胃腸道遞送系統的制作方法

專利名稱：胃腸道遞送系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于將營養劑和藥劑遞送到胃腸道且特別是結腸的微囊包封的制劑。該組合物可用于加工食品中營養素或營養藥物(nutraceutical)的保護和遞送。
背景技術：
微囊包封包括將固體、液體或氣體的小顆粒包裹在第二種材料中形成微囊。在制藥工業中，它已經用于將藥物定向遞送到機體中。這逐漸被認為是提供新的食品加工方案的技術。使用微囊包封，可避免食品或其環境中所加入的營養藥物與其它組分之間可能出現的不利相互作用且可操縱所加入組分的釋放位點。微囊包封技術的適當應用可使食品的營養強化而不會影響食品的味道、香氣或性質。它可為敏感的食品成分提供保護并提高強化食品的儲存期限和穩定性(Brazel，C.S.(1999)微囊包封為食品工業提供解決方案Cereal Foods World44(6)388-393；Augustin，M.A.，Sanguansri，L.，Margetts，C.和Young.B.(2001)食品成份的微囊包封，Food Australia 53220-223)。
微囊包封可用于食品和保健業，因為它是一種可遞送膳食生物活性劑并為研制可成功銷售的功能性食品的重要技術。為了應對該挑戰，需要適應食品加工環境中食品級微囊的性質，以便在食品制造過程中保護重要的敏感組分，且微囊還可滿足胃腸道內位點特異性遞送的需要。
結腸的直接營養藥物和治療是結腸疾病治療的關鍵(Rubinstein，A.，Tirosh，B.，Baluom，M.，Nassar，T.，David，A.，Radai，R.，Gliko-Kabir，I.和Friedman，M.(1997).肽類藥物遞送至結腸的合理設計以及多聚物載體作為有效工具的可能，J.Controlled Release46，59-73)。已經通過形成在結腸中酶裂解的前體-藥物和具有pH敏感且壓力依賴性釋放的多包衣而靶向結腸。通常腸丙烯酸聚合物用于保護結腸-遞送制劑中的芯料。生物聚合物，特別是多糖，可用于使芯料靶向結腸，通過結腸中的微生物菌叢引發芯料的釋放。已經檢驗過多糖如脫乙酰殼多糖、果膠、阿拉伯木聚糖(arabinoxylan)、阿拉伯半乳聚糖、木聚糖、纖維素葡聚糖、瓜爾膠、直鏈淀粉、阿蘭粉和這些的混合物并顯示作為結腸-遞送系統的可能性(Rubinstein，A.(2000)天然多糖作為藥物到人結腸的靶工具，Drug DevelopmentResearch 50，435-439；Sinha，V.R.和Kumaria，R.(2001)結腸特異性藥物遞送中的多糖，Int.J.Pharmceutics 224，19-38；Vandaamme，Th.F.，Lenourry，A.，Charrueau，C.和Chaumeil，J.-C.(2002)多糖在將藥物靶向結腸中的應用，Carbohydrate Polymers 48，219-231；Sinha，V.R.和Kumaria.R.(2003)微生物引發的藥物向結腸遞送，Eur.J.Pharmaceutical Sciences 18，3-18)。
已經進行過許多嘗試來使用生物聚合物進行結腸遞送和治療結腸疾病。美國專利US 5,952,314公開了一種腸產品，包含混合了脂肪酸{EPA(C20:5)和DHA(C22:6))的油及很難消化的碳水化合物源，其在結腸中代謝為短鏈脂肪酸。它具有提高營養狀況并治療潰瘍性結腸炎的用途。
US 5108758公開了一種用于將藥物遞送到結腸的玻璃狀直鏈淀粉基質。
US 5840860涉及經由改性淀粉將短鏈脂肪酸(SCFA)遞送到結腸。
日本專利JP10324642公開了一種遞送生物活性劑(例如肽)的結腸遞送系統，包含脫乙酰殼多糖的內層和胃抗性材料(如小麥的麥醇溶蛋白或玉米醇溶蛋白)的外層。
US 5866619公開了一種藥物如蛋白和肽的結腸遞送系統，包括含糖的聚合物。
US 6368629公開了一種用有機酸-溶性聚合物和用于結腸遞送的糖包衣的藥物。
US 544054公開了一種用組合物治療結腸炎的方法，該組合物含有油混合物(DHA/EPA)和很難消化的碳水化合物源(CHO)，其代謝為短鏈脂肪酸。
US 5952314涉及一種治療結腸炎的腸營養產品，其包括含EPA/DHA的油和很難消化的碳水化合物源，其代謝為短鏈脂肪酸。
US 6531152描述了一種藥物遞送系統，它含有水溶性芯料(果膠鈣(Ca pectinate)或其它水-不溶性聚合物)和外包衣，其破裂(例如，疏水聚合物-Eudragrit)遞送腸-給藥的藥物到胃腸道的特定位置。
有建議使用蛋白和多糖的組合用于形成包衣系統。
US 6234464公開了一種系統，其中以膠囊形式提供油/多聚不飽和脂肪酸(PUFA)/脂肪酸，該膠囊由兩層組成，其中內層由明膠、酪蛋白或藻酸鹽構成，外層由明膠、阿拉伯膠、脫乙酰殼多糖構成，從而提供一種在沸水中穩定的產物。
US 6403130公開了一種包衣組合物，它包括含酪蛋白和高甲氧基果膠的聚合物(通過果膠的酯基團R′COOCH3與蛋白的游離氨基R″NH2反應形成的酰胺)。
WO 01/74175公開了將對氧敏感的材料如多不飽和油包封在處理過的蛋白碳水化合物膜中形成美拉德反應產物。
本發明的目的是提供一種胃腸遞送系統，其可用于儲存不穩定的成分并在腸內遞送過程中提供保護。
發明簡述本發明提供用于儲存不穩定的治療和營養劑的微囊包封材料，其在胃腸道中的預定位置釋放治療和營養劑，其中微囊包封材料是通過將食品級處理的碳水化合物與水溶性食品級蛋白結合形成的。
該治療和營養劑形成油相，用水分散或溶解的包封劑將其乳化，從而包封該治療和營養劑。這些藥劑可以是油或油溶性的或油分散性的，在后者情況下，其可包括水溶性成分。
可被包封的藥劑包括脂類(油，包括對氧敏感的油、脂肪酸、甘油三酯)和油溶性及油分散性成分(包括藥物、益生菌、和生物活性劑)。還可包封包括在油相和水相之間分配的那些水分散性組分。當使用水分散性治療和營養劑時，可不用油相包封它們，但它們可分散于包封膜中。該乳液可用作食品成分或治療劑，但優選將該乳液干燥形成粉末。
現有技術的包封系統沒有考慮使用蛋白與其它生物聚合物的組合來形成膠囊，以將敏感芯料定向遞送到結腸。
本發明的遞送系統能夠使藥物和食品制造商提供各種便利形式的營養和生理學功能性食品成分和生物活性的化合物，且使用所有天然成分，其還能夠將這些產品遞送到結腸。
用于本發明結腸遞送的某些包封劑具有成為用于包封對氧敏感成分的有效基質的附加益處。
所用某些包封劑的膜-形成和抗-氧化性質協同發揮作用，從而保護敏感成分如多不飽和脂肪酸在儲存過程中不被氧化，還可在食品加工過程中，在暴露于高溫、高壓和潮濕條件下的過程中保護它們。此外，本發明使用很容易得到的蛋白和碳水化合物。在制備包封制劑時沒有使用溶劑，這是因為該方法為全部基于水的系統。該方法可被很容易引入或修改以適應絕大多數帶有干燥操作的制造食品和藥物的工廠。
所用蛋白可包括任何膜形成水溶性蛋白或水解蛋白且包括乳蛋白如酪蛋白及其衍生物或乳清蛋白。該碳水化合物組分可以是含還原糖基的那些、低聚糖和淀粉(未加工的、改性的、抗性的、乙酰化的、丙酰化的(proprionylated)和丁基化的淀粉)。
蛋白和碳水化合物可在水溶液中反應，得到偶聯物。該反應可在蛋白中氨基酸的游離氨基與碳水化合物中的還原糖基之間發生。這種類型的反應通常被稱作美拉德反應，通常在食品的非-酶促褐變中發生。該反應在食品的加熱過程中發生且先前已經顯示出對操縱用于保護對氧敏感組分的所需包封性質有益。如，保護含有對氧敏感的油的微囊包封制劑不被氧化，這是因為包封基質中的美拉德反應產物[MRP]是良好的膜-形成劑且顯示抗-氧活性，如WO 01/74175所述。
還可使用常規和新興的加工技術將制劑中所用淀粉預-處理，從而修飾淀粉的性質，在制備遞送系統的過程中提供改進的加工性質。選擇進行預處理，從而分解長鏈淀粉分子，這樣一來，它們就可形成更穩定的乳液且還可提供大量末端糖還原基，用于與包封劑的蛋白組分進行美拉德反應。
結腸遞送系統可用于各種生物活性劑(例如，油)、藥物和治療劑，它們在上胃腸道中不穩定。利用包封材料為包封組分提供的保護能夠實現在結腸中定向釋放，而釋放是在包封劑降解之后完成的(例如，通過結腸中微生物酶的作用)。將生物活性劑、藥物和治療組分遞送到結腸是治療和預防結腸疾病，如結腸直腸癌、潰瘍性結腸炎和炎性腸病所需的。
在某些情況下，制劑中所用的包封劑，如選擇的多糖，還可發揮腸壁粘附劑或益生素的作用，促進有益菌的生長，且可提供附加的優點。例如，含抗性淀粉的遞送系統對結腸的健康具有潛在益處。
發明詳述下面將描述多種制劑，一些為本發明的制劑，一些用于比較的目的，以表明一些制劑適于遞送到結腸，而另外一些可能更適于在小腸中釋放。這些制劑證實芯料受到保護，從而不在胃和小腸環境中消化。
附圖的

圖1-9以圖形的方式說明下面實施例1-19所示的本發明制劑的溶劑可提取的脂肪含量和其它性質。
將活性組分微囊包封的方法包括下列制造步驟(a)選擇生物活性的芯料(例如，油、油溶性或油分散性物質、生物活性劑、治療劑、藥物)(b)將蛋白和碳水化合物(或已經通過常規方法，如加熱或擠壓或使用新興的加工技術，如高壓處理、微流化或超聲處理而已被預處理的淀粉)分散于水相中及混合物的處理。如果需要，可將蛋白-碳水化合物混合物進一步加熱處理，從而誘導偶聯物(例如，美拉德反應產物)的形成(c)將芯料與包封劑(即，蛋白-碳水化合物的混合物)混合并勻化該混合物得到乳液，其中芯料被包封劑包裹(d)任選地，將乳液噴霧干燥，得到粉末狀制劑，其中芯料被包封基質包裹。
乳液制劑在絕大多數這些實施例中，使用金槍魚油作為精選的油，這是因為它含有較高含量的長鏈多不飽和脂肪酸且在消費前需防氧化。此外，由于它們預防結腸直腸癌和促進腸健康的可能性，需要將這些遞送到結腸(Karmeli，R A.(1996)n-3脂肪酸在癌癥治療中的歷史展望和可能用途，Cachia.Nutrition，Vol 12(1)S2-S4；Dommels YEM，Alink，G M，van Bladeren，P J，van Ommen，B(2002)飲食性n-6和n-3多不飽和脂肪酸和結腸直腸癌發生來自培養的結腸細胞、動物模型和人類研究的結果，Environmental Toxicology and Pharmacology，Vol 12(4)，233-244.)。還包括三丁酸甘油酯和黃體素作為實施例。使用該技術包封益生菌先前已經在WO 01/74175中公開(即，水分散性組分的實施例)。
使用不同比例的蛋白和/或碳水化合物(未加工或預-處理的)和油混合物制備各種制劑。將制劑配制成終粉末中含25-50％脂肪。
這些實施例中所用的蛋白是酪蛋白酸鈉、乳清蛋白分離物和水解乳蛋白。單獨或結合使用的碳水化合物是葡萄糖、低聚糖、干葡萄糖糖漿、改性淀粉、抗性淀粉和天然淀粉。在某些制劑中，將多糖，包括高-甲氧基果膠、藻酸鹽、角叉菜膠、瓜爾膠加入到蛋白-碳水化合物中。
微囊的制造材料實施例所用的芯料材料包括金槍魚油、三丁酸甘油酯和溶于大豆油中的15％(w/w)黃體素(主要為二棕櫚酸和二豆蔻酸黃體素酯)。
實施例中用作包封劑的蛋白包括酪蛋白酸鈉(NaCas)、乳清蛋白分離物(WPI)、水解酪蛋白(HCP)和水解乳清蛋白(HWP)。
實施例中所用碳水化合物包括葡萄糖一水合物(Glu)、蠟狀玉蜀黍、玉蜀黍淀粉、干葡萄糖糖漿(DGs)、小麥淀粉、低聚果糖(oligo)、木薯淀粉糊精(K4484)、改性淀粉(Capsul)、改性淀粉(Hi-Cap 100)、Hi-Maize、Hylon VII、Novelose 260和Novelose 330、馬鈴薯淀粉、藻酸鈉、κ角叉菜膠、高甲氧基果膠(HMP)和瓜爾膠。
蛋白-碳水化合物包封劑的制備在某些情況下，將蛋白和碳水化合物的未反應混合物(稱作NonMRP制劑，因為這些沒有被加熱誘導美拉德反應產物的形成)用作包封基質。制備反應的蛋白-碳水化合物包封劑(稱作MRP制劑，因為這些被加熱誘導美拉德反應產物的形成)時，將蛋白溶于60℃的水中，使用高剪切混合器，然后加入糖、淀粉或選擇的碳水化合物。還可加入多糖，在加入到蛋白-糖混合物中前，首先使多糖在90℃的水中水合。調節蛋白-糖/淀粉/樹膠混合物的pH至7.5。然后將混合物填充到3升容器中，密封并在曲頸瓶中加熱至98℃，保持30分鐘，然后冷卻至室溫。在下面實施例中給出微囊制劑以及用于制造微囊的方法。
蛋白-淀粉包封劑的制備將蛋白溶于60℃水中，制備15％總固體(TS)溶液，其中使用高剪切混合器。準備淀粉(未加工的或加熱的，加熱且微流化的，擠壓的，高壓處理的和超聲處理的)并單獨加工，在70℃水中制備10％TS溶液或分散液(見下面詳細描述的進行微囊包封的淀粉的制備)。將15％TS蛋白溶液與10％TS淀粉混合，得到具有1∶1蛋白∶淀粉比的12％TS混合物。需要MRP時，將混合物填充到3升容器中，密封并在曲頸瓶中加熱至98℃，保持30分鐘，然后冷卻至60℃。
進行微囊包封的淀粉的制備粗的或未加工的60℃下，將10％TS淀粉分散液(沒有預-處理)與15％TS蛋白溶液混合。
加熱處理在73×82mm容器中，121℃下加熱20％TS的各淀粉分散液(除馬鈴薯淀粉，其使用10％TS分散液是由于20％TS的高粘度)60分鐘。一經加熱處理，加入70℃去離子水，在高剪切混合器中稀釋樣品至10％TS。60℃下，將該加熱處理的淀粉與15％TS蛋白溶液混合。然后用該混合物用于生物活性劑的微囊包封。
加熱處理和微流化處理在73×82mm容器中，121℃下加熱20％TS各淀粉分散液(除馬鈴薯淀粉，其使用10％TS分散液是由于20％TS的高粘度)60分鐘。一經加熱處理，加入70℃去離子水，在高剪切混合器中稀釋樣品至10％TS，并通過小規模M-210B EH微流化器(MFIC，Newton MA，USA)在60℃下處理。使用425μm Q50Z輔助處理模塊和200μm E230Z交互作用室的組合以800bars操作3遍(用于分散和細胞分解)。60℃下，將微流化(MF)淀粉與15％TS蛋白溶液混合進行微囊包封。
加熱處理和超-高壓處理在73×82mm容器中，121℃下加熱20％TS淀粉分散液60分鐘。一經加熱處理，加入70℃去離子水，在高剪切混合器中稀釋樣品至10％TS，并使用HPP-QFP 35L裝置，通過超-高壓處理，6,000bars處理15分鐘。60℃下，將超-高壓處理的(HPP)淀粉與15％TS的蛋白溶液混合進行微囊包封。
加熱處理和超聲處理在73×82mm容器中，121℃下加熱20％TS淀粉分散液60分鐘。一經加熱處理，加入70℃去離子水，在高剪切混合器中稀釋樣品至10％，并使用20KHz裝置，以50ml/分鐘@380瓦超聲處理。60℃下，將超聲處理的(US)淀粉與15％TS蛋白溶液混合進行微囊包封。
擠壓使用螺旋直徑40mm，長度與直徑比為25∶1，低剪切螺旋構型的雙-螺旋擠壓機(MPF 40型，APV Baker，Peterborough PE3-6TA，England)處理抗性淀粉。試驗過程中使用4mm模。以15kg h-1將原料填充到端口1中，使用重量分析給料器(Ktron Soder AG CH-5702，Niederlenz)進行抗性淀粉處理，并用量泵(Brook Crompton，Huddersfield，England)將水注入到端口2中。注入20-40％桶水分，且隨著螺旋速度從150增加至250rpm，模溫度從140℃-178℃之間變化。將擠壓的抗性淀粉研磨成0.2mm粒徑的粉末。60℃下，將10％TS的擠壓淀粉分散液與15％TS蛋白溶液混合進行微囊包封。
水包油乳液的制備將蛋白-碳水化合物混合物和金槍魚油分別預-熱至60℃。使用Silverson高剪切混合器將生物活性芯料加入到蛋白-碳水化合物混合物中。然后使用Rannie勻化機在兩個階段以350和100bar壓力勻化該混合物。
乳液的噴霧干燥使用Niro生產微型噴霧干燥器，在50-60℃給料溫度、180℃進口溫度和80℃出口溫度下將勻化乳液噴霧干燥。從主室收集粉末并包裝。
金槍魚油粉末中溶劑可提取脂肪的評估溶劑可提取的評估是以Pisecky方法為基礎的(Handbook of MilkPowder Manufacture，1997)，只是使用石油醚代替四氯化碳。將50ml石油醚(b.p.40-60℃)加入到10g粉末中。在塞好的燒瓶中攪拌該混合物15分鐘。將混合物過濾，并使用旋轉蒸發器在60℃下蒸發溶劑。然后在烘箱中105℃干燥剩余的脂肪殘渣1小時。
微囊的體外試驗微囊在胃和小腸中的穩定性是通過評價微囊的油-釋放性質而評估的(a)37℃下在模擬胃液(SGF)(pH 1.2)中培養2小時，并在搖動器水浴恒溫箱中以100rpm搖動和(b)在SGF中培養(37℃下2小時，并在搖動器水浴恒溫箱中以100rpm搖動)，接著與模擬腸液(SIF)(pH6.8)(37℃3小時和100rpm)接觸。按照US Pharmacopeia(USPharmacopeia 2000 & National Formulatory(USP 24 NF 19)，Rockville，MD)給出的方法制備SGF和SIF。
評價體外從微囊釋放的油
測量源于所培養樣品的溶劑可提取的脂肪。將樣品轉移到250ml塞好的分液漏斗中，并用石油醚提取(75ml外加2×25ml)。每次提取后，通過相分離濾紙過濾樣品，得到溶劑相。除去溶劑，回收釋放的油。
評價體外釋放的黃體素用上面所列的SGF(pH 1.2)和SIF(pH6.8)順序培養含黃體素(1.0g)的微囊。為了評估釋放的黃體素，測量源于所培養樣品的溶劑可提取的黃體素。提取在離心試管中進行。用石油醚(15ml外加2×10ml)提取樣品。在每次提取之后將樣品離心(2000rpm，10分鐘)并除去頂部的溶劑層。在用石油醚稀釋前，通過相分離濾紙過濾結合的溶劑提取物。在444nm測量稀釋提取物的吸光度并測定所提取黃體素的濃度。
評價體外釋放的三丁酸甘油酯如上所列，用SGF(pH 1.2)和SIF(pH 6.8)順序培養含三丁酸甘油酯(1.0g)的微囊。評價釋放的三丁酸甘油酯時，直接使用僅與SGF接觸的樣品并將順序與SGF和SIF接觸的樣品調節至pH2。向該混合物中加入2.5g NaCl和15ml二氯甲烷，并在5℃下以2500rpm離心該混合物10分鐘。除去水層并保留，同時將二氯甲烷層傾倒在錐形燒瓶中，且不攪動浮在二氯甲烷層頂部的凝膠狀沉淀。用另外15ml二氯甲烷提取具有凝膠狀沉淀的水層。過濾(0.45μm PTFE注射濾器)之前，在無水Na2SO4上干燥二氯甲烷提取物。在氮氣下，在溫熱水浴中除去二氯甲烷。將提取的物質溶于10ml己烷/異-丙醇(99∶1，v/V)中并在冰箱中儲存該溶液。通過標準相HPLC分析提取物中三丁酸甘油酯和丁酸的含量[柱PVA-Sil guard和分析(250mm×4.6mm I.D.)柱；UV檢測器(210nm)]。
微囊的體內試驗將約10周大的雄性Sprague-Dawley大鼠用于體內研究。在給藥前，使大鼠禁食固體食物24小時，但可自由飲用含2.5％葡萄糖、0.5％NaCl和0.005％KCl(所有均為w/v)的水。
放射性標記的金槍魚油的制備將0.5ml或25μCi放射性標記的示蹤劑[1-14C]18:3([14C]亞麻精，50-60mCi/mmol；50μCi/mL)加入到4.56g金槍魚油中。制備兩批具有放射性標記的亞麻精的金槍魚油樣品，一批用于包封油處理(見制劑和制造的實施例19)，一批沒有(未包封)油處理。
大鼠處理在治療當天，使用不銹鋼管飼針給大鼠胃內喂飼與放射性標記的示蹤劑混合的0.3ml魚油[14C]18:3(0.27g金槍魚油+0.03ml示蹤劑[14C]18:3)用于對照處理或2ml乳液(0.09g金槍魚油+0.01ml示蹤劑[14C]18:3)用于微囊包封處理。
組織采樣在處理后4、9和14小時的時間點，將大鼠麻醉并通過賁門穿刺采集血液樣品。除去胃、小腸、盲腸和結腸。將小腸分為兩部分，用0.9％NaCl沖洗各GI道節段，收集沖洗液并冷凍。然后將GI道節段冷凍用于隨后分析。并在該時間點收集糞便進行分析。將組織和糞便稱重并分析和稱重采集的樣品。
組織樣品分析計算含所有未吸收的油(釋放的和包封的油)的GI道沖洗液的放射性，以評價放射性總量。將組織樣品過夜溶于BTS-450R組織加溶劑中。將糞便物質溶于BTS-450R中，同時進行某些在先處理。將液體閃爍雞尾酒Ready OrganicR加入到各樣品中，樣品在Packard1500 Tri-Carb Scintillation Counter中經過液體閃爍計數。
實施例1加入蛋白-葡萄糖/干葡萄糖糖漿粉或蛋白-低聚糖的未加熱或加熱混合物作為包封劑的含25％油的粉末的制劑和制造
實施例2加入蛋白-葡萄糖/干葡萄糖糖漿或蛋白-低聚糖的未加熱或加熱混合物作為包封劑的含50％油的粉末的制劑和制造
實施例3加入蛋白-淀粉的加熱混合物作為包封劑的含25％油的粉末的制劑和制造
實施例4加入蛋白-淀粉的加熱混合物作為包封劑的含50％油的粉末的制劑和制造
實施例5加入蛋白-葡萄糖/葡萄糖糖漿或蛋白-低聚糖以及樹膠的加熱混合物作為包封劑的含25％油的粉末的制劑和制造
實施例6加入蛋白-葡萄糖/葡萄糖糖漿或蛋白-低聚糖以及樹膠的加熱混合物作為包封劑的含50％油的粉末的制劑和制造
實施例7加入蛋白水解產物-低聚糖以及樹膠的加熱混合物作為包封劑的含25％油的粉末的制劑和制造
實施例8加入水解產物-低聚糖以及樹膠的加熱混合物作為包封劑的含50％油的粉末的制劑和制造
實施例9加入酪蛋白酸鈉與未加工或加工的抗性淀粉(馬鈴薯淀粉)的混合物的含25％油的粉末的制劑和制造
實施例10加入酪蛋白酸鈉與Hylon VII或預處理的抗性淀粉(Hylon VII)的混合物的含25％油的粉末的制劑和制造
實施例11加入酪蛋白酸鈉與Hi-Maize 1043或預處理的抗性淀粉(Hi-Maize 1043)的混合物的含25％油的粉末的制劑和制造
實施例12加入酪蛋白酸鈉與Novelose 260或預處理的抗性淀粉(Novelose 260)的混合物的含25％油的粉末的制劑和制造
實施例13加入酪蛋白酸鈉與Novelose 330或預處理的抗性淀粉(Novelose 330)的混合物的含25％油的粉末的制劑和制造
實施例14加入酪蛋白酸鈉與Hylon VII或高壓處理或超聲處理的抗性淀粉(Hylon VII)的混合物的含25％油的粉末的制劑和制造
實施例15加入酪蛋白酸鈉與未加工或預-處理的淀粉的未加熱和加熱混合物的含25％油的粉末的制劑和制造
實施例16加入蛋白-糖-淀粉的加熱和未加熱混合物作為包封劑的含25％(溶于油中的黃體素)的粉末的制劑和制造
實施例17加入蛋白-糖或蛋白-糖-RS淀粉的加熱混合物作為包封劑的含25％甘油三丁酸酯的粉末的制劑和制造
實施例18加入NaCas-糖-HylonMF或NaCas-HylonMF或NaCas-StarPlusMF的加熱混合物作為包封劑的含25％金槍魚油的粉末的制劑和制造
實施例19用于體內試驗的、加入蛋白-糖-RS淀粉的加熱混合物作為包封劑的含25％金槍魚油(+放射性標記的示蹤劑)的粉末的制劑和制造
體外微囊的特性實施例1制劑的性質在附圖的圖1中表示。所有粉末(粉末中含25％脂肪)中的溶劑可提取的脂肪均低于(總脂肪的)3％，表明包封效率良好。所有制劑在SGF中釋放的油均低于總脂肪的2％。基于酪蛋白的微囊在SGF+SIF中釋放的油低于總脂肪的4％，基于WPI的微囊至多達總脂肪的22％。在這些實施例中，基于NaCas的制劑較之基于WPI的制劑提供更好的保護。且將加熱處理應用于WPI-糖包封劑可增加在SGF+SIF中的釋放。根據蛋白的類型以及是否向包封劑應用加熱處理，芯料可定向向GI道中的特定位點釋放。
實施例2制劑的性質在附圖的圖2中表示。所有粉末(粉末中含50％脂肪)中的溶劑-可提取的脂肪均低于(總脂肪的)3％，表明當脂肪與包封材料的比從25％脂肪粉末中的1∶3增加至50％脂肪粉末中的1∶1時，維持了良好的包封效率。所有制劑在SGF中釋放的油均低于總脂肪的2％。基于酪蛋白的微囊在SGF+SIF中釋放的油低于總脂肪的4％，基于WPI的微囊至多達總脂肪的30％。圖2中50％脂肪粉末的微囊釋放性質趨勢反映出在25％脂肪粉末的圖1中觀察的那些。在這些實施例中，基于NaCas的制劑較之基于WPI的制劑提供更好的保護。且向WPI-糖包封劑應用加熱處理可增加在SGF+SIF中的釋放。根據蛋白的類型以及是否向包封劑應用加熱處理，芯料可定向向GI道中的特定位點釋放。
實施例3制劑的性質在附圖的圖3中表示。使用加熱的蛋白-淀粉作為包封劑的制劑(25％脂肪粉末)具有較低的溶劑可提取脂肪(＜1％總脂肪)。所有制劑在SGF中釋放的油均低于總脂肪的2％。基于酪蛋白的微囊在SGF+SIF中釋放的油低于總脂肪的4％，基于WPI的微囊至多達總脂肪的12.5％。在這些實施例中，基于NaCas的制劑較之基于WPI的制劑提供更好的保護。根據所用蛋白的類型，芯料可定向向GI道中的特定位點釋放。
實施例4制劑的性質在附圖的圖4中表示。使用加熱的蛋白-淀粉作為包封劑的制劑(50％脂肪粉末)較之25％脂肪粉末的相應制劑具有較高的溶劑可提取脂肪(1-20％總脂肪)。所有制劑在SGF中釋放的油均低于總脂肪的2％。基于酪蛋白的微囊在SGF+SIF中釋放的油低于總脂肪的5％，基于WPI的微囊至多達總脂肪的15％。在這些實施例中，基于NaCas的制劑較之基于WPI的制劑提供更好的保護。根據所用蛋白的類型，芯料可定向向GI道中的特定位點釋放。粉末中溶劑可提取的脂肪與SGF和SIF液中溶劑可提取的脂肪無關。
實施例5制劑的性質在附圖的圖5中表示。對于25％脂肪粉末而言，使用樹膠以及蛋白-葡萄糖/葡萄糖糖漿粉或蛋白-低聚糖作為包封劑產生在粉末(＜3％總脂肪)和SGF(＜2％總脂肪)中具有較低可提取脂肪的粉末。基于酪蛋白的微囊在SGF+SIF中釋放的油低于總脂肪的7％，基于WPI的微囊至多達總脂肪的22.8％。在與SGF和SIF順序接觸后，含樹膠的基于酪蛋白酸鹽的制劑(圖5)較之不含樹膠的相似制劑(圖1)釋放更多脂肪。在這些實施例中，基于NaCas的制劑較之基于WPI的制劑提供更好的保護。根據所用蛋白類型的不同，芯料可定向向GI道中的特定位點釋放。
實施例6制劑的性質在附圖的圖6中表示。相對于含樹膠以及蛋白-葡萄糖/葡萄糖糖漿粉或低聚糖的50％脂肪粉末(圖6)所觀察到的趨勢與相對于具有25％脂肪粉末的組合物(圖5)所觀察到的那些類似。所有制劑在粉末(＜4％總脂肪)和SGF(＜2％總脂肪)中均具有較低的可提取脂肪。基于酪蛋白的微囊在SGF+SIF中釋放的油低于總脂肪的5％，基于WPI的微囊至多達總脂肪的23％。對基于WPI的制劑而言，與SGF和SIF順序接觸后，在50％脂肪粉末中釋放的油的量(圖6)顯著高于25％脂肪粉末(圖5)。在這些實施例中，基于NaCas的制劑較之基于WPI的制劑提供更好的保護。根據所用蛋白類型的不同，芯料可定向向GI道中的特定位點釋放。
實施例7制劑的性質在附圖的圖7中表示。水解乳蛋白可代替全蛋白用于包封油。對于25％脂肪粉末而言，使用水解蛋白以及低聚糖和多糖作為包封劑可產生在粉末中具有較低可提取脂肪(＜3％總脂肪)的粉末。所有制劑在SGF中釋放的油均低于總脂肪的9％。所有制劑在SGF+SIF中釋放的油均低于12％。與具有親代蛋白的相應制劑(酪蛋白酸鈉)相比，水解酪蛋白與低聚糖和多糖的結合對于防止油從SGF+SIF中釋放不太有效，使用水解乳清蛋白以及低聚糖和角叉菜膠觀察到相反的趨勢(比較圖5和7)。
實施例8制劑的性質在附圖的圖8中表示。對50％脂肪粉末而言，使用水解蛋白以及低聚糖和多糖作為包封劑可產生在粉末中具有較低可提取脂肪(＜3％總脂肪)的粉末。因為粉末(50％脂肪)中的溶劑可提取脂肪較低，含角叉菜膠的基于水解酪蛋白的制劑在SGF(77％總脂肪)和SGF+SIF(51％總脂肪)中釋放大量油。如果定向遞送位點是胃或小腸，則該制劑將成為適宜的遞送系統。含水解酪蛋白或水解乳清蛋白與高甲氧基果膠的那些較之含角叉菜膠的那些在保護它們的負載方面比較好，其在SGF+SIF中釋放低于3％的總脂肪。在這些實施例中，基于HWP的制劑較之基于HCP的制劑提供更好的保護。根據所用蛋白-多糖組合類型的不同，芯料可定向向GI道中的特定位點釋放。
實施例9制劑的性質在附圖的圖9中表示。結果表明使用酪蛋白酸鹽和未加工或預-處理馬鈴薯淀粉的未加熱和加熱組合制造的25％脂肪粉末具有總脂肪3-8％的溶劑可提取脂肪，其通常高于使用蛋白與糖/干葡萄糖糖漿粉或低聚糖的組合制備的那些。所有使用馬鈴薯淀粉的制劑均具有非常低的體外油釋放。與SGF接觸導致釋放＜0.6％總脂肪，與SGF和SIF順序接觸導致釋放4-8％總脂肪。
實施例10制劑的性質在附圖的圖10中表示。結果表明使用酪蛋白酸鹽和未加工或預-處理Hylon VII淀粉的未加熱和加熱組合制造的25％脂肪粉末具有占13-26％總脂肪的溶劑可提取脂肪，其通常高于使用蛋白與糖/干葡萄糖糖漿粉或低聚糖或馬鈴薯淀粉的組合制備的那些，表明含Hylon VII制劑的包封效率明顯更低。使用在與蛋白結合前，已經過微流化或擠壓的Hylon VII可提高包封效率。所有含Hylon VII的制劑均具有非常低的體外油釋放。導致膠囊水合的與SGF的接觸可產生＜0.8％總脂肪的最小釋放，與SGF和SIF順序接觸產生3-7％總脂肪的釋放。
實施例11制劑的性質在附圖的圖11中表示。結果表明使用酪蛋白酸鹽和未加工或預-處理Hi-Maize的未加熱和加熱組合制造的25％脂肪粉末具有占13-26％總脂肪的溶劑可提取脂肪。使用在與蛋白結合前，已經過微流化或擠壓的Hi-Maize可提高包封效率。所有含Hi-Maize的制劑均具有非常低的體外油釋放。導致膠囊水合的與SGF的接觸可產生＜1％總脂肪的最小釋放，與SGF和SIF順序接觸產生4-6％總脂肪的釋放。
實施例12制劑的性質在附圖的圖12中表示。結果表明使用酪蛋白酸鹽和未加工或預-處理Novelose 260的未加熱和加熱組合制造的25％脂肪粉末具有占14-25％總脂肪的溶劑可提取脂肪。使用在與蛋白結合前，已經過微流化或擠壓的Novelose 260可提高包封效率。所有含Novelose 260的制劑均具有非常低的體外油釋放。導致膠囊水合的與SGF的接觸可產生＜1％總脂肪的最小釋放，與SGF和SIF順序接觸產生2-6％總脂肪的釋放。含Novelose 260制劑的性質與相對于含Hylon VII(圖10)或Hi-Maize(圖11)觀察到的那些類似，其類似Novelose 260(圖12)，為RS2型淀粉。
實施例13制劑的性質在附圖的圖13中表示。結果表明使用酪蛋白酸鹽和未加工或預-處理Novelose 330(RS3型淀粉)的未加熱和加熱組合制造的25％脂肪粉末具有占13-33％總脂肪的溶劑可提取脂肪。使用在與蛋白結合前，已經過微流化或擠壓的Novelose 330可提高包封效率。所有含Novelose 330的制劑均具有非常低的體外油釋放。導致膠囊水合的與SGF的接觸可產生＜1％總脂肪的最小釋放，與SGF和SIF順序接觸產生3.1-8.0％總脂肪的釋放。
實施例14制劑的性質在附圖的圖14中表示。結果表明使用新型食品加工技術(即微流化、高壓處理或超聲處理)和擠壓對淀粉進行預處理可提高與作為GI道遞送系統的酪蛋白結合使用的淀粉的性質。預處理淀粉在SGF中釋放的油低于總脂肪的1.2％。預處理淀粉在SGF+SIF中釋放的油低于10％。與含未處理淀粉的制劑相比，所有預處理淀粉在體外油釋放的油均較低。
實施例15制劑的性質在附圖的圖15中表示。結果證實使用天然的非-RS淀粉和它們的預處理相應物以及蛋白可產生具有5.5-13.6％總脂肪的溶劑可提取脂肪的粉末。SGF中釋放的油低于總脂肪的2％。SGF+SIF中釋放的油為12-14％(圖15)，其稍高于使用抗性淀粉以及蛋白進行微囊包封所觀察到的(見圖9-14)。
含溶于油中的黃體素的實施例16制劑的性質在附圖的圖16中表示。結果證實粉末微囊中的黃體素受到保護(0.4-2.5％未包封的黃體素)。SGF中釋放的黃體素也非常低(2.5-4％總黃體素)。SGF+SIF中釋放的黃體素為34-51％(圖16)。
含三丁酸甘油酯的實施例17制劑的性質在附圖的圖17中表示。在NaCas-糖制劑中，在與SGF和SIF順序接觸后，所有三丁酸甘油酯均釋放，在NaCas-糖-RS淀粉制劑中至多達83％。這些結果表明含RS淀粉的制劑提高了GI道中三丁酸甘油酯的保護。
使用NaCas-糖-HylonMF或NaCas-HylonMF或NaCas-StarPlus MF的加熱混合物作為包封劑的含25％金槍魚油的實施例18制劑的性質在附圖的圖18中表示。結果證實在NaCas-Hylon制劑中加入葡萄糖可提高粉末微囊的包封效率，而不影響在SGF和SGF+SIF中的釋放。在含抗性淀粉以及NaCas的制劑中使用乙酰化淀粉(StarPlus A)或丙酰化(proprionylated)淀粉(Starplus P)代替Hylon可使在SGF+SIF中的釋放從Hylon的5％分別增加至Star Plus A的12％和StarPlusP的25％(圖18)，但在SGF中釋放的量沒有差異。
金槍魚油膠囊體內釋放性質體內實驗(實施例19的制劑)結果在附圖的圖19a和19b中表示。腔內含物以放射性劑量的百分比表示，從而表示處理組之間的相對數量。圖表明4、9和14小時后，用游離油的C14亞麻精給藥后回收的放射性劑量的百分比。這包括腔內含物、組織和糞便。數據以總的腔放射性百分比表示，從而表示系統的相對分布。各實例中所有大鼠均為n＝5，而圖19b中，14小時時n＝4。
結果表明在第9小時，與游離油的處理組相比(其第4小時在盲腸中僅約為5％，第4小時在結腸中約為10％)，在第9小時具有最小量的放射性(圖19b)，使用微囊包封油的處理組可產生較高的盲腸和結腸(18％和35％)放射性(圖19a)。游離油的處理組在所有時間點時的腔中放射性水平均較低，其表明甚至在第4小時，對CO2存在顯著吸收和代謝。整個體內研究表明微囊包封方法對于保護魚油在胃和上部GI道中過早吸收和代謝方面相當成功。對于微囊包封油處理組而言，回收在第4和9小時較高，且在這些時間點，放射性第4小時在胃中，或第9小時在盲腸和結腸中。盲腸和結腸中的較高含量表明微囊包封油通過小腸而沒有顯著吸收。
對于游離油，少量首先到達盲腸和結腸，因為在所有時間點，劑量的回收均較低，表明較高的代謝。甚至在第4小時的時間點，油已經通過小腸。第14小時，各組幾乎沒有放射性標記留存于組織中，表明轉化成內源性脂類并不顯著。
根據上面所述，本領域技術人員將認識到本發明可提供一種使用簡單且有效的針對結腸的遞送載體，同時可在儲存和加工過程中保護敏感的芯料。本領域技術人員還將認識到，在不背離本發明教導的情況下，通過改變包封蛋白和碳水化合物，可以各種不同的實施方案實行本發明。
權利要求
1.一種儲存和施用儲存不穩定的治療和營養劑以定向遞送到胃腸道中預定位置的方法，其包括將儲存不穩定的治療和營養劑包封在包封劑中的步驟，所述包封劑通過將食品級處理的碳水化合物與水溶性食品級蛋白結合形成。
2.權利要求1所述的方法，其中對碳水化合物材料進行處理，以使包封劑材料的乳液穩定并增加碳水化合物中糖還原基的數目。
3.權利要求1所述的方法，其中碳水化合物選自含還原糖基的那些、低聚糖、未加工的、改性的、抗性的、乙酰化的、丙酰化的和丁基化的淀粉。
4.權利要求1或3所述的方法，其中蛋白選自乳蛋白，包括酪蛋白和乳清蛋白。
5.一種用于儲存不穩定的治療和營養劑的包封材料，其在胃腸道中的預定位置釋放治療和營養劑，其中該微囊包封材料是通過將食品級處理的碳水化合物與水溶性食品級蛋白結合形成。
6.權利要求5所述的包封材料，其中對碳水化合物材料進行處理，從而使包封劑材料的乳液穩定并增加碳水化合物中糖還原基的數目。
7.權利要求5所述的包封材料，其中碳水化合物選自含還原糖基的那些、低聚糖、未加工的、改性的、抗性的、乙酰化的、丙酰化的和丁基化的淀粉。
8.權利要求5或7所述的包封材料，其中蛋白選自乳蛋白，包括酪蛋白和乳清蛋白。
9.一種用于將營養或治療劑遞送到胃腸道的可口服給藥的營養或治療產品，其中該藥劑包括油或油溶性或油分散性組分，其被包封在權利要求5所述的材料中。
10.一種制備權利要求9所述的營養或治療產品的方法，其包括下列步驟a)選擇營養或治療性的油、油溶性或油分散性的營養或治療劑，b)將水溶性膜形成蛋白和處理過的碳水化合物分散于水相中，c)將組分(a)與組分(b)混合并將該混合物均化得到乳液，d)任選干燥乳液，得到粉末狀制劑，其中營養或治療性油或藥劑被組分(b)包圍。
11.權利要求10所述的方法，其中水溶性膜形成蛋白選自乳蛋白包括酪蛋白和乳清蛋白。
12.權利要求10所述的方法，其中對碳水化合物材料進行處理，從而使包封劑材料的乳液穩定并增加碳水化合物中糖還原基的數目。
13.權利要求10所述的方法，其中碳水化合物材料選自含有還原糖基的那些、低聚糖、未加工的、改性的、抗性的、乙酰化的、丙酰化的和丁基化的淀粉。
14.權利要求13所述的方法，其中水溶性膜形成蛋白選自乳蛋白，包括酪蛋白和乳清蛋白。
全文摘要
一種用于儲存不穩定的治療和營養劑的微囊包封材料，其在胃腸道中的預定位置釋放治療和營養劑，其中該包封材料是通過將食品級處理的碳水化合物與水溶性食品級蛋白結合形成。該治療和營養劑形成油相，可用水分散或溶解的包封劑將其乳化，從而包封該治療和營養劑。這些藥劑可以是油或油溶性的或油分散性的。可被包封的藥劑包括脂類(油，包括對氧敏感的油、脂肪酸、甘油三酯)和油溶性及油分散性成分(包括藥物、益生菌、蛋白治療劑和生物活性劑)。所用蛋白可包括任何膜形成水溶性蛋白或水解蛋白且包括乳蛋白，如酪蛋白及其衍生物或乳清蛋白。碳水化合物組分可以是含還原糖基的那些、低聚糖和淀粉(未加工的、改性的、抗性的、乙酰化的、丙酰化的和丁基化的淀粉)。
文檔編號B01J13/14GK1893930SQ200480037274
公開日2007年1月10日 申請日期2004年11月22日 優先權日2003年11月21日
發明者M·A·奧古斯丁, L·桑瓜斯里, R·黑德 申請人:聯邦科學和工業研究組織