МИКРОКАПСУЛИРОВАНИЕ ПОДГОТОВИЛ ЕРМИЛОВ ИЛЬЯ, СТУДЕНТ 120 ГРУППЫ

Микрокапсулирование это технологический процесс заключения мелких частиц вещества в тонкую оболочку пленкообразующего материала. В результате микрокапсулирования диспергированное до нужной степени твердое или жидкое вещество превращают в порошок, состоящий из микрокапсул размером от нескольких мкм до нескольких мм. Содержание капсулируемого вещества (KB) в микрокапсуле обычно составляет 7085% от массы микрокапсул, но может достигать и 9599%. Форма индивидуальной микрокапсулы определяется формой частицы KB ( микрокапсулированные жидкости состоят, как правило, из шаровидных частиц ). KB в микрокапсуле может находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии и представлять собой индивидуальное вещество, твердые смеси различных веществ, суспензии, эмульсии, растворы. Оболочка микрокапсул может иметь толщину от долей мкм до десятков мкм, быть однослойной или многослойной и, в зависимости от свойств пленкообразующего, эластичной или жесткой.

В качестве пленкообразующего используют высокомолекулярные соединения животного и растительного происхождения, например : белки ( желатин, альбумин, казеин ); декстраны ; производные целлюлозы ( метил -, этил -, ацетил -, нитро -, карбоксиметилцеллюлозу ); природные смолы ( камеди, шеллак ); синтетические полимеры и олигомеры полиолефины, поливиниловый спирт, поливинилацетат, поливинилхлорид, полиакриламид, эпоксидные и полиэфирные смолы, полиамиды, полиорганосилоксаны ; также парафины и стеарины ; пленкообразующим могут служить также металлы, углерод, силикаты, карбиды и др. Пленкообразование при микрокапсулировании можно разделить на три вида : из растворов пленкообразующего вещества ; из расплавов пленкообразующего вещества ; при полимеризации или поликонденсации низкомолекулярных веществ на поверхности капсулируемого вещества. При микрокапсулировании из раствора полимера капсулируемое вещество диспергируют в этом растворе, а затем, изменяя температуру или pH среды, испаряя часть растворителя или вводя осадитель, для пленкообразующего, выделяют из раствора фазу, обогащенную полимером. Мелкие капли этой фазы отлагаются на поверхности капсулируемых частиц, образуя сплошную оболочку. Затвердевает при понижении температуры, удалении растворителя, введении осадителя или сшивающего агента.

Микрокапсулирование из раствора проводят в специальном автоматизированном оборудовании, в обычных емкостях, реакторах, снабженных эффективными мешалками, рубашками для теплоносителя, обратными холодильниками, мерниками, а также в нагретых камерах, в которых производится распыление смеси капсулируемого лекарства и раствора пленкообразующего материала, с последующим испарением растворителя. При микрокапсулировании из расплава пленкообразующего капсулируемое вещество и термопласт или воск диспергируют в нагретой жидкой среде ( например, в вазелиновом масле или парафине ), при этом частицы капсулируемого вещества обволакиваются расплавом, который при охлаждении застывает, образуя оболочку. При микрокапсулировании в результате поликонденсации один сомономер растворяют в органическом растворителе, а другой в воде. В одной из фаз диспергируют капсулируемое вещества обволакиваются расплавом, который при охлаждении застывает, образуя оболочку. Частным случаем микрокапсулирования является микрокоацервация, когда пленкообразующим служит белок. Для этого лекарственное средство диспергируют в растворе белка, а затем, применяя указанные выше методы, выделяют из раствора фазу, обогащенную белком. Коацерватные капли белка обволакивают поверхность капсулируемого лекарства и образуют оболочку капсулы. Инкапсулятор B-390/B-395 Pro Капсулонаполнительная машина DGM

Микрокапсулирование позволяет длительно хранить неустойчивые соединения, смешивать несмешивающиеся вещества, придавать жидким веществам форму сыпучих продуктов. В фармации с помощью микрокапсулирования стабилизируют витамины, сыворотки, ферменты, антибиотики, вакцины и другие нестойкие препараты, маскируют неприятный вкус лекарств. При применении микрокапсулированных лекарств регулируется скорость высвобождения лекарств в нужном месте желудочно - кишечного тракта, увеличивается продолжительность терапевтического действия при одновременном снижении максимального уровня концентрации препарата в организме. В виде микрокапсул выпускают витамины, антибиотики, противовоспалительные, мочегонные, сердечно сосудистые, снотворные, противотуберкулезные и другие лекарственные средства.

Применение микрокапсулированных продуктов Заключение различных продуктов в микрокапсулы позволяет: длительно хранить реакционноспособные, неустойчивые и быстропортящиеся вещества; смешивать реагирующие друг с другом или несмешивающиеся соединения; снижать токсичность продуктов; осуществлять постепенное введение продукта в требуемый момент времени и за необходимый период; маскировать цвет, вкус, запах; придавать жидким веществам вид сыпучих продуктов и т. д.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ТЕХНОЛОГИЯ МИКРОКАПСУЛИРОВАНИЯ По механизму пленкообразования все методы микрокапсулирования можно разделить на 3 основные группы: пленкообразование из растворов пленкообразующих за счет регулирования их растворимости в данной среде; пленкообразование из расплавов пленкообразующих; пленкообразование в результате полимеризации или поликонденсации низкомолекулярных веществ на поверхности КВ.

1. Пленкообразование из растворов В процессах, основанных на этом механизме пленкообразования, используют растворы пленкообразующего в органическом растворителе или в воде. Для осуществления Микрокапсулирования добиваются выделения из многокомпонентных систем, представляющих собой дисперсию KB в выбранном растворе, фазы, обогащенной пленкообразующим. Этого можно достичь, изменяя температуру раствора, его рН или испаряя часть растворителя. В результате мелкие капли фазы, обогащенной пленкообразующим, отлагаются на поверхности частиц KB, образуя сплошную оболочку. Один из вариантов метода микрокапсулирования пленкообразованием из растворов основан на явлении коацервации возникновении в растворе высокомолекулярного соединения капель, обогащенных растворенным веществом (коацервата)

2. Пленкообразование из расплавов По одному из вариантов метода микрокапсулирования из расплавов, KB диспергируют в горячем масле, содержащем диспергированный расплавленный воск (все три компонента системы не должны смешиваться). Частицы KB обволакиваются расплавом, который затвердевает при охлаждении. В результате образуются микрокапсулы, способные высвобождать KB при нагревании, раздавливании или действии неполярного растворителя. По этому способу можно получить капсулы с оболочкой из любого термопластичного материала, плавящегося при достаточно низкой температуре, например, полиэтилена, полистирола. Схема центрифуги для микрокапсулирования На принципе пленкообразования из расплавов основан также способ электростатической коагуляции. На частицы KB и капли расплавленного пленкообразующего наводят противоположные по знаку электрические заряды (этого достигают при раздельном пропускании их в виде аэрозолей сквозь слои газа, ионизированные тлеющими разрядами). Затем потоки разноименно заряженных частиц объединяют, в результате чего происходит коалесценция с образованием микрокапсул.

3. Пленкообразование в результате поликонденсации и полимеризации Для проведения поликонденсации на границе раздела фаз один из мономеров растворяют в органическом растворителе, другой в воде, содержащей незначительное количество катализатора. В одну из фаз вводят КВ. При этом органическая фаза не должна растворять образующийся полимер и смешиваться с водной фазой (см. также Межфазная поликонденсация). При введении одной фазы в другую через диспергирующее сопло на поверхности частиц, содержащих KB, немедленно начинается поликонденсация с отделением всплывающих или погружающихся микрокапсул. Конденсацией дисфункциональных хлорангидридов с диаминами или гликолями получают капсулы с оболочками соответственно из полиамидов или полиэфиров. Микрокапсулирование можно осуществить также в результате проведения на границе раздела двух фаз процессов так называемой ступенчатой полимеризации. Так, например, микрокапсулы с оболочками из полиуретанов и полимочевин образуются при взаимодействии диизоцианатов соответственно с гликолями или диаминами. В качестве пленкообразующих компонентов могут быть использованы также полученные предварительно фотополимеры, отверждаемые сшивающим реагентом, растворенным в одной из фаз. В среде диспергируют KB с первым реагентом. Второй реагент (или реагенты) отдельно растворяют в дополнительном количестве среды и полученный раствор вводят в первоначально образованную эмульсию. В этом случае происходит отложение нерастворимого ПМ по мере его образования сразу на всех диспергированных частицах. Таким образом капсулируют, например, краситель в среде минерального или растительного масла или органического растворителя, а также магнитный порошок в среде метакрилатного пластизоля в оболочки из полиэтилентерефталата.

Микрокапсулирование в медицине Микрокапсулирование лекарственных средств позволяет стабилизировать неустойчивые препараты (витамины, антибиотики, вакцины, сыворотки, ферменты), маскировать вкус горьких и тошнотворных лекарств (касторовое масло, рыбий жир, экстракт алоэ, кофеин, хлорамфеникол, бензедрин), регулировать скорость высвобождения препаратов или обеспечивают их высвобождение в нужном участке желудочно-кишечного тракта, создавать новые типы продуктов диагностического назначения (капсулированные нестабильные реагенты для анализа крови и мочи, терморегистрируюшие пленки, а также активированный уголь, ионообменные смолы и т. п.). Большинство фармацевтических препаратов подвергают микрокапсулированию с целью удлинения времени терапевтического действия с одновременным снижением максимального уровня концентрации препарата в организме. Таким образом сокращают число приемов препарата и ликвидируют раздражающее действие на ткани, вызываемое прилипанием таблеток к стенкам желудка.