微囊化的遞送系統的製作方法

2023-04-24 17:20:41

專利名稱：微囊化的遞送系統的製作方法
微囊化的遞送系統相關申請本申請是2008年5月16日提交的美國專利申請系列號12/121，809的部分繼續申 請，所述美國專利申請要求2007年5月17日提交的美國臨時專利申請系列號60/930，586 的權益。上述申請的全部講述內容在此引為參考。
背景技術：
在許多應用中，具有安全、簡單和可靠的手段將物質潛在地釋放到環境中、例如液 體或高溼度環境中，將是有用的。在製藥、食品、化妝品和分析工業中，存在許多可採用這種 釋放或遞送系統的應用實例。例如，已經開發了各種方法用於製備「即食」飲料，或在飲料已製備後繼而添加調 味劑或其他成分。自動滴流式咖啡機將水加熱並調控水通過含有磨碎的咖啡豆固體的可滲 透濾器，同時將分餾的咖啡豆的提取出的油和香料提供到水流中，從而產生了具有咖啡香 味的飲料。同樣地，在製備茶時，使用過濾材料的袋子或封套來容納茶葉固體，當碎茶葉浸 泡在熱水中時，香味從其中提取出來。目前，如果需要附加的調味劑例如香料或草藥，人們 必須購買預先調好味的量的所需製品，或嘗試在煮泡後添加成分。此外，如果人們需要優質 的香味或更濃鬱的焙炒風味，也必須購買一定量的那種配料。這些添加劑和優質焙炒香料 價格昂貴並且往往儲存期限有限，經常在所購買的量可以被個人合理地耗用完之前變質。 因此，提供一種方便的手段，通過該手段可以整體製備飲料或可以將單獨分份並且儲存穩 定的附加添加劑提供到事先存在的飲料中，將是合乎需要的。發明概述總的來說，本發明涉及一種獨特的、可印刷的微囊化的遞送系統/組合品，以及所 述遞送系統在遞送物質中的用途，所述物質包括但不限於調味劑、藥物、草藥、藥物製劑、化 妝品、分析指示劑以及食品和飲料添加劑。本發明還涉及製造本發明的微囊化的遞送系統 的方法。在一個實施方案中，本發明提供了一種方便的手段，通過該手段可以整體製備飲 料，或可以利用能夠向飲料提供附加的所需特性的微囊化成分，在微囊與流體混合或以其 它方式接觸時的潛釋放，將附加添加劑提供到事先存在的飲料中。附加添加劑可以是例如 調味劑、礦物質、維生素、調料、著色劑、草藥、香料或藥物成分。在另一個實施方案中，本發 明提供了一種「即時」製備各種飲料組分的方法，其中飲料的主要組成成分囊封在本發明的 遞送系統中；當向系統中導入水或其他適合的液體時，流體溶解微囊，將組成成分釋放到溶 劑中並立即產生了新的飲料。還包括了本發明的其他示例性實施方案，所述實施方案在保持同樣的設計特點和 物理特性的同時，能夠適用於完全不同的應用。例如，本發明的微囊化的遞送系統可用於增 加許多藥物製劑例如疫苗和藥物以及各種分析指示劑例如用於驗尿和妊娠測試的分析指 示劑的效用和使用便利性。包括的其他示例性實施方案涉及消毒或除去液體中不需要的 化合物，包括但不限於利用抗微生物劑的潛釋放除去微生物以使不純淨的水適於飲用，和/ 或利用氯清除劑例如硝酸鉀或碳酸鋰的潛在導入除去化學化合物例如氯以改進口味。還包括了其他實施方案，例如需要潛活化的二元添加劑(例如雙組分環氧樹脂和二元消毒劑)。因此，本發明涉及微囊化的遞送系統/組合品或方法，其中一種或多種待遞送物 質囊封在小囊(例如微囊)中，並且所述囊附著於基材的一個或多個表面。為了執行物質 的遞送，對基材和/或囊施加一定條件(例如觸壓、PH變化、溫度變化、與化學物質接觸或 與流體或高溼度環境接觸)，使被囊封的物質基本上從囊中釋放出來。本發明還涉及採用杯 子、袋子、過濾器、香料碟片、化妝品塗敷器等形式的微囊化的遞送系統的具體實施方案。本發明還涉及製造微囊化的遞送系統的方法，所述方法包括將一種或多種待遞送 的物質囊封在微囊中，並將被囊封的物質施加於基材。在一個實施方案中，本發明涉及包含基材的組合品，所述基材附著有一個或多個 微囊，所述微囊包含囊封有一種或多種待遞送物質的一種或多種聚合物，使得一旦暴露於 適合條件，所述一種或多種待遞送物質被釋放。在一個實施方案中，所述適合條件不包括微 囊的觸裂。在一個實施方案中，適合條件包括一種或多種特定的匹配條件。在另一個實施 方案中，適合條件包括涉及微囊與基材或環境的化學反應。在具體實施方案中，基材選自紙、蠟紙、塑料、玻璃、苯乙烯、纖維、濾紙、茶袋、咖啡 香料包(coffee flavor pods)和碟片以及鋁箔。在其他實施方案中，一種或多種待遞送的 物質選自一種或多種調味劑、香精(aromas)、香料、著色劑、藥物、草藥、維生素、礦物質、藥 物製劑、化妝品、美容劑、化學劑、分析劑、食品添加劑和飲料添加劑。在某些實施方案中，一 種或多種聚合物選自天然或合成的聚合物、膠類、澱粉、脂類、果膠和瓊脂。在某些實施方案 中，組合品是飲料濾器、飲料香料碟片、化妝品塗敷器、藥妝塗敷器、蒸煮袋、香料杯、指示劑 杯、藥物遞送杯或水安全杯。本發明還涉及製備組合品的方法，所述方法包括將一種或多種待囊封的物質與一 種或多種聚合物在溶液中混合以產生一個或多個微囊，任選將所述微囊與溶液分離，以及 將所述一個或多個微囊施加到基材，使得所述微囊牢固附著於所述基材。本發明還涉及向主要物質提供添加劑的方法，所述方法包括提供包含基材的組合 品以及提供用於釋放所述一種或多種物質的適合條件，所述基材附著有一個或多個微囊， 所述微囊包含囊封有一種或多種待遞送物質的一種或多種聚合物，使得一旦暴露於適合條 件，所述一種或多種待遞送物質被釋放。附圖簡述

圖1顯示了典型的滴流式咖啡機籃型濾器1的實例，其具有多個附著於有皺褶的 濾籃內底面3的微囊簇。如放大的視圖4中所示，微囊簇排列的圖案允許水正常過濾，以 防止通過微囊簇之間的空間發生溢流的情況，並允許足夠量的增香添加劑以製備整壺咖啡 (例如12杯)。圖2顯示了已被遮蔽的典型香料碟片，以演示如何能夠將圖像或公司標識「印刷」 在微囊圖案內。負像7在微囊簇8的絲網印刷過程中被遮蔽，從而在微囊圖案內形成圖像。 使用多種顏色的微囊並利用普通的絲網印刷疊合技術，也能形成彩色圖像或標識。圖3顯示了濾紙基材11表面上微囊簇9的排列以及它們之間的空間10的放大視 圖。圖4顯示了紙質基材13上同樣的微囊簇12的顯著放大的剖視圖，清楚地顯示了 液體填充的單個明膠微球14。
圖5是使用了「圓錐形」濾籃或Melitta 型濾器(15)的咖啡濾器的可選構型的 示意圖。微囊簇16附著於濾器套的內部，但是由於濾器材料17的透明性，其可以從外部看 見。圖6是具有微囊簇的常規茶袋的示意圖，微囊簇可以包含藥物成分、草藥增補劑、 調味劑或其他有益的添加劑18，它們附著於半透明的、可透流體的封套19的內表面上。圖7顯示了單核心、單層壁、液體填充的單個微囊的示意圖，顯示了內部相20和外 部相21。圖8顯示了用於將微囊簇「絲網印刷」到基材上的特氟龍塗層的聚丙烯絲網掩模 22。放大的視圖23顯示了有孔材料的細節。孔M的尺寸和有孔材料25的厚度可以改變， 以適應添加劑遞送體積的調整。當然，微囊可以通過幾種可選方法施加到基材表面，包括但 不限於噴墨、噴塗、層壓以及其他許多方法。圖9顯示了幾種典型的圓形「香料碟片」構型，具有各種不同的微囊圖案和碟片尺 寸。碟片形狀是優選的，但是也可以使用任何其他的幾何形狀或簇圖案，只要其合併的表面 積(前和後表面積)足夠支持用於遞送的被囊封材料的必需體積即可。顯示的碟片是單面 的。圖10顯示了典型的一次性飲料杯沈，其具有以典型圖案附著於內壁27上的含有 濃縮成分或添加劑的微囊簇。但是，在這種情況下，囊不必須是成「簇」的；因為流體不穿過 容器；因此在微囊聚集體之間不需要存在「空間」。如果需要，囊可以連續的單塗層形式附 著，並且可以增加或減小圖案的厚度以調整添加劑體積和效能。發明詳述正如本文所述，本發明涉及微囊化的遞送系統、組合品或方法，其中一種或多種待
遞送物質被囊封在小囊(例如微囊)中，並將囊施加或附著到基材的一個或多個表面。一
旦暴露於適合條件、即引起囊破裂或通透的條件，被囊封的物質將潛在地釋放。在一個實施
方案中，「適合條件」不包含微囊的觸裂，即通過物理壓迫、磨損、刺穿或擠壓引起的微囊破 m農。在優選實施方案中，微囊的破裂利用一種或多種特定的匹配條件來進行，以避免 被囊封物質的意外、過早或非有意釋放。當在本文中使用時，特定的匹配條件是特殊定製的 用於引起被囊封物質相對立即釋放的條件。例如，為了引起某些微囊的相對立即釋放，可能 需要特定的PH和溫度條件，而為了引起其他微囊的相對立即釋放，可能需要特定的水性和 溫度條件。在優選實施方案中，釋放由一種或多種動態條件變化所引起。在其他優選實施 方案中，物質的釋放由涉及微囊與基材或環境的化學反應所引起。事實上，任何有用的物質都可以摻入到本發明使用的囊(例如微囊)中。適合的 物質可以包括但不限於一種或多種調味劑、香精/香料、著色劑、藥物、草藥、維生素、礦物 質、藥物製劑、化妝品或美容劑、化學和分析劑、食品和飲料添加劑，和潛釋放對其有益或有 用的任何其他物質。物質可以採取液體或固體形式，只要所述物質不阻止如本文中進一步 描述的微囊的形成即可。在某些實施方案中，包含採用濃縮和/或疏水形式、例如作為油基 提取物的物質，可能是優選的。可以單獨囊封單一物質，或者可以將物質的組合囊封在相同 或不同的微囊中。例如，調味劑可以包括天然或人造調味劑，包括但不限於肉桂、榛子、杏仁、肉豆蔻、香草、甜味劑(例如蔗糖、玉米糖漿、果糖和葡萄糖)、辛香料、水果調味料、醋、醇類物質 (例如Baileys 、Kahlua 、Chambord 、Frangelico 、伏特加酒、朗姆酒等)、巧克力、肉湯 以及禽類和肉類調味汁、牛奶、奶油等。著色劑可以包括但不限於天然或人造的食品級染 料。適合用於本發明的藥物和藥物製劑的實例包括任何可口服給藥的藥劑，包括但不 限於疫苗、止痛藥、抗生素、止咳藥、感冒藥、解酸劑等。適合的草藥和營養增補劑包括但不 限於阿拉伯膠、人參、銀杏、紫錐菊、亞麻籽、亞麻籽油、蝴蝶亞仙人掌、番茄紅素、葉黃素和 輔酶Q10。維生素和礦物質可以包括但不限於維生素A、B(硫胺素、核黃素、煙酸、泛酸、生 物素、維生素B-6、維生素B-12和葉酸)、C、D、E和K，鐵、鈣、鎂、硒和鋅。適合用於本發明 的食品和飲料添加劑包括例如抗氧化劑、抗微生物劑、乳化劑和穩定劑。本發明的組合物特 別良好地適合於微劑量應用。用於本發明的適合的化妝品或美容劑包括但不限於有機和合成物質例如 Retinol 、皮膚護理劑例如護膚霜和化妝水、牙齒清潔和增白劑、指甲護理劑、香水、唇膏、 防曬劑、染髮劑、睫毛油和化學脫皮劑。適合的化學和分析劑包括但不限於銀、氯、碘、硝酸 鉀、蛋白質(例如抗體、受體等)、海石蕊(Roccella tinctoria)、酸、鹼、核酸等。正如專業技術人員所知，可以根據待囊封的物質來選擇適合的囊封方法。例如，取 決於成本、應用、物理性質以及與待囊封材料的相容性，復凝聚或簡凝聚、噴霧乾燥、沃斯特 (Wurster)包衣法、流化床或共擠壓以及超聲空化法，是幾種適合使用的技術。一般來說，囊 封過程需要將待遞送的物質(「內部相材料」)囊封在包含一種或多種聚合物(「外部相材 料」)的聚合物囊中。適合的聚合物或聚合物組合的選擇將取決於待囊封的物質和被囊封物質所附著/ 粘附的基材。適合的聚合物可以包括但不限於天然或合成的聚合物、膠類、澱粉、脂類、果膠 和瓊脂。例如，明膠(例如牛或豬明膠)、阿拉伯樹膠、卡拉膠、刺槐豆膠、果膠，是適合用於 本發明的外部相材料的實例。在某些實施方案中，聚合物的勃魯姆強度(bloom strength) 為250或以上。對於食品、飲料、藥用營養品(nutraceutical)、藥品或化妝品應用來說，外 部相材料必須是在適合的管理制度(GRAS、DSHEA、FDA等)下可接受的。一般來說，將待囊封物質與外部相材料的溶液混合，並使用本技術領域已知的方 法形成小液滴，小液滴包含捕集在外部相材料之內的內部相材料。單個微囊可以包含一種 或多種內部相材料。形成的微囊的典型直徑為約50到約2500 μ m ；取決於待遞送的物質的 體積，更小或更大直徑的微囊可能也是有用的。如果需要，可以利用幾種常用交聯劑例如戊二醛實現進一步聚合。對於大多數添 加劑來說，如果使用的外部相材料在室溫下形成固體，通常不需要進一步交聯。將形成的微囊與任何液體懸液分離開，並施加到適合的基材上。微囊具有足夠的 結構強度，允許通過許多不同方法施加到基材上，所述方法包括但不限於噴墨印刷、膠印、 通過有圖案掩模的絲網印刷和噴塗。然後將溼的囊漿液乾燥，使微囊的殼硬化到足以進行 操作而不引起被囊封的內部相成分的釋放。微囊可以施加到任何適合的基材，包括紙、蠟紙、塑料(例如硬質或軟質塑料例如 塑膠袋和塑料布)、玻璃、苯乙烯、纖維(例如布)、濾紙、茶袋、咖啡香料包和碟片、鋁箔等。 在施加微囊之前，基材表面可以是未改性的，或者可以進行改性以增加微囊與基材的附著。例如，基材可以通過化學或機械手段蝕刻，使微囊與基材之間的結合增加。可替代或附加 地，可以將適合的粘合劑施加到基材表面，以將微囊粘附或附著到表面上。微囊可以採用有系統的或隨機的樣式附著，覆蓋基材的一個或多個表面的全部或 一部分。例如，微囊可採用圖形樣式附著，所述圖形樣式例如產品名稱、公司標識、格柵「烙 印」或其他合意的設計。在這種實施方案中，向微囊添加一種或多種染料並任選使用掩模技 術，以多次施加方式施加微囊可能是理想的，以便於產生特定圖案。或者，可以根據實施方 案的目標用途，將微囊施加到基材的僅僅一部分上。例如，微囊可以僅僅施加到飲料杯、整 合遞送杯或指示劑杯實施方案的下部內側面和底面上。可以施加微囊使得給定基材最終只包含單一類型的外部相材料，該外部相材料含 有一種或多種內部相材料。或者，可以施加一種以上類型的外部相材料，在每種外部相中包 含一種或多種內部相材料。例如，可以向基材施加囊封有氯的單一外部相材料，而另一種囊 封有氯清除劑的不同的外部相材料也可以施加到基材上。不同的外部相材料可以具有相同 或不同的環境觸發物。例如，附著於基材的一種外部相材料可以通過與液體的接觸來觸發， 而另一種附著在基材上的外部相材料可以通過閾值溫度觸發。或者，附著於基材的一種外 部相材料可以通過閾值溫度觸發，而另一種附著於基材的外部相材料可以在更高或更低的 閾值溫度下觸發。通過這種方式，可以控制被囊封物質的釋放(例如在同樣時間釋放或對 不同觸發物做出響應在不同時間釋放)。在遞送時，內部相材料的釋放可以使用一種或多種適合的釋放或觸發方法來實 現。可以設想許多釋放或觸發方法，只要所述方法能夠提供條件，使微囊破壞到足夠程度以 釋放被囊封的物質即可。例如，適合的觸發物包括但不限於微囊的物理破碎(例如觸壓)、 PH變化、溫度、水分的存在、內部相材料的膨脹、外部相材料的收縮、微波能量和/或化學反 應。例如，酸性飲料例如橙汁與在弱酸存在下溶解或去穩定的外部相材料接觸，將導致內部 相材料的釋放；這是特定的匹配條件的實例。或者，導入相對於被囊封的成分具有足夠溫度 差異、熱或冷的流體，將導致內部相材料膨脹到超出微囊外殼的範圍，最終導致膜完整性的 災難性喪失。本發明的某些實施方案可能需要微囊破裂以釋放出其中包含的物質，但是其 他實施方案可能只需要微囊的通透到與周圍流體或環境平衡的點。在本發明的一個優選實施方案中，基材由對於衝泡加熱的飲料例如咖啡或茶具有 足夠孔隙度的一段濾紙構成，具有留住有機固體但是可透過濾出液體的能力。在滴流式自 動咖啡機中使用的咖啡濾器是這種濾器的典型實例。「杯」或「籃」形的具有圓形平底和有 皺褶側面的濾器，被用作香料遞送系統的一種應用的基材。在一個優選實施方案中，完成的囊被「絲網印刷」到咖啡濾器基材上，形成了如圖1 中所示的成簇微囊的圖樣。這種圖樣被用於使一部分水不受微囊阻礙地流過濾器，以防止 衝泡過程中的溢流情況，直到例如大部分微囊已經溶解到使水通過以前沉積有微囊的濾膜 的程度。如果需要，這些圖樣可以改變，以形成文字、圖像和標識(圖2)。圖樣也可以被改 性，以增加或降低添加劑的相對強度。圖3顯示了形成為具有圖案的簇的微囊的放大視圖， 而圖4描繪了出現在過濾材料表面上的聚集簇中單個裝填有流體的微囊的近視圖。使用不 同的濾器幾何形狀例如圓錐型或「Melitta」濾器(圖5)，可以獲得相似的結果，只要微囊位 於過濾材料在衝泡周期過程中變得被潤溼的內部部分中即可。這也適用於「茶袋」和其他使 用加熱的流體或蒸氣作為主要製備工藝的調味劑提取方法。本發明也可用於向其他飲料提例如熱蘋果汁、熱巧克力或任何其他將從潛調味技術獲益的加熱飲料， 所述潛調味技術將微囊化成分在製備過程中施加到濾器或紙質基材上、或施加到可飲用飲 料的供應容器的內壁上。購買大量並且有時昂貴的調味咖啡例如「成磅榛子」可能不能足夠快地用掉以避 免剩餘部分變得不新鮮，作為對此的替代方案，本發明的實施方案允許用戶使用標準的未 調味烘焙咖啡一次為一壺或一杯調味。例如，如果本文中描述的濾器被提供成多種香味例 如肉桂、榛子和杏仁，那麼用戶只需購買單一的未調味烘焙咖啡就能製作一壺所需的風味， 而不必購買三種在推薦的咖啡儲存期限內可能不能耗用完的大量預調味咖啡。在另一個實 例中，用戶可以獲得含有上好咖啡例如「Kona」或其他更濃鬱、更昂貴的混合物的微囊化提 取物的濾器。代替購買大量更昂貴的烘焙咖啡，用戶可以將更昂貴的烘焙咖啡的精華提供 到較低等級的咖啡、例如零售罐裝咖啡中。在其他實施方案中，本發明可用於向幾乎任何飲料添加幾乎任何添加劑。例如，人 們可以產生專門用於蘋果汁的「香料濾器」。當蘋果汁通過適當添加香料的濾器時，香料傳 遞到蘋果汁中。此外，許多原本通常不適合室溫儲存的易腐爛成分，可以在微囊化所提供的 阻擋層內得到保護而免於腐敗。在另一個實例中，本發明包含了具有同樣構造的濾器封套， 以浸泡在水中用於製備或泡茶。「茶袋」封套的內部製備有類似的微囊遞送系統，從而在與 熱水接觸後向茶提供調味劑、草藥例如洋甘菊或藥物例如阿司匹林，如圖6中所示。下面的實施例打算說明本發明的某些實施方案，並且不打算對其進行限制。所有 本文中引用的網站和文件的教授內容，在此以其全文引為參考。
實施例實施例1 咖啡/飲料濾器在本發明的一個方面，微囊化的遞送系統體現為飲料(例如咖啡)濾器。在本實施例中，儘管已知有許多其他適合的方法，包括但不限於噴霧乾燥、沃斯特 包衣法、流化床或共擠壓，但復凝聚是囊封的優選方法。肉桂將用作示例性添加劑，但是也 可以使用許多其他添加劑例如榛子、杏仁、百利甜酒(Baileys)等。將一定量勃魯姆強度為 250或以上的高勃魯姆強度豬或牛明膠(即優選的第一種聚合物)溶解在一定體積水中。 將等量的阿拉伯樹膠(即共聚物)溶解在等體積水中。在25攝氏度下溶膠的pH將為約 (6. 0-8. 0)。接下來，將適量的濃縮添加劑、優選為油基提取物(即「內部相」材料)添加到任 一種上述溶膠中，以形成乳液。然後在適度攪拌下，向第一種溶膠/乳液加入第二種溶膠。 一旦兩者混合後，開始攪拌，以形成油提取物的液滴而不是油或疏水材料的層。一旦液滴被 分割成適合的尺寸(典型地直徑在50-2500 μ m之間或更大)，繼續進行攪拌，但不會快得使 液滴尺寸減小，或慢得使其增大。然後將PH降低到約4. 5，並將材料的溫度增加到約45°C。 當pH達到4. 5時，將出現可注意到的溶液的「霧化」。聚合物的這種絮凝作用表明在油滴周 圍正在形成凝聚層；也就是說，一層明膠和阿拉伯樹膠(即外部相材料或複合聚合物)正在 油基添加劑周圍形成殼。一旦殼具有足夠厚度並且所有可獲得的凝聚層已經包圍住油相， 則將溶膠在冷水浴中快速冷卻到約5°C。這時，液體複合物-聚合物壁固化，將添加劑截留 在新形成的微囊中(參見例如圖7)。然後將pH調整到高於6.0，以防止進一步凝聚。取決於所需的PH變化，pH的調整可以使用乙酸或氫氧化鈉的弱溶液(5-10% )來實現。如果需要，可以通過幾種常見交聯劑例如戊二醛來實現進一步的聚合。但是，在這 種特殊情況下，由於在肉桂調味劑中已經存在有天然存在的醛(肉桂醛)，因此存在充分但 是相對弱的交聯。對於大多數其他添加劑來說，如果使用的外部相材料在室溫下形成固體， 通常不需要進一步交聯。然後將微囊放置在離心機或分離漏鬥中，用水清洗並排水。由此 形成相對均勻的、球形的、液體填充的微囊的漿液。這些微囊可以脫水，成為自由流動的粉 末並儲存，或可以就此使用；它們也可以漿液狀態儲存。外部囊將通過提供阻擋層對抗汙染 或微生物侵襲來增加添加劑的儲存期限、保護香味和其他有效特性，直至內部相材料釋放。接下來，可以使用有孔掩模或「篩網」將漿液施加於濾紙基材(參見例如圖8)。除 了孔的尺寸允許微囊穿過掩模而附著或粘附到下方基材上之外，該過程與絲網印刷非常相 似。在一個實施方案中，孔的直徑典型為約0.066"到約0.125"，以便允許適合的微囊簇 形成在基材上，其中含有足夠為整壺(12杯)咖啡調味的添加劑。適合的掩模材料是特氟 龍塗層的有孔HDPE。在使用橡皮輥裝置將囊的漿液推擠過有孔掩模之後，取下掩模並允許 濾紙乾燥。在乾燥後，外部相材料一般將粘附於基材表面。但是，如果需要，可以使用澱粉、 白蛋白或其他可食用粘附劑等獨立的粘合劑。一旦脫水後，囊將硬化並具有足夠的壁強度， 可以正常操作而不會使原本脆弱的囊發生不慎破裂。在施加到基材之前，囊可以被著色，並 在印刷到濾紙上時以裝飾性圖案、文字、圖像或標識形式施加(參見例如圖幻。或者，可以 在將微囊施加到基材上之後對微囊和/或基材的全部或部分進行著色。現在，濾紙即可使 用。然後將濾紙放置在滴流式自動咖啡機中，並裝填適量的假定普通等級的磨碎的咖 啡。以平常方式衝泡咖啡。當熱水開始濾過咖啡時，它開始溶解附著於濾紙壁上的微囊的 明膠殼，從而將調味添加劑緩慢釋放到咖啡液流中。空的微囊殼大部分溶解，並與用過的咖 啡豆顆粒一起保留在濾紙中。現在，肉桂調味劑已經成功傳遞到咖啡飲料中。這時，濾紙及 其內含物可以被丟棄。除了調味劑之外，其他增進特性的材料也可以摻入到本文描述的濾 紙中。它們可以包括但不限於用於除去氯和其他汙染物的材料、改善口味的PH調節劑、或 增強或改變所衝泡飲料的外觀或物理特性的添加劑。實施例2 香料碟片在本發明的一個方面，微囊化的遞送系統體現為香料碟片。在本實施例中，微囊化的遞送系統與實施例1中同樣地製備，區別在於基材是紙 質碟片或其他所需形狀，其上施加有微囊化物質的圖案或塗層。圖9顯示了盤形圖案構型 的幾個實例，直徑為0.066"到0.125"的微囊簇遍布碟片的整個表面。在本實施方案中， 囊封物質的遞送可能僅僅需要在耗用之前將製備好的香料碟片在飲料中浸泡足夠長的一 段時間以使微囊溶解，從而遞送內部相組分。這些碟片可以配置成還向各種熱或冷的液體 飲料遞送調味劑、香料、特徵調節劑、著色劑、維生素和藥物成分。實施例3 化妝品和藥妝品塗敷碟片在本發明的一個方面，微囊化的遞送系統體現為化妝品和藥妝品塗敷器例如塗敷 碟片。在本實施例中，微囊化的遞送系統與實施例2中同樣地製備，區別在於內部相材 料構成美容或藥物製劑，例如視黃醛或其他施加於皮膚的局部皮膚治療物。微囊將通過觸壓、PH改變、體溫、汗液的存在或外部環境條件釋放處內部相材料，從而在特定的時間長度 內、在預定的釋放環境下以所需劑量遞送內部組分。實施例4 蒸煮袋在本發明的一個方面，微囊化的遞送系統體現為適合在烤箱、蒸鍋、慢燉鍋、微波 爐等中使用的袋子。在本實施例中，微囊化的遞送系統與實施例1中同樣地製備，區別在於基材是耐 熱聚合物袋或封套，其表面被製備成可以使微囊牢固附著到其上。這種製備方法的實例是 通過化學或機械手段蝕刻表面，以允許塑料表面與微囊外部相材料之間的機械結合。在制 造過程之前製備或獨立製備微囊的情況下，如果需要可以使用附加粘合劑來附著微囊。實 施方案的目的是允許食品添加劑例如著色劑、香精、維生素、調味劑或可能適合於這種應用 的其他成分或添加劑潛在地釋放。將食品物件放置在袋中，然後通過任何方便和適合方法 例如對流、煮沸或微波進行烹製。微囊以某種圖案附著於封套-袋的內部。它們將在預定 條件下釋放出其內部相組分，所述條件可以是一定溫度範圍、微波能量的存在、PH改變或任 何可用於引發微囊破裂的其他因素。在釋放後，微囊將根據它們附著於蒸煮袋內部的圖案 向食物物品的表面遞送調味劑、香精、著色劑或甚至「格柵烙印圖案」。本實施方案在製造預 制的冷凍食品、特別是原來不能達到通過常規烤箱烹製所賦予的理想特性的微波烹製食品 中特別有用。實施例5 香料杯在本發明的一個方面，微囊化的遞送系統體現為杯或碗。在本實施例中，微囊化的遞送系統也與實施例1中所示同樣地製備，區別在於基 材是碗、飲料杯或其他食品或飲料容器。理想地，容器應該是用後即棄、一次性使用的用於 熱或冷食品或飲料的容器，具有附著於所述容器的一個或多個內表面上排列成圖案或連續 層的微囊，用於將物質傳遞到導入到容器中的任何食品或流體。圖10顯示了普通熱飲杯 (例如紙質咖啡杯)的內壁，具有絲網印刷到塗層紙的內表面上的「濃縮即食咖啡」微囊簇 圖案。微囊殼具有足夠強度，允許杯子「嵌套」堆放儲存而不會由於觸裂造成內部相材料的 無意或過早釋放。但是，一旦將熱或冷的液體導入容器，微囊將溶解，從而將它們的內含物 釋放到流體中。可以預見到，本實施例可以進行修改，以用於幾乎所有其他類型的容器，包 括用紙之外的其他材料例如塑料、苯乙烯、玻璃、天然纖維和許多其他材料構造成的容器。 使用塑料、玻璃或類似材料時可能需要表面活化，以便如實施例4中所述將微囊牢固附著 於基材上。囊可以包含例如構成「即食咖啡」的成分，只需要添加水即可產生飲料。囊也可 以包含高級烘焙咖啡的提取物。如果將較低等級的咖啡飲料導入杯中，高等級提取物將被 釋放，從而增強較低等級混合物的口味和香味。或者，囊可以只包含調味劑例如肉桂或甚至 飲料調味品例如代乳品、糖或二者。在後一種情況中，然後可以加入咖啡，釋放出代乳品和 糖的組合，並產生通常所稱的「標準」杯飲料。這種配置的「預製」杯在咖啡販賣機中或在 不方便的場合例如由飛機上的飛行服務員提供咖啡的情況下特別有用，節省了大量時間、 空間和庫存。實施例6 整合遞送平臺(IDP)杯在本發明的一個方面，微囊化的遞送系統體現為用於整合遞送藥物的杯子。在本實施例中，微囊化的遞送系統也與實施例5中所示同樣地製備。但是這種配置的用途是打算用於各種藥物的施用。在本實施方案中，杯子可用於口服遞送廣範圍的藥 物製劑，例如疫苗、維生素、鎮痛藥、藥物或任何適合於這種遞送類型的其他藥物化合物。這 對於不能或原本不願吞服丸粒或片劑形式藥物的個體來說是特別有益的。本發明也將便於 維生素和其他藥物製劑向兒童的給藥，因為藥物或增補劑可以在對兒童來說更開胃和熟悉 的飲料中隱秘地遞送。在被囊封材料發生潛釋放後，兒童所選的飲料將變成載體介質。一 些實用和有益的應用包括但不限於兒童和成人維生素、感冒藥、牙齒增白系統、潔齒劑、阿 司匹林杯、Alka-Seltzer 杯、一次性疫苗杯和能量飲料。實施例7 指示劑杯在本發明的一個方面，微囊化的遞送系統體現為指示劑杯。在本實施例中，微囊化的遞送系統也與實施例5中所示同樣地製備，但是被囊封 的物質適合於利用指示性顏色變化反應來指示特定化學物質、元素或化合物的存在或不存 在。在概念上，本實施方案與常規PH石蕊試紙條相似，但是利用含有指示劑例如海石蕊的 溶液或飽和粒子的囊封來發揮作用。這種指示可通過例如三種方式來實現1.由摻入到附著的微囊的內部或外部相中的指示劑或試劑所引起的顏色變化。指 示性顏色變化將通過囊的滲透而不是溶解來發生，導致囊改變顏色並同時維持完整性並附 著於容器壁上。2.通過附著於內壁的微囊的外部相的溶解將指示劑釋放到液體中，引起導入的液 體的顏色變化。3.由緊密靠近或緊密接觸微囊所引起的顏色變化。其代表性實例是熱誘導的顏色 變化。儘管附著的囊保持完整，也不發生囊膜的滲透，但可以將熱發色的無色染料指示劑摻 入到微囊的內部或外部相中，使囊對溫度變化敏感。如果一般來說鄰近液體就足夠的話，這 些囊可以附著於容器的外表面上。但是，在熱傳導速度是關鍵的並且需要與液體的密切接 觸的情況下，本實施例提供了附加的用途。與這種類型的其他指示劑不同，隔離狀態得以保 持，從而阻止了指示劑與一次性容器中的溶液相互作用或汙染它們。本實施方案在必須確定化學物質的存在或不存在、以及樣品的有效性必須在收集 時被證實的情況下，具有特別的實用性。其一個實例是一次性驗尿藥物測試裝置，其具有大 量附著於紙質或塑料收集杯內壁上的微囊，其中一定百分比的囊含有抗體染料偶聯物，剩 餘的囊含有適當校準的熱發色指示劑溶液。在收集後，在存在預定化合物或化學物質例如 THC、大麻素的情況下將在偶聯物囊中發生顏色變化。在熱敏感囊中將顯示類似的顏色變 化，以確保樣品處於人體溫度下並確實是剛剛從測試對象收集的。多種類型的指示劑囊可 以摻入到一個杯中用於各種獨立的測試，包括原本對於原位同時測試同一樣品來說將是不 相容的過程的測試。可以預見到本實施方案的許多其他應用，並可以進行配置以指示效力、 濃度、PH或任何適合於這種方法的其他即時化學物質分析。用途包括但不限於藥物測試、 驗尿、酮症測試、妊娠測試、水安全性分析、PH測試、化學物質分析或任何需要廉價、即時和 用後即棄的指示容器的應用。實施例8 水安全性杯在本發明的一個方面，微囊化的遞送系統體現為水安全性杯。在本實施例中，微囊化的遞送系統與實施例5中所示同樣地製備，但是打算提供 增加水的可飲用性的手段。各種水消毒劑例如氯、銀和碘能夠有效對抗在未處理的水中發現的大多數有害細菌，並可以被囊封以在本發明的範圍內使用。在上面列出的三種消毒劑 中，氯的使用是最廉價和理想的。但是，它必須根據待處理的水的準確體積以精確劑量進行 遞送，這在受控的條件以外實施時一般被認為是不實用的。但是，因為本發明的水安全性杯 含有已知體積的流體，在杯子被裝滿時可以施用足以消毒整個量的氯的準確量。附著於容 器內壁的含有微粒形式氯的微囊，將在與水接觸後溶解。消毒是立即發生的，並且一次性使 用的容器用後即棄。或者，潛釋放時間長於初級消毒微囊的微囊可以同時附著到容器壁上。 這些二級微囊可以包含氯清除劑例如硝酸鉀(硝石)或其他香味增強劑，以消除從初始純 化過程剩餘的任何令人不愉快的餘味。本實施例考慮到了具有特殊用途的配置，用於軍事、 國際旅行、旅館業、野營、遠足和其他可以獲得水但是可飲用性成問題的戶外活動。
權利要求
1.一種組合品，其包含基材，所述基材附著有一個或多個微囊，所述微囊包含囊封有一 種或多種待遞送物質的一種或多種聚合物，使得一旦暴露於適合條件，所述一種或多種待 遞送物質被釋放。
2.權利要求1的組合品，其中所述適合條件不包括微囊的觸裂。
3.權利要求1的組合品，其中所述適合條件包括一種或多種特定的匹配條件。
4.權利要求1的組合品，其中所述適合條件包括涉及微囊與基材或環境的化學反應。
5.權利要求1的組合品，其中所述基材選自紙、蠟紙、塑料、玻璃、苯乙烯、纖維、濾紙、 茶袋、咖啡香料包和碟片以及鋁箔。
6.權利要求1的組合品，其中所述一種或多種待遞送物質選自一種或多種調味劑、香 精、香料、著色劑、藥物、草藥、維生素、礦物質、藥物製劑、化妝品、美容劑、化學劑、分析劑、 食品添加劑和飲料添加劑。
7.權利要求1的組合品，其中所述一種或多種聚合物選自天然或合成的聚合物、膠類、 澱粉、脂類、果膠和瓊脂。
8.權利要求1的組合品，其是飲料濾器、飲料香料碟片、化妝品塗敷器、藥妝塗敷器、蒸 煮袋、香料杯、指示劑杯、藥物遞送杯或水安全杯。
9.一種製備組合品的方法，所述方法包括將一種或多種待囊封的物質與一種或多種聚 合物在溶液中混合以產生一個或多個微囊，任選將所述微囊與溶液分離，以及將所述一個 或多個微囊施加到基材，使得所述微囊牢固附著於所述基材。
10.一種向主要物質提供添加劑的方法，所述方法包括提供包含基材的組合品以及提 供用於釋放一種或多種物質的適合條件，所述基材附著有一個或多個微囊，所述微囊包含 囊封有所述一種或多種待遞送物質的一種或多種聚合物，使得一旦暴露於適合條件，所述 一種或多種待遞送物質被釋放。
全文摘要
本發明公開了微囊化的遞送系統、組合品或方法，其中一種或多種待遞送的物質被囊封在小囊(例如微囊)中，並將囊施加或附著到基材的一個或多個表面上。一旦暴露於適合條件，被囊封的物質被潛在地釋放。
文檔編號B01J13/02GK102083524SQ200980125110
公開日2011年6月1日 申請日期2009年4月15日 優先權日2008年5月16日
發明者薩爾瓦託雷·阿爾伯特·塞萊斯特 申請人:加優有限責任公司