三維纖維素成型體、其制備方法及其用圖
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有可光學(xué)檢測的核?殼?結(jié)構(gòu)的三維纖維素成型體，其中所述殼具有比所述核更高的密度和更低的結(jié)晶度并且所述核具有類似海綿的結(jié)構(gòu)。此外本發(fā)明涉及制備該成型體的方法及其尤其在化妝品和制藥中的用途。
【專利說明】三維纖維素成型體、其制備方法及其用途
[0001] 本發(fā)明描述新型的纖維素 II顆粒以及合適的制備方法。該顆粒的性質(zhì)使其特別適 合用于化妝品和制藥應(yīng)用中。所述顆粒的特征在于內(nèi)部的海綿狀的精細(xì)結(jié)構(gòu)，其被緊密 (kompakt)外殼包圍。 現(xiàn)有技術(shù)
[0002] 纖維素粉末和包含顆粒狀纖維素的其它體系早已是已知的，其中也在該領(lǐng)域中特 別在近幾年得到越多越多的新研發(fā)。最普遍的是干燥的纖維狀粉末，其通過借助于合適設(shè) 備粉碎木漿(Zellstoff)產(chǎn)生。根據(jù)所用木漿和準(zhǔn)備類型（粉碎，包括可能的改性），可產(chǎn)生 各種不同的品質(zhì)。在此還可被視作變型的是直接粉碎植物(部分)而非粉碎木漿。然而，所得 顆粒除了纖維素外還包含較高含量的其它物質(zhì)例如木質(zhì)素或半纖維素并且具有較大波動(dòng) 的均勻性。由于纖維素的大分子結(jié)構(gòu)，所有迄今描述的粉末都為纖維狀的，即顆粒具有顯著 的L/D比。
[0003] 另一廣泛普遍的纖維素粉末種類為所謂的微晶纖維素 (MCC)。在由木漿制備MCC的 過程中除了進(jìn)行機(jī)械粉碎外，還用酸進(jìn)行處理，由此使纖維素的非晶部分減少并形成具有 高結(jié)晶含量的材料。根據(jù)工藝方式可使各微晶呈不同形狀。因此，在此除了纖維狀顆粒外， 接近球形形狀的聚集體/附聚物也是可能的。在MCC或常規(guī)纖維狀纖維素粉末的情況中，將 附加材料并入或施加到顆粒中的可能性受到限制。添加劑僅可作為涂層或作為嵌入物應(yīng)用 在聚集體或附聚物中。在此通常使用的方法為粒化，其中所需的最終顆粒由較小的顆粒構(gòu) 成。在某些情況中，該起始顆粒本身又預(yù)先通過研磨制備，這使得整個(gè)過程復(fù)雜化。
[0004] 所有迄今描述的材料具有相同的微結(jié)構(gòu)，即纖維素分子的排列，其在專業(yè)文獻(xiàn)中 被稱為結(jié)構(gòu)類型一一在這種情況中為纖維素 I結(jié)構(gòu)。這種類型是由植物形成的類型，并且未 由于在制備已描述的顆粒的過程中所用的方法而改變。
[0005] 除了纖維素 I外還存在另一種常見的結(jié)構(gòu)類型，其被稱為纖維素 II且是熱力學(xué)穩(wěn) 定的形式。這兩種結(jié)構(gòu)類型可通過X射線或NMR容易區(qū)分。纖維素 I可通過溶解在合適的溶劑 中和隨后的再生轉(zhuǎn)化為纖維素 II。該方法還應(yīng)用在用于纖維生產(chǎn)的工業(yè)用方法中，如尤其 在粘膠法和萊賽爾方法中。近年來也有許多關(guān)于主題"Ionische Fliissigkeiten als L6 semittel fiir Cellulose"的出版物，其中工業(yè)大規(guī)模的轉(zhuǎn)用仍未實(shí)現(xiàn)。所有這些方法的優(yōu) 點(diǎn)是，通過纖維素的溶解和隨后的再生使顆粒的明顯更可變的成型變得可能。所以在此天 然球形顆粒實(shí)際上是可行的，并且它們不像MCC的情況中那樣必須由亞單元構(gòu)成。另一個(gè)優(yōu) 點(diǎn)在于，在所述方法的過程中還可將附加物質(zhì)直接引入顆粒中且當(dāng)然也可表面施加。
[0006]除了這些由纖維狀或球形顆粒構(gòu)成的干粉末外，還有纖維素顆粒的懸浮體，其通 常也被稱為纖維素凝膠。其最簡單的制備方法在于，使合適的纖維素粉末分散于水中。然而 明顯有傾向于更深思熟慮的方法和材料的趨勢。近來，微米和納米級(jí)的纖維素懸浮體尤其 令人感興趣。它們以不同的名稱存在，例如微纖化纖維素 (MFC)或納米纖維素。這類材料現(xiàn) 又可基于纖維素 I或纖維素 II制備。制備方法在這種情況下大多非常復(fù)雜并且消耗能源，并 且僅可受限地轉(zhuǎn)用至更大規(guī)模。
[0007] 如該粗略概述已顯示，多種纖維素顆粒體系為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可從中選擇。纖維素顆粒的應(yīng)用范圍目前也是多方面的，從建筑領(lǐng)域到塑料增強(qiáng)直至 制藥和化妝品。使用已知的顆?？筛采w多種應(yīng)用，但這部分地與額外的花費(fèi)相關(guān)聯(lián)，因?yàn)楝F(xiàn) 有材料不能完全滿足要求并需要額外的加工步驟(改性）。
[0008] 除了純纖維素(特別也在化妝品中）外，還使用若干纖維素衍生物(例如甲基纖維 素或羧甲基纖維素），其部分為水溶性。另外還有許多基于礦物或合成來源的顆粒，其中特 別對(duì)于后者的改性可能性明顯更多樣化。正是昂貴的化妝品包含多種內(nèi)容物以實(shí)現(xiàn)所需效 果，這當(dāng)然還使配制變?yōu)閺?fù)雜的過程。
[0009] US 2010/0297445描述了由聚合物制備球，尤其是使用水下造粒機(jī)在所謂的有機(jī) 溶劑如乙酸1-乙基-3-甲基-咪唑鑰中由纖維素溶液制備纖維素球。這些球隨后經(jīng)溶劑交換 干燥。關(guān)于該球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并未公開。在成型后對(duì)球的后處理例如洗滌或除去殘余溶劑也 沒有進(jìn)一步說明。
[0010] WO 2009/036480 Al公開了由盡可能非晶的纖維素溶液制備球形的纖維素顆粒， 其中進(jìn)行多個(gè)粉碎步驟。該文獻(xiàn)公開了在第一粉碎階段中除了其它設(shè)備還可使用水下造粒 機(jī)。未公開如此制備的中間產(chǎn)物具有何種結(jié)構(gòu)。隨后將如此制備的中間產(chǎn)物在從未干燥的 狀態(tài)下進(jìn)一步粉碎。
[0011] 在WO 2009/037146中同樣公開了纖維素珠。它們通過各種方法橫向交聯(lián)，以提高 強(qiáng)度。該橫向交聯(lián)還導(dǎo)致纖維素珠的溶脹能力幾乎完全喪失。
[0012] WO 02/57319公開了單分散的纖維素球，但不作任何關(guān)于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的定量陳述。 該球由具有最多10重量％纖維素的溶液制備;在實(shí)施例中卻用具有最多4重量％纖維素進(jìn) 行加工，由此可推斷出，根據(jù)WO 02/57319的發(fā)明使用更高度濃縮的纖維素溶液是不可行 的。
[0013] US 2004/011690描述了用于化妝品、制藥或類似領(lǐng)域的纖維素珠的制備。所述纖 維素珠通過微晶纖維素與額外的添加劑的附聚而形成。因此所述纖維素珠更可能是微粒料 或附聚物而不是緊密纖維素顆粒。未詳細(xì)公開該纖維素珠的結(jié)構(gòu)。
[0014] 對(duì)纖維素珠的概況可在"M. Gericke等人，F(xiàn)unctional Cellulose Beads: Preparation, Characterization and Applications. Chemical Reviews 113，2013， 第4512-4836頁"中找到。然而所述制備方法很大部分受限于實(shí)驗(yàn)室方法。雖然提到了不同 的形態(tài)，但沒有詳細(xì)描述，僅略提了制備和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。該文獻(xiàn)的大部分是在論述纖維 素珠的進(jìn)一步功能化。
[0015] 對(duì)纖維素珠的制備及其結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的更詳細(xì)的描述可在"J. Trygg等人， Physicochemical design of the morphology and ultrastructure of cellulose beads. Carbohydrate Polymers 93，2013，第291-299頁"中找到。描述了具有高達(dá)6%的 纖維素濃度的溶劑體系NaOH-脲。在特定的條件下可根據(jù)該文獻(xiàn)產(chǎn)生核-殼-結(jié)構(gòu)，其中該殼 大多僅有若干pm厚。僅在極端的再生條件（10摩爾濃度的硝酸)下，表層厚度可增加至50 μ m;其它情況下厚度僅稍受影響。未對(duì)殼進(jìn)行更確切的表征(例如與核相比）。
[0016] 因此總而言之必須指出，在現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于化妝品和制藥的應(yīng)用僅已知這樣的纖 維素顆粒，其具有功能特性如藥物或化妝品活性物質(zhì)的緩慢并受控的釋放（"緩釋"）、通過 外部作用例如壓力對(duì)特性的改變（"刺激-響應(yīng)"）和在油/水乳劑中的（"傳感促進(jìn)劑 (Sensoric-Booster)"）性質(zhì)，這些纖維素顆粒通過還更小的顆粒的附聚來制備。這樣的多 級(jí)方法是相應(yīng)復(fù)雜和因此昂貴的。尤其制備亞顆粒的研磨步驟非常耗能。另一方面，雖然現(xiàn) 有技術(shù)也已知已具有對(duì)于上述應(yīng)用所必需的顆粒大小的纖維素顆粒，但這些顆粒不具有上 述功能性質(zhì)。
[0017] 目的 鑒于現(xiàn)有技術(shù)，特別是在化妝品和制藥的較高價(jià)值的應(yīng)用范圍中，仍一直存在對(duì)具有 相應(yīng)改進(jìn)性質(zhì)的纖維素顆粒的需求。所述顆粒應(yīng)本身就已具有這些性質(zhì)，并且該性質(zhì)不是 如同至今部分必需的那樣通過在制備過程中的額外步驟或通過添加其它助劑才獲得。在 此，以下特性令人特別感興趣:（藥物或化妝品）活性物質(zhì)的緩慢并受控的釋放一"緩釋"、通 過外部作用一"刺激-響應(yīng)"一（例如壓力)對(duì)性質(zhì)的改變、改善的可溶脹性、特定的內(nèi)部結(jié)構(gòu) (例如清楚特定并可再現(xiàn)制備的核-殼-結(jié)構(gòu))和特定的表面特性。這些和任選其它功能性應(yīng) 在顆粒的制備過程中特定引入。此外制備方法應(yīng)盡可能簡單和因此可在工業(yè)上大規(guī)模良好 實(shí)現(xiàn)。通過該顆粒的多功能性，在理想情況下還應(yīng)使最終產(chǎn)品的配制和制備簡單化，因?yàn)榭?體上需要較少的內(nèi)容物。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)可在于，還可通過這類新型纖維素顆粒代替合成材料。 由此可實(shí)現(xiàn)對(duì)由可再生原料制成的產(chǎn)品的增強(qiáng)的需求。
[0018] 對(duì)于上述目的的本發(fā)明的解決方案在于，不由亞顆粒構(gòu)造纖維素顆粒，而是在一 個(gè)步驟中制備纖維素顆粒。由此特別要注意的是選擇相應(yīng)的工藝參數(shù)，因?yàn)橥ㄟ^這些參數(shù) 就已限定顆粒性質(zhì)。
[0019] 發(fā)明描述 所述目的現(xiàn)可通過具有可光學(xué)檢測的核-殼-結(jié)構(gòu)的三維纖維素成型體實(shí)現(xiàn)，其中所述 殼具有比所述核更高的密度和更低的結(jié)晶度并且所述核具有類似海綿的結(jié)構(gòu)。"可光學(xué)檢 測的"在本發(fā)明的上下文中指的是，該核-殼-結(jié)構(gòu)可借助于光學(xué)顯微術(shù)、X射線光譜法和/或 匪R波譜法來檢測。在此顯微術(shù)不僅適合于干燥的試樣還適合于溶脹的試樣。而X射線限于 干干燥且尤其是空氣干燥的試樣，NMR波譜法限于呈溶脹狀態(tài)的成型體。這歸因于試樣制備 的必要性。因?yàn)楸景l(fā)明的成型體由纖維素溶液制備，因此其始終具有纖維素 II結(jié)構(gòu)類型。
[0020] 本發(fā)明的成型體的殼優(yōu)選具有65%至85%的相對(duì)密度，核具有20%至60%的相對(duì)密 度。所述相對(duì)密度在此基于緊密的纖維素計(jì)。
[0021] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，殼厚為50 μπι至200 pm。
[0022] 所述成型體的殼厚與總直徑的比例優(yōu)選為1:5和1:50。
[0023] 本發(fā)明的成型體優(yōu)選為基本上球形，但還可為圓柱形、橢圓形或卵形。然而，成型 體的半軸(長:直徑)比不應(yīng)超過3:1。
[0024] 本發(fā)明的成型體可根據(jù)應(yīng)用目的以干燥的狀態(tài)或者以從未干燥的狀態(tài)進(jìn)一步使 用，其中纖維素珠的從未干燥的變型優(yōu)選具有基于纖維素量計(jì)25-300重量％的水分含量。
[0025] 本發(fā)明的成型體可根據(jù)應(yīng)用目的包含添加物質(zhì)，其在制備成型體的過程中并入。 這些添加物質(zhì)優(yōu)選選自211〇、1^02工 &0)3、0&(：12、高嶺土小6 203、氫氧化鋁、高嶺土、基于塑料 的著色顏料、活性炭、超吸收材料、相變材料、阻燃劑、抗微生物劑、殼聚糖以及其它聚合物 和生物聚合物。
[0026] 此外本發(fā)明的成型體具有高的保水能力(WRV)。對(duì)于在常壓下干燥的纖維素珠例 如在VE水中溶脹2小時(shí)后，WRV通常為70-90重量％，并且對(duì)于超臨界⑶ 2干燥的或冷凍干燥 的纖維素珠而言，通常為120-150重量％。
[0027] 本發(fā)明還涉及制備上述本發(fā)明的具有可光學(xué)檢測的核-殼-結(jié)構(gòu)的三維纖維素成 型體的方法，其特征在于所述方法包括以下制備步驟： a. 根據(jù)萊賽爾法使纖維素溶解，以獲得具有10至15重量％纖維素的溶液； b. 將步驟a.中獲得的纖維素溶液直接擠出到沉淀浴中而無空氣隙(Luftspalt); c. 再生過程，其中在纖維素溶液進(jìn)入沉淀浴時(shí)，纖維素溶液和沉淀浴的NMMO濃度之差 應(yīng)為15-78重量％，優(yōu)選40-70重量％，并且纖維素溶液和沉淀浴的溫度之差應(yīng)為50-120 K， 優(yōu)選70-120 K，特別優(yōu)選80-120 K; d. 根據(jù)滲濾原理的洗滌過程，其具有至少一個(gè)堿性洗滌步驟，優(yōu)選pH為9-13; e. 任選的干燥過程，通過該過程使成型體的外表層不受磨蝕性損壞； 其中在d.)項(xiàng)中所述的洗滌優(yōu)選多級(jí)和以逆流式進(jìn)行，并包含至少一個(gè)堿性步驟。
[0028] 作為溶解過程，可以考慮例如粘膠法、萊賽爾法或銅銨法；還可使纖維素溶解在 NaOH或合適的離子液體中。一般而言，本發(fā)明不受限于特定溶劑或方法，而是可通過使用不 同方法額外地影響所得顆粒的結(jié)構(gòu)。然而優(yōu)選為本領(lǐng)域技術(shù)人員基本上已知的萊賽爾法， 其尤其描述在EP 0356419中?？稍谄渲苽溥^程中，在任何情況下但在擠出之前，將附加的物 質(zhì)并入紡絲料中，如上文所述。由纖維素溶液進(jìn)行成型，在該過程中一一尤其是在沉淀過程 中一一要注意的是，不形成纖維狀的結(jié)構(gòu)。這不是一個(gè)不重要的要求，因?yàn)槔w維素由于其大 分子結(jié)構(gòu)而趨向于形成纖維狀域。該問題通過以下方式解決，即首先使纖維素溶液在基本 上沒有剪切的情況下轉(zhuǎn)化為所需形狀并隨后相應(yīng)地選擇再生條件。在此絕對(duì)必要的是，使 纖維素溶液直接，即無空氣隙地?cái)D出到沉淀浴中，并通過得出基本上相同大小顆粒的方式 粉碎溶液線料(LSsungsstrange)。用于該步驟的合適設(shè)備為例如水下造粒機(jī)或線料切粒 機(jī)，用其除了球形顆粒外還可產(chǎn)生圓柱體、橢圓體和卵形體。上述設(shè)備還滿足對(duì)制備方法的 附加要求。所產(chǎn)生的顆粒因此應(yīng)具有盡可能統(tǒng)一的大小，其中性質(zhì)可經(jīng)工藝參數(shù)控制。同 時(shí)，該方法應(yīng)具有高的產(chǎn)量。
[0029]不同大小的顆?？捎扇R賽爾紡絲料例如使用來自Econ公司的型號(hào)EUP50的水下造 粒機(jī)制備，其中根據(jù)孔板和噴孔的構(gòu)造可得到2至30 kg/h的高產(chǎn)量，相對(duì)于100%纖維素、經(jīng) 洗滌不含NMMO和干燥的最終產(chǎn)物計(jì)算。所產(chǎn)生的小球可在此經(jīng)機(jī)械離心干燥機(jī)與工藝用水 分離。在其它實(shí)施方案中可將這類固液分離例如借助于旋液分離器、推進(jìn)式離心機(jī)或篩完 成。造粒機(jī)可以各種尺寸市購，并且由于紡絲料造粒方法的簡單性，擴(kuò)展到工業(yè)大規(guī)模是相 對(duì)容易的。因此例如使用唯一的型號(hào)EUP3000造粒機(jī)每年可生產(chǎn)約5000噸的小球。此外其它 制造商還提供明顯更大的機(jī)器。
[0030]在另一個(gè)實(shí)施方案中，還可用具有0.5至5 mm噴孔直徑的特定萊賽爾噴嘴生產(chǎn)纖 維素線料，其在洗滌階段后輸入線料造粒機(jī)中。在這方面的關(guān)鍵是將各線料沖洗、輸入和引 入(Einzug)線料造粒機(jī)中，因?yàn)榫€料是非常柔性的。通過這種方式可獲得圓柱形粒料。
[0031 ]纖維素溶液的粘度還對(duì)所得顆粒的性質(zhì)具有巨大影響，因?yàn)樵撜扯韧ǔ＿€支配纖 維素溶液和沉淀浴之間的粘度差。所述沉淀浴優(yōu)選為含水的(具有范圍為IPa. s的粘度），然 而通過添加增稠劑(聚合物)還可顯著增加沉淀浴的粘度。較小的粘度差導(dǎo)致較薄的殼。纖 維素溶液和沉淀浴之間的粘度差根據(jù)本發(fā)明為至少600 Pa. s，優(yōu)選為750-1200Pa. s(基于 零粘度計(jì)）。
[0032] 殼的厚度受纖維素溶液進(jìn)入沉淀浴時(shí)的NMMO濃度差的決定性影響。該差值越大， 則根據(jù)本發(fā)明制備的成型體的殼就越厚。當(dāng)使用純水作為沉淀浴并在纖維素溶液的進(jìn)入位 置處充分?jǐn)嚢璩恋碓∫员懔⒓催\(yùn)走所有出來的NMMO時(shí)，濃度差最大。
[0033] 殼的厚度還受纖維素溶液進(jìn)入沉淀浴時(shí)的溫度差影響。該差值越大，則根據(jù)本發(fā) 明制備的粒料的殼就越厚。
[0034] 除了在液體沉淀浴中水下造粒的可能性外，還可在氣態(tài)介質(zhì)中凝結(jié)。
[0035]對(duì)于工業(yè)大規(guī)模沖洗本發(fā)明的成型體的優(yōu)選方法原理為逆流洗滌，以使所需洗滌 水量和回收成本保持在一定限度內(nèi)。為了達(dá)到所要求的成型體純度，對(duì)此必需10至12個(gè)洗 滌級(jí)數(shù)。此外，在較少的NMMO殘余含量的情況中增加洗滌水溫度是有利的。在此，60 °C至 100 °C的洗滌水溫度是優(yōu)選的。為了還有效去除溶劑的少量降解產(chǎn)物，額外必需堿性步驟， 其中優(yōu)選使用9-13的pH值。
[0036] 作為本發(fā)明的工業(yè)大規(guī)模的洗滌方法，基本上尤其是所有類型的連續(xù)或間歇式運(yùn) 行的固液抽提都是合適的。然而優(yōu)選根據(jù)滲濾原理的方法，即使用交叉逆流洗滌。為此合適 的設(shè)備尤其是Karussel 1抽提器或建造類型De-Smet、Crown或Bol Imann的抽提器。級(jí)聯(lián)也是 對(duì)此合適的。這類抽提器也例如用在浸漬過程中。推進(jìn)式離心機(jī)基本上同樣是合適的，但對(duì) 于本發(fā)明的方法重要的是，盡可能避免對(duì)粒料的剪切或加壓，因此不太考慮離心機(jī)。此外合 適的是根據(jù)離子交換器原理的柱，其中用于纖維素的溶劑優(yōu)選經(jīng)柱由上至下排出。也可再 次將該柱設(shè)置為級(jí)聯(lián)。
[0037] 鑒于根據(jù)本發(fā)明制備的產(chǎn)品的多樣的應(yīng)用可能性，重要的是，將NMMO盡可能完全 去除，因?yàn)镹MMO可對(duì)隨后引入產(chǎn)品中的某些活性物質(zhì)具有氧化作用。
[0038] 在粒料洗滌后，應(yīng)將剩余附著的水分從顆粒上去除，以最小化干燥成本并使得粒 料能自由流動(dòng)。為此合適的設(shè)備為可連續(xù)或非連續(xù)運(yùn)行的離心機(jī)和潷析器以及帶式過濾 器。
[0039] 在粒料的洗滌之后，還可進(jìn)行蒸汽滅菌作為附加工藝步驟。通過蒸汽滅菌使得從 未干燥的纖維素珠的保水能力降低，并可更有效地進(jìn)行干燥之前的預(yù)脫水。
[0040] 鑒于用在多數(shù)產(chǎn)品為含水制劑或乳劑的化妝品中，具有特定水分的從未干燥的顆 粒構(gòu)成本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案。由此獲得在再生和沖洗溶劑后存在的非常開放的孔 結(jié)構(gòu)，并且纖維素顆粒非常有吸收能力且容易獲得。
[0041] 此外借助于上述設(shè)備通過紡絲料的凝結(jié)形成核/殼-結(jié)構(gòu)。借助于小球的緊密透明 外表層(殼）以及海綿狀白色內(nèi)部(核)表現(xiàn)為該核/殼 -結(jié)構(gòu)。
[0042] 該結(jié)構(gòu)提供本發(fā)明成型體在化妝品或藥物活性物質(zhì)的釋放過程中的控釋性質(zhì)，因 為容易可得地存在于海綿狀內(nèi)部中的這些活性物質(zhì)在釋放時(shí)必須越過非常緊密的外表層。 由此延遲活性物質(zhì)的釋放。該小球外表層的厚度和結(jié)構(gòu)可通過改變沉淀介質(zhì)參數(shù)而改變。 [0043]在步驟d.和步驟e.之間可進(jìn)行酶處理，以賦予本發(fā)明的成型體相應(yīng)的功能性質(zhì)， 如下文詳細(xì)描述。為此優(yōu)選使用一種或多種選自外切-和內(nèi)切-l，4-b-葡聚糖酶、葡糖苷酶 和木聚糖酶的酶。出乎意料的是，在酶處理本發(fā)明顆粒時(shí)不僅侵蝕表面(使表面光滑），還侵 蝕內(nèi)部的多孔結(jié)構(gòu)。由此可得出，酶可進(jìn)入顆粒的內(nèi)部。由此可借助酶處理根據(jù)本發(fā)明連續(xù) 地設(shè)定顆粒的強(qiáng)度。還表明，酶或蛋白質(zhì)可滲入小球的內(nèi)部并且可用這些物質(zhì)裝載以這種 方式更容易可得的小球。小球的酶處理還表明，小球不僅可以吸收酶還可以吸收蛋白質(zhì)。在 相應(yīng)的干燥過程中，這些還可被包封或固定。
[0044] 所述核/殼-結(jié)構(gòu)的形成還使得可制備具有所謂的刺激-響應(yīng)性質(zhì)的小球。因此，一 方面可通過外表層的可變成型顯著改變小球的彈性，但另一方面不僅小球的內(nèi)部而且其外 表層可通過化學(xué)或酶促改性或者改變沉淀介質(zhì)參數(shù)而變化，以便小球在手指之間的小壓力 下就破裂和由此有針對(duì)性地釋放其內(nèi)容物(例如形成水凝膠）。由小球破裂所形成的水凝膠 具有非常令人感興趣的化妝品性質(zhì)。例如決不會(huì)發(fā)覺該水凝膠的粘性、油膩性或油性。還可 通過化學(xué)改性、酶促處理的持續(xù)時(shí)間或改變沉淀浴參數(shù)單獨(dú)調(diào)節(jié)其顆粒大小和粒度。由此， 該小球還可用作化妝品中的調(diào)質(zhì)劑(Texturb i I dner )。
[0045] 該刺激-響應(yīng)-效果對(duì)于化妝品或制藥領(lǐng)域特別重要，因?yàn)槔缁瘖y品或藥物活性 物質(zhì)以及裝飾性化妝品的被引入小球中的著色顏料或染料可由此有針對(duì)性地釋放。此外可 使用該小球作為具有刺激-響應(yīng)-效果的剝離劑或剝落劑。在此這些小球可在內(nèi)部包含磨蝕 性顏料或酶，其可通過在磨擦過程中小球破裂而釋放并由此達(dá)到所需的剝離效果。所述小 球的刺激-響應(yīng)-效果可通過化學(xué)改性、酶促處理的持續(xù)時(shí)間或改變沉淀介質(zhì)參數(shù)單獨(dú)地加 以調(diào)節(jié)。
[0046] 如果對(duì)于特定應(yīng)用而言僅具有少水分含量的顆粒是有利的，本發(fā)明的顆粒還可借 助各種干燥方法進(jìn)行干燥。在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，干燥過程通過常壓干 燥、氣流干燥、流化床干燥、冷凍干燥或超臨界C02干燥進(jìn)行。所述干燥是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)楫a(chǎn) 物的水分非常高。在纖維素珠的情況下，物料水分必須為70-75重量％，其中必須干燥至最 多10-13重量％的平衡水分或?qū)τ谝恍?yīng)用而言〈5重量％。根據(jù)本發(fā)明，干燥應(yīng)盡可能以非 接觸的方式進(jìn)行以便保護(hù)產(chǎn)品。
[0047]出乎意料的是，在流化床方法中的干燥已被證明是特別保護(hù)性和有效的。通過永 久循環(huán)和松動(dòng)物料，極其有利于水分的排出。此外，就磨損而言，該干燥對(duì)于產(chǎn)品是非常保 護(hù)性的。此外可實(shí)現(xiàn)高的產(chǎn)量和短的干燥時(shí)間。這又導(dǎo)致，如由于升高的溫度的作用通常出 現(xiàn)的發(fā)黃是極少的。該方法也可以連續(xù)操作。如部分地在其它干燥方法中出現(xiàn)的該物料的 高裝料度(Schilttung)，將導(dǎo)致水分非常長時(shí)間地停留在顆粒之間，由此極大地增加了干燥 時(shí)間并且長時(shí)間的溫度作用另外帶來發(fā)黃的風(fēng)險(xiǎn)。在此可提及例如錐形干燥器或結(jié)晶器。 通過攪拌在這些設(shè)備中還出現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的高剪切，由此磨損外表層并且產(chǎn)生非常多的粉塵。 此外由于該磨損還改變殼層的厚度或?qū)⑵淦茐模纱藴p弱或消除產(chǎn)品的控釋性質(zhì)。因此這 些設(shè)備不適合于本發(fā)明的方法。
[0048] 振動(dòng)干燥器還可視為本發(fā)明對(duì)于流化床干燥的替代品，其在干燥過程中帶來類似 的優(yōu)點(diǎn)。這對(duì)于特定并入的產(chǎn)品而言可能是有利的，因?yàn)樵诖烁稍镌谡婵蘸偷蜏叵逻M(jìn)行。
[0049] 流化床方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為，在此可在一個(gè)工藝步驟中既進(jìn)行干燥還用附加的物 質(zhì)進(jìn)行涂覆（"涂敷"）。涂敷過程的可能方式是多樣化的。例如可使粒料著色或可施加功能 物質(zhì)例如生物聚合物(例如殼聚糖等）、合成聚合物、活性的化妝品或藥物活性物質(zhì)、酶、蛋 白質(zhì)和脫模劑以及研磨助劑。在流化床中對(duì)小球表面進(jìn)行化學(xué)改性也是可行的。通過在流 化床中的涂敷，涂料在表面上和在各顆粒上的分布是非常均勻的。出乎意料地顯示，經(jīng)涂覆 并借助流化床干燥的本發(fā)明的成型體還具有非常好的溶脹行為。
[0050] 通過選擇相應(yīng)的干燥方法還可對(duì)本發(fā)明成型體的孔結(jié)構(gòu)和密度產(chǎn)生巨大影響。在 60°C下在循環(huán)空氣干燥烘箱中的常壓干燥時(shí)，從未干燥的小球的海綿狀結(jié)構(gòu)完全崩塌并且 產(chǎn)生幾乎透明緊密并小得多的小球，但其保留了其橢圓形狀。這些小球內(nèi)部結(jié)構(gòu)崩塌的效 果卻是部分可逆的，因?yàn)樾∏蛟谒杏秩苊?。在常壓下的流化床干燥顯示，從未干燥的小球 的海綿狀結(jié)構(gòu)最佳地通過隨后在水中的溶脹可再次制備一一如上文已述。
[0051] 然而當(dāng)通過使從未干燥的小球在液氮中急驟冷凍和隨后的冷凍干燥來制備小球 時(shí)，海綿結(jié)構(gòu)可以保持得明顯更好。在此證實(shí)，這些干燥的小球不再透明，而是白色的。這是 獲得孔結(jié)構(gòu)的跡象。然而在干燥過程中，小球的表面和形狀發(fā)生極大的變化。得到的產(chǎn)品雖 然基本上保持其橢圓形狀，但在表面上形成類似于月球地貌的凹陷和凹坑。這些小球由此 顯示類似葡萄干的外觀。此外這些小球的密度小于水。
[0052] 作為另一種干燥方式，選擇在之前的溶劑交換時(shí)的超臨界CO2干燥用于干燥從未 干燥的小球。在此特別地用丙酮替換小球中的水并隨后開始超臨界CO 2干燥。在該干燥方法 的情況下，從未干燥的小球的原始形狀和孔隙度可得以最好保持。它們具有帶光滑表面的 橢圓形狀。細(xì)致的孔結(jié)構(gòu)經(jīng)由小球的白色表現(xiàn)出來。這些小球還具有比水小的密度。
[0053] 本發(fā)明還涉及本發(fā)明的成型體的用途；由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)可使其裝載有各種不同 的活性物質(zhì)。
[0054]根據(jù)本發(fā)明可將該成型體用于制備裝載有活性物質(zhì)的載體材料，其中用活性物質(zhì) 溶液浸漬該成型體并隨后洗滌和干燥。
[0055] 此外可將其用于制備用于化妝品和制藥應(yīng)用的具有控釋性質(zhì)的裝載有活性物質(zhì) 的載體材料。在某些情況下，對(duì)此必需對(duì)本發(fā)明的成型體預(yù)先研磨，其中控釋性質(zhì)得以部分 維持;在此特別優(yōu)選以下應(yīng)用:天然物質(zhì)乳劑、凝膠乳劑、男士護(hù)理產(chǎn)品、面部護(hù)理產(chǎn)品、防 曬產(chǎn)品、化妝品精華液、除臭應(yīng)用、底妝和彩妝。所述活性物質(zhì)可例如是用于化妝品和工業(yè) 應(yīng)用的酶和肽，例如輔酶QlO。
[0056] 根據(jù)本發(fā)明還可將該成型體用作化妝品中的研磨材料例如剝離劑或剝落劑-混合 物，其中該成型體的平均大小為150 - 800 μπι，優(yōu)選200 - 800 μπι，特別優(yōu)選300 - 550 μπι。
[0057] 同樣地可將本發(fā)明的成型體用作化妝品，優(yōu)選洗發(fā)劑和乳霜中的光學(xué)效應(yīng)小球。
[0058] 根據(jù)本發(fā)明，該成型體不僅可以以從未干燥的狀態(tài)也以干燥狀態(tài)用作制備球形纖 維素粉末的起始材料，所述粉末在油/水乳劑中具有傳感促進(jìn)劑特性。在此優(yōu)選借助各種研 磨方法將所述成型體研磨成優(yōu)選d 5Q = 5 μπι的顆粒大小。隨后將其用于化妝品和身體護(hù)理 產(chǎn)品。其優(yōu)點(diǎn)尤其在于，最終產(chǎn)品具有較小的粘性和油膩性以及乳液在皮膚中的改進(jìn)的吸 收。在此特別優(yōu)選天然物質(zhì)乳劑、凝膠乳劑、男士護(hù)理產(chǎn)品、面部護(hù)理產(chǎn)品、防曬產(chǎn)品、化妝 品精華液、除臭應(yīng)用、底妝和彩妝。
[0059]在工業(yè)領(lǐng)域中可根據(jù)本發(fā)明使用上述成型體作為色譜法中，特別是正相、反相、離 子交換、親合和尺寸排阻色譜法中的柱材料。為此還可對(duì)該成型體進(jìn)行化學(xué)改性，例如借助 于乙酰化、甲氧基化或類似方法。
[0060] 此外可根據(jù)本發(fā)明將上述成型體用于固定酶或肽，以提高它們的酶活性或穩(wěn)定 性。為此特別優(yōu)選用于化妝品和工業(yè)領(lǐng)域中。同樣地可根據(jù)本發(fā)明將上述成型體用于固定 人、動(dòng)物或植物來源(細(xì)菌、真菌、組織、藻類等)的細(xì)胞。
[0061] 可以以各種方式使上述成型體變得可操作。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的變型方案是 引入無紡材料(也稱為"無紡布"）。在此無紡材料本身可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的方法例如梳 理、紡粘、熔噴、氣流成網(wǎng)(Air-laid)法制備。所述引入可在制備無紡材料的各個(gè)階段中和/ 或在成品無紡材料上進(jìn)行： a. 在形成無紡布之前:在氣流成網(wǎng)法和濕式成網(wǎng)法中，可使本發(fā)明的成型體在無紡布 形成階段之前與常見的起始材料混合。在濕式成網(wǎng)法中可使其例如分散在液體或泡沫中。 b. 在形成無紡布的過程中：在擠出法例如熔噴法或紡粘法中，可在細(xì)絲形成過程中或 直接在細(xì)絲形成之后添加本發(fā)明的成型體，當(dāng)將細(xì)絲線料置于篩帶或篩鼓上時(shí)。成型體的 引入可在此例如通過噴入細(xì)絲簾(Fi Iamentvorhang)或在將細(xì)絲簾置于篩帶或篩鼓上之前 或之后噴灑來進(jìn)行。 c. 在形成無紡布之后，但在固結(jié)(Verfestigung)階段之前。 d. 在固結(jié)階段之后(在線），其中固結(jié)可借助本技術(shù)領(lǐng)域已知的方法進(jìn)行，例如借助于 熱粘合、化學(xué)交聯(lián)、熱風(fēng)穿透(Air-Through)粘合、超聲粘合、針刺、水刺以及這些方法中兩 種或更多種的組合。 e. 在預(yù)固結(jié)的無紡材料上，例如在施加第二個(gè)無紡材料層之前。在此，預(yù)固結(jié)的無紡 材料還可例如在非連續(xù)方法中由輥輸入。 f. 在表示上述變型a.至e.的組合的方法中。
[0062] 本發(fā)明的成型體在所有這些方法中優(yōu)選借助于粘合劑例如膠粘劑固定。
[0063] 使用這些方法可由本發(fā)明的成型體(A)和無紡材料(B)制備各種不同的層結(jié)構(gòu):單 面(A-B)或者雙面(B-A-B)用成型體涂覆的無紡材料、由兩種無紡材料和位于內(nèi)部的成型體 層組成的夾層結(jié)構(gòu)(A-B-A)或具有交替的無紡材料層和成型體層的多重涂覆的體系(A-B-A-B、A-B-A-B-A." )〇
[0064] 同樣可行的變型是將本發(fā)明的成型體施加于塑料膜上。在此，成型體的固定優(yōu)選 同樣地借助于膠粘劑來進(jìn)行。 實(shí)施例
[0065] 以下實(shí)施例用于闡述和更好理解本發(fā)明的顆粒及其制備方法。然而苯發(fā)明本身并 不限于這些示例性的實(shí)施方案。
[0066]實(shí)施例1一一纖維素珠的制備 作為制備纖維素珠的起始材料，使用具有以下組成的標(biāo)準(zhǔn)萊賽爾紡絲料：13重量％的 木漿（100% Saiccor)、75.3重量_^NMM0、11.7重量％的水以及痕量的穩(wěn)定劑。將紡絲料保 持在120-125 °C下并借助于水下造粒機(jī)ECON EUP 50進(jìn)行加工。在此使用各具有12個(gè)孔和4 個(gè)刀片的連續(xù)(durchgSngig)孔板。調(diào)節(jié)起動(dòng)閥和孔板的溫度至恒定的120 °C，水槽的溫度 至20 °C。表1總結(jié)了在實(shí)驗(yàn)Vl至實(shí)驗(yàn)V2期間變化的那些參數(shù)。
[0068] 借助水下造粒機(jī)制備的纖維素珠在純?nèi)ルx子水(VE水）中沉淀并隨后使用80 °C的 熱去離子水使其在柱中經(jīng)受洗滌。用氫氧化鈉水溶液(pH 11)進(jìn)行精洗。在氫氧化鈉水溶液 洗滌后用80 °C溫度的VE水洗滌小球至中性并且離心分離直至約70重量%的殘余水分。
[0069] 在光學(xué)顯微鏡(Zeiss Discovery.V12, Olympus DP71)下檢查來自實(shí)驗(yàn)Vl至V6的 從未干燥的顆粒的結(jié)構(gòu)。在此示出，所有顆粒具有顯著的核-殼-結(jié)構(gòu)。圖1示出來自V6的顆 粒作為實(shí)例。
[0070] 借助Olympus的軟件Analysis 5.0測量殼的厚度，其中進(jìn)行5次測量并確定平均 值。在表1中同樣總結(jié)了結(jié)果。發(fā)現(xiàn)殼厚度對(duì)于再生條件的顯著依賴性。隨著沉淀浴中NMMO 濃度的增加或隨著溫度的升高，外層的厚度減小。
[0071] 此外可注意到，外表層是透明的，而小球的內(nèi)部是白色的。這清楚地顯示出材料的 不同結(jié)構(gòu)化。該透明層是非常致密的，而纖維素珠的白色內(nèi)部具有類似海綿的結(jié)構(gòu)。核_殼_ 結(jié)構(gòu)的詳細(xì)表征可在實(shí)施例5中找到。
[0072]實(shí)施例2-一用活性物質(zhì)裝載 向40 ml溫度控制在30 °C下的5重量%對(duì)乙酰氨基酚(Merck)在乙醇(分析純）(p.A.)中 的溶液中添加20 g來自實(shí)施例1的從未干燥的纖維素珠 Vl (68.3重量％的殘余水分）。以100 rpm攪拌該懸浮體120分鐘。真空抽濾該經(jīng)裝載的纖維素珠并用10 ml去離子(VE)水再次洗 滌以及隨后在真空干燥烘箱內(nèi)在40 °C、150 mbar下干燥約8小時(shí)。干燥的纖維素珠的最終 稱重為5.6915 g。纖維素珠用對(duì)乙酰氨基酚的裝載度為8.48重量%(重量增量）。
[0073] 使用以下材料作為對(duì)比物質(zhì)= Tencel ? CP 4(球形纖維素粉末，制造商Lenzing AG)、Tencel? 凝膠（纖維素懸浮體，Lenzing AG)和Vivapur 105(MCC，制造商J. R. & S6 hne)。由此類似于本發(fā)明的纖維素珠同樣制備對(duì)乙酰氨基酚在乙醇中的懸浮體，其中維持 纖維素與對(duì)乙酰氨基酚的比例始終不變。然而對(duì)比材料不在真空干燥烘箱中干燥，因?yàn)橛?于細(xì)顆粒這會(huì)導(dǎo)致凝團(tuán)，而是借助于Bilchi B290噴霧干燥器。表2總結(jié)了經(jīng)裝載的顆粒的性 質(zhì)。
[0075] 實(shí)施例3-一釋放-實(shí)驗(yàn)
由實(shí)施例2中制備的經(jīng)裝載的顆粒再次釋放對(duì)乙酰氨基酚的速率根據(jù)下文描述的方法 來測定。對(duì)此，在500 ml的鹽酸水溶液(0.1 M;pH 1.2)中引入100 mg顆粒并且在37 °C下以 100 rpm攪拌(攪拌器:Erweka Dissolution Tester DT 820)。定期取出試樣并且相對(duì)于參 照物（純鹽酸水溶液)在243 nm下測量消光(Perkin Elmer Lambda 950 UV/VIS分光計(jì)）。圖 2顯示各種顆粒的釋放曲線。
[0076]清楚顯示，本發(fā)明的纖維素珠表現(xiàn)出對(duì)于活性物質(zhì)對(duì)乙酰氨基酚的顯著阻滯作 用。該阻滯作用相比于粉末狀顆粒(其通過噴霧干燥而裝載）明顯得多。在由纖維素凝膠制 備的顆粒的情況下，由于再更開放的結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)最高的裝載度。然而在此釋放也突然進(jìn)行， 只有本發(fā)明的纖維素珠由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出緩釋性質(zhì)。
[0077]實(shí)施例4一一干燥(包括涂敷） 使來自實(shí)施例1的從未干燥的纖維素珠 Vl (殘余水分:63.83%)經(jīng)受不同的干燥方法，以 研究它們對(duì)于干燥顆粒的結(jié)構(gòu)的影響： ?在60 °C下的干燥烘箱 ?在100 °C下的流化床干燥(在DMR WFP-8流化床干燥器中） ?用超臨界C02(5 1實(shí)驗(yàn)裝置Natex)干燥一一在溶劑交換成丙酮后（"sc_C02干燥"） ?冷凍干燥(Labconco Freezone 2.5升，真空0 mbar)，在液體N2中急驟冷凍之后。
[0078] 在流化床干燥過程中還另外進(jìn)行涂敷實(shí)驗(yàn)。為此在流化床干燥器中噴入相應(yīng)的染 料水溶液（Waco藍(lán)、Waco粉、SepiCoat 3213黃+ Sepifilm Gloss、Sepicoat 3404綠 + Sepifilm Gloss、Sepicoat 5901褐+ Sepifilm Gloss)。所有獲得的顆粒在表面上顯不均 勾著色。
[0079] 在所有干燥方法中可發(fā)現(xiàn)顆粒的收縮。因此，在干燥烘箱中干燥后的纖維素珠例 如具有0.74 g/ml的堆積密度，而從未干燥的纖維素珠仍具有0.72 g/ml的堆積密度。堆積 密度的增加直接意味著顆粒大小的減小。圖3顯示由以下各種干燥方法獲得的典型結(jié)構(gòu)： ?左:干燥烘箱一一具有粗糙表面的透明至略微不透明的纖維素珠 ?中：Sc-CO2干燥一一具有光滑表面的白色纖維素珠 ?右:冷凍干燥一一具有光滑但變形的表面的白色纖維素珠。
[0080] 然而，干燥方法不僅對(duì)于顆粒的外觀還對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。對(duì)此借助N2吸附 測定顆粒的BET表面(BELsorp mini II測量儀器）。對(duì)于在干燥烘箱中干燥的纖維素珠不能 使用該測量測定BET表面，這意味著內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)完全崩塌。對(duì)于Sc-CO 2干燥的試樣，獲得aBET =174 m Vg的BET表面，這意味著基本上保留以從未干燥的狀態(tài)存在的孔結(jié)構(gòu)。如期望地， 冷凍干燥的樣品以aBET = 45 m2/g在兩個(gè)其它方法之間。在圖3a.中還展示了借助B.J.H.圖 的Sc-CO2干燥的纖維素珠的孔徑大小分布（由N 2吸附/解吸計(jì)算得出），其主要為約25 nm。 [0081 ]此外可通過氦比重計(jì)（ThermoFisher/Porotec公司的Pycnomatic ATC)證實(shí)，sc-CO2干燥的纖維素珠具有開孔結(jié)構(gòu)，而冷凍干燥的纖維素珠顯示閉孔結(jié)構(gòu)。
[0082]實(shí)施例5--核/殼結(jié)構(gòu)的表征 在來自實(shí)施例1的從未干燥的試樣V4和V6上進(jìn)行C13 CP-MAS-NMR測量(Bruker Avance DPX 300匪R波譜儀，7.05T磁場強(qiáng)度超屏蔽（SB)，2 rf信道，100/300 W 1HziBB放大器，4 mm 1HziBB固體CP-MAS探針），所述試樣具有明顯不同的殼厚度(75 _和182 _)。由這些測 量，根據(jù)"G. ZuckerstStter等人，Novel insight into cellulose supramolecular structure through 13C CP-MAS NMR spectroscopy and paramagnetic relaxation enhancement, Carbohydrate Polymers 93 (2013)，第122-128頁"中描述的方法測定內(nèi) 部結(jié)晶（IC)、表面結(jié)晶(SC)和無序部分(DIS)。
[0083] 根據(jù)圖4中所示的結(jié)果可清楚地認(rèn)識(shí)到，通過將沉淀浴溫度從50 °C(V4)降低至10 °C(V6)和將沉淀浴中的NMMO濃度從44.6重量％ NMMO(在V4中）降低至0重量％ NMMO(在V6 中），可使無序范圍從37.4%增加至29.3%。由此必須使內(nèi)部結(jié)晶部分相應(yīng)減少，因?yàn)楸砻娼Y(jié) 晶的部分保持不變。由此可以說，外表層的厚度與無序含量相關(guān)聯(lián)并且可將外表層清楚確 認(rèn)為小球的非晶部分。通過計(jì)算機(jī)斷層掃描測量可清楚地觀察到，該非晶外表層由比核更 致密的材料構(gòu)成。
[0084] 這些X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描測量使用儀器GE Phoenix / x-ray Nanotom和以4.5 pm的體素大小進(jìn)行，測量持續(xù)時(shí)間為121分鐘并且總共記錄了 1700個(gè)投影。測量整個(gè)纖維素 珠(未粉碎）：來自實(shí)施例4的冷凍干燥和借助Sc-CO2干燥的纖維素珠以及作為參照物的可 商購的緊密纖維素小球(Sprayspheres-SE White，Umang)。對(duì)潮濕纖維素珠的有意義的測 量不可行。使用軟件VG Studio MAX 2.2對(duì)顆粒進(jìn)行(虛擬)切割并且根據(jù)灰度等級(jí)(對(duì)應(yīng)于 散射密度）進(jìn)行評(píng)估。在此對(duì)于空氣（顆粒間隙）定義0%的相對(duì)密度，對(duì)于緊密纖維素 (Sprayspheres)定義100%的相對(duì)密度。表3展示對(duì)于干燥的Tencel ?珠得出的值。
[0085]實(shí)施例6 -一干燥的纖維素珠的溶脹行為 檢測來自實(shí)施例4的借助于流化床干燥的（未涂敷的）纖維素珠在水中的溶脹行為。作 為參照材料再次使用可商購的借助噴霧造粒制備的纖維素小球(Sprayspheres-SE White， Umang)。分別將10 g顆粒添加到100 ml的VE水中并且不經(jīng)進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)(攪拌等)使其溶脹， 直至建立平衡。在表4中總結(jié)了這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
L0087」 巳M不，本友明的Tencel珠具有相比十扣比擬的市購纖維素顆粒時(shí)言明M史好的 溶脹行為。這又可歸因于已在之前實(shí)施例中描述的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0088] 實(shí)施例7--通過酶促和化學(xué)處理的顆粒強(qiáng)度改變 使來自實(shí)施例1的從未干燥的纖維素珠 Vl既經(jīng)受酶促處理還經(jīng)受氧化處理，其中使用 以下參數(shù)： 在緩沖溶液(pH 4)中制備酶Celluclast 1.5L和Econase HC 400(Novozyme)的2:1比 例的溶液。酶處理的另一種可能方式通過在pH 6.5的緩沖溶液中使用Novozyme FiberCare R或FiberCare D實(shí)現(xiàn)。將纖維素珠分別預(yù)先置于緩沖溶液(40 °C)中并隨后以對(duì)應(yīng)于每克 干燥纖維素珠 I ml劑量加入各種酶溶液。反應(yīng)時(shí)間為10分鐘和60分鐘，隨后通過使酶失活 使反應(yīng)停止并用VE水多次沖洗纖維素珠。
[0089] 經(jīng)由已知的TEMPO反應(yīng)進(jìn)行氧化，其中在此反應(yīng)時(shí)間在80 °C下為4小時(shí)。在通過添 加 EtOH使反應(yīng)停止并用VE水充分洗滌纖維素珠后，還在0.1 M乙酸鈉緩沖液(pH=4.5)中進(jìn) 行再氧化48小時(shí)。在反應(yīng)后將顆粒真空抽濾、充分洗滌和貯存在冷柜中。
[0090]纖維素顆粒的強(qiáng)度借助于安放于特定量纖維素珠上的不同重量的各種桿來檢測。 此外，再次繪制顆粒的顯微圖像以分析形態(tài)的變化。
[0091] 經(jīng)酶促處理的從未干燥的纖維素珠(反應(yīng)時(shí)間10分鐘和60分鐘）由自重100 g的桿 壓碎。未經(jīng)處理的纖維素珠由于該桿的自重僅可逆變形。未經(jīng)處理的纖維素珠(空白值）自 具有自重3 kg的桿起才可逆變形并且自5 kg起壓碎。經(jīng)酶促處理的壓碎的纖維素珠表現(xiàn)出 水凝膠類的稠度并且既不粘性也不油膩。
[0092]類似于酶促處理，所述小球的結(jié)構(gòu)完整性也由于TEMPO氧化而顯著下降。例如，使 用I kg的桿就已使這些小球不可逆地變形并形成裂縫。自2 kg桿起展示出嚴(yán)重的裂縫形 成，使用5 kg桿已完全壓碎纖維素珠。
[0093]除了這些測定硬度的簡單實(shí)驗(yàn)外，還借助硬度測試儀Shimadzu EZ Test X測定所 選試樣的微硬度。使用10 mm的桿實(shí)施該試驗(yàn)并記錄相對(duì)于所施加力的變形。圖5展示經(jīng)酶 處理和TEMPO氧化的試樣的變形曲線。
[0094] 在經(jīng)酶促處理的試樣中，顯示出形態(tài)的劇烈變化。除了表面光滑外，核/殼結(jié)構(gòu)也 消失。這表明，對(duì)于酶來而言不僅纖維素珠的緊密外表層而且其內(nèi)部都是可進(jìn)入且可分解 的。在纖維素珠的外表層和內(nèi)部之間不能觀察到差異;這兩者均為水凝膠的組成部分。 [0095] 在TEMPO氧化或酶處理時(shí)的這些形態(tài)變化還通過匪R研究（參見圖6)證實(shí)，如在實(shí) 施例5中已描述。因此在酶處理時(shí)，無序纖維素含量減少且內(nèi)部結(jié)晶含量由此不可避免地增 加。在TEMPO氧化時(shí)，表面結(jié)晶含量大為減少，由此內(nèi)部結(jié)晶含量增加。
[0096]實(shí)施例8 無機(jī)顏料的并入 將60重量％ NMMO水溶液中的33重量％ ZnO懸浮體(Pharma 4型，dso = 1.2 μπι)用于制 備萊賽爾紡絲料。成品紡絲料由12.2重量％的木漿(Bace11型）、73.9重量°/4^ΝΜΜ0、11.5重 量%的水、2.4重量％的211〇以及痕量的穩(wěn)定劑組成。由該紡絲料制備如在實(shí)施例1 Vl中描述 的纖維素珠。該纖維素珠的外觀對(duì)應(yīng)于未添加 ZnO的纖維素珠。測得該顆粒的ZnO含量為 16.7重量％(在850 °C下使顆粒灰化并相對(duì)于不含ZnO的小球的空白值對(duì)殘余物進(jìn)行重量分 析評(píng)估），并且借助安裝有EDX(0xford EDX檢測器）的SEM(Hitachi S-4000 Field Emission SEM)測量分布。圖7展示在這類一分為二的Tencel珠中非常均勻的Zn分布。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 三維纖維素成型體，其特征在于，其具有可光學(xué)檢測的核-殼-結(jié)構(gòu)，其中所述殼具有 比所述核更高的密度和更低的結(jié)晶度并且所述核具有類似海綿的結(jié)構(gòu)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的成型體，其中基于緊密纖維素計(jì)，所述殼具有65%至85%的相對(duì)密 度，所述核具有20%至60%的相對(duì)密度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1的成型體，其中所述殼厚為50 μπι至200 μπι。4. 根據(jù)權(quán)利要求1的成型體，其中所述成型體的殼厚與總直徑的比例為1:5至1:50。5. 根據(jù)權(quán)利要求1的成型體，其中橢圓成型體的半軸比不超過3:1。6. 根據(jù)權(quán)利要求1的成型體，其中基于所述纖維素量計(jì)，所述纖維素珠的從未干燥的變 型具有25至300重量%的水分含量。7. 根據(jù)權(quán)利要求1的成型體，其中所述成型體包含在其制備過程中并入的添加物質(zhì)并 且這些添加物質(zhì)選自2110、1102、0 &〇)3、高嶺土、？6203、基于塑料的著色顏料、活性炭、超吸收 材料、相變材料、阻燃劑、抗微生物劑、殼聚糖以及其它聚合物或生物聚合物。8. 制備具有可光學(xué)檢測的核-殼-結(jié)構(gòu)的三維纖維素成型體的方法，其特征在于，所述 方法包括以下制備步驟： a. 根據(jù)萊賽爾法使所述纖維素溶解，以獲得具有10至15重量%纖維素的溶液； b. 將步驟a.中獲得的纖維素溶液直接擠出到沉淀浴中而無空氣隙； c. 再生過程，其中在所述纖維素溶液進(jìn)入沉淀浴中時(shí)，纖維素溶液和沉淀浴的NMMO濃 度之差應(yīng)為15-78重量％，優(yōu)選40-70重量％，并且纖維素溶液和沉淀浴的溫度之差應(yīng)為50-120 K，優(yōu)選70-120 K，更優(yōu)選80-120 K; d. 根據(jù)滲濾原理的洗滌過程，其具有至少一個(gè)堿性洗滌步驟，優(yōu)選pH為9-13; e. 任選的干燥過程，通過該過程使所述成型體的外表層不受磨蝕性損壞； 其中在d.)項(xiàng)中提及的洗滌優(yōu)選多級(jí)并以逆流式進(jìn)行，并且包含至少一個(gè)堿性步驟。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述干燥過程通過常壓干燥、氣流干燥、帶式干燥、 流化床干燥、冷凍干燥或超臨界C02干燥進(jìn)行。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在步驟d.和步驟e.之間進(jìn)行酶處理。11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中使用一種或多種選自外切-和內(nèi)切-l，4-b-葡聚糖 酶、葡糖苷酶和木聚糖酶的酶。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型體用于制備裝載有活性物質(zhì)的載體材料的用途，其中用 所述活性物質(zhì)的溶液浸漬成型體并隨后洗滌和干燥。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型體用于制備具有控釋性質(zhì)的裝載有活性物質(zhì)的載體材 料的用途，其尤其用于化妝品和制藥應(yīng)用中。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型體作為在化妝品中的研磨材料例如剝離劑或剝落劑混 合物的用途，其中所述成型體的平均大小為150-800 μπι，優(yōu)選200-800 μπι，更優(yōu)選300-550 μπι〇15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型體作為在化妝品，優(yōu)選洗發(fā)劑和乳霜中的光學(xué)效應(yīng)小球 的用途。16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型體作為通過研磨制備球形纖維素粉末的起始材料的用 途，所述粉末在油/水乳劑中具有用于化妝品的傳感促進(jìn)劑性質(zhì)。17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型體作為制備球形纖維素粉末的起始材料的用途，所述粉 末可用于控釋顆?；蛴米骺蒯岊w粒的核。18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型體作為色譜法中，尤其是正相色譜法、反相色譜法、離子 交換色譜法、親合色譜法和尺寸排阻色譜法中的柱材料的用途。
【文檔編號(hào)】D01F2/00GK105829351SQ201480056149
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年11月14日
【發(fā)明人】M.霍伊布, J.恩納洛欣格, C.希爾克
【申請人】連津格股份公司