Procedimiento de preparación de microcápsulas de óxido cargadas con moléculas funcionales y productos obtenidos a partir de las mismas.

Un procedimiento de preparación de microcápsulas de sol-gel cargadas con hasta 95 % (peso/peso) de moléculas funcionales,

que comprende:

a) emulsionar una solución no acuosa, insoluble en agua, que comprende precursores de sol-gel y las moléculas funcionales objeto de carga, en una solución acuosa, bajo fuerzas de cizalladura y con tensioactivos; y

b) mezclar y agitar la emulsión obtenida con una solución acuosa ácida, neutra o básica para obtener las micro-cápsulas cargadas en una suspensión.

Procedimiento de preparación de microcápsulas de óxido cargadas con moléculas funcionales y productos obtenidos a partir de las mismas Campo de la invención La presente invención se refiere de forma general a un procedimiento para aislar moléculas funcionales o sustancias en matrices inertes. De manera más específica, la presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de microcápsulas de sol-gel de 0, 01-100 μm cargadas con hasta 95 % de moléculas funcionales o sustancias que se pueden disolver en precursores de sol-gel en las que los precursores de sol-gel pueden ser un monómero de alcóxido de metal o semi-metal, o uno de sus polímeros parcialmente hidrolizado y parcialmente condensado, o una mezcla de cualquiera de los anteriores. La presente invención también se refiere a los productos obtenidos por medio del presente procedimiento. El tamaño de partícula del producto final se puede controlar hasta el intervalo de 0, 01-100 μ, más preferentemente de 0, 1-10 μ. Bajo la elección apropiada de las condiciones de reacción, dicho producto se encuentra en forma de una suspensión acuosa de hasta 60 % en sólidos, que consiste en partículas esféricas de 0, 1-10 μ o en forma de un polvo fino con una textura suave y agradable que consiste en partículas esféricas de 01, 10 μ.

Antecedentes de la invención De manera general, la presente invención se refiere a un procedimiento para preparar partículas de sol-gel que envuelven o encapsulan o atrapan (en lo sucesivo denominado carga) moléculas funcionales o sustancias. La expresión "moléculas funcionales o sustancias" de la presente invención se refiere a cualesquiera moléculas o sustancias que se pueden usar en agricultura y en la industria.

Las moléculas funcionales aislantes o sustancias en matrices inertes presentan beneficios útiles y aplicaciones donde se debe minimizar el contacto químico entre las moléculas funcionales y el entorno inmediato. Por ejemplo, las composiciones de maquillaje, tales como los colores para maquillaje, actualmente emplean un número muy limitado de pigmentos naturales aprobados e incluso menor de colores orgánicos artificiales. Muchos colorantes y pigmentos con las sombras de color deseadas de origen natural o sintético no están aprobados para el contacto cutáneo debido a que su seguridad para el contacto cutáneo no ha sido contrastada. El aislamiento de colorantes en un material aislante, transparente e inerte proporcionar una forma de evitar el contacto directo entre las moléculas de color y la piel, al tiempo que conserva (o incluso mejora) la intensidad de color. Otra aplicación importante es en las composiciones de filtro solar. Se ha presentado que los ingredientes activos de los filtros solares provocan dermatitis por contacto y pueden provocar dermatitis por foto-contacto. Además, las especies excitadas por la luz de estos reactivos pueden experimentar reacciones de foto-descomposición dando lugar a la producción de radicales libres y especies de oxígeno reactivas, que pueden provocar efectos nocivos sobre los tejidos vivos. De este modo, el encapsulado de los ingredientes activos de los filtros solares en una matriz transparente de sílice ofrece una manera sofisticada de beneficiarse de la capacidad de absorción de luz de los filtros solares, al tiempo que produce el aislamiento sustancial de los mismos y/o sus posibles productos de foto-descomposición de los tejidos vivos. Otro ejemplo, de un campo totalmente diferente, es el encapsulado de los colorantes alimentarios bien para prolongar la vida de anaquel de los productos alimentarios que contienen colorantes naturales inestables tales como licopeno y caroteno o bien para aislar los colorantes alimentarios artificiales que presentan efectos secundarios no deseados. El encapsulado de colorantes alimentarios del segundo tipo en microcápsulas transparentes e inertes proporcionar un modo para evitar la digestión de estos contenidos al tiempo que mantiene su efecto de color deseado.

El reconocimiento de que los monómeros de alcóxido semi metálicos (y sus polímeros condensados y parcialmente hidrolizados) tales como tetrametoxi silano (TMOS) , tetraetoxi silano (TEOS) , metil tetraetoxi silano (MeTEOS) etc, son muy buenos disolventes para numerosas moléculas y sustancias facilitó el desarrollo del presente procedimiento, que utiliza su solubilidad para cargar las moléculas disueltas o sustancias en el interior del polímero de condensación por hidrólisis del disolvente de monómero. No obstante, la presente invención se puede usar para revestir o cargar partículas o sustancias que se pueden suspender en precursores de sol-gel.

La presente invención revela el modo de obtener materiales de sol-gel que contienen una elevada carga de ingredientes activos, hasta 95 % (peso/peso) . Se requiere dicha carga, por ejemplo, para obtener valores elevados de Factor de Protección Solar (SPF) . También facilita el atrapamiento o encapsulado de muchas otras moléculas o sustancias, en las que la aplicación puede demandar una elevada carga de molécula o sustancia atrapada.

Las moléculas o sustancias cargadas pueden ser cualesquiera moléculas o sustancias que sean solubles o que se pueden suspender en los alcóxidos metálicos o semi-metálicos de elección. Ejemplos de tales moléculas o sustancias son: moléculas que absorben o sustancias que reflejan ultra-violeta usadas en los filtros solares, fragancias, perfumes, colorantes, colorantes alimentarios y aditivos alimentarios, antioxidantes, humidificadores, vitaminas, explosivos, insecticidas, herbicidas y fungicidas, o moléculas biológicas tales como enzimas o anticuerpos, así como también varios fármacos, catalizadores y reactivos.

La presente invención además muestra el modo de obtener una forma controlada del producto. En una realización preferida, muestra el modo de obtener cápsulas y microcápsulas de material derivado de sol-gel, que contienen una molécula o sustancia cargada, con un contacto suave y agradable.

Por consiguiente, el producto del procedimiento varía para distintas aplicaciones de origen humano o no humano, ya que la suspensión acuosa obtenida y el polvo seco obtenido se pueden incorporar de forma sencilla en varios vehículos, tales como cremas y lociones, alimentos procesados, pulverizaciones, pinturas, lacas, revestimientos, plásticos y detergentes.

Sumario de la invención La presente invención se refiere a un nuevo procedimiento para la preparación de partículas de sol-gel cargadas con hasta 95 % (peso/peso) de moléculas funcionales y a los productos que se obtienen por medio de dicho procedimiento. Dicho procedimiento se lleva a cabo en dos etapas: (a) creación de una emulsión de aceite en agua por medio de emulsión de una solución insoluble en agua que comprende precursores del sol-gel y las moléculas a cargar, en una solución acuosa abajo fuerza de cizalladura apropiadas; (b) mezclar y agitar dicha emulsión con una solución acuosa a un pH escogido de forma apropiada para obtener partículas de sol-gel cargadas de 0, 01-100 μ. (En la presente invención, el término "mezclar" también se refiere a la adición gota a gota de una solución sobre la otra, vertiendo una solución sobre la otra, o por medio de cualquier otro procedimiento de combinación de las dos soluciones juntas) .

Tras un tiempo de reacción apropiado, durante el cual se puede calentar o enfriar la mezcla, someter a vacío, cambios de pH y de manera opcional a un período de envejecimiento, se pueden aislar las partículas resultantes y enjuagar a través de ciclos de centrifugado o filtración y re-suspensión en agua desionizada o por medio de cualesquiera otros medios conocidos en la técnica.

La solución insoluble en agua (de la etapa a) y las soluciones acuosas (de las etapas a y b y de los enjuagues opcionales) pueden contener varios tensioactivos y cualesquiera otros aditivos para mejorar los procedimientos y/o el producto.

Escogiendo las condiciones de reacción apropiadas, se puede controlar el tamaño de partícula del producto final para que se encuentre dentro del intervalo de 0, 01 a 100 μ y se puede minimizar el grado de lixiviado de la molécula cargada en los aceites cosméticos o en la solución acuosa que contiene tensioactivo.

Los precursores de sol-gel pueden ser unos monómeros de alcóxido de metal o semi-metal, o uno de sus polímeros parcialmente hidrolizado o parcialmente condensado, o una de sus mezclas. Las moléculas funcionales y las sustancias pueden ser cualesquiera moléculas y sustancias que se puedan usar en agricultura y en la industria.... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de preparación de microcápsulas de sol-gel cargadas con hasta 95 % (peso/peso) de moléculas funcionales, que comprende:

a) emulsionar una solución no acuosa, insoluble en agua, que comprende precursores de sol-gel y las moléculas funcionales objeto de carga, en una solución acuosa, bajo fuerzas de cizalladura y con tensioactivos; y b) mezclar y agitar la emulsión obtenida con una solución acuosa ácida, neutra o básica para obtener las micro-cápsulas cargadas en una suspensión.

2. Un procedimiento de preparación de microcápsulas de sol-gel cargadas con hasta 95 % (peso/peso) de moléculas funcionales, que comprende:

a) emulsionar una solución insoluble en agua, no acuosa, que comprende precursores de sol-gel y las moléculas funcionales a cargar, en una solución acuosa, bajo fuerzas de cizalladura y con tensioactivos, en la que los precursores de sol-gel son monómeros de alcóxido metálicos o semi-metálicos, que tienen la fórmula M (R) n (P) m, en la que M es un elemento metálico o semi-metálico, R es un sustituyente hidrolizable, n es un número entero de 2 a 6, P es un sustituyente no polimerizable y m es cero, o uno de sus polímeros parcialmente hidrolizados y parcialmente condensados, o una de sus mezclas; y b) mezclar y agitar la emulsión con una solución acuosa ácida, neutra o básica para obtener microcápsulas de sol-gel cargadas en una suspensión.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que el pH de la solución acuosa de (b) se encuentra dentro del intervalo de 8-13.

4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que la mezcla de (b) se calienta o se enfría, se somete a vapor o presión, o se mantiene bajo atmósfera de gas inerte, se somete a cambios de pH y con un período de envejecimiento opcional de hasta 14 días.

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que la solución hidrófoba de (a) y la solución acuosa de (b) contienen tensioactivos adicionales o cualesquiera aditivos para mejorar el producto.

6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, que comprende además la etapa de aislar y enjuagar las microcápsulas a través de ciclos de separación por medio de centrifugación o por medio de filtración y re-suspensión en agua, o mediante evaporación y re-suspensión en agua o mediante diálisis.

7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la suspensión obtenida de este modo se estabiliza mediante la incorporación de aditivos que incluyen polímeros no iónicos, catiónicos o aniónicos.

8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, que además comprende la etapa de eliminar el agua para obtener el producto final en forma de polvo.

9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, que además comprende incorporar aditivos de reconstitución escogidos entre el grupo que consiste en tensioactivos no iónicos, catiónicos y aniónicos o polímeros.

10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los precursores de sol-gel son monómeros de alcóxido metálicos o semi-metálicos, o monómeros de éster metálicos, o monómeros de éster semi-metálicos de fórmula M (R) n (P) m en la que M es un elemento metálico o semi-metálico, R es un sustituyente hidrolizable, n es un número entero de 2 a 6, P es un sustituyente no polimerizable y m es un número entero de 0 a 6, o uno de sus polímeros parcialmente hidrolizado o parcialmente condensado, o cualquiera de sus mezclas.

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que dicho monómero de alcóxido semi-metálico se escoge entre tetrametoxi silano (TMOS) , tetraetoxi silano (TEOS) y metil trietoxi silano (MeTEOS) .

12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los precursores de sol-gel son monómeros de alcóxido de silicio, o monómeros de éster de silicio, o monómeros de fórmula Si (R) n (P) m en la que R es un sustituyente hidrolizable, n es un número entero de 2 a 4, P es un sustituyente no polimerizable y m es un número entero de 0 a 4, o uno de sus polímeros parcialmente hidrolizados o parcialmente condensados, o cualquiera de sus mezclas.

13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los precursores de sol-gel son monómeros de alcóxido de titanio, o monómeros de éster de titanio, o monómeros de fórmula Ti (R) n (P) m en la que R es un sustituyente hidrolizable, n es un número entero de 2 a 6, P es un sustituyente no polimerizable y m es un número entero de 0 a 6, o uno de sus polímeros parcialmente hidrolizados o parcialmente condensados, o cualquiera de sus mezclas.

14. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los precursores de sol-gel son monómeros de alcóxido de cinc o de circonio, o monómeros de éster de cinc o de circonio, o monómeros de fórmula Zn (R) n (P) m o Zr (R) n (P) m en la que R es un sustituyente hidrolizable, n es un número entero de 2 a 6, P es un sustituyente no polimerizable y m es

15. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que dichos precursores de sol-gel de fórmula M (R) n (P) m se escogen entre Si (R) n (P) m, Ti (R) n (P) m, Zr (R) n (P) m y Zn (R) n (P) m.

16. El procedimiento de la reivindicación 2 en el que dicho monómero de alcóxido semi-metálico se escoge entre tetrametoxi silano (TMOS) y tetraetoxi silano (TEOS) . un número entero de 0 a 6, o uno de sus polímeros parcialmente hidrolizados y parcialmente condensados o cualquiera de sus mezclas.

17. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que se usan varios precursores de sol-gel juntos en la mezcla, incluyendo una mezcla de varios compuestos metálicos o semi metálicos, para proporcionar un material de sol-gel que es material compuesto que contiene diferentes elementos metálicos y/o semi-metálicos en el producto final.

18. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que la carga superficial de los productos se modifica mediante adición de tensioactivos aniónicos o catiónicos durante cualquier etapa del procedimiento.

19. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 en el que las moléculas funcionales son moléculas que absorben ultra-violeta o sustancias que reflejan ultra-violeta para su uso en los filtros solares.

20. Un procedimiento de preparación de microcápsulas de sol-gel cargadas con hasta 95 % (peso/peso) de moléculas funcionales, que comprende:

a) emulsionar una solución insoluble en agua y no acuosa que comprende precursores de sol-gel y las moléculas funcionales objeto de carga, en una solución acuosa, bajo fuerzas de cizalladura y con tensioactivos; y b) mezclar y agitar la emulsión con una solución acuosa ácida, neutra o básica para obtener microcápsulas de sol-gel cargadas en una suspensión.

en el que las moléculas funcionales son moléculas que absorben ultra-violeta o sustancias que reflejan ultra-violeta para su uso como filtros solares, en el que las moléculas que absorben ultravioleta se escoge entre el grupo que consiste en p-metoxicinamato de 2-etilhexilo, ácido p-aminobenzoico, N, N-dimetil-p-aminobenzoato de 2-etilhexilo, 2-etilhexil éster de ácido 2-ciano-3, 3-difenilacrílico (octocrileno) , oxibenzona, ácido 2-fenilbencimidizol-5-sulfónico, salicilato de homomentilo, salicilato de octilo, 4, 4´-metoxi-t-butildibenzoilmetano, 4-isopropil dibenzoilmetano, 3- (4metilbenciliden) alcanfor, 3-benciliden alcanfor, salicilato de trietanolamina, éster de 2, 4-dihidroxibenzofenona de ácido 4-N, N- (2-etilhexil) metil aminobenzoico, éster de 4-hidroxidibenzoilmetano de ácido 4-N, N- (2-etilhexil) metil aminobenzoico, éster de 2-hidroxi-4- (2-hidroxietoxi) -benzofenona de ácido 4-N, N- (2-etilhexil) metil aminobenzoico, éster de 4- (2-hidroxietoxi) dibenzoilmetano de ácido 4-N, N- (2-etilhexil) metil aminobenzoico y una de sus mezclas.

21. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que las moléculas funcionales o las sustancias se escogen entre el grupo que consiste en fragancias, perfumes, colorantes, colorantes alimentarios y aditivos alimentarios, antioxidantes, humidificadores, vitaminas, explosivos, insecticidas, herbicidas y fungicidas, o moléculas biológicas incluyendo enzimas o anticuerpos, y fármacos, catalizadores y reactivos.

22. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que las moléculas funcionales se escogen entre el grupo que consiste en colorantes alimentarios naturales, colorantes alimentarios sintéticos y aditivos alimentarios usados en productos alimentarios o en fármacos orales.

23. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las moléculas funcionales son colorantes alimentarios naturales o colorantes alimentarios sintéticos usados en colorantes cosméticos y aplicaciones cutáneas.

24. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 en el que las moléculas funcionales se escogen entre el grupo que consiste en insecticidas, herbicidas y fungicidas, usados en agricultura o en la industria.

25. Los productos obtenidos por medio del procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2.

26. Los productos obtenidos por medio del procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 en forma de suspensión.

27. Los productos obtenidos por medio del procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 en forma de polvo.

28. Los productos de acuerdo con la reivindicación 25 en los que las partículas de polvo o las partículas suspendidas son de 0, 01-100 μ.

29. Los productos de acuerdo con la reivindicación 25 en los que el polvo o la suspensión consiste en partículas esféricas de 0, 1-10 μ, presentan una textura suave y son transparentes cuando se suspenden en formulaciones

cosméticas o para la protección cutánea y se aplican sobre la piel.

30. Los productos de acuerdo con la reivindicación 25, en los que el lixiviado de las moléculas cargadas hacia el interior de los aceites cosméticos o hacia el interior de la solución acuosa que contiene tensioactivo es menor que 5 %, preferentemente menor que 2 %, tras agitación vigorosa.