Technologie de microencapsulationest une technologie qui utilise des matériaux polymères naturels ou synthétiques pour encapsuler des substances solides, liquides ou même gazeuses afin de former des microcapsules avec des capsules semi-perméables ou scellées. Les minuscules particules formées sont appelées microcapsules. La technologie de microencapsulation peut améliorer les propriétés physiques des substances encapsulées, isoler les ingrédients actifs de l'environnement externe, améliorer la stabilité, réduire la volatilité et prolonger la durée de conservation. De plus, il dispose également d’une fonction de libération contrôlée. En raison de ses avantages uniques, la technologie de microencapsulation a été étudiée en profondeur et appliquée dans les domaines de la médecine, des épices, de la transformation des aliments, des textiles et de l'habillement.
Les recherches sur la technologie de microencapsulation ont débuté dans les années 1930. Il s’agissait d’une méthode physique permettant de préparer des microcapsules de gélatine d’huile de foie de morue dans de la paraffine liquide avec de la gélatine comme matériau de paroi. À la fin des années 1940, la technologie de microencapsulation a fait une percée et a commencé à être utilisée dans l’enrobage de préparations médicamenteuses. Ces dernières années, la technologie de microencapsulation a été appliquée dans de nombreuses industries et domaines tels que la libération prolongée d'arômes, les nouveaux colorants et la transformation des aliments.
Classification des matériaux de paroi des microcapsules
Le matériau de la paroi des microcapsules est l’enveloppe externe de la capsule. Les matériaux des murs dans différents domaines d'application sont également différents. À l’heure actuelle, il existe trois principaux types de matériaux de paroi couramment utilisés dans la technologie des microcapsules : les polymères naturels, les matériaux polymères semi-synthétiques et les matériaux polymères entièrement synthétiques. Le principe de sélection des matériaux de mur est le suivant : le matériau du mur peut être compatible avec le matériau de base et les performances sont stables et résistantes aux températures élevées, au frottement et à l'extrusion. Le matériau du mur doit avoir une certaine perméabilité, hygroscopique et solubilité.
1. Matériaux polymères naturels
Les matériaux polymères naturels pouvant être utilisés comme matériaux de mur comprennent principalement la gélatine, la gomme arabique, la gomme-laque, la laque, l'amidon, la dextrine, la cire, la colophane, l'alginate de sodium, la protéine de maïs, etc.
Les matériaux polymères naturels présentent généralement les avantages d’une non-toxicité, d’un faible dommage à l’environnement, d’une stabilité et d’une formation de film facile.
2. Matériaux polymères semi-synthétiques
Les matériaux polymères semi-synthétiques pouvant être utilisés comme matériaux de paroi comprennent principalement la méthylcellulose, la méthylcellulose, l'éthylcellulose, etc.
Les matériaux polymères semi-synthétiques présentent les avantages d'une faible toxicité, d'une viscosité élevée et d'une solubilité accrue après la formation du sel, mais ils sont facilement hydrolysés, ne résistent pas aux températures élevées et doivent être préparés temporairement.
3. Matériaux polymères entièrement synthétiques
Les matériaux polymères entièrement synthétiques pouvant être utilisés comme matériaux de mur comprennent principalement le polyéthylène, le polystyrène, le polybutadiène, le polypropylène, le polyéther, la polyurée, le polyéthylène glycol, l'alcool polyvinylique, le polyamide, le polyacrylamide, le polyuréthane, le polyméthacrylate de méthyle, la polyvinylpyrrolidone, la résine époxy, le polysiloxane, etc. .
Les matériaux polymères entièrement synthétiques ont de bonnes propriétés filmogènes, une bonne stabilité chimique, une résistance mécanique élevée, un stockage et un transport pratiques et sont biodégradables ou bioabsorbables. Cependant, ils nécessitent une grande quantité de solvants organiques, sont coûteux et nuisent grandement à l’environnement. Par conséquent, des matériaux non toxiques ou peu toxiques ayant une bonne solubilité dans le médicament d’origine doivent être sélectionnés. De plus, en cours de préparation de microcapsules. Les réactions secondaires ont un impact significatif sur les microcapsules. Par conséquent, il est nécessaire d'éviter de sélectionner certains monomères susceptibles de provoquer des réactions avec le noyau de la capsule et certains des additifs contenus dans celui-ci pour l'encapsulation.
Méthode de préparation des microcapsules
1) Disperser le matériau de noyau traité (phase interne) dans le milieu de microencapsulation ;
2) Ajouter un matériau filmogène (matériau de paroi) au système dispersé formé ;
3) Rassembler, déposer ou enrouler le matériau du mur autour du matériau de base dispersé d'une manière ou d'une autre ;
4) Utiliser certains moyens physiques et chimiques pour traiter et solidifier le matériau du mur afin que l'enveloppe de la membrane atteigne un certain état stable.
Application des microcapsules dans divers domaines
Les microcapsules ont principalement les six fonctions suivantes : poudrer, transformer des liquides, des gaz, etc. en poudres sèches, réduire la volatilité, rendre certaines substances volatiles difficiles à volatiliser ; Améliorer la stabilité des substances (substances facilement oxydables, facilement décomposées par la lumière et facilement affectées par la température ou l'humidité) ; Goût masquant ; Actifs isolants ; Contrôler la sortie. En raison de ces six fonctions principales, ils sont largement utilisés dans de nombreux domaines tels que la médecine, l’alimentation et les teintures.
- Domaine biologique
Le processus d'encapsulation ou d'emballage de cellules biologiques avec des matériaux de microencapsulation pour former des microcapsules contenant des cellules biologiques est appelé microencapsulation de cellules biologiques. Les cellules immobilisées par des microcapsules peuvent être protégées des conditions environnementales difficiles (acides et alcalis, température, solvants organiques, substances toxiques, etc.) ; les cellules immobilisées sont faciles à cultiver et peuvent être cultivées en continu. Les cellules biologiques microencapsulées ont été utilisées en médecine, dans la protection de l’environnement, dans l’industrie alimentaire et dans d’autres domaines en raison de leurs excellentes performances.
Des cellules animales microencapsulées ont été utilisées pour préparer des anticorps monoclonaux en raison de leurs excellentes propriétés d’isolement et de libération contrôlée. Des expériences ont montré que l’injection de cellules d’hybridomes microencapsulées dans le tissu sous-cutané de souris peut les amener à sécréter des anticorps. Contrairement aux cellules d'hybridome microencapsulées, les cellules d'hybridome non encapsulées sont transplantées chez des souris immunodéficientes, ce qui est mortel pour les souris.
Les probiotiques microencapsulés présentent également des avantages uniques. Bien que les probiotiques aient un effet positif sur l'amélioration de la fonction gastro-intestinale des humains et des animaux, en inhibant la croissance des agents pathogènes et en favorisant la croissance du corps animal, le nombre de bactéries vivantes est considérablement réduit au cours du processus de production dans l'intestin, limitant ainsi l'effet physiologique. effets des probiotiques. Cependant, l'application de la technologie de microencapsulation dans la production de probiotiques devrait mieux résoudre les problèmes d'intolérance des probiotiques à l'acide gastrique et aux courtes périodes de stockage. Le Japon et la Corée du Sud sont les pays qui ont appliqué plus tôt la technologie de microencapsulation aux probiotiques et ont déposé de nombreux brevets. les recherches chinoises dans ce domaine ont commencé relativement tard mais ont progressé rapidement.
- Domaine pharmaceutique
Les microcapsules ont de nombreuses applications en médecine et dans le traitement médical, avec des résultats remarquables et un grand potentiel. À l’heure actuelle, les recherches connexes sont également très approfondies. Les avantages de la microencapsulation des médicaments sont qu'elle peut réduire les effets secondaires, isoler la décomposition de l'acide gastrique, améliorer la stabilité des médicaments, contrôler la libération des médicaments, etc.
La microencapsulation des plantes médicinales chinoises réduit considérablement l'amertume, l'odeur et les effets secondaires des médicaments, réduit l'irritation de l'estomac et réduit la volatilisation des médicaments. 10-L'hydroxycamptothécine est un médicament antitumoral à base de camptothécine utilisé cliniquement dans mon pays, mais sa valeur d'application est limitée par ses effets indésirables importants et sa faible biodisponibilité. Les microcapsules à libération prolongée d'hydroxycamptothécine (HCPT) préparées par la technologie de nano-auto-assemblage couche par couche par attraction électrostatique (méthode LBL) ont une efficacité d'encapsulation élevée et des propriétés de libération prolongée, ce qui améliore la valeur d'application de la technologie chinoise. phytothérapie HCPT [1].
- Champ chimique quotidien
En termes de produits chimiques quotidiens, les microcapsules d’huiles essentielles végétales sont principalement utilisées dans les détergents, les produits de soins de la peau et les cosmétiques. Li Xuejing et coll. a étudié le rôle des microcapsules d'amidon d'huile essentielle dans les détergents à lessive et a découvert que lorsque des microcapsules d'amidon sont utilisées pour encapsuler des huiles essentielles et des huiles essentielles liquides, les performances des huiles essentielles pendant le lavage et après le rinçage peuvent être améliorées avec une faible quantité totale. Une fois l'huile essentielle microencapsulée, l'huile essentielle végétale est automatiquement et uniformément libérée dans les tissus cutanés avec la microcapsule comme support, et elle est maintenue en concentration efficace pendant une longue période, en même temps elle joue le rôle de stabiliser le ingrédients efficaces et réduisant l'irritation des additifs spéciaux pour la peau.
- Domaine alimentaire
L'application de la technologie des microcapsules dans le domaine alimentaire a pour fonction de faciliter le transport et le stockage, d'empêcher la volatilisation, l'oxydation et la détérioration de certaines matières premières alimentaires instables, de réduire ou de masquer la mauvaise odeur ou l'amertume des aliments, de réguler la libération de aromatiser les microcapsules dans l'aliment pour atteindre l'objectif d'une saveur et d'une efficacité durables, et éviter l'influence mutuelle des additifs à plusieurs composants dans l'aliment. Par exemple, certains pigments naturels présentent le problème d’une mauvaise solubilité et d’une mauvaise stabilité à l’application. Après microencapsulation, cela peut non seulement modifier leurs propriétés de solubilité mais également améliorer leur stabilité.
- Champ de teinture
Le cœur technique de la teinture par microcapsules consiste à fabriquer des microcapsules avec des colorants comme matériaux de base. Lors de la teinture, les microcapsules de colorant peuvent être directement placées dans le bain de teinture, et la différence de concentration du colorant dans la fibre, le bain de teinture et la capsule est utilisée pour que le colorant soit continuellement libéré, adsorbé et teint sur la fibre pour compléter le teinture. L'utilisation de colorants en microcapsules pour la teinture peut produire des textiles colorés et résoudre efficacement certains problèmes liés à l'impression et à la teinture de textiles, tels que la réduction des coûts, l'amélioration de l'utilisation des colorants, la facilitation de l'épuration des eaux usées et la réalisation d'une teinture sans auxiliaires et sans eau. Les trois couleurs primaires des colorants dispersés à haute température ont été sélectionnées pour étudier les performances de correspondance des couleurs de la teinture par microcapsules sur du daim en polyester. Les résultats ont montré que la saturation des échantillons de couleur des microcapsules de colorant dispersées était généralement améliorée et que la profondeur de couleur apparente augmentait, ce qui indique que la correspondance des couleurs est réalisable.
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Technologie de microencapsulation de HSF
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