Multifunktionsschicht auf textilen Fasern und Flächengebilden zur Wirkstoffaufnahme und -abgäbe

Diθ Erfindung betrifft eine Multifunktionsschicht auf textilen Fasern und Flächengebilden zur Wirkstoff auf nähme und -abgäbe gernäss Patentanspruch 1 , sowie Verfahren zu deren Herstellung und Verfahren unter Verwendung derselben gemäss den Patentansprüchen 23 bis 34.

Der seit einigen Jahren anhaltende Trend nach multifunktionellen Beschichtungen auf textilen Fasern und Flächengebilden führt seitens der Konsumenten zu hohen Erwartungshaltungen in deren Folge neue und verbesserte Funktionsbeschichtungen auf den Markt gelangen. Ein zusätzlicher Druck zur Verbesserung bestehender aber auch Entwicklung neuer Funktionsschichten kommt vom Konsumentenschutz und von der Umweltgesetzgebung, insbesondere durch die neu in Kraft gesetzte Chemikalienverordnung (REACH: Registration, Evaluation, Autorisation and Restriction of Chemicals). Diese bedeutet eine deutliche Einschränkung der zur Erzielung neuer Ausrüstungseffekte zur Verfügung stehenden Chemikalien. Damit direkt betroffen ist die Entwicklung neuer Verfahren als Ersatz bestehender, jedoch mit anderen Chemikalien und veränderten Reaktionsbedingungen. Ein weiterer, die Rahmenbedingungen eines neuen Verfahrens beeinflussender Faktor sind Marktanforderungen als Antwort auf neueste Entwicklungen, die ihrerseits wieder zu nicht übersehenden Trendsettern werden (z.B. Berücksichtigung des Gefahrenpotentials von Nanopartikeln).

Ein diesbezüglich hoch aktuelles Thema sind Funktionsschichten auf körpernah getragenen Textilien, die es erlauben, kosmetische und therapeutische Wirkstoffe auf die Haut oder transdermal zu übertragen, nachdem diese Wirkstoffe zuvor in die Funktionsschicht eingelagert wurden.

Die Palette der diesbezüglich einzusetzenden Wirkstoffe ist sehr breit und reicht von einfachen Molekülen wie z.B. Vitamin E bis zu komplexen Naturprodukten mit einer

Vielzahl von Spezies, die zu Interaktionen und Synergismen der verschiedenen Wirkungsmechanismen führen, die bei oraler Anwendung solcher Präparate nicht zu nutzen sind.

Durch die Nachteile der bereits bestehenden und teilweise auch im Markt eingeführten, mit Wirksubstanzen zu beladenden Funktionsbeschichtungen (sog. Drug Delivery- Schichten) ergeben sich neue Forderungen, als Konsequenz der nicht erfüllten Erwartungshaltung des Konsumenten.

Die heute in der Textilindustrie bekannten Drug Delivery-Schichten bestehen im Wesentlichen aus einer die Wirksubstanz sorbierenden Polymerschicht und/oder aus partikulären "Käfigmolekülen" wie zum Beispiel Cyclodextrine oder Dendrimere (HJ. Buschmann et al., Textilien als Depot für Duftstoffe, Fragrances - SöFW-Journal, 127 (2001), S. 60-62; U. Citernesi, P.- Cappellori, Cosmetic clothes - Fabrics with protective functions, Fragrances - SöfW-Journal, 127 (2001 ), S. 64-71 ; HJ. Buschmann, E. Schollmeyer, Textilien mit Cyclodextrinen als passiver Schutz vor Stechmücken, Melliand Textilberichte 10 (2004), S. 790-792). In den meisten Fällen werden diese Schichten direkt bei ihrer Herstellung beladen und sind somit so genannte "one-way" -Schichten.

Eine wesentliche Verbesserung des "one-way"-Konzeptes steilen mehrfach beladbare Beschichtungen dar, wie in der Patentschrift WO 2006/007753 beschrieben. Darin wird eine chemische Beschichtungsmatrix beschrieben, die in der Lage ist, so genannte Nanotaschen auszubilden, deren Grosse sich eigendynamisch den zu sorbierenden Wirksubstanzen anpasst. Während des Tragens der entsprechenden Kleidungsstücke desorbieren die Wirksubstanzen und diffundieren aufgrund des Konzentrationsgradienten auf bzw. in die Haut. Die die Desorption auslösenden Faktoren sind die Temperatur und die Feuchtigkeit. Das Kleidungsstück wird nach Gebrauch gewaschen und kann wiederum beladen werden.

Weitere bekannte Drug Delivery-Funktionsschichten zeigen grosse Nachteile bezüglich der verschiedenen Zielsetzungen, die mit dem Gebrauch solcher Schichten verbunden sind.

Drei sehr wesentliche Nachteile, die allen heute propagierten Drug Delivery-Schichten

gemeinsam sind, sind die nur sehr begrenzt steuerbare Kinetik zur Abgabe der Wirksubstanz, die Waschbeständigkeit der in der Schicht gespeicherten Wirksubstanz und die unerwünschte Fremdsubstanzaufnahme (z.B. Tenside) durch die Schicht während des Waschprozesses. Die Waschbeständigkeit der in der Schicht eingelagerten Wirksubstanz ist in dieser Schicht Konzept gemäss nicht vorhanden.

Die Kinetik zur Abgabe der Wirksubstanz ist in allen heute realisierten D rüg Delivery- Funktionsschichten erster bzw. pseudo-erster Ordnung. Dies bedeutet, dass die zeitliche Substanzabgabe exponentiell abnimmt. Die frisch beladene Schicht führt damit einerseits zu einem deutlichen überschuss der Wirksubstanz auf der Haut und andererseits zu einer schnellen Verarmung der Wirksubstanz in der Funktionsschicht.

Die Forderung nach einer gewissen Waschbeständigkeit der gespeicherten Wirksubstanz in der Drug Delivery-Schicht scheint vordergründig widersprüchlich zu sein, da im Gebrauchsfall ihre Abgabe gefordert wird. Wird jedoch der physiologische und/oder medizinische mit dem wirtschaftlichen Nutzen kombiniert, so ist festzustellen, dass aufgrund der teilweise sehr hohen Kosten der Wirksubstanzen eine längere Funktionsdauer der beladenen Schichten sinnvoll ist. Dies trotz zwischenzeitlich durchgeführten Waschprozessen. Ein praktisches Beispiel hierfür sind Strümpfe, die hautnah getragen werden und somit prädestiniert für eine Drug Delivery-Anwendung sind. Während der Gebrauchsphase werden die Strümpfe jedoch zwei bis drei Handwäschen unterzogen, bevor sie mit einem maschinellen Waschprozess gereinigt werden. Um das Ziel einer gewissen Waschbeständigkeit unter weitgehendem Ausschluss einer gleichzeitigen Fremdsubstanzaufnahme zu erreichen, sind jedoch neue, von den bisherigen Drug Delivery-Schichtkonzepten völlig abweichende Lösungsansätze zu finden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Multifunktionsschicht auf textilen Fasern und Flächengebilden zur Wirkstoffaufnahme und -abgäbe anzugeben, sowie Verfahren zu deren Herstellung und Verfahren unter Verwendung derselben bereitzustellen, die sowohl eine steuerbare Kinetik zur Abgabe der Wirksubstanz als auch eine gewisse Waschbeständigkeit der in der Schicht gespeicherten Wirksubstanz gewährleisten.

Die Aufgabe wird durch die Realisierung eines neuartigen Schichtkonzeptes, bzw. einer

erfindungsgemässen Multifunktionsschicht gelöst, wozu für die Textilindustrie neuartige Chemikalien und Hersteflverfahren notwendig sind.

Mit der erfindungsgemässen Multifunktionsschicht, bzw. dem erfindungsgemässen Schichtaufbau werden folgende Ziele erreicht:

Wiederbeladbarkeit der Multifunktionsschicht mit vorwiegend lipophilen Wirksub- stanzeπ und deren Abgabe an die Haut in Verbindung mit diesbezüglich ausgerüsteten und körpernah getragenen Textilien;

Eine auf wenige Waschzyklen beschränkte Waschbeständigkeit der in der Multifunktionsschicht gespeicherten Wirksubstanzen, um dadurch Wirksubstanzkosten zu sparen und den Gebrauch solcher Textilien, bzw. Kleidungsstücke zu vereinfachen;

Steuerbarkeit der Kinetik zur Abgabe der Wirksubstanz, um die Kinetik der Aufnahmegeschwindigkeit durch die Haut anzupassen und dadurch unerwünschte Begleiterscheinungen durch überschusskonzentrationen der Wirksubstanz auf der Haut (Fettgefühl, Nässegefühl etc.) zu vermeiden;

Aufbau einer Sperrschichtfunktion, um sowohl eine Schmutzabweisung bzw. Verhinderung einer Fremdsubstanzaufnahme während des Waschprozesses zu erzielen als auch einen Verlust an Wirksubstanz während des Waschprozesses zu vermeiden.

Die Realisierung der verschiedenen Ziele erfolgt mit einem mehrphasigen Schichtkonzept, das einen eindeutigen zielgerichteten Schichtaufbau aufweist und über einen der Wirksubstanzaufnahme durch die Haut angepassten Transportmechanismus der in der Schicht eingelagerten Wirksubstanz verfügt.

Im Weiteren wird zuerst mit Bezug auf Fig. 1 der Aufbau der Multifunktionsschicht näher erläutert:

Eine innerste Phase (Phase I) der Multifunktionsschicht bildet ein Speichermedium der später. aufzubringenden, bzw. einzubringenden Wirksubstanzen S ₁ -. Die Phase I kann sowohl partikulär als auch flächig, die Faser umhüllend ausgebildet sein und befindet sich auf der Faseroberfläche F einer textilen Fasern oder Flächengebilde. Die in dieser Phase I eingebundenen Ingredienzien bedingen eine Polarität, wodurch sich eine sehr hohe Affinität zu lipophilen Stoffen (Wirksubstanzen S ₁ ) ergibt. So ist die Phase I in der Lage bis zu 200 % ihrer Eigenmasse an lipophilen Stoffen aufzunehmen. Die Phase I besitzt eine erste Hülle mit Membrancharakter, bzw. eine Membran M1 ähnlich einer

Vakuole von eukaryotischen Zellen. Aufgrund der chemischen Eigenschaften der Membran M1 ist sie speziell für nicht-ionogene lipophile Stoffe und nicht-dissoziierte hydrophile Stoffe durchlässig. Die Permeabilität für amphiphile kationische oder anionische Verbindungen wird durch den in der Membran M1 vorherrschenden pH- Wert bestimmt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn es sich um eine dipolare Membran M1 handelt, d.h. die die Phase I umhüllende Schicht weist eine Betain- struktur auf.

Die partikulär oder als Film vorliegende Phase I bildet ein Speichermedium, bzw. eine Speicherphase für die Wirksubstanz S. Die Phase I besteht aus mindestens einer lipophilen, in Wasser unlöslichen, nicht-reaktiven und/oder Amino- und/oder OH-funk- tionellen Verbindung, die als monomolekulare, oligomere und/oder polymere Verbindung eingesetzt wird. Die Phase I wird bei Anwesenheit von reaktiven Verbindungen mit geeigneten Vernetzersystemen chemisch fixiert, was vorzugsweise nach der Applikation auf das Textilsubstrat erfolgt. Dabei entsteht ein nicht wasserlösliches Gel bzw. ein Gelkörper.

Als unploare Amino- und Hydroxylgruppen haltige Verbindungen werden derivatisierte Polysaccharide, Polysiloxane, Polyurethane, Polyester und Polyamide, Ester- und Säurewachse eingesetzt. Als bevorzugte lipophile Amino- und OH-Gruppen terminierte Polymere gelangen Silikonverbindungen zum Einsatz, die bevorzugt mit Di- oder PoIy- isocyanaten vernetzt werden.

Eine weitere Variante zur Herstellung der Phase I als Wirksubstanzspeicherphase ist die Verwendung von vorwiegend nanoskaligen polymeren Kieselsäuren. Diese werden mit mindestens einer lipophilen .Amino- und/oder OH-funktionellen Verbindung unter Zusatz geeigneter Vernetzer und mindestens einer amphiphilen polymeren Verbindung gecoatet und wie zuvor beschrieben vernetzt. Der Vorteil der Verwendung von beschichteten Nanopartikeln liegt in deren höheren mechanischen Festigkeit, die je nach Textilgut oder dessen Verwendungszweckes von Bedeutung sein kann. Sowohl die reinen Gelkörper als auch die mit Polykieselsäuren verfestigten Gelkörper besitzen im partikulären Zustand eine Grosse von 200 - 1000 nm vorzugsweise von 500 - 800 nm.

Weitere Ingredienzien zur Ausbildung der Membran M1 sind monomere und poiymere lipophil-hydrophil (amphiphil) wirkende Substanzen, die aufgrund dieser Eigenschaften in der Grenzphase 'Gelkörper/Wasser' eine Orientierung (hydrophob/hydrophil) zeigen. Die Orientierung vollzieht sich eigendynamisch beim Einrühren der Gelphase in eine die Vernetzungschemikalie enthaltende wässrige Lösung. Durch die Vernetzung der die Grenzphase bildende amphiphile Substanz resultiert eine Membran M1 , bzw. eine Membranschicht die den Wirksubstanzspeicher umhüllt.

Als typische lipophil/hydrophile bzw. amphiphile Verbindungen zur Ausbildung der Grenzphase 'Gelkörper/Wasser' (Membran M1 ) sind nicht-ionogene, kationische und anionische Tenside zu nennen, deren Fettreste aus einer C ₃ -C ₂₄ -Fettkohlenwasserstoff- kette (vorzugsweise C ₁₂ -C ₁₈ ) bestehen wie z.B. Sorbitanlaurat, Laurylamin oder Dilaurylamin, quaternäre Verbindungen wie z.B. Dimethyllaurylbenzylammoniumchlorid oder Dialkyldimethylammoniumchlorid sowie anionische Verbindungen wie z.B. Phos- pholipide, Alkyl- und Alkyllaurylsulfonate.

Eine weitere sehr geeignete Verbindungsklasse sind amphiphile Polymere wie z.B. fettmodifizierte Polysaccharide und Acrylate mit einer Fettkohlenwasserstoffkette von C ₃ -C ₂₄ , vorzugsweise C ₁₂ -C ₁₈ , oder Alkohol-ethoxylat-maleat/α-Olefin-Copolymere. Bevorzugt eingesetzte Verbindungen sind amphiphile Verbindungen wie Ethylenoxid- derivate (EO ₂ - EO ₂₀ ) und lipophile Reste (C ₃ -C ₂₄ ) tragende Polyelektrolyte, die ebenfalls vernetzbar sind, z.B. Pemulen (Fa. Noveon, Deutschland). Die Vernetzung, der die Membran M1 ausbildenden Verbindungen wird im Unterschied zur Geivemetzung mit einem reaktionstechnisch unterschiedlichen Vemetzersystem vorgenommen. Ein typisches Beispiel ist die Verwendung eines Aminogruppen terminierten Silikonwachses und eines Diisocyanates, die die Wirksubstanz aufnehmenden Gelkörper (Phase I) bilden und ein Alkohol-ethoxylat-maleat/α-Olefin-Copolymer mit einem Aziridinvernetzer, die die erste Membranschicht M1 um den Gelkörper ausbilden.

Die Wahl des Vernetzersystems orientiert sich an den im jeweiligen zu vernetzenden System vorhandenen Reaktionsgruppen. Nukleophile Reaktionsgruppen wie OH-R, H ₂ N-R werden bevorzugt in Phase I und Phase Il mit Isocyanaten, Dialdehyden und α-Arninoalkylierungsprodukten vernetzt. R-CONH ₂ oder R ₁ -CONH-R ₂ werden bevorzugt in der Membran M1 mit α-Aminoalkylierungsprodukten oder Dialdehyden (z.B. Glutar-

aldehyd) vernetzt und Carboxylgruppen tragende Verbindungen mit Aziridinen. R steht stellvertretend für einen aliphatischen, aromatischen oder heterocyclischen Rest. Unter den Isocyanaten sind es vor allem die mehrfach funktionellen Isocyanate die zur Anwendung gelangen (R-(N=C=O) _n ; n = 2 bis 4). Beispiele typischer Vernetzer sind: 1 ,6-Diisocyanatohexan (Fa. Bayer, Deutschland), 3-lsocyanatomethyl-3,5,5-trimethyl- cyclohexylisocyanat (Fa. Hüls, Deutschland) oder Uretdion des 2,4-Diisocyanatotoluols (Fa. Bayer, Deutschland).

Der Einsatz der α-Aminoalkylierungsprodukte konzentriert sich heute vor allem auf Ethyienhamstoff- und Melaminderivate, die sowohl als Methyiol als auch als veretherte Verbindungen im Handel sind. Beispiele sind Knittex FEL und Lyofix CHN (Fa. Huntsman, Deutschland).

Die verwendeten Aziridine unterteilen sich in aliphatische und aromatische. Typische Vertreter aliphatischer Propyleniminderivate sind: 1 ,1 '-Azelaoy!-bis-(2-methyiaziridin) und N,N',N",N'"-Tetrapropylen-1 ,2,3,4-butantetracarbonsäureamid. Typische Vertreter aromatischer Propyleniminderivate sind: Toluol-2,6-dipropylenhamstoff (TPH) oder Diphenylrnethan-bis-4,4'-N,N'-dipropylenharnstoff.

Die Phase I (innerste Phase) mit der Membran M1 ist von einer zweiten Phase Il umgeben bzw. umhüllt, die ebenfalls einen Membrancharakter besitzt. Die Phase Il zeigt Konzept gemäss eine im Vergleich zur Phase I stark verminderte Aufnahmefähigkeit für lipophile Wirksubstanzen. Sie kann aus mehreren Schichten bestehen, die sich physikalisch und chemisch unterscheiden, jedoch immer Membrancharakter besitzen und somit die Kinetik zur Abgabe der Wirksubstanz im Vergleich mit üblichen Drug Delivery-Schichten essentiell verändert. Aufgrund der zur Herstellung der Phase il (Membranphase) verwendeten Ingredienzien ist diese Schicht tendenziell hydrophil und in der Lage Wasser zu adsorbieren. Die Möglichkeit einer Wassersorption ist von essentieller Bedeutung bezüglich des erfinderischen Konzepts. Durch die Wassersorption und die damit ausgelöste Quellung der Phase Il bzw. der Membranmatrix entsteht eine wässrige Sperrschicht, die sowohl den Auswaschprozess der Wirksubstanz als auch den Zutritt von Waschflotteningredienzien weitgehend verhindert.

Die Phase II, die die äussere Membranphase bildet, umschliesst die Gelkörper bzw. die Gelschicht mit ihrer Membran M1 , die den Wirksubstanzspeicher (Phase I) darstellt.

Die Herstellung der Phase Il erfolgt durch die Verwendung von verschiedenen unterschiedlich polaren, in Wasser .teilweise quellenden und vernetzbaren Polymeren. Beispiele der zu verwendenden Polymere sind Polyacrylate, Polyurethane, deriva- tisierte Poiyvinylalkohole und -acetate, Polysaccharide und deren Derivate, Gelatine etc. Um einen mehr oder weniger ausgeprägten Membrancharakter der Phase zu erzielen sind die Schichtpolymeren so zu wählen, dass der hydrophile Charakter dominiert (HLB- Werte > 12). Damit resultiert einerseits eine nur begrenzte Löslichkeit der Wirksubstanz S und andererseits eine erhöhte Wassersorption.

Bekannte Drug Delivery-Schichten zeigen eine Abgabekinetik 1. Ordnung während nach dem erfindungsgemässen Schichtkonzept für die ersten 2/3 der Wirksubstanzmasse eine Abgabekinetik quasi-nullter, bzw. pseudo-nullter Ordnung realisiert wird. Die Löslichkeit der Wirksubstanz in der Phase Il bestimmt weitgehend die Abgabegeschwindigkeit. Die Abgabegeschwindigkeit wird somit über die chemische Beschaffenheit der Phase Il steuerbar, bzw. über die Komponenten, welche die Phase Il als Membranschicht ausbilden.

Eine dritte Phase III bildet die Grenzschicht, bzw. die Grenzphase 'Phase M/Luft' bzw. 'Phase Il/Hauf. Während die Phase Il hydrophil dominiert ist, zeigt die Phase III in der ausgebildeten Schicht wieder einen vorwiegend hydrophoben Charakter. Aufgrund der intrinsisch amphiphilen Struktur der die Phase III ausbildenden Verbindungen resultiert einethermodynamisch begünstigte Ausrichtung der apolaren, aprotischen Molekülreste zur Luft. Somit besitzt diese Grenzphase mindestens die Dimension einer Molekülschicht. Die Ausbildung der Phase III erfolgt eigendynamisch durch den Einsatz geeigneter amphiphiler Stoffe. Diese können sowohl monomolekular vorliegen als auch als Polymere eingesetzt werden, z.B. in Form eines Fluorkarbonharzes (Softgard M3, soft Chemicals, Italien). Durch die gerichtete, aufgrund der wirkenden Grenzflächenkräfte resultierende Orientierung zeigt das polare Backbone des Fluorkarbonharzes in Richtung der Phase II, während die fluorierten Kohlenstoff ketten des Polymers die Grenzfläche zur Luft bilden. Diese Phase III dient einerseits der Schmutzabweisung während des Tragens des Kleidungsstücks und andererseits der Abweisung von polaren aber auch unpolaren Waschflottenbestandteilen. Die Phase III kann ihrerseits ebenfalls mehrphasig aufgebaut sein, wobei aber jede der Teilphasen die gleiche Funktion ausübt.

Die ebenfalls in der zweiten Phase II emulgierte dritte Phase Mi besteht bevorzugt aus einem vernetzbaren Polymer eines fluorierten Fettkohlenwasserstoffs (C ₂ -C ₁₂₁ bevorzugt C ₄ -C ₈ ). Die Phase III bildet durch Selbstorganisation während der Schichttrocknung die schmutzabweisende Grenzschicht aus.

Zur chemischen Fixierung werden der Phase II Vemetzer zugegeben. Dabei handelt es sich vorzugsweise um Isocyanate oder α-Aminoalkylierungsprodukte in Kombination mit entsprechenden Katalysatorsystemen. Als typische Katalysatoren für Isocyanate werden Dibutylzinnlaurat oder 1 ,4-Diazabicyclo[2.2.2]oktan verwendet. Zur Katalysierung von α-Aminoalkylierungsprodukten werden Metallsatzkatalysatoren, organische und anorganische Säuren sowie deren Mischungen von Metallsalzkatalysatoren und Säuren wie z.B. MgCI ₂ - 6 H ₂ O und Zitronensäure verwendet.

Eine vierte optional einzubringende Phase IV stellen bakterizide und/oder fungizide Komponenten, bzw. Verbindungen dar, die in die Phase Il eingelagert werden. Diese dienen ausschliesslich dem Schutz der Multifunktionsschicht und den darin gespeicherten Wirksubstanzen vor dem bakteriellen und/oder fungiziden Befall. Durch das er- findungsgemässe Schichtkonzept wird eine Kontamination der Haut mit bakteriziden und/oder fungiziden Verbindungen weitgehend vermieden und so das Risiko der transdermalen Aufnahme dieser Verbindungen minimiert bzw. eliminiert. Die optional zur Anwendung gelangende vierte Phase IV, die aus bakteriziden und/ oder fungiziden Verbindungen besteht, wird ebenfalls der Formulierung der Phase Il (Membranphase) beigemischt. Hierbei handelt es sich um anorganische Verbindungen, insbesondere Metallpartikel, keramische Partikel mit Metallschichten aus Kupfer und Silber und deren Salze. Bevorzugt sind dies nanoskalige Silber-, Siliziumdioxid- Silberpartikel und/oder Siliziumdioxid-Kupferpartikel. Im Weiteren handelt es sich um organische Verbindungen, bzw. Reaktivgruppen tragende quatemäre Ammoniumverbindungen wie z.B. Dimethyltetradecyl(3-trimethoxysilyl)propylammoniumchlorid, Dimethyloctadecyl^-trimethoxysilyOpropylammoniumchlorid oder Aldehyd und Peroxid abspaltende Verbindungen.

Die Phase IV kann auch aus mehreren Teilphasen bestehen, die alle der gleichen Funktion dienen.

mehrphasigen Drug Delivery-Schicht.

Die Wirksubstanz im Nano-Container, bzw. in Phase I mit einer Konzentration A steht im Gleichgewicht mit der Wirks.ubstanz S in der Matrix, bzw. in Phase Il mit einer Konzentration B. Die entsprechenden Transportkonstanten sind mit κ _λ und r, bezeichnet. Die Konzentration B der Wirksubstanz in der Matrix wird mit einer Transport- konstanten r ₂ auf die Haut übertragen, auf welcher sich eine Konzentration C der Wirksubstanz S aufbaut und mit einer Transportkonstanten r ₃ von der Haut sorbiert wird, wobei die Konzentration D der in der Haut gelösten Wirksubstanzkonzentration entspricht.

~Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf einer transdermalen Wirksubstanzübertragung. Aufgetragen ist eine normierte Wirksubstanzkonzentration in Abhängigkeit der Zeit. Als Transportkonstanten werden vorgegeben: ^ = 0.30; r. _{1 =} = 0.05; r ₂ = 0.10; r ₃ = 0.10. Erkennbar sind:

- Konzentration A: Stark verlangsamte bzw. verzögerte Abnahme der Wirksubstanz im Nano-Container;

- Konzentration B: Aufbau und verzögerte Abgabe der Wirksubstanz in der Matrix (Phase II);

- Konzentration C: Erfindungsgemäss verlangsamter Aufbau der Wirksubstanz auf der Haut und Abgabe bei gleichzeitiger Sorption durch die Haut.

Im Weiteren werden verschiedene Verfahren näher beschrieben. Ein weiterer grosser Vorteil des erfindungsgemässen Schichtkonzeptes ist die Herstellung von Kompositen, die einerseits die Formulierungstechnik beim Textil- ausrüster enorm erleichtert und andererseits die Verfahrenssicherheit wesentlich erhöht. Für das erfindungsgemässe Schichtkonzept bedeutet dies, dass beispielsweise zwei Komposite herzustellen sind, wobei es sich im einen Fall um die Phase I (Gelkörper mit einer ersten Membran M1 ) und im anderen um die Phase Il (Membran- phase) mit den optional einzusetzenden Ingredienzien handelt.

Herstellungsverfahren der Phase I mit der Membran M1.

Eine oder mehrere wasserunlösliche Verbindungen wie z.B. Silikonwachse und -öle, mikronisierte Ester- und Amidwachse, die auch reaktive Gruppen tragen können,

werden gemischt und in einem den Wachsen bzw. ölen angepassten Lösungsmittel gelöst oder dispergiert. Die zu verwendenden Lösungsmittel liegen in einem M-Zah!enbereich von 8 - 20 vorzugsweise 12 - 15. Anschliessend wird ein polyfunktionelles Vernetzungsreagenz mit mindestens zwei Vernetzungsgruppen pro Molekül zugesetzt und die Lösung L1 auf 25 - 50 °C erwärmt. Bevorzugt eingesetzte Vernetzungsreagenzien sind freie und blockierte Polyisocyanate, α-Aminoalkylierungs- produkte und Dialdehyde.

Diese, die Phase I bildende Polymerlösung oder -Suspension wird zur Ausbildung von Mikrocontainem in einer zweiten Lösung L2 mittels eines Hochdruckhomogenisiergerätes emulgiert. Die zweite Lösung enthält einen wasserlöslichen Elektrolyt, um eine lonenstärke von 0.005 - 0.1 vorzugsweise von 0.01 - 0.05 einzustellen und eine amphiphiie vernetzbare Substanz sowie eine Vemetzerkomponente. Beim Emulgieren der Phase I entstehen Tropfen oder Partikel, deren Durchmesser 200 - 1000 nm vorzugsweise 500 - 800 nm betragen, die von der amphiphilen Substanz umhüllt werden und so in Kombination mit dem anwesenden Vernetzer eine Membran M1 ausbilden. In speziellen Fällen besteht das Emulgatorsystem aus einer Kombination einer Carboxylgruppen tragenden und einer Aminogruppen terminierten grenzflächenaktiven Substanz, wobei diese Kombination zu einer Betainstruktur der Membran M1 führt.

Während auf die beschriebene Art hoch elastische Mikrocontainer gebildet werden, können durch Zusätze von hoch porösen organischen und/oder anorganischen Partikeln in die Phase I druckfeste Mikrocontainer hergestellt werden.

Die so hergestellten Mikrocontainer stellen das Komposit K1 dar, welches später mit dem Komposit K2 zu einer Ausrüstungsformulierung verarbeitet wird.

Herstellungsverfahren der Phase II.

Die Phase II, die in der Multifunktionsschicht die Phase I und Membran M1 umhüllt, ist hydrophil dominiert und besitzt ebenfalls Membrancharakter, bzw. sie stellt eine

Membran M2 dar.

Zur Herstellung der Phase Il wird mindestens ein Polymer, welches wasserlösliche oder als Emulsion in wasserunlöslicher Form vorliegt, eingesetzt. Bei Verwendung von wasserlöslichen ist zwingend ein adäquater Vernetzer einzusetzen. Zusätzlich wird der

wässrigen Phase II eine amphiphile Substanz vorzugsweise ein in Wasser emuigiertes Fluorkarbonharz zugesetzt. Optional werden in dieser Phase auch bakterizide und/oder fungizide Substanzen zugegeben. Die so fertig gestellte Phase wird, da sie als Emulsion vorliegt, zweckmässigerweise nochmals mittels eines Hochdruckhomogenisators emulgiert und steht nun als Komposit K2 zur Herstellung einer Ausrüstungsformulierung zur Verfügung.

Alternativ zur Herstellung zweier Komposite kann mit analoger Formulierungstechnik nur ein einziges Komposit hergestellt werden, welches sämtliche Phasen beinhaltet wie dies später im Beispiel 1 beschrieben wird.

Applikationsverfahren.

Gemäss den Zielsetzungen der Drug Delivery-Schicht werden x g des Komposits K2 in eine Wasservorlage dosiert und nach intensiver Vermischung mit y g des Komposits K1 versetzt. Das Mischungsverhältnis ist von den Zielen, die die Multifunktionsschicht zu erfüllen hat abhängig. Typische Mischungsvehältnisse des Komposits K1 zu Komposit K2 reichen von 90/10 bis zu 20/80 % vorzugsweise 60/40 bis zu 30/70 %.

Allfällig weitere Ingredienzien dienen der pH-Werteinstellung und der Sicherstellung äer Benetzbarkeit des Textilgutes durch die Ausrüstungsformulierung.

Die Applikation der Ausrüstungsformulierung auf das Textilsubstrat erfolgt durch einen Foulard-, Beschichtungs- oder Sprühprozess. Der Flottenauftrag orientiert sich am Fasermaterial des Textilgutes und beträgt 30 - 80 % bezogen auf das Trockengewicht des Textilgutes.

Sehr wesentlich ist der Trocknungsprozess, der in der Regel unmittelbar nach der Flottenapplikation erfolgt. Die Trocknungsbedingungen (Temperatur, Ventilation, relative Luftfeuchtigkeit etc.) sind so zu wählen, dass die sich auf dem Gewebe einstellende Kühlgrenztemperatur zwischen 25 und 50 ⁰ C liegt. Unter diesen Bedingungen kann sich die Grenzschicht, bzw. die Grenzphase 'Phase H/Luft' ausbilden, die eine Barrierefunktion besitzt, um den Zutritt von Schmutz und Waschflotteningredienzien in Membran M2 (Membranphase) zu verhindern.

Beispiel 1 : Herstellung einer wiederholbar zu beladenden Multifunktionsschicht. 10 g eines hydrophoben Silikonwachses Wacker 50550/8VP (Wacker Chemie AG, Deutschland) und 5 g eines aminofunktionellen Silikonöls Wacker Finish WR 1300 (Wacker Chemie AG, Deutschland) werden in 20 g Isopropanol bei 40 - 50 ⁰ C gelöst und mit IPDI-Trimer Desmodur 24470 BA (Bayer MaterialScience, Deutschland) versetzt.

Diese Polymerlösung wird in 64.9 g einer 0.05 molaren Natriumchloridlösung, welche 4.5 g eines Alkohol-ethoxylatmaleat/α-Olefin-Copolymers enthält, einemulgiert. An- schliessend werden der Emulsion 0.11 g Aziridinvernetzer XAMA 7 (Fievo Chemie, Niederlande) zugegeben und während 15 Minuten bei ca. 30 ⁰ C gerührt. Die so hergestellte Emulsion enthält die mit einer Membran M1 umhüllte Phase I in einer Tropfengrösse von 700 - 800 nm.

In der zu applizierenden Lösung sind 60 g/l der hergestellten Emulsion sowie 10 g/l Methocel K100 (Dow Deutschland GmbH & Co, Deutschland), 70 g/l Acrylatharz- mischung bestehend aus 50 % Tubicoat A19 und 50 % Tubicoat HS64 neu (Fa. Bezema, Schweiz) und ein Isocyanat-Vemetzer Tubicoat Fixierer H24 (Fa. Bezema, Schweiz) enthalten.

Die so hergestellte Formulierung wird mittels eines Imprägnierprozesses auf das Textilgut appliziert.

Der Flottenauftrag beträgt 70 % bezogen auf das Trockengewicht des Textilgutes. Unmittelbar nach der Imprägnierung erfolgt die Trocknung bei einer Kühlgrenztemperatur von 25 - 70 °C, vorzugsweise bei 40 - 50 ⁰ C. Die Schichtfixierung erfolgt bei 120 - 170 ⁰ C, vorzugsweise bei 140 - 160 ⁰ C während 1 - 5 Minuten, vorzugsweise 2 - 3 Minuten.

Beispiel 2: Herstellung einer wiederholbar zu beladenden Multifunktionsschicht mit bakterizider Wirkung.

a) Herstellung des Komposits K1 :

300g/kg eines aminofunktionellen Silikonöls (Wacker Finish WR 1300, Wacker Chemie AG, Deutschland) werden in 552 g/kg Isopropano) bei 40 - 50 ⁰ C gelöst und mit 30 g/kg eines Polyisocyanates (IPDI-Trimer, Bayer Material Science, Deutschland) versetzt. Anschliessend werden der Lösung 118 g/kg Polykieselsäure (Sipernat D10,

Degussa, Deutschland) zugesetzt und homogen vermischt. Der Mischvorgang erfolgt in einer Kugelmühle während 30 Minuten.

Die Parti kelsuspension wird in eine wässrige 0.03 molare Natriumsulfatlösung, welche

50 g/kg eines Alkohoi-ethoxylatmaleat/α-Olefin-Copolyrners enthält, eindispergiert.

Anschliessend werden der Dispension 1.5 g/kg XAMA 7 (Flevo Chemie, Niederlande) zugegeben und während 15 Minuten bei 30 ⁰ C gerührt.

Das so hergestellte Komposit K1 enthält die mit einer Membran M1 umhüllte Phase

I in einer Partikelgrösse von 700 - 900 nm.

b) Herstellung des Komposits K2:

500 g/kg einer Acrylatharzmischung (10 % Binder VSO, 90 % Binder ASM, soft Chemicals, Italien) werden in 260 g/kg Wasser eingerührt und mit 80 g/kg eines Fluorkarbonharzes (Softgard M3, soft chemicals, Italien) und 80 g/kg IPDI-Trimer (Bayer Material Science, Deutschland) und 80 g/kg Dorafresh AG (Silbersalzsuspension, Dohmen GmbH, Deutschland) versetzt und homogenisiert. Das so hergestellte Komposit K2 wird in Kombination mit Komposit K1 vom Kunden zur Herstellung der Applikationsflottenformulierung verwendet.

Flottenformulierung und Applikation:

600 g/l Wasser dienen als Vorlage, in die 80 g/l des Komposits K1 und 120 g/l des

Komposits K2 eingerührt werden. Zusätzlich werden der Lösung 200 g/l einer 5 %igen

Methocel-Lösung (Methocel K100, Dow Deutschland GmbH & Co.) zugesetzt und homogenisiert.

Die Flottenapplikation auf das Textilsubstrat erfolgt durch einen Foulardprozess mit einem Flottenauftrag von 70 - 72 % bezogen auf das Substrattrockengewicht. Die anschliessende Trocknung erfolgt bei einer Kühlgrenztemperatur auf dem Gewebe von

40 - 50 ⁰ C, während die Fixierung der Funktionsschicht bei 150 - 160 °C während 1.5

Minuten erfolgt.