具有聚合物壳的粒子及其制备 本发明涉及缩聚物及其制备,特别是涉及由这些聚合物形成的膜,尤其是胶囊壁。特别地,本发明涉及粒子的制备,该粒子具有被聚合物壳包封的芯材料形成的芯,还包括在一种液体中呈基本上稳定的分散体形式的粒子的制备。
已经公知有多种方法可形成具有壳芯结构的胶囊。一种方法包括聚合物在芯周围的凝聚。由包围在水性芯周围的聚合物溶液形成凝聚层,并适用于可用在液体洗涤剂浓缩物中的微胶囊的生产的方法,公开于例如EP356239和WO92/20771中。但是通过这种工艺还难于得到这样的制品,即在浓缩物中时,酶可令人满意地存在于粒子中,而当浓缩物稀释于洗涤用的水中时,酶又可从粒子中被可靠地释放出来。
另一公知的制备具有壳芯结构的胶囊壳的方法是界面聚合,其中一种或多种单体在分散相和连续相地界面上进行聚合,形成包围分散相的壳。界面聚合的一种具体类型是界面缩合(IFC)聚合。一种水溶性的IFC反应物(在水相中)和一种油溶性的IFC反应物(在油相中)反应的结果是,在油相和水相的界面上形成了聚合物壳。
通过形成水包油分散体并使IFC聚合发生在每一分散的油滴周围,IFC聚合已被用来包封疏水性或油性芯。进行这一反应的方法已经发展到能使这种包封达到相当令人满意的程度。然而当芯材料为水性或亲水性时,这些方法便无任何意义,而必要的却应是,在油包水分散体中进行IFC聚合,即在水性或亲水性的芯材料分散于连续的油相中的分散体中进行。
尽管在一些专利中,例如在JP-A-63-137996中有这样的报道,即油包水法具有令人满意的可操作性,但我们发现使用环境上可接受的材料达到令人满意的结果,在实际中并不是简单的。例如其危险之一是,相当量的产品会是沉积物或未被包封,并且该方法可能需要使用卤代烃。对于IFC聚合来说这会带来好的性能,但现在从环境角度考虑它是不可取的。当需要获得较小的粒径(例如至少90重量%的小于30μm),产品中几乎所有的芯材料均被包封在这样的粒子内,并且粒子实际上稳定地分散于液体中时,用这一方法会特别困难。
有人可能会想到通过使用油包水乳化剂,来促进细分散体,即乳液的形成。然而我们发现,当使用通常的油包水乳化剂,如Span85(商标)时,很难得到令人满意的包封粒子在油中的分散体,特别是当分散相的量相当高时。提高通常类型的油包水乳化体系的量或其效率,不会改善结果。而是似乎倾向于减少令人满意的壳的形成,并且提高壳的非均一性的风险。
在EP-A-0671206中,公开了一种制备微胶囊壳的IFC法,该微胶囊的粒径小于1μm,其特征是使用了一种嵌段共聚物作为保护胶体。IFC反应物之一和壳材料的混合物分散于一种与水不混溶的液体中,而另一种IFC反应物则被滴于其中。在每一实施例中,芯材料为基于聚乙二醇的非水性芯,稳定剂选自聚硅氧烷聚氧化亚烷基嵌段聚合物,甲基丙烯酸月桂酯和聚丙烯酸羟乙酯的嵌段聚合物,以及甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸十六烷基酯和甲基丙烯酸羟乙酯的环氧乙烷加成物的接枝聚合物。由于它们非常明显的物理分离亲水部分(即亲水性嵌段)和疏水部分(即疏水性嵌段),这些稳定剂体系某种程度上类似于油包水乳化剂。当以EP671206中所述的方式使用时,这些体系所得的结果并不令人满意。
因此,现在仍需要可以方便的方式使用方便的和环境上可接受的材料进行的IFC方法以及IFC产品,以获得令人满意的壁结构,以及令人满意的和预先确定粒径的产品。
按照本发明,我们提供了一种含有在壳内具有亲水性芯的粒子的粒子组合物,该壳包括含有(a)和(b)的缔合产物的膜,其中(a)为一种IFC缩合产物,它是通过具有至少两个第一缩合基团的第一IFC反应物和具有至少两个第二缩合基团的第二IFC反应物之间的反应形成的,(b)为一种两亲聚合稳定剂,该稳定剂将富集在油和水之间的界面上并具有重复的疏水性基团和与第二缩合基团缔合的重复的反应性亲水基团。
缔合可包括反应性亲水基团和第二缩合基团间的缩合反应。例如,作为优选的,当反应性亲水基团含有羧酸基团,并且第二缩合基团为氨基时,缔合可以包括稳定剂和IFC缩合产物之间的酰胺缩合物连键的形成。特别地,认为这将发生在当稳定剂为烯属不饱和羧酸酐,如马来酸酐的共聚物时。
然而缔合也可以是任何其它类型的导致在稳定剂和第二反应物(因此也就是IFC缩合产物)间产生相互吸引的缔合作用。缔合常包括离子缔合,例如由于在羧基和与它们可形成盐的基团间形成离子盐。例如聚合稳定剂可含有羧基,于是成盐的胺类IFC反应物将与它们形成盐。因此优选的是,胺应以游离碱的形式被引入,以使羧基和其它在反应混合物中的酸部分的竞争最小化。
似乎这样可达到最佳的结果,即当聚合稳定剂为烯属不饱和多羧酸(包括二元羧酸和酸酐),如马来酸或马来酸酐的共聚物,并且第二反应物为多胺(包括二元胺,三元胺和四元胺),优选为在氨基基团间有2至6个碳原子的多胺时。看上去邻近的羧基和二元胺或更高级胺基团的这种构型,特别有助于胺和稳定剂间的强缔合作用的形成,这可能是由于邻近的羧基和二元胺基团间内部的、成环形式的盐的形成所至。
本发明还提供在壳内具有亲水性芯的粒子的多种制备方法,其中该壳是由具有至少两个第一缩合基团的基本上油溶性的第一IFC反应物,和具有至少两个第二缩合基团的基本上水溶性的第二IFC反应物间的IFC聚合形成的。这些方法均包括形成水性芯组合物在与水不混溶的液体中的油包水乳液,该芯组合物含有芯材料和第二反应物,该液体含有一种油溶性的或油可溶胀的聚合稳定剂,将该分散体与第一IFC反应物混合,并使得在第一和第二IFC反应物间发生反应,由此形成壳。
在一优选的方法中,聚合稳定剂为具有重复疏水基团和重复反应性亲水基团的两亲聚合稳定剂,并且在与第一IFC反应物混合之前,反应性亲水基团与第二IFC反应物的第二缩合基团发生缔合(例如通过缩合或成盐)。
在另一优选的方法中,聚合稳定剂含有羧酸侧基,第二IFC反应物为胺,在与第一IFC反应物混合前,将油包水分散体均化。这种均化是有利的,因为它不仅生成为最终粒子所需的粒径,而且还使羧基和氨基间形成一定形式的缔合。例如,均化是通过搅拌至少一分钟进行的,通常为三至十分钟或更长。温度可以为室温或升高一些,如40~80℃。
在本发明的另一优选方法中,聚合稳定剂为由烯属不饱和亲水单体和烯属不饱和疏水单体的混合物的共聚合形成的无规共聚物。
在本发明的另一方法中,分散体与第一IFC反应物的混合是在这样的条件下通过混合分散体和第一反应物而进行的,即在混合过程中,分散体与第二反应物的重量比保持基本恒定。
特别地,该方法的实施是优选通过含有分散体的物料与含有第一反应物的物料的在线混合而进行的,因为通过这样的方式可较易控制分散体与第一反应物的比例,以保持其基本恒定或任何所需的其它比例。
在本发明的其它优选方法中,通过向分散体中添加一种与水混溶的有机液体(优选表面活性剂)并蒸馏掉与不混溶的液体,来处理所得的粒子在与水不混溶的液体中的分散体,由此形成粒子在与水混溶的有机液体中的分散体。若需要的话,也可以蒸馏在与水不混溶的液体和/或与水混溶的液体中的分散体,以使得它们基本上无水。
本发明的方法,特别是那些使用在第一和第二反应物反应之前与第二反应物以某种方式缔合的聚合稳定剂的方法,可以令人满意的浓度生成更加均匀的粒子,特别是它可生成小的包封粒子(至少90重量%小于30μm)的基本上稳定的分散体。它们可以对IFC壳的生成产生有利的影响。例如,通过最优化聚合稳定剂及其量,可以减少用来得到具有规定性能的壳的两种反应物或反应物之一的量。而且,与不使用聚合稳定剂相比,使用稳定剂得到的粒子可以更容易地稳定分散于另一液体(例如液体洗涤剂浓缩物)中。
本发明的方法可包括随后的步骤,即将水性芯组合物中的大部分或全部水蒸馏掉,直至粒子含有包封在IFC聚合物壳内的基本上无水的芯。蒸馏通常是指共沸蒸馏,因为一些有机液体常常与水一起蒸馏掉。
在本发明的另一方面,可以形成其它含有膜的制品。由此在水相和油相间可形成一种界面,例如形成平坦膜的平坦界面,或形成管的管形界面,在该界面处形成的膜可以是IFC缩合产物和两亲聚合稳定剂的缔合产物。尽管本发明可以这样的方式应用于膜的制备,但为方便起见,所有进一步的详细说明均与粒子的制备相关。
本发明可应用于相对较粗的粒子的制备,例如至少90重量%的大于50μm,典型地大于100μm,并且通常90重量%的小于1000μm,并常常是小于500μm。这些珠粒可以干燥珠粒的形式从分散体中分离。
优选地,本发明可应用于较细粒子的制备,通常至少90重量%的粒子的干燥粒径小于30μm。本发明不仅可以制备相对较高浓度(例如最终产物的25~50重量%)的这种粒子,而且还可制备基本上为单个形式并基本上稳定分散于与水不混溶的液体中的这些粒子。
关于粒子的干燥粒径,是指分散体已经被蒸馏而得到基本上无水的芯,例如总水含量(基于粒子的总重量)低于20%,通常低于10重量%,在这之后测得的粒子的粒径。然而在任何特定的方法,如果不可能将分散体干燥,那么可以通过测定粒子湿粒径并同时估计如果粒子被干燥将收缩的程度,来估计干燥粒径。
关于粒子为基本上单个的并稳定分散于与水不混溶的液体中,是指大于30μm的粒子的总数(包括附聚的粒子)为小于10重量%,并且优选地,粒子无沉降,但即使确有沉降发生,沉降粒子通过温和的搅拌也可很容易地被再分散。优选地,至少80重量%的(且优选至少90%)粒子的干燥粒径小于15μm或20μm,并且粒径大于15μm或20μm的附聚粒子的数目应很低。优选地,干燥粒径为至少70重量%的(且优选80%或90%)小于10μm。粒子小的程度可以是,例如50%小于1μm,但优选至少50%,最优选至少70重量%,粒径范围为1~5μm。
另一种定义粒径的方式是,平均粒径(基于重量平均)优选小于20μm,最优选小于10μm,通常的范围为1~5μm。
粒子必须初始时以在与水不混溶的液体中的油包水分散体的形式制备。优选地,该液体无卤代烃(如氯仿),优选为烃。
所得的分散体,任选地在蒸馏使芯基本上无水后,可原样提供给使用者,例如用于将其掺入洗涤剂浓缩物中。然而,通常优选地,将分散体形成于其中的与水不混溶的液体,换为一种不同的可以是另一种与水不混溶的液体的有机液体,但它通常是一种表面活性剂或者是一种与水混溶的液体并可含有一些水。然而通常方便的是,在该液体中水的量保持相对较低,例如低于20重量%,以使最终的组合物为在基本上非水性液体中的分散体。
达到液体转变的适宜方法,例如公开于WO94/25560。该方法包括,在与水不混溶的液体中形成初始的IFC分散体,任选地通过分散体的共沸蒸馏将分散的粒子脱水,并向该分散体中加入选自与水不混溶的液体以及优选地,表面活性剂和与水混溶的液体的液体,并且该液体与初始的与水不混溶的液体相比,其挥发性低,从分散体中将初始的与水不混溶的液体蒸馏掉,直至初始的与水不混溶的液体在分散体中的残留量低于分散体液相的20重量%。
尽管分散体通常要脱水(在添加表面活性剂或其它液体之前、之中或之后),但是水的去除并不是必要的,因为水通常可与连续相很好地平衡化。这一发现对于本发明是有用的,但也适合于WO94/25560公开的方法。
所加的液体可以是与水混溶的、有机液体,也可以是水性的。例如,它可以是二元醇,但优选它为一种表面活性剂,通常为非离子表面活性剂,其结果是最终的产物为粒子在表面活性剂中的分散体。在表面活性剂或其它分散体中,粒子的量一般为干燥重量大于5%或10%,通常为大于20%或更多。分散体可以是流体或可熔化的,即当冷却时非水性液体可以是蜡状的,并且要成为液态时必须要加热。为获得适宜材料和加工条件的详细说明,可参考WO94/25560。
因此,本发明还提供一种新的组合物,它含有在水性液体(例如一种水性表面活性剂)中的粒子的分散体,该粒子具有在聚合物壳内的水性芯。这可以通过任何适宜的IFC或其它成壳方法形成,优选的是通过使用这里所述的聚合稳定剂的IFC法。
本发明的方法可以制备粒子在基本上非水性液体或水性液体中的分散体,该粒子至少90重量%的干燥粒径小于30μm,其中粒子基本上单个并稳定地分散在液体(或蜡)中,其中粒子具有由缩聚物形成的壳包围的芯,分散体被油溶性的或油可溶胀的两亲聚合稳定剂稳定。当液体为一种可熔化的蜡,而不是室温下真正的液体时,则该分散体将为室温下可熔化的固体。芯可以包括一种聚合物基质,并通常包括一种活性组分,如一种酶。
由本发明得到的组合物可以任何适宜的方式使用。例如,当活性组分为一种洗涤剂酶或其它洗涤剂材料时,在油、表面活性剂或其它液体中的分散体可被分散到一种洗涤剂液体浓缩物中,如同日申请……中所述,参考PRL03621WO,要求特别是1995年12月29日的GB9526706.8的优先权。
当进行具有水性芯的粒子的起始制备时,把要提供芯材料的水性组合物分散到一种与水不混溶的非水性液体中。分散体中包括一种基本上为水溶性的、油溶性很低或无油溶性的IFC反应物。在某些情形下,可在包封前、过程中或之后引入某些要掺入到粒子的芯或壳中的组分(例如一些IFC反应物或pH值调节剂)。若需要的话,基本上为水溶性的反应物可在它被分散到与水不混溶的液体中之前混入水性芯组合物中,但如果需要的话,反应物以及任选地其它适宜的组分(例如pH值调节剂,如氢氧化钠),可被混入预先形成的、在与水不混溶的液体中的水性组合物的分散体中。在某些情形下,在水性芯组合物中,IFC反应物可以是水。在某些情形下,由两个或多个顺序的反应形成壳。
通常优选的是,水溶性的反应物应当在油相中具有足够的溶解度,即它的一小部分溶解在油相中,或至少是迁移至油和水相间的界面。这将促进稳定剂和基本上为水溶性的反应物间的所希望的缔合。
聚合稳定剂应在IFC聚合发生前存在于油相中,并且在实际中通常优选的是,在水性芯组合物分散到稳定剂中之前把稳定剂加入到与水不混溶的液体中,尽管若需要的话,一些或全部的稳定剂可与水性芯组合物一起或在它之后加入。通常,稳定剂是以在油中溶胀或溶解的稳定剂的溶液的形式提供,所述油成为与水不混溶的全部液体的一部分。
在起始分散体形成过程中所具备的条件下,若油溶性IFC反应物基本上无反应性,那么反应物也可以在水性芯组合物在与水不混溶的液体中的分散体形成的过程中或之前,含于与水不混溶的液体中。通常优选的是,在含有两亲聚合稳定剂的与水不混溶的液体中,形成水性芯组合物和水溶性IFC反应物的水性分散体,然后将油溶性的IFC反应物混入该分散体中。通常先不加油溶性IFC反应物,直至在稳定剂和其它IFC反应物间有足够的时间(通常至少为2分钟,例如3~20分钟)发生缔合。为促进缔合,通常使用均化和其它混合手段。
为达到所需的粒径,可以任何所需的均化程度来使分散体形成。因此若需要相对较粗的粒子,则简单的搅动即足够,而若需要细粒径,则需要通过一个或多个Silverson或其它的均化器。
然后便可以进行水溶性和油溶性IFC反应物间的反应。油溶性反应物在水中的溶解度低或在水中无溶解性。基于反应物间的组合,该反应在混合温度下即可相对自发地进行,或更通常是,通过加热整个分散体来促进反应,例如加热至30~90℃。较为可取的是,在添加油溶性反应物之前,先将分散体加热或冷却至适宜的反应温度,和/或在加入到分散体中之前,先加热或冷却反应物(通常反应物溶解在溶剂中)。可以纯净物的形式加入油溶性反应物,但为便于使油溶性反应物混入预先形成的分散体中,优选将反应物以在适当的,例如有机溶剂中的溶液形式加入。溶剂成为分散体的部分与水不混溶的液相。
通常在发生反应的同时需要搅拌分散体。尽管反应看上去很快即基本上完成,例如从油溶性IFC反应物加入起5分钟内,但通常需要在选定的反应温度下连续搅拌至少10分钟,上至1小时或更多,典型地约半小时,以便最大限度地给予机会使反应进行完全。然后搅拌可以被中止,所得的组合物或者原样使用,或者通常是使其脱水,并且优选地,通过上述常用的方法进行溶剂转换。
对于水溶性IFC反应物,是指溶解于水性芯组合物中的反应物(或水,当它为反应物时)。对于油溶性IFC反应物和油溶性两亲聚合稳定剂,是指溶解于与水不混溶的液体中的反应物或稳定剂。相应地,以较大的分配系数,通常至少为5,一般大于10,水溶性的IFC反应物将进入水相,油溶性的IFC反应物和聚合稳定剂将进入与水不混溶的液体中。聚合稳定剂不必真正地溶解于与水不混溶的液体中(只要它在水中溶解极少),但可以是胶体或其它分散体的形式,因此可被描述为油可溶胀的而不是油溶性的。
与水不混溶的液体可仅由一种非水性液体组成,或可以是两种或多种非水性液体的混合物。为使水性芯组合物和水溶性IFC反应物向油相的迁移达到最小,它应当是与水不混溶的。该液体可以是任何环境上可接受的与水不混溶的液体,它具有合适的挥发性,并具有其它有利于分散体形成和最终通过蒸馏去除(若适宜的话)的性能。优选地,该液体为烃,优选沸点相对较低,即挥发性的脂族烃。通常该液体为链烷烃。
聚合稳定剂优选为两亲性的,两亲是指它包括重复性亲水和疏水单体单元。
该聚合物可以是缩聚物,这种情况下通常为油溶性聚合物和水溶性聚合物的缩合物。油溶性聚合物通常为聚羧酸酯,水溶性聚合物为聚乙二醇或其它多羟基化合物,例如在GB-A-2002400中所公开的,由此该聚合物可以是聚乙二醇和羟基硬脂酸的缩合物。优选的已含有一些氨基基团的缩聚物,是当水溶性聚合物为聚胺时形成的,如在EP-A-333501中所公开的。因此缩聚物可以是羟基硬脂酸和聚乙烯亚胺的缩合物。用于IFC法中的嵌段共聚物公开于EP-A-671206中,但是它们不如离子聚合物适用,尤其是离子无规聚合物。
因此通常优选的聚合物是至少一种离子的、因而亲水性的烯属不饱和单体与至少一种水不溶性的非离子、因而疏水性的烯属不饱和聚合物的无规共聚物。对于无规聚合物,仅仅是指由单体的混合物通过共聚合得到的聚合物。
优选的两亲聚合稳定剂为离子性的。它可以是两性的或阳离子的,但优选为阴离子的,因此优选为至少一种阴离子单体与至少一种水不溶性的非离子单体的共聚物。基于离子单体和水不溶性的非离子单体的总摩尔量,离子单体的摩尔量通常为1~50%(常为10~30%)。
如上所述,在稳定剂中使用二羧酸组分,似乎可促进稳定剂和IFC缩合物之间的缔合作用。为促进这种缔合,通常羧基以游离酸的形式存在,以便于形成内盐。然而在其它情形下,当羧酸基团以烯属不饱和羧酸基团的短链烷基酯,如(甲基)丙烯酸基团的C1~4低级烷基酯的形式存在时,可达到适当的缔合作用,如缩合。
通常适宜的稳定剂为含有疏水性和亲水性部分的加成共聚物,两部分的比例是这样的,即能使稳定剂驻留在油相和水相间的界面上。所需的侧基通常通过选择单体而引入,但在最终稳定剂中的侧基也可以通过缩合或其它反应引入稳定剂上,在其用于本发明之前被引入(不优选)。
20℃下在己烷和去离子水之间,水不溶性的非离子单体的分配系数K应至少为5,优选至少为10。适宜的疏水性单体包括α,β-烯属不饱和羧酸的高级烷基酯,如丙烯酸十二烷基酯,甲基丙烯酸十二烷基酯,丙烯酸十三烷基酯,甲基丙烯酸十三烷基酯,甲基丙烯酸十四烷基酯,丙烯酸十八烷基酯,甲基丙烯酸十八烷基酯,马来酸酐的乙基半酯,马来酸二乙酯,以及其它由具有4~20个碳原子,优选8~20个碳原子的链烷醇,与烯属不饱和羧酸,如丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、衣康酸和乌头酸反应得到的烷基酯。其它适宜的疏水性单体包括苯乙烯,烷基苯乙烯类,如甲基苯乙烯,乙烯基酯,包括乙烯醋酸酯,乙烯基卤化物,丙烯腈,甲基丙烯腈,乙烯,丁烯,丁二烯和其它烯烃,以及非离子性乙氧基化的表面活性剂的烯丙基醚类。
适宜的亲水部分包括所有可进行加成聚合的水溶性烯属不饱和单体,如丙烯酸,甲基丙烯酸,丙烯酰胺,2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸,衣康酸,马来酸,富马酸;烯属不饱和四元化合物,如与氯代甲烷季铵化的丙烯酸或甲基丙烯酸二甲氨基乙酯,二烯丙基二甲基氯化铵乙烯基或烯丙基磺酸盐,乙烯基或烯丙基胺,烯属不饱和酸的羟基低级烷基酯,和其它烷氨基烷基(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰胺。
特别可取的是,使用多羧酸,尤其是二羧酸,如马来酸(或者以酸或者以酸酐的形式使用)或衣康酸,作为酸组分的全部或部分(例如,至少为酸重量的20%,通常至少为50%)。
还可以包括其它的烯属不饱和共聚用单体,从而调节稳定剂的溶解度参数,以促进稳定剂在油相和水相间界面处的沉降和驻留。
适宜的单体为烯属不饱和羧酸如丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、衣康酸和乌头酸的短链烷基酯,其中烷基通常含有1~4个碳原子,例如丙烯酸或甲基丙烯酸甲酯,丙烯酸或甲基丙烯酸丁酯。
疏水性和亲水性单体的比为,90重量份疏水性单体比10重量份亲水性单体,至20重量份疏水性单体比80重量份亲水性单体。
当掺入短链酯时,它们在共聚物中代替了疏水性单体,并且短链酯的干重量比不超过50份。还可以包括少量的其它非干扰性单体,如二官能度或其它多官能度单体。
在任何特定的方法中,最佳单体混合物,以及由此所得的最佳稳定剂,尤其将取决于与水不混溶的液体、芯材料、IFC反应物和这些当中每一个的比例的选择。
通常,稳定剂的分子量(由凝胶渗透色谱法测定)为大于2000,优选为大于10000,上至如100000或200000。
适宜的混合物和分子量的选择可这样进行,即在油包水乳液中进行IFC聚合,并将产物进行微观检测。此外,为便于油相和水相的选择,也可如下述进行简单的试验。
将含有水溶性IFC反应物的水相,以一层的形式铺展于一容器内。在选定的反应温度下,将油相以最小的混合方式铺展于其上,油相中含有选定量的IFC反应物。发现在界面处形成的膜的质量,依两相的含量,如任何聚合稳定剂及其量的不同而不同。一旦发现两相的组合既能得到令人满意的油包水分散体,又能得到在上述试验中的膜,则可预言将形成合适的壁。可以这种方式选择用于本发明第二方面的材料的组合。
该试验优选用于稳定剂的最优化选择。相应地,一旦发现一种单体浓度和稳定剂浓度可以得到合适的膜,则可以在连续的试验中改变稳定剂及其量并观察对膜质量的影响。
当稳定剂被大量的常规非聚合油包水乳化剂所代替或补充时,则膜的质量显著降低,并且不能得到粘结膜。其原因尚不清楚但似乎是,由于在油相内亲水性胶束的形成,乳化剂可促进相的乳化并促进油相内的沉淀聚合,而稳定剂可促进相的乳化和在界面处聚合的浓度。
优选地,聚合是在基本上不存在(例如低于3%,优选低于1%,更优选为0或近似为0)非聚合油包水乳化剂或其它干扰本方法的令人满意的性能的材料下进行的。
IFC反应物的选择是要得到所需的缩聚物。特别优选的缩合物为聚酰胺,但可在本发明中形成的其它缩合物是聚酯类,聚氨酯类,聚脲类和环氧化衍生物(epoxies)。聚酰胺的使用特别适用于洗涤剂胶囊。当缩合物为聚酰胺时,它最好是通过二胺(或更多元胺)与二羧酸(或更多的羧酸)的反应得到,二羧酸通常为其衍生物形式,如酰卤或酸酐。优选的胺为基本上水溶性的IFC反应物,并可以是一种或多种脂族多胺,如乙二胺,六亚甲基二胺,己二胺,二亚乙基四胺,亚乙基四胺,二氨基苯,哌嗪,四亚甲基五胺,或优选地,二亚乙基三胺。
优选地,酸组分为油溶性的IFC反应物,并可呈酰卤的形式。它可以是,例如己二酰氯,癸二酰氨,邻苯二甲酰氯或十二碳烷二酰氯,但优选对苯二酰氯。
应当指出的是,水溶性反应物在油相中可有一定的溶解度,以使其可与油溶性两亲聚合稳定剂在油相中反应。例如,游离碱胺类即是优选的,通常它们在油相中具有一定的溶解度。
当缩聚物为聚酯时,它可以通过例如任何上述的作为油溶性IFC反应物的酸或酸衍生物,与水溶性的多醇,如乙二醇、丁二醇、聚己酸内酯二醇或双酚A反应形成。
当缩聚物为聚氨酯时,它可通过选自任何上述的作为水溶性IFC反应物的、适宜的羟基或胺类化合物,与油溶性的异氰酸酯反应物如甲苯二异氰酸酯,或其它适宜的物质如六亚甲基双氯甲酸酯反应形成。
另一类聚氨酯可通过使用油溶性的异氰酸酯齐聚物得到。它与水在界面处反应形成氨基,氨基又与异氰酸酯基在油相反应,在界面处形成IFC膜。
当缩聚物为环氧类物质时,它可通过例如乙二胺或其它水溶性的胺或羟基化合物,与作为油溶性IFC反应物的环氧树脂反应得到。
优选地,本发明的方法包括,形成水性芯相在与水不混溶的液体中的油包水分散体,该与水不混溶的液体含有聚合物作为稳定剂,并且不含有第一缩合基团,使聚合物与在与水不混溶液体中具有足够溶解度以便于与聚合物反应的非聚合第一反应物反应,然后使第二油溶性的IFC反应物分散于分散体中,并进行缩合。该反应在混合温度下即可相对自发地进行,或通常是,通过加热整个分散体来促进反应,例如加热至30~90℃。较为可取的是,在添加油溶性反应物之前,先将分散体加热或冷却至适宜的反应温度,和/或在加入到分散体中之前,先加热或冷却反应物(通常溶解在溶剂中)。可以纯净物的形式添加油溶性反应物,但为便于使油溶性反应物混入预先形成的分散体中,优选将反应物以在适当的,例如有机溶剂中的溶液形式加入。溶剂成为分散体的部分与水不混溶的液相。
通常在反应发生的同时需要搅拌分散体。尽管反应看上去很快即基本上完成,例如从油溶性的第二IFC反应物加入起5分钟内,但通常需要在选定的反应温度下继续搅拌至少10分钟,上至1小时或更多,典型地约半小时,以便最大限度地给予机会使反应进行完全。然后可以中止搅拌,所得的组合物或者原样使用,或者通常是使其脱水,优选地,以上述常用的方法进行溶剂转换。
尽管本方法可通过将第二反应物加入到分散体中来进行,但优选地,本方法是在如下的条件下通过混合分散体与第二反应物进行的,即分散体与第二反应物的重量比在混合过程中基本上恒定,例如该比例在全过程中的变化不超过约1.5或2倍。优选地,该方法是通过两种物料的在线混合进行的,一种物料含有分散体而另一种物料含有第二反应物。通过这一方式,第二反应物与第一反应物的比例可在全过程中基本上保持恒定,因此,第二反应物与分散体中第一缩合基团间的反应程度可保持得更加一致。
要形成胶囊芯的材料通常为亲水性的,并通常以水性组合物的形式引入到该方法中。它可以仅含有包陷入胶囊内的活性组分的水溶液或水性分散体。例如芯材料可包括任何将优先分配入该方法的水相中的活性组分。优选地,为使通过壳迁移的危险性最小化,该活性组分应具有高的分子量。例如,它可以结晶的形式,或以大分子的配合物的形式。该活性组分可以是,例如,农业上适用的活性组分如除草剂或杀虫剂,药物上适用的活性组分,香料,或生物活性物质如酶。其它适宜的活性组分包括荧光增白剂,光漂白剂,蛋白质,酶的底物或酶稳定剂。较适宜的可以是这些活性组分的组合,如酶及其稳定剂。
油墨(包括各种染料或颜料组合物)和在破裂或其它释放机制之前需要与其它物质保持隔离的化学活性物质,也可以作为活性组分使用。
优选的活性组分包括各种酶。酶可以例如纯化酶形式,或含有细胞碎片和/或酶初始生产的其它副产物的提取物(如发酵液)的形式被引入。非常适宜的酶包括可适用于洗涤剂,以及用于工业过程(例如在淀粉加工工业,织物处理或蛋白质工业)的各种类型的酶。
与本发明内容相关的酶包括,但不限于下述[酶分类号(EC numbers),这里是按照Recommendations(1992)of the Nomenclature Committee ofthe International Union of Biochemistry and Molecular Biology,AcaedmicPress Inc.,1992]。
蛋白酶(即肽酶,EC3.4),如由动物、植物或特别是微生物(尤其是细菌或真菌)得到的蛋白酶,以及通过化学修饰或遗传工程得到的这些蛋白酶的突变体。适宜的可商购蛋白酶包括AlcalaseTM,SavinaseTM,EverlaseTM,DurazymTM,EsperaseTM和FlavourzymeTM(所有均由NovoNordisk A/S,Denmark获得),MaxataseTM,MaxacalTM,MaxapemTM和ProperaseTM(由Gist-Brocades获得),PurafectTM和PurafectTMOXP(由Genencor International获得),以及OpticleanTM和OptimaseTM(由Solvay Enzymes获得)。
脂酶(例如三酰基甘油脂酶,EC3.1.1.3),如由动物(如哺乳动物)、植物或特别是微生物(尤其是细菌或真菌)得到的脂酶,以及通过化学修饰或遗传工程得到的这些脂酶的突变体。各种在文献中称作“角质酶”(例如,由门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina)可得的那些公开于WO88/09367中,或者由腐皮镰孢(Fusarium solani f.pisi)可得的那些公开于,例如WO90/09446中)的脂酶包括在本发明中。适宜的可商购脂酶包括LipolaseTM和Lipolase UltraTM(由Novo Nordisk A/S,Denmark获得),LipomaxTM,LumafastTM和M1 LipaseTM(由Genencor International获得),和Lipase P“Amano”(由Amano Pharmaceutical Co.Ltd.获得)。
淀粉酶[例如,α-淀粉酶,EC3.2.1.1,β-淀粉酶,EC3.2.1.2,和淀粉葡糖苷酶(葡糖淀粉酶),EC3.2.1.3],如由微生物(尤其是细菌或真菌)得到的淀粉酶,以及通过化学修饰或遗传工程得到的这些淀粉酶的突变体。适宜的可商购淀粉酶包括TermamylTM,BANTM,DuramylTM,FungamylTM和AMGTM(所有均由Novo Nordisk A/S,Denmark获得),以及RapidaseTM和MaxamylTM P(由Genencor International获得)。
纤维素酶(例如内切-1,4-β-葡聚糖酶,EC3.2.1.4),如由微生物(尤其是细菌或真菌)得到的纤维素酶,以及通过化学修饰或遗传工程得到的这些纤维素酶的突变体。适宜的可商购纤维素酶包括CelluzymeTM,CelluclastTM,CellusoftTM和DenimaxTM(所有均由Novo Nordisk A/S,Denmark获得),和KAC-500(B)TM(由Kao Corporation获得)。
氧化还原酶[EC1;包括酚氧化酶,如漆酶(EC1.10.3.2)和其它分类在EC1.10.3下的酶;和过氧化物酶(EC1.11.1),尤其是那些分类在EC1.11.1.7下的酶],如由植物或微生物(尤其是细菌或真菌)得到的氧化还原酶,以及通过化学修饰或遗传工程得到的这些氧化还原酶的突变体。适宜的漆酶包括那些可由例如曲霉属(Aspergillus)、脉孢菌属(Neurospora)、柄孢壳菌属(Podospora)、葡萄孢属(Botrytis)、金钱属(Collybia)、层孔菌属(Fomes)、香菇属(Lentinus)、侧耳属(Pleurotus)、栓菌属(Trametes)、多孔属(Polyporus)、丝核菌属(Rhizoctonia)、鬼伞属(Coprinus)、小脆柄菇属(Psatyrella)、毁丝霉属(Myceliophthora)、Schytalidium、射脉菌属(Phlebia)、革盖菌属(Coriolus)、Pyricularia或硬孔菌属(Rigidoporus)的真菌菌种得到的漆酶,如由Trametes villosa(以前也特别称为Polyporus pinsitus)或Myceliophthora thermophila得到的漆酶。适宜的过氧化物酶包括衍生于植物的过氧化物酶,如辣根过氧化物酶或大豆过氧化物酶,以及可由例如镰孢菌属(Fusarium)、腐质霉属(Humicola)、木霉属(Trichoderma)、漆斑菌属(Myrothecium)、轮枝孢菌属(Verticillium)、Arthromyees、卡尔黑霉属(Caldariomyces)、Ulocladium、Embellizopus或毛霉菌属(Mucor)的真菌菌种得到的过氧化物酶,或可由例如链霉菌属(Streptomyces)、链轮丝菌属(Streptoverticillium)、芽孢杆菌属(Bacillus)、红细菌属(Rhodobacter)、红胞藻属(Rhodomonas)、链球菌属(Streptococcus)、假单胞菌属或粘球菌属(Myxococcus)的细菌菌种得到的过氧化物酶。其它种类潜在适用的过氧化物酶公开于B.C.Saunders et al,Peroxidase,London 1964,pp.41-43。特别适用的过氧化物酶包括那些可由鬼伞属菌种,如C.cinereus或C.macrorhizus得到的过氧化物酶(公开于例如WO92/16634中)。
其它与本发明内容有关的类型的酶包括木糖异构酶(EC5.3.1.5),它们例如适用于D-葡萄糖至D-果糖的转化(例如在淀粉加工工业中果糖糖浆的生产)。
如上所述,在芯中可包括酶稳定剂。
优选地,水性芯组合物还包括聚合物或可形成聚合物基质的可聚合物质的水溶液或乳液。优选地,活性组分以分散体或溶液的形式,基本上均匀地分布于水性组合物中,但它也可非均匀地分布。
聚合物可以水不溶性聚合物的乳液的形式引入,或以可溶性衍生物的形式引入,该水溶性衍生物在随后的脱水过程中不溶解,如在EP356239或WO92/20771或GB9526668.0中所公开的。该聚合物可以是疏水性单体与以水溶性盐形式引入的、游离酸或游离碱形式的离子单体的共聚物。例如它可以是以与乙酸形成的盐或其它盐的形式引入的、游离碱氨基单体的共聚物,然后将其挥发得到不溶性的共聚物。或者是该聚合物可以水溶性聚合物的形式引入,并且在任何后续的干燥过程中仍保持水溶性。例如在后续的干燥过程中,利用任何适宜的聚合或交联反应机理,可以发生聚合或交联。
可以这种方式引入的潜在的可溶性聚合物包括,如聚乙烯基吡咯烷酮,聚丙烯酸(通常以钠盐或其它盐的形式),聚丙烯酰胺或不依赖于钙的磺酸盐聚合物。也可以使用天然的或改性的天然聚合物,如树胶或碳水化合物。
优选地,该聚合物是这样一种聚合物,它通过与水的协同作用将导致活性组分的释放,其中水从洗涤水中通过壳渗透迁移,以使壳膨胀拉伸,如在我们的同日申请……中所述,参考PRL03621WO,要求1995年12月29日提交的GB9526706.8的优先权。
IFC反应物的比例以及聚合物壳的总重量可按照所需的壳的性能选择。一般,壳占包封材料(即壳和脱水的芯)总干重的2~50重量%,常常为10~30重量%,但通常不超过约50%或60%。水溶性和油溶性IFC反应物的摩尔比通常为10∶1至1∶10。例如,水溶性反应物:油溶性反应物的摩尔比可以是10∶1至1∶3,常常为5∶1至1∶1。
基于粒子在其中形成的分散体的总重量,一般聚合稳定剂的量为0.1~10重量%,通常为0.5~3重量%。基于粒子的干重,其量一般为0.5~30重量%,通常为3~10重量%。
水性芯组合物和水溶性IFC反应物的量通常为水性分散体重量的至少5重量%或10重量%,优选至少25重量%,但通常不超过60%或70%。
在水性分散体中,芯的干重通常为至少2重量%或5重量%,优选至少10%。但通常不超过40重量%或50重量%。
可以通过释放技术,例如通过挤压或其它方式的物理破裂,或者通过在芯内的可溶胀材料的膨胀而拉伸壳或使其破裂以使通过壳渗透,使活性组分从粒子的芯中释放至任何所需的场所。
优选地,胶囊用来包封通过渗透压释放的酶,该胶囊掺入液体洗涤剂浓缩物中,如在我们的申请……中公开的,参考号PRL03621 WO,要求1995年12月29日GB9526706.8的优先权。
本发明的新产物及本发明的新方法制备的产物,其优点是,与已知用来制备胶囊的方法相比,能形成更均匀、并且不易使芯材料提前释放的IFC壁。尤其是,IFC聚合物几乎总是沉积在每一液滴周围的界面上,并通常在界面上与聚合稳定剂离子或共价缔合。
下述为本发明的实施例。所有的份数均为重量份。
在本发明的内容中,蛋白酶解活性表达为Kilo NOVO ProteaseUnits(KNPU)。该活性是相对于一种酶标准物(SAVINASETM)测定的,这种测定基于蛋白水解酶在标准条件下对二甲基酪蛋白(DMC)溶液的消化,标准条件即50℃,pH8.3,9分钟反应时间,3分钟测试时间。向NovoNordisk A/S,Denmark索求,可得到提供更详细内容的手册(AF 220/1)。实施例1
将由Novo Nordisk A/S提供的、蛋白酶解活性为44 KNPU/g的Savinase水性制备物(777g),与45%的聚乙烯基吡咯烷酮K60溶液(190g)混合,并向该混合物中加入32.4g的二亚乙基三胺(DETA)。
油相的制备是将221g 21%的两亲乳液稳定剂与208g挥发性烃溶剂混合。
将含有DETA的水性酶混合物加入到上述的油相中,并用高剪切的Silverson混合器进行均化,以形成平均液滴大小约为3μm的油包水乳液。在该步骤中乳液的温度保持在40℃以下。乳液形成后,再加入571g挥发性溶剂以稀释该油包水乳液。
将所得的乳液进行机械搅拌并加热至37℃。在966g挥发性溶剂中溶解34g对苯二酰氯(TPC),制得单体油相。将该单体油相在5分钟内加至温热的乳液中,以使形成壁的反应开始。在细的水性酶液滴周围形成了聚酰胺膜。将反应混合物搅拌30分钟,以使界面聚合完全。
在所得的悬浮体中,分散相约为悬浮体总重的33%。
然后基本上按照WO94/25560的实施例1所公开的内容,通过蒸馏使该悬浮体脱水,并用非离子表面活性剂对该悬浮体进行溶剂交换,以得到粒子在非离子表面活性剂中的基本上稳定的分散体,其粒子的平均粒径约3μm。该悬浮体具有大约40KNPU/g的蛋白酶解活性。
在该方法中,壳的形成是令人满意的,并且在最初和溶剂交换后,均形成了稳定的单一粒子分散体,并且当加入洗涤剂浓缩物中时,当稳定剂是下述任何的共聚物时。苯乙烯/甲基丙烯酸十八烷基酯/甲基丙烯酸共聚物,重量比为30/30/40。
甲基丙烯酸十八烷基酯/甲基丙烯酸66/34。
甲基丙烯酸十八烷基酯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸50/25/25。
甲基丙烯酸十八烷基酯/甲基丙烯酸64/36。
甲基丙烯酸十八烷基酯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸/甲基丙烯酸40/50/5/5。
丙烯腈/丙烯酸十二烷基酯/丙烯酸25/35/40。
甲基丙烯酸十二烷基酯/苯乙烯/丙烯酸40/50/10。
苯乙烯/丙烯酸二十二烷基(docosaryl)酯/甲基丙烯酸55/35/10。
甲基丙烯酸十八烷基酯/乙烯基醋酸酯/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸35/10/45/10。
当用商品名为Hypermer 246的非离子嵌段共聚物重复该方法时,结果是不能令人满意的。实施例2(对比例)
制得由Savinase浓缩物(水性蛋白酶,活性为36KNPU/g,聚乙烯基吡咯烷酮水溶液(K60,80份)、二亚乙基三胺(13份)、冰醋酸(15份)和水(22份)组成的水相。
在pH值为7的条件下,将该水相在高剪切混合作用下加入到油相中,油相是乳化剂(Span85;10份)溶解在一种挥发性烃溶剂(280份)中组成的。将所得的1.85∶1的油包水乳液再用挥发性烃溶剂(240份)稀释至水:油为1.0∶1.0。
通过加入浓缩的氢氧化钠溶液(46%;10份),提高水相的pH值,并在低于40℃下继续碾磨2分钟。将该碱性乳液在20℃下搅拌,同时在15分钟内添加油相反应物(对苯二酰氯;13份)在挥发性烃溶剂(490份)中的溶液。
在反应期间的最后阶段,混合物不再呈平滑均匀的油包水乳液,而是看上去呈粒状。在显微镜下,可轻易看出分散相的液滴,但是无明显的壁,只有附在表面的胶化的聚合物,说明胶囊的形成很差。实施例3-DETA-取代的稳定剂的制备
将在烃溶剂(90份)中的两亲聚合物水包油稳定剂(Ⅰ)(10份)的溶液,通过在室温下仅加入二亚乙基三胺(DETA;10份)并强烈搅拌5分钟,对其进行处理。在这段时间后,在两亲聚合物和过量的DETA间(混合物Ⅱ)发生了一些缔合。
两亲聚合物可选自:
甲基丙烯酸十八烷基酯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸50/25/25,
甲基丙烯酸十八烷基酯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸/甲基丙烯酸40/50/5/5,
甲基丙烯酸十八烷基酯/乙烯基醋酸酯/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸35/10/45/10。实施例4-用DETA-取代的稳定剂作共反应物的油包水微胶囊的制备
将活性组分(110份)的水溶液混入实施例Ⅰ的混合物Ⅱ(110份)中,得到水性液滴平均大小为约10微米的油包水乳液(Ⅲ)。进行大约5分钟的均化。
分开地,制备一在烃溶剂(200份)中的对苯二酰氯(10份)的溶液。25℃,于搅拌下在5分钟内将该溶液加入到上述的油包水乳液中。这段时间后在显微镜下的观察可以清楚地显示分散的胶囊的存在,无聚集及成块现象。其平均粒径对应于中间的油包水乳液(Ⅲ)的平均粒径。实施例5
重复实施例4所述的方法,所不同的是,通过一在线静态混合器使油包水乳液(Ⅲ)与对苯二酰氯溶液接触。两相的这一混合持续15分钟,尽管在在线混合器中搅拌仅进行几秒。将混合器中的流出物收集在不带进一步机械搅拌的接受器中。
以这种方式制得的胶囊在所有方面均与由实施例4制得的相同,不同的是,由显示膜的强度的试验看出,与间歇混合法相比,在线混合法得到的膜的平均强度较高。实施例6
本实施例显示了两种不同的包封酶的方式,其中在方式B中,包封前酶是沉淀的,而在方式A中却不同。
胶囊是由下述组分形成的,其中所有组分的量均为克。聚合物为75重量%的丙烯酰胺与25重量%的丙烯酸的共聚物,以钠盐的形式存在,聚合物的分子量适中(例如150000)。DETA为二亚乙基三胺。稳定剂为苯乙烯、甲基丙烯酸十八烷基酯和丙烯酸的共聚物。Isopar为一种挥发性烃的商品名。TPC为对苯二酰氯。
A B 16.1%的酶浓缩物 63.38 45.06 硼砂 0.63 0.45 29%聚合物 9.96 7.08 25%Na2SO4 0.00 21.63 DETA 1.03 0.78 稳定剂 6.10 4.34 Isopar(第1批) 34.28 36.05 Isopar(第2批) 34.62 34.62 3%TPC在Isopar中 43.19 32.52 活性,KNPU 11.8 8.9
胶囊的制备是这样的,即在第一批Isopar中溶解稳定剂,然后借助于Silverson(商品名)均化器以全速均化2分钟并同时在冰浴中冷却2分钟,使DETA在Isopar中乳化。
分开地,将酶浓缩物、硼砂、聚合物和硫酸钠(若存在的话)制成水性酶相。在方法A中溶液呈澄清状,但在方法B中,由于酶沉淀的缘故,溶液呈浑浊状。
将水性酶相缓慢地加入到含有DETA、稳定剂和Isopar的油相中,加入时用Silverson均化器进行乳化10分钟。然后加入第二批Isopar,同时用Silverson均化器再进行2分钟的乳化并将油包水乳液在水浴中加热补偿至20℃。
据此,DETA在稳定剂的存在下至少进行了14分钟的乳化。
将TPC溶液加热至50℃并将其在强烈搅拌下迅速加入。将产物的温度保持在20℃的同时搅拌至少30分钟。得到了在Isopar中的胶囊的悬浮体。
若需要的话可以加入一种非离子表面活性剂(Dobanol 25-7),然后将Isopar蒸馏掉,得到在表面活性剂中的分散体。也可以使用在Isopar中的分散体。
在一种可商购的US液体洗涤剂(WISK Free Clear)中,测定了包封的蛋白酶A和B,以及存在蛋白酶胶囊时液态脂酶的酶储存稳定性,其中pH值调节至10.1。配方:Ⅰ:2%Savinase 4.8L,1%Lipolase 100L,97%US液体洗涤剂,Ⅱ:1%Savinase胶囊A,1%Lipolase 100L,98%US液体洗涤剂,Ⅲ:1%Savinase胶囊B,1%Lipolase 100L,98%US液体洗涤剂,Ⅳ:1%Lipolase 100L,99%US液体洗涤剂。
将配方Ⅰ至Ⅳ于30℃下放置0、4、8天,测定了剩余的蛋白酶和脂酶的活性:Savinase稳定性,%剩余活性:
配方 0(天) 4(天) 8(天)
Ⅰ 100 87.2 79.1
Ⅱ 100 82.9 67.6
Ⅲ 100 97.4 91.4
蛋白酶胶囊A的储存稳定性即配方Ⅱ(无硫酸盐)较液体蛋白酶的差(由于在胶囊内活性蛋白酶的浓度增加)。与胶囊A和液体蛋白酶相比,将蛋白酶用硫酸盐沉淀(胶囊B,配方Ⅲ)显著地提高了储存稳定性。Lipolase稳定性,%剩余活性:
配方 0(天) 4(天) 8(天)
Ⅰ 100 8.9 -
Ⅱ 100 70.2 46.1
Ⅲ 100 92.6 89.1
Ⅳ 100 92.3 90.2
当用硫酸盐沉淀蛋白酶时,脂酶的储存稳定性显著提高。然而,与其它体系相比,非沉淀的组合物(A)的储存稳定性也令人满意。
当聚合物用相似分子量的聚丙烯酸钠均聚物替代时,特别是当稳定剂用苯乙烯、甲基丙烯酸十八烷基酯和马来酸酐的共聚物替代时,得到了改进的效果。实施例7
本实施例显示了固定化酶,特别是固定化淀粉葡糖苷酶(AMG)的制备。所得的粒子适用作工业用的包封酶,因为它们可以使反应物及由反应所得的产物通过胶囊的壁扩散,但不允许酶本身扩散出来。
在冰浴中冷却的同时借助于Silverson均化器以全速均化2分钟,使4.37gDETA在10.4g 30%的聚合稳定剂(与前述实施例中的相同)溶液和114g Isopar中乳化。缓慢加入120g 18.4%的酶浓缩物(188AGU/g),同时进一步乳化10分钟。然后于50℃下迅速加入187g 3%的对苯二酰氯在Isopar中的溶液,并继续乳化5分钟。将该乳液在20℃下搅拌30分钟。然后加入170g Dobanol25-7,并在真空下(达95℃,20毫巴)将水和Isopar蒸馏出。
为测试产物的性能,进行了下述缓冲液和样品的制备和测试:缓冲液:缓冲液A:0.1M乙酸盐,pH值4.3,缓冲液B:0.1M硼砂,pH值未调节,底物:在缓冲液A中0.1%的对-硝基苯基-α-D-吡喃葡糖苷(NBSBiologicals)。样品制备:Ⅰ)0.774g AMG胶囊+1.624g Dobanol 25-7+47.61g缓冲液,Ⅱ)0.271g AMG浓缩物+1.968g Dobanol 25-7+47.78g缓冲液A,Ⅲ)1.507g Dobanol 25-7+48.52g缓冲液A。
将样品(酶活性为1.0AGU/g)强烈搅拌1小时。
制备了下述样品:Ⅳ)2mlⅠ+4ml底物,V)2mlⅠ的经过0.45微米过滤器的滤液*(Millipore)+4ml底物,Ⅵ)2mlⅡ+4ml底物,空白样)2mlⅢ+4ml底物。*通过0.45微米过滤器的过滤除去了所有的胶囊。
将样品Ⅳ至Ⅵ及空白样在25℃下搅拌1小时,加入6ml缓冲液B并将样品搅拌约5分钟,用0.2微米的过滤器过滤。测定在400nm时的吸光度。
生成葡萄糖和对-硝基苯酚的酶与底物的反应,得到一在碱性条件(用缓冲液B获得该条件)下为黄色的液体。生成的色度与AMG的浓度成比例。用分光光度计在400nm(OD400)下测定吸光度结果:样品 400nm下的吸光度Ⅳ: 0.644Ⅴ: 0.011Ⅵ: 0.762空白样:0.005
酶从胶囊(样品Ⅴ)中的漏损量约为:
100.(0.011-0.005)/(0.762-0.005)~1%
包封酶(样品Ⅳ)对底物的效率约为:
100.(0.644-0.005)/(0.762-0.005)~84%
因此胶囊仅漏损很少量的酶,但是该酶对底物的效率与未包封的酶几乎一样。