загущаемые композиции

Формула изобретения

1. Композиция, содержащая воду, первый анионный полимер и второй анионный полимер, при этом полимеры являются такими, что при перемешивании композиции с дополнительным количеством воды получают разбавленную композицию, характеризующуюся увеличенной вязкостью, отличающаяся тем, что композиция имеет вязкость, которая перед упомянутым перемешиванием с водой не превышает 500 мПа·с (скорость сдвига 1 с^-1, 25°С).

2. Композиция по п.1, где композиция содержит, по меньшей мере, 0,2% (мас./мас.) первого и/или второго анионного полимера (перед любым упомянутым перемешиванием с дополнительным количеством воды).

3. Композиция по п.1 или 2, где композиция содержит вплоть до 20% (мас./мас.) первого и/или второго анионного полимера (перед любым упомянутым перемешиванием с дополнительным количеством воды).

4. Композиция по п.1, где первым анионным полимером является ксантан.

5. Композиция по п.1, где второй анионный полимер выбирают из альгината, карбоксиметилцеллюлозы, акрилатного полимера, каррагенана и пектина.

6. Композиция по п.1, где композиция содержит, по меньшей мере, 90% (мас./мас.) воды.

7. Композиция по п.1, где концентрации первого анионного полимера и второго анионного полимера таковы, что разбавленную композицию, характеризующуюся увеличенной вязкостью, можно получить в результате перемешивания 1 объема композиции с объемом воды в диапазоне 0,1-5 об.ч.

8. Композиция по п.1, где (первоначальная, неразбавленная) композиция обладает в основном гетерогенной микроструктурой.

9. Композиция по п.1, где разбавленная композиция обладает гомогенной микроструктурой.

10. Композиция по п.8, где первым анионным полимером является ксантан, а гетерогенная микроструктура включает обогащенные ксантаном нити в матрице, обогащенной вторым анионным полимером.

11. Композиция по п.1, которая имеет вязкость перед упомянутым перемешиванием с водой, не превышающую 250 мПа·с (скорость сдвига 1 с^-1, 25°С).

12. Композиция по п.1, обладающая таким свойством, что она претерпевает увеличение вязкости, по меньшей мере, на 50 мПа·с (скорость сдвига 1 с^-1, 25°С) при перемешивании с равным объемом воды.

13. Композиция по п.12, обладающая таким свойством, что она претерпевает увеличение вязкости, по меньшей мере, на 100 мПа·с (скорость сдвига 1 с^-1, 25°С) при перемешивании с равным объемом воды.

14. Композиция, содержащая воду, первый анионный полимер, а именно ксантан, и второй анионный полимер, выбираемый из альгината, карбоксиметилцеллюлозы, акрилатного полимера, пектина и каррагенана, где микроструктура включает обогащенные ксантаном нити в жидкой матрице, обогащенной вторым анионным полимером, причем композиция имеет вязкость перед упомянутым перемешиванием с водой, не превышающую 500 мПа·с (скорость сдвига 1 с ^-1, 25°С).

15. Композиция, содержащая воду, 0,2-5% (мас./мас.) первого анионного полимера и 0,2-5% (мас./мас.) второго анионного полимера, при этом композиция обладает нижеследующими характеристиками:

a) вплоть до порогового значения для второго анионного полимера в пределах указанного выше диапазона композиция характеризуется преимущественно упругим поведением,

b) за пределами данного порогового значения композиция характеризуется преимущественно вязким поведением,

c) за пределами данного порогового значения композиция может считаться упругой по своему поведению в результате перемешивания с дополнительным количеством воды, и

d) композиция имеет вязкость перед упомянутым перемешиванием с водой, не превышающую 500 мПа·с (скорость сдвига 1 с ^-1, 25°С).

16. Композиция, содержащая воду, 0,2-5% (мас./мас.) первого анионного полимера и 0,2-5% (мас./мас.) второго анионного полимера, при этом композиция обладает нижеследующими характеристиками:

a) вплоть до порогового значения для второго анионного полимера в пределах указанного выше диапазона композиция является, по существу, гомогенной композицией,

b) за пределами данного порогового значения композиция является гетерогенной композицией, и

c) за пределами данного порогового значения композицию можно сделать, по существу, гомогенной в результате перемешивания с дополнительным количеством воды, и

d) композиция имеет вязкость перед упомянутым перемешиванием с водой, не превышающую 500 мПа·с (скорость сдвига 1 с ^-1, 25°С), полнительным количеством воды.

17. Композиция, содержащая воду, 0,2-5% (мас./мас.) первого анионного полимера и 0,2-5% (мас./мас.) второго анионного полимера, при этом композиция обладает нижеследующими характеристиками:

a) вплоть до порогового значения для второго анионного полимера в пределах указанного выше диапазона композиция характеризуется вязкостью, по меньшей мере, равной 1 Па·с,

b) за пределами данного порогового значения композиция характеризуется вязкостью, по меньшей мере, на 50 мПа·с меньшей, чем в позиции а), и

c) за пределами данного порогового значения композицию можно сделать более вязкой, чем в позиции b), по меньшей мере, на 50 мПа·с в результате перемешивания с дополнительным количеством воды,

d) композиция имеет вязкость перед упомянутым перемешиванием с водой, не превышающую 500 мПа·с (скорость сдвига 1 с^-1, 25°С), дополнительным количеством воды.

18. Способ загущения композиции по любому из предшествующих пунктов, включающий перемешивание композиции с водой в желательном месте использования или незадолго до доставки в него с получением разбавленной, загущенной композиции.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к загущаемым композициям. Говоря более конкретно, настоящее изобретение относится к жидким композициям, способным к загущению в желательном месте.

В первом аспекте настоящее изобретение относится к композиции, содержащей воду, первый анионный полимер и второй анионный полимер, при этом полимеры являются такими, что после перемешивания композиции с дополнительным количеством воды получают разбавленную композицию, характеризующуюся повышенной вязкостью.

Композиция может оказаться подходящей для использования в сфере промышленности или быта, в том числе при изготовлении продуктов питания и напитков, чистящих продуктов, продуктов для нефтяных месторождений и композиций медицинского назначения.

Композиция настоящего изобретения перед перемешиванием с водой предпочтительно является гетерогенной или сегрегированной по своей микроструктуре. Предпочтительно она содержит осадки, обогащенные одним анионным полимером, в жидкой матрице, обогащенной вторым анионным полимером. Композицию можно перемешать с водой перед использованием (например, в приемнике, линии трубопровода и тому подобном). В альтернативном варианте ее можно перемешать с водой в желательном месте. Однако после доставки композиции по месту дополнительное количество воды приводит к получению композиции, которая будет менее сегрегирована, предпочтительно гомогенна, и которая будет отличаться повышенной вязкостью.

Первый анионный полимер может иметь сульфатные или, предпочтительно, карбоксилатные группы. Второй анионный полимер может иметь карбоксилатные или сульфатные группы. Предпочтительные вторые анионные полимеры имеют карбоксилатные группы.

Предпочтительно первым анионным полимером является ксантан.

Ксантан (по-другому называемый ксантановой смолой) представляет собой экзополисахарид микробного происхождения, полученный при использовании встречающейся в природе бактерии Xanthomonas campestris. Это биополимер, широко используемый в пищевой и фармацевтической отраслях промышленности. Его также используют и во многих других сферах, таких как добыча нефти, чистка линий трубопроводов, добыча нефти вторичными способами, печатание на текстильных материалах и их окрашивание, работа с глазурями, суспензионными взрывчатыми веществами и сфера косметики. Его используют для целей загущения, суспендирования, стабилизации и гелеобразования.

Ксантан состоит из пентасахаридных повторяющихся элементарных подзвеньев. Он состоит из двух D-глюкопиранозильных звеньев, двух D-маннопиранозильных звеньев и звена D-глюкопиранозилуроновой кислоты в соответствии с определением, проведенным в результате анализа метилирования и деструкции уроновой кислоты. Молекула включает -D-глюкопиранозильную основную цепь со связью (1 4), обнаруживаемую у целлюлозы, при наличии трисахаридной боковой цепи, присоединенной в положении О-3 на каждом втором глюкозильном звене. Структура боковой цепи такова, что по бокам от D-глюкуронозильного звена располагаются два маннозильных звена. Приблизительно половина концевых D-маннозильных звеньев имеют звено пирувиновой кислоты в положениях О-4 и О-6. Другое D-маннозильное звено замещено в положении О-6 ацетальной группой. Ксантан легко доступен в виде натриевой или калиевой соли или же смесей солей натрия, калия либо кальция. Согласно оценкам молекулярная масса ксантана составляет величину в диапазоне 2-50×10 ⁶. Данный широкий диапазон значений, как представляется, связан с ассоциацией полимерных цепей.

Вторым анионным полимером может быть альгинат.

Альгинаты могут быть обнаружены в различных организмах и выделены из них, в частности, из водорослей, относящихся к отряду Phaeophyceae, и почвенных бактерий, таких как Azotobacter vinelandii и Azotobacter crococcum , и из нескольких штаммов бактерий Pseudomonas. Обычные источники альгинов среди водорослей включают Laminaria digitata, Ecklonia maxima, Macrocystis pyrifera, Lessonia nigrescens, Ascophyllum nodosum, Laminaria japonica, Durvillea antarctica, Durvillea potatorum и, в особенности, Laminaria hyperborea .

Альгиновая кислота представляет собой линейный гетерополисахарид, включающий звенья -D-маннуроновой кислоты и -L-гулуроновой кислоты. Альгиновая кислота может включать гомополимерные последовательности маннуроновой кислоты, гомополимерные последовательности гулуроновой кислоты и смешанные последовательности звеньев маннуроновой кислоты и гулуроновой кислоты.

Соли альгиновой кислоты, используемые в способе настоящего изобретения, могут включать соли щелочных металлов, например, натриевые и калиевые соли, и аммониевые и алканоламиновые соли. Соли щелочных металлов представляют особенный интерес.

Предпочтительными являются набухаемые в воде, предпочтительно растворимые в воде, соли альгиновых кислот. Наиболее предпочтительно их подают в виде растворов, по существу не содержащих в своей среде осадков.

Термин «альгинаты», используемый в настоящем документе, включает соли альгиновой кислоты вне зависимости от относительной доли маннуронового и гулуронового звеньев, и он предполагает включение гликолированных или алкоксилированных производных, в особенности, тех, которые дериватизированы с использованием пропиленгликоля. Однако предпочтительные соединения не являются алкоксилированными или гликолированными. Альгиновая кислота, обогащенная гулуроновой кислотой, и альгинаты, обогащенные гулуроновой кислотой, представляют особенный интерес. Предпочтительные соединения имеют, по меньшей мере, 50%, более предпочтительно 50-80%, наиболее предпочтительно 55-75% гулуроновых звеньев (в расчете на массу), при этом недостающее до 100% количество образуют маннуроновые звенья. Для руководства по получению альгинов с очень высоким содержанием гулуроновых звеньев читатель отсылается к работе WO 98/51710.

Альгинаты используют при получении кремов, заправок, фруктовых соков, мороженых, маложирных паст для намазывания на хлеб и различных сортов пива. Их также используют в фармацевтических продуктах, при печатании на текстильных материалах, изготовлении бумаги и при сварке.

В соответствии с предпочтительным аспектом настоящего изобретения предлагается композиция, содержащая воду, ксантан и альгинат, при этом концентрация ксантана и альгината такова, что после перемешивания композиции с дополнительным количеством воды получают разбавленную композицию, характеризующуюся повышенной вязкостью.

В альтернативном варианте второй анионный полимер может представлять собой соль карбоксиметилцеллюлозы. Такие соединения широко доступны и используются, например, в красках, камедях и пищевых продуктах. Натрий-карбоксиметилцеллюлоза в особенности предпочтительна. Ее можно получить в результате использования щелочи для раскрытия целлюлозных цепей, а после этого проведения реакции между цепями целлюлозы и монохлорацетатом натрия с получением натрий-карбоксиметилцеллюлозы.

В альтернативном варианте реализации второй анионный полимер представляет собой полиакрилат, предпочтительно соль щелочного металла, в особенности натриевую. Такие соединения, само собой разумеется, чрезвычайно хорошо известны.

В альтернативном варианте реализации вторым анионным полимером может являться каррагенан. Каррагенаны, само собой разумеется, также очень хорошо известны. Подобно альгинатам они представляют собой экстракты из водорослей. Существуют различные типы, которые доступны, в том числе каппа-каррагенан, йота-каррагенан, тэта-каррагенан и лямбда-каррагенан. Потенциально любой из них может быть использован в настоящем изобретении, хотя лямбда-каррагенан является предпочтительным. Каррагенан отличается от других альгинатных полимеров, упоминаемых в настоящем документе, тем, что кислотные группы являются сульфатными группами, а не карбоксилатными группами.

В дополнительных вариантах реализации второй анионный полимер может быть пектином, также очень хорошо известным. Пектин может быть метокси-пектином с высоким содержанием сложных эфиров (НЕМ), обычным пектином с низким содержанием метиоксила (LMC) либо амидированным пектином с низким содержанием метоксила (LMA). Потенциально любой из них может быть использован в настоящем изобретении, но использование пектинов LMA предпочтительно.

В соответствии с настоящим изобретением не исключается использование первого и второго анионных полимеров, которые относятся к одному химическому классу, но к различным маркам при том условии, что после разбавления станет возможным получение повышенной вязкости. Однако предпочтительно первый и второй анионные полимеры относятся к различным химическим типам.

Использование третьего анионного полимера в композициях настоящего изобретения не исключается, но не является предпочтительным. Предпочтительно по существу единственными присутствующими полимерами являются первый анионный полимер и второй анионный полимер. В частности, предпочитается, чтобы галактоманнан или глюкоманнан не присутствовали.

Необходимо понимать, что композиции воды, первого анионного полимера и второго анионного полимера могут демонстрировать широкий диапазон свойств в зависимости от их относительных количеств. Однако при определенных концентрациях первого анионного полимера и второго анионного полимера могут быть получены интересные и ценные изменения вязкости и/или вязкоупругих свойств. Данные определенные концентрации могут зависеть от концентрации первого анионного полимера и/или второго анионного полимера и от того, будут ли присутствовать в композиции дополнительные соединения, оказывающие влияние на такие свойства.

Однако в широком смысле можно утверждать, что композиция предпочтительно содержит, по меньшей мере, 0,2% (мас./мас.) первого анионного полимера, предпочтительно, по меньшей мере, 0,5% (мас./мас.), а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 0,8% (мас./мас.) (в каждом случае перед любым упомянутым перемешиванием с дополнительным количеством воды).

В широком смысле также можно утверждать, что композиция в подходящем случае содержит вплоть до 20% (мас./мас.) первого анионного полимера, предпочтительно вплоть до 12% (мас./мас.), а более предпочтительно вплоть до 5% (мас./мас.). Наиболее предпочтительно она содержит вплоть до 3% (мас./мас.) первого анионного полимера, а, в особенности, вплоть до 2% (мас./мас.) первого анионного полимера (в каждом случае перед любым упомянутым перемешиванием с дополнительным количеством воды).

В широком смысле также можно утверждать, что композиция предпочтительно содержит, по меньшей мере, 0,2% (мас./мас.) второго анионного полимера, предпочтительно, по меньшей мере, 0,5% (мас./мас.), а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 0,8% (мас./мас.) (в каждом случае перед любым упомянутым перемешиванием с дополнительным количеством воды).

В широком смысле также можно утверждать, что композиция в подходящем случае содержит вплоть до 20% (мас./мас.) второго анионного полимера, предпочтительно вплоть до 15% (мас./мас.), более предпочтительно вплоть до 12% (мас./мас.), а еще более предпочтительно вплоть до 5% (мас./мас.). Наиболее предпочтительно она содержит вплоть до 3% (мас./мас.) второго анионного полимера, в особенности, вплоть до 2% (мас./мас.) (в каждом случае перед любым упомянутым перемешиванием с дополнительным количеством воды).

Предпочтительно композиция содержит, по меньшей мере, 90% (мас./мас.) воды, предпочтительно, по меньшей мере, 95% (мас./мас.) воды.

Термином «вода» в настоящем документе заявители обозначают включаемую любую жидкость на водной основе, например, слюну.

В предпочтительной композиции вязкость перед любым упомянутым перемешиванием с водой не превышает 500 мПа.сек, более предпочтительно не превышает 250 мПа.сек.

Предпочтительно композиция изобретения обладает таким свойством, что она может претерпевать увеличение вязкости, равное, по меньшей мере, 50 мПа.сек, после перемешивания с равным объемом воды, более предпочтительно увеличение, равное, по меньшей мере, 100 мПа.сек.

Предпочтительно композиция изобретения обладает таким свойством, что после перемешивания с равным объемом воды разбавленная композиция характеризуется вязкостью, равной, по меньшей мере, 150 мПа.сек, более предпочтительно, по меньшей мере, 1 Па.сек (но во всех случаях ее вязкость предпочтительно превышает вязкость оригинальной композиции).

Предпочтительно композиция такова, что разбавленную композицию, характеризующуюся повышенной вязкостью, получают после перемешивания одного объема композиции с объемом воды в диапазоне 0,1-5 объемных частей.

Для целей данного описания значения вязкости, приведенные в настоящем документе в аспектах, определяющих изобретение и формулу изобретения, представляют собой значения, измеренные при использовании прибора Bohlin C-VOR Rheometer при 25°С при скорости сдвига 1 сек^-1 с использованием 30-секундного времени задержки после приведения прибора в действие и 60-секундного времени интегрирования.

Само собой разумеется, что композиция изобретения будет характеризоваться определенной вязкостью. В соответствии с настоящим изобретением в результате добавления воды вязкость может быть увеличена. Кроме того, композиция также может быть такой, что в результате увеличения концентрации второго анионного полимера вязкость может быть уменьшена. Было обнаружено, что последнее уменьшение в особенности ярко выражено при низких скоростях сдвига.

Хотя заявители и не хотели бы связывать себя какой-либо теорией, тем не менее, представляется, что композиции с определенными концентрациями первого анионного полимера и второго анионного полимера могут подвергаться фазовому разделению, которое может объяснить изменения вязкости. В частности, представляется, что, по меньшей мере, для некоторых композиций микроструктура может быть гомогенной (под чем заявители понимают то, что она выглядит однофазной при рассматривании в оптический микроскоп) или гетерогенной в зависимости от относительной концентрации первого и второго анионных полимеров и от количества присутствующей воды. Особенный интерес представляют композиции, которые поставляются в одной форме и для которых происходит фазовое изменение при использовании с сопутствующим изменением вязкости; а именно, композиции, которые являются гетерогенными и которые становятся гомогенными и более вязкими под действием воды в среде использования.

Одним примером является композиция вода-ксантан-альгинат. При определенных количествах ксантана и альгината она может быть гомогенной, но при более значительном количестве альгината и при неизменном уровне содержания ксантана она может быть гетерогенной, характеризуясь наличием областей, обогащенных ксантаном, в жидкой среде, обогащенной альгинатом. В данном случае имеет место меньшая вязкость. Данные области, обогащенные ксантаном, присутствуют в форме фибрилл или нитей. Добавление воды может привести к восстановлению гомогенности и увеличению вязкости.

Другие примеры композиций, которые могут претерпевать переход от гомогенного к негомогенному состоянию и обратно, представляют собой композиции: вода-ксантан-натрий-карбоксиметилцеллюлоза; вода-ксантан-полиакрилат натрия; вода-ксантан-пектин LMA и вода-ксантан-каррагенан.

Свойство увеличения вязкости после добавления воды может оказаться ценным для промышленности.

В предпочтительном варианте реализации композицию первого аспекта подают в ее форме с разделенными фазами. Она имеет относительно низкую вязкость и может быть доставлена в желательное место в виде текучей жидкости. Однако в желательном месте с композицией перемешивают воду, и вязкость увеличивается.

Композиция может содержать дополнительную соль (то есть в дополнение ко второму анионному полимеру). Дополнительная соль в подходящем случае является растворимой в воде. Предпочтительно композиция, содержащая дополнительную соль, обладает таким свойством, что после перемешивания композиции с дополнительным количеством воды происходит заданное увеличение вязкости в случае присутствия заданной концентрации второго анионного полимера; в то время, как в композиции, не содержащей дополнительной соли, то же самое увеличение вязкости после перемешивания композиции с дополнительным количеством воды достигается тогда, когда концентрация второго анионного полимера будет меньше.

Дополнительная соль может обеспечить наличие подходящего способа регулирования свойств продукта. Если составитель композиции захочет иметь композицию, которая содержит более высокую концентрацию второго анионного полимера, но которая все еще будет характеризоваться низкой вязкостью, дополнительная соль будет представлять собой средство, которое может оказаться полезным.

Подходящим в качестве дополнительной соли является галогенид щелочного металла, например, хлорид натрия или хлорид калия, или же фосфат щелочного металла, например, фосфат натрия или калия, или же бикарбонат щелочного металла, например, бикарбонат натрия или бикарбонат калия.

Композиция изобретения может содержать увлажняющее вещество, предпочтительно в количестве в диапазоне 0,5-5% (мас./мас.). Предпочтительным увлажняющим веществом является глицерин. Увлажняющее вещество может иметь особенное значение в композиции, в которой первый и/или второй анионный полимер характеризуются относительно низкой молекулярной массой, например, величиной среднемассовой молекулярной массы (M_w), меньшей 25000.

В подходящем случае первый анионный полимер характеризуется величиной M _w, равной, по меньшей мере, 20000, предпочтительно, по меньшей мере, 50000, более предпочтительно, по меньшей мере, 100000, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 150000.

Первый анионный полимер может характеризоваться величиной M_w, доходящей вплоть до 1000000, например, вплоть до 500000 или вплоть до 250000. Предпочтительно первый анионный полимер характеризуется величиной M_w , доходящей вплоть до 8000000, более предпочтительно вплоть до 5000000.

В подходящем случае второй анионный полимер характеризуется величиной M_w, равной, по меньшей мере, 1000, предпочтительно, по меньшей мере, 5000, более предпочтительно, по меньшей мере, 10000, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 20000.

В подходящем случае второй анионный полимер характеризуется величиной M_w, доходящей вплоть до 600000, предпочтительно вплоть до 450000, более предпочтительно вплоть до 250000, а наиболее предпочтительно вплоть до 100000.

Предпочтительно первый анионный полимер характеризуется величиной M_w, превышающей предпочтительно, по меньшей мере, в два раза соответствующую величину для второго анионного полимера.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается композиция, которая представляет собой одну из серии композиций, содержащих воду, первый анионный полимер и второй анионный полимер, при этом серия композиций определяет область на трехфазной диаграмме для воды, первого анионного полимера и второго анионного полимера, в которой увеличение уровня содержания воды на выбранное количество приводит к увеличению вязкости композиции.

Композиция второго аспекта может быть такой, что увеличение уровня содержания второго анионного полимера на выбранное количество приводит к уменьшению вязкости композиции.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предлагается композиция, содержащая воду, 0,2-5% (мас./мас.) первого анионного полимера и 0,2-5% (мас./мас.) второго анионного полимера, при этом композиция отличается нижеследующими характеристиками:

а) вплоть до порогового значения для второго анионного полимера в пределах указанного выше диапазона композиция характеризуется преимущественно упругим поведением,

b) за пределами данного порогового значения композиция характеризуется преимущественно вязким поведением, и

с) за пределами данного порогового значения композиции можно придать преимущественно упругое поведение в результате перемешивания с дополнительным количеством воды.

Под термином «преимущественно» заявители понимают то, что в стандартных условиях измерения одно поведение преобладает над другим. Под термином «упругий» заявители понимают то, что после приложения усилия композиция смещается, но после устранения действия силы она восстанавливает свою первоначальную форму. Под термином «вязкий» заявители понимают то, что после приложения усилия композиция начинает течь, так что она не может восстановить свою первоначальную форму после устранения действия силы. Упругие и вязкие свойства численно определяются через использование модуля упругости (либо модуля накопления) G' и модуля вязкости (либо модуля потерь) G'', соответственно. Термин «преимущественно упругий» обозначает то, что модуль упругости превышает модуль вязкости и, наоборот.

В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения предлагается композиция, содержащая воду, 0,2-5% (мас./мас.) первого анионного полимера и 0,2-5% (мас./мас.) второго анионного полимера, при этом композиция отличается нижеследующими характеристиками:

а) вплоть до порогового значения для второго анионного полимера в пределах указанного выше диапазона композиция является по существу гомогенной композицией,

b) за пределами данного порогового значения композиция является гетерогенной композицией, и

с) за пределами данного порогового значения композицию можно сделать по существу гомогенной в результате перемешивания с дополнительным количеством воды.

В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения предлагается композиция, содержащая воду, 0,2-5% (мас./мас.) первого анионного полимера и 0,2-5% (мас./мас.) второго анионного полимера, при этом композиция отличается нижеследующими характеристиками:

а) вплоть до порогового значения для второго анионного полимера в пределах указанного выше диапазона композиция характеризуется вязкостью, по меньшей мере, равной 1 Па.сек,

b) за пределами данного порогового значения композиция характеризуется вязкостью, по меньшей мере, на 50 мПа.сек меньшей, чем в позиции а), и

с) за пределами данного порогового значения композицию можно сделать более вязкой, чем в позиции b), по меньшей мере, на 50 мПа.сек в результате перемешивания с дополнительным количеством воды.

Для любой композиции настоящего изобретения, определенной в любом из упомянутых выше аспектов, предпочтительная композиция содержит 0,5-3% (мас./мас.) первого анионного полимера и 0,5-3% (мас./мас.) второго анионного полимера. В особенности предпочтительная композиция содержит 0,8-2% (мас./мас.) второго анионного полимера и 0,8-2% (мас./мас.) первого анионного полимера.

В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения предлагается способ загущения композиции, определенной в любом из предшествующих аспектов. Способ включает перемешивание любой такой композиции с водой в желательном месте использования либо незадолго до доставки в него с получением разбавленной, но, тем не менее, загущенной композиции.

Предпочтительно интервал между перемешиванием с водой и достижением выгодной степени загущения составляет вплоть до 200 секунд, предпочтительно вплоть до 60 секунд, наиболее предпочтительно вплоть до 30 секунд. Предпочтительно время, необходимое для достижения выгодной степени загущения, является регулируемым, например, благодаря присутствию дополнительного компонента, количество которого можно варьировать. Такой компонент сам по себе может являться химическим реактивом, например, загустителем, способным регулировать доступ компонентов, представляющих собой первый анионный полимер и второй анионный полимер, к источнику впитываемой воды.

В соответствии с седьмым аспектом настоящего изобретения предлагается загущенная композиция, полученная в результате разбавления водой композиции, определенной в настоящем документе.

Композиции настоящего изобретения можно получать в результате перемешивания друг с другом ингредиентов до тех пор, пока не будет получена текучая смесь, предпочтительно характеризующаяся сегрегированной микроструктурой.

Немедицинское применение настоящего изобретения представляют собой области, для которых также выгодно первоначальное наличие композиции, характеризующейся низкой вязкостью, и которая после разбавления водой становится жидкостью, характеризующейся повышенной вязкостью, предпочтительно отличающейся наличием склонности к прилипанию к целевой поверхности. Композиция настоящего изобретения может находить применение в бытовом чистящем составе. Например, композицию можно использовать в устройстве, которое периодически высвобождает композицию, соответствующую первому аспекту изобретения, в ее неразбавленной невязкой форме в унитаз. Композиция может стекать вниз по унитазу. По мере того, как она будет так стекать, там, где она будет вступать в контакт с водой, она может загущаться и прилипать к санитарно-техническому оборудованию выше водного зеркала. Там, где этого происходить не будет, она может загущаться и прилипать к санитарно-техническому оборудованию ниже водного зеркала. Один из анионных полимеров, предпочтительно второй анионный полимер, может характеризоваться сильным отшелушивающим действием и, таким образом, может играть роль при предотвращении появления или устранении известковых отложений. В альтернативном варианте композицию можно распылять под ободом унитаза, где она будет смешиваться с водой, присутствующей там, и прилипать в пространстве под ободом до тех пор, пока она будет смыта при следующем смывании.

В еще одном немедицинском варианте реализации композиция изобретения может быть частью инкапсулированной композиции, предназначенной для использования в посудомоечной машине. Инкапсулирующий материал может быть растворимым в воде, высвобождающим содержимое в посудомоечную машину в желательный момент времени в цикле мытья. После этого композиция высвобождается и может прилипать к твердым поверхностям внутри посудомоечной машины. Если присутствующий полимер обладает отшелушивающим действием, что является предпочтительным, то тогда благодаря ему композиция может играть роль в борьбе с появлением или предотвращении появления отложений на поверхностях посудомоечной машины.

В еще одном немедицинском варианте реализации композицию изобретения можно использовать в качестве очищающего средства для выведения пятен с тканей. Она может оказаться в особенности подходящей для использования тогда, когда прольется жидкая среда на водной основе, например, на предмет одежды или на ковер; или же тогда, когда высохшее пятно загрязнения будет смочено водой, после этого введено в контакт с композицией изобретения. В каждом случае композиция прилипает к области пятна загрязнения таким образом, что активные компоненты очищающего средства, например, поверхностно-активные вещества и/или отбеливающие вещества либо ферменты получают возможность воздействия на пятно загрязнения.

Другие немедицинские варианты реализации могут представлять собой компоненты очищающих средств для личного использования, например, шампуней, средств для мытья рук и гелей для душа, продуктов косметики, например, композиций для увлажнения или умягчения кожи, продуктов для ухода за волосами и для удаления волос, масок для лица, или же продуктов питания или напитков. Загущение может происходить в результате перемешивания композиции изобретения и воды при заполнении приемника, например, бутылки или бака.

В еще одном немедицинском варианте реализации изобретения композицию изобретения используют в качестве очищающего средства для распыления в душевых кабинах, распыляемого на поверхности в душевой кабине (например, кафельной поверхности или же душевых ширме или дверце) в виде тонкого слоя жидкости и загущающегося в результате перемешивания с водой, присутствующей на поверхности в душевой кабине.

Другие применения композиций включают их использование в моющих составах в промышленности, например, в моющих составах для линий трубопровода, в керамических глазурях, в суспензионных взрывчатых веществах, в чернилах и красках и в клеях.

Другое немедицинское применение относится к применению для нефтяных месторождений, в том числе в качестве добавки к буровым растворам, и для добычи нефти вторичными способами (EOR) и в качестве жидкости для подземного ремонта и заканчивания скважин в нефтеносном пласте.

Композиция изобретения может быть композицией стоматологического назначения, например, фиксатором зубных протезов.

Композицию изобретения можно использовать для лечения животного или, предпочтительно, человека.

Композиция изобретения может быть использована в качестве базовой композиции для проглатываемого фармацевтического препарата, например, того, который становится менее вязким по мере того, как он перемещается по желудочно-кишечному тракту, и разлагается в желательном месте, например, в желудке. Такая проглатываемая форма, например, может представлять собой пастилку или таблетку. Такая проглатываемая форма может содержать активное фармацевтическое соединение, например, инкапсулированное проглатываемой формой или распределенное внутри нее. Разложение композиции в желательном месте может происходить быстро. В альтернативном варианте композицию можно разработать с медленным разложением для высвобождения активного соединения в течение длительного периода времени.

Если композицию настоящего изобретения перемешать с водой слюны, то тогда она может прилипнуть к поверхности желудочно-кишечного тракта, предпочтительно к пищеводу, а наиболее предпочтительно к нижней части пищевода. Однако ее можно разработать так, чтобы она прилипала и к другой поверхности, например, к поверхности рта или горла, например, для ослабления изъязвления ротовой полости или воспаления горла.

Разбавленная композиция, характеризующаяся повышенной вязкостью, может обладать качествами клея, в особенности на поверхности организма. Прилипшее покрытие из композиции может предотвратить возникновение или облегчить состояние воспаленной или другим образом поврежденной поверхности тела. Оно может сделать возможным исцеление поверхности тела благодаря формированию барьера поверх поврежденной поверхности, предохраняющего ее от дальнейших воспалений или повреждений.

В альтернативном или дополнительном варианте прилипшее покрытие является таким, которое стимулирует впитывание через поверхность тела активного фармакологического агента. Активный фармакологический агент можно вводить в состав композиции или принимать отдельно. Его можно наложить в виде части покрытия, или он может присутствовать отдельно, но впитываться через покрытие во время применения.

Поверхность тела может представлять собой поверхность эпидермиса. Поверхность эпидермиса может представлять собой кожу любого участка внешней поверхности. Поврежденной кожей может быть кожа, имеющая волдыри, ожоги от действия огня, воспаление, прыщи, солнечные ожоги, укушенная или ужаленная.

Поверхность тела может быть поверхностью слизистой оболочки. Поверхность слизистой оболочки может быть любым участком внутренней поверхности тела. Примеры включают рот (в том числе язык), нос, глаза, горло, пищевод, желудок, влагалище и прямую кишку.

Поверхность тела может представлять собой поверхность разрыва или разреза, например, пораженную поверхность мышцы, имеющую рану или подвергнутую другой травме.

Композиция может содержать активный фармацевтический агент, в особенности, если активный агент оказывает воздействие на воспаленную или поврежденную поверхность тела, например, пищевод, воспаленный вследствие желудочного рефлюкса, или же если желательно дать активному агенту возможность впитывания в кровоток сквозь кожу через прилипшую композицию.

Подходящие активные агенты включают болеутоляющие средства, противовоспалительные средства и жаропонижающие средства (например, ацетаминофен, ибупрофен, напроксен, флурбипрофен, диклофенак, кетопрофен, холинсалицилат, бензидамин, бупренорфин, гидрокортизон, бетаметазон); противоотечные средства (например, псевдоэфедрин, фенилэфрин, оксиметазолин, ксилометазолин); минеральные соли (например, глюконат цинка, ацетат цинка); противокашлевые средства (например, декстрометорфан, кодеин, фолокодин); отхаркивающие средства (например, гвайфенезин, н-аетилцистеин, бромгексин); антисептики (например, триклозан, хлорксиленол, хлорид цетилпиридиния, хлорид бензалкония, амилметакрезол, гексилрезорцин, дихлорбензиловый спирт, бензиловый спирт, хлорид деквалиния, сульфадиазин серебра); сердечно-сосудистые средства (например, глицерилтринитрат); анестезирующие средства местного действия (например, лигнокаин, бензокаин); цитопротекторы (например, карбеноксолон, сукральфат, субсалицилат висмута); противоязвенные средства (например, карбонат кальция, бикарбонат натрия, трисиликат магния, магальдрат, циметидин, ранитидин, низатидин, фамотидин, омепразол, пантопразол); антигистаминные средства (например, лоратидин, дифенгидрамин, хлорфенамин, трипролидин, акривастин); противотошнотные средства (например, прохлорперазин, суматриптан); средства регулирования кишечной деятельности (например, дифеноксилат, лоперамид, сенносиды); противогрибковые средства (например, клортримазол); антибиотики (например, фузафунгин, тиротрицин) и противопсориазные средства (например, дитранол, кальципотриол). Можно включать один или несколько активных фармацевтических агентов.

Композиции настоящего изобретения, предназначенные для использования на человеке, могут быть предназначены просто для приклеивания к поверхности тела для того, чтобы излечивать его состояние. Однако в случае поверхности пищевода в дополнение к этому ее функцией может быть лечение желудочно-кишечного стресса, такого как воспаление пищевода, вызванное рефлюксом, гастрит, диспепсия или пептическая язва. Поэтому в данном аспекте настоящего изобретения композиция также может содержать бикарбонат и возможно сшиватель, так чтобы композиция, которая попадет в желудок, образовывала бы «затор», подавляющий рефлюкс. В особенности предпочтительный вариант реализации для такого случая использования может содержать композицию настоящего изобретения совместно с карбонатом кальция и бикарбонатом натрия, будучи составленным в виде препарата для выпивания.

В соответствии с восьмым аспектом предлагается способ лечения пациента при использовании композиции изобретения, определенной выше, прилипшей к поверхности организма пациента. Это можно сделать, например, для того, чтобы предотвратить возникновение медицинских показаний для поверхности организма либо их облегчить. В альтернативном или дополнительном варианте ее можно изготовить для того, чтобы обеспечить трансдермальное введение пациенту активного фармакологического агента.

В соответствии с девятым аспектом предлагается использование воды, первого анионного полимера и второго анионного полимера при изготовлении композиции, определенной в настоящем документе, для ухода за поверхностью организма, нуждающейся в профилактическом или восстановительном уходе, или же для трансдермального введения активного фармакологического агента.

Далее изобретение будет дополнительно описываться в порядке иллюстрирования со ссылкой на следующий далее экспериментальный материал.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ

Вещества

Вещества, использованные для получения смесей биополимеров, упомянутых в настоящем документе, включают нижеследующее.

	Марка	Поставщик
Ксантановая смола	Rhodigel® 80	Caldic (UK) Ltd., Честерфильд, Великобритания
Альгинат натрия	Protanal® LFR 5/60	FMC Biopolymer, Драммен, Норвегия
Альгинат натрия	Protanal® LF10L	FMC Biopolymer, Драммен, Норвегия
Альгинат натрия	Protanal® LF120L	FMC Biopolymer, Драммен, Норвегия
Альгинат натрия	Protanal® SF120	FMC Biopolymer, Драммен, Норвегия
Альгинат натрия	Protanal® SF200	FMC Biopolymer, Драммен, Норвегия
Альгинат натрия	Protanal® H120L	FMC Biopolymer, Драммен, Норвегия

Альгинаты отличаются друг от друга по молекулярной массе и по относительным количествам маннуроновых элементарных звеньев и гулуроновых элементарных звеньев. Подробности, касающиеся данных альгинатов, представляют собой нижеследующее.

Альгинат	Mw	% G	% M
LFR 5/60	35000	64%	36%
LF10L	75000	45%	55%
LF120L	221000	44%	56%
SF120	195000	69%	31%
SF200	441400	69%	31%
H120l	404000	46%	54%

Значения M _w (среднемассовой молекулярной массы), приведенные ниже и в других частях данного документа, представляют собой то, что сообщают поставщики, но их можно проверить при использовании стандартной методики SEC-MALLS для оборудования легко доступных анализаторов.

Если не указано другого, то использовали PROTANAL LFR 5/60.

Получение смесей полисахаридов

В ходе всех экспериментов композиции получали в результате объединения концентрированных маточных растворов индивидуальных биополимеров. Ксантановый маточный раствор содержал 2% (мас./мас.) ксантана (при расчете на сухой ксантан). Альгинатный маточный раствор содержал 10% (мас./мас.) альгината (при расчете на сухой альгинат).

Композиции получали в результате объединения подходящего количества каждого из маточных растворов и добавления воды по мере надобности. Если использовали альгинаты, характеризующиеся высокой вязкостью, то композиции получали при использовании прибора Eurostar Power Control Viscometer, следуя методикам, рекомендованным производителем. Все композиции предпочтительно получали за день до использования и их использовали в течение 36 часов. Если композиции не использовали, то их всех хранили при температуре в диапазоне 2-8°С.

Детектор заряда частиц Mütek PCD03 - титрование полиэлектролита

Многие полимеры имеют электрические заряды, компенсируемые зарядами противоионов. Локальное удаление данных противоионов под действием сдвига может привести к образованию потенциала заряда, известного под названием потенциал течения. Именно данное явление детектор заряда частиц Mütek использует в своей работе. Аппарат Mütek продемонстрирован на фиг.1.

Водный образец помещали в измерительную ячейку из пластика - ячейку для образца. Коллоидально растворенные частицы адсорбировались на стенке измерительной ячейки под действием сил Ван дер Вальса, при этом противоионы оставались относительно свободными. Притертый поршень совершал в измерительной ячейке возвратно-поступательные движения, сдвигая противоионы и создавая потенциал течения.

К образцу в виде определенных аликвот добавляли стандарт полиэлектролита с противоположным зарядом. Полиэлектролит связывался с полимером в образце при соотношении зарядов 1:1 до достижения точки нулевого заряда. Точку нулевого заряда можно использовать для установления полной величины заряда в неизвестном растворе.

Оценки реологических свойств

Все измерения проводили при помощи прибора Bohlin C-VOR Rheometer при 25°С с использованием геометрии «конус-плита» (4°/40 мм), если не будет оговорено другого. Прибор Bohlin C-VOR представляет собой двухрежимный пластомер с регулированием напряжения и регулированием деформации.

Вискозиметрия

Кривые течения получали при использовании различных скоростей сдвига, при этом данные скорости сдвига характеризовали широкий диапазон ситуаций от осаждения до перемешивания и встряхивания. Время, заданное для установления теплового равновесия, составляло 60 секунд. Показания для каждой скорости сдвига получали при использовании периода задержки в 30 сек до начала периода интегрирования, в течение которого проводили измерения.

Для испытаний, результаты которых продемонстрированы на фиг.2, использовали 16 скоростей сдвига, распределенных в диапазоне, полученном в результате логарифмического преобразования величин в диапазоне от 0,01 до 1000 сек^-1 , а период интегрирования составлял 30 секунд. Для других испытаний с использованием данной методики использовали 12 периодов сдвига, распределенных в диапазоне, полученном в результате логарифмического преобразования величин в диапазоне от 0,1 до 1000 сек ^-1, а период интегрирования составлял 60 секунд.

Динамическое осциллирование

а) Развертка по амплитуде

Для выявления области линейной вязкоупругости осуществляли развертку по амплитуде (деформации) при использовании напряжений сдвига в диапазоне 0,01-5 Па. Частоту фиксировали равной 1 Гц.

b) Развертка по частоте

Для понимания свойств структуры смесей биополимеров смеси исследовали при использовании динамической вибрационной вискозиметрии. Образцы подвергали действию осцилляций частоты в диапазоне от 0,1 до 3 Гц при использовании значения деформации, выявленного в LVR (области линейной вязкоупругости) из развертки по амплитуде. Все развертки по частоте исследовали для трех экземпляров образца.

Микроскопия

а) Поляризационная микроскопия светлого поля

Образцы визуализировали с использованием микроскопа Leica Diaplan c двумя поляризаторами. Поляризаторы ориентировали под углом 90° друг по отношению к другу (перекрестно) при расположении одного над, а другого под образцом. Образец накрывали покровным стеклом для уменьшения испарения растворителя.

Получение фазовой диаграммы

а) Титрование полиэлектролита

Титрование полиэлектролита проводили при использовании аппарата Mütek. Калибровочные кривые получали как для ксантана, так и для альгината. Получали водные маточные растворы (0,1%). Их разбавляли до получения калибровочных растворов с концентрациями в диапазоне от 0,006% до 0,025%. Измерения проводили также и для водных стандартов. Данные растворы титровали при помощи хлорида полидиметилдиаллиламмония (Poly DADMAC) с использованием автоматического титрационного устройства Titrino при добавлениях по 0,1 мл. Программное обеспечение Mütek рассчитывало конечную точку автоматически. Все титрования на приборе Mütek проводили для трех экземпляров образца. При использовании калибровочных кривых можно было установить относительные заряды на ксантане и альгинате.

Композиции получали при использовании 1% (мас./мас.) ксантана и 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 5, 6, 8 и 10% (мас./мас.) альгината. Для каждой композиции отбирали аликвоты (3×12 г), их центрифугировали (MSE Multex, 4000 об/мин, 1 час), а получающийся в результате супернатант собирали и взвешивали. Образец из каждого супернатанта анализировали на содержание влаги при использовании анализатора содержания влаги Ohaus MB-45. Из супернатанта от каждой композиции получали образец для анализа таким, что уровень содержания сухой массы в смесях биополимеров составлял приблизительно 0,01%. Анализ проводили при использовании аппарата Mütek. Из полученных данных по зарядам после этого можно было установить относительные составы по каждому из компонентов.

Экспериментальные результаты - серия 1

Оценки реологических свойств

Вискозиметрия

Ксантановая смола и альгинат натрия, использованные в данных экспериментах, демонстрировали профили вязкости, предполагаемые для таких материалов. Фиг.2 демонстрирует профиль вязкости для 1% ксантановой смолы и 5% альгината натрия в воде при переменных скоростях сдвига вместе с композицией, содержащей 1% ксантана и 5% альгината натрия, примешанных одновременно. Ксантановая смола в одиночку демонстрировала классическое уменьшение вязкости при увеличении скорости сдвига; в то время как марка альгината натрия, которую выбрали, образовывала более ньютоно-подобный раствор и при увеличении скорости сдвига значительно свою вязкость не изменяла. Смесь демонстрировала ксантаноподобные свойства при низких скоростях сдвига, при этом при высоких скоростях сдвига более ярко выраженными становились альгинатоподобные свойства.

Водные смеси ксантана и альгината

Растворы получали так, как описывается выше. Композиции получали при использовании ксантана с фиксированной концентрацией (1% (мас./мас.)) и при переменных концентрациях альгината натрия в диапазоне от 0 до 5% через интервалы приращения в 0,5%. Фиг.3 демонстрирует влияние увеличения скорости сдвига на вязкость композиций и эффект от добавления к композициям переменных количеств альгината. Можно видеть, что при низких концентрациях альгината растворы демонстрируют псевдопластичность ксантановой смолы. Можно видеть, что после добавления критической концентрации альгината, приблизительно равной 1% (мас./мас.), имеет место резкое изменение данного поведения, и вязкость при низких скоростях сдвига значительно уменьшается. Следствием этого является невозможность реализации способности к уменьшению вязкости при сдвиге, что, по-видимому, делает поведение композиций более типичным для случая альгината.

Смеси ксантана и альгината с фосфатным буфером

Композиции, обычно используемые в жидких лекарственных препаратах, зачастую содержат систему буфера для целей придания стабильности, поэтому также исследовали и систему фосфатного буфера. Способ, описанный выше, был использован для создания систем, подобных водным композициям, с добавлением дигидрофосфата калия (0,1% (мас./мас.)) и гидрофосфата калия (0,4% (мас./мас.)).

Фиг.4 демонстрирует влияние скорости сдвига и концентрации добавленного альгината на вязкость для содержащих буфер растворов. Как и в случае чисто водных систем, можно видеть, что при низких скоростях сдвига имеет место уменьшение вязкости при увеличении концентрации альгината. Однако в данном случае существенное уменьшение, по-видимому, наблюдается после концентрации альгината 2% (мас./мас.) по сравнению с 1% (мас./мас.) в чисто водной системе. При сопоставлении фиг.4 с фиг.3 видно, что начальная вязкость одного только ксантана больше приблизительно на 30 Па.сек.

Динамическое осцилирование

В дополнение к исследованным вязкостным свойствам исследовали и динамические свойства композиций для того, чтобы выяснить внутреннюю структуру композиций, выраженную через их упругие свойства. Как и в случае вязкостных исследований, композиции исследовали как в присутствии, так и в отсутствие фосфатного буфера.

Водные смеси ксантана и альгината

Как уже упоминалось ранее, динамическая вибрационная реология позволяет получить информацию об упругих и вязкостных свойствах. Фиг.5 демонстрирует влияние увеличения частоты осцилляции на модуль упругости (G'), а также эффект от увеличения концентрации альгината.

Ксантан характеризуется умеренно высоким модулем упругости, который увеличивается с частотой, свидетельствуя о наличии упругой структуры. После добавления увеличивающихся количеств альгината данная характеристика упругости уменьшается, наиболее заметным образом после добавления 1% альгината, когда упругие свойства утрачиваются, а модуль упругости стремится к нулю.

Для получения более подробного представления о динамических свойствах исследовали как вязкий, так и упругий модули. Фиг.6 демонстрирует оба модуля для исследованных композиций, соответственно, содержащих 1% ксантана и 1% ксантана совместно с 5% альгината. Можно видеть, что для 1% ксантана G' преобладает, подтверждая наличие упругих свойств, наблюдаемых при манипуляциях с материалом. При более высокой частоте композиция, полученная как из ксантана, так и из альгината, демонстрирует намного меньшие модули при наличии жидкостно-подобных свойств.

Смеси ксантана и альгината с фосфатным буфером

Фиг.7 демонстрирует влияние добавления фосфатного буфера (тех же типа и концентрации, что и описанные выше) на модуль упругости. Как и в случае водных композиций для композиции с одним только ксантаном имеет место высокий уровень упругих свойств, который понижается при увеличении концентрации альгината. Однако в данной системе утрата упругих свойств происходит при более высокой концентрации добавленного альгината, обычно превышающей 2%. Сопоставляя фиг.7 и фиг.5, можно сказать, что ксантан, по-видимому, обладает более значительными упругими свойствами в системе с фосфатным буфером по сравнению с чисто водной средой.

Визуализация

Поляризационная микроскопия светлого поля

Изображения, наблюдаемые с использованием поляризационного микроскопа светлого поля, получали, пользуясь микроскопом Leica Diaplan. Ссылка делается на фиг.8, включающую изображения а.-с. Изображение а. получено для ксантана при 1% (мас./мас.); изображение b. получено для альгината при 5%; и изображение с. получено для смеси ксантана при 1% и альгината при 5%. Изображения получали между двумя скрещенными поляризующими фильтрами.

В растворах индивидуальных полимеров видимых областей не выявлено. В смеси ксантана и альгината присутствуют отчетливо видимые области.

Центрифугирование

Каждый образец из образцов в виде ксантана при 1%, альгината при 5% и смеси ксантана при 1% и альгината при 5% подвергали центрифугированию (4000 об/мин, 1 час, MSE Centaur II). В смешанной системе отчетливо можно было видеть разделение.

Фазовая диаграмма

Титрование полиэлектролита

Для установления состава сегрегированных фаз использовали аппарат Mütek. Калибровочные кривые получали по одной для каждого из компонентов, представляющих собой биополимеры, в воде при помощи стандарта для титрования - Poly DADMAC (см. фиг.9). Из данных кривых можно было получить относительные заряды, имеющиеся на каждом из биополимеров, для выведения уравнений {1} и {2}.

Объем титранта (мл) = 1463 × Масса ксантана в образце (г)

V=1463Х {1}

Объем титранта (мл) = 5095 × Масса альгината в образце (г)

V=5095А {2}

На основании анализа супернатанта от каждой из композиций на уровень содержания воды можно установить сухую массу совокупного биополимера в фазе супернатанта, что приводит к уравнению {3}.

Совокупная масса в образце (г) = Масса ксантана (г) + Масса альгината (г)

W=А X {3}

Поскольку композиции составляли только из количеств биополимеров в воде, можно было установить относительную величину заряда, а, таким образом, и необходимый объем титранта, в смесях в результате сложения уравнений {1} и {2} друг с другом с получением уравнения {4}.

V=5095А + 1463X {4}

При знании совокупной массы биополимера в разбавленном супернатанте и объема титранта, необходимого для нейтрализации потенциала течения разбавленного супернатанта, уравнение {3} может быть подставлено в уравнение {4}. Это сделает возможным определение состава супернатанта, а, таким образом, в результате вычитания из совокупного состава, и состава осадка.

Фиг.10 демонстрирует фазовую диаграмму, представляющую составы, установленные при использовании аппарата Mütek. Форма диаграммы указывает на разделение на сегрегированные фазы. Кривая линия представляет собой фазовую границу. Слева от кривой линии смеси являются однофазными, внутри области, ограниченной кривой линией, смесь является двухфазной.

Заключение - серия 1

Эксперименты серии 1 указывают на то, что выше критической концентрации альгината имеет место фазовое разделение. Положение точки, в которой данное разделение имеет место, модулирует присутствие фосфатов кальция. Оценки реологических свойств демонстрируют, что данное фазовое разделение оказывает влияние на объемные свойства растворов данных композиций таким образом, что упругая гелеобразная структура ксантана может быть переведена в неупругую жидкую систему.

Исследование с использованием микроскопии поляризованного света продемонстрировали, что данное разделение можно визуализировать, и что могут быть выявлены классические области двулучепреломления, свидетельствующие о наличии областей анизотропии в пределах непрерывной фазы.

Фазовая диаграмма свидетельствует о том, что явления фазового разделения являются относительно зависимыми от концентрации альгината и относительно независимыми от концентрации ксантана. Титрование полиэлектролита для ксантана и альгината в воде позволило выявить фазовую диаграмму, демонстрирующую классическое сегрегационное поведение.

Кроме того, исследования теплостойкости композиций свидетельствуют в пользу того, что данное разделение является стабильным при повышенной температуре, которая может наблюдаться в производственном процессе.

Экспериментальные результаты - серия 2

Скоростной вискозиметрический анализатор (RVA)

Ротационный вискозиметр, представляющий собой скоростной вискозиметрический анализатор от компании Newport Scientific, функционирующий при фиксированной скорости в 200 об/мин, использовали для измерения вязкости с течением времени при 25°С. Измерение проводили после вращения в течение 600 секунд. В частности, его использовали для сопоставления вязкости исходных композиций (которые являлись фазово-разделенными) с вязкостью разбавленных композиций (которые таковыми не являлись).

Фиг.11, 12 и 13 представляют результаты для зависимости вязкость-время, результаты для зависимости вязкость-скорость сдвига и результаты для зависимости модуль-частота для одной группы композиций.

Фиг.14-16 представляют результаты для зависимости вязкость-время, результаты для зависимости вязкость-сдвиг и результаты для зависимости модуль-частота для другой группы композиций, характеризующихся удвоенным содержанием ксантана в сопоставлении с серией, результаты для которой представлены на фиг.11-13.

Заключение - серия 2

Результаты для серии 2 демонстрируют то, что композиция, которая претерпевала фазовое разделение и которая обладала свойствами жидкости, могла вновь приобрести свои высокие вязкостные и вязкоупругие свойства после разбавления водой.

Экспериментальные результаты - серия 3

Фиг.17 и 18 представляют собой графики, демонстрирующие зависимость модуля упругости от количества альгината (1% ксантана; 1,02 Гц) для композиций, содержащих и не содержащих 0,5% хлорида натрия.

Фиг.19-22 представляют собой графики зависимости модуля упругости от частоты для водных композиций, содержащих 1% ксантана (0-5% альгината; шаги приращения количества альгината по 0,5%) и переменные количества хлорида натрия и хлорида калия (в соответствии с тем, что указано).

Данные результаты свидетельствуют в пользу того, что увеличение содержания солей приводит к увеличению количества альгината, необходимого для стимулирования фазового разделения (увеличение, выявленное в данных испытаниях, в широком смысле представляли собой переход от 1-1,5% альгината к 2,5-3% альгината).

Экспериментальные результаты - серия 4

В данной серии была повторена часть работы, описанной ранее, при использовании симулированного желудочного сока вместо воды.

Симулированный желудочный сок USP (Фармакопея Соединенных Штатов) (не содержащий ферментов) был свежеприготовленным.

Вязкость различных растворов альгината-ксантана измеряли в виде зависимости от времени при использовании аппарата RVA и способа, описанного выше. Результаты представлены на фиг.23-25. Можно видеть, что результаты свидетельствуют в пользу того, что разбавление композиций альгинат-ксантан с использованием симулированного желудочного срока (не содержащего ферментов) может привести к увеличению вязкости, как это происходит в случае использования в качестве разбавителя воды.

Экспериментальные результаты - серия 5

В данной серии модуль упругости (G') смеси ксантан-альгинат-вода, содержащей 1% ксантана и переменные количества альгината, измеряли в диапазоне от 0 до 5% по способу, использованному ранее и описанному выше, при частоте 1,02 Гц. Отличие от эксперимента, результаты для которого продемонстрированы на фиг.16, заключается в том, что использовали другую марку альгината - PROTANAL LF10L.

Как можно видеть из фиг.26 и из сопоставления с фиг.17, опять-таки существуют свидетельства в пользу перехода между гетерогенным и гомогенным состояниями при несколько меньшей концентрации альгината и в пределах меньшего диапазона концентраций альгината.

Экспериментальные результаты - серия 6

В данной серии проводили работу, описанную выше, при использовании широкого ассортимента альгинатов и осуществляли графическое построение зависимости между модулем упругости (1% ксантана; 1,02 Гц) и процентным содержанием добавленного альгината.

Подвергнутыми испытанию альгинатами являлись:

Protanal LFR 5/60 (BN (номер партии): S13081)

Protanal LF10L (BN: 840017)

Protanal LF120L (BN: 907788)

Protanal SF120 (BN: 907114)

Protanal SF200 (BN: 910152)

Protanal H120L (BN: 240304)

Все альгинаты были поставлены компанией FMC Biopolymer, Драммен, Норвегия.

Результаты продемонстрированы на фиг.27. В каждом случае при увеличении концентрации альгината наблюдается резкое уменьшение модуля упругости.

Резкое уменьшение имеет место при более низких концентрациях альгината в случае использования альгинатов с более высокими молекулярными массами и при более высоких концентрациях альгината при использовании концентраций альгинатов с более низкими молекулярными массами. Фазовое разделение было видимым в некоторой точке вдоль показанной графической зависимости при использовании микроскопии и при проведении центрифугирования для каждого альгината.

Основные выводы заключались в том, что увеличение молекулярной массы альгината приводит к уменьшению концентрации, необходимой для стимулирования разделения с ксантаном; и что, по-видимому, никакой существенной разницы не наблюдается между случаями использования альгината с преобладанием маннуроната либо с преобладанием гулуроната.

Экспериментальные результаты - серия 7

В данной серии экспериментальная работа была той же, что и описанная выше, за исключением того, что альгинат заменили на другой анионный полисахарид - натрий-карбоксиметилцеллюлозу (маловязкая марка, BN 32К0007) от компании Sigma Aldrich Chemical Company, Дорсет, Великобритания.

Растворы для испытаний получали при использовании ранее описанной методики, в соответствии с которой получали и в соответствующих количествах объединяли концентрированные маточные растворы при добавлении воды при необходимости. Концентрированный раствор натрий-карбоксиметилцеллюлозы (NaCMC) получали в результате диспергирования при 500 об/мин в течение 20 минут.

Ксантан использовали при концентрации 1%, а реологические исследования опять-таки проводили при частоте 1,02 Гц.

Результаты продемонстрированы на фиг.28.

Микроскопическое разделение впервые наблюдали при 0,4% добавленной NaCMC, а макроскопическое разделение (в результате центрифугирования) впервые наблюдали при 1,25% добавленной NaCMC.

Проводили подобные испытания, но для оценки влияния разбавления с использованием воды и SGF (симулированного желудочного сока) (описанного ранее), но при использовании другого полимера - натрий-карбоксиметилцеллюлозы.

Результаты продемонстрированы на фиг.29 и 30.

Основные выводы заявителей заключались в нижеследующем:

Добавление достаточного количества натрий-карбоксиметилцеллюлозы стимулирует фазовое разделение по тому же самому способу, что и наблюдавшийся ранее в случае альгината.

После фазового разделения смесь демонстрирует преимущественно вязкое поведение, подобное тому, что и у раствора натрий-карбоксиметилцеллюлозы.

Разбавление водой стимулирует увеличение вязкости, продемонстрированное ранее в случае альгината.

Разбавление с использованием SGF стимулирует увеличение вязкости, продемонстрированное ранее в случае альгината.

Увеличение вязкости после разбавления смеси с использованием SGF превышает увеличение вязкости после разбавления с использованием воды.

Процент увеличения вязкости в случае натрий-карбоксиметилцеллюлозы в общем случае меньше соответствующей величины у системы Protanal LFR 5/60.

В целом эти данные свидетельствуют в пользу того, что натрий-карбоксиметилцеллюлоза ведет себя подобно альгинату при перемешивании с ксантаном в водной системе.

Экспериментальные результаты - серия 8

Провели подобные испытания для установления того, оказывают ли на систему ксантан-альгинат какое-либо влияние некоторые обычные фармацевтические наполнители (отличные от ионных соединений). Наполнителями являлись D-сорбит (Sigma Ultra Grade BN: 051K0005); сукроза (Sigma Ultra Grade BN: 22K0065) и глицерин (Sigma Ultra Grade BN: 121K0021). Все они были от компании Sigma Aldrich Chemical Company, Дорсет, Великобритания.

Растворы получали так, как описывалось раньше. Наполнители добавляли к маточному раствору ксантана.

Результаты испытаний реологических свойств продемонстрированы на фиг.31.

Основной вывод заявителей заключался в том, что добавление сорбита, сукрозы или глицерина с концентрациями 5% никакого существенного влияния на поведение смешанной системы ксантан-альгинат не оказывает.

Экспериментальные результаты - серия 9

Провели подобные испытания для выявления того, будет ли добавление двухвалентной соли оказывать влияние, подобное тому, что оказывает одновалентная соль на смешанную систему ксантан-альгинат (см. экспериментальные результаты - серия 3).

Использования кальциевых солей избегали, поскольку имеется обширный массив свидетельств в пользу того, что кальций вызывает в альгинатных системах гелеобразование, в то время как было показано, что для магниевых солей этого не наблюдается. Выбранной солью являлся гексагидрат хлорида магния (Sigma Ultra Grade BN: 072K0063, Sigma Chemical Company). Ее добавляли к маточному раствору ксантана тем же самым образом, что использованный ранее для добавления хлорид натрия.

Концентрацию 0,771% (рассчитанную на безводную соль) выбирали для того, чтобы количество доступных положительных зарядов сделать эквивалентным соответствующему количеству для 1%-ного хлорида натрия.

Растворы визуализировали при использовании микроскопа, как это описывалось ранее.

Результаты продемонстрированы на фиг.32.

Фазовое разделение все еще имеет место при 3,5-4% альгината.

Во втором эксперименте количество хлорида магния изменили и провели оценку реологических свойств. Эксперимент был тем же самым, что и описанный выше, за исключением изменения концентрации хлорида магния.

10%-ный маточный раствор альгината получали так, как описывалось ранее. Также получали 4%-ный маточный раствор хлорида магния (при расчете на безводное вещество). (500 об/мин, 10 минут). Их перемешивали при подходящих соотношениях, добиваясь получения желательных смесей при добавлении воды по мере надобности. Их перемешивали при 1000 об/мин в течение 5 минут и оставляли на ночь до проведения испытания для реологических свойств. При загрузке данных образцов предпринимали меры предосторожности для того, чтобы не повредить образцы в момент размещения растворов в пластометре.

Результаты продемонстрированы на фиг.33.

Основные выводы заявителей из данной работы с хлоридом магния представляли собой:

Ксантан и альгинат в присутствии хлорида магния, по-видимому, разделяются обычным образом.

Однако присутствие хлорида магния, как представляется, предотвращает заметное ослабление упругих свойств, обычно наблюдаемое в системе, не содержащей соли.

Добавление хлорида магния к альгинату, как представляется, вызывает гелеобразование по концентрационно-зависимому механизму при превышении пороговой концентрации 0,5%.

Характеристики гелеобразования трудно воспроизвести при высокой концентрации магния (>1,5%), что в результате приводит к большим величинам ошибки (это может быть обусловлено трудностью предотвращения повреждения геля при размещении образца в пластометре).

Характеристики гелеобразования, как представляется, достигают максимума при 1,2% добавленного хлорида магния.

Экспериментальные результаты - серия 10

Исследовали эффект от замены альгината на полиакрилат натрия (NaPAA) - натриевую соль полиакриловой кислоты. Использованными марками являлись:

Натриевая соль полиакриловой кислоты (M_w 30000, в виде раствора с концентрацией 40% (мас.)). BN: 03323DO.

Натриевая соль полиакриловой кислоты (M_w 15000, в виде раствора с концентрацией 35% (мас.)). BN: 05206СА.

Натриевая соль полиакриловой кислоты (M_w 8000, в виде раствора с концентрацией 45% (мас.)). BN: 032224KF.

Все они были от компании Aldrich Chemical Company Inc., Милуоки, США.

Содержание влаги в растворах натриевых солей полиакриловой кислоты точно определяли в результате высушивания трех экземпляров образцов каждого из растворов в вакууме над пентоксидом фосфора (BN: 0258497, Fisher Scientific, Лафборо, Великобритания) до достижения постоянной массы.

Маточный раствор NaPAA получали в результате частичного разбавления фирменного раствора при 500 об/мин в течение 10 минут.

После этого маточные растворы объединяли обычным образом (1000 об/мин, 5 минут).

Результаты продемонстрированы на фиг.34.

Фиг.35 представляет собой полученное с использованием микроскопа изображение материала сразу после фазового разделения, и она демонстрирует наличие в матрице нитей.

Основные выводы, к которым пришли заявители, заключались в том, что полиакрилат натрия стимулирует фазовое разделение по способу, подобному тому, что имеет место для альгината, и приводит к получению микроструктуры подобного вида; и что увеличение молекулярной массы приводит к уменьшению концентрации, необходимой для стимулирования разделения по способу, подобному тому, что был продемонстрирован для альгината.

Для того чтобы провести сопоставление с альгинатом, осуществили дополнительные испытания для отслеживания влияния разбавления на смеси ксантан/натриевая соль полиакриловой кислоты.

Композиции были выбраны в виде первой известной концентрации полиакрилата, приводящей к уменьшению модуля упругости смеси до 10% от соответствующей величины для 1% ксантана (то есть, первая точка была там, где G' по величине уступает 3-3,5 Па).

Результаты продемонстрированы на фиг.36 и 37.

Основные выводы, к которым пришли заявители, представляли собой:

Разбавление с использованием воды может привести к увеличению вязкости по способу, подобному тому, что продемонстрирован для альгината.

В результате использования полимера с меньшей молекулярной массой профиль разбавления, по-видимому, становится более предпочтительным.

Полиакрилат натрия представляет собой альтернативу альгинату для данной системы.

Образец с M_w 8000 характеризуется наличием потенциала для формирования системы, для которой требуется только небольшое разбавление для срабатывания механизма увеличения вязкости. В результате открываются перспективы для получения продукта, у которого можно точно регулировать точку, при которой увеличивается вязкость.

Экспериментальные результаты - серия 11

Были проведены дополнительные эксперименты для изучения того, должен ли быть использованный полимер именно натриевой солью, или же может быть использован и другой противоион. Исследованный материал представлял собой калиевый protanal LFR5/60 (образец для исследований), BN: 2110995, от компании FMC Biopolymer, Драммен, Норвегия. Использованными способами были те, что ранее были описаны для натриевой соли LFR 5/60.

Результаты продемонстрированы на фиг.38.

Основной вывод заключается в том, что разделение наблюдается и для альгината калия, и для альгината натрия.

Экспериментальные результаты - серия 12

Исследовали эффект от добавления амидированного пектина с низким содержанием метоксила (LMA) к ксантановой смоле. Цель заключалась в составлении большей библиотеки полисахаридов, которые будут вызывать разделение. Использованными производными пектина являлись Unipectine OG 903 CS BN: 20741401/1 (Degussa Texturant Systems, Ньюбери, Великобритания).

Получение растворов : необходимое количество воды нагревали до 80°С при использовании водяной рубашки собственного изготовления, присоединенной к водяной бане Haake C25, оснащенной приставкой циркуляционного насоса/контроллера F8. Воде давали возможность достигнуть равновесия в течение 5 минут. После этого обычным образом диспергировали пектин в горячей воде при 500 об/мин в течение 15 минут. По истечении 15 минут контроллер температуры устанавливали на 20°С, а мешалку переводили на 50 об/мин. Такие условия сохраняли до тех пор, пока раствор не охлаждался до комнатной температуры. Ксантан представлял собой то же, что и раньше.

Получали смеси с альгинатом так, как описывалось выше.

Результаты продемонстрированы на фиг.39.

При рассматривании через микроскоп, работающий с перекрестно поляризованным светом, наблюдали фазовое разделение (при 5% производного пектина).

Основные выводы заключались в том, что пектин LMA добавляли к ксантану, и разделение все еще имело место; и добавление пектина LMA вызывало ослабление упругого поведения подобно тому, что наблюдалось в случае альгинатной системы.

Экспериментальные результаты - серия 13

Исследовали эффект от добавления лямбда-каррагенана к ксантану с целью составления большей библиотеки полисахаридов, которые будут вызывать разделение. Использованным материалом, представляющим собой каррагенан, был Viscarin GP 109F BN: 50502110 (FMC Biopolymer, Филадельфия, США).

Растворы получали по способу, подобному тому, что и для альгината. Однако растворы каррагенана диспергировали при 1000 об/мин в течение 30 минут.

Результаты продемонстрированы на фиг.40.

При рассматривании через микроскоп, работающий с перекрестно поляризованным светом, наблюдали фазовое разделение при 2,5% каррагенана.

Основные выводы представляли собой:

Добавление каррагенана к ксантану стимулирует разделение.

Добавление каррагенана вызывает ослабление упругого поведения подобно тому, что наблюдалось в случае альгинатных систем.

При увеличении концентрации каррагенана выше приблизительно 0,75% начиналось увеличение модуля упругости. Это напоминает результаты, наблюдаемые в случае высокомолекулярных альгинатов (например, Protanal H120L).

Экспериментальные результаты - серия 14

В предварительном испытании использовали очень низкомолекулярный «блок» альгината натрия - M _w 1500 - для получения серии композиций, содержащих 1% ксантана (Rhodigel 80) и воду, для того чтобы посмотреть, будут ли такие композиции демонстрировать поведение, подобное тому, что было описано выше.

Измеряли модуль упругости для нескольких образцов, и результаты в виде графической зависимости представлены на фиг.41.

Из фиг.41 можно видеть, что имело место очень сильное уменьшение модуля упругости при относительно высоких уровнях содержания альгината; в области от 9 до 14% (мас./мас.) альгината. Это свидетельствует в пользу того, что поведение было близко поведению для других образцов, но что для использования изменения микроструктуры с переходом гетерогенность/гомогенность может потребоваться более высокая концентрация альгината.