Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения нанокапсул сухого экстракта шпината

Изобретение относится к области нанотехнологий и может быть использовано, в частности, в косметической и пищевой промышленности.

Ранее были известны способы получения микрокапсул лекарственных препаратов. Так, в пат. РФ №2092155, МПК A61K047/02, A61K009/16 (опубликован 10.10.1997) предложен метод микрокапсулирования лекарственных средств, основанный на применении специального оборудования с использованием облучения ультрафиолетовыми лучами.

Недостатками данного способа являются длительность процесса и применение ультрафиолетового излучения, что может оказывать влияние на процесс образования микрокапсул.

В пат. РФ №2095055, МПК A61K9/52, A61K9/16, A61K9/10 (опубликован 10.11.1997) предложен способ получения твердых непористых микросфер, который включает расплавление фармацевтически неактивного вещества-носителя, диспергирование фармацевтически активного вещества в расплаве в инертной атмосфере, распыление полученной дисперсии в виде тумана в замораживающей камере под давлением, в инертной атмосфере, при температуре от -15 до -50^oC и разделение полученных микросфер на фракции по размерам. Суспензия, предназначенная для введения путем парентеральной инъекции, содержит эффективное количество указанных микросфер, распределенных в фармацевтически приемлемом жидком векторе, причем фармацевтически активное вещество микросферы нерастворимо в указанной жидкой среде.

Недостатки предложенного способа: сложность и длительность процесса, применение специального оборудования.

В пат. РФ №2091071, МПК A61K35/10 (опубликован 27.09.1997) предложен способ получения препарата путем диспергирования в шаровой мельнице с получением микрокапсул.

Недостатками способа являются применение шаровой мельницы и длительность процесса.

В пат. РФ №2076765, МПК B01D9/02 (опубликован 10.04.1997) предложен способ получения дисперсных частиц растворимых соединений в микрокапсулах посредством кристаллизации из раствора, отличающийся тем, что раствор диспергируют в инертной матрице, охлаждают и, изменяя температуру, получают дисперсные частицы.

Недостатком данного способа является сложность исполнения: получение микрокапсул путем диспергирования с последующим изменением температур, что замедляет процесс.

В пат. РФ №2101010, МПК A61K9/52, A61K9/50, A61K9/22, A61K9/20, A61K31/19 (опубликован 10.01.1998) предложена жевательная форма лекарственного препарата со вкусовой маскировкой, обладающая свойствами контролируемого высвобождения лекарственного препарата, содержит микрокапсулы размером 100-800 мкм в диаметре и состоит из фармацевтического ядра с кристаллическим ибупрофеном и полимерного покрытия, включающего пластификатор, достаточно эластичного, чтобы противостоять жеванию. Полимерное покрытие представляет собой сополимер на основе метакриловой кислоты.

Недостатки изобретения: использование сополимера на основе метакриловой кислоты, так как данные полимерные покрытия способны вызывать раковые опухоли; получение микрокапсул методом суспензионной полимеризации; сложность исполнения; длительность процесса.

В пат. РФ №2139046, МПК A61K9/50, A61K49/00, A61K51/00 (10.10.1999) предложен способ получения микрокапсул следующим образом. Эмульсию масло-в-воде готовят из органического раствора, содержащего растворенный моно-, ди-, триглицерид, предпочтительно трипальмитин или тристеарин, и возможно терапевтически активное вещество, и водного раствора, содержащего поверхностно-активное вещество, возможно выпаривают часть растворителя, добавляют редиспергирующий агент и смесь подвергают сушке вымораживанием. Подвергнутую сушке вымораживанием смесь затем снова диспергируют в водном носителе для отделения микрокапсул от остатков органических веществ и полусферические или сферические микрокапсулы высушивают.

Недостатками предложенного способа являются сложность и длительность процесса, использование высушивания вымораживанием, что занимает много времени и замедляет процесс получения микрокапсул.

В пат. РФ №2159037, МПК A01N25/28, A01N25/30 (опубликован 20.11.2000) предложен способ получения микрокапсул реакцией полимеризации на границе раздела фаз, содержащих твердый агрохимический материал 0,1-55 мас.%, суспендированный в перемешивающейся с водой органической жидкости, 0,01-10 мас.% неионного диспергатора, активного на границе раздела фаз и не действующего как эмульгатор.

Недостатки предложенного метода: сложность, длительность, использование высокосдвигового смесителя.

В пат. РФ №2173140, МПК A61K009/50, A61K009/127 (опубликован 10.09.2001) предложен способ получения кремнийорганолипидных микрокапсул с использованием роторно-кавитационной установки, обладающей высокими сдвиговыми усилиями и мощными гидроакустическими явлениями звукового и ультразвукового диапазона для диспергирования.

Недостатком данного способа является применение специального оборудования - роторно-кавитационной установки, которая обладает ультразвуковым действием, что оказывает влияние на образование микрокапсул и при этом может вызывать побочные реакции в связи с тем, что ультразвук разрушающе действует на полимеры белковой природы, поэтому предложенный способ применим при работе с полимерами синтетического происхождения.

В пат. РФ №2359662, МПК A61K009/56, A61J003/07, B01J013/02, A23L001/00  (опубликован 27.06.2009) предложен способ получения микрокапсул с использованием распылительного охлаждения в распылительной градирне Niro при следующих условиях: температура воздуха на входе 10°С, температура воздуха на выходе 28°С, скорость вращения распыляющего барабана 10000 оборотов/мин. Микрокапсулы по изобретению обладают улучшенной стабильностью и обеспечивают регулируемое и/или пролонгированное высвобождение активного ингредиента.

Недостатками предложенного способа являются длительность процесса и применение специального оборудования, комплекс определенных условий (температура воздуха на входе 10°С, температура воздуха на выходе 28°С, скорость вращения распыляющего барабана 10000 оборотов/мин).

В пат. WO/2010/076360 ES, МПК B01J13/00; A61K9/14; A61K9/10; A61K9/12 (опубликован 08.07.2010) предложен новый способ получения твердых микро- и наночастиц с однородной структурой с размером частиц менее 10 мкм, где обработанные твердые соединения имеют естественное кристаллическое, аморфное, полиморфное и другие состояния, связанные с исходным соединением. Метод позволяет получить твердые микро- и наночастицы с существенно сфероидальной морфологией.

Недостатком предложенного способа является сложность процесса, что приводит к получению капсул с плавающим выходом.

В пат. WO/2010/119041 EP, МПК A23L1/00 (опубликован 21.10.2010) предложен способ получения микрошариков, содержащих активный компонент, инкапсулированный в гель-матрице сывороточного протеина, включающего денатурированный белок, сыворотку и активные компоненты. Изобретение относится к способу получения микрошариков, которые содержат такие компоненты, как пробиотические бактерии. Способ получения микрошариков включает стадию производства микрошариков в соответствии с методом изобретения и последующее отверждение микрошариков в растворе анионного полисахарида с рН 4,6 и ниже в течение не менее 10, 30, 60, 90, 120, 180 минут. Примеры подходящих анионных полисахаридов: пектины, альгинаты, каррагинаны. В идеале, сывороточный протеин является теплоденатурирующим, хотя и другие методы денатурации, также применимы, например денатурация индуцированным давлением. В предпочтительном варианте сывороточный белок денатурирует при температуре от 75°С до 80°C в течение от 30 минут до 50 минут. Как правило, сывороточный протеин перемешивают при тепловой денатурации. Соответственно, концентрация сывороточного белка составляет от 5 до 15%, предпочтительно от 7 до 12%, а в идеале от 9 до 11% (вес /объем). Как правило, осуществление процесса осуществляется путем фильтрации через множество фильтров с постепенным снижением размера пор. В идеале, фильтр тонкой очистки имеет субмикронные размеры пор, например от 0,1 до 0,9 микрон. Предпочтительным способом получения микрошариков является способ с применением вибрационных инкапсуляторов (Inotech, Швейцария) и машин производства Nisco Engineering AG,. Как правило, форсунки имеют отверстия 100 и 600 мкм, а в идеале около 150 микрон.

Недостатком данного способа является применение специального оборудования (вибрационных инкапсуляторов (Inotech, Швейцария)), получение микрокапсул посредством денатурации белка, сложность выделения полученных данным способом микрокапсул - фильтрация с применением множества фильтров, что делает процесс длительным.

В пат. US №20110223314, МПК B05D 7/00 20060101 B05D007/00, B05C 3/02 20060101 B05C003/02; B05C 11/00 20060101 B05C011/00; B05D 1/18 20060101 B05D001/18; B05D 3/02 20060101 B05D003/02; B05D 3/06 20060101 B05D003/06 (опубликован 10.03.2011) описан способ получения микрокапсул методом суспензионной полимеризации, относящийся к группе химических методов с применением нового устройства и ультрафиолетового облучения.

Недостатком данного способа являются сложность и длительность процесса, применение специального оборудования, использование ультрафиолетового облучения.

В пат. WO/2011/150138 US, МПК C11D3/37; B01J13/08; C11D17/00 (опубликован 01.12.2011) описан способ получения микрокапсул твердых растворимых в воде агентов методом полимеризации.

Недостатками данного способа являются сложность исполнения и длительность процесса.

В пат. WO/2011/127030 US, МПК A61K8/11; B01J2/00; B01J13/06; C11D3/37; C11D3/39; C11D17/00 (опубликован 13.10.2011) предложено несколько способов получения микрокапсул: межфазной полимеризацией, термоиндуцированным разделением фаз, распылительной сушкой, выпариванием растворителя и др. Недостатками предложенных способов является сложность, длительность процессов, а также применение специального оборудования (фильтр (Albet, Dassel, Германия), распылительная сушилка для сбора частиц (Spray-4M8 Сушилка от ProCepT, Бельгия)).

В пат. WO/2011/056935 US, МПК C11D17/00; A61K8/11; B01J13/02; C11D3/50 (опубликован 12.05.2011) описан способ получения микрокапсул размером от 15 микрон. В качестве материала оболочки предложены полимеры группы, в которую входят полиэтилен, полиамид, полистирол, полиизопрен, поликарбонаты, полиэфиры, полиакрилаты, полимочевины, полиуретаны, полиолефины, полисахариды, эпоксидные смолы, виниловые полимеры и их смеси. Предложенные полимерные оболочки являются достаточно непроницаемыми для материала ядра и материалов в окружающей среде, в которой инкапсулируются. Ядро инкапсулированных агентов может включать в себя духи, силиконовые масла, воски, углеводороды, высшие жирные кислоты, эфирные масла, липиды, охлаждающие кожу жидкости, витамины, солнцезащитные средства, антиоксиданты, глицерин, катализаторы, отбеливающие частицы, частицы диоксида кремния и др.

Недостатками предложенного способа являются сложность, длительность процесса, использование в качестве оболочек микрокапсул полимеров синтетического происхождения и их смесей.

Известен способ, предложенный в пат. 2134967, МПК A01N53/00, A01N25/28, опубликован 27.08.1999, Российская Федерация (1999). В воде диспергируют раствор смеси природных липидов и пиретроидного инсектицида в весовом отношении 2-4:1 в органическом растворителе, что приводит к упрощению способа микрокапсулирования. Недостатком способа является диспергирование в водной среде, что делает предложенный способ неприменимым для получения микрокапсул водорастворимых препаратов в водорастворимых полимерах.

Наиболее близким, взятым за прототип, является способ по патенту РФ №2538671 (опубликован 10.01.2015). Способ получения частиц инкапсулированного антисептика-стимулятора Дорогова (АСД) 2 фракция характеризуется тем, что АСД 2 фракцию диспергируют в раствор натрий карбоксиметилцеллюлозы в бензоле в соотношении 1:1-3 в присутствии 0,01 г препарата E472c (сложный эфир глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты, причем лимонная кислота как трехосновная может быть этерифицирована другими глицеридами и как оксокислота - другими жирными кислотами, а свободные кислотные группы могут быть нейтрализованы натрием) при перемешивании 1300 об/сек. Далее приливают осадитель бутанол и воду в соотношении 5:1. Полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре. Выход готового продукта 94-99%.

Техническая задача – разработка способа получения нанокапсул сухого экстракта шпината в оболочке из натрий карбоксиметилцеллюлозы.

Технический результат заключается в реализации назначения изобретения, повышении выхода готового продукта.

Решение технической задачи достигается предложенным способом получения нанокапсул сухого экстракта шпината, согласно которому сухой экстракт шпината диспергируют в раствор натрий карбоксиметилцеллюлозы в бензоле, в соотношении 1:1-3 в присутствии 0,01 г препарата E472c (сложный эфир глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты, причем лимонная кислота как трехосновная может быть этерифицирована другими глицеридами и как оксокислота - другими жирными кислотами, а свободные кислотные группы могут быть нейтрализованы натрием) при перемешивании, далее добавляют осадитель, полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, в который внесены новые признаки; в качестве осадителя используют диэтиловый эфир, после фильтрации нанокапсулы промывают диэтиловым эфиром, а перемешивание осуществляют со скоростью 1000 об/сек.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является получение нанокапсул сухого экстракта шпината в оболочке натрий карбоксиметилцеллюлозы с использованием физико-химического метода осаждения нерастворителем с использованием диэтилового эфира в качестве нерастворителя.

Результатом предлагаемого способа является получение нанокапсул сухого экстракта шпината в натрий карбоксиметилцеллюлозе при комнатной температуре в течение 15 минут. Выход нанокапсул составляет 100%.

Определение размеров нанокапсул сухого экстракта шпината в натрий карбоксиметилцеллюлозе проводили методом NTA на мультипараметрическом анализаторе наночастиц Nanosight LM0 производства Nanosight Ltd (Великобритания) в конфигурации HS-BF (высокочувствительная видеокамера Andor Luca, полупроводниковый лазер с длиной волны 405 нм и мощностью 45 мВт). Прибор основан на методе анализа траекторий наночастиц (Nanoparticle Tracking Analysis, NTA), описанном в ASTM E2834.

Оптимальным разведением для разведения было выбрано 1:100. Для измерения были выбраны параметры прибора: Camera Level=16, Detection Threshold=10 (multi), Min Track Length:Auto, Min Expected Size: Auto.длительность единичного измерения 215s, использование шприцевого насоса.

На фиг. 1 представлено распределение частиц по размерам в образце нанокапсул экстракта шпината в натрий карбоксиметилцеллюлозе, соотношение ядро:оболочка 1:3.

На фиг. 2 представлена таблица, из которой видно, что 10% частиц имеют размер 103 нм.

ПРИМЕР 1. Получение нанокапсул сухого экстракта шпината в натрий карбоксиметилцеллюлозе, соотношение 1:3

1 г сухого экстракта шпината добавляют медленно порциями при перемешивании 1000 об/мин к 3 г суспензии натрий карбоксиметилцеллюлозы в бензоле, содержащей 0,01 г препарата Е472с в качестве поверхностно-активного вещества. Затем добавляют 5 мл диэтилового эфира. Полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают на фильтре, промывают диэтиловым эфиром, сушат при комнатной температуре.

Получено 4 г кремового порошка. Выход составил 100%.

ПРИМЕР 2. Получение нанокапсул сухого экстракта шпината в натрий карбоксиметилцеллюлозе, соотношение 1:1

1 г сухого экстракта шпината добавляют медленно порциями при перемешивании 1000 об/мин к 1 г суспензии натрий карбоксиметилцеллюлозы в бензоле, содержащей 0,01 г препарата Е472с в качестве поверхностно-активного вещества. Затем добавляют 5 мл диэтилового эфира. Полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают на фильтре, промывают диэтиловым эфиром, сушат при комнатной температуре.

Получено 2 г с кремовым оттенком порошка. Выход составил 100%.

ПРИМЕР 3. Получение нанокапсул сухого экстракта шпината в натрий карбоксиметилцеллюлозе, соотношение 1:2

1 г сухого экстракта шпината добавляют медленно порциями при перемешивании 1000 об/мин к 2 г суспензии натрий карбоксиметилцеллюлозы в бензоле, содержащей 0,01 г препарата Е472с в качестве поверхностно-активного вещества. Затем добавляют 5 мл диэтилового эфира. Полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают на фильтре, промывают диэтиловым эфиром, сушат при комнатной температуре.

Получено 3 г с кремовым оттенком порошка. Выход составил 100%.

Получены нанокапсулы сухого экстракта шпината в натрий карбоксиметилцеллюлозе физико-химическим методом осаждения нерастворителем с использованием диэтилового эфира в качестве нерастворителя.

Процесс прост в исполнении и длится в течение 15 минут.

Предложенная методика пригодна для косметической и пищевой промышленности вследствие минимальных потерь, быстроты, простоты получения нанокапсул сухого экстракта шпината в натрий карбоксиметилцеллюлозе.