마이크로 캡슐화

Micro-encapsulation

미세 캡슐화는 작은 입자 또는 물방울을 코팅으로 둘러싸는 과정으로, 유용한 [1][2]특성을 가지고 작은 캡슐을 제공합니다.일반적으로, 그것은 식품 성분,[3] 효소, 세포 또는 다른 물질을 마이크로 미터법으로 통합하는데 사용된다.마이크로캡슐화는 또한 투여 빈도를 줄이고 [4]의약품의 열화를 방지하기 위해 경질 또는 연질 가용성 필름으로 만들어진 마이크로미터 벽 안에 고체, 액체 또는 가스를 둘러싸는 데 사용될 수 있습니다.

가장 간단한 형태에서 마이크로캡슐은 어떤 물질을 둘러싸고 있는 거의 균일한 벽으로 이루어진 작은 구체이다.마이크로캡슐에 포함된 재료를 코어, 내부상 또는 충전재라고 하는 반면, 벽은 셸, 코팅 또는 막이라고 하는 경우도 있습니다.알긴산염과 같은 지질과 폴리머와 같은 일부 물질은 관심 있는 물질을 안에 가두기 위한 혼합물로 사용될 수 있다.대부분의 마이크로 캡슐은 수 나노미터에서 수 마이크로미터 사이의 직경을 가진 기공을 가지고 있습니다.코팅에 일반적으로 사용되는 재료는 다음과 같습니다.

그 정의는 확장되었고 대부분의 음식을 포함하며, 여기서 맛의 캡슐화가 가장 [5]일반적입니다.마이크로캡슐화 기술은 [6]캡슐화할 물질의 물리적 및 화학적 특성에 따라 달라집니다.

그러나 많은 마이크로 캡슐은 이러한 단순한 구와 거의 유사하지 않습니다.코어에는 결정, 들쭉날쭉한 흡착제 입자, 에멀전, 피커링 에멀전, 고형물 현탁액 또는 소형 마이크로캡슐 현탁액 등이 있습니다.마이크로캡슐에는 여러 개의 벽이 있을 수도 있습니다.

IUPAC 정의

마이크로캡슐:중공 미립자(microparticle)는 단단한 껍데기로 구성되어 있습니다.
영구적 또는 일시적으로 갇힌 물질을 형성할 수 있는 코어 형성 공간.

주의: 이 물질은 향미 화합물, 의약품, 살충제, 염료 또는 유사한 물질일 수 있습니다.

캡슐화의 이유

마이크로캡슐화의 이유는 수없이 많다.주로 캡슐화되는 제품의 안정성과 수명을 높이고, 제품의 조작을 용이하게 하며,[7] 컨텐츠의 방출을 제어하는 데 사용됩니다.경우에 따라서는 비타민을 산소의 열화 효과로부터 분리하거나 휘발성 코어의 증발을 지연시키거나 끈적끈적한 물질의 취급 특성을 개선하거나 화학 공격으로부터 반응성 코어를 분리하는 것과 같이 코어를 주변으로부터 분리해야 합니다.다른 경우에는 노심을 완전히 격리하는 것이 아니라 약물이나 살충제의 방출[8] 제어와 같이 노심이 내용물을 방출하는 속도를 제어하는 것이 목적이다.문제는 코어의 맛이나 냄새를 가리는 것만큼 간단하거나 흡착 또는 추출 과정의 선택성을 높이는 것만큼 복잡할 수 있습니다.환경과학에서는 침출이나 휘발성 [9]위험을 최소화하기 위해 살충제를 미세 캡슐화할 수 있다.마이크로캡슐화 셀프힐링제조차 셀프힐링 폴리머 코팅 설계에서 응용이 입증된 바 있습니다.[10][11]

마이크로캡슐 제조기술

물리화학적 방법

이온 겔화

이온 방향성 겔화는 알긴산 중합체 사슬의 요산 단위가 다가 양이온과 가교할 때 발생합니다.여기에는 칼슘, 아연, 철 및 알루미늄이 포함될 수 있습니다.

공생상 분리

Coacation-phase separation은 연속 교반 하에서 수행되는 3단계로 구성됩니다.

  1. 액체 제조 차량 단계, 코어 재료 단계 및 코팅 재료 단계의 세 가지 불용성 화학 단계 형성.
  2. 도포 퇴적: 도포 폴리머 용액 중에 심재가 분산되어 있다.코어 주위에 코팅된 폴리머 재료.코어 재료와 차량 위상 사이에 형성된 계면에 흡착된 폴리머에 의해 코어 주위에 액체 폴리머 코팅이 퇴적됩니다.
  3. 코팅의 강성화: 코팅 재료는 차량 상에서는 용해되지 않으며 견고하게 제작됩니다.이것은 서멀, 크로스 링크 또는 용해 기술에 의해 이루어집니다.

화학적 방법

계면 중축합

계면 중축합에서는 중축합 중의 두 반응물이 계면에서 만나 빠르게 반응한다.이 방법의 기초는 산성 염화물과 활성 수소 원자를 포함하는 화합물(아민 또는 알코올, 폴리에스테르, 폴리우레아, 폴리우레탄 등) 사이의 고전적인 쇼텐-바우만 반응이다.적절한 조건하에서, 얇고 유연한 벽이 인터페이스에 빠르게 형성됩니다.농약 용액과 염화디아산을 물에 유화시켜 아민과 다관능성 이소시아네이트를 포함한 수용액을 첨가한다.반응 중에 형성된 산을 중화시키기 위한 염기가 존재한다.응축 폴리머 벽은 유화액 방울의 계면에서 순간적으로 형성된다.

인터페이스 가교

계면 교차 링크는 계면 중축합에서 파생되며, 의약품 또는 화장품 용도로 독성 디아민의 사용을 피하기 위해 개발되었습니다.활성수소원자를 포함한 작은 2관능성 단량체를 단백질과 같은 바이오소싱 폴리머로 치환한다.에멀젼의 계면에서 반응이 이루어지면, 산염화물은 단백질의 다양한 관능기와 반응하여 막이 형성된다.방법은 매우 다양하며 마이크로캡슐의 특성(크기, 다공성, 분해성, 기계적 저항성)을 맞춤화할 수 있습니다.마이크로 유체 채널의 인공 마이크로 캡슐 흐름:

현장 중합

몇 가지 마이크로캡슐화 공정에서 입자 표면에서 단일 모노머의 직접 중합이 이루어진다.하나의 공정에서는 예를 들어 셀룰로오스 섬유를 건조 톨루엔에 침지한 상태에서 폴리에틸렌에 봉입한다.보통 퇴적 속도는 약 0.5μm/min이다.코팅 두께 범위는 0.2~75μm(0.0079~2.9528 mils)입니다.코팅은 날카로운 돌출부에서도 균일합니다.단백질 마이크로캡슐은 생체적합성과 생분해성이며, 단백질 골격의 존재는 계면 중축합에 의해 얻어지는 막보다 내성과 탄성을 높인다.

매트릭스 중합

다수의 공정에서 입자의 형성 중에 심재가 고분자 매트릭스에 박혀 있다.이 타입의 간단한 방법은 분무건조이며, 이 분무건조에서는 매트릭스 재료로부터의 용제의 증발에 의해 입자가 형성된다.그러나 매트릭스의 고화는 화학적 변화에 의해서도 발생할 수 있다.

릴리스 방법 및 패턴

마이크로캡슐화 어플리케이션의 목적이 코어를 주변으로부터 격리하는 것이더라도 사용 시 벽면을 파열해야 한다.많은 벽이 압력이나 전단 응력에 의해 쉽게 파열되는데, 이는 쓰기 중에 염료 입자가 깨져 복사가 되는 경우이다.캡슐성분은 장내약 [12]코팅의 경우와 같이 벽을 녹이거나 특정 조건에서 용해함으로써 방출될 수 있다.다른 시스템에서는 용매 작용, 효소 공격, 화학 반응, 가수 분해 또는 느린 분해에 의해 벽이 파괴됩니다.

미세 캡슐화는 약물의 체내 방출을 늦추기 위해 사용될 수 있다.이것은 하나의 통제된 방출 선량을 여러 개의 비캡슐화 약물을 대체할 수 있게 할 수 있고, 또한 혈액의 높은 초기 농도를 방지하여 일부 약물에 대한 독성 부작용을 줄일 수 있다.일반적으로 원하는 특정 릴리스 패턴이 있습니다.경우에 따라서는 제로 오더인 경우도 있습니다.즉, 릴리스 속도는 일정합니다.이 경우 마이크로캡슐은 유효기간 동안 분당 또는 시간당 일정한 양의 약물을 공급한다.이는 마이크로캡슐에 고체 저장고 또는 용해 약물이 유지되는 한 발생할 수 있습니다.

보다 일반적인 방출 패턴은 1차이며, 이 경우 약물 소스가 소진될 때까지 시간이 지남에 따라 속도가 기하급수적으로 감소한다.이 경우 마이크로캡슐 내부에 일정량의 약물이 수용된다.캡슐의 안쪽과 바깥쪽의 농도 차이는 약물이 확산됨에 따라 지속적으로 감소합니다.

그럼에도 불구하고 캡슐화된 물질의 해방에는 몇 가지 다른 메커니즘이 있을 수 있다.여기에는 생분해, 삼투압, 확산 등이 포함됩니다.각각의 캡슐은 만들어진 캡슐의 구성과 환경에 따라 달라집니다.따라서 재료의 해방은 [13]동시에 작용하는 다양한 메커니즘에 의해 영향을 받을 수 있습니다.

적용들

마이크로 캡슐화의 응용은 매우 많다.아래에 언급된 것들은 가장 일반적인 것들 중 일부입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Amaral, Pedro Henrique Rodrigues do; Andrade, Patrícia Lopes; Conto, Leilane Costa de (2019-09-27). Microencapsulation and Its Uses in Food Science and Technology: A Review. IntechOpen. ISBN 978-1-83881-870-8.
  2. ^ "Microencapsulation - an overview ScienceDirect Topics". www.sciencedirect.com. Retrieved 2022-02-28.
  3. ^ Silva, Pablo Teixeira da; Fries, Leadir Lucy Martins; Menezes, Cristiano Ragagnin de; Holkem, Augusto Tasch; Schwan, Carla Luisa; Wigmann, Évelin Francine; Bastos, Juliana de Oliveira; Silva, Cristiane de Bona da (2014). "Microencapsulation: concepts, mechanisms, methods and some applications in food technology". Ciência Rural. 44 (7): 1304–1311. doi:10.1590/0103-8478cr20130971. ISSN 0103-8478.
  4. ^ Singh, M. N.; Hemant, K. S.; Ram, M; Shivakumar, H. G. (2010). "Microencapsulation: A promising technique for controlled drug delivery". Research in Pharmaceutical Sciences. 5 (2): 65–77. PMC 3093624. PMID 21589795.
  5. ^ Choudhury, Nitamani; Meghwal, Murlidhar; Das, Kalyan (2021-06-18). "Microencapsulation: An overview on concepts, methods, properties and applications in foods". Food Frontiers. 2 (4): 426–442. doi:10.1002/fft2.94. ISSN 2643-8429. S2CID 237925118.
  6. ^ Fanger, Gene O. (1974), Vandegaer, Jan E. (ed.), "Microencapsulation: A Brief History and Introduction", Microencapsulation: Processes and Applications, Boston, MA: Springer US, pp. 1–20, doi:10.1007/978-1-4684-0739-6_1, ISBN 978-1-4684-0739-6, retrieved 2022-02-28
  7. ^ "What is Microencapsulation?". Velobiotics. Retrieved 2022-02-28.
  8. ^ Singh, M.N.; Hemant, K.S.Y.; Ram, M.; Shivakumar, H.G. (2010). "Microencapsulation: A promising technique for controlled drug delivery". Research in Pharmaceutical Sciences. 5 (2): 65–77. ISSN 1735-5362. PMC 3093624. PMID 21589795.
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참고 문헌

외부 링크