Tecnologia di microincapsulazioneè una tecnologia che utilizza materiali polimerici naturali o sintetici per incapsulare sostanze solide, liquide o anche gassose per formare microcapsule con capsule semipermeabili o sigillate. Le minuscole particelle formate sono chiamate microcapsule. La tecnologia di microincapsulazione può migliorare le proprietà fisiche delle sostanze incapsulate, isolare i principi attivi dall'ambiente esterno, migliorare la stabilità, ridurre la volatilità e prolungare la durata di conservazione. Inoltre, ha anche una funzione di rilascio controllato. Grazie ai suoi vantaggi unici, la tecnologia della microincapsulazione è stata approfonditamente studiata e applicata nei campi della medicina, delle spezie, della lavorazione alimentare, del tessile e dell'abbigliamento.
La ricerca sulla tecnologia della microincapsulazione iniziò negli anni '30. Era un metodo fisico per preparare microcapsule di gelatina di olio di fegato di merluzzo in paraffina liquida con gelatina come materiale di parete. Alla fine degli anni ’40, la tecnologia della microincapsulazione fece un passo avanti e cominciò ad essere utilizzata nei rivestimenti per la preparazione dei farmaci. Negli ultimi anni, la tecnologia della microincapsulazione è stata applicata in molti settori e campi come il rilascio prolungato di aromi, nuovi coloranti e la lavorazione degli alimenti.
Classificazione dei materiali delle pareti delle microcapsule
Il materiale della parete delle microcapsule è il guscio esterno della capsula. Anche i materiali delle pareti nei diversi campi di applicazione sono diversi. Attualmente, esistono tre tipi principali di materiali per pareti comunemente utilizzati nella tecnologia delle microcapsule: polimeri naturali, materiali polimerici semisintetici e materiali polimerici completamente sintetici. Il principio di selezione dei materiali delle pareti è: che il materiale delle pareti possa essere compatibile con il materiale del nucleo e che le prestazioni siano stabili e resistenti alle alte temperature, all'attrito e all'estrusione. Il materiale della parete deve avere una certa permeabilità, igroscopicità e solubilità.
1. Materiali polimerici naturali
I materiali polimerici naturali che possono essere utilizzati come materiali per pareti includono principalmente gelatina, gomma arabica, gomma lacca, lacca, amido, destrina, cera, colofonia, alginato di sodio, proteine di mais, ecc.
I materiali polimerici naturali presentano generalmente i vantaggi di non tossicità, basso danno ambientale, stabilità e facile formazione di film.
2. Materiali polimerici semisintetici
I materiali polimerici semisintetici che possono essere utilizzati come materiali per pareti comprendono principalmente metilcellulosa, metilcellulosa, etilcellulosa, ecc.
I materiali polimerici semisintetici presentano i vantaggi di bassa tossicità, elevata viscosità e maggiore solubilità dopo la formazione del sale, ma sono facilmente idrolizzati, non resistenti alle alte temperature e devono essere temporaneamente preparati.
3. Materiali polimerici completamente sintetici
I materiali polimerici completamente sintetici che possono essere utilizzati come materiali per pareti includono principalmente polietilene, polistirene, polibutadiene, polipropilene, polietere, poliurea, polietilenglicole, alcol polivinilico, poliammide, poliacrilammide, poliuretano, polimetilmetacrilato, polivinilpirrolidone, resina epossidica, polisilossano, ecc. .
I materiali polimerici completamente sintetici hanno buone proprietà filmogene, buona stabilità chimica, elevata resistenza meccanica, comodo stoccaggio e trasporto e sono biodegradabili o bioassorbibili. Tuttavia, richiedono una grande quantità di solventi organici, sono costosi e hanno gravi danni all’ambiente. Pertanto, dovrebbero essere selezionati materiali non tossici o poco tossici con una buona solubilità nel farmaco originale. Inoltre, nel processo di preparazione delle microcapsule. Le reazioni collaterali hanno un impatto significativo sulle microcapsule. Pertanto, è necessario evitare di selezionare alcuni monomeri che possono causare reazioni con il nucleo della capsula e alcuni degli additivi in esso contenuti per l'incapsulamento.
Metodo di preparazione delle microcapsule
1) Disperdere il materiale del nucleo trattato (fase interna) nel mezzo di microincapsulamento;
2) Aggiungere materiale filmogeno (materiale per pareti) al sistema disperso formato;
3) Raccogliere, depositare o avvolgere in qualche modo il materiale della parete attorno al materiale del nucleo disperso;
4) Utilizzare determinati mezzi fisici e chimici per trattare e solidificare il materiale della parete in modo che il guscio della membrana raggiunga un certo stato stabile.
Applicazione delle microcapsule in vari campi
Le microcapsule hanno principalmente le seguenti sei funzioni: polverizzare, trasformare liquidi, gas, ecc. in polveri secche, ridurre la volatilità, rendere alcune sostanze volatili difficili da volatilizzare; Migliorare la stabilità delle sostanze (sostanze che si ossidano facilmente, si decompongono facilmente alla luce e vengono facilmente influenzate dalla temperatura o dall'umidità); Gusto mascherante; Principi attivi isolanti; Rilascio di controllo. Grazie a queste sei funzioni principali, sono ampiamente utilizzati in molti campi come la medicina, il cibo e i coloranti.
- Campo biologico
Il processo di incapsulamento o avvolgimento di cellule biologiche con materiali di microincapsulamento per formare microcapsule contenenti cellule biologiche è chiamato microincapsulamento di cellule biologiche. Le cellule immobilizzate dalle microcapsule possono essere protette da condizioni ambientali difficili (acidi e alcali, temperatura, solventi organici, sostanze tossiche, ecc.); le cellule immobilizzate sono facili da coltivare e possono essere coltivate continuamente. Le cellule biologiche microincapsulate sono state utilizzate in medicina, protezione ambientale, industria alimentare e altri campi grazie alle loro eccellenti prestazioni.
Cellule animali microincapsulate sono state utilizzate per preparare anticorpi monoclonali grazie al loro eccellente isolamento e alle proprietà di rilascio controllato. Gli esperimenti hanno dimostrato che l'iniezione di cellule di ibridoma microincapsulate nel tessuto sottocutaneo dei topi può indurli a secernere anticorpi. A differenza delle cellule di ibridoma microincapsulate, le cellule di ibridoma non incapsulate vengono trapiantate in topi immunodeficienti, il che è fatale per i topi.
Anche i probiotici microincapsulati hanno i loro vantaggi unici. Sebbene i probiotici abbiano un buon effetto nel migliorare la funzione gastrointestinale degli esseri umani e degli animali, inibendo la crescita di agenti patogeni e promuovendo la crescita dei corpi animali, il numero di batteri vivi viene notevolmente ridotto durante il processo di produzione nell'intestino, limitando così l'attività fisiologica effetti dei probiotici. Tuttavia, si prevede che l'applicazione della tecnologia di microincapsulazione nella produzione di probiotici risolverà meglio i problemi di intolleranza dei probiotici all'acido gastrico e ai brevi periodi di conservazione. Il Giappone e la Corea del Sud sono i paesi che hanno applicato in precedenza la tecnologia di microincapsulazione ai probiotici e hanno richiesto numerosi brevetti. La ricerca del mio paese in questo settore è iniziata relativamente tardi, ma ha fatto rapidi progressi.
- Campo farmaceutico
Le microcapsule hanno molteplici applicazioni in medicina e nelle cure mediche, con risultati notevoli e grandi potenzialità. Allo stato attuale, anche la ricerca correlata è molto approfondita. I vantaggi della microincapsulazione dei farmaci sono che può ridurre gli effetti collaterali, isolare la decomposizione dell'acido gastrico, migliorare la stabilità del farmaco, controllare il rilascio del farmaco, ecc.
La microincapsulazione dei medicinali erboristici cinesi riduce notevolmente l'amarezza, l'odore e gli effetti collaterali dei farmaci, riduce l'irritazione dello stomaco e riduce la volatilizzazione dei farmaci. 10-L'idrossicamptotecina è un farmaco antitumorale a base di camptotecina utilizzato clinicamente nel mio paese, ma il suo valore applicativo è limitato dalle numerose reazioni avverse e dalla bassa biodisponibilità. Le microcapsule a rilascio prolungato di 10-idrossicamptotecina (HCPT) preparate mediante la tecnologia di nano-autoassemblaggio strato per strato (metodo LBL) con attrazione elettrostatica hanno un'elevata efficienza di incapsulamento e proprietà di rilascio prolungato, che aumentano il valore applicativo della medicina cinese fitoterapia HCPT [1].
- Campo chimico quotidiano
In termini di prodotti chimici quotidiani, le microcapsule di olio essenziale vegetale vengono utilizzate principalmente in detergenti, prodotti per la cura della pelle e cosmetici. Li Xuejing et al. hanno studiato il ruolo delle microcapsule di amido di oli essenziali nei detersivi per bucato e hanno scoperto che quando le microcapsule di amido vengono utilizzate per incapsulare oli essenziali e oli essenziali liquidi, le prestazioni degli oli essenziali durante il lavaggio e dopo il risciacquo possono essere migliorate con una quantità totale bassa. Dopo che l'olio essenziale è stato microincapsulato, l'olio essenziale vegetale viene rilasciato automaticamente e uniformemente nel tessuto cutaneo con la microcapsula come trasportatore e viene mantenuto in concentrazione efficace per lungo tempo, allo stesso tempo svolge il ruolo di stabilizzare il ingredienti efficaci e riducendo l'irritazione di speciali additivi sulla pelle.
- Campo alimentare
L'applicazione della tecnologia delle microcapsule in campo alimentare ha la funzione di facilitare il trasporto e lo stoccaggio, prevenire la volatilizzazione, l'ossidazione e il deterioramento di alcune materie prime alimentari instabili, ridurre o coprire il cattivo odore o l'amaro negli alimenti, regolare il rilascio di microcapsule aromatizzanti negli alimenti per raggiungere lo scopo di sapore ed efficacia duraturi ed evitare l'influenza reciproca degli additivi multicomponente negli alimenti. Ad esempio, alcuni pigmenti naturali presentano il problema della scarsa solubilità e stabilità in applicazione. Dopo la microincapsulazione, non solo è possibile modificarne le proprietà di solubilità, ma anche migliorarne la stabilità.
- Campo della tintura
Il nucleo tecnico della tintura delle microcapsule è quello di realizzare microcapsule con coloranti come materiali centrali. Durante la tintura, le microcapsule del colorante possono essere inserite direttamente nel bagno di colorante e la differenza di concentrazione del colorante nella fibra, nel bagno di colorante e nella capsula viene utilizzata per far sì che il colorante venga rilasciato, adsorbito e tinto continuamente sulla fibra per completare il processo di tintura. tintura. L'uso di coloranti in microcapsule per la tintura può produrre tessuti colorati e risolvere efficacemente alcuni problemi nella stampa e nella tintura dei tessuti, come ridurre i costi, migliorare l'utilizzo del colorante, facilitare la purificazione delle acque reflue e ottenere una tintura senza ausiliari e senza acqua. I tre colori primari dei coloranti dispersi ad alta temperatura sono stati selezionati per studiare le prestazioni di corrispondenza dei colori della tintura di microcapsule su pelle scamosciata di poliestere. I risultati hanno mostrato che la saturazione dei campioni di colore delle microcapsule del colorante disperso era generalmente migliorata e la profondità del colore apparente era aumentata, indicando che la corrispondenza dei colori è fattibile.
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La tecnologia di microincapsulazione di HSF
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