Tecnología de microencapsulaciónes una tecnología que utiliza materiales poliméricos naturales o sintéticos para encapsular sustancias sólidas, líquidas o incluso gaseosas para formar microcápsulas con cápsulas semipermeables o selladas. Las pequeñas partículas formadas se llaman microcápsulas. La tecnología de microencapsulación puede mejorar las propiedades físicas de las sustancias encapsuladas, aislar los ingredientes activos del entorno externo, mejorar la estabilidad, reducir la volatilidad y extender la vida útil. Además, también cuenta con una función de liberación controlada. Debido a sus ventajas únicas, la tecnología de microencapsulación se ha estudiado y aplicado profundamente en los campos de la medicina, las especias, el procesamiento de alimentos, los textiles y la confección.
La investigación sobre la tecnología de microencapsulación comenzó en la década de 1930. Fue un método físico para preparar microcápsulas de gelatina de aceite de hígado de bacalao en parafina líquida con gelatina como material de pared. A finales de la década de 1940, la tecnología de microencapsulación logró un gran avance y comenzó a usarse en el recubrimiento de preparaciones de medicamentos. En los últimos años, la tecnología de microencapsulación se ha aplicado en muchas industrias y campos, como la liberación sostenida de sabores, nuevos tintes y el procesamiento de alimentos.
Clasificación de materiales de pared de microcápsulas.
El material de la pared de las microcápsulas es la capa exterior de la cápsula. Los materiales de las paredes en diferentes campos de aplicación también son diferentes. En la actualidad, existen tres tipos principales de materiales de pared comúnmente utilizados en la tecnología de microcápsulas: polímeros naturales, materiales poliméricos semisintéticos y materiales poliméricos totalmente sintéticos. El principio de selección de materiales para las paredes es: que el material de la pared pueda ser compatible con el material del núcleo y que el rendimiento sea estable y resistente a altas temperaturas, fricción y extrusión. El material de la pared debe tener cierta permeabilidad, higroscopicidad y solubilidad.
1. Materiales poliméricos naturales
Los materiales poliméricos naturales que se pueden utilizar como materiales de pared incluyen principalmente gelatina, goma arábiga, goma laca, laca, almidón, dextrina, cera, colofonia, alginato de sodio, proteína de maíz, etc.
Los materiales poliméricos naturales generalmente tienen las ventajas de no toxicidad, bajo daño ambiental, estabilidad y fácil formación de película.
2. Materiales poliméricos semisintéticos
Los materiales poliméricos semisintéticos que se pueden utilizar como materiales de pared incluyen principalmente metilcelulosa, metilcelulosa, etilcelulosa, etc.
Los materiales poliméricos semisintéticos tienen las ventajas de baja toxicidad, alta viscosidad y mayor solubilidad después de la formación de sales, pero se hidrolizan fácilmente, no son resistentes a altas temperaturas y deben prepararse temporalmente.
3. Materiales poliméricos totalmente sintéticos.
Los materiales poliméricos totalmente sintéticos que se pueden utilizar como materiales de pared incluyen principalmente polietileno, poliestireno, polibutadieno, polipropileno, poliéter, poliurea, polietilenglicol, alcohol polivinílico, poliamida, poliacrilamida, poliuretano, polimetacrilato de metilo, polivinilpirrolidona, resina epoxi, polisiloxano, etc. .
Los materiales poliméricos totalmente sintéticos tienen buenas propiedades de formación de película, buena estabilidad química, alta resistencia mecánica, almacenamiento y transporte convenientes y son biodegradables o bioabsorbibles. Sin embargo, requieren una gran cantidad de disolventes orgánicos, son costosos y causan grandes daños al medio ambiente. Por lo tanto, se deben seleccionar materiales no tóxicos o poco tóxicos con buena solubilidad en el fármaco original. Además, en el proceso de preparación de microcápsulas. Las reacciones secundarias tienen un impacto significativo en las microcápsulas. Por lo tanto, es necesario evitar seleccionar algunos monómeros que puedan provocar reacciones con el núcleo de la cápsula y algunos de los aditivos del mismo para la encapsulación.
Método de preparación de microcápsulas.
1) Dispersar el material del núcleo procesado (fase interna) en el medio de microencapsulación;
2) Añadir material formador de película (material de pared) al sistema disperso formado;
3) Reunir, depositar o envolver de alguna manera el material de la pared alrededor del material del núcleo disperso;
4) Utilice ciertos medios físicos y químicos para tratar y solidificar el material de la pared de modo que la cubierta de la membrana alcance un cierto estado estable.
Aplicación de microcápsulas en diversos campos.
Las microcápsulas tienen principalmente las siguientes seis funciones: pulverizar, convertir líquidos, gases, etc. en polvos secos, reducir la volatilidad y dificultar la volatilización de algunas sustancias volátiles; Mejorar la estabilidad de sustancias (sustancias que se oxidan fácilmente, se descomponen fácilmente con la luz y se ven fácilmente afectadas por la temperatura o la humedad); Sabor enmascarante; Aislar ingredientes activos; Controlar la liberación. Debido a estas seis funciones principales, se utilizan ampliamente en muchos campos, como la medicina, la alimentación y los colorantes.
- campo biológico
El proceso de encapsular o envolver células biológicas con materiales de microencapsulación para formar microcápsulas que contienen células biológicas se denomina microencapsulación de células biológicas. Las células inmovilizadas por microcápsulas pueden protegerse de condiciones ambientales adversas (ácidos y álcalis, temperatura, disolventes orgánicos, sustancias tóxicas, etc.); Las células inmovilizadas son fáciles de cultivar y pueden cultivarse continuamente. Las células biológicas microencapsuladas se han utilizado en medicina, protección ambiental, industria alimentaria y otros campos debido a su excelente desempeño.
Se han utilizado células animales microencapsuladas para preparar anticuerpos monoclonales debido a sus excelentes propiedades de aislamiento y liberación controlada. Los experimentos han demostrado que la inyección de células de hibridoma microencapsuladas en el tejido subcutáneo de ratones puede hacer que secreten anticuerpos. A diferencia de las células de hibridoma microencapsuladas, las células de hibridoma no encapsuladas se trasplantan a ratones inmunodeficientes, lo que es fatal para los ratones.
Los probióticos microencapsulados también tienen sus ventajas únicas. Aunque los probióticos tienen un buen efecto en la mejora de la función gastrointestinal de humanos y animales, inhibiendo el crecimiento de patógenos y promoviendo el crecimiento de los cuerpos animales, la cantidad de bacterias vivas se reduce considerablemente durante el proceso de producción en el intestino, limitando así el efecto fisiológico. Efectos de los probióticos. Sin embargo, se espera que la aplicación de la tecnología de microencapsulación en la producción de probióticos resuelva mejor los problemas de intolerancia de los probióticos al ácido gástrico y los cortos períodos de almacenamiento. Japón y Corea del Sur son los países que aplicaron anteriormente la tecnología de microencapsulación a los probióticos y han solicitado muchas patentes. La investigación de mi país en esta área comenzó relativamente tarde pero ha logrado avances rápidos.
- campo farmaceutico
Las microcápsulas tienen multitud de aplicaciones en medicina y tratamientos médicos, con resultados destacables y un gran potencial. En la actualidad, la investigación relacionada también es muy profunda. Las ventajas de la microencapsulación de fármacos son que puede reducir los efectos secundarios, aislar la descomposición del ácido gástrico, mejorar la estabilidad del fármaco, controlar la liberación del fármaco, etc.
La microencapsulación de las hierbas medicinales chinas reduce en gran medida el amargor, el olor y los efectos secundarios de los medicamentos, reduce la irritación del estómago y reduce la volatilización de los medicamentos. 10-La hidroxicamptotecina es un fármaco antitumoral tipo camptotecina que se utiliza clínicamente en mi país, pero su valor de aplicación está limitado por sus grandes reacciones adversas y su baja biodisponibilidad. Las microcápsulas de liberación sostenida de 10-hidroxicamptotecina (HCPT) preparadas mediante tecnología de nanoautoensamblaje capa por capa (método LBL) de atracción electrostática tienen una alta eficiencia de encapsulación y propiedades de liberación sostenida, lo que mejora el valor de aplicación del medicamento chino. medicina herbaria HCPT [1].
- Campo químico diario
En cuanto a los productos químicos diarios, las microcápsulas de aceites esenciales vegetales se utilizan principalmente en detergentes, productos para el cuidado de la piel y cosméticos. Li Xuejing et al. estudiaron el papel de las microcápsulas de almidón de aceite esencial en detergentes para ropa y descubrieron que cuando se usan microcápsulas de almidón para encapsular aceites esenciales y aceites esenciales líquidos, el rendimiento de los aceites esenciales durante el lavado y después del enjuague se puede mejorar con una cantidad total baja. Después de microencapsular el aceite esencial, el aceite esencial de la planta se libera automática y uniformemente al tejido de la piel con la microcápsula como portador, y se mantiene en una concentración efectiva durante mucho tiempo, al mismo tiempo que desempeña el papel de estabilizar la ingredientes eficaces y reducir la irritación de aditivos especiales en la piel.
- campo de alimentos
La aplicación de la tecnología de microcápsulas en el campo alimentario tiene como funciones facilitar el transporte y almacenamiento, prevenir la volatilización, oxidación y deterioro de algunas materias primas alimentarias inestables, reducir o disimular el mal olor o amargor en los alimentos, regular la liberación de microcápsulas aromatizantes en los alimentos para lograr el propósito de un sabor duradero y una eficacia duradera, y evitar la influencia mutua de aditivos multicomponentes en los alimentos. Por ejemplo, algunos pigmentos naturales tienen el problema de una mala solubilidad y estabilidad en la aplicación. Después de la microencapsulación, no sólo puede cambiar sus propiedades de solubilidad sino también mejorar su estabilidad.
- Campo de tinte
El núcleo técnico del teñido de microcápsulas es fabricar microcápsulas con tintes como materiales centrales. Al teñir, las microcápsulas de tinte se pueden colocar directamente en el baño de tinte, y la diferencia de concentración del tinte en la fibra, el baño de tinte y la cápsula se utiliza para liberar, adsorber y teñir continuamente el tinte en la fibra para completar el tintura. El uso de tintes de microcápsulas para teñir puede producir textiles coloridos y resolver eficazmente algunos problemas en la impresión y teñido de textiles, como reducir costos, mejorar la utilización de tintes, facilitar la purificación de aguas residuales y lograr un teñido sin agua y sin auxiliares. Se seleccionaron los tres colores primarios de tintes dispersos a alta temperatura para investigar el rendimiento de combinación de colores del teñido de microcápsulas en gamuza de poliéster. Los resultados mostraron que la saturación de las muestras de color de microcápsulas de tinte disperso mejoró en general y la profundidad de color aparente aumentó, lo que indica que su combinación de colores es factible.
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Tecnología de microencapsulación de HSF
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