包含活性物质的缓释微囊和微球的制作方法

专利名称：包含活性物质的缓释微囊和微球的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及包含抗生剂的聚合物微囊和微球以及其制备。更特别地，本发明涉及具有受控的尺寸、包含高数量的各种抗生剂的微囊和微球。
背景技术：
抗生剂是防止微生物生长的化合物。当今，抗生剂在大量的产品中使用，例如，包被物、木材防腐剂和农作物，来防止微生物的生长。抗生剂的使用常常与许多问题相关。常见的问题是，抗生剂过快地从产品或应用位点扩散出来或被冲刷掉而导致保护的消失，以及由于与周围环境的反应存在着抗生剂的化学降解，或者由于与抗生剂的反应存在着产品的化学降解。在抗生剂和产品被保护的同时延长抗生剂释放的可选择的办法是通过微型胶
^ ο如在此使用的，术语“抗生剂”应理解为是指试剂，例如，杀菌剂、杀细菌剂、杀真菌剂、杀藻剂等等，利用它们抑制和/或破坏生物和/或微生物物种的生长的能力，所述生物和/或微生物物种例如，细菌、真菌、藻类、受污染的有机物，等等。微囊是具有围绕它们的均勻的壁的小的球体。微囊内部的材料被称为核心，而壁有时被称为壳。此处的微囊具有球形的聚合物壳和油核心，抗生剂位于所述核心中。微球是球形的聚合物基质，抗生剂均勻地分布在其中。然而，术语微囊和微球经常同义地使用。 在本文件中，包括微囊和微球两者的一般性名称是微粒。相分离、溶剂蒸发、乳化和喷雾干燥是当前用于生产微粒的不同技术的实例。通过从乳滴内部相分离生产微粒是已知的技术。根据这个技术，其中溶解了抗生剂和聚合物的有机溶剂的乳滴，被分散在含有表面活性分子和共溶剂的水性介质中。在有机溶剂的蒸发期间，形成稳定的微粒。这种技术已经在利用对环境有害的溶剂DCM(二氯甲烷)(1)的文献中报道了，DCM是一种随后需要使用对环境有害的共溶剂的化合物。美国专利申请公开No. 2007/0053950描述了含有抗生剂，特别是Irgarol (杀藻剂)和硫氧吡啶锌(杀真菌剂)的微囊的组合物，来保护包被材料的寿命免于藻类和真菌的攻击。要求保护的封装聚合物是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、聚乙烯吡啶-共-苯乙烯、聚酰胺、聚酯、乙基纤维素和聚氨酯。进一步的，该文件描述了一种有 2-20Wt%的微囊的包被材料，微囊颗粒大小约5-15 μ m。国际公开WO 2007/039055A2教导了在基于3-碘-2-丙炔基氨基甲酸丁酯(IPBC) 的微囊的水悬浮液中的制剂。微囊具有1-30 μ m，优选的2到20 μ m的大小，包括与适合的共-作用试剂(协同试剂)混合的杀灭活性物的储存物和外部的壁。所述壁由不溶于水的聚合的膜形成，通过原位界面聚合作用获得。抗生剂在水悬浮液中仅8小时后便释放。美国专利No. 7，429，392涉及包被材料，该包被材料用于保护暴露于湿气或水作用的表面防止微生物侵入。该包被材料的特征在于它含有抗生剂，所述抗生剂结合到载体材料中的固体颗粒，以延迟的方式从中释放。特别优选的壁材料是甲醛-三聚氰胺树脂。提及了几种其他的材料，包括PMMA。要求保护的封装的抗生剂是IPBC，1H-苯并咪唑-2-基
4氨基甲酸酯(多菌灵)，2-吡啶硫醇-1-氧化锌(吡啶硫醇锌)，OIT和DCOIT ；要求保护的杀藻剂包括三嗪和N，N- 二甲基脲；特别优选的微囊壁材料是甲醛-三聚氰胺树脂。美国专利申请公开No. 2006/0246144公开了含有不同的抗生剂，例如Irgarol和硫氧吡啶锌的聚合物微囊，其具有在1-100 μ m范围内、优选的2-50 μ m的颗粒大小分布。微囊利用溶剂蒸发技术制备，通过利用低沸点溶剂，将聚合物溶液中含有处于溶解状态或分散状态的活性试剂的有机相分散在含有乳化剂的水相中；在25-27°C以每分钟800-1200转搅拌乳剂3-5小时来蒸发所述低沸点溶剂，从而容许微囊的形成；分离微囊；用水洗涤并在 25-35°C之间的温度下干燥微囊。封装的聚合物选自由PMMA、聚苯乙烯、共聚物例如聚(乙烯吡淀-共-苯乙烯)和有机聚合物例如乙基纤维素构成的组。没有关于抗生剂释放的速率的信息。该参考文件提及了在生产微囊的方法中使用乙酸乙酯作为附加的溶剂，但是由于EA是与水可混溶的，通过这种方法获得的微囊将具有宏观的塑性颗粒。(Loxley A. et al. in Journal ofColloid and Interface Science,1998. 208(1) :p. 49-62和Dowding PJet al.in Langumir，21(12)，pp. 5278-5284， (2005))描述了可以封装少量(0. 5-lwt%)的有机化合物的具有聚合物壳和液体油内部的核-壳微囊的制剂。二氯甲烷是所使用的优选的溶剂，UV-活性的有机分子在乳化之前添加到油相中。进一步的，存在控制释放过程的教导，其中几乎全部封装的试剂在水悬浮液中仅几个小时或几天之后便释放。尽管该领域存在大量的专利和其他文件，仍然需要生产非常小的微粒的方法，其能够封装大量的抗生剂，所述抗生剂以极度缓慢的速率释放。

发明内容
本发明的目的是至少消除现有技术的一些缺点和提供生产包含极度缓慢释放的大量活性物质的小的微囊和微球方法。本发明的另一个目的是通过抗生剂的极度缓慢的释放来延长长寿命产品的保护，例如涂料、包被物和木材防腐剂。本发明的另一个目的是在从乳滴技术分离的内部相的乳化制备步骤中，使用乙酸乙酯作为有机溶剂，没有不需要的塑性颗粒形成。生产出的微粒或者具有分散在固体微球中的活性物质、或者具有分散在带有油核心的微囊中的活性物质。根据以下的公开内容，本发明的目的和特征将更为明显。微球的大小高度精确地控制在直径为0.2-20 μ m之间。本发明提供了通过从乳滴分离的内部相制备微囊和微球的方法，以及乳剂中乙酸乙酯的使用以便抑制肉眼可见的塑性颗粒的任意形成。本发明特别适合于诸如涂料、漆和木材防腐剂的包被物，将利用抗生剂来保护它们对抗微生物。植物幼苗对抗害虫的保护是另一种应用。本发明也很适合于直接的表面保护，即，微囊或微球不与包被材料组合。
附图简要描述参考以下附图描述本发明。


图1显示从微囊(十八烷核心)缓慢释放IPBC的曲线图，图2显示从微球极度缓慢的释放IPBC的曲线图。在水悬浮液中，释放可以缓慢至每月0. 5wt%，换句话说，存在着抗生剂内容物超过15年，其足够持续到包被物的整个寿命。图3是显示从浸没在水中的平板的涂料表面释放美托咪定的曲线图。每个点代表与每个实验组相应的三次测量的平均值。方形的点是指在包被物中具有游离抗生剂的水基涂料的释放结果；圆形的点是指来自封装了抗生剂的水基涂料的样品；三角形的点显示了具有游离抗生剂的油基涂料的结果，倒三角形的点是相同的样品但包括微封装的美托咪定。对于降低释放速率，微粒的作用是很强的。注意，轴的重对数图尺，以及图4是显示从涂布的表面的释放IPBC结果的曲线图。每个点代表与每个实验组相应的三次测量的平均值。方形的点是指游离抗生剂的(没有封装的)涂料样品；三角形的是指具有25wt%负载的封装的抗生剂的样品，圆形的点是指具有10wt%负载的封装的抗生剂的样品。
发明详细说明本发明第一个方面提供了包括至少一种活性物质的缓释的微粒，所述微粒通过从水相形成乳剂以及独立的有机相形成乳剂来制备，所述水相包括水和乳化剂，所述有机相包括有机溶剂、用于形成微粒壁的聚合物以及活性物质。本发明第二个方面提供了制备包括至少一种活性物质的微粒的方法，所述方法包括单独地制备水相和有机相，其中所述水相包括水和乳化剂，所述有机相包括有机溶剂、形成微粒壁的聚合物和活性物质。微囊是用于延长抗生剂的释放速率的理想的传递系统。当保护具有长寿命的产品，例如，涂料、包被物、木材防腐剂和植物保护时，缓慢的释放具有高度重要性。例如，期望的是，抗生剂在包被材料的整个寿命期间释放，即，持续10-15年。通常，微粒的总体特征将影响活性成分的释放动力学。因此，微粒外部的抗生剂释放速率可以通过改变微囊壳壁化学组成、壳壁厚度和形态、核心中的溶剂以及颗粒大小等因素来控制。除了抗生剂的控制释放之外，使用小的微粒的另一个好的理由是与漆的性质相关的。当使用小尺寸的微粒时，对于视觉外观，光散射可以被最小化，这是透明漆的重要的性质。在直接表面保护的情况下，S卩，微粒不与包被材料例如水基或溶剂基的涂料组合， 纯微粒系统的水分散体可以直接喷雾到例如木材上。小尺寸的微粒可以比较大的微粒更易于渗透入木材材料中。当今通常使用的木材浸渍方法依靠高温和/或高压的使用以得到木材内足够深度的足够的活性物质。通过使用小尺寸的微粒，保护木材免于真菌生长的过程是更便宜和更快得多的，同时仍然允许持久的保护。通常，微囊化技术在广泛的应用中是有用的。例如，微囊可以用于船舶包被制剂或涂料中抗生剂的递送。对于使用小的有机抗生剂，当今船舶涂料中的难题之一是，它们过快地从包被物中耗尽，导致防淤积效力的提早的丧失。通过微囊化，防止抗生剂通过包被物扩散，从而使包被物的防淤积效力持续更久的时间。另一方面，生长的植物幼苗对抗昆虫的有效的保护是聚合物包被基质的应用，在其中掺入了拒食剂，即，BHT。后者的逐步的释放阻止了昆虫攻击。通过微囊和微球的使用， 拒食剂的释放可以被控制和延长。通过提供新的和特别开发的聚合物微囊和微球，本发明在此克服了当前方法的缺点，提供了广泛的应用。所述微粒的小的和受控的尺寸，与所述生产方法和选择的化合物和制剂的使用一起，实现抗生剂的极度缓慢的释放，并提供了低的生产成本。在不影响涂料的物理机械性能的情况下，达到了期望的效果。因此，相当广泛地列举出了本发明的更为重要的特征，以使得它的详细说明被更好地理解，以及使得当前对技术的贡献被更好地理解。本发明的附加的特征将在下文中描述。就此来说，在详细地解释本发明的至少一个实施方式之前，要理解的是本发明在它的应用中不被限制于在下文的说明中阐述的、或在附图中例举的结构的细节和元件的布置。本发明能够以其他实施方式，和以各种方式实践和进行。并且，要理解的是，在此采用的措辞和术语是用于描述的目的，而不应认为是限制性的。本发明包括包含活性物质的微囊和微球以及其制备。本发明适合于通过抗生剂的极度缓慢的释放来延长长寿命产品的保护，例如涂料、包被物和木材防腐剂。缓慢的释放延长了抗生剂的寿命和保护时间。本发明提供的微囊和微球，其包括但不限于3-碘-2-丙炔基氨基甲酸丁酯(IPBC)或丁基化羟基甲苯(BHT)或辛基-异噻唑啉酮(OIT)或4，5_ 二氯-2-n-辛基-3-异噻唑啉酮(DCOIT)或甲苯氟磺胺(TF)或4[1-(2，3-二甲基苯基)乙基]-3H-咪唑(美托咪定)或其组合作为活性物质，具有壁材料，其包括但不限于聚(甲基丙烯酸甲脂)(PMMA)、聚苯乙烯、聚乙烯吡啶-共-苯乙烯、聚酰胺、聚酯、乙基纤维素和聚氨酯。在此采用的生产方法是自乳滴的内部相分离，其与活性物质和壁材料组合，实现尺寸和壁厚度的高精度，这对于控制活性物质的释放是重要的。具有小尺寸的微粒在防止包被材料的物理/机械性质的改变也是重要的。本发明提供了可选择的生产方法，其中从自乳滴的内部相分离消除了有机溶剂。这种可选择的生产方法实现了以非常低的成本生产微粒，因为当前方法中使用的必要的溶剂被更便宜的和对环境友好的溶剂乙酸乙酯替代。使用乙酸乙酯(EA)作为溶剂代替内相技术的DCM，以产生不希望的肉眼可见的塑性颗粒，在本领域是已知的。因此，本发明人未能在现有技术中找到利用内部相分离技术使用乙酸乙酯来生产微粒的方法的任何教导。发明人在此出乎意料地发现，为了抑制肉眼可见的塑性颗粒的任意形成，在乳剂中使用大量的乙酸乙酯是至关重要的。在乳剂中EA的高浓度的使用令人惊讶地也显示了共溶剂，即，丙酮是不需要的。因此，本发明提供了非常小的微粒的生产，其利用EA和内部相分离技术的使用和乳化勻浆器的高剪切率的组合。随后这实现了颗粒尺寸和壳厚度的高精度，其对于控制抗生剂的释放是重要的。因此，通过微囊和微球的物质极度缓慢的释放，使得它们极度持久的固体结构，以及在0. 2-20 μ m之间、优选的0. 2-10 μ m之间的小的尺寸，由此处的本发明的生产方法生产的微囊和微球可以区别于早先已知的微囊或相似的技术。本发明还使得微粒(取决于抗生剂的种类)加载于具有浓度的抗生剂，乃至对于特定的抗生剂，相对于微囊的总重量浓度高达至少25衬％的微粒。缓慢的释放通过微囊核心和聚合物壳的渗透性的形成来实现。期望的释放速率通过控制微粒的尺寸、壁厚度和核心材料来实现。生产出或具有分散在固体微球中的活性物质，或具有分散在带有油核心的微囊中的活性物质的微粒。取决于要获得的释放速率，特定的颗粒将是优选的。与同样尺寸的微囊相比，微球给出更慢的释放。为了实现对包被物，例如涂料或漆或木材防腐剂的最佳的保护，微囊和微球需要
7与抗生剂的共混物混合，所述抗生剂的共混物具有对不同微生物的作用。在一个实施方式中，本发明提供了聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)作为壁材料。其他可能的壁材料的实例包括但不限于聚酰胺、聚酯、聚乙烯醇、聚氨酯、聚脲、聚乳酸、聚苯乙烯和聚乙烯吡啶-共-苯乙烯。本发明可以包括，但不限于，3-碘-2-丙炔基氨基甲酸丁酯作为活性物质。其他可能的活性物质的实例包括但不限于抗生剂例如1H-苯并咪唑-2-基氨基甲酸酯(多菌灵)、2_吡啶硫醇-1-氧化锌(吡啶硫醇锌)，irgarol,0IT,DC0IT,甲苯氟磺胺，美托咪定， 三嗪，N, N- 二甲基脲；信息素，例如BHT ；杀虫剂；化妆品；和芳香剂。在油核心微囊的情况下，本发明可以包含，但不限于，玉米油或十八烷作为油。其他可能的油的实例包括但不限于十二烷、十六烷、菜籽油、葵花子油、大豆油和棕榈油。本发明的微粒是与水基涂料和溶剂基涂料相容的，适合于期望受控的缓慢释放的领域。这样的领域包括，但不限于，涂料、包被物和木材防腐剂中抗生剂的释放，以及信息素的释放来保护作物和森林对抗昆虫。其他有用的领域包括，但不限于，药物和化妆品。包被物材料优选地是涂料或漆。 牛产微粒是通过从乳滴的内部相分离生产的。单独地制备水相和有机相。所述水相包括水、乳化剂，以及有时包括一小部分的有机溶剂。有机相包括有机溶剂、油(用于具有油核心的微囊)、形成壁的聚合物、活性物质，以及有时包括共溶剂。在固体微囊没有油核心的的情况下，在生产中不使用油。例如，含油的微囊将给出被密实的微粒更快的释放。生产方法优选地包括三个基本步骤在用勻浆器以200-20000rpm的严格搅拌下，以相等的数量将有机相慢慢地添加到部分水相中。第一个步骤产生了具有0. 2-20 μ m，优选的0. 2-10 μ m的液滴尺寸的乳剂。 乳剂总计搅拌1小时。更高的剪切速率产生更小的颗粒和更窄的颗粒尺寸分布。更高的聚合物含量得到更高的粘稠度，从而产生更大的颗粒和更宽的颗粒尺寸分布。乳剂与水相的其他部分混合。然后蒸发乳剂来除去有机溶剂和可能的共溶剂。当溶剂蒸发时，聚合物相分离，其产生围绕油形成的、或在球形基质中形成的密实的壳。从技术上来说，在这个阶段，乳剂转变为悬浮液。最后，从水相中离心或淀积悬浮液，来收集形成的微粒。如在以下的实施例中所示的，在期望有机相中的乙酸乙酯降低的情况下，在水相中使用乙酸乙酯是需要的。这是由于，需要添加到水相的EA的数量显著地低于为了获得在有机相中期望的降低，而应当从有机相中除去的数量。聚乙烯醇(PVA)是保持乳滴稳定的乳化剂或表面活性剂，因此EA相不会与水分离。物理性质和它的特定的功能使用取决于聚合度和水解度。水解度影响乳滴与周围的水之间的表面张力和稳定性。发明人令人惊讶地发现，在采用95%水解度的PVA时，使用很少的乙酸乙酯，则可能发生塑性形成。PVA的水解程度降低到例如88%，则帮助防止乳剂中的任何塑性形成。 PVA水解度的降低进一步容许有机相中EA数量的降低，并且它在水相中的存在不再是必需的。可以与其他因素一起，改变在前提及的剪切速率和物质的浓度，以控制包含抗生剂的微粒的尺寸和形态。
在以下的实施例中，如本领域已知的，使用丙酮来降低微囊尺寸的多分散性，从而刺激乳剂的形成。然而，要注意的是，在某些应用中，例如在涂料应用中，应避免它在制剂中的存在。实验室研究显示了抗生剂从微粒中极度缓慢的释放。在水悬浮液中，释放可以慢至每月0. 5wt%，其转换为抗生剂含量持续超过15年，几乎是包被物的整个寿命(附
图1)。 因此，本发明的微粒的水分散体可以用于例如木材的直接表面保护，用于提供长期持久的保护。对于本发明的使用和操作的方式的进一步的讨论，根据上文的描述同样是明显的。因此，将不再提供关于使用和操作的方式的进一步的讨论。对于上文的描述，要了解的是，用于本发明的特征的最佳的维度关系，包括尺寸、 材料、形状、形式、功能和操作、生产和使用的方式的改变，对于本领域技术人员是很容易明白和显而易见的。因而，上述内容仅被认为是本发明的原理的说明。进一步的，由于许多修改和改变对于本领域技术人员是容易想到的，不需要将本发明限制为所显示和描述的确切的组合物和使用，因此，可以采取所有适合的修改和等价物，均落入本发明的范围之内。通过以下的生产实施例进一步说明本发明。
实施例
实施例1句,含PMA売、16wt% IPBC和+二烷核心，水相中没有EA的微囊的制各通过在搅拌状态下在200mL水中混合4g聚(乙烯醇)(95%水解度)并加热至 60-95°C来制备水相。通过在搅拌状态下，混合4g聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA) (Aldrich,MW 350, 0000)和 90ml 乙酸乙酯(EA) (Acros Organics, = 99. 6% )来制备油相。当 PMMA 溶解时，添加 3. 8ml 丙酮(Merck, = 99. 5% )，5ml 十二烧(Fluka,98% )和 1. 50g 3-碘-2-丙炔基氨基甲酸丁酯(IPBC) (Aldrich，97% )。EA溶解PMMA，丙酮刺激乳剂的形成。将油相缓慢地添加到80mL的水相中，使用型号SilentCrusher M工具22F的勻浆器(Heidolph Instruments生产)，以5000rpm的速度搅拌15分钟。然后混合物在这个剪切速率下搅拌45分钟。形成的乳剂在250rpm的速度搅拌下添加到剩余的水相中。蒸发乳剂，最后离心提取9. 4g形成的微囊。微囊的尺寸在0. 2到20 μ m之间，大部分微囊的尺寸在直径1_6μπι之间，最常见地在2到4μπι之间。微囊包含PMMA壳、IPBC和十二烷核心。
实施例2包含PMMA壳、16wt% IPBC和十六烷核心，水相中没有EA的微囊的制备通过在搅拌状态下在200ml水中混合4g聚(乙烯醇)(95%水解度)并加热到 60-95°C来制备水相。通过在搅拌状态下混合4g聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA) (Aldrich, MW 350, 0000)和 90ml 乙酸乙酯(EA) (Acros Organics, = 99. 6% )来制备油相。当 PMMA 溶解时，添加3. 8ml丙酮(Merck，= 99. 5% ), 5ml十六烷和1. 5Ig 3-碘-2-丙炔基氨基甲酸丁酯(IPBC) (Aldrich, 97% )0 EA溶解PMMA，丙酮刺激乳剂的形成。将油相缓慢地添加到80mL的水相中，使用型号SilentCrusher M工具22F的勻浆器(Heidolph Instruments生产)，以5000rpm的速度搅拌15分钟。然后混合物在这个剪切速率下搅拌45分钟。形成的乳剂在250rpm的速度搅拌下添加到剩余的水相中。蒸发乳剂，最后离心提取9. 4g形成的微囊。微囊的尺寸在0. 2到20 μ m之间，大部分微囊的尺寸在直径1-7 μ m之间，最常见地在3到5 μ m之间。微囊包含PMMA壳、IPBC和十六烷核心。 实施例3包含PMMA和16wt% IPBC,水相中有EA的微球的制备通过在搅拌状态下在200ml水中混合4g聚(乙烯醇)(95%水解度)并加热到 60-95°C来制备水相。通过在搅拌状态下混合8g聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA) (Aldrich,MW 350, 0000)和 57ml 乙酸乙酯(EA) (Acros Organics, = 99. 6% )来制备油相。当 PMMA 溶解时，添加3.8ml丙酮(Merck, = 99. 5% )和1. 51g 3-碘-2-丙炔基氨基甲酸丁酯(IPBC) (Aldrich,97% )0 EA溶解PMMA，丙酮刺激乳剂的形成。将油相缓慢地添加到80mL的水相中，使用型号SilentCrusher M工具22F的勻浆器(Heidolph Instruments生产)，以5000rpm的速度搅拌15分钟，其中添加了 9ml乙酸乙酯。然后混合物在这个剪切速率下搅拌45分钟。形成的乳剂在250rpm的速度搅拌下添加到剩余的水相中。蒸发乳剂，最后离心提取9. 5g形成的微球。微球的尺寸在0.2到20 μ m 之间，大部分微球的尺寸在直径1-7 μ m之间，最常见地在3到5 μ m之间。微球包含IPBC 位于其内部的PMMA实心球。
实施例4包含PMMA和16wt% IPBC,水相中没有EA的微球的制备通过在搅拌状态下在200ml水中混合4g聚(乙烯醇)(95%水解度)并加热到 60-95°C来制备水相。通过在搅拌状态下混合8g聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA) (Aldrich,MW 350, 0000)和 90ml 乙酸乙酯(EA) (Acros Organics, = 99. 6% )来制备油相。当 PMMA 溶解时，添加3. 8ml丙酮(Merck, = 99. 5% )和1. 5g 3-碘-2-丙炔基氨基甲酸丁酯(IPBC) (Aldrich,97% )0 EA溶解PMMA，丙酮刺激乳剂的形成。将油相缓慢地添加到80mL的水相中，使用型号SilentCrusher M工具22F的勻浆器(Heidolph Instruments生产)，以5000rpm的速度搅拌15分钟。然后混合物在这个剪切速率下搅拌45分钟。形成的乳剂在250rpm的速度搅拌下添加到剩余的水相中。蒸发乳剂，最后离心提取9. 5g形成的微球。微球的尺寸在0. 2到10 μ m之间，大部分微球的尺寸在直径2到6 μ m之间，最常见地在4到5 μ m之间。微球包含IPBC位于其内部的PMMA实心球。
实施例5包含PMMA和16wt% IPBC，水相中没有EA的微球的制备通过在搅拌状态下在200ml水中混合4g聚(乙烯醇)(88%水解度)并加热到 60-95°C来制备水相。通过在搅拌状态下混合8g聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA) (Aldrich,MW 350, 0000)和 57ml 乙酸乙酯(EA) (Acros Organics, = 99. 6% )来制备油相。当 PMMA 溶解时，添加3. 8ml丙酮(Merck, = 99. 5% )和1. 5g 3-碘_2_丙炔基氨基甲酸丁酯(IPBC) (Aldrich,97% )0 EA溶解PMMA，丙酮刺激乳剂的形成。将油相缓慢地添加到80mL的水相中，使用型号SilentCrusher M工具22F的勻浆器(Heidolph Instruments生产)，以5000rpm的速度搅拌15分钟。然后混合物在这个剪切速率下搅拌45分钟。形成的乳剂在250rpm的速度搅拌下添加到剩余的水相中。蒸发乳剂，最后离心提取9. 5g形成的微球。微球的尺寸在0. 2到10 μ m之间，大部分微球的尺寸在直径2-6 μ m之间，最常见地在4到5 μ m之间。微球包含IPBC位于其内部的PMMA实心球。
实施例6包含PMMA和25wt% IPBC，水相中有EA的微球的制备通过在搅拌状态下在200ml水中混合4g聚(乙烯醇)(95%水解度)并加热到60-95°C来制备水相。通过在搅拌状态下混合8g聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA) (Aldrich,MW 350, 0000)和 57ml 乙酸乙酯(EA) (Acros Organics, = 99. 6% )来制备油相。当 PMMA溶解时，添加3.8ml丙酮(Merck, = 99. 5% )和2. 67g 3-碘-2-丙炔基氨基甲酸丁酯(IPBC) (Aldrich,97% )0 EA溶解PMMA，丙酮刺激乳剂的形成。将油相缓慢地添加到SOmL的水相中，其中添加了 9ml乙酸乙酯，使用型号Silent Crusher M工具22F的勻菜器(HeidolphInstruments生产)，以5000rpm的速度搅拌15分钟。然后混合物在这个剪切速率下搅拌45分钟。形成的乳剂在250rpm的速度搅拌下添加到剩余的水相中。蒸发乳剂，最后离心提取10. 7g形成的微球。微球的尺寸在0.2到20 μ m 之间，大部分微球的尺寸在直径3-9 μ m之间，最常见地在4到7 μ m之间。微球包含IPBC 位于其内部的PMMA实心球。
实施例7句,含PMMA和25wt% IPBC的微球的制各，H示了所沭牛产方法对大的枇次是稳定的通过在搅拌状态下在IOOOml水中混合20g聚(乙烯醇)(95%水解度)并加热到 60-95°C来制备水相。通过在搅拌状态下混合40g聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA) (Aldrich,MW 350, 0000)和乙酸乙酯(EA) (Acros Organics, = 99. 6% )来制备油相。当 PMMA 溶解时，添加19ml丙酮(Merck, = 99. 5% )和13. 35g 3-碘-2-丙炔基氨基甲酸丁酯(IPBC) (Aldrich,97% )0 EA溶解PMMA，丙酮刺激乳剂的形成。将油相缓慢地添加到400mL的水相中，其中添加了 45ml乙酸乙酯，使用型号 Silent Crusher M 工具 22F 的勻菜器(HeidolphInstruments 生产)，以 5000rpm 的速度搅拌15分钟。然后混合物在这个剪切速率下搅拌45分钟。形成的乳剂在250rpm的速度搅拌下添加到剩余的水相中。蒸发乳剂，最后离心提取53. 4g形成的微球。微球的尺寸在0.2 到20 μ m之间，大部分微球的尺寸在直径3-10 μ m之间，最常见地在4到6 μ m之间。微球包含PBC位于其内部的PMMA实心球。
实施例8包含PMMA和25wt% IPBC，水相中有丙酮没有EA的微球的制备通过在搅拌状态下在200ml水中混合4g聚(乙烯醇)(95%水解度)并加热到 60-95°C来制备水相。通过在搅拌状态下混合8g聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA) (Aldrich,MW 350, 0000)和 90ml 乙酸乙酯(EA) (Acros Organics, = 99. 6% )来制备油相。当 PMMA 溶解时，添加3.8ml丙酮(Merck, = 99. 5% )和2. 67g 3-碘-2-丙炔基氨基甲酸丁酯(IPBC) (Aldrich,97% )0 EA溶解PMMA，丙酮刺激乳剂的形成。将油相缓慢地添加到80mL的水相中，使用型号SilentCrusher M工具22F的勻浆器(Heidolph Instruments生产)，以5000rpm的速度搅拌15分钟。然后混合物在这个剪切速率下搅拌45分钟。形成的乳剂在250rpm的速度搅拌下添加到剩余的水相中。蒸发乳剂，最后离心提取10. 7g形成的微球。微球的尺寸在0. 2到20 μ m之间，大部分微球的尺寸在直径2-7 μ m之间，最常见地在3到6 μ m之间。微球包含IPBC位于其内部的PMMA实心球。
实施例9包含PMMA和25wt% IPBC，水相中没有丙酮没有EA的微球的制备通过在搅拌状态下在200ml水中混合4g聚(乙烯醇)(95%水解度)并加热到 60-95°C来制备水相。通过在搅拌状态下混合8g聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA) (Aldrich,MW 350, 0000)和 IOOml 乙酸乙酯(EA) (Acros Organics, = 99. 6% )来制备油相。当 PMMA 溶解时，添加2. 7g 3-碘-2-丙炔基氨基甲酸丁酯(IPBC) (Aldrich，97% )。EA溶解PMMA。将油相缓慢地添加到80mL的水相中，使用型号SilentCrusher M工具22F的勻浆器(Heidolph Instruments生产)，以5000rpm的速度搅拌15分钟。然后混合物在这个剪切速率下搅拌45分钟。形成的乳剂在250rpm的速度搅拌下添加到剩余的水相中。蒸发乳剂，最后离心提取10. 7g形成的微球。微球的尺寸在0. 2到20 μ m之间，大部分微球的尺寸在直径2-8μπι之间，最常见地在4到6μπι之间。微球包含PMMA IPBC位于其内部的实心球。
实施例10包含PMMA和25wt% IPBC,水相中没有丙酮没有EA的微球的制备通过在搅拌状态下在200ml水中混合4g聚(乙烯醇)(88%水解度)并加热到 60-95°C来制备水相。通过在搅拌状态下混合8g聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA) (Aldrich, MW 350, 0000)和 57ml 乙酸乙酯(EA) (Acros Organics, = 99. 6% )来制备油相。当 PMMA 溶解时，添加2. 7g 3-碘-2-丙炔基氨基甲酸丁酯(IPBC) (Aldrich,97% )0 EA溶解PMMA。将油相缓慢地添加到80mL的水相中，使用型号SilentCrusher M工具22F的勻浆器(Heidolph Instruments生产)，以5000rpm的速度搅拌15分钟。然后混合物在这个剪切速率下搅拌45分钟。形成的乳剂在250rpm的速度搅拌下添加到剩余的水相中。蒸发乳剂，最后离心提取10. 7g形成的微球。微球的尺寸在0. 2到20 μ m之间，大部分微球的尺寸在直径2-8 μ m之间，最常见地在4到6 μ m之间。微球包含IPBC位于其内部的PMMA实心球。
实施例11包含PMMA和10wt%美托咪定，水相中有EA的微球的制备通过在搅拌状态下在200ml水中混合4g聚(乙烯醇)(95%水解度)并加热到 60-95°C来制备水相。通过在搅拌状态下混合8g聚(异甲基丙烯酸甲酯)(PMMA) (Aldrich, MW 350, 0000)和 57ml 乙酸乙酯(EA) (Acros Organics, = 99. 6% )来制备油相。当溶解 PMMA时，添加3. 8ml的丙酮(Merck，= 99. 5% )和0. 89g 3-美托咪定。EA溶解PMMA，丙酮刺激乳剂的形成。将油相缓慢地添加到SOmL的水相中，其中添加了 9ml乙酸乙酯，使用型号Silent Crusher M工具22F的勻菜器(HeidolphInstruments生产)，以5000rpm的速度搅拌15分钟。然后混合物在这个剪切速率下搅拌45分钟。形成的乳剂在250rpm的速度搅拌下添加到剩余的水相中。蒸发乳剂，最后离心提取8. 9g形成的微球。微球的尺寸在0.2到20 μ m 之间，大部分微球的尺寸在直径2-8 μ m之间，最常见地在4到7 μ m之间。微球包含美托咪定位于其内部的PMMA实心球。
实施例12包含PMMA壳、16wt% BHT和十六烷核心，水相中没有EA的微囊的制备通过在搅拌状态下在200ml水中混合4g聚(乙烯醇)(88%水解度)并加热到 60-95°C来制备水相。通过在搅拌状态下混合4g聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA) (Aldrich, MW 350, 0000)和 57ml 乙酸乙酯(EA) (Acros Organics, = 99. 6% )来制备油相。当 PMMA 溶解时，添加3. 8ml丙酮(Merck, = 99.5% )，5ml十六烷和1. 51g 丁基化羟基甲苯(BHT)。 EA溶解PMMA，丙酮刺激乳剂的形成。将油相缓慢地添加到80mL的水相中，使用型号SilentCrusher M工具22F的勻浆器(Heidolph Instruments生产)，以5000rpm的速度搅拌15分钟。然后混合物在这个剪切速率下搅拌45分钟。形成的乳剂在250rpm的速度搅拌下添加到剩余的水相中。蒸发乳剂，最后离心提取9. 4g形成的微囊。微囊的尺寸在0. 2到20 μ m之间，大部分微囊的尺寸在直径1-7 μ m之间，最常见地在3到5 μ m之间。微囊包含PMMA壳、IPBC和十六烷核心。 实施例13包含PMMA和25wt% IPBC的微球的制备，显示了嵌入均质化起作用通过在搅拌状态下在1200ml水中混合24g聚(乙烯醇)(95%水解度)并加热到 60-95°C来制备水相。然后添加IOOml乙酸乙酯(Acros Organics, = 99. 6% )到水相。通过在搅拌状态下混合48g聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA) (Aldrich，MW 350, 0000)和MOml 乙酸乙酯(EA)来制备油相。当PMMA溶解时，添加22. 8ml丙酮和16. 2g 3-碘-2-丙炔基氨基甲酸丁酯(IPBC) (Aldrich, 97% )0 EA溶解PMMA，丙酮刺激乳剂的形成。水相通过勻浆器(装备有Type MTG 30/4发生器的Kinematica Megatron MT3000)以15000rpm( 71/分钟)的速度再循环。然后有机相在9分钟内缓慢地注射到转子中。形成的乳剂在2分钟内再循环。蒸发乳剂，最后离心提取64g形成的微球。微球的尺寸在0. 2到20 μ m之间，大部分微球的尺寸在直径3到10 μ m之间，最常见地在3_8 μ m 之间。微球包含IPBC位于其内部的PMMA实心球。
实施例14IPBC从微囊释放的研究水悬浮液QOml)中的微囊(十八烷核心)浸入到渗析膜(Mw 12-14. 000)中，置入含有IOOml去离子水的烧瓶中。这个烧瓶置于以中等速度(90分钟―1)的机械摇动器上。 研究外部的水相，在不同的时间间隔用新的水完全地替换。在分离成二氯甲烷之后，每个样品的GC-测量提供了 IPBC浓度，将其转化为释放的重量百分比，相对于时间进行标绘来获得释放曲线。附
图1显示了每个时间间隔的三次测量的数据。在一个月后，释放了 7wt%的 IPBC0
实施例15IPBC从微球释放的研究微球水悬浮液QOml)浸没到渗析膜(Mw 12-14. 000)中，置入含有IOOml去离子水的烧瓶中。这个烧瓶置于以中等速度(90分钟-1)的机械摇动器上。研究外部的水相， 在不同的时间间隔用新的水完全地替换。在分离成二氯甲烷之后，每个样品的GC-测量提供了 IPBC浓度，将其转化为释放的重量百分比，相对于时间进行标绘来获得释放曲线。三次测量的平均值在附图2中显示。在一个月后，释放了 3. 5wt%的IPBC。
实施例16美托咪定从涂料表面的释放研究制备了四种不同的30g涂料样品。样品中的两种是基于游离的抗生剂和水基的标准白色外墙涂料，而另外两种样品是基于游离的抗生剂和有机溶剂基的标准白色外墙涂料。美托咪定添加到每种样品中，以游离的形式或以微球的形式。mC标记的材料占所有美托咪定的2.3wt%。湿的涂料含有总计的美托咪定。用电混合器搅拌涂料确保添加的物质的均勻分散。对于释放研究，使用涂料敷涂器在聚(丙烯)平板上涂敷大约 Ig(干燥状态)的涂料系统。在干燥和称重之后，每个平板垂直地放置在含有覆盖平板的 2000ml水的密闭容器中。这些容器置于机械摇动器上。在不同的时间，从每个系统吸移出 1000 μ 1的水，转移到20ml的试管。在添加IOml ULTIMAG0LD 之后，通过液体闪烁计数器 (1219RackBeta, LKB ffallac, Finland)记录放射性，因而记录释放的数量。结果在附图3 中显示。水基涂料中游离的美托咪定的释放比从微球中的释放快2倍。对于溶剂基涂料， 相似的比较揭示了游离的美托咪定的释放比从微球中的释放快10倍。
实施例17IPBC从涂料表面释放的研究
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制备三种不同的IOg涂料样品。样品是基于游离抗生剂的以及水基的标准白色外墙涂料。IPBC添加到每个样品中，或以游离形式或以微球的形式，带有按照重量的 ⑴10wt%加载和(ii)25wt%加载。IPBC的特定部分是14C标记的材料。湿的涂料含有总计0. Iwt % IPBC0搅拌涂料确保添加的物质的均勻分散。对于释放研究，使用涂料敷涂器在聚(丙烯)平板上涂敷大约0.2g(干燥状态)的涂料系统。在干燥和称重之后，每个平板垂直地放置在含有覆盖平板的250ml水的密闭容器中。这些容器置于机械摇动器上。在不同的时间，从每个系统吸移出1000 μ 1的水，转移到20ml的试管。在添加^ilULTIMA GOLD 之后，通过液体闪烁计数器(1219RackBeta，LKBffallac, Finland)记录放射性，因而记录释放的数量。结果在附图4中显示。游离IPBC的释放比从微球中的释放快约三倍。
实施例18在船舶涂料中美托咪定和封装的美托咪定的现场测试用刷子在PMMA测试面板Idm2上涂敷市场上可买到的三种不同的游离抗生剂船舶涂料。每一层使用3ml的涂料，每个面板上涂敷两层。这些面板用作参考。向不同罐子中的相同的涂料添加按重量计算0. 的美托咪定或封装在微球中的等量的美托咪定。涂料混合物涂敷到与参考涂料相同类型的测试面板上。所有的面板制成三份，随机固定在框架上，浸没到瑞典西海岸(Tjarno MarineBiological Laboratory)的海水中。在浸没六个月和十个月之后(2009年6月到2009年12月和在2010年4月)检查它们。所有参考面板或多或少地覆盖了藤壶和其他污染生物。在具有包含美托咪定或封装的美托咪定的涂料的试验面板上，没有藤壶或管虫附着在涂敷面上。这证明了，即使美托咪定被封装，从涂料表面的释放足够高以阻止藤壶附着。
权利要求
1.包括至少一种活性物质的缓释的微粒，所述微粒通过从水相以及独立的有机相形成乳剂来制备，所述水相包括水和乳化剂，所述有机相包括有机溶剂、用于形成微粒壁的聚合物以及活性物质。
2.如权利要求1所述的微粒，其中，所述水相进一步包括有机溶剂。
3.如权利要求2所述的微粒，其中，所述有机溶剂是乙酸乙酯。
4.如权利要求1所述的微粒，其中，所述微粒具有油核心，所述有机相进一步包括油， 所述活性物质分散在所述油核心中。
5.如权利要求4所述的微粒，其中，所述油选自由玉米油、十八烷、十二烷、十六烷、菜籽油、葵花子油、大豆油和棕榈油构成的组。
6.如权利要求1所述的微粒，其中，所述有机相进一步的包括共溶剂。
7.如权利要求1所述的微粒，其中，所述微粒具有0.2-20 μ m之间的直径。
8.如权利要求1所述的微粒，其中，所述微粒具有0.2-10 μ m之间的直径。
9.如权利要求1所述的微粒，其中，所述活性物质选自由3-碘-2-丙炔基氨基甲酸丁酯(IPBC)、丁基化羟基甲苯(BHT)、辛基-异噻唑啉酮(0110、4，5-二氯-2-11-辛基-3-异噻唑啉酮(DCOIT)、甲苯氟磺胺(TF)或4-[1-(2，3-二甲基苯基)乙基]-3H-咪唑(美托咪定)、1H-苯并咪唑-2-基氨基甲酸酯(多菌灵)、2_吡啶硫醇-1-氧化锌(吡啶硫醇锌)、 irgarol、三嗪，N, N- 二甲基脲、信息素、BHT、杀虫剂和其组合组成的组。
10.如权利要求9所述的微粒，其中，所述活性物质是美托咪定。
11.如权利要求1所述的微粒，其中，用于形成微粒壁的聚合物选自由聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚苯乙烯、聚乙烯吡啶-共-苯乙烯、聚酰胺、聚酯、乙基纤维素、聚氨酯、聚乙烯醇、聚脲、聚乳酸和聚乙烯吡啶-共-苯乙烯组成的组。
12.如权利要求11所述的微粒，其中，所述用于形成微粒壁的聚合物是聚(甲基丙烯酸甲酯)。
13.如权利要求1所述的微粒，其中，所述微粒处在适合于延长长寿命产品保护的制剂中。
14.如权利要求13所述的微粒，其中，所述制剂选自由涂料、包被物和木材防腐剂组成的组。
15.如权利要求14所述的微粒，其中，所述涂料选自由水基的涂料和溶剂基的涂料组成的组。
16.如权利要求1所述的微粒，其中，所述活性物质是与微粒的总重量相比，具有达到至少25wt%的浓度的抗生剂。
17.如权利要求1所述的微粒，其中，所述活性物质分散在实心微球中。
18.如权利要求1所述的微粒，其中，所述乳化剂包含聚乙烯醇。
19.一种制备包括至少一种活性物质的微粒的方法，所述方法包括单独地制备水相和有机相，其中，所述水相包括水和乳化剂，所述有机相包括有机溶剂、形成微粒壁的聚合物和活性物质。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述溶剂是乙酸乙酯。
21.如权利要求20所述的方法，其中，大量的乙酸乙酯用于乳剂中，没有它将引起肉眼可见的塑性颗粒的形成。
22.如权利要求21所述的方法，其中，乳剂中乙酸乙酯的数量能够通过改变乳化剂的水解度来调整。
23.如权利要求20所述的方法，其中，乙酸乙酯用于水相中作为乳剂中的溶剂。
24.如权利要求19所述的方法，其中，所述方法包括步骤a)在严格的搅拌下将相等数量的有机相慢慢地添加到水相部分中；b)混合乳剂和水相的另外的部分，蒸发所述乳剂来除去有机溶剂和可能的共溶剂，引起聚合物相的分离和悬浮液的形成；以及c)从悬浮液收集形成的微粒。
25.如权利要求M所述的方法，其中，所述微粒通过离心所述悬浮液来采集。
26.如权利要求25所述的方法，其中，所述微粒通过从所述悬浮液的水相沉降来采集。
全文摘要
本发明提供了通过用乙酸乙酯作为溶剂从乳滴分离的内部相，制备包含高数量的抗生剂、具有油核心的小聚合物微囊和实心微球的生产方法。微囊和微球的尺寸可以以高度的精确性控制在直径0.2-20μm之间。所述微粒特别适合于使用抗生剂保护对抗微生物的包被物，例如涂料、漆、木材防腐剂，以及适合于直接的表面保护，即微粒不与包被材料组合。
文档编号A01P7/04GK102427721SQ201080021616
公开日2012年4月25日 申请日期2010年5月17日 优先权日2009年5月19日
发明者布·芒努斯·尼登, 拉尔斯·奥洛夫·努德斯特瑞纳, 艾姿碧塔·玛丽亚·贝尔德, 阿拉·马哈茂德·阿塔·艾哈迈德·阿布达拉 申请人:科派克有限公司