[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung
von Emulsionen oder Dispersionen, insbesondere zur Herstellung von Nanoemulsionen.
[0002] Die Herstellung von Emulsionen und Dispersionen erfolgt in der Regel diskontinuierlich
in Rührreaktoren. Dabei werden die erforderlichen Mengen der Einsatzstoffe in ein
Mischgefäß dosiert und unter hohem Rühreintrag emulgiert oder dispergiert. In der
Regel werden dazu Hochleistungsrührer eingesetzt, die die Erzeugung von Kavitationskräften
erlauben. Alternativ wird eine Hochdruckhomogenisierung durchgeführt. Eine Kontrolle
der hergestellten Emulsionen und Dispersionen und des Verfahrens erfolgt in der Regel
erst am fertigen Produkt der entsprechenden Mischungscharge. Eine kontinuierliche
Überprüfung des Herstellungsprozesses ist in der Regel nicht möglich.
[0003] Darüber hinaus ist eine Variation der Produktmengen nur in sehr begrenztem Umfang
möglich, da die mögliche Ansatzgröße bei einem Chargenmischer in einem eng begrenzten
Bereich liegt. Die minimale Ansatzgröße darf in der Regel die Hälfte der maximalen
Ansatzgröße nicht unterschreiten.
[0004] Auch im Hinblick auf eine sterile Verarbeitung ist ein diskontinuierliches Verfahren
problematisch. In der Regel wird in offenen Rührkesseln gearbeitet, so dass Kontaminationen
von außen nicht ausgeschlossen werden können. Sofern unter Luftausschluss gearbeitet
werden soll, ist ein aufwändiges Verfahren zur Evakuierung der Mischgefäße zum Arbeiten
unter Vakuum notwendig.
[0005] Darüber hinaus müssen diskontinuierliche Mischungsvorrichtungen groß ausgelegt werden,
um geeignete Produktmengen erzeugen zu können. Dies ist mit erheblichen Investitionskosten
verbunden. Zudem führt der hohe Rühreintrag zu hohen Energiekosten. Insbesondere bei
der Herstellung von Nanoemulsionen, speziell festen Lipidnanopartikeln (englisch solid
lipid nano particles - SLN) fehlen bislang großtechnische Herstellungsverfahren. Daher
konnten sich SLN bislang nicht in größerem Umfang durchsetzen.
[0006] Die Herstellung von SLN-Dispersionen erfolgt üblicherweise durch Hochdruckhomogenisation.
In Abhängigkeit vom eingesetzten Lipid und Tensid erhält man dabei unterschiedliche
Partikelformen. Man unterscheidet die Heißhomogenisation und die Kalthomogenisation.
Nach dem Schmelzen des Lipids und Lösen oder Dispergieren des Wirkstoffes wird bei
der Heißhomogenisation in heißer Tensidlösung dispergiert. Sodann wird eine Hochdruckhomogenisation
dieser Präemulsion durchgeführt, die sodann in eine heiße O/W-Nanoemulsion überführt
wird. Nach Abkühlen und Rekristallisation werden feste Lipidnanopartikel (SLN) erhalten.
Bei der Kalthomogenisation wird nach Schmelzen des Lipids und Lösen oder Dispergieren
des Wirkstoffs die Arzneistoff-Lipidmischung erstarrt und sodann zu Mikropartikeln
vermahlen. Anschließend werden die Partikel in kalter Tensidlösung suspendiert, und
eine Hochdruckhomogenisation der Partikelsuspension wird durchgeführt. Die bei der
Hochdruckhomogenisation auftretenden Kavitations- und Scherkräfte sind ausreichend
groß, um die Lipidmikropartikel zu Lipidnanopartikeln zu zerbrechen. Bei der Heißhomogenisation
wird die Präemulsion in der Regel in einem Kolben-Spalt-Homogenisator bei Drücken
zwischen 200 bar und maximal 1500 bar im heißen Zustand homogenisiert. Hierbei entsteht
eine Emulsion, deren Lipidphase beim Erkalten zu SLN rekristallisiert. Für eine Beschreibung
der Verfahren kann auf R.H. Müller, G. E. Hildebrandt, Pharmazeutische Technologie:
Moderne Arzneiformen, wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart 1998, 2.
Auflage, Seiten 357 bis 366 verwiesen werden.
[0007] Die SLN-Technolgie dient insbesondere der Applikation von pharmazeutischen, kosmetischen
und/oder lebensmitteltechnologischen Wirkstoffen in einem festen Träger. Der Wirkstoffträger
kann dabei an die jeweilige Anwendung angepasst werden und erlaubt eine geeignete
Dosierung und Freisetzung des Wirkstoffs. Die SLN stellen ein alternatives Carriersystem
zu Emulsionen und Liposomen dar. Die Nanopartikel können hydrophile oder hydrophobe
pharmazeutische Wirkstoffe enthalten und können oral oder parenteral verabreicht werden.
Als Matrixmaterial wird dabei im Gegensatz zu den bekannten Emulsionen ein festes
Lipid eingesetzt. Zur Gewährleistung einer hohen Bioakzeptanz und guter In-Vivo-Abbaubarkeit
werden überwiegend physiologisch verträgliche Lipide oder Lipide aus physiologischen
Komponenten wie Glyceride aus körpereigenen Fettsäuren verwendet. Bei der Herstellung
werden wie bei der Herstellung von Emulsionen und Dispersionen üblicherweise Emulgatoren
oder Tenside mit verwendet.
[0008] Ein Verfahren zur Herstellung von SLN-Dispersionen ist beispielsweise in der
EP-B-0 167 825 beschrieben. Die Herstellung der Lipid Nano Pellets erfolgt durch Dispergieren des
geschmolzenen Lipids mit Wasser mit einem hochtourigen Rührer. Anschließend wird durch
eine Ultraschallbehandlung die gewünschte Teilchengrößenverteilung eingestellt. Das
Rühren erfolgt in der Regel mit Drehzahlen im Bereich von 20 000 min
-1.
[0009] US 5,250,576 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Emulsionen, die zu absorbierenden Schaummaterialien
polymerisiert werden können, insbesondere die Herstellung von Superabsorbern für Hygieneartikel,
die eine poröse Struktur aufweisen. Beschrieben wird die Herstellung einer Wasser-in-Öl-Emulsion
mit einem hohen Anteil an interner Phase. Die Ölphase enthält dabei Monomere, die
nach Herstellung der Emulsion zu einem Schaum polymerisiert werden. Das Mischgefäß
zur kontinuierlichen Herstellung der Emulsion ist in Figur 2 dargestellt. Die Vorrichtung
besteht aus einer Kombination von dynamischem Mischer mit nachgeschaltetem statischem
Mischer. Wässrige Phase und Ölphase werden getrennt aus Vorratsgefäßen in den dynamischen
Mischer dosiert und dort unter Schereintrag in eine Emulsion überführt. Zu Beginn
des Verfahrens beträgt das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Öl etwa 2:1 bis 10:1.
Im Laufe des Verfahrens wird der Fluss der Ölphase und Wasserphase jedoch so angepasst,
dass letztendlich das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Öl 12:1 bis 100:1 beträgt.
Das niedrige Gewichtsverhältnis wird nur beim Anlaufen des Mischers verwendet. Der
Schereintrag beträgt etwa 1.000 bis 7.000 l/s, insbesondere 1.500 bis 3.000 l/s. Bei
der Beschreibung des dynamischen Mischers wird auch auf eine vorgesehene Entlüftung
(Bezugszeichen 12 und 13) eingegangen. Es wird angegeben, dass im Betrieb eine rein
flüssige Umgebung erhalten wird. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, erfolgen der Eintrag
der Ausgangsstoffe (Bezugszeichen 9 und 10) wie auch der Austrag aus dem dynamischen
Mischer (Bezugszeichen 17) parallel zur Rührerachse und in Längsrichtung des Mischgefäßes.
[0010] US 4,539,139 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Öl-in-Wasser-Emulsionen. Die Herstellung
erfolgt diskontinuierlich in einem Tank, der ein Hochgeschwindigkeits-Rührwerk enthält.
Der Tank, der in Figur 3 abgebildet ist, kann über eine Leitung 8 und eine Pumpe 7
evakuiert werden, so dass unter Luftausschluss gearbeitet werden kann. Es ist eine
Leitfähigkeitsmesssonde 9 vorgesehen. Bei der Herstellung der Emulsion wird eine Ölphase
vorgelegt, und eine Wasserphase wird kontinuierlich eingetragen, bis eine Phaseninversion
stattfindet.
[0011] Die Herstellung von festen Lipid-Nanoteilchen mit geringem mittleren Teilchendurchmesser
gemäß dem Stand der Technik ist aufwendig, da in der Regel Hochdruckhomogenisatoren
eingesetzt werden müssen. Durch bloßes Rühren bei hoher Umdrehungszahl werden nur
relativ große mittlere Teilchendurchmesser von etwa 3 µm erreicht.
[0012] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines kontinuierlichen,
unaufwendigen Verfahrens zur Herstellung von Emulsionen und Dispersionen, das insbesondere
die Herstellung von Nanoemulsionen mit kontrollierter Partikelgröße erlaubt. Die Vorrichtung
und das Verfahren sollen eine In-Process/Online-Qualitatskontrolle erlauben. Zudem
soll die Herstellung gegenüber üblichen Batch-Verfahren vereinfacht und beschleunigt
werden. Auch die Herstellung variabler Mengen an Emulsionen oder Dispersionen soll
möglich sein- Zudem soll unaufwendig luftfrei gearbeitet werden können.
[0013] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch
1.
[0014] Zudem wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch
5.
[0015] In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Mischgefäß allseitig geschlossen. Dies
bedeutet, dass abgesehen von Zu- und Abführungen sowie Rührerdurchführungen oder Durchführungen
für Analytiksensoren das Mischgefäß geschlossen ist. Sofern sowohl die Zu- als auch
Abführrohre mit fließfähigen Stoffen gefüllt sind und Rührwerkzeug sowie gegebenenfalls
Analytiksensoren vorliegen, ist das Mischgefäß gegenüber dem Zutritt von Luft bzw.
Sauerstoff abgeschlossen. Diese Auslegung des Mischgefäßes wird unter dem Ausdruck
"allseitig geschlossen" erfasst.
[0016] Das Rührwerkzeug erlaubt einen mechanischen Rühreintrag in die Emulsion oder Dispersion
ohne Erzeugung von Kavitationkräften und ohne Hochdruckhomogenisierung. In bevorzugten
Rührwerkzeugen werden auf einer Rührerachse, die gedreht wird, geeignete Rührelemente
angeordnet. Beim Rührwerkzeug kann es sich um so genannte Rotor/Stator-Systeme handeln,
in denen motorbetrieben ein Rotor bewegt wird. Als Stator dient in der Regel das Gehäuse,
das mit Einbauten wie Brechern versehen sein kann. Als Rührer kommen beispielsweise
Flügelrührer in Betracht, die gegebenenfalls mit Abstreifern versehen sein können.
Darüber hinaus können Kneter und andere geeignete Rührer wie Planetenrührer, Ankerrührer,
Balkenrührer, Propeller, Blattrührer, Dissolverscheiben oder Intermig eingesetzt werden.
Weitere geeignete Rührerkonfigurationen sind dem Fachmann bekannt.
[0017] Das Rührwerkzeug wird so betrieben, dass der Rühreintrag in die Emulsion oder Dispersion
ohne Erzeugung von Kavitationskräften und ohne Hochdruckhomogenisierung erfolgt.
[0018] Im Mischgefäß können zudem gegebenenfalls Mahlwerkzeuge wie Mahlperlen oder -kugeln
vorliegen. Geeignete Mahlwerkzeuge sind dem Fachmann bekannt.
[0019] Das Mischgefäß kann jede geeignete Geometrie aufweisen, solange es eine geeignete
Durchmischung der fließfähigen Stoffe oder Stoffgemische bzw. der Phasen der herzustellenden
Emulsionen und Dispersionen erlaubt. Geeignete Geometrien sind dem Fachmann bekannt.
Dabei weist das Mischgefäß eine im Wesentlichen zylindrische Form auf, wobei die Achse
des Rührwerkzeugs in der Zylinderachse liegt und die Zu- und Abführrohre im Wesentlichen
senkrecht zur Zylinderachse im oberen und unteren Umfangsbereich des Zylinders voneinander
beabstandet angeordnet sind. Die Zu- und Abführrohre sind damit, entlang der Zylinderachse
betrachtet, möglichst weit voneinander entfernt in Positionen entlang des Zylinderumfangs
angeordnet. Sie sind im Wesentlichen senkrecht zur Zylinderachse angeordnet. Abweichungen
von ± 10°, vorzugsweise ± 5 ° hierzu sind möglich. Die Anordnung kann den praktischen
Erfordernissen angepasst werden. Vorzugsweise werden die fließfähigen Stoffe oder
Stoffgemische in das erste Mischgefäß getrennt eingetragen bzw. zugeführt. Die entsprechenden
Zuführrohre ragen vorzugsweise etwas in das Mischgefäß hinein. Es ist auch möglich,
eine Vormischstufe für die fließfähigen Stoffe oder Stoffgemische vorzusehen. Beim
Herstellen einer Öl/Wasser-Emulsion oder Wasser/Öl-Emulsion können beispielsweise
die einzelnen Komponenten der Ölphase und die einzelnen Komponenten der Wasserphase
getrennt vorgemischt werden. Es ist auch möglich, dass die Ölphase und die Wasserphase
in einer Vormischstufe zusammengeführt und gemeinsam in das Mischgefäß eingetragen
werden. Üblicherweise werden die Ölphase und die Wasserphase oder entsprechende andere
Phasen voneinander getrennt in das Mischgefäß geführt. Es können ein oder mehrere
Zu- und Abführrohre vorgesehen werden. Üblicherweise werden zwei oder mehr, insbesondere
zwei oder drei Zuführrohre und ein Abführrohr vorgesehen. Die Größe des Mischgefäßes
kann nach den jeweiligen praktischen Erfordernissen gewählt werden. Im Labormaßstab
beträgt das Innenvolumen (freie Volumen) des Mischgefäßes vorzugsweise 2 bis 70 ml,
besonders bevorzugt 3 bis 50 ml, insbesondere 5 bis 15 ml. Im Technikumsmaßstab beträgt
das Innenvolumen vorzugsweise 70 bis 500 ml, besonders bevorzugt 100 bis 400 ml. Im
großtechnischen Maßstab beträgt das Volumen vorzugsweise mehr als 500 ml, beispielsweise
500 bis 50 000 ml.
[0020] Im Labormaßstab können beispielsweise Mischgefäße mit etwa 7 ml Volumen eingesetzt
werden, die eine zylindrische Form aufweisen und einen Innendurchmesser von 20 mm
und eine Innenhöhe von 25 mm aufweisen. Das Innenvolumen kann dabei auch durch die
Dicke bzw. den Durchmesser der Rotorachse gesteuert werden. So ist es auch möglich,
dass Konfigurationen entsprechend einem Ringkammerreaktor erhalten werden. Die Verweilzeiten
im ersten Mischgefäß betragen vorzugsweise 2 bis 600 Sekunden, besonders bevorzugt
4 bis 100 Sekunden, insbesondere 8 bis 40 Sekunden.
[0021] Es ist erfindungsgemäß möglich, bereits mit einem Mischgefäß die gewünschten Emulsionen
und Dispersionen kontinuierlich herzustellen. Vorzugsweise werden jedoch mindestens
zwei Mischgefäße in Reihe hintereinander geschaltet, wobei der Austrag aus dem ersten
Mischgefäß ins zweite Mischgefäß eingetragen wird und ein weiteres Zuführrohr in das
zweite Mischgefäß vorgesehen ist. Auch das zweite (und folgende) Mischgefäß weist
ein Rührwerk auf, wie beschrieben. Es ist entsprechend auch möglich, längere Kaskaden
von Mischgefäßen vorzusehen, wobei der Austrag eines Mischgefäßes dem nächsten Mischgefäß
zugeführt wird und gegebenenfalls jeweils weitere Einträge in das weitere Mischgefäß
eingetragen werden können. Vorzugsweise wird mit zwei oder drei, insbesondere mit
zwei hintereinander geschalteten Mischgefäßen gearbeitet.
[0022] Es ist erfindungsgemäß möglich, ein oder mehrere der Mischgefäße unabhängig voneinander
zu temperieren. Eine Temperierung kann durch Kühl- oder Heiz-Mäntel oder durch Integrieren
des Mischgefäßes in einen Ofen oder einen Kryostaten erreicht werden. Geeignete Vorrichtungen
zum Heizen/Kühlen bzw. Temperieren der Mischgefäße sind dem Fachmann bekannt.
[0023] Sofern zwei hintereinander geschaltete Mischgefäße eingesetzt werden, wird im ersten
Mischgefäß das Verhältnis der Zuströme so eingestellt, dass beim Mischen im ersten
Mischgefäß im viskoelastischen bzw. hochviskoelastischen Bereich gearbeitet wird.
Der viskoelastische Bereich bezeichnet den Bereich, in dem die viskoelastischen Flüssigkeiten
nicht-newton'sches Flüssigkeitsverhalten zeigen. Für eine Beschreibung der Viskoelastizität
kann auf Römpp, Chemielexikon, 9. Auflage, Stichwort "Viskoelastizität" verwiesen
werden.
[0024] Üblicherweise entspricht die Abhängigkeit der Viskosität einer Emulsion bzw. Dispersion
vom Volumenanteil der dispersen Phase einer Exponentialfunktion. Der wichtige viskoelastische
Bereich, in dem erfindungsgemäß vorzugsweise gearbeitet wird, ist der Bereich, in
dem sich die Viskosität mit zunehmendem Volumenanteil der dispersen Phase sehr stark
erhöht. Bei einer zweiphasigen Emulsion wird das Gewichtsverhältnis der Phasen vorzugsweise
in einem Bereich von 1:15 bis 15:1, bevorzugt 1:5 bis 5:1, vorzugsweise 1:2 bis 2:1,
insbesondere 1:1,5 bis 1,5:1 gewählt. Insbesondere bei Öl/Wasser-Emulsionen (O/W),
Wasser/Öl-Emulsionen (W/O) und Polyol/Öl-Emulsionen (P/O) liegen die Gewichtsanteile
der entsprechenden Phasen vorzugsweise in diesem Bereich.
[0025] Bei einer Abfolge von zwei Mischgefäßen wird damit in der ersten Stufe hochviskos
und in der nachfolgenden zweiten Stufe niederviskos gearbeitet. Die Einstellung einer
feinteiligen Emulsion bzw. Dispersion wird dabei im ersten Reaktor erreicht, während
die Verdünnung auf die endgültige Konzentration des Produktes im zweiten Mischgefäß
erfolgt. Da in diesem Fall ins zweite Mischgefäß eine ergänzende Menge mindestens
einer der Phasen oder eine weitere Phase eingetragen wird, ist die Verweilzeit im
zweiten Mischgefäß entsprechend kürzer, sofern beide Mischgefäße das gleiche Innenvolumen
aufweisen.
[0026] Durch Einhalten des Mengenverhältnisses der beiden Phasen im ersten Mischgefäß kann
selbst mit dem Eintrag geringer Scherenergien eine sehr starke Mischwirkung erreicht
werden. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, kann die beim Vermischen der Phasen
erhaltene Mikroemulsion als ein System zweier interpenetrierender Netzwerke verstanden
werden, so dass die Mikroemulsion einphasiges Verhalten zeigt.
[0027] Vorzugsweise ist in den Abführrohren der Mischgefäße bzw. mindestens einem Abführrohr
eines Mischgefäßes mindestens ein Sensor zur kontinuierlichen Messung der Temperatur,
Leitfähigkeit und/oder optischen Eigenschaften der Emulsion oder Dispersion angeordnet.
Ein entsprechender Sensor ist dabei in der Regel in der Nähe des Mischgefäßes im Abführrohr
vorgesehen. Geeignete Sensoren zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit, der
Temperatur oder optischer Eigenschaften wie Trübungen sind dem Fachmann bekannt. Bei
der Beurteilung der optischen Eigenschaften kann auch ein Schauglas vorgesehen sein,
durch das eine optische bzw. visuelle Kontrolle der Klarheit oder Trübung der Emulsion/Dispersion
möglich ist. Maschinengestützte optische Verfahren schließen die Laserlichtstreuung
und Extinktionsmessungen ein.
[0028] Optische Verfahren zur Bestimmung der Teilchengröße in den Emulsionen oder Dispersionen
können ebenfalls zur Prozesskontrolle eingesetzt werden. Weiterhin ist es möglich,
Viskositätsmessungen, beispielsweise nach Brookfield, zum Beispiel in line durchzuführen.
Die visuelle/optische Kontrolle kann durch geeignetes und geschultes Personal vorgenommen
werden. Ferner ist es möglich, die eingetragene Energiemenge durch den Rührer zu bestimmen.
Auch hier kann bei Abweichungen der eingetragenen Energie schnell reagiert werden,
da dies auf eine geänderte Zusammensetzung der Emulsion/Dispersion hindeuten kann.
Insgesamt erlaubt die kontinuierliche Bestimmung eines oder mehrerer der genannten
Parameter eine kontinuierliche Prozesskontrolle und eine kontinuierliche Kontrolle
der Zusammensetzung der Emulsion bzw. Dispersion. Die Qualitätssicherung bei der Herstellung
wird damit erheblich verbessert bzw. vereinfacht. Dies ist insbesondere bei pharmazeutischen
Produkten von hoher Wichtigkeit.
[0029] Über die Leitfähigkeit sind Aussagen über das Phasenvolumenverhältnis möglich. Durch
Messung der Leitfähigkeit lassen sich deshalb Veränderungen in der Emuslionszusammensetzung
bzw. in den Phasenvolumina leicht bestimmen. Die Prozesskontrolle wird vorzugsweise
online durchgeführt, d. h. kontinuierlich während des Herstellungsverfahrens. Dies
erlaubt es, auf Abweichungen der Zusammensetzungen der Emulsionen oder Dispersionen
sofort zu reagieren. Ändern sich beispielsweise die Volumenströme der eingesetzten
Phasen, so wird im Mischgefäß ein anderes Phasenvolumenverhältnis erhalten, was zu
einer veränderten Leitfähigkeit führt. Durch die Bestimmung der Leitfähigkeit kann
beispielsweise auch die Einstellung der Volumenströme wiederum gesteuert werden, um
konstante Volumenströme sicher zu stellen.
[0030] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Zufuhr der fließfähigen Stoffe
und der Rühreintrag und gegebenenfalls die Temperierung der Mischgefäße rechnergesteuert.
Über einen zentralen Rechner (Computer) können damit alle Prozessparameter gesteuert
und kontrolliert werden. Die von den Sensoren gelieferten Messwerte können ebenfalls
dem Rechner zugeführt und rechnergestützt ausgewertet werden.
[0031] Die Dosierung der unterschiedlichen fließfähigen Stoffe erfolgt beispielsweise durch
geeignete Pumpen. Derartige Pumpen sind dem Fachmann bekannt. Sie sind vorzugsweise
unabhängig vom Gegendruck und können in feiner Abstufung angesteuert werden. Beispiele
geeigneter Pumpen sind Zahnradpumpen, Peristaltik/Schlauchpumpen und andere geeignete
Pumpen. Die Kombination dieser Pumpen mit den erfindungsgemäß eingesetzten Mischgefäßen
erlaubt das blasen- und luftfreie Herstellen von Emulsionen. Im gesamten Weg der fließfähigen
Stoffe ist der Zutritt von Luft erschwert bzw. unmöglich gemacht, da alle Verfahrensschritte
in einem geschlossenen System durchgeführt werden. Dies ist ein weiterer Vorteil des
erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei auf aufwendige Verfahrensschritte wie ein Evakuieren
der Emulsionen verzichtet werden kann.
[0032] Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bei Niederdruck, insbesondere bei einem Druck
im Bereich von 1 bis 10 bar, besonders bevorzugt 1 bis 1,5 bar betrieben werden. Das
Verfahren wird entsprechend bei einem Druck in diesem Bereich durchgeführt.
[0033] Die Mischgefäße und Leitungen können aus beliebigen geeigneten Materialien aufgebaut
sein. Beispiele geeigneter inerter Materialien sind Kunststoffe, Stähle wie V2A- oder
V4A-Stahl oder Kupfer. Geeignete Materialien oder Werkstoffe sind dem Fachmann bekannt.
[0034] Es ist erfindungsgemäß möglich, die Vorrichtung in modularer Bauweise auszuführen.
Dies bedeutet, dass mehrere Mischgefäße in einfacher Weise hintereinander oder auch
parallel geschaltet werden können. Die Vorrichtung kann nach einem Baukastenprinzip
aus Einzelkomponenten aufgebaut sein. Diese Einzelkomponenten können beispielsweise
Pumpen, Mischgefäße, Sensorelemente, Rührmotoren, Temperiereinheiten und Verbindungselemente
sein. Sämtliche Pumpen und Rührmotoren können dabei über einen zentralen Rechner angesteuert
werden.
[0035] Die Auswahl der Rührer, der Größe der Mischgefäße und der Eintragsströme erfolgt
nach den praktischen Erfordernissen und ist durch einfache Vorversuche zu ermitteln.
Insbesondere bei der zweistufigen Vorgehensweise kann in der ersten Stufe hochviskos
und in der zweiten Stufe niederviskos gearbeitet werden, wodurch eine Vielzahl unterschiedlicher
Emulsionen oder Dispersionen in einfacher Weise zugänglich wird.
[0036] Um im ersten Mischgefäß im viskoelastischen, vorzugsweise hochviskoelastischen Bereich
arbeiten zu können, können den einzelnen Phasen oder fließfähigen Stoffen oder Stoffgemischen
gegebenenfalls Verdicker zugesetzt werden. Hierdurch ist es in einfacher Weise möglich,
in einen geeigneten Viskositätsbereich zu gelangen, der die Herstellung feinteiliger
Emulsionen und Dispersionen unter geringem Rühreintrag erlaubt.
[0037] Die Vorteile des erfindungsgemäßen kontinuierlichen gegenüber diskontinuierlichen
Verfahren sind vielfältig: Die Herstellung der Emulsionen oder Dispersionen wird wesentlich
beschleunigt. Beispielweise dauert die Herstellung von 1 Liter einer Emulsion im kontinuierlichen
Batch-Verfahren mit Heizen, Abkühlen und Homogenisieren mindestens etwa 1,5 Stunden.
Hierbei sind noch keine Aussagen über die Qualität der Emulsionen oder Dispersionen
möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine entsprechende Herstellung in
maximal etwa 15 Minuten, wobei die Emulsionen oder Dispersionen im Verfahren analysiert
und kontrolliert werden können (In-Process-Produktkontrolle). Eine Variation der Produktmengen
ist in einfacher Weise über die Länge der Produktionsdauer möglich. Damit sind sehr
unterschiedliche Ansatzgrößen in einfacher Weise realisierbar. Durch Veränderung der
Zuführströme in die Mischgefäße ist eine Variation der Zusammensetzung der Emulsionen
oder Dispersionen in einfacher Weise möglich.
[0038] Da in geschlossenen Rohrleitungssystemen und geschlossenen Mischgefäßen gearbeitet
wird, ist eine sterile Verarbeitung möglich. Kontaminationen von außen werden ausgeschlossen.
Die Auslegung der Vorrichtung bzw. Anlage kann kleiner und leichter als bei einer
Chargenanlage sein, so dass erhebliche Einsparungen an Investitionskosten möglich
sind. Auf den Einsatz von Kühlmitteln kann in der Regel verzichtet werden, da zum
Beispiel die Temperatur über die in das zweite Mischgefäß eingebrachte Phase gesteuert
werden kann. Auch der Raumbedarf ist wesentlich geringer. Durch die kontinuierliche
Verfahrensweise sind auch Energieeinsparungen möglich, wie sie vorstehend bereits
beschrieben sind. Durch die Genauigkeit der verfügbaren Dosierpumpen sind sehr hohe
Genauigkeiten bei der Zusammensetzung der Emulsionen oder Dispersionen möglich. Übliche
Dosierpumpen erlauben Genauigkeiten im Bereich von ± 0,5 % bis zu ± 0,15%.
[0039] Die Herstellung von Nanoemulsionen mit Teilchen- oder Tröpfchengrößen im Bereich
von 15 bis 300 nm, maximal 1000 nm ist in einfacher Weise möglich.
[0040] Im Vergleich zu bekannten Verfahren ist die Herstellung wesentlich feinteiligerer
Emulsionen mit wesentlich geringerem Aufwand möglich.
[0041] Gegenüber der diskontinuierlichen chargenweisen Herstellung kann die eingesetzte
Emulgatormenge deutlich vermindert werden. Häufig kann mit weniger als der Hälfte
der üblichen Emulgatormenge gearbeitet werden.
[0042] Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann durch Auswahl geeigneter Rührwerkzeuge an eine
Vielzahl von Anwendungen in unaufwendiger Weise angepasst werden.
[0043] Eine Reinigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist aufgrund der geringen Größe
in einfacher und schneller Weise möglich. Bei einem Wechsel der herzustellenden Emulsionen
oder Dispersionen kann auch auf eine Reinigung verzichtet werden. In diesem Fall werden
die eingesetzten Stoffe oder Ströme gemäß der neuen Produktzusammensetzung variiert,
und die erste Austragmenge aus den Mischgefäßen wird verworfen. Die Veränderung der
Emulsion bis zum Erhalt der konstanten gewünschten Produktzusammensetzung kann wiederum
über die Online-Prozeßkontrolle verfolgt werden.
[0044] Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind auf eine
Vielzahl von Emulsionen oder Dispersionen anwendbar. Insbesondere werden erfindungsgemäß
Emulsionen oder multiple Emulsionen hergestellt. Beispiele sind OW-Emulsionen, WO-Emulsionen,
PO-Emulsionen, multiple Emulsionen, LC-Gele, Liposome oder Perlglanzkonzentrate. Da
luftfrei gearbeitet wird, können oxidationsempfindliche Wirkstoffe in vorteilhafter
Weise in die Emulsionen eingebracht werden.
[0045] Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung hochviskoser Systeme wie Gele.
Liposome können ebenfalls bei Niederdruck hergestellt werden. So ist die Herstellung
von Emulsionen, Salben, Gelen für alle üblichen pharmazeutischen, kosmetischen, lebensmitteltechnologischen
oder waschmitteltechnologischen Bereiche möglich. Auch andere Anwendungsgebiete sind
erfindungsgemäß zugänglich.
[0046] Nanoemulsionen weisen Emulsionströpfchen mit einem mittleren Durchmesser im Bereich
von 5 bis 1000 nm, vorzugsweise 15 bis 300 nm, auf Bei der Herstellung von zweiphasigen
Emulsionen wird in der Regel im ersten Gemisch unter hochviskosen Bedingungen eine
feinteilige Primäremulsion hergestellt, die im zweiten Mischgefäß mit einer der beiden
Phasen auf die gewünschte Endkonzentration verdünnt wird. Beispielsweise kann eine
OW-Emulsion im ersten Mischgefäß mit hohen Ölanteilen hergestellt werden, wobei die
so erhaltene Primäremulsion im zweiten Mischgefäß unter Wasserzusatz auf die gewünschte
Endkonzentration verdünnt wird. Bei dieser Vorgehensweise wird in der zweiten Mischvorrichtung
mit dem Hauptteil der externen Phase verdünnt. Bei der Herstellung multipler Emulsionen
ist es beispielsweise möglich, in dem ersten Mischgefäß eine PO-Emulsion herzustellen,
die im zweiten Mischgefäß zusammen mit Wasser in eine POW-Emulsion überführt wird.
Es können jeweils systemangepasste Drehzahlen und Rührwerkzeuge verwendet werden.
[0047] Zur Herstellung einer wässrigen Wirkstoffträger-Nanodispersion, die mindestens einen
pharmazeutischen, kosmetischen und/oder lebensmitteltechnologischen Wirkstoff enthält,
können zunächst der Wirkstoff und der Wirkstoffträger auf Lipidbasis und mindestens
ein Emulgator, der Lamellarstrukturen ausbildet, bei einer Temperatur oberhalb des
Schmelz- oder Erweichungspunktes des Wirkstoffträgers vermischt werden. Hierbei wird
eine Phase B ausgebildet. Sodann kann diese Phase B mit einer wässrigen Phase A bei
einer Temperatur oberhalb des Schmelz- oder Erweichungspunktes des Wirkstoffträgers
vermischt werden. Diese Mischung wird beispielsweise im ersten Mischgefäß durchgeführt.
Sodann kann die Mischphase mit einer wässrigen Phase auf die gewünschte Endkonzentration
verdünnt werden. Diese Verdünnung kann im zweiten Mischgefäß durchgeführt werden.
[0048] Als Wirkstoffträgerteilchen werden Teilchen auf Lipidbasis eingesetzt. Hierzu gehören
Lipide und lipidähnliche Strukturen. Beispiele geeigneter Lipide sind die Mono-, Di-
und Triglyceride der gesättigten geradkettigen Fettsäuren mit 12 bis 30 Kohlenstoffatomen,
wie Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Arachinsäure, Behensäure,
Lignocerinsäure, Cerotinsäure, Melesinsäure, sowie deren Ester mit anderen mehrwertigen
Alkoholen wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Mannit, Sorbit, gesättigten Fettalkoholen
mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen wie Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol,
Stearylalkohol, Arachidylalkohol, Behenylalkohol, gesättigten Wachsalkoholen mit 24
bis 30 Kohlenstoffatomen wie Lignocerylalkohol, Cerylalkohol, Cerotylalkohol, Myrizylalkohol.
Bevorzugt sind Mono-, Di-, Triglyceride, Fettalkohole, deren Ester oder Ether, Wachse,
Lipidpeptide oder Mischungen davon. Insbesondere werden synthetische Mono-, Di- und
Triglyceride als Einzelsubstanzen oder in Form einer Mischung, zum Beispiel in Form
eines Hartfettes, eingesetzt. Glycerintrifettsäureester sind beispielsweise Glycerintrilaurat,
Glycerintrimyristat, Glycerinpalmitat, Glycerintristearat oder Glycerintribehenat.
Geeignete Wachse sind beispielsweise Cetylpalmitat und Cera alba (gebleichtes Wachs,
DAB 9). Als Lipide können auch Polysaccharide mit oder in Einzelfällen ohne Polyalkylacrylate,
Polyalkylcyanoacrylate, Polyalkylvinylpyrrolidone, Acrylpolymere, Polymilchsäuren
oder Polylactide eingesetzt werden.
[0049] Die Menge der Wirkstoffträgerteilchen, bezogen auf die gesamte wässrige Wirkstoffträger-Dispersion,
beträgt vorzugsweise 0,1 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%. Zusätzlich
zu den Lipiden können Dispersionsstabilisatoren eingesetzt werden. Sie können beispielsweise
in Mengen von 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 5 Gew.-% eingesetzt werden.
Beispiele geeigneter Substanzen sind Tenside, insbesondere ethoxylierte Sorbitanfettsäureester,
Blockpolymere und Blockcopolymere (wie zum Beispiel Poloxamere und Poloxamine), Polyglycerinether
und -ester, Lecithine verschiedenen Ursprungs (zum Beispiel Ei- oder Sojalecithin),
chemisch modifizierte Lecithine (zum Beispiel hydriertes Lecithin) als auch Phospholipide
und Sphingolipide, Mischungen von Lecithinen mit Phospholipiden, Sterine (zum Beispiel
Cholesterin und Cholesterinderivate sowie Stigmasterin), Ester und Ether von Zuckern
oder Zuckeralkoholen mit Fettsäuren oder Fettalkoholen (zum Beispiel Saccharosemonostearat),
sterisch stabilsierende Substanzen wie Poloxamere und Poloxamine (Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Blockpolymere),
ethoxylierte Sorbitanfettsäureester, ethoxylierte Mono- und Diglyceride, ethoxylierte
Lipide und Lipoide, ethoxylierte Fettalkohole oder Fettsäuren und Ladungsstabilisatoren
bzw. Ladungsträger wie zum Beispiel Dicetylphosphat, Phosphatidylglycerin sowie gesättigte
und ungesättigte Fettsäuren, Natriumcholat, Natriumglykolcholat, Natriumtaurocholat
oder deren Mischungen, Aminosäuren oder Peptisatoren wie Natriumcitrat (siehe
J. S. Lucks, B. W. Müller, R. H. Müller, Int. J. Pharmaceutics 63, Seiten 183 bis
189 (1990)), viskositätserhöhende Stoffe wie Celluloseether und -ester (zum Beispiel Methylcellulose,
Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Natriumcarboxymethylcellulose), Polyvinylderivate
wie Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylacetat, Alginate, Polyacrylate
(zum Beispiel Carbopol), Xanthane und Pektine.
[0050] Als wässrige Phase A können Wasser, wässrige Lösungen oder Mischungen von Wasser
mit wassermischbaren Flüssigkeiten wie Glycerin oder Polyethylenglycol eingesetzt
werden. Weitere zusätzliche Komponenten für die wässrige Phase sind beispielsweise
Mannose, Glucose, Fructose, Xylose, Trehalose, Mannit, Sorbit, Xylit oder andere Polyole
wie Polyethylenglykol sowie Elektrolyte wie Natriumchlorid. Diese zusätzlichen Komponenten
können in einer Menge von 0,5 bis 60, zum Beispiel 1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die
wässrige Phase A, eingesetzt werden.
[0051] Falls gewünscht, können ferner viskositätserhöhende Stoffe oder Ladungsträger eingesetzt
werden, wie Sie in
EP-B-0 605 497 beschrieben sind.
[0052] Als Emulgatoren, die Lamellarstrukturen ausbilden, können natürliche oder synthetische
Produkte eingesetzt werden. Auch der Einsatz von Tensidgemischen ist möglich. Beispiele
geeigneter Emulgatoren sind die physiologischen Gallensalze wie Natriumcholat, Natriumdehydrocholat,
Natriumdeoxycholat, Natriumglykocholat, Natriumtaurocholat. Tierische und pflanzliche
Phospholipide wie Lecithine mit ihren hydrierten Formen sowie Polypeptide wie Gelatine
mit ihrem modifizierten Formen können ebenso verwendet werden.
[0053] Als synthetische grenzflächenaktive Substanzen eignen sich die Salze der Sulfobernsteinsäureester,
Polyoxyethylensäurebetanester, Säurebetanester und Sorbitanether, Polyoxyethylenfettalkoholether,
Polyoxyethylenstearinsäureester sowie entsprechende Mischungkondensate von Polyoxyethylen-Methpolyoxypropylenethern,
ethoxylierte gesättigte Glyceride, partielle Fettsäure-Glyceride und Polyglycide.
Beispiele geeigneter Tenside sind Biobase® EP und Ceralution® H.
[0054] Beispiele geeigneter Emulgatoren sind ferner Glycerinester, Polyglycerinester, Sorbitanester,
Sorbitolester, Fettalkohole, Propylenglykolester, Alkylglucosidester, Zuckerester,
Lecithin, Silikoncopolymere, Wollwachs und deren Mischungen oder Derivate. Glycerinester,
Polyglycerinester, Alkoxylate und Fettalkohole sowie Isoalkohole können sich beispielsweise
ableiten von Rizinusfettsäure, 12-Hydroxystearinsäure, Isostearinsäure, Ölsäure, Linolsäure,
Linolensäure, Stearinsäure, Myristinsäure, Laurinsäure und Caprinsäure. Neben den
genannten Estern können auch Succinate, Amide oder Ethanolamide der Fettsäuren vorliegen.
Als Fettsäurealkoxylate kommen insbesondere die Ethoxylate, Propoxylate oder gemischten
Ethoxylate/Propoxylate in Betracht.
[0055] Auch zur Herstellung der erfindungsgemäßen kosmetischen Emulsionen werden in der
Regel Emulgatoren verwendet. Beispiele geeigneter Emulgatoren sind Glycerinester,
Polyglycerinester, Sorbitanester, Sorbitolester, Fettalkohole, Propylenglykolester,
Alkylglucosidester, Zuckerester, Lecithin, Silikoncopolymere, Wollwachs und ihre Mischungen
und Derivate. Glycerinester, Polyglycerinester, Alkoxylate und Fettalkohole sowie
Isoalkohole können sich beispielsweise ableiten von Rhizinusfettsäure, 12-Hydroxystearinsäure,
Isostearinsäure, Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Stearinsäure, Myrestinsäure, Laurinsäure
und Caprinsäure. Neben den genannten Estern können auch Succinate, Amide oder Ethanolamide
der Fettsäuren vorliegen. Als Fettsäurealkoxylate kommen insbesondere die Ethoxylate,
Propoxylate oder gemischten Ethoxylate/Propoxylate in Betracht. Ferner können Emulgatoren
eingesetzt werden, die Lamelarstrukturen ausbilden. Beispiele derartiger Emulgatoren
sind die physiologischen Gallensalze wie Natriumcholat, Natriumdehydrocholat, Natriumdeoxycholat,
Natriumglycocholat, Natriumtaurocholat. Tierische und pflanzliche Phospholipide wie
Lecithine mit Ihren hydrierten Formen sowie Polypeptide wie Gelatine mit ihren modifizierten
Formen können ebenso verwendet werden.
[0056] Als synthetische grenzflächenaktive Substanzen eignen sich die Salze der Sulfobernsteinsäureester,
Polyoxiethylensäurebetanester, Säurebetanester und Sorbitanether, Polyoxiethylenfettalkoholether,
Polyoxiethylenstearinsäureester sowie entsprechende Mischungskondensate von Polyoxiethylen-methpolyoxipropylenethern,
ethoxylierte gesättigte Glyceride, partielle Fettsäure-Glyceride und Polyglycide.
Beispiele geeigneter Tenside sind Biobase® EP und Ceralution® H.
[0057] Lipide und Emulgatoren werden vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von 50: 1
bis 2: 1, vorzugsweise 15:1 bis 30:1 eingesetzt.
[0058] Die pharmazeutischen, kosmetischen und/oder lebensmitteltechnologischen Wirkstoffe
werden, bezogen auf die Phase B, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 80 Gew.-%,
besonders bevorzugt 1 bis 10 Gew.-% eingesetzt.
[0059] Nachfolgend werden beispielhaft pharmazeutische Wirkstoffe aufgeführt, die beispielsweise
in freier Form, als Salz, Ester oder Ether eingesetzt werden können:
Analgetika/Antirheumatika, wie Morphin, Codein, Piritamid, Fentanyl und Fentanylderivate,
Leyomethadon, Tramadol, Diclofenac, Ibuprofen, Indometacin, Naproxen, Piroxicam, Penicillamin;
Antiallergika, wie Pheniramin, Dimetinden, Terfenadin, Astemizol, Loratidin, Doxylamin,
Meclozin, Bamipin, Clemastin; Antibiotika / Chemotherapeutika, wie Polypetidantibiotika
wie Colistin, Polymyxin B, Teicplanin, Vancomycin; Malariamittel wie Chinin, Halofantrin,
Mefloquin, Chloroquin, Virustatika wie Ganciclovir, Foscarnet, Zidovudin, Aciclovir
und andere wie Dapson, Fosfomycin, Fusafungin, Trimetoprim; Antiepileptika, wie Phenytoin,
Mesuximid, Ethosuximid, Primidon, Phenobarbital, Valproinsäure, Carbamazepin, Clonazepam;
Antimykotika, wie intern: Nystatin, Natamycin, Amphotericin B, Flucytosi, Miconazol,
Fluconazol, Itraconazol; extern außerdem: Clotrimazol, Econazol, Tioconazol, Fenticonazol,
Bifonazol, Oxiconazol, Ketoconazol, isoconazol, Tlnattat; Corticoide (Intema), wie
Aldosteron Fludrocortison, Betametason, Dexametason, Triamcinolon, Fluocortolon, Hydroxycortison,
Prednisolon, Prednyliden, Cloprednol, Methylprednisolon; Dermatika, wie Antibiotika:
Tetracyclin, Erythromycin, Neomycin, Gentamycin, Clindamiycin, Framycetin, Tyrothricin,
Chlortetracyclin Mipirocin, Fusidnsäure; Virustatika wie oben, außerdem: Podohyllotoxin,
Vidarabin, Tromantadin; Corticoide wie oben, außerdem: Amcinonid, Flupredniden, Alclometason,
Clobetasol, Diflorason, Halcinonid, Fluocinolon, Clocortolon, Flumetason, Difluocortolon,
Fludroxycortid, Halometason, Desoximtason, Fluocinolid, Fluocortinbutyl, Prednicarbat,
Desonid; Diagnostika, wie radioaktive Isotope wie Te99m, In111 oder I131, kovalent
gebunden an Lipide oder Lipoide oder andere Moleküle oder in Komplexen, hochsubstituierte
iodhaltige Verbindungen wie zum Beispiel Lipide; Hämostyptika, wie Blutgerinnungsfaktoren
VIII, IX; Hypnotika, Sedativa, wie Cyclobarbital, Pentobarbital, Phenobarbital, Methaqualon,
Benzodiazepine (Flurazepam, Midazolam, Netrazepam, Lormetazepam, Flunitrazepam, Trazolam,
Brotizolam, Temazepam, Loprazolam); Hypophysen-, Hypothalamushormone, regulatorische
Peptide und ihre Hemmstoffe, wie Corticotrophin, Tetracosactid, Choriongonadotropin,
Urofollitropin, Urogonadotropin, Somatropin, Metergolin, Bromocriptin, Terlipressin,
Desmopressin, Oxrtocin, Argipressin, Ornipressin, Leuprorelin, Triptorelin, Gonadorelin,
Buserelin, Nafarelin, Goselerin, Somatostatin; Immuntherapeutika und Zytokine, wie
Dimepranol-4-acetatamidobenzoat, Thymopentin, α-Interferon, β-Interferon, Filgrastim,
Interleukine, Azathioprin, Ciclosporin; Lokalanaesthetika, wie intern: Butanilicain,
Mepivacain, Bupivacain, Etidocain, Lidocain, Articain, Prilocain; extern außerdem:
Propipocain, Oxybuprocain, Etracain, Benzocain; Migränemittel, wie Proxibarbal, Lisurid,
Methysergid, Dihydroergotamin, Clonidin, Ergotamin, Pizotifen; Narkosemittel, wie
Methohexital, Propofol, Etomidat, Ketamin, Alfentanil, Thiopental, Droperidol, Fentanyl;
Nebenschilddrüsenhormone, Calciumstoffwechselregulatoren, wie Dihydrotachysterol,
Calcitonin, Clodronsäure, Etidronsäure; Opthalmika, wie Atropin, Cyclodrin, Cyclopentolat,
Homatropin, Tropicamid, Scopolamin, Pholedrin, Idoxurin, Idouridin, Tromantadin, Aciclovir,
Acetazolamid, Diclofenamid, Carteolol, Timolol, Metipranolol, Betaxolol, Pindolol,
Befunolol, Bupranolol, Levobunolol, Carbachol, Pilocarpin, Clonidin, Neostigmin; Psychopharmaka,
wie Benzodiazepne (Lorazepam, Diazepam), Clomethiazol; Schilddrüsentherapeutika, wie
1-Thyroxin, Carbimazol, Thiamazol, Propylthiouracil; Sera, Immunglobuline, Impfstoffe,
wie Immunglobuline allgemein und spezifisch wie Hepatitis-Typen, Röteln, Cytomegalie,
Tollwut; FSME, VaricellaZoster, Tetanus, Rhesusfaktoren, Immunsera wie Botulismus-Antitoxin,
Diphterie, Gasbrand, Schlangengift, Skorpiongift, Impfstoffe wie Influenza, Tuberkulose
Cholera, Diphterie, Hepatitis-Typen, FSME, Röteln, Hämophilus influenzae, Masern,
Neisseria, Mumps, Poliomyelitis, Tetanus, Tollwut, Typhus; Sexualhormone und ihre
Hemmstoffe, wie Anabolika, Androgene, Antiandrogene, Gestagene, Estrogene, Antiestrogene
(Tamoxifen etc.); Zystostatika und Metastasenhemmer, wie Alkylantien wie Nimustin,
Melphalan, Carmustin, Lomustin, Cyclophosphamid, Ifosfamid, Trofosfamid, Chlorambucil,
Busulfan, Treosulfan, Predninmustin, Thiotepa, Antimetabolite wie Cytarabin, Fluorouracil,
Methotrexat, Mercaptopurin, Tioguanin, Alkaloide wie Vinblastin, Vincristin, Vindesin;
Antibiotika wie Aclarubicin, Bleomycin, Dactinomycin, Daunorubicin, Epirubicin, Idarubicin,
Mitomycin, Plicamycin, Komplexe von Nebengruppenelementen (zum Beispiel Ti, Zr, V,
Nb, Ta, Mo, W, Pt) wie Carboplatin, Cisplatin und Metallocenverbindungen wie Titanocendichlorid
Amsacrin, Dacarbazin, Estramustin, Etoposid, Hydroxycarbamid, Mitoxantron, Procarbazin,
Temiposid Alkylamidophospholipide (beschrieben in J. M. Zeidler, F. Emling, W. Zimmermann und H. J. Roth, Archiv der Pharmazie, 324
(1991), 687) Etherlipide wie Hexadecylphosphocholin, Ilmofosin und Analoga, beschrieben in R. Zeisig, D. Arndt und H. Brachwitz, Pharmazie 45 (1990), 809 bis 818.
[0060] Geeignete Wirkstoffe sind beispielsweise auch Dichlorfenac, Ibuprofen, Acetylsalicylsäure,
Salicylsäure, Erythromycin, Ketoprofen, Cortison, Glucocorticoide.
[0061] Weiterhin geeignet sind kosmetische Wirkstoffe, die insbesondere oxidations- oder
hydrolyseempfindlich sind wie beispielsweise Polyphenole. Hier seien genannt Catechine
(wie Epicatechin, Epicatechin-3-gallat, Epigallocatechin, Epigallocatechin-3-gallat),
Flavonoide (wie Luteolin, Apigenin, Rutin, Quercitin, Fisetin, Kaempherol, Rhametin),
Isoflavone (wie Genistein, Daidzein, Glycitein, Prunetin), Cumarine (wie Daphnetin,
Umbelliferon), Emodin, Resveratrol, Oregonin.
[0062] Geeignet sind Vitamine wie Retinol, Tocopherol, Ascorbinsäure, Riboflavin, Pyridoxin.
Geeignet sind ferner Gesamtextrakte aus Pflanzen, die u.a. obige Moleküle oder Molekülklassen
enthalten.
[0063] Bei den Wirkstoffen handelt es sich gemäß einer Ausführungsform der Erfindung um
Lichtschutzfilter. Diese können als organische Lichtschutzfilter bei Raumtemperatur
(25°C) in flüssiger oder fester Form vorliegen. Geeignete Lichtschutzfilter (UV-Filter)
sind beispielsweise Verbindungen auf Basis von Benzophenon, Diphenylcyanacrylat oder
p-Aminobenzoesäure. Konkrete Beispiele sind (INCI- oder CTFA-Bezeichnungen) Benzophenone-3,
Benzophenone-4, Benzophenone-2, Benzophenone-6, Benzophenone-9, Benzophenone-1, Benzophenone-11,
Etocrylene, Octocrylene, PEG-25 PABA, Phenylbenzimidazole Sulfonic Acid, Ethylhexyl
Methoxycinnamate, Ethylhexyl Dimethyl PABA, 4-Methylbenzylidene Camphor, Butyl Methoxydibenzoylmethane,
Ethylhexyl Salicylate, Homosalate sowie Methylene-Bis-Benzotriazolyl Tetramethylbutylphenol
(2,2'-Methylen-bis-{6-(2H-benzoetriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-phenol},
2-Hydroxy-4-methoxybenzophenon-5-sulfonsäure und 2,4,6-Trianilino-p-(carbo-2'-ethylhexyl-1'-oxi)-1,3,5-triazin.
[0064] Weitere organische Lichtschutzfilter sind Octyltriazone, Avobenzone, Octylmethoxycinnamate,
Octylsalicylate, Benzotriazole und Triazine.
[0065] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden als Wirkstoffe Antischuppen-Wirkstoffe
eingesetzt, wie sie üblicherweise in kosmetischen oder pharmazeutischen Formulierungen
vorliegen. Ein Beispiel hierfür ist Piroctone Olamine (1-Hydroxy-4-methyl-6-(2,4,4-dimethylpentyl)-2(1H)-pyridone;
vorzugsweise in Kombination mit 2-Aminoethanol (1:1)). Weitere geeignete Mittel zur
Behandlung von Hautschuppen sind dem Fachmann bekannt.
[0066] Weitere mögliche Inhaltstoffe der Emulsionen sind hydrophil beschichtete Mikropigmente,
Elektrolyte, Glycerin, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Bariumsulfat, Alkohole,
Wachse, Metallseifen, Magnesiumstearat, Vaseline oder andere Inhaltsstoffe. Beispielsweise
können weiterhin Parfums, Parfumöle oder Parfumaromen zugesetzt werden. Geeignete
kosmetische Wirkstoffe beispielsweise Polyphenole und davon abgeleitete Verbindungen.
Geeignete Vitamine sind Retinol, Tocopherol, Ascorbinsäure, Riboflavin und Pyridoxin.
[0067] Als Wirkstoffe kommen zudem beispielsweise alle oxidationssensiblen Wirkstoffe wie
Tocopherol in Betracht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden organische Farbstoffe als
Wirkstoffe bzw. an Stelle von Wirkstoffen eingesetzt.
[0068] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können alle bekannten und geeigneten Wasser-in-Öl-Emulsionen
oder Öl-in-Wasser-Emulsionen hergestellt werden. Dazu können die nach den beschriebenen
Emulgatoren und weiteren Inhaltsstoffe eingesetzt werden. Ferner ist die Herstellung
von Polyol-in-Öl-Emulsionen möglich. Hierbei können beliebige geeignete Polyole eingesetzt
werden.
[0069] In den Emulsionen können die Anteile der zwei Hauptphasen in weiten Bereichen variiert
werden. Beispielsweise liegen 5 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 90 Gew.-%, insbesondere
20 bis 80 Gew.-% der jeweiligen Phasen vor, wobei die Gesamtmenge 100 Gew.-% ergibt.
[0070] Die beschriebene P/O-Emulsion kann auch in Wasser oder eine Wasser-in-Öl-Emulsion
emulgiert werden. Dabei resultiert eine Polyol-in-Öl-inWasser-Emulsion (P/O/W-Emulsion),
die mindestens eine beschriebene Emulsion und zusätzlich mindestens eine wässrige
Phase enthält. Derartige multiple Emulsionen können im Aufbau den in
DE-A-43 41 113 beschriebenen Emulsionen entsprechen.
[0071] Beim Einbringen der erfindungsgemäßen P/O-Emulsion in Wasser oder wässrige Systeme
kann das Gewichtsverhältnis der einzelnen Phasen in weiten Bereichen variiert werden.
Vorzugsweise beträgt in der letztendlich erhaltenen P/O/W-Emulsion der Gewichtsanteil
der P/O-Emulsion 0,01 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 70 Gew.-%, insbesondere
1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die gesamte P/O/W-Emulsion.
[0072] Beim Einbringen der erfindungsgemäßen P/O-Emulsion in eine O/W-Emulsion beträgt der
Anteil der P/O-Emulsion vorzugsweise 0,01 bis 60 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis
40 Gew.-%, insbesondere 1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die letztendlich erhaltene P/O/W-Emulsion.
In der O/W-Emulsion, die hierzu verwendet wird, beträgt der Ölanteil vorzugsweise
1 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die eingesetzte
O/W-Emulsion. Anstelle einer P/O-Emulsion kann auch eine W/O-Emulsion eingebracht
werden, was zu einer W/O/W-Emulsion führt. Die einzelnen Phasen der Emulsionen können
noch übliche für die einzelnen Phasen bekannte Inhaltsstoffe aufweisen. Beispielsweise
können die einzelnen Phasen weitere in diesen Phasen lösliche pharmazeutische oder
kosmetische Wirkstoffe enthalten. Die wässrige Phase kann beispielsweise organische
lösliche Lichtschutzfilter, hydrophil gecoatetes Micropigment, Elektrolyte, Alkohole
usw. enthalten. Einzelne oder alle der Phasen können zudem Feststoffe enthalten, die
vorzugsweise ausgewählt sind aus Pigmenten oder Micropigmenten, Mikrosphären, Silikagel
und ähnlichen Stoffen. Die Ölphase kann beispielsweise organisch modifizierte Tonmineralien,
hydrophob gecoatete (Micro)Pigmente, organische öllösliche Lichtschutzfilter, öllösliche
kosmetische Wirkstoffe, Wachse, Metallseifen wie Magnesiumstearat, Vaseline oder Gemische
davon enthalten. Als (Micro)Pigmente können Titandioxid, Zinkoxid und Bariumsulfat
sowie Wollastonit, Kaolin, Talk, Al
2O
3, Bismutoxidchlorid, micronisiertes Polyethylen, Glimmer, Ultramarin, Eosinfarben,
Azofarbstoffe, genannt werden. Insbesondere Titandioxid oder Zinkoxid sind in der
Kosmetik als Lichtschutzfilter gebräuchlich und lassen sich mittels der erfindungsgemäßen
Emulsionen besonders glatt und gleichmäßig auf die Haut auftragen. Mikrosphären oder
Silicagel können als Träger für Wirkstoffe eingesetzt werden, und Wachse können beispielsweise
als Grundlage für Polituren verwendet werden.
[0073] Die Wasserphase kann darüber hinaus Glycerin, Polyethylenglykol, Propylenglykol,
Ethylenglykol und ähnliche Verbindungen sowie Derivate davon enthalten.
[0074] Die Verwendung von üblichen Hilfs- und Zusatzstoffen in den Emulsionen ist dem Fachmann
bekannt.
[0075] Als wässrige Phase können Wasser, wässrige Lösungen oder Mischungen von Wasser mit
wassermischbaren Flüssigkeiten wie Glycerin oder Polyethylenglykol eingesetzt werden.
Ferner können in der wässrigen Phase Elektrolyte wie Natriumchlorid enthalten sein.
Falls gewünscht, können ferner viskositätserhöhende Stoffe oder Ladungsträger eingesetzt
werden, wie sie in der
EP-B-0605 497 beschrieben sind.
[0076] Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert.
Beispiele
[0077] Alle Versuche wurden in einer zweistufigen Vorrichtung durchgeführt, wobei Phase
A und Phase B getrennt in das erste Mischgefäß geführt wurden, der Austrag und Phase
C sodann getrennt in das zweite Mischgefäß geführt wurden. Die angegebenen Prozentangaben
beziehen sich auf das Gewicht. Es wurden Teilchengrößen und innere Oberflächen mit
einem Particle Size Analyzer (PSA) bestimmt.
[0078] Beispielrezepturen für kontinuierliche Emulsionsherstellung
Beispiel 1
Emulgierung eines Triglycerides
[0079]
| Phase A: |
| Protelan LS 9011 |
Sodium Lauroyl Sarcosinate |
0,54 % |
0,54 % |
| Brij 35 P Nena |
Laureth-23 |
1,40 % |
1,40 % |
| Pricerine 9091 |
Glycerin |
6,32 % |
1,40 % |
| demin. Wasser |
|
2,25 % |
2,10 % |
| Phase B: |
| Miglyol 812 N |
Caprylic/capric |
60,0 % |
60,0 % |
| |
triglyceride |
|
|
| Phase C: |
| demin. Wasser |
|
29,5 % |
34,3 % |
| |
|
100,0 % |
99,7% |
| |
|
|
|
| Drehzahl Stufe 1 [min-1] |
|
4000 |
4000 |
| Drehzahl Stufe 2 [min-1] |
|
3200 |
3200 |
| Verweilzeit Stufe 1 [s] |
|
10 |
10 |
| Verweilzeit Stufe 2 [s] |
|
5 |
5 |
| |
|
|
|
| PSA |
| Median [µm] |
|
0,39 |
0,44 |
| < 1 µm [%] |
|
100,0 |
98,3 |
| cm2/cm3 |
|
16,5 |
15,3 |
Beispiel 2
Emulgierung eines Alkydharzes
[0080]
| Probe |
| Phase A: |
| Protelan LS 9011 |
Sodium Lauroyl Sarcosinate |
0,40 % |
| Brij 35 P Nena |
Laureth-23 |
1,05 % |
| Hexylenglykol |
Hexylene Glycol |
1,50 % |
| demin. Wasser |
|
4,50 % |
| Phase B: |
| Woleekyd L3 |
Alkydharz |
58,0 % |
| Phase C: |
| demin. Wasser |
|
34,5 % |
| |
|
100,0 % |
| |
|
|
| Drehzahl Stufe 1 [min-1] |
|
3000 |
| Drehzahl Stufe 2 [min-1] |
|
2400 |
| Verweilzeit Stufe 1 [s] |
|
25 |
| Verweilzeit Stufe 2 [s] |
|
16 |
| |
|
|
| PSA |
| Median [µm] |
|
0,39 |
| < 1 µm [%] |
|
100,0 |
| cm2/cm3 |
|
17,2 |
Beispiel 3
Emulgierung eines Acrylatharzes
(80 % in EEP)
[0081]
| Probe |
| Phase A: |
| Protelan LS 9011 |
Sodium Lauroyl Sarcosinate |
0,38 % |
| Brij 35 P Nena |
Laureth-23 |
0,41 % |
| Brij 700 |
Steareth-100 |
0,41 % |
| demin. Wasser |
|
6,00 % |
| Phase B: |
| WorleeCryl-Produkt |
Acrylatharz |
63,0 % |
| Phase C: |
| demin. Wasser |
|
29,8 % |
| |
|
100,0 % |
| |
|
|
| Drehzahl Stufe 1 [min-1] |
|
3000 |
| Drehzahl Stufe 2 [min-1] |
|
2400 |
| Verweilzeit Stufe 1 [s] |
|
25 |
| Verweilzeit Stufe 2 [s] |
|
16 |
| |
|
|
| PSA |
| Median [µm] |
|
0,67 |
| < 1 µm [%] |
|
82,0 |
| m2/cm3 |
|
11,0 |
Beispiel 4
Herstellung einer W/O Emulsion
[0082]
| Rezeptur-Nr.: |
| Handelsname |
|
|
Gew.-% |
| |
Phase A |
|
|
| Arlacel 1690 |
|
Sorbitan oleate, |
7,00 |
| |
|
polyglyceryl ricinoleate |
|
| Isopar L |
|
C10-13 isoparaffin |
3,50 |
| |
Phase B |
|
|
| demin. Wasser |
|
|
40,00 |
| NaCl |
|
Sodium chloride |
1,00 |
| |
Phase C |
|
|
| Isopar L |
|
C10-13 isoparaffin |
48,50 |
| |
Summe: |
|
100,00 |
| |
|
|
|
| Drehzahl Stufe 1 [min-1] |
|
|
3750 |
| Drehzahl Stufe 2 [min-1] |
|
|
3000 |
| Verweilzeit Stufe 1 [s] |
|
|
25 |
| Verweilzeit Stufe 2 [s] |
|
|
13 |
| |
|
|
|
| PSA (Volume) |
|
|
|
| Median [µm] |
|
|
0,39 |
| < 1 µm [%] |
|
|
100 |
| m2/cm3 |
|
|
17,3 |
Beispiel 5
Herstellung einer P/O Emulsion
[0083]
| Rezeptur-Nr |
|
|
Leer-PO |
| Produktionstag: |
|
|
|
| |
Handelsname |
|
[Gew.-%] |
| |
Phase A |
|
|
| Dow Coming C |
DC DC 5225 |
Cyclomethicone, PEG/PPG-18/18 dimethicone |
13,80 |
| Abil EM 97 |
|
Cetyl PEG/PPG-10/1 |
5,20 |
| |
|
dimethicone |
|
| Wacker Belsil CM 040 |
|
Cyclomethicone |
|
| |
Phase B |
|
|
| Propylene glycol (0,5 % Propylene Glycol |
71,00 |
| NaCl) |
|
|
|
| |
Phase C |
|
|
| Wacker Belsil CM 040 Cyclomethicone |
10,00 |
| Summe |
|
|
100,00 |
| |
|
|
|
| Drehzahl Stufe 1 [min-1] |
|
|
3000 |
| Drehzahl Stufe 2 [min-1] |
|
|
2400 |
| |
|
|
|
| Verweilzeit Stufe 1 [s] |
|
|
20 |
| Verweilzeit Stufe 2 [s] |
|
|
18 |
| |
|
|
|
| PSA (Volume) |
| Median [µm] |
|
|
0,71 |
| < 1 µm [%] |
|
|
83 |
| m2/cm3 |
|
|
9,97 |
Beispiel 6
Herstellung einer Basis-OW
[0084]
| Rezeptur-Nr.: |
| |
Handelsname |
|
[Gew.-%] |
| |
Phase A |
|
|
| Biobase RS |
|
Glycerin stearate, cetyl |
2,50 |
| |
|
alcohol, sodium stearoyl |
|
| |
|
lactylate, tocopherol |
|
| Vara AB |
|
Petrolatum |
5,00 |
| Cosmacol EBI |
|
C12 - 15 Alkyl benzoate |
5,00 |
| Cetiol J 600 |
|
Oleyl-erucate |
3,70 |
| Abil 350 |
|
Dimethicone |
1,30 |
| Vitamin E Acetat |
|
Tocopheryl acatate |
1,00 |
| |
Phase B |
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| demin. Wasser |
|
|
3,70 |
| Brij 700 |
|
Stearath-100 |
0,50 |
| Keltrol |
|
Xanthan-Gum |
0,30 |
| |
Phase C |
|
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| demin. Wasser |
|
|
77,0 |
| |
Summe |
|
100,00 |
| |
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| Drehzahl Stufe 1 [min-1] |
|
|
4000 |
| Drehzahl Stufe 2 [min-1] |
|
|
3200 |
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| Verweilzeit Stufe 1 [s] |
|
|
20 |
| Verweilzeit Stufe 2 [s] |
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5 |
Beispiel 7
Herstellung einer SLN Emulsion
[0085]
| Phase A: |
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| Protelan LS 9011 |
Sodium Lauroyl Sarcosinate |
0,75 % |
| Brij 35 P Nena |
Laureth-23 |
1,30 % |
| Pricerine 9091 |
Glycerin |
2,25 % |
| demin. Wasser |
|
2,25 % |
| Phase B: |
|
|
| Cutina CP |
Cetyl palmitate |
44,8 % |
| a-Tocopherol |
Tocopherol |
11,2 % |
| Phase C: |
|
|
| demin. Wasser |
|
37,5 % |
| |
|
100,0 % |
| |
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|
| Drehzahl Stufe 1 [min-1] |
|
4000 |
| Drehzahl Stufe 2 [min-1] |
|
3200 |
| |
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|
| Verweilzeit Stufe 1 [s] |
|
12 |
| Verweilzeit Stufe 2 [s] |
|
8 |
| |
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| PSA (Area) |
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|
| Median [µm] |
|
0,36 |
| < 1 µm [%] |
|
100,0 |
| cm2/cm3 |
|
16,8 |