专利名称：官能化立方液晶相物质及其制备和使用方法
技术领域：
本发明涉及官能化立方液晶相及其制备和使用方法。更具体地讲，本发明涉及特制用于专门用途的官能化立方液晶相物质。
背景技术：
对双连续立方相液晶产生兴趣的主要原因是因为它们独特的结构。它们是由排列为双分子层的类脂和水的混合物组成的。双分子层继而缠绕为一个循环的三维结构，该结构可使与弯曲该双分子层相关的能量达到最小化(即最小化弯曲能)。参见Hyde，S.，Andersson，S.，Larrson，K.，Blum，Z.，Landh，T.，Lidin，S.，Ninham，B.W.，The Language of Shape，Elsevier Press，New York，1997。这些结构为“蜂窝结构”，带有水和类脂的双连续区域，类似有机沸石或高度结构化的微乳状液。由此，该结构可以同时容纳水溶性、脂溶性的和两亲型的分子，并提供水溶性和脂溶性物质的扩散通路。尽管有许多提议的立方相，但有三种常见的双连续液晶结构Pn3m(D-表面)，Ia3d(G-表面)和Im3m(P-表面)。参见Luzzati，V.，Vargas，R.，Mariani，P.，Gulik，A.，Delacroix，H.，J.Mol.Biol.，1993，229，540-551。这些结构难以用严格的数学关系表达。但是，如果用波结表面表示，那么结构和形状可以是非常接近的。参见von Schnering，H.G.，Nesper，R.Z.，Phys.B-Condensed Matter，1991，83，407-412。许多单酸甘油酯的相特性已被记载，尤其是甘油一油酸酯。参见Qiu，H.，Caffrey，M.，Biomaterials，1999，21(3)，223-234。甘油一油酸酯基的双连续立方液晶相具有良好的温度稳定性、高内表面面积、类似凝胶的粘性、对盐和溶剂组合物的相对不敏感性，并使用适于商业用途的廉价原料。甘油一油酸酯天然具有Pn3m和Ia3d结构，加入蛋白质则为Im3m结构。参见Rummel，G.，Hardmeyer，A.，Widmer，C.，Chiu，M.L.，Nollert，P.，Locher，K.P.，Pedruzzi，I.，Landau，E.M.，Rosenbusch，J.P.，J.StructuralBiology，1998，121，82-91。
立方相液晶已用于凝胶、分散体和前体形式。“凝胶”是含有大部分立方相液晶的混合物。混合物通常只含有立方液晶相。这些凝胶的应用领域范围包括药物输送工具(参见Shah，J.C.，Sadhale，Y.，Chilukuri，D.M.，Adv.Drug DeliveryRev.，2001，47(2-3)，229-250)到可以使膜蛋白在其内结晶(参见Landau，E.，Rosenbusch，J.，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.，1996，93(25)，14532-14535)或可以在其内形成中孔性纳米颗粒的基质(参见Cruise，N.，Jansson，K.，Holmberg，K.，J.Colloid Interface Sci.，2001，241(2)，527-529)。
Nielsen在WO98/47487中公开了可生物粘合的液晶凝胶的组合物，包括立方相液晶和前体。组合物包括一种活性组分、一种形成立方相的类脂和加入后不改变液晶结构的结构剂。所公开的结构剂相当于一种稀释剂，对组合物性质没有影响。另外，没有关于使用固定剂(tether)作为结构剂的参考文献。
Engstrom等人在美国专利5,753,259中公开了一种利用液晶凝胶，包括立方相液晶，用于控制释放的组合物和方法。所公开的凝胶由类脂、溶剂和包括核酸的生物活性材料的混合物制成。尽管公开了甘油一油酸酯和磷脂的使用，其明确的功能仍是有限的。例如，该文献没有公开通过使用刺激因素，比如改变pH值，来改变组分性质的功能。
“分散体”是立方液晶相物质的颗粒，其粒径通常为亚微级。颗粒通常分散在液体介质中，并通常称为立方体。类脂和液体的混合物的高压匀化通常产生立方相液晶的胶态不稳定分散体。在均匀的纳米颗粒分散体产生之前，需要高压和许多通道(参见Ljusberg-Wahren，H.，Nyberg，L.，Larsson，K.，Chimica Oggi，1996，14，40-43)。相对于囊泡和脂质体，立方体具有独特的实用优点，因为立方体是一种平衡相(参见Laughlin，R.G.Colloids and Surfaces A，1997，128，27-38)。立方体也比囊泡或脂质体具有大得多的内表面积，并具有更强的抗降解性。
Anderson，WO99/12640和Landh等人的美国专利5,531,925公开了用于输送和吸收活性剂的立方相组合物及其制备。颗粒包括一个含有液晶物质的中心。但是，Anderson中公开的颗粒被外部固体颗粒所包覆。此外，Landh中公开的颗粒被另一种液晶物质所包覆。
“前体”是一种混合物，它们不是立方液晶相，但在刺激因素作用下可形成立方相液晶。前体可用于分散易于流动形式的混合物，但在目标位置在刺激因素作用下可自发转化为一个更粘的液晶凝胶或一个更易流动的分散体。这可应用于治疗牙周病(参见Norling，Tomas，Lading，Pia，Engstroem，Sven，Larsson，Kare，Krog，Niels，Nissen，Soeren Soe，J.Clin.Periodontol，1992，19(9，Pt.2)，687-92。
Larsson等人在美国专利5,196,201中公开了前体的制备及其组成，它们被用作移植物来治疗疾病，例如骨组织的修复。这些前体由水基液体、类脂和任选的甘油三酯组成，混和后形成一个更加浓缩的并更易于流动的L2或D相，并在加入水后转化为立方相。Leng等人在美国专利5,593,663中公开了止汗剂的结合物及其制备，它们在施用后能吸收汗水形成粘性液晶相，包括立方相。但是，这些物质都不含有官能化物质。
立方液晶相物质因为它们天然的或未改性的性质的约束而在使用中受到限制。例如，立方相的天然性质限制了溶解活性组分的能力。实际上，很多活性组分不能被有效负载(或随后释放)，因为立方相缺乏与被负载的活性组分的特定相互作用。如果活性组分被改性以便有效负载在立方相中，它可能会失去它的有效性。已有人提出，包含两性离子磷脂可促进增加活性组分的吸收。但是，即使这是真的，所得结果也难以证明(参见Engstro，Sven，Norde，TomasPetersson，Nyquist，Hakan，Eur.J.Pharm.Sci.1999，8(4)，243-254)。也有人提出，timolol马来酸酯从立方相液晶中的释放可受到立方相中的磷脂内含物的影响。但是，表面活性剂的最终浓度不足以为许多领域提供任何实际价值(参见Lindell，K.，Engblom，J.，Jonstromer，M.，Carlsson，A.，Engstrom，S.，Progr.Colloid Polym.Sci，1998，108111-118)。也没有参考文献公开了立方相液晶分散体或前体的改性。
另外，没有易于商用的方法来提供活性组分从立方相中沉积的特定目的或增强它的沉积。最后，没有适用于“按要求”应用的立方相。“按要求”表示在某些刺激因素，比如pH值改变的作用下，立方相性质的改变。由此，需要一种技术来改性立方相，并显著增加立方相的可利用性。
发明概述一种立方液晶相前体，其包括一种能够形成立方液晶相的两亲物(A)、一种任选的溶剂(B)和一种选自锚定剂、固定剂及其组合的添加剂(C)，其中(A)、(B)和(C)以彼此相对的质量分数存在，使得1.0＝a+b+c，其中a是(A)的质量分数，b是(B)的质量分数，c是(C)的质量分数，并且其中1.0＞a＞0，1.0＞b≥0，1.0＞c＞0；附加条件为a、b和c不在表示(A)、(B)和(C)的相特性的相图上的立方液晶相区域内。
一种块状立方液晶凝胶，其包括一种能形成立方液晶相的两亲物(A)、一种溶剂(B)和一种选自结合剂、固定剂及其组合的添加剂(C)，其中(A)、(B)和(C)以彼此相对的质量分数存在，使得1.0＝a+b+c，其中a是(A)的质量分数，b是(B)的质量分数，c是(C)的质量分数，并且1.0＞a＞0，1.0＞b＞0，1.0＞c＞0；附加条件为a、b和c在表示(A)、(B)和(C)的相特性的相图上的立方液晶相区域内。
一种立方液晶凝胶颗粒的分散体，其包括一种能形成立方液晶相的两亲物(A)、一种溶剂(B)和一种选自锚定剂、固定剂及其组合的添加剂(C)，其中(A)、(B)和(C)以彼此相对的质量分数存在，使得1.0＝a+b+c，其中a是(A)的质量分数，b是(B)的质量分数，c是(C)的质量分数，并且1.0＞a＞0，1.0＞b＞0，1.0＞c＞0；附加条件为a、b和c在表示(A)、(B)和(C)的相特性的相图上的立方液晶相区域内，与相图上至少一个其他相相结合，其附加条件为分散体具有分散在其它相中的官能化立方液晶凝胶颗粒的形式。
附图简述

图1是代表含有一种水溶助长剂、两亲物与添加剂的组合物和一种溶剂的组合物的特性的相图。
图2代表在官能化立方相双分子层中的酮洛芬分子。
发明详述本发明涉及前体、块状立方液晶凝胶、立方液晶凝胶颗粒的分散体、立方液晶凝胶颗粒及其组合。除非另有说明，本发明所使用的所有百分数、比值和比例都是基于重量。除非另有说明，所有的测量都是在25℃温度下进行。所有引用的美国专利和印刷出版物都引入本文以供参考。
术语的定义和使用“两亲物”表示同时具有亲水和疏水(亲脂)基团的分子(例如，表面活性剂、类脂和聚合物)。
“结合剂”表示小分子，包括具有脂溶性“尾”和水溶性“头”的表面活性剂。不受理论的约束，据信脂溶性尾的作用就是溶解到立方相的双分子层中，水溶性头的作用可能是提供特定的(或特制的)的相互作用，比如与相关物质的静电力或氢键。
“块状立方凝胶”表示一种粘性的各向同性结构的凝胶(透明、半透明或不透明)，具有正构的或反向的立方液晶结构，其组合物对应相图上的立方液晶区域，该相图表示在组合物的组分的相特性。在本发明中，块状立方凝胶也称为块状立方液晶凝胶。
“胶态稳定”表示当立方凝胶颗粒分散在溶剂中时，颗粒在合理的时间内不会聚结、絮凝或附聚。
“立方凝胶颗粒”表示块状立方凝胶的分散形式，技术上讲，它们是与溶剂、各向同性液相、层状相或其中某两个的组合形成平衡的立方液晶凝胶。在本发明中，立方凝胶颗粒也被称为立方液晶凝胶颗粒。
“立方液晶相物质”表示一种组合物，它落在相图上的立方液晶相区域内，该相图用于表示该组合物中的组分，或者，“立方液晶相物质”表示一种组合物，它落在相图上的立方液晶相与另一个相形成平衡的区域内。立方液晶相物质包括块状立方凝胶、立方凝胶颗粒和立方凝胶颗粒的分散体。
“立方复合体”表示本发明的一种官能化立方液晶相物质。
“凝胶”表示可流变的半固体系统。凝胶包括立方液晶物质，比如块状立方凝胶和立方凝胶颗粒的分散体。
“L1”表示稀释液相。
“L2”表示浓缩液相。
“类脂”表示任何含有脂族或芳族烃的取代部分的具有中间分子量的两亲分子。
“糊”表示一种局部应用的、优选用于动物(优选人)皮肤的液体，它的粘度增强到某点，以致通过不溶解的以及溶解的固体的存在可以大大抑止流动。
“前体”表示一种通过刺激因素的作用将形成立方液晶相物质的制剂。刺激因素可以是如下加入某些特定的物质，比如其它的两亲物或溶剂；除去某些特定物质，比如一部分两亲物或溶剂；温度改变；压力改变；加入盐；或改变含水体系的pH值。
“稳定剂”表示一种防止分散相的颗粒附聚、聚结和絮凝的试剂。稳定剂使分散的立方凝胶颗粒具有胶态稳定性。稳定剂包括小的颗粒，它们能在颗粒表面吸收离子化物质、聚合物、带电荷的类脂、表面活性剂和吸附到颗粒表面的液晶相。
“表面活性剂”表示在水中具有如下性质的两亲物(1)减少界面张力，和(2)在低浓度的溶液中自组装。
“固定剂”表示大于结合剂的分子，包括具有脂溶性片段和水溶性片段的改性聚合物、蛋白质和酶。不受理论的约束，据信脂溶性片段的作用是溶解到立方相的双分子层中，水溶性片段的作用可能是提供一种特定的(或特制的)交互作用，比如与相关物质的静电力或氢键。固定剂。
“热动力学稳定”表示系统处在它的最低能量状态，或系统被动力学捕获在同一状态并保持适当的时间。
前体前体主要包括能形成立方液晶相的两亲物、一种任选的溶剂和一个选自锚定剂、固定剂和/或其组合的添加剂。前体可任选地包含一种活性组分。这些组分也能形成六边形的液晶相。
两亲物两亲物可以是能够形成立方液晶相的单一两亲物或两个或更多两亲物的结合物(例如，混合物)。优选地，两亲物为能够在溶剂和添加剂的存在下形成立方液晶相的表面活性剂。适用的亲水基团及其选择方法公开在Laughlin，R.G.，TheAqueous Phase Behavior of Surfactants，Academic Press，New York，1994，pg.255，和国际专利出版物WO99/12640中。合适的两亲物的非限制性实施例摘录在下面的表1-5中。
表1-阴离子亲水基团
表2-阳离子亲水基团
表3-两性离子亲水基团
表4-偶极亲水基团
表5-单键亲水基团
在表1-5中，R’表示烃基，优选烷基。M表示金属原子。下标m为1、2或3。X表示卤素原子。
示例性的但非限制性的亲脂基团包括一价烃基、取代的一价烃基、碳氟化合物和硅氧烷。适用的一价烃基有6至22个碳原子、优选8至22个碳原子、更优选10至18个碳原子。取代的一价烃基包括卤代一价烃基，典型地具有6至22个碳原子。一价烃基和取代的一价烃基可以是饱和的或不饱和的，支链或非支链的。优选的支链烃基典型地具有8至22个碳原子。优选的直链烃基具有8至18个碳原子。
优选地，两亲物包括HLB值为约2.1至约4.6的表面活性剂。参见Porter，M.R.，Handbook of Surfactants，第二版，Blackie Academic & Professional，pp.188-236。适用的单酸甘油酯应具有足够的纯度以形成与溶剂和水溶助长剂相结合的立方液晶相。单酸甘油酯的纯度典型地为大于约40％至100％、优选约82.5至100％的纯度，但是，小于约40％的纯度也可以是适用的。
一类优选的表面活性剂包括具有下式的单酸甘油酯 R选自具有6至22个碳原子、优选8至22个碳原子、更优选10至18个碳原子的一价烃基和6至22个碳原子的一价卤代烃基。一价烃基可以是饱和的或不饱和的、支链的或非支链的。优选的支链烃基典型地具有8至22个碳原子。优选的直链烃基具有8至18个碳原子。优选的单酸甘油酯具有≥40℃的熔点。国际专利出版物WO99/12640公开了能形成立方液晶相的适用的两亲物。
示例性的两亲物公开在美国专利5,756,108中，它们包括3，7，11，15-四甲基-1，2，3-十六烷三醇、植烷三醇、N-甲基葡糖胺的N-2-烷氧羰基衍生物、和不饱和的脂肪酸单酸甘油酯、单酸甘油酯表面活性剂，比如一油酸甘油酯(HLB值为3.8)、一硬脂酸甘油酯(HLB3.4)、乙氧基化醇类表面活性剂，比如C12EO2，C12EO23和C16EO3，其中EO表示一个环氧乙烷基团(参见Lynch等人，Langmuir，Vol.1116，No.7，pp.3537-3542(2000))、一亚油精及其组合。
其它适用的两亲物可包括两性表面活性剂，比如甜菜碱、甘氨酸盐、氨基丙酸盐，及其组合。另外适用的两亲物包括来自生物的类脂比如脂肪酸、酰基甘油、甘油磷脂、磷脂酸(及其盐)、磷酸酰乙醇胺、磷脂酰胆碱(卵磷脂)、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、磷酸酰乙醇胺、spingo脂(神经酰胺)、spingo髓磷脂、脑苷脂类、葡糖脑苷脂、神经节苷脂、甾体化合物、胆甾醇酯(硬脂酸酯等)、糖基表面活性剂、糖脂、半乳糖脂，及其组合。
溶剂溶剂可以为单一溶剂或两个或更多极性或非极性溶剂的组合，可含有其它组分，比如缓冲剂和/或稳定剂。示例性的但非限制性的极性溶剂包括水、甘油、聚二醇，比如聚乙二醇、甲酰胺类，比如甲酰胺、n-甲基甲酰胺和二甲基甲酰胺、硝酸乙胺，及其组合。示例性的但非限制性的非极性溶剂包括脂肪族烃，比如烷烃；和脂肪族酯，比如羊毛脂；和取代烃，比如卤代烃；及其组合。
添加剂通常，添加剂为锚定剂、固定剂和/或它们的组合，具有低的Krafft温度，优选低于约25℃以防止结晶。最优选地，锚定剂选自带正电荷的表面活性剂和带负电荷的表面活性剂。适用的表面活性剂的实施例公开在McCutcheon，Emulsifiers & Detergents，North American Edition，vol.1(1994)中。优选的带正电荷的表面活性剂包括二辛基癸胺氯化氢和二(低芥酸菜子乙基酯)二甲胺氯化物。优选的带负电荷的表面活性剂包括油酸钾。固定剂优选自衍生多糖和直链取代聚合物。但是，锚定剂和/或固定剂的准确选择取决于不同的因素，包括含有所述锚定剂和/或固定剂的前体、凝胶、分散体或颗粒的有意使用和将要加入的任何活性组分。
至少有两种类型的固定剂。一种类型可认为是大的表面活性剂，例如， 其中分子的一端是一个脂溶性片段或链，另一端是加入的具有特定功能的水溶性片段。大的聚合间隔体或主链可以分离这些基团。
另一种固定剂引入了脂溶性片段(例如脂族链)，它们可以将双分子层和水溶性聚合片段结合起来，该聚合片段具有多个位点进行交互作用，例如，一个多配位基的配体，比如 这幅图显示了一个示例性的负载肽片段，该片段可固定到双分子层(Lys表示赖氨酸)。可比较的情况是赖氨酸被聚乙烯醇(PVA)置换的聚合物。也可以用聚乙烯醇(PVA)置换赖氨酸，例如 当n是约1至约50的整数。
优选的固定剂为直链的、支链的、嵌段共聚物、无规共聚物或接枝共聚物。示例性的单体(在单体聚合物或共聚物的应用中)、锚定剂和固定剂在表6中列出。或者，上述表3和4中含有亲水基团的表面活性剂在没有用作两亲物时可作为固定剂或活性组分。固定剂也可用于胶态稳定液晶颗粒。
优选地，添加剂具有与立方相的疏水区域匹配的疏水链长度，以提高立方相中的双分子层的有效溶解性。另外，添加剂在溶剂中可具有最小溶解度，以保证添加剂与立方相相连，而不是分配到溶剂中。对于锚定剂，优先于单链的双链表面活性剂和类脂是优选的。对于固定剂，需要一个比相应的锚定剂更高的溶剂溶解度，因为它可能有多个分子连接位点。当需要pH值、溶剂或离子强度触发的制剂时，使用带电头基团表面活性剂、类脂和聚合物。另外，根据静电力和氢键的规则来选择添加剂，例如选择一种与目标如另一个活性组分发生静电交互作用的添加剂。但是，通常优选最大化在锚定剂或固定剂上的电荷。消除点电荷，例如通过质子化羧酸盐，可以最大化这个电荷。另外，介质的任何介电常数可以根据需要改变。加入盐可以增加溶液的介电常数，降低物质之间的交互作用。另外，在添加剂中水溶助长剂的存在可以阻止添加剂结晶，并可以允许添加剂的量增加，或增大可使用的添加剂的范围。
在另一个实施方案中，添加剂可选择用于与目标，例如一种活性组分，以氢键结合。当需要温度触发的“按要求”制剂时，可使用环氧乙烷基头基团表面活性剂、类脂和聚合物。
表6添加剂实施例
活性组分上述的前体还可包括一种活性组分。活性组分可以是一种活性组分或两种或更多种活性组分的组合。活性组分可定量加入，使得由前体制成的块状凝胶含有高达约15％的活性组分，优选占凝胶的约1至约10％w/w。
活性组分可以为农用化学品，比如水溶性和非水溶性的杀虫剂和除草剂。杀虫剂和除草剂可以掺入到三元系统中，作为具有水溶助长性的活性组分，或作为从水溶助长剂中分离出来的活性组分。示例性的且非限制性的杀虫剂包括有机磷酸酯，比如二嗪农；和非有机磷酸酯，比如禾草灵甲基(diclofop-methyl)、氯唑灵、乙烯菌核利(vinclozolin)、阿特拉津、草氨酰、克螨特(oxamylpropargite)、野麦畏(triallate)，及其组合。示例性的且非限制性的除草剂包括阿特拉津、烟嘧磺隆(nicosulfuron)、唑酮草酯(carfentrazone)、灭草烟(imazapyr)、氟草胺(benefin)，三氟羧草醚(acifluorfen)，及其组合。
活性成分可以是制药的或化妆用的化合物，比如非甾族抗炎剂(例如，酮洛芬)、甲硝唑、乙酰基水杨酸、克霉唑、胰岛素、利多卡因、盐酸盐、硝化甘油、丙胺卡、四环素盐酸盐、苄青霉素、无环鸟苷、愈创木酚甘油醚、褪黑激素、甲硝唑、苯丙醇胺、伪麻黄碱(pseudophedrine)盐酸盐、马来酸噻吗心安、无环鸟苷、氢化可的松、米诺地尔(落建)、西地那非(sildenafil)柠檬酸酯(伟哥)、盐酸依氟鸟氨酸(维尼佳(脱毛产品))、吡啶硫酮锌、皮肤润湿剂，及其组合。活性组分也可以是酶或营养物，比如维生素或矿物质，比如维生素E、C、锌和/或铁。
图1表示了一个由(A)甘油一油酸酯103、(B)水106和(C)油酸钾109组成的三元系统的三元相图100。单一的相(除了立方相)可用作前体。在单一相区域比如层状相区域112和L1相区域113中的组合物是适用的前体。在不形成立方相的多相区域的组合物也是适用的前体。不在Pn3m立方相区域115和Ia3d立方相区域118内的组合物为适用的前体，这记载于Luzzati等人，J.Mol.Biol.，229，540-551(1993)。
前体可用于希望在某些条件下形成立方相的情况，比如存在汗水、唾液或其它物质，它们将改变系统组成以使系统处于立方相区域。本发明的前体可用于直接形成块状立方凝胶、分散的立方凝胶颗粒或这两者的组合，这些都取决于配制人员的要求。
块状立方凝胶和分散体官能化块状立方液晶凝胶的组分(A)、(B)和(C)通常以质量分数存在，使得1.0＞a＞0，1.0＞b＞0，1.0＞c＞0，更优选为0.8≥a≥0.5，0.8≥b≥0.5，0.1≥c＞0。在立方液晶分散体中的(A)、(B)和(C)的质量分数优选0.15≥a≥0.05，0.95≥b≥0.8，0.05≥c≥0.01。立方液晶分散体具有分散在另一个相中的立方液晶凝胶颗粒的形式。这些组分也能形成块状六边形液晶凝胶。
(A)、(B)和(C)如上述。但是，(A)、(B)和(C)的量各不相同，这样就形成了块状立方液晶凝胶或是立方液晶凝胶分散体。对于块状立方液晶凝胶，其各个组分的量应使得结合的组分形成立方液晶相或结合有一个或多个其它相的立方液晶相。不受理论的约束，据信在相图中的立方液晶区域内的组分量的组合适用于本发明。活性组分(D)可加入到块状立方凝胶或立方液晶凝胶分散体中。这些组分也能形成块状六边形液晶凝胶分散体。
制备前体和官能化立方相物质的方法前体当(A)为固体比如甘油一油酸酯时，通过加热(A)到一个大于它的熔点的温度，然后将它与(B)、(C)和(D)结合(例如，混和)，从而优选地组合(A)、(B)、(C)和(D)。或者，(A)可以破碎为固体颗粒，然后结合。但是，优选提供(A)、(B)、(C)和(D)使得前体在25℃时为各向同性液体。(D)活性成分的量是足够的，以便由前体形成的凝胶含量基于(A)、(B)和(C)的总重为高达约15％，优选约0至约10重量百分比。优选地，(A)是一种液体，(A)、(B)、(C)和(D)通过混合而结合。
块状立方液晶凝胶块状立方液晶凝胶可通过对已制成的前体施加刺激因素来制备。示例性的但非限制性的刺激因素包括温度改变、压力改变、盐的加入、pH改变、特定物质，比如另外的两亲物或溶剂的加入、特定物质比如一部分两亲物或溶剂的除去；及其组合。
前体可被稀释，例如通过将前体与另外的两亲物或溶剂混合。块状立方液晶凝胶也可通过结合一定量的相应于有关相图上的立方相区域的(A)、(B)和(C)而直接制备。
分散的立方液晶凝胶颗粒分散的立方液晶凝胶颗粒可通过加入其它的溶剂至块状立方凝胶并粉碎凝胶而制得，或通过在前体中加入或除去物质，比如溶剂来形成晶核而直接制备。凝胶可利用传统的方法来粉碎，比如将凝胶放在一个剪切粉碎机中剪切、超声、微混合分散或膜乳化。分散后的胶态稳定化可能是必要的，除非存在胶态稳定剂或用作胶态稳定剂的添加剂。
在制备分散体后，颗粒可用任何传统的方法分离。例如，除去溶剂、离心、过滤、蒸发，及其组合可以分离颗粒。
使用方法利用锚定剂和固定剂的官能化能够改性官能化立方液晶相物质的内部性质，允许活性组分的输送和控制释放。图2说明了一种带负电荷的物质201(例如，离子化酮洛芬)，它结合进入到以二(低芥酸菜子乙基酯)二甲基胺氯化物(DEEDAC)官能化的双连续立方液晶200。这种交互作用可增加负载量并增强物质的释放特征图。在本发明的一个实施方案中，前体、凝胶、分散体和颗粒可用于制药和/或化妆用的活性组分，比如酮洛芬和上述物质的局部输送。
前体、凝胶、分散体和颗粒可用于营养物输送、胶囊化、稳定化、和/或酶输送、产生透膜蛋白质晶体结构，及其组合。此外，通过连接在毛孔内的消耗一些生物目标的酶，并从环境中除去有害的化合物，比如重金属，它们能聚集浓缩然后从废水中提出，立方复合体可制成小型反应器。
官能化可以提供附加的能力，以增强物质的外部性质，并有助于胶态稳定性。作为一个非限制性的实施例，立方配合体(cuboplex)的外部可以用电荷改性，以增强在底物上的沉积。目标底物的非限制性实施例包括皮肤、头发、织物和植物表面。也可以通过利用具有制药性的聚集体把一个酶蛋白质粘贴到聚集体的外部，使聚集体选择性地粘合到生物位点。据信粘贴大分子可以在空间上阻止附属聚合物产生的聚结。
官能化提供了另外的性质来生成“按要求”产品。“按要求”表示立方复合体的内部和外部性质，例如，在刺激因素的作用下释放或俘获物质。通过pH引发(具有限定的pKa的带电种类)、加入盐(减少静电屏蔽)、引入介电溶剂(最小化静电作用)、或通过加入或选择性地除去可以选择性地粘附到该区域的组分，可促进非限制性释放或俘获。
优选地，从包括农用化学品比如除草剂和杀虫剂的活性组分到一个底物比如植物或昆虫的表面的控制释放输送可以通过蒸发和/或稀释立方凝胶前体来进行。蒸发和/或稀释过程产生“按要求”液体，它们能提供活性组分的目标输送以响应刺激因素，比如残余水分的稀释或利用喷雾产生的蒸发。在相图上从起点到终点所画的直线可代表蒸发和稀释过程。
实施例偏振光显微镜法(PLM)偏振光显微镜法(PLM)用于确定组合物是否具有双折射或独特的结构。在偏振光显微镜或构建的光盒上进行PLM观测，描述于Laughlin，R.G.，J.ColloidInterface Sci.，55，239-242(1976)。同时也观测到组合物的流变学性质。含有粘稠相的组合物可以形成立方相，该粘稠相通过PLM观测没有双折射也没有明显结构。
低温透射电子显微镜(低温TEM)通过低温TEM评估样品以确定是否在其中形成了立方相。在受控的环境玻璃化的系统(CEVS)中制备低温-TEM样品，描述于Bellare，J.R.，Davis，H.T.，Scriven，L.E.，Talmon，Y.，“Controlled environment vitrificationtechnique”，J.Electron Microsc.Tech.，1988，10，87-111中。
小角度X光散射(SAXS)SAXS是一种优良的技术，用于确定液晶结构，因为SAXS图像对于各种类型的液晶是唯一的。液晶相的示例性的SAXS图像公开在Luzzati，V.，Tardieu，A.，Gulik-Kryzwicki，T.，Rivas，E.，Riess-Husson，F.，Nature，1968，220，485-488中。对于立方相对称，峰位置对应h2+k2+l2]]>的图形产生一条直线，其具有反比于确认立方相液晶存在的点阵参数的斜率。下面是立方相对称的典型映像Pn3m[110]，[111]，[200]，[211]，[220]和[221]；Ia3d[211]，[220]，[321]，[400]，[420]和[332]。
实施例1-生成立方复合体带正电荷的立方复合体凝胶-立方复合凝胶是由0.16％、0.32％、0.57％、0.95％、1.22％和3.92％的二辛基癸基胺氯化氢(DOAC*HCl)在70∶30％w/w的甘油一油酸酯∶水中制成。所有的样品利用SAXS测定立方复合结构，并利用PLM确定没有双折射。可比较的凝胶是用二(低芥酸菜子乙基酯)二甲基胺氯化物(DEEDAC)的内含物和酮洛芬在较高浓度下制成的。令人惊奇地是，DEEDAC的含量可以大于20％。
带负电荷的立方复合凝胶-带负电荷的立方复合凝胶是通过把4％油酸钾(KOl)混和到60％∶40％的甘油一油酸酯和水中而制成的。利用SAXS测量凝胶，以确定所得立方复合体的结构。
带负电荷的立方复合分散体-通过在一个小安瓿瓶中用40℃水浴熔化1.21433g的甘油一油酸酯制得立方复合凝胶基底。加入0.20725g KOl混合物(40％w/w油酸钾水溶液)，和少量的水，以促进混合。将混合物搅拌、涡旋和离心得到均匀混合物。加入水并超声处理混合物1小时制得2％w/w分散体。用低温TEM分析混合物。
实施例2-使用胺基锚定剂增强立方复合体的吸收性立方相液晶是由水、甘油一油酸酯的混合物制备而来的。几种阳离子表面活性剂(即，双十八烷基二甲基氯化铵(DODMAC)、双十八烷基氯化铵(DOAC)和二(低芥酸菜子乙基酯)二甲基胺氯化物(DEEDAC))被掺入到双连续立方相液晶中以产生带正电荷的表面。通过测量带有和不带有表面活性剂内含物的活性组分的分配差异，来评估在离子化酮洛芬填料上的表面活性剂效果。通过把表面活性剂溶解到液体甘油一油酸酯中，双十八烷基二甲基氯化铵和双十八烷基二氢氯化铵被制为立方复合体。双十八烷基二氢氯化铵也制成如上述的立方相。通过测量凝胶和相邻的缓冲剂之间带有或不带有表面活性剂内含物的活性组分的分配差异，评估在离子化酮洛芬填料上的表面活性剂效果。不受理论的约束，据信表面活性剂的加入增加了在凝胶中活性组分的量，其与表面活性剂的量成比例。
实施例3-使用装载油酸盐基排斥的稳定化的分散立方复合体把油酸钾(.20730g)、水(.60817g)和甘油一油酸酯(1.21320g)的混合物用作储备溶液以制得2％分散体水溶液。制备含有用水稀释到2％的储备混合物(.06963g)的样品，并将其超声处理3小时以形成立方复合分散体。对照混合物为甘油一油酸酯和水的2％分散体，用水超声处理三小时，形成立方体分散体。
实施例4-胶体稳定性(絮凝)的电解质基变化含有油酸盐的立方复合体的储备凝胶通过混合0.20725g油酸钾和1.000g甘油一油酸酯而制得。加入少量的水以加速混合。在一个涡旋机上数次离心和混合样品，以完全混合该样品。
以不同的电解质浓度，通过加入不同量的KCl储备溶液至这些混合物中，如下表所述，并在控温水浴中超声处理5小时，从而制得溶液。
表7.用于制备不同的电解质浓度的KCl浓度
不受理论的约束，据信胶体科学的传统原理将显示分散体易于在高盐浓度下絮凝，但在低盐浓度下保持稳定。
实施例5-使用油酸盐基静电的(絮凝的)胶体稳定性质的基于pH的“按要求”改变油酸钾(0.20730g)、水(0.60817g)和甘油一油酸酯(1.21320g)的混合物被用作储备溶液，以制备2％分散体水溶液。第一分散体含有0.06963g储备溶液，用2％的0.01mol磷酸盐缓冲剂(pH＝10)稀释。第二分散体为储备溶液在pH＝7的缓冲剂中的2％混合物。第三分散体是储备溶液在pH＝4的缓冲剂中的2％混合物。所有的样品进行3小时的超声处理，然后照相。不受理论的约束，据信分散体在易于形成氢键的低pH值时絮凝。产生了其它的分散并干燥以除去水分。IR用于确定电离状态和其它分散体的羧酸-羧酸酯系统的所有键。
实施例6-与官能化相关的动力学改性将一个50ml量筒改进，以降低边缘高度并使底部变平。开发了一个实验，通过加入一种活性组分到放置在反应容器底部的甘油一油酸酯基立方相中，可独立测量物质通过立方相凝胶的扩散。熔化0.5g甘油一油酸酯，并加入到量筒底部。将0.1至0.01g酮洛芬溶解在甘油一油酸酯中，并加入0.03g硬脂酸。0.4gpH＝10缓冲剂被加入到混合物中，以保证均匀凝胶的形成。然后将量筒离心。
在扩散实验开始时，将过量的50ml缓冲剂加入到凝胶顶部。将一个搅拌器插入到容器顶部，以在溶液上方的缓冲液中增加对流。将一个代表性样本移开，并用UV-VIS光谱分析仪来测定浓度。制备没有硬脂酸的对照样品。类似地，DEEDAC被制成凝胶，并发现它显著阻碍了离子化酮洛芬从所得凝胶中的释放。
虽然已经针对本发明的具体实施方案进行了说明和描述，但对于熟悉本领域内的人员来说，在不背离本发明精神和范围的情况下很显然还可以作出多种变化和改变。本领域的技术人员也能明白本发明的范围还包括上述实施方案各种特征的相互变化。因此所附的权利要求书意在覆盖所有这些属于本发明范围的变化。
权利要求
1.立方液晶相前体，其特征在于(A)能形成立方液晶相的两亲物，(B)任选的溶剂，(C)选自锚定剂、固定剂及其组合的添加剂，其特征在于(A)、(B)和(C)以彼此相对的质量分数存在，使得1.0＝a+b+c其特征还在于其中a是(A)的质量分数，b是(B)的质量分数，c是(C)的质量分数，并且其特征还在于1.0＞a＞0，1.0＞b≥0，1.0＞c＞0；附加条件为a、b和c不在表示(A)、(B)和(C)的相特性的相图上的立方液晶相区域内。
2.如权利要求1所述的前体，其特征还在于(A)为具有下式的单酸甘油酯 并且其特征还在于R选自具有6至22个碳原子的一价烃和具有6至22个碳原子的一价卤代烃。
3.如前述任一项权利要求所述的前体，其特征还在于(B)是选自水、甘油、乙二醇、甲酰胺、硝酸乙铵，及其组合的极性溶剂。
4.如前述任一项权利要求所述的前体，其特征还在于(C)是选自带正电荷的表面活性剂和带负电荷的表面活性剂的锚定剂。
5.如前述任一项权利要求所述的前体，其特征还在于锚定剂为选自四元表面活性剂、咪唑啉基表面活性剂、取代氨基酸，及其组合的带正电荷的表面活性剂。
6.如前述任一项权利要求所述的前体，其特征还在于(C)是选自衍生多糖、直链取代聚合物、星形聚合物、多肽和多核苷酸，及其组合的固定剂。
7.如前述任一项权利要求所述的前体，其特征还在于固定剂是选自纤维素衍生物、甲壳质衍生物、淀粉衍生物、糖原、甘油氨基聚糖、糖蛋白、木酚素基聚合物，及其组合的衍生多糖。
8.如前述任一项权利要求所述的前体，其特征还在于其含有(D)活性组分。
9.如前述任一项权利要求所述的前体，其特征还在于所述前体提供了一种药物的、化妆用的活性化合物，及其组合的局部输送。
10.如前述任一项权利要求所述的前体，其特征还在于所述前体提供了营养物输送、胶囊化、稳定化、酶输送、产生可透膜蛋白质晶体结构，及其组合。
全文摘要
本发明公开了官能化立方凝胶前体、官能化立方液晶凝胶、官能化立方凝胶颗粒分散体和官能化立方凝胶颗粒。本发明也公开了制备和使用前体、凝胶、分散体和颗粒的方法。所述前体、凝胶、分散体和颗粒用于为底物输送活性组分。
文档编号A61K8/04GK1514868SQ02805150
公开日2004年7月21日 申请日期2002年2月20日 优先权日2001年2月21日
发明者M·L·林奇, M L 林奇, P·T·斯派塞, 斯派塞 申请人:宝洁公司