微膠囊懸浮劑

微膠囊發(fā)展簡史基本概念微膠囊的功能微囊化原理，方法及步驟性能測試應(yīng)用

化學(xué)系01級李懿芬2021/3/111引言在微膠囊化領(lǐng)域里，Wuster和Green是兩位偉大的先驅(qū)者。微膠囊化始于本世紀(jì)30年代，但發(fā)展非常迅速。迄今有一百多個研究室在開發(fā)微膠囊技術(shù)。隱色壓敏復(fù)寫紙的發(fā)明是微膠囊化技術(shù)第一次成功應(yīng)用于商業(yè)中，至1981年，此種微膠囊的產(chǎn)量就超過5106t.應(yīng)用范圍擴大到醫(yī)藥，農(nóng)用化學(xué)品，黏膠劑和夜晶等各個領(lǐng)域。2021/3/112微膠囊技術(shù)：1936年11月：大西洋海岸漁業(yè)公司(AtlanticCoastFishers)提出了適用于在液體石蠟中，制備含魚肝油明膠微膠囊的專利申請。1940年10月，明膠產(chǎn)品有限公司提出了采用一種同心的三層銳孔，創(chuàng)備含藥物雙壁微膠囊的專利申請。1949年1月：威斯康星校友研究基金會提出了利用Wurster發(fā)明的空氣懸浮法，將固體微粒微膠囊化的專利申請。1950年4月：東方柯達(dá)(EastmanKodak)公司提出了將彩色照片用的乳液和三種基色顏料包敷(即微膠囊化)制備混合顆粒的專利申請。1950年11月：通用鄧洛普(GeneralDunloberge)公司提出了通過使用一種雙層銳孔來制褐藻酸微膠囊的專利申請。2021/3/113微膠囊技術(shù)：1953一1954年：NCR公司提出了利用凝聚法制備含油明膠微膠囊之基本方法的二個專利，以及利用上述基本方法制備微膠囊型壓敏復(fù)寫紙的四個專利。除日本外，全世界都應(yīng)用了這個專利。1956年3月：NCR公司提出了有關(guān)光電材料微膠囊化的專利申請。1957年4月：NCR公司提出了有關(guān)彩色攝影用的化合物微膠囊化工藝的專利申請。1957年8月：穆爾企業(yè)公司(MooreBuslness)提出了有關(guān)應(yīng)用噴霧干燥工藝的微膠囊專利申請。1957年11月：通用安尼萊因(Anlline)膠片公司提出用乙基纖維素將照相乳液微膠囊化后成混合的細(xì)粒狀的專利申請。2021/3/114微膠囊技術(shù)：1958年3月；靜電復(fù)印(xerox)公司提出了制備含有液體顯像調(diào)節(jié)劑的微膠囊的專利申請。1958年5月；NCR公司提出了利用微膠囊化制備熱敏粘合劑的專利申請。1958年6月：NCR公司提出了有關(guān)含油的聚苯乙烯微膠囊制備方法的專利申請。該法中使用了單體，并應(yīng)用了原位聚合反應(yīng)的工藝。1958年12月：厄普約翰(Upjohn)公司提出了近20個專利申請。它們均是有關(guān)“乳液”的微膠囊化方法。在這些專利中，有的改進了NCR的凝聚方法，應(yīng)用了增稠劑；有的提出了在有機溶劑體系中的相分離方法；有的提出了明膠微膠囊固化的方法……類似的一些方法。1963年，所有的這些專利全都轉(zhuǎn)讓給了NCR公司。2021/3/115（一）基本概念微膠囊：指一種具有聚合物壁殼的微型容器或包物。其大小一般為5~200μm不等，形狀多樣，取決于原料與制備方法。微膠囊化：制備微膠囊的過程稱為微膠囊化。微膠囊化技術(shù)：指將固體、液體或氣體包埋在微小而密封的膠囊中，使其只有在特定條件下才會以控制速率釋放的技術(shù)。其中，被包埋的物質(zhì)稱為心材，包括香精香料、酸化劑、甜味劑、色素、脂類、維生素、礦物質(zhì)、酶、微生物、氣體以及其它各種飼料添加劑。包埋心材實現(xiàn)微囊膠化的物質(zhì)稱為壁材。2021/3/116芯材：可為油溶性、水溶性化合物或混合物,其狀態(tài)可為粉末、固體、液體或氣體?？砂椅锏钠贩N極其繁多,如交聯(lián)劑、催化劑、化學(xué)反應(yīng)劑、顯色劑、給濕劑、藥物、殺蟲劑、礦物油、水溶液、染料、顏料、洗滌劑、食品、液晶、溶劑、氣體、疏水化合物及無機膠體等。壁材：可用作微膠囊包囊材料的有天然高分子、半合成高分子和合成高分子材料,視所包囊物質(zhì)(囊心物)的性質(zhì),油溶性囊心物需選水溶性包囊材料,水溶性囊心物則選油溶性包囊材料,即包囊材料應(yīng)不與囊心物反應(yīng),不與囊心物混溶。高分子包囊材料本身的性能也是選擇包囊材料所要考慮的因素,如滲透性、穩(wěn)定性、溶解性、可聚合性、粘度、電性能、吸濕性及成膜性等。（一）基本概念2021/3/117微膠囊技術(shù)中常用壁材種類2021/3/118（二）微膠囊的功能粉末化降低揮發(fā)性提高物質(zhì)的穩(wěn)定性(易氧化，易見光分解，易受溫度或水分影響的物質(zhì))掩味隔離活性成分控制釋放2021/3/119釋放的方式擴散膜層破裂降解1.利用高分子材料溶解性隨人體各部位PH值不同而改變的特點，使囊材在指定部位溶解，釋放包裹的藥物，使藥效提高并減少副作用。2.制備特定囊膜，使其在加熱條件下熔化或分解，釋放出芯料。3.微生物的分解作用使包膜受損，這對微囊肥料尤其重要。2021/3/1110基于凝固相的分離制備微膠囊。通過在一個不能混合的連續(xù)相中乳化或分散核心物質(zhì)(如緩蝕劑)來制備微膠囊.

基于界面反應(yīng)制備微膠囊。通過在一個不能混合的連續(xù)相中乳化或分散核心物質(zhì)(如緩蝕劑)來制備微膠囊.

水相分離.包括復(fù)雜的凝聚作用。包括復(fù)雜的凝聚作用，界面的凝聚作用和內(nèi)環(huán)境中界面聚合凝聚作用都廣泛地用于親油物質(zhì)的微膠囊的合成過程,這個過程的最終產(chǎn)物為緩蝕劑微膠囊的水分散物.（三）微囊化的原理2021/3/1111（三）微囊化的方法和步驟化學(xué)法：主要利用單體小分子發(fā)生聚合反應(yīng)生成高分子或膜材料并將芯材包覆,常使用的是界面聚合法和原位聚合法。物理法：物理法是利用物理和機械原理的方法制備微膠囊,主要有空氣懸浮法、噴霧干燥法、真空蒸發(fā)沉積法和包結(jié)絡(luò)合法等。物理化學(xué)法：通過改變條件(溫度、ｐＨ值加入電解質(zhì)等)使溶解狀態(tài)的成膜材料從溶液中聚沉出來并將芯材包覆形成微膠囊,具體有凝聚法、油相分離法、干燥浴法、熔化分散冷凝法等。分為囊心物的分散、囊材的加入、囊材的沉積和囊材的固化4步.2021/3/1112一般步驟：芯材分散——壁材包覆2021/3/1113（三）微囊化的方法和步驟界面聚合法：這種方法是利用在界面處發(fā)生聚合反應(yīng)而形成納米粒,不僅包封率高,而且能很好地保護藥物。乳化聚合法：在分散介質(zhì)中,乳化劑存在下,利用機械攪拌或超聲波將藥物和聚合物單體分散成納米大小,然后引發(fā)聚合反應(yīng),同時形成的聚合物對藥物進行包裹。通常用水作分散介質(zhì)。影響其載藥量的因素有ｐＨ值、乳化劑濃度、微粒大小、分子質(zhì)量等。2021/3/1114（三）微囊化的方法和步驟乳化溶劑揮發(fā)法：這是制備聚乳酸(ＰＬＡ)、聚乙交酯(ＰＧＡ)等微膠囊的常用方法。水不溶性藥物:載體聚合物溶于易揮發(fā)的有機溶劑混合物注入到含乳化劑的水相中乳液在常壓或減壓下使溶劑從微滴中揮發(fā)固態(tài)的載藥微膠囊水溶性藥物:用有機溶劑把它們分散成油包水的乳液,再用油溶性壁材進行包裹形成納米膠囊。影響納米粒的尺寸、包封率、載藥量的因素有藥物性質(zhì)、有機溶劑的種類、乳化劑的類型、濃度、溫度、攪拌速度、載體聚合物的性質(zhì)等。2021/3/1115（三）微囊化的方法和步驟干燥浴法：1.選擇一種與水不相混的溶劑,沸點比水低的易揮發(fā)有機溶劑2.把載體聚合物溶解在這種溶劑中3.把藥物水溶液分散到上述溶液中,通過攪拌加入表面活性劑等手段形成油包水型乳液。4.單獨制備一種含有膠體穩(wěn)定劑的水溶液作微膠囊化的介質(zhì)溶液,在攪拌作用下將油包水乳液加到介質(zhì)溶液中并分散形成水包(油包水)乳液的多相乳液,然后除去有機溶劑,水洗,收集微球,凍干。微膠囊的大小、均勻性和成球率與有機相中的載體聚合物的濃度和相對分子質(zhì)量、外相中的膠體穩(wěn)定劑(常用聚乙烯醇)的濃度、溫度和攪拌速度等因素有關(guān)。2021/3/1116（三）微囊化的方法和步驟噴霧冷凍法：1.將藥物及穩(wěn)定劑溶液分散到疏水性載體高分子的有機溶劑中(常用二氯甲烷)形成油包水乳液.2.混合液經(jīng)噴霧裝置進入到冷的酒精中3.有機溶劑中界面封以液氮,在-70℃溫度下乙醇將微球中的有機溶劑不斷抽提,經(jīng)過濾、干燥即可得包載藥物的微膠囊.此方法制得的藥物包封率可接近100%。2021/3/1117（四）性能測試微膠囊的性能一般指微膠囊的大小、包囊層厚度、囊心物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)、包囊膜的滲透性、表面電荷密度、微膠囊的形態(tài)等。影響微膠囊性能的因素有:pH、離子強度、攪拌速度、溫度、表面活性劑的種類及用量、包囊材料的性能、囊心物與包囊材料的比率、包囊材料與溶劑的比率等。除此以外,對于釋放型微膠囊,包囊膜的孔洞大小及幾率、介質(zhì)性能等均影響其釋放性能。2021/3/1118熱凝聚產(chǎn)生低密度、高滲透性的微膠囊非溶劑加入法凝聚產(chǎn)生高密度、低滲透性的微膠囊攪拌速度增加,微膠囊尺寸下降乳化劑濃度增加,微膠囊數(shù)目增加,微膠囊尺寸下降加入非離子表面活性劑和共乳化劑改進了乳液的基本組成,但對微膠囊無負(fù)效應(yīng),即交聯(lián)度和聚合物涂層的存在,可以有效地阻止釋放,改進釋放速率直接與涂層分子量有關(guān),表面活性劑類型對釋放影響微不足道微膠囊的大小對釋放速率的影響為:微膠囊尺寸小,微膠囊總表面積大,釋放速率快。（四）性能測試2021/3/1119（五）應(yīng)用——無炭紙1954年，美國NCR,公司開發(fā)的無炭紙是最早使用微膠囊技術(shù)的產(chǎn)品.應(yīng)用微膠囊的雙片型的壓敏復(fù)寫紙是通過明膠與阿拉伯樹膠的凝聚作用而制備的。2021/3/1120（五）應(yīng)用——膠囊墨液墨液是少數(shù)紫外光固化型膠囊墨液的代表性產(chǎn)品.該產(chǎn)品系將染料前體封入粒徑2μm的微膠囊中，再將它均勻分散在紫外光固化型齊聚物中，加以墨液化而形成的。當(dāng)它用膠印印刷時，用紫外光照射，促使齊聚物固化，成為一種新的復(fù)制方式。2021/3/1121(五）應(yīng)用——全色熱敏紙針對黃、品紅,青三種成色層，用三種不同玻璃化溫度Tg的熱敏性物質(zhì)作壁材，用相應(yīng)的重氮染料或無色染料作芯材制成微膠囊。再將微膠囊與偶合劑;顯色劑=混合制成涂布液，采用多層涂布方式，制成全色熱敏紙（TA）紙成品。紙中微膠囊的作用是將混溶有偶合劑的液態(tài)芯材在外觀上改變?yōu)楣虘B(tài)，將芯材與偶合劑長期穩(wěn)定的隔離開來。當(dāng)在印刷機上通過熱頭加熱重氮染料透過囊壁滲出、擴散與顯色劑反應(yīng)而發(fā)色。2021/3/1122(五）應(yīng)用——全色熱敏紙2021/3/1123應(yīng)用醫(yī)藥中的應(yīng)用:在醫(yī)藥中研制出近百種藥物微膠囊化制劑,有６５%的控釋藥物是利用微膠囊技術(shù)生產(chǎn)的。藥物經(jīng)微囊化以后,可防止其在空氣中分解,減少對人體臟器的刺激,通過控制釋放(即緩釋),可減少服藥量,延長藥效。農(nóng)藥中的應(yīng)用:隨著農(nóng)藥加工技術(shù)的進步以及環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格,微囊化農(nóng)藥制劑以其能夠延長藥效期,提高藥效,降低揮發(fā)損失以及隱蔽難聞氣味、降低對人畜的毒性和刺激等優(yōu)點而受到重視。香料中的應(yīng)用:采用微膠囊技術(shù)將液體香精用天然或合成高分子化合物作壁形材微囊化而制得固態(tài)的微囊香精。這種香精克服了液態(tài)香精易于揮發(fā)的缺點,因而可以應(yīng)用于許多不宜使用液態(tài)香精的場合,進一步擴大了香料的使用范圍,并因此開發(fā)出許多新穎的香味制品。2021/3/1124顏料、染料中的應(yīng)用:在顏料粒子表面形成一層或多層改性包覆膜,可提高顏料在分散介質(zhì)中的潤濕性和分散性。不同的顏料,通過選擇不同的包覆材料,可制得具有良好著色力、光澤度及耐光、耐熱、耐溶劑等性能的微膠囊顏料。粘合劑中的應(yīng)用:微囊化的粘合劑通常以固態(tài)存在,使用前并無粘性,僅在施壓后產(chǎn)生粘性,所以使用極為方便,操作簡單,并降低了粘合劑中某些組分的毒性及揮發(fā)性,而且不會因為久置而失云粘接效果。應(yīng)用2021/3/1125玻璃態(tài)微膠囊化技術(shù)玻璃態(tài)微膠囊化的基本原理微膠囊化是將芯材在壁材中微細(xì)化后包裹起來，制成粉末氫鍵作用，使其剛性下降而柔性增加，從而表現(xiàn)出類似水分的或細(xì)顆粒狀的膠囊。一般情況，微膠囊壁材在室溫和干燥狀態(tài)下處于晶態(tài)或非晶態(tài)，加工性能較差，直接將芯材在壁材中微細(xì)化是非常困難的。為了改善壁材的加工性能，有利于芯材在壁材中微細(xì)化并穩(wěn)定分散其中，使壁材處于粘流態(tài)，以降低壁材粘度，是十分必要的。常見的有如下兩種做法：1.加熱熔融法2.低溫溶解法2021/3/1126玻璃態(tài)微膠囊化方法1.噴霧干燥的玻璃態(tài)微膠囊化2.噴霧凍凝的玻璃態(tài)微膠囊化3.噴霧冷卻的玻璃態(tài)微膠囊化4.酸堿噴霧的玻璃態(tài)微膠囊化5.擠壓的玻璃態(tài)微膠囊化影響玻璃態(tài)微膠化效果的因素1.微膠囊壁材Ｔｇ2.干燥速度3.物料濃度4.降溫速度5.芯材性質(zhì)6.產(chǎn)品含水量7.儲藏環(huán)境濕度與溫度玻璃態(tài)微膠囊化技術(shù)2021/3/1127玻璃態(tài)微膠囊化技術(shù)在食品