的。在光學(xué)顯微鏡下，膨脹的固體呈現(xiàn)為細(xì)小顆粒的附聚體。通過(guò)施加輕微的壓力，大顆粒容易分離成較小的顆粒。冷凍樣品以作進(jìn)一步分析用。
實(shí)施例2融化按實(shí)施例1制得的微囊包封的疫苗樣品，測(cè)試IBDV的活力。首先用無(wú)菌水洗滌樣品3次，以除去任何未被包封的病毒。洗滌之后，將微膠囊溶解在二氯甲烷中，以釋放包封的病毒。使其與無(wú)菌水接觸，將IBDV從二氯甲烷溶液中提取出來(lái)。用標(biāo)準(zhǔn)微量滴定技術(shù)化驗(yàn)用于洗滌包封疫苗的水和從二氯甲烷溶液中提取出來(lái)的水，測(cè)試IBDV的活力，并將其與未經(jīng)PLUSS包封的參照IBDV相比較。簡(jiǎn)單地說(shuō)將水溶液進(jìn)一步在無(wú)菌稀釋劑中進(jìn)行稀釋(1∶101-1∶106)。將稀釋液接種到96孔微量滴定板上的原代小雞胚胎成纖維(CEF)細(xì)胞中，在37℃時(shí)在5％的CO2培養(yǎng)皿中培養(yǎng)。在CEF顯示出細(xì)胞致病效應(yīng)如細(xì)胞彎成圓形(rounding)和退化時(shí)確定為滴定終點(diǎn)，這通常是在IBDV接種后4-5天完成。用Reed和Muench法(“判斷50％終點(diǎn)的簡(jiǎn)單方法(A simple method for estimating fifty percentendpoints)”，Am.J.Hyg.27:439-497(1938))來(lái)計(jì)算IBDV的滴定量。結(jié)果列于下表Ⅰ中。由于感染性試驗(yàn)取決于病毒感染、復(fù)制和損害細(xì)胞如CEF的能力，所以試驗(yàn)的結(jié)果指示出與聚合物微膠囊表面和內(nèi)部相關(guān)的活的感染病毒的數(shù)量。滴定值越高，則活的感染病毒的濃度就越大。滴定值相差一個(gè)單位相當(dāng)于病毒濃度差10倍。
權(quán)利要求
1．一種微囊包封芯材料的方法，它包括a．將芯材料與微囊包封的聚合物混合，b．在足以保持流體為超臨界狀態(tài)的溫度和壓力下將能溶脹所述聚合物的超臨界流體輸入至所述混合物中，c．使超臨界流體滲透并液化所述聚合物，而不溶解所述聚合物，同時(shí)保持足以保持流體為超臨界狀態(tài)的溫度和壓力，和d．快速釋放壓力，使聚合物在芯材料的周?chē)袒?，形成微膠囊。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其中芯材料是對(duì)有機(jī)溶劑不穩(wěn)定的材料。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其中芯材料是對(duì)溫度不穩(wěn)定的材料，并且所述聚合物的液化在低于會(huì)對(duì)于對(duì)溫度不穩(wěn)定的材料有不利影響的溫度的溫度下進(jìn)行。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其中芯材料包括除草劑、殺蟲(chóng)劑、殺菌劑或肥料。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，其中芯材料包括染料、油墨、粘合劑、香水或除臭劑。
6．如權(quán)利要求1所述的方法，其中芯材料包括營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑、新陳代謝調(diào)節(jié)劑、抗生素、鎮(zhèn)痛藥、治療劑或疫苗。
7．如權(quán)利要求6所述的方法，其中芯材料包括疫苗。
8．如權(quán)利要求7所述的方法，其中疫苗包括活的病毒。
9．如權(quán)利要求7所述的方法，其中芯材料包括亞單位疫苗。
10．如權(quán)利要求7所述的方法，其中芯單元包括滅活疫苗。
11．如權(quán)利要求7所述的方法，其中芯材料包括重組疫苗。
12．如權(quán)利要求7所述的方法，其中疫苗包括未包封的病毒。
13．如權(quán)利要求12所述的方法，其中活的病毒是傳染性Bursal疾病病毒。
14．如權(quán)利要求7所述的方法，其中疫苗包含具有脂質(zhì)包封的病毒。
15．如權(quán)利要求1所述的方法，其中聚合物是可生物侵蝕的聚合物。
16．如權(quán)利要求1所述的方法，其中微囊包封的聚合物是脂族聚酯。
17．如權(quán)利要求15所述的方法，其中脂族聚酯是選自聚己內(nèi)酯、聚(乙醇酸)、聚(乳酸)、聚(羥基丁酸酯)、聚(羥基戊酸酯)、聚(己二酸亞乙酯)、乳酸/乙醇酸共聚物、羥基丁酸酯/羥基戊酸酯共聚物。
18．如權(quán)利要求1所述的方法，其中超臨界流體包括超臨界N2O或超臨界CO2。
19．如權(quán)利要求18所述的方法，其中超臨界流體是超臨界CO2。
20．一種微囊包封對(duì)溫度不穩(wěn)定的芯材料的方法，它包括a．將微囊包封的聚合物與能溶脹聚合物的超臨界流體混合，混合在足以保持流體為超臨界狀態(tài)的溫度和壓力下以及在足以液化聚合物的溫度下進(jìn)行，從而使聚合物液化，但不溶解，b．過(guò)冷液化的聚合物達(dá)溫度低于會(huì)對(duì)于對(duì)溫度不穩(wěn)定的芯材料有不利影響的溫度，同時(shí)保持足以保持超臨界流體為超臨界狀態(tài)的溫度和壓力，c．將溫度不穩(wěn)定的材料與過(guò)冷的液化聚合物混合，同時(shí)保持足以保持超臨界流體為超臨界狀態(tài)的溫度和壓力，d．釋放壓力，使聚合物在對(duì)溫度不穩(wěn)定的材料周?chē)袒纬晌⒛z囊。
21．如權(quán)利要求20所述的方法，其中芯材料是對(duì)有機(jī)溶劑不穩(wěn)定的材料。
22．如權(quán)利要求20所述的方法，其中芯材料包括除草劑、殺蟲(chóng)劑、殺菌劑或肥料。
23．如權(quán)利要求20所述的方法，其中芯材料包括染料、油墨、粘合劑、香水或除臭劑。
24．如權(quán)利要求20所述的方法，其中芯材料包括營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑、新陳代謝調(diào)節(jié)劑、抗生素、鎮(zhèn)痛藥、治療劑或疫苗。
25．如權(quán)利要求24所述的方法，其中芯材料包括疫苗。
26．如權(quán)利要求25所述的方法，其中疫苗包括活的病毒。
27．如權(quán)利要求25所述的方法，其中疫苗包括亞單位疫苗。
28．如權(quán)利要求25所述的方法，其中疫苗包括滅活疫苗。
29．如權(quán)利要求25所述的方法，其中疫苗包括重組疫苗。
30．如權(quán)利要求25所述的方法，其中疫苗包括未包封的病毒。
31．如權(quán)利要求30所述的方法，其中活的病毒是傳染性Bursal疾病病毒。
32．如權(quán)利要求25所述的方法，其中疫苗包含具有脂質(zhì)包封的病毒。
33．如權(quán)利要求20所述的方法，其中聚合物是可生物侵蝕的聚合物。
34．如權(quán)利要求20所述的方法，其中微囊包封的聚合物是脂族聚酯。
35．如權(quán)利要求34所述的方法，其中脂族聚酯是選自聚己內(nèi)酯、聚(乙醇酸)、聚(乳酸)、聚(羥基丁酸酯)、聚(羥基戊酸酯)、聚(己二酸亞乙酯)、乳酸/乙醇酸共聚物、羥基丁酸酯/羥基戊酸酯共聚物。
36．如權(quán)利要求20所述的方法，其中超臨界流體包括超臨界N2O。
37．如權(quán)利要求20所述的方法，其中超臨界流體包括超臨界CO2。
38．一種微囊包封芯材料的方法，它包括a．將芯材料與微囊包封的聚合物混合，b．在足以保持流體為超臨界狀態(tài)的溫度和壓力下將能溶解聚合物，但不能溶解芯材料的超臨界流體輸入上述混合物中，c．使超臨界流體滲透并溶解聚合物，同時(shí)保持足以保持流體為超臨界狀態(tài)的溫度和壓力，和d．快速釋放壓力，使聚合物在芯材料的周?chē)恋?，形成微膠囊。
39．如權(quán)利要求38所述的方法，其中芯材料是對(duì)溫度不穩(wěn)定的材料，并且聚合物的液化在低于會(huì)對(duì)于對(duì)溫度不穩(wěn)定的材料有不利影響的溫度的溫度下進(jìn)行。
40．如權(quán)利要求38所述的方法，其中芯材料包括除草劑、殺蟲(chóng)劑、殺菌劑或肥料。
41．如權(quán)利要求38所述的方法，其中芯材料包括染料、油墨、粘合劑、香水或除臭劑。
42．如權(quán)利要求38所述的方法，其中芯材料包括營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑、新陳代謝調(diào)節(jié)劑、抗生素、鎮(zhèn)痛藥、治療劑或疫苗。
43．如權(quán)利要求42所述的方法，其中芯材料包括疫苗。
44．如權(quán)利要求38所述的方法，其中聚合物是選自聚己內(nèi)酯、聚(乙醇酸)、聚(乳酸)、聚(羥基丁酸酯)、聚(羥基戊酸酯)、聚(己二酸亞乙酯)、乳酸/乙醇酸共聚物、羥基丁酸酯/羥基戊酸酯共聚物。
45．如權(quán)利要求38所述的方法，其中超臨界流體包括超臨界N2O或超臨界CO2。
46．一種微囊包封對(duì)溫度不穩(wěn)定的芯材料的方法，它包括a．將微囊包封的聚合物與能溶解聚合物但不能溶解芯材料的超臨界流體混合，混合在足以保持流體為超臨界狀態(tài)的溫度和壓力下以及在足以液化聚合物的溫度下進(jìn)行，從而使聚合物液化，b．過(guò)冷液化的聚合物達(dá)溫度低于會(huì)對(duì)于對(duì)溫度不穩(wěn)定的芯材料有不利影響的溫度，同時(shí)保持足以保持超臨界流體為超臨界狀態(tài)的溫度和壓力，c．將對(duì)溫度不穩(wěn)定的材料與過(guò)冷的液化聚合物混合，同時(shí)保持足以保持超臨界流體為超臨界狀態(tài)的溫度和壓力，d．釋放壓力，使聚合物在對(duì)溫度不穩(wěn)定的材料周?chē)袒?，形成微膠囊。
47．如權(quán)利要求46所述的方法，其中芯材料包括除草劑、殺蟲(chóng)劑、殺菌劑或肥料。
48．如權(quán)利要求46所述的方法，其中芯材料包括染料、油墨、粘合劑、香水或除臭劑。
49．如權(quán)利要求46所述的方法，其中芯材料包括營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑、新陳代謝調(diào)節(jié)劑、抗生素、鎮(zhèn)痛藥、治療劑或疫苗。
50．如權(quán)利要求49所述的方法，其中芯材料包括疫苗。
51．如權(quán)利要求46所述的方法，其中聚合物是選自聚己內(nèi)酯、聚(乙醇酸)、聚(乳酸)、聚(羥基丁酸酯)、聚(羥基戊酸酯)、聚(己二酸亞乙酯)、乳酸/乙醇酸共聚物、羥基丁酸酯/羥基戊酸酯共聚物。
52．如權(quán)利要求46所述的方法，其中超臨界流體包括超臨界N2O或超臨界CO2。
53．如權(quán)利要求50所述的方法，其中疫苗包括未包封的病毒。
54．一種微囊包封傳染性Bursal疾病病毒疫苗的方法，它包括a．將顆粒狀的傳染性Bursal疾病病毒疫苗與顆粒狀的聚己內(nèi)酯混合，b．將疫苗/聚己內(nèi)酯的混合物在足以保持CO2為超臨界狀態(tài)的溫度和壓力下與超臨界CO2混合，c．使超臨界CO2滲透并液化聚己內(nèi)酯，同時(shí)保持足以保持CO2為超臨界狀態(tài)的溫度和壓力，d．快速釋放壓力，使聚己內(nèi)酯在傳染性Bursal疾病病毒疫苗顆粒的周?chē)袒?，形成微膠囊。
全文摘要
本發(fā)明包括一種微囊包封芯材料的方法,它包括如下步驟:a)將芯材料與包封的聚合物混合,b)在足以保持流體為超臨界狀態(tài)的溫度和壓力下將能溶脹聚合物的超臨界流體輸入至所述的混合物中,c)使超臨界流體滲透并液化聚合物,同時(shí)保持足以保持流體為超臨界狀態(tài)的溫度和壓力,和d)快速釋放壓力,使聚合物在芯材料的周?chē)袒?形成微膠囊。這種方法既不要求聚合物溶解在超臨界流體中也不要求芯材料溶解在超臨界流體中,因而它可用于快速并有效地微囊包封各種用途的各種材料。
文檔編號(hào)A01N25/26GK1232411SQ97198628
公開(kāi)日1999年10月20日 申請(qǐng)日期1997年10月1日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月8日
發(fā)明者A·D·夏圖, J·小蓋爾布 申請(qǐng)人:特拉華州立大學(xué)