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Dokumentenidentifikation DE602004004388T2 29.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001618149
Titel VERDICKBARE ZUSAMMENSETZUNGEN
Anmelder Reckitt Benckiser Healthcare (UK) Ltd., Slough, Berkshire, GB
Erfinder BOYD, John, Matthew, Nottingham NG7 2RD, GB;
MITCHELL, Richard, John, Loughborough LE12 5RD, GB;
MELIA, David, Colin, Nottingham NG7 2RD, GB;
JOLLIFFE, Reckitt Benckiser H'Care UK Ltd., Ian G., Hull HU8 7DS, GB;
DETTMAR, William, Peter, Patrington, East Yorkshire HU12 0PE, GB;
HAMPSON, Chadwick, Frank, Hedon, East Yorkshire HU12 8HU, GB
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Bardehle, Pagenberg, Dost, Altenburg, Geissler, 81679 München
DE-Aktenzeichen 602004004388
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 02.04.2004
EP-Aktenzeichen 047254214
WO-Anmeldetag 02.04.2004
PCT-Aktenzeichen PCT/GB2004/001456
WO-Veröffentlichungsnummer 2004096906
WO-Veröffentlichungsdatum 11.11.2004
EP-Offenlegungsdatum 25.01.2006
EP date of grant 17.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.11.2007
IPC-Hauptklasse C08L 5/00(2006.01)A, F, I, 20061219, B, H, EP
IPC-Nebenklasse C11D 3/00(2006.01)A, L, I, 20061219, B, H, EP   C11D 3/22(2006.01)A, L, I, 20061219, B, H, EP   C11D 17/00(2006.01)A, L, I, 20061219, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft verdickbare Zusammensetzungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung flüssige Zusammensetzungen, die an einem gewünschten Ort verdickt werden können.

EP-A-399774 beschreibt eine Zusammensetzung, die 1–30 Teile eines Gummis, einschließlich Xanthangummi, und 74–99 Teile eines wasserlöslichen Polysaccharids, vorzugsweise eines Alginats, als Rheologiesteuerungsmittel umfasst. In einer Zusammensetzung steigt die Viskosität bei Verdünnung von 7894 cP auf 10622 cP an.

In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung bereit, die Wasser, ein erstes anionisches Polymer und ein zweites anionisches Polymer umfasst, wobei die Polymere derart sind, dass durch Zusammenmischung mit der Zusammensetzung mit weiterem Wasser eine verdünnte Zusammensetzung mit erhöhter Viskosität hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung vor der Zusammenmischung mit Wasser eine Viskosität nicht über 500 mPa·s (Scherrate 1 s–1; 25°C) aufweist.

Die Zusammensetzung kann auf dem industriellen oder Haushaltsgebiet, einschließlich bei der Nahrungsmittel- und Getränkeherstellung, in Reinigungsprodukten, in der Ölförderung und in therapeutischen Zusammensetzungen nützlich sein.

Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung weist vor der Zusammenmischung mit Wasser vorzugsweise eine heterogene oder gesonderte Mikrostruktur auf. Vorzugsweise weist sie Niederschläge auf, die reich an einem anionischen Polymer sind, in einer flüssigen Matrix reich an zweitem anionischen Polymer sind. Die Zusammensetzung kann vor der Verwendung mit Wasser gemischt werden (z.B. in einem Aufnahmebehälter, einer Rohrleitung usw.). Alternativ dazu kann sie an dem gewünschten Ort mit Wasser gemischt werden. Bei der Abgabe jedoch erzeugt die Zugabe von Wasser eine Zusammensetzung, die weniger gesondert, vorzugsweise homogen ist und eine erhöhte Viskosität aufweist.

Das erste anionische Polymer kann Sulfat- oder vorzugsweise Carboxylatgruppen aufweisen. Das zweite anionische Polymer kann Carboxylat- oder Sulfatgruppen aufweisen. Bevorzugte zweite anionische Polymere weisen Carboxylatgruppen auf.

Vorzugsweise ist das erste anionische Polymer Xanthan.

Xanthan (auch Xanthangummi genannt) ist ein mikrobielles Exopolysaccharid, das durch das natürlich vorkommende Bakterium Xanthomonas campestris hergestellt wird. Es ist ein weithin verwendetes Biopolymer in der Nahrungsmittel- und Arzneimittelindustrie. Es wird auch auf vielen anderen Gebieten, wie bei der Erdölherstellung, bei der Reinigung von Rohrleitungen, bei der verbesserten Ölrückgewinnung, beim Textildruck und -färben, bei keramischen Glasuren, Gelsprengstoffen und in Kosmetika verwendet. Es wird zum Zwecke des Verdickens, Suspendierens, Stabilisierens und Gelierens verwendet.

Xanthan besteht aus einer wiederkehrenden Pentasacchariduntereinheit. Wie durch Methylierungsanalyse und Uronsäureabbau bestimmt besteht es aus zwei D-Glucopyranosyleinheiten, zwei D-Mannopyranosyleinheiten und einer D-Glucopyranosyluronsäureeinheit. Das Molekül weist ein (1 → 4)-verknüpftes &bgr;-D-Glucopyranosylgerüst, wie es in Cellulose zu finden ist, mit einer an der O-3-Position an alternierenden Glucosyleinheiten angelagerten Trisaccharidseitenkette auf. Die Seitenkette ist derart aufgebaut, dass die D-Glucuronosyleinheiten von den beiden Mannosyleinheiten flankiert wird. Etwa die Hälfte der endständigen D-Mannosyleinheiten weist eine Brenztraubensäureeinheit über die O-4- und O-6-Positionen auf. Die andere D-Mannosyleinheit ist an der O-6-Position mit einer Acetalgruppe substituiert. Xanthan ist als das Natrium- oder Kaliumsalz oder als Gemische von Natrium-, Kalium- oder Calciumsalzen leicht erhältlich. Es wurde geschätzt, dass Xanthan ein Molekulargewicht zwischen 2–50 × 106 aufweist. Dieser breite Wertebereich wird auf die Polymerkettenassoziation zurückgeführt.

Das zweite anionische Polymer kann ein Alginat sein.

Alginate können in verschiedenen Organismen, insbesondere Algen, die zur Ordnung Phaeophyceae gehören, und in Erdbakterien, wie Azotobacter vinelandii und Azotobacter crococcum, und in verschiedenen Stämmen von Pseudomonas-Bakterien zu finden sein oder daraus isoliert werden. Häufige Algenquellen von Alginen schließen Laminaria digitata, Ecklonia maxima, Macrocystis pyrifera, Lessonia nigrescens, Ascophyllum nodosum, Laminaria japonica, Drirvillea antartica, Durvillea potatorum und insbesondere Laminaria hyperborea ein.

Alginsäure ist ein lineares Heteropolysaccharid, das &bgr;-D-Mannuronsäure- und &agr;-L-Guluronsäureeinheiten umfasst. Alginsäure kann homopolymere Sequenzen von Mannuronsäure, homopolymere Sequenzen von Guluronsäure und gemischte Sequenzen von Mannuronsäure- und Guluronsäureeinheiten umfassen.

Salze der Alginsäure, die im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können Alkalimetallsalze, z.B. Natrium- und Kaliumsalze, und Ammonium- und Alkanolaminsalze einschließen. Alkalimetallsalze sind von besonderem Interesse.

Bevorzugt sind wasserquellbare, vorzugsweise wasserlösliche Salze von Alginsäuren. Besonders bevorzugt werden sie als Lösungen, im Wesentlichen ohne Niederschläge darin, bereitgestellt.

Der Begriff „Alginate" schließt, wie hier verwendet, ungeachtet des jeweiligen Anteils von Mannuron- und Guluroneinheiten Salze der Alginsäure ein und soll glykosidierte oder alkoxylierte Derivate, insbesondere diejenigen, die mit Propylenglycol derivatisiert sind, einschließen. Jedoch sind bevorzugte Verbindungen nicht alkoxyliert oder glykosidiert. Guluronsäure-reiche Alginsäure und Guluronsäure-reiche Alginate sind von besonderem Interesse. Bevorzugte Verbindungen weisen mindestens 50%, stärker bevorzugt 50–80%, besonders bevorzugt 55–75% Guluroneinheiten (nach Gewicht) auf, wobei der Rest Mannuroneinheiten sind. Für eine Anleitung über die Herstellung von Alginen, die einen sehr hohen Gehalt an Guluroneinheiten aufweisen, wird der Leser auf WO 98/51710 verwiesen.

Alginate werden zur Herstellung von Cremen, Dressings, Obstsäften, Eiscremes, Brotaufstrichen mit geringem Fettgehalt und Biersorten verwendet. Sie werden auch in pharmazeutischen Produkten, beim Textildruck, bei der Papierherstellung und beim Schweißen verwendet.

Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Zusammensetzung bereitgestellt, die Wasser, Xanthan und ein Alginat umfasst, wobei die Konzentration an Xanthan und Alginat derart ist, dass bei Zusammenmischung der Zusammensetzung mit weiterem Wasser eine verdünnte Zusammensetzung mit erhöhter Viskosität hergestellt wird.

Alternativ dazu kann ein zweites anionisches Polymer ein Carboxymethylcellulosesalz sein. Derartige Verbindungen sind weithin erhältlich und werden z.B. in Anstrichen, Gummis und Nahrungsmitteln verwendet. Natriumcarboxymethylcellulose ist besonders bevorzugt. Diese kann durch Verwendung von Alkali zum Öffnen der Celluloseketten und dann Umsetzen der Celluloseketten mit Natriummonochloracetat zum Erhalt von Natriumcarboxymethylcellulose hergestellt werden.

In einer alternativen Ausführungsform ist das zweite anionische Polymer ein Polyacrylat, vorzugsweise ein Alkalimetall-, insbesondere Natriumsalz. Derartige Verbindungen sind natürlich überaus bekannt.

In einer alternativen Ausführungsform kann das zweite anionische Polymer Carrageen sein. Carrageene sind natürlich ebenfalls sehr bekannt. Wie Alginate sind sie Extrakte von Meeresalgen. Es gibt verschiedene erhältliche Typen, einschließlich kappa-Carrageen, iota-Carrageen, theta-Carrageen und lambda-Carrageen. Potenziell können beliebige davon in der vorliegenden Erfindung Verwendung finden, wobei jedoch lambda-Carrageen bevorzugt ist. Carrageen unterscheidet sich von den anderen hier erwähnten Alginatpolymeren dahingehend, dass die Säuregruppen Sulfatgruppen und nicht Carboxylatgruppen sind.

In weiteren Ausführungsformen kann das zweite anionische Polymer ein Pektin sein, das ebenfalls sehr bekannt ist. Ein Pektin kann ein Hochestermethoxy(HEM)-Pektin, ein herkömmliches Niedermethoxy(LMC)-Pektin oder ein amidiertes Niedermethoxyl(LMA)-Pektin sein. Potenziell finden beliebige davon in der vorliegenden Erfindung Verwendung, jedoch ist die Verwendung von LMA-Pektinen bevorzugt.

Erfindungsgemäß ist die Verwendung eines ersten und eines zweiten anionischen Polymers, die derselben chemischen Klasse angehören, jedoch von unterschiedlicher Sorte sind, nicht ausgeschlossen, mit der Maßgabe, dass der Erhalt einer erhöhten Viskosität bei Verdünnung möglich ist. Vorzugsweise sind jedoch das erste und das zweite anionische Polymer unterschiedliche chemische Typen.

Die Verwendung eines dritten anionischen Polymers in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ist nicht ausgeschlossen, jedoch nicht bevorzugt. Vorzugsweise sind im Wesentlichen die einzigen vorliegenden Polymere das erste anionische Polymer und das zweite anionische Polymer. Insbesondere ist es bevorzugt, dass kein Galactomannan oder Glucomannan vorliegt.

Es sollte klar sein, dass Zusammensetzungen aus Wasser, dem ersten anionischen Polymer und dem zweiten anionischen Polymer einen Bereich an Eigenschaften aufweisen, die von deren jeweiligen Anteilen abhängen. Jedoch können bei bestimmten Konzentrationen des ersten anionischen Polymers und des zweiten anionischen Polymers interessante und wertvolle Veränderungen der Viskosität und/oder der viskoelastischen Eigenschaften erhalten werden. Diese bestimmten Konzentrationen können von der Konzentration des ersten anionischen Polymers und/oder des zweiten anionischen Polymers und davon, ob weitere Verbindungen mit einer Wirkung auf derartige Eigenschaften in der Zusammensetzung vorliegen, abhängen.

Jedoch kann allgemein festgelegt werden, dass die Zusammensetzung vorzugsweise mindestens 0,2 Gew.-% erstes anionisches Polymer, vorzugsweise mindestens 0,5 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 0,8 Gew.-% enthält (in jedem Fall vor jeglicher Zusammenmischung mit weiterem Wasser).

Es kann auch allgemein festgelegt werden, dass die Zusammensetzung geeigneter Weise bis zu 20 Gew.-% erstes anionisches Polymer, vorzugsweise bis zu 12 Gew.-% und stärker bevorzugt bis zu 5 Gew.-% enthält. Besonders bevorzugt enthält sie bis zu 3 Gew.-% erstes anionisches Polymer und insbesondere bis zu 2 Gew.-% erstes anionisches Polymer (in jedem Fall vor jeglicher Zusammenmischung mit weiterem Wasser).

Es kann auch allgemein festgelegt werden, dass die Zusammensetzung vorzugsweise mindestens 0,2 Gew.-% zweites anionisches Polymer, vorzugsweise mindestens 0,5 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 0,8 Gew.-% enthält (in jedem Fall vor jeglicher Zusammenmischung mit weiterem Wasser).

Es kann ebenfalls allgemein festgelegt werden, dass die Zusammensetzung geeigneter Weise bis zu 20 Gew.-% zweites anionisches Polymer, vorzugsweise bis zu 15 Gew.-%, stärker bevorzugt bis zu 12 Gew.-% und noch stärker bevorzugt bis zu 5 Gew.-% enthält. Besonders bevorzugt enthält sie bis zu 3 Gew.-% zweites anionisches Polymer, insbesondere bis zu 2 Gew.-% (in jedem Fall vor jeglicher Zusammenmischung mit weiterem Wasser).

Vorzugsweise enthält die Zusammensetzung mindestens 90 Gew.-% Wasser, vorzugsweise mindestens 95 Gew.-% Wasser.

Mit „Wasser" meinen wir hier den Einschluss von jeglicher wässriger Flüssigkeit, z.B. Speichel.

In einer bevorzugten Zusammensetzung beträgt die Viskosität vor jeglicher Zusammenmischung mit Wasser nicht über 250 mPa·s.

Vorzugsweise weist eine Zusammensetzung der Erfindung die Eigenschaft auf, dass sie bei Zusammenmischung mit einem gleichen Wasservolumen, eine Viskositätserhöhung von mindestens 50 mPa·s, stärker bevorzugt eine Erhöhung von mindestens 100 mPa·s, erfahren kann.

Vorzugsweise weist eine Zusammensetzung der Erfindung die Eigenschaft auf, dass die verdünnte Zusammensetzung nach Zusammenmischung mit einem gleichen Wasservolumen eine Viskosität von mindestens 150 mPa·s, stärker bevorzugt mindestens 1 Pa·s, aufweist (jedoch ist in allen Fällen ihre Viskosität vorzugsweise größer als die Viskosität der ursprünglichen Zusammensetzung).

Vorzugsweise ist die Zusammensetzung derart, dass eine verdünnte Zusammensetzung mit erhöhter Viskosität beim Mischen von einem Volumen der Zusammensetzung mit einem Wasservolumen im Bereich von 0,1–5 Volumenteilen erhalten wird.

Für die Zwecke dieser Patentschrift sind die Viskositätswerte, die hier beim Definieren von Aspekten der Erfindung und in den Ansprüchen festgelegt sind, diejenigen, die durch ein Bohlin-C-VOR-Rheometer bei 25°C bei einer Scherrate von 1 s–1, mit einer 30sekündigen Verzögerungszeit nach dem Starten und einer 60sekündigen Integrationszeit gemessen werden.

Natürlich weist eine Zusammensetzung der Erfindung eine bestimmte Viskosität auf. Erfindungsgemäß kann die Viskosität durch Zugabe von Wasser erhöht werden. Weiterhin kann die Zusammensetzung auch derart sein, dass die Viskosität durch Erhöhen der Konzentration des zweiten anionischen Polymers reduziert werden kann. Es wurde gefunden, dass die letztere Reduktion bei niedrigen Scherraten besonders ausgeprägt ist.

Wenngleich wir nicht an irgendeine Theorie gebunden sein wollen, wird angenommen, dass Zusammensetzungen mit bestimmten Konzentrationen an erstem anionischem Polymer und zweitem anionischem Polymer eine Phasentrennung erfahren können, was die Viskositätsveränderungen erklären kann. Insbesondere wird angenommen, dass die Mikrostruktur zumindest bei bestimmten Zusammensetzungen je nach der jeweiligen Konzentration des ersten und des zweiten anionischen Polymers und der vorliegenden Wassermenge homogen (was bedeutet, dass sie unter einem optischen Mikroskop als eine Phase erscheint) oder heterogen sein kann. Zusammensetzungen, die in einer Form geliefert werden und bei Verwendung die Phase mit einer begleitenden Viskositätsänderung ändern, vornehmlich Zusammensetzungen, die heterogen sind und homogen und viskoser werden, wenn sie Wasser in der Verwendungsumgebung ausgesetzt werden, sind von besonderem Interesse.

Ein Beispiel ist eine Wasser-Xanthan-Alginat-Zusammensetzung. Bei bestimmten Xanthan- und Alginatmengen kann diese homogen, jedoch bei einer höheren Alginatmenge und einem unveränderten Xanthangehalt heterogen sein, wobei sie Xanthan-reiche Bereiche in einer Alginat-reichen Lauge aufweist. Diese ist von niedrigerer Viskosität. Diese Xanthan-reichen Bereiche liegen in Form von Fibrillen oder Strängen vor. Die Zugabe von Wasser kann zu einer Homogenitätsgewinnung und einer Viskositätserhöhung führen.

Andere Beispiele für Zusammensetzungen, die zwischen homogenen und nicht-homogenen Zuständen wechseln können, sind: Wasser-Xanthan-Natriumcarboxymethylcellulose; Wasser-Xanthan-Natriumpolyacrylat; Wasser-Xanthan-LMA-Pektin; und Wasser-Xanthan-Carrageen.

Die Eigenschaft zum Erhalt einer Viskositätserhöhung bei Zugabe von Wasser kann industriell wenvoll sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Zusammensetzung des ersten Aspekts in ihrer Form mit gesonderten Phasen geliefert. Diese weist eine relativ niedrige Viskosität auf und kann an einem gewünschten Ort als fließfähige Flüssigkeit abgegeben werden. Jedoch wird an dem gewünschten Ort Wasser mit der Zusammensetzung zusammengemischt, und die Viskosität nimmt zu.

Die Zusammensetzung kann ein zusätzliches Salz (das heißt, zusätzlich zum zweiten anionischen Polymer) enthalten. Das zusätzliche Salz ist geeigneter Weise in Wasser löslich. Vorzugsweise weist die das zusätzliche Salz enthaltende Zusammensetzung die Eigenschaft auf, dass bei Zusammenmischung der Zusammensetzung mit weiterem Wasser eine bestimmte Viskositätserhöhung stattfindet, wenn eine bestimmte Konzentration an zweitem anionischem Polymer vorliegt; wohingegen in einer Zusammensetzung ohne das zusätzliche Salz bei Zusammenmischung der Zusammensetzung mit weiterem Wasser dieselbe Viskositätserhöhung erzielt wird, wenn die Konzentration an zweitem anionischem Polymer geringer ist.

Ein zusätzliches Salz kann einen nützlichen Weg bereitstellen, ein maßgeschneidertes Produkt zu erhalten. Wünscht der Formulierer eine Zusammensetzung, die eine höhere Konzentration an zweitem anionischem Polymer enthält, jedoch immer noch eine niedrige Viskosität aufweist, ist ein zusätzliches Salz ein Hilfsmittel, das nützlich sein kann.

Geeignet als zusätzliches Salz ist ein Alkalimetallhalogenid, z.B. Natriumchlorid oder Kaliumchlorid, oder ein Alkalimetallphosphat, z.B. Natrium- oder Kaliumphosphat, oder ein Alkalimetallbicarbonat, z.B. Natriumbicarbonat oder Kaliumbicarbonat.

Eine Zusammensetzung der Erfindung kann ein Netzmittel, vorzugsweise 0,5–5 Gew.-%, enthalten. Ein bevorzugtes Netzmittel ist Glycerin. Ein Netzmittel ist in einer Zusammensetzung, in welcher das erste und/oder zweite anionische Polymer ein relativ niedriges Molekulargewicht, z.B. mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Mw) von weniger als 25.000, aufweist, von besonderem Wert.

Geeigneter Weise weist das erste anionische Polymer ein Mw von mindestens 20.000, vorzugsweise mindestens 50.000, stärker bevorzugt mindestens 100.000 und besonders bevorzugt mindestens 150.000 auf.

Das erste anionische Polymer kann ein Mw von bis zu 1.000.000, z.B. bis zu 500.000 oder bis zu 250.000 aufweisen.

Vorzugsweise weist das erste anionische Polymer ein Mw von bis zu 8.000.000, vorzugsweise bis zu 5.000.000 auf.

Geeigneter Weise weist das zweite anionische Polymer ein Mw von mindestens 1000, vorzugsweise mindestens 5.000, stärker bevorzugt mindestens 10.000 und besonders bevorzugt mindestens 20.000 auf.

Geeigneter Weise weist das zweite anionische Polymer ein Mw von bis zu 600.000, vorzugsweise bis zu 450.000, stärker bevorzugt bis zu 250.000 und besonders bevorzugt bis zu 100.000 auf.

Vorzugsweise weist das erste anionische Polymer ein Mw auf, das vorzugsweise mindestens über dem Doppelten desjenigen des zweiten anionischen Polymers liegt.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Zusammensetzung bereitgestellt, bei welcher es sich um eine von einem Satz an Zusammensetzungen handelt, die Wasser, ein erstes anionisches Polymer und ein zweites anionisches Polymer umfassen, wobei der Satz an Zusammensetzungen einen Bereich des dreistoffigen Phasendiagramms für Wasser, das erste anionische Polymer und das zweite anionische Polymer definiert, wobei der den Wassergehalt erhöhende Bereich durch eine ausgewählte Menge die Viskosität der Zusammensetzung erhöht, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung vor der Zusammenmischung mit Wasser eine Viskosität nicht über 500 mPa·s (Scherrate 1 s–1; 25°C) aufweist.

Die Zusammensetzung des zweiten Aspekts kann derart sein, dass eine Erhöhung des Gehalts an zweitem anionischem Polymer durch eine ausgewählte Menge die Viskosität der Zusammensetzung vermindert.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Zusammensetzung bereitgestellt, die Wasser, 0,2–5 Gew.-% des ersten anionischen Polymers und 0,2–5 Gew.-% des zweiten anionischen Polymers umfasst, wobei die Zusammensetzung die folgenden Eigenschaften aufweist:

  • a) Bis zu einem Grenzwert des zweiten anionischen Polymers im vorstehend angegebenen Bereich zeigt die Zusammensetzung ein überwiegend elastisches Verhalten,
  • b) jenseits dieses Grenzwerts zeigt die Zusammensetzung ein überwiegend viskoses Verhalten,
  • c) jenseits dieses Grenzwerts kann die Zusammensetzung durch Zusammenmischung mit weiterem Wasser in ihrem Verhalten überwiegend elastisch gemacht werden, und
  • d) die Zusammensetzung weist vor der Zusammenmischung mit Wasser eine Viskosität nicht über 500 mPa·s (Scherrate 1 s–1; 25°C) auf.

Mit „überwiegend" meinen wir, dass ein Verhalten unter Standardmessbedingungen gegenüber dem anderen überwiegt. Mit „elastisch" meinen wir, dass die Zusammensetzung bei Anwendung einer Kraft verlagert wird, jedoch ihre ursprüngliche Gestalt bei Aushebung der Kraft zurückgewinnt. Mit „viskos" meinen wir, dass die Zusammensetzung bei Anwendung einer Kraft fließt und somit bei Aufhebung der Kraft ihre ursprüngliche Gestalt nicht zurückgewinnen kann. Elastische und viskose Eigenschaften sind numerisch durch den Elastizitätsmodul (oder Speichermodul) G' bzw. den Viskositätsmodul (oder Verlustmodul) G'' definiert. „Überwiegend elastisch" bedeutet, dass der Elastizitätsmodul den Viskositätsmodul übersteigt und umgekehrt.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Zusammensetzung bereitgestellt, die Wasser, 0,2–5 Gew.-% eines ersten anionischen Polymers und 0,2–5 Gew.-% eines zweiten anionischen Polymers umfasst, wobei die Zusammensetzung die folgenden Eigenschaften aufweist:

  • a) Bis zu einem Grenzwert des zweiten anionischen Polymers im vorstehend angegebenen Bereich ist die Zusammensetzung eine im Wesentlichen homogene Zusammensetzung,
  • b) jenseits dieses Grenzwerts ist die Zusammensetzung eine heterogene Zusammensetzung,
  • c) jenseits dieses Grenzwerts kann die Zusammensetzung durch Zusammenmischung mit weiterem Wasser im Wesentlichen homogen gemacht werden, und
  • d) die Zusammensetzung weist vor der Zusammenmischung mit Wasser eine Viskosität nicht über 500 mPa·s (Scherrate 1 s–1; 25°C) auf.

Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Zusammensetzung bereitgestellt, die Wasser, 0,2–5 Gew.-% eines ersten anionischen Polymers und 0,2–5 Gew.-% eines zweiten anionischen Polymers umfasst, wobei die Zusammensetzung die folgenden Eigenschaften aufweist:

  • a) Bis zu einem Grenzwert des zweiten anionischen Polymers im vorstehend angegebenen Bereich weist die Zusammensetzung eine Viskosität von mindestens 1 Pa·s auf,
  • b) jenseits dieses Grenzwerts weist die Zusammensetzung eine um mindestens 50 mPa·s niedrigere Viskosität als in a) auf,
  • c) jenseits dieses Grenzwerts kann die Zusammensetzung durch Zusammenmischung mit weiterem Wasser um mindestens 50 mPa·s viskoser als in b) gemacht werden, und
  • d) die Zusammensetzung weist vor der Zusammenmischung mit Wasser eine Viskosität nicht über 500 mPa·s (Scherrate 1 s–1; 25°C) auf.

In einer beliebigen wie in einem der vorstehenden Aspekte definierten Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst eine bevorzugte Zusammensetzung 0,5–3 Gew.-% des ersten anionischen Polymers und 0,5–3 Gew.-% des zweiten anionischen Polymers. Eine besonders bevorzugte Zusammensetzung umfasst 0,8–2 Gew.-% des zweiten anionischen Polymers und 0,8–2 Gew.-% des ersten anionischen Polymers.

Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verdicken einer wie in einem beliebigen der vorangehenden Aspekte definierten Zusammensetzung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Zusammenmischung einer beliebigen derartigen Zusammensetzung mit Wasser bei oder kurz vor der Abgabe an einen gewünschten Verwendungsort zum Erhalt einer verdünnten, dennoch verdickten Zusammensetzung.

Vorzugsweise beträgt der Zeitraum zwischen dem Mischen mit Wasser und dem Erzielen eines vorteilhaften Verdickungsgrads bis zu 200 Sekunden, vorzugsweise bis zu 60 Sekunden, besonders bevorzugt bis zu 30 Sekunden. Vorzugsweise ist die Zeit zum Erzielen eines vorteilhaften Verdickungsgrads z.B. aufgrund der Gegenwart eines zusätzlichen Bestandteils, dessen Menge variiert werden kann, steuerbar. Ein derartiger Bestandteil kann selbst eine Chemikalie, z.B. ein Verdickungsmittel, sein, das den Zugang zu einer absorbierbaren Wasserquelle für den ersten anionischen Polymerbestandteil und den zweiten anionischen Polymerbestandteil steuern kann.

Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine verdickte Zusammensetzung bereitgestellt, die durch wässrige Verdünnung einer wie hier definierten Zusammensetzung hergestellt wird.

Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können durch Zusammenmischen der Inhaltsstoffe, bis eine fließfähige Mischung, vorzugsweise mit gesonderter Mikrostruktur, erzielt wird, hergestellt werden.

Nichttherapeutische Anwendungen der vorliegenden Erfindung sind Anwendungen, die auch daraus Nutzen ziehen, dass anfänglich eine Zusammensetzung mit niedriger Viskosität vorliegt, die bei Verdünnung mit Wasser zu einer Flüssigkeit mit höherer Viskosität, vorzugsweise mit einer Neigung zum Anhaften an einer Zieloberfläche, wird. Eine Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann in einer Haushaltsreinigungszusammensetzung Anwendung finden. Zum Beispiel kann die Zusammensetzung in einer Vorrichtung verwendet werden, die periodisch eine Zusammensetzung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in ihrer nicht-verdünnten, nicht-viskosen Form in eine Toilettenschüssel freisetzt. Die Zusammensetzung kann die Toilettenschüssel herab laufen. Wenn das der Fall ist, kann sie sich dort, wo sie mit Wasser in Kontakt kommt, verdicken und an der Sanitärkeramik oberhalb der Wasserlinie anhaften. Wenn das nicht der Fall ist, kann sie sich verdicken und an der Sanitärkeramik unterhalb der Wasserlinie anhaften. Eines der anionischen Polymere, vorzugsweise das zweite anionische Polymer, kann eine starke Maskierungswirkung aufweisen und dadurch zum Verhindern oder Entfernen von Kalkstein dienen. Alternativ dazu kann die Zusammensetzung unter den Rand einer Toilettenschüssel gesprüht werden, wo sie sich mit dem dort vorhandenen Wasser mischt und unter dem Rand haftet, bis sie bei der nächsten Spülung hinunter gewaschen wird.

In einer anderen nichttherapeutischen Ausführungsform kann eine Zusammensetzung der Erfindung ein Teil einer eingekapselten Zusammensetzung zur Verwendung in einer Warenwaschmaschine sein. Das Einkapselungsmaterial kann wasserlöslich sein, wodurch der Inhalt in die Warenwaschmaschine zu einem gewünschten Zeitpunkt im Waschzyklus freigesetzt wird. Die Zusammensetzung wird dann freigesetzt und kann an den harten Oberflächen in der Warenwaschmaschine anhaften. Weist ein vorliegendes Polymer, wie es bevorzugt ist, eine Maskierungswirkung auf, kann die Zusammensetzung dadurch zum Bekämpfen oder Verhindern von Kalkstein an den Oberflächen der Warenwaschmaschine dienen.

In einer anderen nichttherapeutischen Ausführungsform kann eine Zusammensetzung der Erfindung als Teil eines Fleckenreinigungsmittels für Gewebe verwendet werden. Sie kann besonders nützlich sein, wenn eine Verschüttung auf Wasserbasis, z.B. auf einen Kleidungsgegenstand oder einen Teppich stattgefunden hat; oder ein getrockneter Fleck mit Wasser befeuchtet wird, dann mit einer Zusammensetzung der Erfindung in Kontakt gebracht wird. In jedem Falle haftet die Zusammensetzung an dem Bereich des Flecks, so dass aktive Reinigungsbestandteile – z.B. oberflächenaktive Mittel und/oder Bleichen oder Enzyme – auf den Fleck einwirken können.

Andere nichttherapeutische Ausführungsformen können als Bestandteile von Körperreinigungsprodukten, z.B. Shampoos, Handseifen oder Duschgelen, von Kosmetikprodukten, z.B. die Haut befeuchtenden oder weich machenden Zusammensetzungen, Haarbehandlungs- oder Haarentfernungsprodukten, Gesichtsmasken oder von Nahrungsmittel- oder Getränkeprodukten vorliegen. Die Verdickung kann durch Zusammenmischung einer Zusammensetzung der Erfindung und Wasser beim Füllen eines Aufnahmebehälters, z.B. einer Flasche oder einer Wanne, bewirkt werden.

In einer anderen nichttherapeutischen Ausführungsform wird eine Zusammensetzung der Erfindung als Duschsprayreiniger verwendet, der auf eine Duschoberfläche (z.B. eine Fliesenoberfläche oder eine Duschwand oder eine Duschtür) als dünne Flüssigkeit aufgesprüht wird und sich infolge der Zusammenmischung mit auf der Duschoberfläche vorhandenem Wasser verdickt.

Andere Anwendungen von Zusammensetzungen können können die industrielle Reinigung, z.B. das Reinigen von Rohrleitungen, sowie Keramikglasuren, Gelsprengstoffe, Tinten und Anstriche sowie Klebstoffe, einschließen.

Andere nichttherapeutische Anwendungen finden sich in der Ölförderung, einschließlich als Bohrfluidzusatz, und in der verbesserten Ölrückgewinnung (enhanced oil recovery; EOR) und als Ölbettwiederaufwältigung und Komplettierungsfluid.

Eine Zusammensetzung der Erfindung kann eine Dentalzusammensetzung, z.B. ein Gebissfixativ, sein.

Eine Zusammensetzung der Erfindung kann zur Behandlung eines Tiers oder, vorzugsweise eines Menschen verwendet werden.

Eine Zusammensetzung der Erfindung kann als Basiszusammensetzung für eine einnehmbare pharmazeutische Form, z.B. eine, die weniger viskos wird, wenn sie in den Magen-Darm-Trakt wandert und an einem gewünschten Ort, z.B. im Magen, zerfällt, verwendet werden. Eine derartige einnehmbare Form kann z.B. eine Pastille oder Tablette sein. Eine derartige einnehmbare Form kann eine z.B. in der einnehmbaren Form eingekapselte oder darin verteilte pharmazeutische Wirkverbindung enthalten. Der Zerfall der Zusammensetzung am gewünschten Ort kann schnell erfolgen. Alternativ dazu kann die Zusammensetzung derart gestaltet sein, dass sie langsam zerfällt, um eine Wirkverbindung über eine längere Zeitdauer freizusetzen.

Wird eine Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung mit Wasser im Speichel vermischt, kann sie an einer Oberfläche des Magen-Darm-Trakts, vorzugsweise der Speiseröhre und besonders bevorzugt der unteren Speiseröhre, anhaften. Jedoch kann sie derart gestaltet sein, dass sie an einer anderen Oberfläche, z.B. einer Oberfläche des Mundes oder Rachens, z.B. zum Lindern von Mundgeschwüren oder Rachenentzündung, anhaftet.

Die verdünnte Zusammensetzung mit erhöhter Viskosität kann insbesondere an einer Körperoberfläche Haftqualitäten aufweisen. Eine angehaftete Beschichtung der Zusammensetzung kann eine entzündete oder auf andere Weise geschädigte Körperoberfläche verhindern oder lindern. Sie kann es ermöglichen, dass eine Körperoberfläche durch Bereitstellen einer Schranke auf einer geschädigten Oberfläche zu deren Schutz vor weiterer Entzündung oder Schädigung heilt.

Alternativ dazu oder zusätzlich ist eine angehaftete Beschichtung derart, dass die Absorption eines pharmakologischen Wirkstoffs durch eine Körperoberfläche unterstützt wird. Der pharmakologische Wirkstoff kann mit der Zusammensetzung gemeinsam formuliert oder getrennt verabreicht werden. Er kann bei Verwendung als Teil der Beschichtung aufgetragen oder getrennt, jedoch durch die Beschichtung absorbiert, vorliegen.

Eine Körperoberfläche könnte eine Epidermisoberfläche sein. Eine Epidermisberfläche könnte eine beliebige äußere Hautoberfläche sein. Geschädigte Haut könnte eine Haut sein, die voller Blasen, von Feuer verbrannt, entzündet, voller Pusteln, von der Sonne verbrannt, zerbissen oder zerstochen ist.

Eine Körperoberfläche könnte eine Schleimhautoberfläche sein. Eine Schleimhautoberfläche könnte eine innere Körperoberfläche sein. Beispiele schließen Mund (einschließlich Zunge), Nase, Augen, Rachen, Speiseröhre, Magen, Vagina und Rektum ein.

Eine Körperoberfläche könnte eine aufgerissene oder aufgeschnittene Oberfläche, z.B. eine freigelegte Oberfläche eines Muskels, freigelegt durch eine Wunde oder ein anderes Trauma, sein.

Die Zusammensetzung kann einen pharmazeutischen Wirkstoff enthalten, insbesondere wenn der Wirkstoff eine Wirkung auf eine entzündete oder geschädigte Körperoberfläche, z.B. eine durch Magenreflux entzündete Speiseröhre aufweist, oder wenn es erwünscht ist, zu ermöglichen, dass der Wirkstoff durch die Haut über die angehaftete Zusammensetzung in den Blutstrom absorbiert wird.

Geeignete Wirkstoffe schließen Analgetika, entzündungshemmende Mittel und fiebersenkende Mittel (z.B. Acetaminophen, Ibuprofen, Naproxen, Flurbiprofen, Diclofenac, Ketoprofen, Cholinsalicylat, Benzydamin, Buprenorphin, Hydrocortison, Betamethason); abschwellende Mittel (z.B. Pseudoephedrin, Phenylephrin, Oxymetazolin, Xylometazolin); Mineralsalze (z.B. Zinkgluconat, Zinkacetat); Hustenunterdrücker (z.B. Dextromethorphan, Codein, Pholocodin); schleimlösende Mittel (z.B. Guaiphenesin, n-Acetylcystein, Bromhexin); Antiseptika (z.B. Triclosan, Chlorxylenol, Cetylpyridinchlorid, Benzalkon[ium]chlorid, Amylmetacresol, Hexylresorcinol, Dichlorbenzylalkohol, Benzylalkohol, Dequaliniumchlorid, Silbersulfadiazin); kardiovaskuläre Mittel (z.B. Glyceryltrinitrat); Lokalanästhetika (z.B. Lignocain, Benzocain); Zellschutzmittel (z.B. Carbenoxolon, Sucralfat, Wismutsubsalicylat); Mittel gegen Geschwüre (z.B. Calciumcarbonat, Natriumbicarbonat, Magnesiumtrisilicat, Magaldrat, Cimetidin, Ranitidin, Nizatidin, Famotidin, Omeprazol, Pantoprazol); Antihistaminika (z.B. Loratidin, Diphenhydramin, Chlorpheanim, Triprolidin, Acrivastin); Mittel gegen Brechreiz (z.B. Prochlorperazin, Sumatriptan); darmregulierende Mittel (z.B. Diphenoxylat, Loperamid, Sennoside); pilzhemmende Mittel (z.B. Clotrimazol); Antibiotika (z.B. Fusafungin, Tyrothricin) und Mittel gegen Schuppenflechte (z.B. Dithranol, Calcipotriol) ein. Ein oder mehrere pharmazeutische Wirkstoffe können eingeschlossen sein.

Die zur Verwendung beim Menschen vorgesehenen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können dazu bestimmt sein, einfach an einer Körperoberfläche zu haften, um einen Zustand davon zu behandeln. Jedoch können sie im Falle von einer Speiseröhrenoberfläche zusätzlich zum Behandeln von Magen-Darm-Spannungen, wie Refluxösophagitis, Gastritis, Dyspepsie oder Magengeschwür, dienen In diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zusammensetzung deshalb auch ein Bicarbonat und wahlweise ein Vernetzungsmittel umfassen, so dass die den Magen erreichende Zusammensetzung ein refluxhemmendes „Floß" bildet. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform für eine derartige Verwendung kann eine Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung zusammen mit Calciumcarbonat und Natriumbicarbonat, formuliert zu einem Getränk, umfassen.

Eine Zusammensetzung von beliebigen der Aspekte der Erfindung kann in einem Verfahren zur Behandlung eines Patienten verwendet werden. Die Zusammensetzung kann an einer Körperoberfläche des Patienten angehaftet werden. Dies kann z.B. durchgeführt werden, um einen medizinischen Zustand der Körperoberfläche zu verhindern oder zu lindern. Alternativ dazu oder zusätzlich kann dies durchgeführt werden, um einen pharmakologischen Wirkstoff für den Patienten transdermal zur Verfügung zu stellen.

Gemäß einem neunten Aspekt ist die Verwendung von Wasser, eines ersten anionischen Polymers und eines zweiten anionischen Polymers bei der Herstellung einer wie hier definierten Zusammensetzung zur Behandlung einer Körperoberfläche, die eine vorbeugende oder wieder herstellende Behandlung benötigt, oder zur transdermalen Abgabe eines pharmakologischen Wirkstoffs bereitgestellt.

Die Erfindung wird nun weiter in veranschaulichender Weise mit Bezug auf die folgenden Versuchsarbeiten beschrieben.

VERSUCHSARBEITEN Materialien

Materialien, die zur Herstellung von hier erörterten Biopolymergemischen verwendet werden, schließen Folgendes ein.

Die Alginate unterscheiden sich im Hinblick auf das Molekulargewicht, und die jeweiligen Anteile von Mannuroneinheiten und Guluroneinheiten voneinander. Details über diese Alginate sind wie folgt.

Werte von Mw (Gewichtsmittel des Molekulargewichts), die nachstehend und überall in dieser Schrift erwähnt sind, sind wie von den Lieferanten mitgeteilt, können jedoch durch die standardmäßige SEC-MALLS-Technik auf einer leicht erhältlichen Analyseapparatur nachgeprüft werden.

Wenn nicht anders angegeben wurde PROTANAL LFR 5/60 verwendet.

Herstellung von Polysaccharidgemischen

In den gesamten Versuchen wurden die Formulierungen durch Vereinigen von konzentrierten Stammlösungen der einzelnen Biopolymere hergestellt. Die Xanthan-Stammlösung enthielt 2 Gew.-% Xanthan (auf der Basis von trockenem Xanthan). Die Alginat-Stammlösung enthielt 10 Gew.-% Alginat (auf der Basis von trockenem Alginat).

Formulierungen wurden durch Vereinigen einer geeigneten Menge von jeder der Stammlösungen und Zusetzen von Wasser nach Bedarf hergestellt. Wurden Alginate mit hoher Viskosität verwendet, sind die Formulierungen unter Verwendung eines Eurostar-Leistungsteuerungsviskosimeters (Power Control Viscosimeter) nach den vom Hersteller empfohlenen Verfahren hergestellt worden. Alle Formulierungen wurden vorzugsweise am Tag vor der Verwendung hergestellt und innerhalb von 36 Stunden verwendet. Wenn nicht in Verwendung, wurden alle Formulierungen zwischen 2–8°C gelagert.

Teilchenladunesdetektor Mütek PCD03 – Polyelektrolyttitration

Viele Polymere tragen elektrische Ladungen, die durch Gegenionen ausgeglichen werden. Die örtliche Entfernung dieser Gegenionen durch Scherung kann ein Ladungspotenzial erzeugen, das als Strömungspotenzial bekannt ist. Hierbei handelt es sich um das Phänomen, das der Mütek-Teilchenladungsdetektor für seinen Betrieb verwendet. Die Mütek-Apparatur ist in 1 dargestellt.

Eine wässrige Probe wird in eine Kunststoffmesszelle, die Probenzelle, gegeben. Kolloidal gelöste Teilchen adsorbieren an der Wand der Messzelle unter Verwendung von Van-der-Waals-Kräften, wobei die Gegenionen relativ frei bleiben. Ein eingesetzter Kolben bewegt sich in der Messzelle, wobei die Gegenionen geschert werden und ein Strömungspotenzial gebildet wird.

Ein gegensätzlich geladener Polyelektrolytstandard wird in definierten Aliquoten der Probe zugesetzt. Der Polyelektrolyt bindet sich an das Polymer in der Probe in einem Ladungsverhältnis von 1:1, bis der Punkt einer Nullladung erreicht ist. Der Punkt der Nullladung kann zum Aufbauen der Gesamtladungsmenge in einer unbekannten Lösung verwendet werden.

Rheologische Bewertungen

Alle Messungen wurden auf einem Rheometer des Typs Bohlin C-VOR bei 25°C unter Verwendung der Kegel-und-Platten-Geometrie (4°/40 mm), wenn nicht anders angegeben, durchgeführt. Das Bohlin C-VOR ist ein zweifach geregeltes Beanspruchungs- und geregeltes Verformungsrheometer.

Viskosimetrie

Fließkurven wurden unter Verwendung von verschiedenen Scherraten hergestellt, wobei diese Scherraten für einen breiten Bereich an Situationen, von Abscheidung bis zum Mischen und Schütteln, aufschlussreich sind. Die Zeiteinstellung für die thermische Äquilibrierung betrug 60 Sekunden. Die Ablesung für jede Scherrate wurde einer 30sekündigen Verzögerungsdauer vor einer Integrationsdauer, während welcher die Messung stattfand, unterzogen.

Für die Tests, deren Ergebnisse in 2 dargestellt sind, wurden 16 Scherraten verwendet, die von 0,01 bis 1000 s–1 logarithmisch beabstandet waren, und die Integrationsdauer betrug 30 Sekunden. Für die anderen Tests unter Verwendung dieser Technik wurden 12 Scherperioden verwendet, die von 0,1 bis 1000 s–1 logarithmisch beabstandet waren, und die Integrationsdauer betrug 60 Sekunden.

Dynamische Oszillation a) Amplitudenablenkung

Zum Ermitteln eines linearen viskoelastischen Bereichs wurde eine Amplituden-(Verformungs)-Ablenkung unter Verwendung von Scherbelastungen zwischen 0,01–5 Pa durchgeführt. Die Frequenz wurde bei 1 Hz festgesetzt.

b) Frequenzablenkung

Gemische wurden unter Verwendung einer dynamischen Oszillationsviskosimetrie untersucht, um die strukturellen Eigenschaften der Biopolymergemische zu verstehen. Proben wurden Frequenzoszillationen im Bereich von 0,1 bis 3 Hz unter Verwendung eines Verformungswerts unterzogen, der im LVR von der Amplitudenablenkung zu finden ist. Alle Frequenzablenkungen wurden dreifach untersucht.

Mikroskopie a) Polarisierte Hellfeldmikroskopie

Proben wurden auf einem Mikroskop des Typs Leica Diaplan mit Zweifachpolarisatoren sichtbar gemacht. Die Polarisatoren wurden mit 90° zueinander (gekreuzt) ausgerichtet, einer über und einer unter der Probe. Die Probe wurde mit einem Deckpapier bedeckt, um eine Lösungsmittelverdampfung zu reduzieren.

Ermittlung des Phasendiagramms a) Polyelektrolyttiration

Die Polyelektrolyttitration wurde auf einer Mütek-Apparatur durchgeführt. Kalibrierungskurven wurden sowohl für Xanthan als auch Alginat hergestellt. Wässrige Stammlösungen (0,1 %ig) wurden hergestellt. Diese wurden zum Erhalt von Kalibrierungslösungen im Bereich von 0,006% bis 0,025% verdünnt. Wasserbezugsproben wurden ebenfalls gemessen. Diese Lösungen wurden gegen Polydimethyldiallylammoniumchlorid (Poly-DADMAC) unter Verwendung einer automatischen Titrino-Titrationsvorrichtung in Zugaben von 0,1 ml titriert. Die Mütek-Software berechnete den Endpunkt automatisch. Alle Mütek-Titrationen wurden dreifach durchgeführt. Unter Verwendung der Kalibrierungskurven konnten die relativen Ladungen des Xanthans und Alginats ermittelt werden.

Formulierungen wurden unter Verwendung von 1 Gew.-% Xanthan und 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 5, 6, 8 und 10 Gew.-% Alginat hergestellt. Aliquote (3 × 12 g) wurden für jede Formulierung entnommen, zentrifugiert (MSE Multex, 4000 UpM, 1 Stunde), und der erhaltene Überstand wurde aufgefangen und gewogen. Eine Probe von jedem Überstand wurde auf ihren Feuchtigkeitsgehalt unter Verwendung eines Feuchtigkeitsanalysators des Typs Ohaus MB-45 analysiert. Von dem Überstand jeder Formulierung wurde eine Probe zur Analyse derart hergestellt, dass der Trockengewichtsgehalt der Biopolymergemische etwa 0,01 % betrug. Diese wurden unter Verwendung der Mütek-Apparatur analysiert. Von den erhaltenen Ladungsdaten konnten dann die relativen Zusammensetzungen von jedem der Bestandteile ermittelt werden.

VERSUCHSERGEBNISSE – SATZ 1 Rheologische Bewertungen Viskosimetrie

In diesen Versuchen verwendeter Xanthangummi und verwendetes Natriumalginat zeigten die für derartige Materialien erwarteten Viskositätsprofile. 2 zeigt das Viskositätsprofil von 1% Xanthangummi und 5% Natriumalginat in Wasser mit variierenden Scherraten, zusammen mit einer 1% Xanthan und 5% Natriumalginat in Zusammenmischung enthaltenden Zusammensetzung. Xanthangummi allein zeigt mit zunehmender Scherrate eine klassische Viskositätsreduktion; während die ausgewählte Natriumalginatsorte eine stärker newtonsche Lösung bildet und ihre Viskosität mit zunehmender Scherrate nicht erheblich ändert. Das Gemisch zeigt bei niedrigen Scherraten xanthanartige Eigenschaften, wobei alginatartige Eigenschaften bei hohen Scherraten ausgeprägter werden.

Wässrige Gemische von Xanthan und Alginat

Lösungen wurden wie vorstehend beschrieben hergestellt. Formulierungen wurden mit Xanthan mit einer festgesetzten Konzentration (1 Gew.-%) mit variierenden Konzentrationen an Natriumalginat von Schrittgrößen von 0 bis 5% in 0,5% hergestellt. 3 zeigt die Wirkung einer zunehmenden Scherrate auf die Viskosität der Formulierungen und die Wirkungen der Zugabe von variierendem Alginat zu den Formulierungen. Es ist ersichtlich, dass die Lösungen mit niedrigen Alginatkonzentrationen die Pseudoplastizität von Xanthangummi zeigen. Nach der Zugabe einer kritischen Alginatkonzentration, etwa 1 Gew:-%, ist ersichtlich, dass hier eine drastische Veränderung in diesem Verhalten vorliegt und die Viskosität bei niedrigen Scherraten stark reduziert ist. Infolgedessen ist die Fähigkeit zu dünnem Scheren nicht möglich, wodurch die Formulierungen sich typischer wie Alginat zu verhalten scheinen.

Phosphatgepufferte Gemische von Xanthan und Alginat

Formulierungen, die typischer Weise in flüssigen Medikamenten verwendet werden, weisen zu Stabilitätszwecken häufig ein Puffersystem auf, weshalb auch ein Phosphatpuffersystem untersucht wurde. Das vorstehend beschriebene Verfahren wurde zum Bilden von ähnlichen Systemen wie die wässrigen Formulierungen mit der Zugabe von Monokaliumphosphat (0,1 Gew.-%) und Dikaliumphosphat (0,4 Gew.-%) verwendet.

4 zeigt die Wirkungen der Scherrate und zugesetzter Alginatkonzentration auf die Viskosität für die gepufferten Lösungen. Wie in den rein wässrigen Systemen ist es ersichtlich, dass die Viskosität bei niedrigen Scherraten mit zunehmender Alginatkonzentration abnimmt. In diesem Fall jedoch scheint der deutliche Abfall nach einer Konzentration von 2 Gew.-% Alginat im Gegensatz zu 1 Gew.-% im rein wässrigen System aufzutreten. Beim Vergleichen von 4 mit 3 ist die anfängliche Viskosität von Xanthan allein um etwa 30 Pa·s größer.

Dynamische Oszillation

Zusätzlich zu den untersuchten Viskositätseigenschaften wurden die dynamischen Eigenschaften der Formulierungen untersucht, um die innere Struktur der Formulierungen in Bezug auf deren elastische Eigenschaften zu betrachten. Wie bei den Viskositätsuntersuchungen wurden die Formulierungen sowohl in Gegenwart als auch in Abwesenheit eines Phosphatpuffers betrachtet.

Wässrige Gemische von Xanthan und Alginat

Wie vorstehend erwähnt, ist die dynamische Oszillationsrheologie für die elastischen und viskosen Eigenschaften aufschlussreich. 5 zeigt die Wirkungen der zunehmenden Oszillationsfrequenz auf den Elastizitätsmodul (G') und auch die Wirkungen der zunehmenden Alginatkonzentration.

Xanthan weist einen mäßig hohen Elastizitätsmodul auf, der sich mit der Frequenz erhöht, was eine elastische Struktur nahe legt. Bei Zugabe von zunehmenden Mengen an Alginat lässt diese elastische Eigenschaft, insbesondere nach der Zugabe von 1 %igem Alginat nach, wobei die elastischen Eigenschaften verloren gehen und der Elastizitätsmodul zu Null tendiert.

Zum näheren Betrachten der dynamischen Eigenschaften wurden sowohl der Viskositäts- als auch der Elastizitätsmodul untersucht. 6 zeigt beide Moduln für die untersuchten Formulierungen, die 1% Xanthan bzw. 1 % Xanthan mit 5% Alginat enthielten. Es ist ersichtlich, dass G' für 1 % Xanthan überwiegt, was die beim Handhaben des Materials beobachteten elastischen Eigenschaften bestätigt. Die Formulierung, die sowohl aus Xanthan als auch Alginat hergestellt ist, zeigt bei der höheren Frequenz viel niedrigere Moduln mit flüssigkeitsartigen Eigenschaften.

Phosphatgepufferte Gemische von Xanthan und Alginat

7 zeigt die Wirkungen der Zugabe eines Phosphatpuffers (des vorstehend beschriebenen Typs und der vorstehend beschriebenen Konzentration) auf den Elastizitätsmodul. Wie bei den wässrigen Formulierungen liegt eine hohe elastische Eigenschaft in der Xanthan-Formulierung allein, die mit zunehmender Alginatkonzentration nachlässt. In diesem System tritt jedoch der Verlust an elastischer Eigenschaft bei einer höheren Konzentration von zugesetztem Alginat, typischer Weise über 2%, auf. Beim Vergleichen von 7 mit 5 scheint das Xanthan eine größere elastische Eigenschaft im phosphatgepufferten System als in der rein wässrigen Umgebung aufzuweisen.

Sichtbarmachung Polarisierte Hellfeldmikroskopie

Bilder der polarisierten Hellfeldmikroskopie wurden unter Verwendung eines Mikroskops des Typs Leica Diaplan aufgenommen. Verwiesen wird auf 8 mit den Bildern a.–c. Bild a. stammt von 1 Gew.-%igem Xanthan; b. stammt von 5%igem Alginat; und c. stammt von einem Gemisch von 1 % Xanthan und 5% Alginat. Die Bilder liegen zwischen zwei gekreuzten polarisierten Filtern.

Es gibt keine sichtbaren Bereiche innerhalb der einzelnen Biopolymerlösungen. Es gibt unterschiedliche Bereiche im Gemisch von Xanthan mit Alginat.

Zentrifugation

Eine Probe jeweils von 1% Xanthan, 5% Alginat und einem Gemisch von 1% Xanthan mit 5% Alginat wurde zentrifugiert (4000 UpM, 1 Stunde, MSE Centaur II). Eine Auftrennung war in dem gemischten System deutlich ersichtlich.

Das Phasendiagamm Polyelektrolyttitration

Die Mütek-Apparatur wurde zum Ermitteln der Zusammensetzung der gesonderten Phasen verwendet. Zwei Kalibrierungskurven, eine von jedem der Bestandteilsbiopolymere in Wasser gegen den Titrationsstandard, Poly-DADMAC (siehe 9) wurden durchgeführt. Aus diesen Kurven war es möglich, die jeweiligen Ladungen, die von jedem der Biopolymere getragen wurden, zu erhalten, um die Gleichungen {1} und {2} abzuleiten. Volumen von Titrant (ml) = 1463 × Gewicht von Xanthan in der Probe (g) V = 1463X{1} Volumen von Titrant (ml) = 5093 × Gewicht von Alginat in der Probe (g) V = 5095A{2}

Nach der Analyse des Überstands von jeder der Formulierungen auf den Wassergehalt war es möglich, das Trockengewicht des Gesamtbiopolymers in der Überstandphase zu ermitteln, was zu der Gleichung {3} führte. Gesamtgewicht in der Probe (g) = Gewicht von Xanthan (g) + Gewicht von Alginat (g) G = A + X {3}

Da die Formulierungen nur aus den Anteilen der Biopolymere in Wasser aufgebaut waren, war es möglich, die jeweilige Ladungsmenge und damit das erforderliche Titrantvolumen in den Gemischen durch Addieren der Gleichungen {1} und {2} zu ermitteln, um die Gleichung {4} zu erhalten. V = 5095A + 1463X{4}

Mit der Kenntnis des Gesamtgewichts an Biopolymer im verdünnten Überstand und des zum Neutralisieren des Strömungspotenzials des verdünnten Überstands erforderlichen Tritrantvolumens könnte Gleichung {3} durch Gleichung {4} ersetzt werden. Dies würde es ermöglichen, die Zusammensetzung des Überstands, und damit durch Subtraktion von der Gesamtzusammensetzung, die Zusammensetzung des Niederschlags zu bestimmen.

10 zeigt das Phasendiagramm, das die unter Verwendung der Mütek-Apparatur gefundenen Zusammensetzungen darstellt. Die Gestalt des Diagramms weist auf eine gesonderte Phasentrennung hin. Die gekrümmte Linie stellt die Phasengrenze dar. Links von der gekrümmten Linie sind die Gemische einphasig, innerhalb der gekrümmten Linie ist das Gemisch zweiphasig.

Schlussfolgerung – Satz 1

Die Versuche von Satz 1 weisen darauf hin, dass oberhalb einer kritischen Konzentration von Alginat eine Phasentrennung stattfindet. Der Punkt, an dem diese Trennung auftritt, wird durch die Gegenwart von Kaliumphosphaten moduliert. Die rheologischen Bewertungen zeigen, dass diese Phasentrennung die Feststofflösungseigenschaften dieser Formulierungen derart beeinträchtigt, dass die elastische gelartige Struktur von Xanthan auf ein nicht-elastisches flüssiges System reduziert werden kann.

Die Untersuchungen der polarisierten Lichtmikroskopie zeigten, das die Auftrennung visualisiert werden kann und klassische Doppelbrechungsbereiche zu sehen sind, was auf anisotrope Bereiche innerhalb einer kontinuierlichen Phase hinweist.

Das Phasendiagramm weist darauf hin, dass die Phasentrennungsphänomene von der Alginatkonzentration relativ abhängig und von der Xanthankonzentration relativ unabhängig sind. Die Polyelektrolyttitration offenbarte das Phasendiagramm für Xanthan und Alginat in Wasser, welches ein klassisches Absonderungsverhalten zeigte.

Weitere Wärmestabilitätsuntersuchungen der Formulierungen legen nahe, dass diese Auftrennung gegenüber erhöhter Temperatur stabil ist, wie es in einem Herstellungsverfahren ersichtlich ist.

VERSUCHSERGEBNISSE – SATZ 2 Schnellviskoanalysator (Rapid Viscoanalyzer; RVA)

Ein mit einer festgelegten Geschwindigkeit von 200 UpM betriebenes Schnellviskoanalysator-Rotationsviskosimeter von Newport Scientific wurde zum Messen der Viskosität im Zeitverlauf bei 25°C verwendet. Die Messung wurde nach einer Rotation für eine Dauer von 600 Sekunden durchgeführt. Insbesondere wurde es verwendet, um die Viskosität von ursprünglichen Formulierungen (die phasengetrennt waren) mit denjenigen von verdünnten Formulierungen (die dies nicht waren) zu vergleichen.

11, 12 und 13 stellen Viskositäts-Zeit-Ergebnisse, Viskositäts-Scherrate-Ergebnisse und Modul-Frequenz-Ergebnisse für eine Gruppe von Zusammensetzungen dar.

1416 stellen Viskositäts-Zeit-Ergebnisse, Viskositäts-Scher-Ergebnisse und Modul-Frequenz-Ergebnisse für eine weitere Gruppe von Zusammensetzungen mit dem doppelten Xanthangehalt, verglichen mit dem Satz, dessen Ergebnisse in 1113 dargestellt sind, dar.

Schlussfolgerung – Satz 2

Die Ergebnisse Satz 2 zeigen, dass eine Zusammensetzung, die eine Phasentrennung erfuhr und flüssige Eigenschaften aufweist, ihre hohe Viskosität und ihre viskoelastischen Eigenschaften bei Verdünnung durch Wasser wieder gewinnen kann.

VERSUCHSERGEBNISSE – SATZ 3

17 und 18 sind grafische Darstellungen, die den Elastizitätsmodul gegen die Alginatmenge (1% Xanthan; 1,02 Hz) für Zusammensetzungen ohne und mit 0,5% Natriumchlorid zeigen.

1922 sind grafische Darstellungen von Elastizitätsmodul gegen Frequenz von wässrigen Zusammensetzungen, enthaltend 1 % Xanthan (0–5% Alginat; stufenweise Schritte von 0,5% Alginat) und unterschiedliche Mengen an Natriumchlorid und Kaliumchlorid (wie angegeben).

Diese Ergebnisse legen nahe, dass eine Erhöhung des Anteils der Salze die zum Auslösen einer Phasentrennung erforderlichen Alginatmenge erhöht (wobei die in diesen Tests zu findende Zunahme allgemein 1–1,5% Alginat bis 2,5–3% Alginat beträgt).

VERSUCHSERGEBNISSE – SATZ 4

In diesem Satz wurde ein Teil der vorstehend beschriebenen Arbeit unter Verwendung von simuliertem Magensaft anstelle von Wasser wiederholt.

Simulierter Magensaft USP (ohne Enzyme) wurde frisch hergestellt.

Die Viskosität von unterschiedlichen Alginat-Xanthan-Lösungen wurde als Zeitfunktion unter Verwendung der RVA-Apparatur und des vorstehend beschriebenen Verfahrens gemessen. Die Ergebnisse sind in 23-25 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die Ergebnisse nahe legen, dass eine Verdünnung von Alginat-Xanthan-Formulierungen durch simulierten Magensaft (keine Enzyme) die Viskosität erhöhen kann, wie es der Fall ist, wenn Wasser das Verdünnungsmittel ist.

VERSUCHSERGEBNISSE – SATZ 5

In diesem Satz wird der Elastizitätsmodul (G') eines 1 % Xanthan und variierende Alginatmengen enthaltenden Xanthan-Alginat-Wasser-Gemischs im Bereich von 0 bis 5% durch das vorher verwendete und vorstehend beschriebene Verfahren mit einer Frequenz von 1,02 Hz gemessen. Der Unterschied zu dem Experiment, dessen Ergebnisse in 16 dargestellt sind, liegt darin, dass eine andere Alginatsorte, PROTANAL LF10L, verwendet wurde.

Wie aus 26 und aus dem Vergleich mit 17 ersichtlich, gibt es hier wiederum einen Nachweis für einen Übergang von Heterogen zu Homogen bei einer etwas geringeren Alginatkonzentration und über einen kleineren Bereich an Alginatkonzentrationen.

VERSUCHSERGEBNISSE – SATZ 6

In diesem Satz wurden die vorstehend beschriebenen Arbeiten unter Verwendung eines breiteren Bereichs an Alginaten durchgeführt, und die Beziehung zwischen dem Elastizitätsmodul (1% Xanthan; 1,02 Hz) und dem Prozentanteil an zugesetztem Alginat wurde grafisch dargestellt.

Die getesteten Alginate waren:

Protanal LFR 5/60 (BN: S 13081)

Protanal LF10L (BN: 840017)

Protanal LF120L (BN: 907788)

Protanal SF120 (BN: 907114)

Protanal SF200 (BN: 910152)

Protanal H120L (BN: 240304)

Alle Alginate wurden von FMC Biopolymer Drammen, Norwegen, geliefert.

Die Ergebnisse sind in 27 dargestellt. In jedem Fall ist eine abrupte Reduktion des Elastizitätsmoduls mit zunehmender Alginatkonzentration ersichtlich.

Die abrupte Reduktion findet unter Verwendung von Alginaten mit höherem Molekulargewicht bei geringeren Alginatkonzentrationen und unter Verwendung von Alginatkonzentrationen mit niedrigerem Molekulargewicht bei höheren Alginatkonzentrationen statt. Eine Phasentrennung war durch Mikroskopie und durch Zentrifugation für jedes Alginat an einem gewissen Punkt entlang des dargestellten Diagramms sichtbar.

Die Hauptschlussfolgerungen lauteten, dass eine Zunahme des Alginat-Molekulargewichts die zum Auslösen der Auftrennung mit Xanthan erforderliche Konzentration reduziert; und dass kein erheblicher Unterschied vorzuliegen scheint, ob ein Alginat mit überwiegend Mannuronat oder überwiegend Guluronat verwendet wird.

VERSUCHSERGEBNISSE – SATZ 7

In diesem Satz wurden die Versuchsarbeiten wie vorstehend beschrieben durchgeführt, außer dass das Alginat durch ein anderes anionisches Polysaccharid, Natriumcarboxymethylcellulose (Sorte mit niedriger Viskosität BN 32K0007), von Sigma Aldrich Chemical Company, Dorset, UK, ersetzt wurde.

Testlösungen wurden unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Technik hergestellt, wobei konzentrierte Stammlösungen hergestellt und in geeigneten Mengen gegebenenfalls unter Zugabe von Wasser, vereinigt wurden. Die konzentrierte Natriumcarboxymethylcellulose (NaCMC) wurde durch Dispersion bei 500 UpM für eine Dauer von 20 Minuten hergestellt.

Xanthan wurde mit einer Konzentration von 1% verwendet, und die rheologischen Untersuchungen setzten wiederum eine Frequenz von 1,02 Hz ein.

Die Ergebnisse sind in 28 dargestellt.

Die mikroskopische Auftrennung war zuerst bei 0,4% zugesetztem NaCMC ersichtlich, und die makroskopische (Zentrifugations-)Auftrennung war zuerst bei 1,25% zugesetztem NaCMC ersichtlich.

Ähnliche Tests wurden durchgeführt, jedoch zum Bewerten der Wirkungen der Verdünnung unter Verwendung von Wasser und SGF (wie vorstehend beschrieben), jedoch unter Verwendung eines anderen Polymers, von Natriumcarboxymethylcellulose.

Die Ergebnisse sind in 29 und 30 dargestellt.

Unsere/Hauptschlussfolgerungen lauteten wie folgt:

Die Zugabe an ausreichender Natriumcarboxymethylcellulose löst eine Phasentrennung in derselben Weise, wie vorstehend mit Alginat ersichtlich, aus;

nach einer Phasentrennung zeigt das Gemisch überwiegend viskoses Verhalten, das demjenigen einer Natriumcarboxymethylcellulose-Lösung ähnelt;

die Verdünnung mit Wasser löst eine wie vorstehend mit Alginat dargestellte Viskositätszunahme aus;

die Verdünnung mit SGF löst eine wie vorstehend mit Alginat dargestellte Viskositätszunahme;

die Viskositätszunahme bei Verdünnung des Gemischs mit SGF ist größer als die Viskositätszunahme bei Verdünnung mit Wasser; und

die prozentuale Viskositätszunahme Viskosität mit Natriumcarboxymethylcellulose ist im Allgemeinen geringer als diejenige des Systems Protanal LFR 5/60.

Insgesamt legen diese Daten nahe, dass sich Natriumcarboxymethylcellulose in einer ähnlichen Weise wie Alginat verhält, wenn es mit Xanthan in einem wässrigen System gemischt wird.

VERSUCHSERGEBNISSE – SATZ 8

Ähnliche Tests wurden durchgeführt, um zu ermitteln, ob einige übliche pharmazeutische Exzipienten (andere als ionische Spezies) eine Wirkung auf das Xanthan-Algnat-System aufweisen. Die Exzipienten waren D-Sorbit (Sigma Ultra Grade BN: 051K0005); Saccharose (Sigma Ultra Grade BN: 22K0065); und Glycerin (Sigma Ultra Grade BN: 121K0021). Alle stammten von Sigma Aldrich Chemical Company, Dorset, UK.

Lösungen wurden wie vorstehend beschrieben hergestellt. Die Exzipienten wurden der Xanthan-Stammlösung zugesetzt.

Die Ergebnisse des Rheologietestens sind in 31 dargestellt.

Unsere Hauptschlussfolgerung lautete, dass die Zugabe von Sorbit, Saccharose oder Glycerin in Konzentrationen von 5% keine deutliche Wirkung auf das Verhalten des Xanthan-Alginat-gemischten Systems aufweist.

VERSUCHSERGEBNISSE – SATZ 9

Ähnliche Tests wurden durchgeführt, um zu sehen, ob die Zugabe eines zweiwertigen Salzes eine ähnliche Wirkung wie das einwertige Salz auf das Xanthan-Alginat-gemischte System aufweist (siehe Versuchsergebnisse – Satz 3).

Calciumsalze wurden vermieden, da es ausführlich nachgewiesen wurde, dass Calcium eine Gelbildung in Alginatsystemen verursacht, wohingegen es sich zeigte, dass dies bei Magnesiumsalzen nicht der Fall ist. Das ausgewählte Salz war Magnesiumchloridhexahydrat (Sigma Ultra Grade BN: 072K0063, Sigma Chemical Company). Dies wurde der Xanthan-Stammlösung in derselben Weise wie die vorherige Zugabe von Natriumchlorid zugesetzt.

Die Konzentration von 0,771 % (berechnet als wasserfreies Salz) wurde zum Herstellen der Anzahl an erhältlichen positiven Ladungen, äquivalent mit 1 % Natriumchlorid, ausgewählt.

Die Lösungen wurden unter Verwendung eines wie vorstehend beschriebenen Mikroskops sichtbar gemacht.

Die Ergebnisse sind in 32 dargestellt.

Eine Phasentrennung trat immer noch bei 3,5–4% Alginat auf.

In einem zweiten Versuch wurde die Magnesiumchloridmenge geändert, und die rheologischen Eigenschaften wurden bewertet. Der Versuch war derselbe wie vorstehend beschrieben, außer dass die Magnesiumchloridkonzentration variierte.

Eine 10%ige Alginat-Stammlösung wurde wie vorstehend beschrieben hergestellt. Eine 4%ige Magnesiumchlorid-Stammlösung (als wasserfrei) wurde ebenfalls hergestellt (500 UpM, 10 Minuten). Diese wurden in geeigneten Verhältnissen gemischt, um die gewünschten Gemische durch Zugabe von Wasser nach Bedarf zu erzielen. Diese wurden bei 1000 UpM für eine Dauer von 5 Minuten gemischt und vor dem rheologischen Testen über Nacht stehen gelassen. Beim Beladen dieser Proben wurde darauf geachtet, dass die Proben zum Zeitpunkt des Aufbringens der Lösungen auf das Rheometer nicht beschädigt wurden.

Die Ergebnisse sind in 33 dargestellt.

Unsere Hauptschlussfolgerungen aus dieser Arbeit über Magnesiumchlorid lauten:

Xanthan und Alginat scheinen sich auf normale Weise in Gegenwart von Magnesiumchlorid aufzutrennen;

jedoch scheint die Gegenwart von Magnesiumchlorid die normalerweise in einem salzfreien System beobachtete deutliche Verminderung der elastischen Eigenschaften zu verhindern;

die Zugabe von Magnesiumchlorid zu Alginat scheint eine Gelbildung in einer konzentrationsabhängigen Weise über einer Grenzwertkonzentration von 0,5% einzuleiten;

die Gelbildungseigenschaften sind bei einer hohen Magnesiumkonzentration (> 1,5%) schwierig zu nachzuvollziehen, was zu größeren Fehlerbalken führt (dies könnte auf die Schwierigkeit zurückzuführen sein, eine Beschädigung des Gels beim Aufbringen der Probe auf das Rheometer zu vermeiden] und

die Gelbildungseigenschaften scheinen ein Maximum bei 1,2% zugesetztem Magnesiumchlorid zu erreichen.

VERSUCHSERGEBNISSE – SATZ 10

Die Wirkung des Ersetzens von Alginat durch Natriumpolyacrylat (NaPAA) – Poly(acrylsäure, Natriumsalz) – wurde untersucht. Die verwendeten Sorten waren:

Poly(acrylsäure, Natriumsalz) (Mw 30.000 als 40 Gew.-%ige Lösung.) BN: 03323DO

Poly(acrylsäure, Natriumsalz) (Mw 15.000 als 35 Gew.-%ige Lösung.) BN: 05206CA

Poly(acrylsäure, Natriumsalz) Mw 8.000 als 45 Gew.-%ige Lösung) BN: 032224KF

Alle stammten von Aldrich Chemical Company Inc., Milwaukee, USA.

Der Feuchtigkeitsgehalt der Poly(acrylsäure, Natriumsalz)-Lösungen wurde durch dreimaliges Trocknen der Proben von jeder der Lösungen im Vakuum über Phosphorpentoxid (BN:0258497, Fisher Scientific, Loughborough, UK), bis ein konstantes Gewicht erzielt wurde, genau bestimmt.

NaPAA-Stammlösung wurde durch teilweises Verdünnen der Marken-Lösung bei 500 UpM für eine Dauer von 10 Minuten hergestellt.

Die Stammlösungen wurden dann in der üblichen Weise (1000 UpM 5 Minuten) vereinigt.

Die Ergebnisse sind in 34 dargestellt.

35 ist ein mikroskopisches Bild des Materials, nachdem die Phasen sich getrennt hatten, und zeigt Stränge in einer Matrix.

Die Hauptschlussfolgerungen, die wir zogen, lauteten, dass Polyacrylatnatrium eine Phasentrennung in einer ähnlichen Weise wie Alginat auslöst und eine Mikrostruktur mit einem ähnlichen Erscheinungsbild ergibt; und dass ein zunehmendes Molekulargewicht die Konzentration, die zum Auslösen der Auftrennung in einer ähnlichen Weise wie diejenige, die mit Alginat dargestellt wird, erforderlich ist, senkt.

Weitere Tests wurden durchgeführt, um die Wirkungen der Verdünnung von Xanthan/Natriumpolyacrylsäure-Gemischen zum Bereitstellen eines Vergleichs mit Alginat zu überwachen.

Die Formulierungen wurden derart ausgewählt, dass die erste bekannte Polyacrylatkonzentration den Elastizitätsmodul des Gemischs auf 10% desjenigen von 1% Xanthan reduziert (d.h. den ersten Punkt, an dem G' weniger als 3–3,5 Pa beträgt).

Die Ergebnisse sind in 36 und 37 dargestellt.

Die Hauptschlussfolgerungen, die wir zogen, lauteten:

eine Verdünnung mit Wasser kann die Viskosität in einer ähnlichen Weise wie diejenige, die mit Alginat dargestellt ist, erhöhen;

durch Verwendung eines Polymers mit niedrigerem Molekulargewicht scheint das Verdünnungsprofil vorrangiger zu werden;

Polyacrylatnatrium bietet eine Alternative zu Alginat für dieses System; und

die Probe mit 8.000 Mw stellt das Potenzial für ein System bereit, das nur eine geringe Verdünnung erfordert, um die Viskositätserhöhung auszulösen. Dies bietet die Gelegenheit eines Produkts, bei welchem der Punkt, an dem die Viskosität zunimmt, eng gesteuert werden kann.

VERSUCHSERGEBNISSE – SATZ 11

Weitere Versuche wurden unternommen, um zu untersuchen, ob das verwendete Polymer speziell das Natriumsalz sein muss oder ob ein anderes Gegenion verwendet werden könnte. Das untersuchte Material war Kalium-Protanal LFR 5/60 (Forschungsprobe) BN: 2110995, von FMC Biopolymer Drammen, Norwegen. Die verwendeten Verfahren waren wie vorstehend für das Natriumsalz von LFR 5/60 beschrieben.

Die Ergebnisse sind in 38 dargestellt.

Die Hauptschlussfolgerung lautet, dass die Auftrennung mit Kaliumalginat ebenso wie mit Natriumalginat ersichtlich ist.

VERSUCHSERGEBNISSE – SATZ 12

Die Wirkung der Zugabe von amidiertem Niedermethoxyl(Low Methoxyl Amidated; LMA)-Pektin zu Xanthangummi wurde untersucht. Das Ziel bestand darin, eine größere Bibliothek von Polysacchariden zu ermitteln, die eine Phasentrennung einleiten. Das verwendete Pektinderivat war Unipektine OG 903 CS BN:20741401/1 (Degussa Texturant Systems, Newbury, UK).

Lösungsherstellung: Die entsprechende Wassermenge wurde unter Verwendung eines im Hause konstruierten Wassermantels, angebracht an einem Wasserbad des Typs Haake C25 mit einer F8-Zirkulator/Steuerungsanbringung auf 80°C erwärmt. Man ließ das Wasser für eine Dauer von 5 Minuten äquilibrieren. Das Pektin wurde dann im heißen Wasser in der üblichen Weise bei 500 UpM für eine Dauer von 15 Minuten dispergiert. Nach 15 Minuten wurde die Temperatursteuerung auf 20°C und der Rührer auf 50 UpM eingestellt. Dies wurde so belassen, bis die Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt war. Das Xanthan war wie vorher.

Die Gemische wurden mit Alginat, wie vorstehend beschrieben, hergestellt.

Die Ergebnisse sind in 39 dargestellt.

Betrachtet durch ein kreuzpolarisiertes Lichtmikroskop war eine Phasentrennung (bei 5% Pektinderivat) ersichtlich.

Die Hauptschlussfolgerungen lauteten, dass bei Zugabe von LMA-Pektin zu Xanthan immer noch eine Auftrennung stattfindet; und dass die Zugabe von LMA-Pektin einen ähnlichen Abfall des elastischen Verhaltens wie derjenige, der mit dem Alginat-System ersichtlich ist, verursacht.

VERSUCHSERGEBNISSE – SATZ 13

Die Wirkung der Zugabe eines lambda-Carrageens zu Xanthan wurde mit dem Ziel untersucht, eine größere Bibliothek von Polysacchariden zu ermitteln, die eine Auftrennung einleiten. Das verwendete Carrageen-Material war Viscarin GP 109F BN: 50502110 (FMC Biopolymer, Philadelphia, USA).

Lösungen wurden in einer ähnlichen Weise wie mit Alginat hergestellt. Jedoch wurden die Carrageen-Lösungen bei 1000 UpM für eine Dauer von 30 Minuten dispergiert.

Die Ergebnisse sind in 40 dargestellt.

Betrachtet durch ein kreuzpolarisiertes Lichtmikroskop war eine Phasentrennung bei 2,5% Carrageen ersichtlich.

Die Hauptschlussfolgerungen lauteten:

die Zugabe von Carrageen zu Xanthan löst eine Auftrennung aus;

die Zugabe von Carrageen verursacht einen ähnlichen Abfall des elastischen Verhaltens wie derjenige, der mit den Alginat-Systemen ersichtlich war; und

mit zunehmenden Carrageenkonzentrationen, über etwa 0,75%, wird eine Erhöhung des Elastizitätsmoduls erhalten. Dies gleicht den Ergebnissen, die mit den Alginaten mit hohem Molekulargewicht (z.B. Protanal H120L) ersichtlich waren.

VERSUCHSERGEBNISSE – SATZ 14

In einem vorbereitenden Test wurde ein Natriumalginat-„Block" mit niedrigem Molekulargewicht, Mw 1.500, verwendet, um eine Reihe von Zusammensetzungen mit 1 % Xanthan (Rhodigel 80) und Wasser herzustellen, um zu sehen, ob derartige Zusammensetzungen ein ähnliches Verhalten wie dasjenige, das vorstehend beschrieben wurde, zeigten.

Der Elastizitätsmodul einer Anzahl an Proben wurde gemessen, und die Ergebnisse in 41 grafisch dargestellt.

Es ist aus 41 ersichtlich, dass ein sehr großer Abfall des Elastizitätsmoduls bei relativ hohen Gehalten des Alginats im Bereich von 9 bis 14 Gew.-% Alginat vorlag. Der Hinweis besagt, dass das Verhalten demjenigen der anderen Proben glich, jedoch eine höhere Alginatkonzentration erforderlich sein könnte, um den Wechsel zwischen Heterogen und Homogen der Mikrostruktur auszulösen.


Anspruch[de]
Zusammensetzung, umfassend Wasser, ein erstes anionisches Polymer und ein zweites anionisches Polymer, wobei die Polymere derart sind, dass durch Zusammenmischung mit der Zusammensetzung mit weiterem Wasser eine verdünnte Zusammensetzung mit erhöhter Viskosität hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung vor der Zusammenmischung mit Wasser eine Viskosität nicht über 500 mPa·s (Scherrate 1 s–1; 25°C) aufweist. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung mindestens 0,2 Gew.-% des ersten und/oder des zweiten anionischen Polymers enthält (vor jeglicher Zusammenmischung mit Wasser). Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zusammensetzung bis zu 20 Gew.-% des ersten und/oder zweiten anionischen Polymers enthält (vor jeglicher Zusammenmischung mit Wasser). Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste anionische Polymer Xanthan ist. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite anionische Polymer ausgewählt ist aus einem Alginat, einer Carboxymethylcellulose, einem Acrylatpolymer, einem Carrageen und einem Pektin. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung mindestens 90 Gew.-% Wasser enthält. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Konzentration an erstem anionischen Polymer und zweitem anionischen Polymer derart ist, dass durch Mischen von 1 Volumen der Zusammensetzung mit einem Wasservolumen im Bereich von 0,1–5 Volumenteilen eine verdünnte Zusammensetzung mit erhöhter Viskosität erhältlich ist. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die (ursprüngliche, unverdünnte) Zusammensetzung eine im Wesentlichen heterogene Mikrostruktur aufweist. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die verdünnte Zusammensetzung eine im Wesentlichen homogene Mikrostruktur aufweist. Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das erste anionische Polymer Xanthan ist und die heterogene Mikrostruktur in einer an zweitem anionischem Polymer reichen Matrix Xanthan-reiche Stränge umfasst. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung vor der Zusammenmischung mit Wasser eine Viskosität nicht über 250 mPa·s (Scherrate 1 s–1; 25°C) aufweist. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung die Eigenschaft aufweist, dass sie durch Zusammenmischung mit einem gleichen Wasservolumen eine Viskositätserhöhung von mindestens 50 mPa·s (Scherrate 1 s–1; 25°C) erfährt. Zusammensetzung nach Anspruch 12, wobei die Zusammensetzung die Eigenschaft aufweist, dass sie durch Zusammenmischung mit einem gleichen Wasservolumen eine Viskositätserhöhung von mindestens 100 mPa·s (Scherrate 1 s–1; 25°C) erfährt. Zusammensetzung aus Wasser, einem ersten anionischen Polymer, nämlich Xanthan, und einem zweiten anionischen Polymer, ausgewählt aus einem Alginat, einer Carboxymethylcellulose, einem Acrylat, einem Pektin und einem Carrageen, wobei die Mikrostruktur in einer an zweitem anionischem Polymer reichen Matrix Xanthan-reiche Stränge umfasst, wobei die Zusammensetzung vor der Zusammenmischung mit Wasser eine Viskosität nicht über 500 mPa·s (Scherrate 1 s–1; 25°C) aufweist Zusammensetzung, umfassend Wasser, 0,2–5 Gew.-% eines ersten anionischen Polymers und 0,2–5 Gew.-% eines zweiten anionischen Polymers, wobei die Zusammensetzung die folgenden Eigenschaften aufweist:

a) Bis zu einem Grenzwert des zweiten anionischen Polymers im vorstehend angegebenen Bereich zeigt die Zusammensetzung ein elastisches Verhalten,

b) jenseits dieses Grenzwerts zeigt die Zusammensetzung ein viskoses Verhalten,

c) jenseits dieses Grenzwerts kann die Zusammensetzung durch Zusammenmischung mit weiterem Wasser in ihrem Verhalten elastisch gemacht werden; und

d) die Zusammensetzung weist vor der Zusammenmischung mit Wasser eine Viskosität nicht über 500 mPa·s (Scherrate 1 s–1; 25°C) auf.
Zusammensetzung, umfassend Wasser, 0,2–5 Gew.-% eines ersten anionischen Polymers und 0,2–5 Gew.-% eines zweiten anionischen Polymers, wobei die Zusammensetzung die folgenden Eigenschaften aufweist:

a) Bis zu einem Grenzwert des zweiten anionischen Polymers im vorstehend angegebenen Bereich ist die Zusammensetzung eine homogene Zusammensetzung,

b) jenseits dieses Grenzwerts ist die Zusammensetzung eine heterogene Zusammensetzung,

c) jenseits dieses Grenzwerts kann die Zusammensetzung durch Zusammenmischung mit weiterem Wasser homogen gemacht werden; und

d) die Zusammensetzung weist vor der Zusammenmischung mit Wasser eine Viskosität nicht über 500 mPa·s (Scherrate 1 s–1; 25°C) auf.
Zusammensetzung, umfassend Wasser, 0,2–5 Gew.-% eines ersten anionischen Polymers und 0,2–5 Gew.-% eines zweiten anionischen Polymers, wobei die Zusammensetzung die folgenden Eigenschaften aufweist:

a) Bis zu einem Grenzwert des zweiten anionischen Polymers im vorstehend angegebenen Bereich weist die Zusammensetzung eine Viskosität von mindestens 1 Pa·s. auf,

b) jenseits dieses Grenzwerts weist die Zusammensetzung eine um mindestens 50 mPa·s. niedrigere Viskosität als in a) auf,

c) jenseits dieses Grenzwerts kann die Zusammensetzung durch Zusammenmischung mit weiterem Wasser um mindestens 50 mPa·s. viskoser als in b) gemacht werden; und

d) die Zusammensetzung weist vor der Zusammenmischung mit Wasser eine Viskosität nicht über 500 mPa·s (Scherrate 1 s–1; 25°C) auf.
Verfahren zum Verdicken einer Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren das Zusammenmischen der Zusammensetzung mit Wasser bei oder kurz vor der Abgabe an einen gewünschten Verwendungsort zum Erhalt einer verdünnten, verdickten Zusammensetzung umfasst.






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