Wirkstoffen in mikroverkapselter Form

sowie derart hergestellte Mikrokapsel

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Zellen oder dispergierten Wirkstoffen in mikrover¬ kapselter Form hoher Konzentration, bei der nach verschiedenen Verfahren eine aus Hülle und dem die Zellen oder dispergierten Wirkstoffe aufnehmenden Kern aufgebaute Mikrokapsel hergestellt wird.

In der Medizin besteht das Bedürfnis, lebende Zel¬ len in Form von Inseln in den lebenden menschlichen Körper einzubringen, die dort mit Nährstoffen ver¬ sorgt werden und durch krankheitsbedingte Störungen fehlende Hormone produzieren und abgeben. Als Bei¬ spiel wird die Zuckerkrankheit (Diabetes ellitus) genannt, bei der insulinproduzierende Zellen in Form der sogenannten Langerhans'sehen Inseln gewon¬ nen und in die Leber oder den Pankreas appliziert werden. Zur Unterdrückung der Immunreaktionen ist es erforderlich, diese Zellen mit einer Hülle in Form einer Kapsel zu versehen, deren Kern sie dann bilden. Ein ähnliches Bedürfnis zur Verkapselung besteht bei unlöslichen jedoch dispergierten Wirk¬ stoffen.

Verfahren zur Mikroverkapselung sind bekannt. Hier¬ bei ist festzustellen, daß bei Kapseln hinreichend großer Durchmesser, d.h. von mehr als 600μm die Aufnahme eines Kernes ohne Probleme möglich ist. Bei demgegenüber wesentlich geringeren Durchmessern hingegen sind die meisten erzeugten Kapseln ohne Kern, d.h. leer. Eine weitere Anforderung ergibt sich daraus, daß die Anzahl der als Kern in die Kapsel einzubringenden Zellen oder Gewebestücke eine gewisse Größe nicht überschreiten dürfen, da dann deren innere Bereiche wegen MangelVersorgung absterben würden. Um den Bedarf des Körpers an den durch die Zellen erzeugten Hormone in ausreichendem Maße zu decken, ist Volumen oder Menge des einzu- bringenden Kernmateriales vorgegeben. Im Falle der Diabeteserkrankung müßte zur Erzeugung der notwen¬ digen Insulinmenge etwa eine Million Langer¬ hans'sehe Inseln implantiert werden. Würde man hierzu Kerne großen Durchmessers einsetzen, müßte ein erhebliches die körperliche Verträglichkeit weit übersteigendes Volumen appliziert werden. Zu dem wäre die ansich gewünschte exakte Plazierung der Zellen aufgrund des hohen Eigenraumbedarfes fast nicht möglich. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß aufgrund der großen Diffusionswege zwi¬ schen der Hülle und dem Kern zusätzlich Versor¬ gungsprobleme auftreten können. Aus den vorgenann¬ ten Gründen ist der Einsatz von Kapseln großen Durchmessers, d.h. von mehr als 600 μ in der Pra- xis ausgeschlossen. Die Verwendung von Kapseln mit kleinem Durchmesser bietet insofern ebenso keine Abhilfe, da die Reduzierung des Eigenvolumens einer einzigen Kapsel zur Folge hat, daß der Anteil der

leeren, also ohne Kern versehenen Kapsel wesentlich zunimmt. Um die gleiche Menge an Zellen oder Wirk¬ stoff einzubringen, tritt keine spürbare Verringe¬ rung des gesamten zu applizierenden Volumens ein. In diesem Fall würde ein großer Anteil an leeren und damit medizinisch inaktiven, andererseits je¬ doch nicht abbaubaren Material appliziert werden. Für die Anwendung von einer Million Langer¬ hans*'scher Inseln ist ein Eigenvolumen von etwa 100 bis 200 ml erforderlich.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Her¬ stellung von Zellen oder dispergierten Werkstoffen in mikroverkapselter Form zur Aufgabe gemacht, die bei hohem Zeil- und Wirkstoffanteil ein Minimum an Eigenvolumen benötigen.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß Luftdruck oder der Durchmesser der Kanäle in der Sprühdüse oder die Durchflußgeschwindigkeit der Lösung so eingestellt ist, daß das Volumen der Tropfen 1,5 - 2fache des Kernvolumens beträgt und anschließend einer Dichtezentrifuge zur Trennung zugeführt wird, deren Dichtegradient so eingestellt ist, daß die Dichte des eingesetzten Mediums höher als das der Hülle, jedoch niedriger als die Dichte der Hülle mit Kern gewählt ist.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, entge- gen der oben geschilderten und bekannten Probleme Kapseln mit kleinem Durchmesser herzustellen und anschließend in einem Trennverfahren die leeren und somit biologisch inaktiven Kapseln zu trennen. Es

findet eine Konzentration auf die mit Kernen be¬ stückten kleinen Kapseln statt.

Die Herstellung der Kapseln kleinen Durchmessers geschieht in der Weise, daß eine mit zwei Kanälen versehene Sprühdüse eingesetzt wird, deren eine und zwar in Regel der außenliegende Kanal mit Luft be¬ aufschlagt wird, der innere mit einer Lösung, die sowohl die Zelle oder die Wirkstoffe als auch den Hüllstoff also das Material für die Kapsel in lös¬ licher Form enthält. Der Luftstrom bewirkt, daß die Tropfen bei einer gewissen Größe abgerissen werden. Die sich ablösenden Tropfen gelangen in ein Fäll¬ bad, wo sich die Hülle ausbildet. Durch entspre- chende Variation des Luftdruckes, Wahl des Durch¬ messers des inneren Kanales der Sprühdüse als auch die Durchflußgeschwindigkeit der Lösung läßt sich erreichen, daß das Volumen der Tropfen etwa das 1,5 - 4fache des Kernvolumens bildet. Das Kernvolumen ist durch das Ausgangsmaterial bzw. das zu dessen Gewinnung angewandte Verfahren vorgegeben. Die Hülle umgibt den Kern unmittelbar und allseitig, ohne daß Hohlvolumina zurückbleiben, so daß die Tropfengröße das Volumen der Kapsel und aufgrund des vorgegebenen konstanten Kernvolumens auch das Volumen der Hülle bestimmt. Der Durchmesser der Kapsel beträgt maximal 200μm. Größere Durchmesser haben lange Diffusionswege zur Folge, die zu einer Mangelversorgung führen. Anschließend werden die ein Vielzahl an leeren Kapseln aufweisenden Reakti¬ onsprodukte einer Dichtezentrifuge zugeführt, in der der Dichtegradient so eingestellt ist, daß die Dichte des Mediums höher ist als die des Hüllstof-

fes, jedoch niedriger als die Dichte der Hülle mit Kern. Somit erfolgt eine Separation der leeren Kap¬ seln von den mit einem Kern bestückten.

Als konkretes Beispiel wird nachfolgend die Mikro- verkapselung Langerhans'scher Inseln in Barium-Al- ginat-Mikrokapseln erläutert:

Für die Verkapselung von Langerhans'sehen Inseln wurden Inseln aus männlichen Lewis Ratten (Charles River Wiga GmbH, Sulzfeld, Deutschland) mit einem Körpergewicht von mehr als 350 g durch intraductale Aufblähung und Collagenase Verdauung aus dem Pan- kreas herausgelöst und zweimal mit einer Lösung ge- waschen, die 0,9 % NaCl und 10 mM Morpholinoethan- sulfonsäure enthielt (Zentrifugation 5 min bei 16 g).

Natrium-Alginat (Manugel GHB, Lot. No. 548643- 567853, Kelco International Ltd., London) wurde

2,2%ig in destilliertem Wasser gelöst. Der pH-Wert der Alginat-Lösung wurde mit 1 N NaOH auf 7,0 - 7,4 eingestellt. Die Alginat-Lösung wurde durch einen Spitzenaufsatzfilter (0,2 μm; Renner, Darmstadt, Deutschland) sterilfiltriert. Dann wurden 9 ml des sterilfiltrierten Alginats mit 1 ml einer 9%igen NaCl-Lösung gemischt. In einem Milliliter dieser Lösung wurden ca. 1000 der (wie oben beschrieben) isolierten Langerhans'sehen Inseln suspendiert. Zum Zertropfen der inselhaltigen Alginat-Lösung diente eine Dekordüse der Firma Sata Ludwigsburg, Deutsch¬ land) . Diese besteht aus einem englumigen Hohlrohr (Düse, Lumendurchmesser: 0,35 mm), durch die die

Flüssigkeit gedrückt wird, und einem Düsenkopf, der den Luftstrom um die Düse fokussiert. Düse und Dü- senkopf waren an einem Stativ befestigt, an dem sich der Eingang für die Druckluft und die Alginat- Lösung befand. Mittels eines regelbaren, motorge¬ triebenen Kolbenvorschubs wurde die Alginat-Lösung aus einer 1-ml-Injektionsspritze durch den inneren Kanal der Sprühdüse gedrückt (0,2 ml/min). Mit Hilfe eines Druckluftstroms wurden von der Düse kleine Alginattröpfchen abgerissen. Die Druckluft wurde aus der zentralen Druckluftversorgung des In¬ stituts entnommen, über einen Sterilfilter mit 0,2 μm Porenweite sterilisiert und mit Hilfe eines Vor¬ druck- und eines Feindruckreglers auf einen Druck von 40 mbar eingestellt, wobei der Vordruck 1 bar betrug.

Aus der Düse tropfte die Alginat-Lösung in eine Pe- trischale (Durchmesser 10 cm) , die 40 ml einer Lö- sung aus 20 mM Bariumchlorid, 0,72 % NaCl und 10 mM Morpholinoethansulsonsäure (pH 7) enthielt (= Fäll¬ bad) . Der Abstand der Düse zum Fällbad betrug 10 cm. Beim Eintropfen in das Fällbad gelierte die Al¬ ginat-Lösung sofort und bildete Mikrokapseln mit einem Durchmesser von ca. 10 - 350 μm. Die meisten der entstandenen Mikrokapseln enthielten dabei kei¬ nen Kern (d.h. keine Inseln) . Nach einer Verweil¬ zeit von 10 - 15 min im Fällbad wurden die Mikro¬ kapseln abzentrifugiert (3 min bei 170 g) , dreimal mit 0,9%iger NaCl-Lösung gewaschen (Zentrifugation 3 min bei 170 g) und in 1 ml einer 0,9%igen NaCl- Lösung suspendiert.

Die leeren Mikrokapseln wurden durch diskontinuier¬ liche Dichtegradientenzentrifugation von den insel- haltigen Mikrokapseln abgetrennt. Hierzu wurden un¬ terschiedlich dichte Lösungen in einem Zentrifugen- röhrchen übereinandergeschichtet. Diese Lösungen wurden durch Mischen einer Ficoll-Lösung (Biochrom, Berlin, Deutschland, Dichte 1,077 g/1 bei 20° C) mit RPMI 1640 Flüssigmedium (Biochrom, Berlin, Deutschland) hergestellt. Die Lösungen wurden be- ginnend mit höchster Ficollkonzentration von unten nach obne in ein konisches 15-ml Zentrifugenröhr- chen (Greiner, Nürtingen, Deutschland) pipettiert: Schicht 1: 1 ml Ficoll-Lösung, Schicht 2: 4 ml ei¬ ner Lösung, die 6 Volumenteile Ficoll-Lösung und 4 Volumenteile RPMI 1640 enthielt, Schicht 3: 1 ml der Suspension der Mikrokapseln in 0,9%iger NaCl. Danach wurden die Röhrchen für 20 min bei 2700 g zentrifugiert. Die Zentrifugation erfolgte bei Zim¬ mertemperatur mit ausgeschalteter Bremse. Nach der Zentrifugation befanden sich die leeren Kapseln auf Schicht 2, während die inselhaltigen Kapseln durch die Schicht 2 hindurchgewandert waren und sich auf Schicht 1 sammelten. Inseln, die nicht in eine Al- ginatkapsel eingeschlossen waren, konnten auch die Schicht 1 durchwandern und sedimentierten am Boden des Röhrchens. Durch ein Loch am Boden des Röhr¬ chens wurde dann die Lösung abgelassen und in Por¬ tionen zu jeweils 0,5 ml aufgefangen. Die Portio¬ nen, die inselhaltige Mikrokapseln enthielten, wur- den mit 20 - 30 ml 0,9iger NaCl verdünnt und die inselhaltigen Mikrokapseln für weitere Experimente durch Zentrifugation (20 min, 100 g) abgetrennt. Dieses Verfahren führte zu inselhaltigen Barium-AI-

ginat-Mikrokapseln, die ein mittleres Volumen von 5,7 + 2,2 x 10 ⁶ μm ³ aufwiesen. Demgegenüber betrug das mittlere Volumen der unverkapselten Inseln 3,3 ± 1,4 x 10 ⁶ μm ³ .

Mehr als 90 % der zuletzt enthaltenen Mikrokapseln enthielten eine Insel. Von den ursprünglich einge¬ setzten Inseln wurden 72 % in mikroverkapselter Form zurückgewonnen.

Im Ergebnis erhält man eine Vielzahl an Kapseln kleinen Durchmessers, die aufgrund des Separations¬ verfahrens durchweg mit eine medizinisch aktiven Kern ausgerüstet sind. Deren Durchmesser ist ge- ringfügig größer als der biologisch aktive Kern der Kapsel, so daß sich im Ergebnis das zu applizie- rende Volumen minimiert, d.h. nur geringfügig grö¬ ßer ist als das notwendigerweise einzubringende biologisch aktive und verwertbare Kernmaterial. So- mit läßt sich die erforderliche Menge an biologisch aktivem Material auf ein Volumen von 5 bis 10 ml einschränken, das zielgerichtet und auch aufgrund des geringen Eigenvolumens genau plaziert werden kann. Aber auch in anderen Bereichen so z.B. für den Einsatz in Bioreaktoren eignen sich die erfin¬ dungsgemäß gewonnenen Substanzen zur Erzeugung ho¬ her Leistungsdichte in erheblichem Umfang.

Neben dem beschriebenen und unter Anwendung von Luft und lösungsbeaufschlagten Düsen sind andere

Methoden der Erzeugung der mikroverkapselten Zellen ode Wirkstoffe denkbar. Bei der elektrostatischen Herstellung von Mikrokapseln (electrostatic droplet

generator) wird eine Suspension des zu verkapseln¬ den Materiales, also des Kernmateriales, in einer wässrigen Lösung des Hüllmaterials hergestellt und durch eine Düse in ein Fällbad ausgetropft. Letztes enthält mehrwertige Kationen, durch die das Gelie¬ ren des Hüllmaterials ausgelöst wird. Entscheidend ist, daß zwischen der Düse und dem Fällbad ein in Fallrichtung wirkendes elektrostatisches Feld ange¬ legt ist. Hierdurch wird bewirkt, daß das an der Düse austretende Tröpfchen eine hohe statische Auf¬ ladung erhält und aufgrund des entgegengesetzt ge¬ ladenen Fällbades Anziehungskräften ausgesetzt ist, die zu einem frühzeitigen Abreißen des Tröpfchens führen. Das Ergebnis ist, daß vergleichsweise kleine Tropfen erzeugt werden. Im Gegensatz zum erstbeschriebenen Verfahren, bei dem das Abreißen der Tropfen mit Hilfe einer Luftströmung vorgenom¬ men wird, bewirken hier elektrostatische Kräfte das frühzeitige Abreißen.

Das Beispiel einer Mikroverkapselung Langer¬ hans'scher Inseln in Barium-Alginat-Mikrokapseln unter Verwendung einer elektrostatischen Tropfen¬ bildung wird anschließend dargelegt:

Für die Verkapselung von Langerhans'sehen Inseln wurden Inseln aus männlichen Lewis Ratten (Charles River Wiga GmbH, Sulzfeld, Deutschland) mit einem Körpergewicht von mehr als 350 g durch intraductale Aufblähung und Collagenase Verdauung aus dem Pan- kreas herausgelöst und zweimal mit einer Lösung ge¬ waschen, die 0,9 % NaCl und 10 mM Morpholinoethan- sulfonsäure enthielt (Zentrifugation 5 mm bei 16g) .

Natrium-Alginat (Manugel HB, Lot. No. 548643- 567853, Kelco International Ltd., London) wurde 2,2%ig in destilliertem Wasser gelöst. Der pH-Wert der Alginat-Lösung wurde mit 1 N NaOH auf 7,0 - 7,4 eingestellt. Die Alginat-Lösung wurde durch einen Spritzenaufsatzfilter (0,2 μm; Renner, Darmstadt, Deutschland) sterilfiltriert. Dann wurden 9 ml des sterilfiltrierten Alginats mit l ml einer 9%igen NaCl-Lösung gemischt. In einem Milliliter dieser Lösung wurden ca. 1000 de (wie oben beschrieben) isolierten Langerhans'sehen Inseln suspendiert. Die Alginat-Lösung wurde in eine 1 ml Injektionsspritze gefüllt, an die eine 22 G-Injektionsnadel ange- schlössen war. Zum Zertropfen der inselhaltigen Al¬ ginat-Lösung diente ein elektrostatischer Tropfen¬ generator folgenden Aufbaus: Die Injektionsnadel war über ein Anschlußkabel mit dem negativen Aus¬ gang eines Hochspannungs-Pulsgenerators verbunden. Genau 1 cm unter der Injektionsnadel befand sich eine Petrischale (Durchmesser 10 cm) , die 20 ml ei¬ ner Lösung aus 20 mM Bariumchlorid, 0,72 % NaCl und 10 mM Morpholinoethansulfonsäure (pH 7) enthielt (= Fällbad) . Die Lösung in der Petrischale war mit dem positiven Ausgang des Pulsgenerators verbunden.

Über einen regelbaren, motorgetriebenen Kolbenvor¬ schub wurde die Alginat-Lösung mit einer Geschwin¬ digkeit von 0,2 ml/min aus der Spritze herausge¬ drückt. Dabei wurden über den Hochspannungsgenera- tor alle 50 msec Pulse einer Feldstärke von 12 kV und einer Länge von 2 msec appliziert. Dadurch wur¬ den von der Nadelspitze feinste Alginattröpfchen abgerissen, die in das Fällbad fielen. Beim Ein-

tropfen in das Fällbad gelierte die Alginat-Lösung sofort und bildete Mikrokapseln mit einem Durchmes¬ ser von ca. 1 - 400 μm. Die meisten der entstan¬ denen Mikrokapseln enthielten dabei keinen Kern (d.h. keine Inseln) . Nach einer Verweilzeit von 10 - 15 min im Fällbad wurden die Mikrokapseln abzen- trifugiert (3 min bei 170 g) , dreimal mit 0,9%iger NaCl-Lösung gewaschen (Zentrifugation 3 min, bei 170 g) und in 1 ml einer 0,9%igen NaCl-Lösung sus- pendiert.

Die leeren Mikrokapseln wurden durch diskontinuier¬ liche Dichtegradientenzentrifugation von den insel¬ haltigen Mikrokapseln abgetrennt. Hierzu wurden un- terschiedlich dichte Lösungen in einem Zentrifugen- röhrchen übereinandergeschichtet. Diese Lösungen wurden durch Mischen einer Ficoll-Lösung (Biochrom, Berlin, Deutschland, Dichte 1,077 g/1 bei 20° C) mit RPMI 1640 Flüssigmedium (Biochrom, Berlin, Deutschland) hergestellt. Die Lösungen wurden be¬ ginnend mit höchster Ficollkonzentration von nach oben in ein konisches 15 l-Zentrifugenröhrchen (Greiner, Nürtingen, Deutschland) pipittiert: Schicht 1: 1 ml Ficoll-Lösung, Schicht 2: 4 ml ei- ner Lösung, die 6 Volumenteile Ficoll-Lösung und 4 Volumenteile RPPMI 1640 enthielt, Schicht 3: 1 ml der Suspension der Mikrokapseln in 0,9%iger NaCl. Danach wurden die Röhrchen für 20 min bei 2700 g zentrifugiert. Die Zentrifugation erfolgte bei Zimmertemperatur mit ausgeschalteter Bremse. Nach der Zentrifugation befanden sich die leeren Kapseln auf Schicht 2, während die inselhaltigen Kapseln durch die Schicht 2 hindurchgewandert waren und

sich auf Schicht 1 sammelten. Inseln, die nicht in eine Alginatkapsel eingeschlossen waren, konnten auch die Schicht 1 durchwandern und sedimentierten am Boden des Röhrchens. Durch ein Loch am Boden des Röhrchens wurde dann die Lösung abgelassen und in Portionen zu jeweils 0,5 ml aufgefangen. Die Portionen, die inselhaltige Mikrokapseln enthiel¬ ten, wurden mit 20 - 30 ml 0,9% NaCl verdünnt und die inselhaltigen Mikrokapseln für weitere Experi- ente durch Zentrifugation (20 min, 100 g) abge¬ trennt. Dieses Verfahren führte zu inselhaltigen Barium-Alginat-Mikrokapseln, die ein mittleres Vo¬ lumen von 5,7 + 2,2 x 10 ⁶ μm ³ aufwiesen. Demgegen¬ über betrug das mittlere Volumen der unverkapselten Inseln 3,3 + 1,4 x 10 ⁶ μm ³ . Mehr als 90 % der nach dem letzten Schritt erhaltenen Mikrokapseln enthielten eine Insel. Von den ursprünglich einge¬ setzten Inseln wurden 72 % in mikroverkapselter Form zurückgewonnen.

Bei dem weiterhin möglichen Verfahren der Emulsifi- kation wird ebenfalls zunächst eine Suspension des zu verkapselnden Materials (Zellen, Wirkstoffe) in einer wässrigen Lösung des Hüllmaterials vorgenom- men. Anschließend wird diese wässrige Suspension in ein Ölbad oder in ein anderes, nicht mit Wasser mischbares Lösungsbad eingebracht. Durch intensives Rühren entsteht eine Wasser-in-Öl-Emulsion, deren Tropfengröße abhängig ist von der Intensität des Rührvorganges. Der Tropfendurchmesser wird um so kleiner, je intensiver der Rührvorgang erfolgt. Zur Einleitung des Gelierens des Hüllmaterials werden anschließend die mehrwertigen Kationen in das Bad

eingebracht.

In einer Weiterbildung wird als zweckmäßig angese¬ hen, daß hinausgehend über die oben beschriebene Trennung der leeren Kapseln von den übrigen zusätz¬ lich noch eine Trennung des reinen Kernmaterials von dem in die Kapsel eingebrachten und einzig zur Applizierung bestimmten Fraktion erfolgt. Hierzu wird eine zusätzliche in Wirkrichtung der Zentrifu- galkräfte nachgeordnete Trennstufe vorgesehen, wo¬ bei sich die Dichte der einzelnen Bereiche wie folgt verhält. Von der Drehachse, dem Ort der Probe, ausgehend wird eine Dichte gewählt, die grö¬ ßer ist als die der leeren Kapsel, jedoch niedriger als die der Kapsel mit Kern bzw. dem Kern alleine. In der nächsten Stufe wird eine Dichte gewählt, die niedriger ist als die des Kernes jedoch höher als die der Kapsel mit darin befindlichen Kern. Bei ei¬ ner derartigen Vorgehensweise werden nicht nur die leeren Kapseln sondern auch die bloßen Kerne abge¬ trennt, so daß das tatsächlich gewünschte und zu gewinnen beabsichtigte Material, nämlich Kapseln mit Zellkern, zur Verfügung steht. Es läßt sich aus dem in radialer Richtung gesehenen mittleren Be- reich gewinnen.

Der Dichteverlauf über den Radius kann stetig und kontinuierlich erfolgen. Bevorzugt ist jedoch, daß der Übergang zwischen den Bereichen unterschiedli- eher Dichten stufenförmig erfolgt. In diesem Fall konzentrieren sich die zu gewinnen beabsichtigten Kapseln im Bereich der Stufe in hoher Konzentra¬ tion, so daß bei der anschließend noch vorzunehmen-

den Extraktion eine maximale Ausbeute erreicht wer¬ den kann.

Als Material für die Hülle werden Alginat-Gele oder thermotrope oder ionotrope Gele vorgeschlagen. Die als "Alginat" bezeichneten Substanzen werden durch kettenförmige Mischpolymere gebildet, deren Ele¬ mente Guluron- und Mannuronsäuren sind. Alginat- Gele demgegenüber sind die zu einer netzartigen Struktur verbundenen kettenförmigen Mischpolymere des Alginats. Gele werden als thermotrop bezeich¬ net, wenn die Gelbildung durch eine Temperaturände¬ rung induziert wird; ionotrope Gele hingegen bilden sich aus bei einer Änderung der Ionenkonzentration, wobei die die Gelbildung induzierende Ionenkonzen¬ tration in Abhängigkeit von der Struktur des Geles unterschiedlich sein kann. Als Beispiel für thermo¬ trope Gele werden genannt Agar, Agarose, Gelatine und dergleichen. Als ionotrope Gele werden bei- spielhaft aufgeführt: Gellan, Carrageean sowie Cel- lulosesulfat.

Als Kernmaterial werden in der Regel lebende insbe¬ sondere Hormone produzierende aber auch tote Zellen oder dispergierte Wirkstoffe Einsatz finden.

Entsprechend üblicher Terminologie werden als tote Zellen jene bezeichnet, deren Zellwandungen per ea- bilisiert sind. Dadurch werden die in den Zellen befindlichen Enzyme in die Lage versetzt, mit ihrer Umgebung ungehindert in Wechselwirkung zu treten und die gewünschten Umsetzungen vorzunehmen. Bei lebenden Zellen, also bei geschlossenen Zellmembra¬ nen, würde im Gegensatz hierzu der Umsatz nur sehr

langsam bzw. überhaupt nicht erfolgen können. Der Begriff "Wirkstoffe" ist im Sinne der Erfindung allgemein auszulegen und umfaßt alle erdenklichen Arten von biologischer Wirkung zeigenden chemischen Verbindungen. Hierzu zählen insbesondere alle phar- makologischen, das heißt auf den menschlichen Orga¬ nismus einwirkenden Wirkstoffe, als auch jene, auf Pflanzen (Herbizide) und auch auf Tiere (veterinärmedizinisch wirksame oder pestizide) Er- Zeugnisse.

Zur Vernetzung und Ausbildung der Hülle im Fällbad werden zweiwertige Bariumionen Ba++ und andere zwei- oder dreiwertige Kationen eingesetzt. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn als Hüllstoff Al- ginat eingesetzt wird.

Bei der Verwendung von Alginat als Hüllstoff ist aus dem Stand der Technik bekannt, in das Fällbad Polykationen einzugeben. Es entsteht dann ein Algi- nat-Poly-Kationen-Komplex mit einem zweischichtigen Hüllenaufbau, da das Netz aus Alginat mit einem aus Polykationen überlagert wird. Dabei verbinden die Polykationen sowohl die Mannuron- als auch die Gu- luronsäure. Das erheblich nachteilige Ergebnis ist eine enge Maschenweite und eine hohe Dichte. Der entscheidende Nachteil ist, daß das Immunsystem diese Struktur als Antigen erkennt und entspre¬ chende Reaktionen auslöst.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich hier¬ von grundlegend, da zunächst ein einschichtiger Aufbau der Hülle entsteht, die als Alginat-Katio-

nen-Komplex in aufbaumäßiger Hinsicht zu bezeichnen ist. Hierbei verbinden die Kationen die Mannuron- und Guluronsauren. Es entsteht eine Vernetzung, bei der Alginat hinreichend niedriger Dichte ausgebil- det wird. Die Dichte der Hülle ist somit wesentlich niedriger als die des Kernes, was in der nachfol¬ genden Abtrennung sich als entscheidender Vorzug erweist. Die Hülle entsteht durch ein Verbinden von Makromolekülen, die Polymere aus den beiden Monume- ren Mannuron- und Guluronsäure darstellen. Somit entsteht der einschichtige Aufbau.

Die Dichte des Kerns ist immer größer als die Dichte der Hülle, da die Nährstoffe und Wirkstoffe hindurchdiffundieren müssen. Aufgrund der später vorzunehmenden Trennung ist ein großer Dichteunter¬ schied zwischen Hülle und Kern von Vorzug. Obwohl die Dichte des Kernes Schwankungen unterliegt, muß die Dichte der Hülle stets größer gewählt werden. Bei der Kationenbindung gemäß der Erfindung ent¬ steht eine Hülle vergleichsweise geringer Dichte, was als Vorteil zu werten ist. Andererseits darf die Dichte der Hülle nicht so gering gewählt wer¬ den, daß die Makromoleküle der Antikörper hindurch- diffundieren können. Eine Durchlässigkeit soll le¬ diglich für die niedermolekularen Nähr- und Wirk¬ stoffe gegeben sein. Daraus folgt, daß eine kleine Maschenweite, die eine bestimmte Größe nicht über¬ schreiten darf, gefordert ist. Die Maschenweite wird über das Alginat eingestellt (im Stande der

Technik durch die Wahl eines entsprechenden Polyka- tions) . Somit muß die Dichte der Hülle kleiner sein als die des Kernes, andererseits jedoch so groß ge-

wählt werden, daß eine hinreichend geringe Maschen¬ weite entsteht, die ein Hindurchdiffundieren der Antikörper unterbindet.

Vorliegende Erfindung beansprucht eine Mikrokapsel, in deren Inneren Zellen oder dispergierte Wirk¬ stoffe als Kern untergebracht sind. Deren Außen¬ durchmesser beträgt maximal 200 bis 300 μm. Bei größeren Durchmessern werden die Diffusionswege zu lang, so daß die Kerne nicht mehr ausreichend mit Nährstoffen versorgt werden können. Der Kern ist allseitig und unmittelbar, d.h. ohne daß dazwischen Hohlräume befindlich sind, mit der Hülle umgeben. Das Kernvolumen ist vorgegeben durch das einzubrin- gende Material und wird in seinen Abmessungen be¬ stimmt durch die jeweils angewandte Gewinnungsme¬ thode. Je größer die Tropfengröße eingestellt ist, umso größer wird das Hüllvolumen. Verfahren, mit deren Hilfe derartige Mikrokapseln herstellbar sind, wurden oben bereits dargestellt.

Bei Verwendung von Alginaten mit Kationen entsteht eine Hülle aus Makromolekülen, bei denen Polymere durch Kationen vernetzt sind. Diese Polymeren ent- stehen aus monumeren der Mannoron- und Gulloron- säure.