Tecnologia de microencapsulaçãoé uma tecnologia que utiliza materiais poliméricos naturais ou sintéticos para encapsular substâncias sólidas, líquidas ou mesmo gasosas para formar microcápsulas com cápsulas semipermeáveis ou seladas. As minúsculas partículas formadas são chamadas microcápsulas. A tecnologia de microencapsulação pode melhorar as propriedades físicas das substâncias encapsuladas, isolar os ingredientes ativos do ambiente externo, aumentar a estabilidade, reduzir a volatilidade e prolongar a vida útil. Além disso, também possui uma função de liberação controlada. Devido às suas vantagens únicas, a tecnologia de microencapsulação tem sido profundamente estudada e aplicada nas áreas de medicina, especiarias, processamento de alimentos, têxteis e vestuário.
A pesquisa sobre tecnologia de microencapsulação começou na década de 1930. Era um método físico para preparar microcápsulas de gelatina de óleo de fígado de bacalhau em parafina líquida com gelatina como material de parede. No final da década de 1940, a tecnologia de microencapsulação fez um grande avanço e começou a ser usada no revestimento de preparações de medicamentos. Nos últimos anos, a tecnologia de microencapsulação tem sido aplicada em muitas indústrias e campos, como liberação sustentada de sabores, novos corantes e processamento de alimentos.
Classificação de materiais de parede de microcápsulas
O material da parede das microcápsulas é o invólucro externo da cápsula. Os materiais de parede em diferentes campos de aplicação também são diferentes. Atualmente, existem três tipos principais de materiais de parede comumente usados na tecnologia de microcápsulas: polímeros naturais, materiais poliméricos semissintéticos e materiais poliméricos totalmente sintéticos. O princípio da seleção de materiais de parede é: que o material da parede possa ser compatível com o material do núcleo e o desempenho seja estável e resistente a altas temperaturas, fricção e extrusão. O material da parede deve ter certa permeabilidade, higroscopicidade e solubilidade.
1. Materiais poliméricos naturais
Os materiais poliméricos naturais que podem ser usados como materiais de parede incluem principalmente gelatina, goma arábica, goma-laca, laca, amido, dextrina, cera, colofônia, alginato de sódio, proteína de milho, etc.
Os materiais poliméricos naturais geralmente têm as vantagens de não toxicidade, baixo dano ambiental, estabilidade e fácil formação de filme.
2. Materiais poliméricos semissintéticos
Os materiais poliméricos semissintéticos que podem ser usados como materiais de parede incluem principalmente metilcelulose, metilcelulose, etilcelulose, etc.
Os materiais poliméricos semissintéticos têm as vantagens de baixa toxicidade, alta viscosidade e maior solubilidade após a formação de sal, mas são facilmente hidrolisados, não resistentes a altas temperaturas e precisam ser preparados temporariamente.
3. Materiais poliméricos totalmente sintéticos
Os materiais poliméricos totalmente sintéticos que podem ser usados como materiais de parede incluem principalmente polietileno, poliestireno, polibutadieno, polipropileno, poliéter, poliureia, polietilenoglicol, álcool polivinílico, poliamida, poliacrilamida, poliuretano, polimetilmetacrilato, polivinilpirrolidona, resina epóxi, polissiloxano, etc. .
Os materiais poliméricos totalmente sintéticos têm boas propriedades de formação de filme, boa estabilidade química, alta resistência mecânica, armazenamento e transporte convenientes e são biodegradáveis ou bioabsorvíveis. No entanto, requerem uma grande quantidade de solventes orgânicos, são caros e causam grandes danos ao meio ambiente. Portanto, devem ser selecionados materiais não tóxicos ou pouco tóxicos com boa solubilidade no medicamento original. Além disso, no processo de preparação de microcápsulas. As reações colaterais têm um impacto significativo nas microcápsulas. Portanto, é necessário evitar a seleção de alguns monômeros que possam causar reações com o núcleo da cápsula e alguns dos aditivos nele contidos para encapsulamento.
Método de preparação de microcápsulas
1) Dispersar o material do núcleo processado (fase interna) no meio de microencapsulação;
2) Adicionar material formador de filme (material de parede) ao sistema disperso formado;
3) Reunir, depositar ou enrolar o material da parede em torno do material do núcleo disperso de alguma forma;
4) Use certos meios físicos e químicos para tratar e solidificar o material da parede para que o invólucro da membrana atinja um certo estado estável.
Aplicação de microcápsulas em diversas áreas
As microcápsulas têm principalmente as seguintes seis funções: Pó, transformando líquidos, gases, etc. em pós secos, reduzindo a volatilidade, dificultando a volatilização de algumas substâncias voláteis; Melhorar a estabilidade das substâncias (substâncias que são facilmente oxidadas, facilmente decompostas pela luz e facilmente afetadas pela temperatura ou humidade); Mascarar o sabor; Isolamento de ingredientes ativos; Controlando a liberação. Devido a essas seis funções principais, eles são amplamente utilizados em muitos campos, como medicina, alimentos e corantes.
- Campo biológico
O processo de encapsular ou envolver células biológicas com materiais de microencapsulação para formar microcápsulas contendo células biológicas é denominado microencapsulação de células biológicas. As células imobilizadas por microcápsulas podem ser protegidas de condições ambientais adversas (ácidos e álcalis, temperatura, solventes orgânicos, substâncias tóxicas, etc.); células imobilizadas são fáceis de cultivar e podem ser cultivadas continuamente. Células biológicas microencapsuladas têm sido utilizadas na medicina, na proteção ambiental, na indústria alimentícia e em outras áreas devido ao seu excelente desempenho.
Células animais microencapsuladas têm sido utilizadas para preparar anticorpos monoclonais devido às suas excelentes propriedades de isolamento e liberação controlada. Experimentos mostraram que a injeção de células de hibridoma microencapsuladas no tecido subcutâneo de camundongos pode fazer com que eles secretem anticorpos. Ao contrário das células de hibridoma microencapsuladas, as células de hibridoma não encapsuladas são transplantadas em camundongos imunodeficientes, o que é fatal para os camundongos.
Os probióticos microencapsulados também têm suas vantagens exclusivas. Embora os probióticos tenham um bom efeito na melhoria da função gastrointestinal de humanos e animais, inibindo o crescimento de patógenos e promovendo o crescimento de corpos animais, o número de bactérias vivas é bastante reduzido durante o processo de produção no intestino, limitando assim o fisiológico efeitos dos probióticos. No entanto, espera-se que a aplicação da tecnologia de microencapsulação na produção de probióticos resolva melhor os problemas de intolerância dos probióticos ao ácido gástrico e curtos períodos de armazenamento. O Japão e a Coreia do Sul são os países que aplicaram a tecnologia de microencapsulação aos probióticos anteriormente e solicitaram muitas patentes. a investigação do meu país nesta área começou relativamente tarde, mas registou progressos rápidos.
- Área farmacêutica
As microcápsulas têm muitas aplicações na medicina e no tratamento médico, com resultados notáveis e grande potencial. Atualmente, a pesquisa relacionada também é muito aprofundada. As vantagens da microencapsulação de medicamentos são que ela pode reduzir os efeitos colaterais, isolar a decomposição do ácido gástrico, melhorar a estabilidade do medicamento, controlar a liberação do medicamento, etc.
A microencapsulação de medicamentos fitoterápicos chineses reduz muito o amargor, o odor e os efeitos colaterais dos medicamentos, reduz a irritação do estômago e reduz a volatilização dos medicamentos. 10-A hidroxicamptotecina é um medicamento antitumoral camptotecina usado clinicamente em meu país, mas seu valor de aplicação é limitado por suas grandes reações adversas e baixa biodisponibilidade. As microcápsulas de liberação sustentada 10-hidroxicamptotecina (HCPT) preparadas pela tecnologia de nanoautomontagem camada por camada de atração eletrostática (método LBL) têm alta eficiência de encapsulamento e propriedades de liberação sustentada, o que aumenta o valor de aplicação do chinês fitoterapia HCPT [1].
- Campo químico diário
Em termos de produtos químicos diários, as microcápsulas de óleos essenciais vegetais são usadas principalmente em detergentes, produtos para a pele e cosméticos. Li Xuejing et al. estudaram o papel das microcápsulas de amido de óleo essencial em detergentes para a roupa e descobriram que quando microcápsulas de amido são usadas para encapsular óleos essenciais e óleos essenciais líquidos, o desempenho dos óleos essenciais durante a lavagem e após o enxágue pode ser melhorado em uma quantidade total baixa. Depois que o óleo essencial é microencapsulado, o óleo essencial da planta é liberado automática e uniformemente para o tecido da pele tendo a microcápsula como carreador, e é mantido em concentração eficaz por um longo tempo, ao mesmo tempo que desempenha o papel de estabilizar o ingredientes eficazes e reduzindo a irritação de aditivos especiais na pele.
- Campo alimentar
A aplicação da tecnologia de microcápsulas na área alimentícia tem como funções facilitar o transporte e armazenamento, prevenir a volatilização, oxidação e deterioração de algumas matérias-primas alimentares instáveis, reduzir ou encobrir o mau cheiro ou amargor dos alimentos, regular a liberação de aromatizar microcápsulas nos alimentos para atingir o objetivo de sabor e eficácia duradouros e evitar a influência mútua de aditivos multicomponentes nos alimentos. Por exemplo, alguns pigmentos naturais apresentam o problema de fraca solubilidade e estabilidade na aplicação. Após a microencapsulação, pode não apenas alterar suas propriedades de solubilidade, mas também melhorar sua estabilidade.
- Campo de tintura
O núcleo técnico do tingimento de microcápsulas é fazer microcápsulas com corantes como materiais centrais. Ao tingir, as microcápsulas de corante podem ser colocadas diretamente no banho de corante, e a diferença de concentração do corante na fibra, no banho de corante e na cápsula é usada para fazer com que o corante seja continuamente liberado, adsorvido e tingido na fibra para completar o tingimento. O uso de corantes de microcápsulas para tingimento pode produzir têxteis coloridos e resolver efetivamente alguns problemas na impressão e tingimento de têxteis, como redução de custos, melhoria da utilização de corantes, facilitação da purificação de águas residuais e obtenção de tingimento sem auxiliares e sem água. As três cores primárias dos corantes dispersos em alta temperatura foram selecionadas para investigar o desempenho de correspondência de cores do tingimento de microcápsulas em camurça de poliéster. Os resultados mostraram que a saturação das amostras de cores de microcápsulas de corante disperso foi geralmente melhorada e a profundidade de cor aparente aumentou, indicando que sua correspondência de cores é viável.
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Tecnologia de Microencapsulação da HSF
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