微胶囊农药制备技术概述
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详细阐述微胶囊造粒技术的原理微胶囊造粒技术是一种将药物、香料、食品添加剂等物质包覆在微小的胶囊中的方法。
这种技术可以改善药物的稳定性、控制释放速度和提高生物利用度,同时还可以改善食品口感和防止香料挥发。
本文将详细介绍微胶囊造粒技术的原理。
一、微胶囊造粒技术概述微胶囊造粒技术是一种将核心物质包裹在外壳中形成微小颗粒的方法。
这些颗粒通常具有直径在1到1000微米之间,可以根据需要进行调整。
制备微胶囊的主要步骤包括:选择合适的材料作为壳层材料;选择合适的方法将核心物质包裹在壳层中;对所得到的微胶囊进行表征和评价。
二、壳层材料选择1.聚合物聚合物是最常用的壳层材料之一。
常见的聚合物有明胶、乙基纤维素等。
这些聚合物具有良好的生物相容性和可降解性,因此可以用于制备药物缓释剂和食品添加剂。
2.脂质脂质是另一种常用的壳层材料。
脂质包括磷脂类、甘油酯类等。
这些材料可以形成稳定的微胶囊,并且可以控制药物释放速度。
3.天然高分子天然高分子如明胶、海藻酸钠等也可以作为壳层材料。
这些材料具有良好的生物相容性和可降解性,因此可以用于制备药物缓释剂和食品添加剂。
三、核心物质包裹方法选择1.乳化法乳化法是一种常用的核心物质包裹方法。
该方法将核心物质溶解在水相中,将壳层材料溶解在油相中,然后通过搅拌或超声波处理将两个液体混合起来形成乳液。
随后,通过调整pH值或加入交联剂等方法使得乳液中的壳层材料凝聚成固体颗粒,从而形成微胶囊。
2.凝胶化法凝胶化法是一种将核心物质包裹在凝胶中的方法。
该方法将壳层材料溶解在溶剂中,然后将核心物质悬浮在溶液中,最后通过加热或添加交联剂等方法使得溶液凝胶化形成微胶囊。
3.喷雾干燥法喷雾干燥法是一种将核心物质包裹在壳层中的方法。
该方法将核心物质和壳层材料混合成溶液,然后通过高速旋转的喷雾器将溶液喷向高温的气流中,使得水分蒸发并形成固体颗粒。
四、微胶囊表征和评价制备好的微胶囊需要进行表征和评价。
常用的表征方法包括扫描电子显微镜、透射电子显微镜、动态光散射仪等。
药学中药物微胶囊制备及性能研究在药学领域,微胶囊是一种常见的药物制剂形式,它可以有效地保护药物免受外界环境的影响,提高药物的生物利用度和稳定性。
微胶囊制备技术已经被广泛应用于中药领域,为中药的研究和开发提供了新的途径。
本文将深入探讨药学中药物微胶囊的制备方法以及其性能研究。
1. 药物微胶囊的制备方法药物微胶囊的制备方法主要有物理方法和化学方法两种。
物理方法包括喷雾干燥法、凝胶化沉淀法和乳化-溶剂挥发法。
喷雾干燥法是一种常用的制备微胶囊的方法,它通过将药物溶液喷雾成微小颗粒,使溶剂迅速挥发,从而形成固体微胶囊。
凝胶化沉淀法是一种将药物溶液与成胶物质混合后,再通过物理或化学交联使药物固定在胶体中的方法。
乳化-溶剂挥发法是将药物与油相乳化并形成乳液后,通过挥发乳液中的溶剂使药物包裹在微胶囊中的方法。
化学方法主要有离子凝胶法、聚合物交联法和胶囊化学反应法。
离子凝胶法是通过离子交换反应,在药物与成胶剂的反应体系中形成胶体颗粒,进而制备微胶囊。
聚合物交联法是将药物与聚合物溶液混合后,经过交联剂的作用,形成固体微胶囊。
胶囊化学反应法是一种在有机溶剂中将药物与交联剂进行化学反应,从而制备微胶囊的方法。
2. 药物微胶囊的性能研究药物微胶囊的性能研究主要包括粒径分布、载药率、释药速率、稳定性等方面的评价。
粒径分布是衡量微胶囊制备质量的重要指标之一。
粒径分布的均匀性直接影响到微胶囊的释药速率和稳定性。
常用的粒径分布评价方法有激光粒度仪和扫描电镜观察等。
载药率是指微胶囊中所含药物的质量百分比。
载药率的高低与微胶囊的制备方法和药物的特性密切相关。
载药率的评价可通过理化性质分析和含量测定等方法进行。
释药速率是指药物从微胶囊中被释放出来的速率。
释药速率的快慢是由微胶囊的特性和药物的性质所决定的。
常用的评价方法有离体释药试验和动物体内试验等。
稳定性是指微胶囊在储存期间的物理和化学稳定性。
稳定性的评价需要考察微胶囊的结构稳定性、药物含量变化以及药物分解等。
药物制剂中微胶囊的制备与性质研究药物制剂中微胶囊的制备与性质具有重要的研究意义。
微胶囊是一种将药物包裹在聚合物薄膜中的封装技术,可以有效地保护药物,并实现控释和靶向传递。
本文对药物制剂中微胶囊的制备方法和相关性质进行了详细的描述和探讨。
一、美观整洁的微胶囊制备方法在药物制剂中,微胶囊的制备方法非常多样化。
常见的方法包括薄膜成型法、油包水法、乳化法、凝胶聚合法等。
其中,薄膜成型法是一种常见而有效的制备方法。
该方法首先将聚合物和溶剂混合形成溶液,然后通过旋涂、溶涂或浸涂等方式,将溶液均匀涂覆在药物颗粒或药物固体基质上。
随后,通过蒸发溶剂或固化聚合物,形成均匀而稳定的微薄膜,最终得到微胶囊。
二、微胶囊的性质研究及应用1. 控释性能微胶囊作为一种控释技术,具有良好的控释性能。
其主要通过聚合物薄膜的渗透性来实现药物的缓慢释放。
不同的聚合物材料和制备方法会影响微胶囊的控释性能。
因此,在研究微胶囊的性质时,需要对其控释性能进行评估和优化,以满足药物制剂的要求。
2. 稳定性微胶囊的稳定性是指其在储存和使用过程中的物理化学稳定性。
药物制剂需要在一定期限内保持稳定的性能,如释放速率、药物的化学稳定性等。
因此,针对微胶囊的稳定性问题,需要开展相关的研究工作,包括环境条件下的稳定性测试、微胶囊材料的优化等。
3. 目标导向性微胶囊作为靶向药物传递技术的重要手段,可以通过特定的聚合物材料或表面修饰来实现对药物的靶向导向。
这种针对性的靶向传递可以提高药物的治疗效果,并减少对健康组织的损伤。
因此,在研究微胶囊的性质时,需要考虑其在药物靶向传递方面的应用潜力。
4. 安全性微胶囊作为一种药物载体,其安全性是保证药物制剂可靠性的基础。
因此,在研究微胶囊的性质时,需要对其生物相容性、毒性和潜在的副作用进行评估。
这将有助于制备安全、高效的药物制剂。
三、未来发展方向随着科学技术的不断进步,微胶囊制备与性质研究具有广阔的发展前景。
未来的研究方向可以包括以下几个方面:1. 制备方法的改进与创新:研究人员可以探索新颖的制备方法,如喷雾干燥法、电喷雾法等,以实现微胶囊制备过程的高效与可控。
药物微胶囊的制备与应用药物微胶囊的制备与应用是近年来药物研究领域的热点之一。
微胶囊是一种将药物封装在微小胶囊内的技术,可以提供药物的稳定性、延长释放时间和控制药效的作用。
本文将着重介绍药物微胶囊的制备方法和应用领域。
一、药物微胶囊的制备方法1. 乳化法乳化法是一种常见的制备药物微胶囊的方法。
首先,将药物和胶囊材料分别溶解在两个相互不相溶的溶剂中,然后将两个溶液以适当的速率混合,并通过加热、超声或机械搅拌等方式形成乳液。
最后,通过蒸发、凝固或交联等方法使乳液中的胶囊材料生成囊状结构,从而制备出药物微胶囊。
2. 凝胶化法凝胶化法也是一种常用的制备药物微胶囊的方法。
该方法通过将胶体溶液与药物混合,并添加适量的交联剂或凝固剂,使胶体溶液迅速凝胶形成囊状结构。
通过调节溶液的pH值、温度或添加剂的类型和浓度,可以控制囊状结构的大小和药物的释放速率。
3. 化学反应法化学反应法是一种将药物与胶囊材料进行化学反应制备微胶囊的方法。
该方法通常将药物转化为具有反应性功能基团的化合物,与胶囊材料中的官能团进行化学反应,形成共价键连接。
这种方法可以实现药物与胶囊材料的牢固结合,提高微胶囊的稳定性和控制释放速率。
二、药物微胶囊的应用领域1. 药物控释系统药物微胶囊作为一种控释系统,能够延长药物的释放时间,减少药物的频繁给药。
例如,在慢性疼痛治疗中,药物微胶囊可以缓慢释放药物,使药物的效果持续较长时间,同时减少患者的不适感。
2. 靶向药物输送药物微胶囊可以通过表面修饰或封装靶向配体,实现对特定组织或细胞的靶向输送。
例如,在肿瘤治疗中,药物微胶囊可以通过表面修饰特定的抗体或配体,将药物精确输送到肿瘤细胞,减少对健康组织的损伤并提高治疗效果。
3. 药物稳定化部分药物在储存或给药过程中容易发生降解或失活。
药物微胶囊可以通过将药物封装在胶囊内部,形成保护层,使药物更加稳定。
同时,微胶囊还可以对药物进行缓慢释放,避免剂量突然增加或减少。
微胶囊农药制备技术概述20世纪50年代B. K. Green在研究第一代无碳复写纸时使用凝聚法制备了包含染料的微胶囊,这标志着微胶囊技术的开始。
进入21世纪,微胶囊技术的研究进展加快,已被广泛地用于医药、食品、化妆品、建材等很多领域,微胶囊是以高分子材料作为囊壁或囊膜,通过物理或物理化学方法将作为囊芯的活性物质(固体、液体或气体)包裹起来,形成一种具有半渗透性囊膜的微型胶囊。
其具有保护囊芯材料免受环境影响、屏蔽气味、降低毒性等作用。
上世纪60年代大量化学农药开始使用,特别是有机氯和有机磷农药。
进入70年代后化学农药的污染问题越来越被重视,降低毒性、减少污染、保护环境的理念被提出来。
同时减少有机溶剂的用量、减少喷药次数、提高农药的利用率成为化学农药研究的重要课题,农药微胶囊制剂就是在这种趋势下出现的。
最早的农药微胶囊产品是1974年Pennwalt公司开发的甲基对硫磷微胶囊,投入市场后非常畅销。
从那时起微胶囊悬浮剂作为农药的缓释剂型被广泛认可,我国与上世纪70年代后期开始引入农药微胶囊制剂,先后有对硫磷、倍硫磷等商品化。
近年来随着我国农药政策的调整,微胶囊悬浮剂进入了一个快速发展的时期。
1 常用微胶囊制备技术的特点目前,有关农药微胶囊的制备仍以界面聚合法、原位聚合法、凝聚法和溶剂挥发法为主。
界面聚合法是囊壁成膜反应发生在互不相溶的油水两相界面上,该方法的基本过程是将成膜反应所需要的油溶性高分子单体和原药一起溶解在有机溶剂中,再向此有机相中加入乳化剂和水,剪切乳化形成水包油乳状液。
再添加水溶性的高分子单体。
两个单体在药物颗粒的两相界面发生缩聚反应,形成包覆活性成分的聚合物薄膜。
该方法的优点是:加工工艺简单,条件温和,易于实现工业化生产,通过该法制备的微胶囊适合包裹液体(液体原药或溶解固体原药微粒的有机溶剂),制得的微胶囊致密性好;但是不足之处是:该方法使用的囊壁材料主要是聚脲聚酰胺聚胺酯等。
这些单体的毒性比较大,形成的囊壁很难在液体农药中溶解,某些副反应还会使得囊芯性能被破坏或失去生物活性,制备过程中有些农药需要使用大量有机溶剂,生产成本较高。
农药微囊剂原理
农药微囊剂是一种新型的农药制剂,通过包覆技术将活性成分封装在微小的囊
体中,形成固体颗粒或液态悬浮剂。
农药微囊剂的原理是在农药颗粒的外层形成一个微小的囊,内部包含活性成分。
这种微囊剂可以通过气相、液相或其他方式释放活性成分,从而实现农药的控制释放和持续效果。
农药微囊剂的制备过程包括以下几个步骤:首先,选择合适的载体材料,通常
是一种聚合物,如聚合物微球或聚乙烯醇。
然后,在溶剂中加入活性成分和聚合物,形成一个乳液体系。
接下来,通过加热、搅拌或其他人工手段,实现大颗粒的细化和均匀分散。
最后,采用干燥、喷雾等方法,将乳液中的固体颗粒或液态悬浮剂转化为微囊剂。
农药微囊剂具有许多优点。
首先,微囊剂可以延长农药的释放时间,提高农药
的持效性。
其次,微囊剂可以提高农药在外界环境中的稳定性,减少活性成分的挥发和分解。
此外,微囊剂可以减少农药对环境和生物的毒性,提高农药的安全性。
最后,微囊剂还可以改善农药在植物体内的吸收和利用率,提高农作物的产量和品质。
农药微囊剂的应用范围广泛,适用于各种农作物的病虫害防治。
它可以通过喷洒、灌溉、种植等方式使用,并可以根据具体的作物和病虫害类型进行调整。
农药微囊剂的使用有助于提高农作物的生产效益,减少农业资源的浪费,保护农业环境的可持续发展。
总之,农药微囊剂是一种新型的农药制剂,通过封装活性成分在微囊中,实现
农药的控制释放和持续效果。
它具有许多优点,可以提高农药的持效性、稳定性、安全性和利用率。
农药微囊剂的应用有望促进农作物的生产和农业可持续发展。
微胶囊的制备工艺流程微胶囊的制备工艺流程主要包括:包括内包法、外包法和共包法三种方法,下面将分别介绍这三种方法的制备工艺流程。
1. 内包法:内包法是指将需要包裹的活性成分直接包裹于胶囊内部。
其制备工艺流程主要包括以下几个步骤:1) 材料准备:准备包裹材料(如壳聚糖、明胶等)和活性成分(如药物、颜料等)。
2) 胶液制备:将包裹材料溶解于适当的溶剂中,搅拌均匀,制备成胶液。
3) 增稠:可根据需要加入一定量的增稠剂,增加胶液粘度,以便后续包裹操作。
4) 包裹操作:将活性成分加入胶液中,搅拌混合均匀,再将混合物滴加到搅拌中的油相中,使其形成微小的液滴。
5) 固化:将包裹好的液滴置于固化剂中,使其固化成为胶囊。
2. 外包法:外包法是指将需要包裹的活性成分包裹于一层保护壳中,再将保护壳与胶囊材料包裹在一起。
其制备工艺流程主要包括以下几个步骤:1) 材料准备:准备包裹材料(如聚合物材料)和活性成分(如药物、颜料等)。
2) 包裹壳制备:将包裹材料溶解于适当的溶剂中,搅拌均匀,制备成包裹壳的溶液。
3) 包裹壳形成:将活性成分和包裹壳溶液混合,搅拌均匀,然后将混合物滴加到搅拌中的油相中,形成微小的液滴。
4) 包裹壳固化:将包裹好的液滴置于固化剂中,使包裹壳固化成为胶囊。
5) 胶囊制备:将包裹壳固化的液滴与胶囊材料一起加入到模具中,经过加热或其他处理,使其成形为胶囊。
3. 共包法:共包法是指将需要包裹的活性成分和包裹材料混合后一起包裹在胶囊内部。
其制备工艺流程主要包括以下几个步骤:1) 材料准备:准备包裹材料(如明胶)和活性成分(如药物)。
2) 混合物制备:将活性成分与包裹材料混合,搅拌均匀,制备成混合物。
3) 包裹操作:将混合物滴加到搅拌中的油相中,使其形成微小的液滴。
4) 固化:将包裹好的液滴置于固化剂中,使其固化成为胶囊。
以上是微胶囊的制备工艺流程的简要介绍。
实际制备过程中,还需要根据具体的药物性质、包裹材料的选择等因素进行合理调整。
药物新剂型—微型胶囊的生产技术及应用
药物新剂型—微型胶囊是一种小型的胶囊制剂,其直径通常在1-5毫米之间。
微型胶囊的
生产技术主要包括以下几个步骤:
1. 药物制备:首先,选择适合的药物,如固体药物、液体药物等,并进行必要的制备处理,如
粉碎、溶解等。
2. 胶囊材料选择:根据药物的特性和要求,选择适当的胶囊材料,如明胶、聚乙烯醇、纤维素等。
3. 胶囊制备:采用胶囊制备设备,将胶囊材料加工成胶囊形状,通常包括两个部分:胶囊壳和
胶囊盖。
胶囊的形状和大小可以根据需要进行调整。
4. 药物填充:将制备好的药物填充到制备好的胶囊中。
填充时需要注意药物的剂量和均匀度,
确保每个胶囊中的药物量相同。
5. 密封:使用胶囊密封设备,将胶囊盖封闭,确保药物不受潮气和外界影响。
6. 包装:将制备好的微型胶囊进行包装,通常使用密封袋或药瓶等包装形式。
微型胶囊的应用主要有以下几个方面:
1. 药物控释:微型胶囊可以根据需要进行控释设计,使药物在体内缓慢释放,从而延长药物的
作用时间,减少药物的副作用。
2. 个体化治疗:微型胶囊可以根据患者的具体情况进行定制,以满足个体化的治疗需求。
3. 药物组合:微型胶囊可以将多种药物组合在一起,从而实现多药联合治疗,提高治疗效果。
4. 隐形治疗:由于微型胶囊的小尺寸,可以隐蔽地携带药物,提高患者的治疗便利性和隐私性。
总之,微型胶囊作为一种新型的药物剂型,具有很大的应用潜力,可以满足患者的个体化治疗
需求,并提高药物的治疗效果。
农药微胶囊剂的制备工艺1、原位聚合法把36%浓度的甲醛溶液488.5g与240g尿素混合,加入三乙醇胺调节pH =8,并加热至70℃,保温下反应1h得到粘稠的液体,然后用1000ml水稀释,形成稳定的尿素—甲醛预聚体溶液。
把油溶性原药活性成分加到上述尿素—甲醛预聚体溶液中,并充分搅拌分散成极细微粒状。
加入盐酸调节pH在1-5范围,在酸催化作用下缩聚形成坚固不易渗透的微胶囊。
控制溶液pH值很重要,当溶液pH值高于4时,形成的微胶囊不够坚固,易被渗透;而当pH在1.5以下时,由于酸性过强,囊壁形成过快,质量不易控制。
如要获得直径在2.5μm以下的微小胶囊,加酸调节pH的速度要慢,比如在1h内分3次加酸,同时要配合高速搅拌。
而在碱性条件下,同样可得到尿素—甲醛预聚体制成的微胶囊,pH控制在7.5-11范围,反应时间为15min-3h,温度控制在50-80℃。
温度高,反应时间则可缩短。
当缩聚反应进行1h后,适当升温至60-90℃,有利于微胶囊壁形成完整,但注意温度不能超过原药活性成分和预聚体溶液的沸点。
一般反应时间控制在1-3h,实践证明,反应时间延长至6h以上并没有显著改进效果。
用尿素—甲醛预聚体进行聚合形成的微胶囊有惊人的韧性和抗渗透性。
这种方法制得的微胶囊有别的制法无可比拟的良好密封性。
缺点是甲醛的气味难以全部除干净。
2、锐孔—凝固浴法把褐藻酸钠水溶液用滴管或注射器一滴滴加入到氯化钙溶液中时,液滴表面就会凝固形成一个个胶囊,这就是一种最简单的锐孔—凝固浴法操作。
滴管或注射器是一种锐孔装置,而氯化钙溶液是一种凝固浴。
锐孔—凝固浴法一般是以可溶性高聚物做原料包覆香精,而在凝固浴中固化形成微胶囊的。
用1.6%褐藻酸钠、3.5%聚乙烯醇、0.5%明胶、5%甘油等水溶液作微胶囊壁材,凝固浴使用15%浓度的氯化钙水溶液。
用锐孔装置以褐藻酸钠包覆原药活性成分滴入氯化钙凝固浴时,在液滴表面形成一层致密、有光滑表面、有弹性但不溶于水的褐藻酸钙薄膜。
微胶囊制备方法微胶囊的制备方法大致可分为3类:聚合反应法、相分离法、物理及机械法。
聚合反应法包括界面聚合法、原位聚合法和悬浮胶联法;相分离法包括水相相分离法和油相相分离法;物理及机械法包括熔化分散冷凝法、喷雾干燥法、溶剂或溶液萃取法等。
1 界面聚合法界面聚合法制备微胶囊的原理是通过适宜的乳化剂形成油包水(或水包油)乳液,使水溶性(或油溶性)反应物的水溶液(或油溶液)分散进入油相(或水相),在油包水(或水包油)乳液中加入非水溶性(或水溶性)反应物以引发聚合,在液滴表面形成聚合物膜,这样含水微胶囊(或含油微胶囊)就会从水相(或油相)中分离。
将该方法制备出的微囊化乳酸菌产品用于乳酸发酵,其活菌含量会随发酵时间的延长而恢复。
藤原正弘等人改进了此方法,称复乳状液法,具体过程是将乳酸菌液与添加了聚甘油脂肪酸酯的氢化油脂混合形成W/O型乳状液,再分散于含增稠稳定剂黄原胶的乳酸钙溶液中,最终形成W/O/W型双重乳状液,将此乳状液逐滴加到低甲氧基果胶之类的成模液中,制成内部流动的微胶囊化产品,由于在菌体与外水相之间有一层固化的油脂膜作为屏障,使得产品在低pH值的条件下稳定性更高。
在界面聚合法中,尽管微胶囊的强度与使用的交联剂浓度成正比,但由于交联剂都有一定的毒性,会对乳酸菌的活性造成损害,所以很难得到广泛的认可。
复乳状液法操作复杂,且在双重乳状液形成过程中外水相与内水相极易混溶,故产品得率低。
2 相分离法相分离法又称凝聚法,是将芯材料乳化或分散在溶有壁材的连续相中,然后采用某种方法(如加入聚合物的非溶剂、降低温度、或加入与芯材料相互溶解的第二种聚合物)使壁材溶解度降低并从连续相中分离出来,形成黏稠的液相(不是沉淀),包裹在芯材料上形成微胶囊。
根据包囊材料在水中溶解度的不同,可将相分离法分为水相相分离法和油相相分离法。
用相分离技术制备微胶囊时最常用的聚合物材料有明胶、琼脂、阿拉伯胶和乙基纤维素等。
Sheu TY等人用油相相分离法制得的乳酸菌微胶囊,其乳酸菌的防冻能力提高了20%~50%。
制药工程中的微胶囊制备方法与工艺在制药工程中,微胶囊制备是一种重要的技术方法,它可以用于药物输送、缓释控释、保护活性成分等方面。
本文将介绍微胶囊制备方法与工艺的相关内容,包括微胶囊的定义、制备方法、材料选择、工艺步骤等。
首先,我们来了解一下微胶囊的定义。
微胶囊是将核心物质包裹在一个微小的囊泡中,核心物质可以是药物、香料、微生物等,而胶囊外壳可以是聚合物、脂质等材料。
微胶囊的制备方法多种多样,可以根据具体需要选择合适的方法。
一种常用的微胶囊制备方法是喷雾干燥法。
首先,将核心物质和包裹材料溶解或悬浮在合适的溶剂中,形成包裹物质的乳液或悬浮液。
然后,将乳液或悬浮液通过喷雾器喷雾成小液滴,并在高温高湿的环境下干燥。
在干燥过程中,液滴逐渐凝固,形成固体微胶囊。
除了喷雾干燥法,还有其他制备微胶囊的方法,比如乳化法、凝胶滴定法、共沉淀法等。
这些方法各有特点,可以根据需要选择。
在选择微胶囊的包裹材料时,需要考虑其生物相容性、稳定性、可降解性等指标。
常用的包裹材料包括聚合物(如明胶、壳聚糖)、脂质(如油脂、磷脂)等。
这些材料可以根据核心物质的性质和需求进行选择,以保证微胶囊的功能和稳定性。
微胶囊的制备工艺包括几个主要步骤:首先是准备包裹材料和核心物质的溶液或悬浮液,其浓度和比例需要根据具体要求确定。
然后,选择合适的制备方法进行包裹,如喷雾干燥法、乳化法等。
在制备过程中,需要控制工艺参数,如喷雾速率、干燥温度等,以保证微胶囊的质量和稳定性。
最后,对制备好的微胶囊进行后处理,如洗涤、干燥、包装等,以便后续的使用。
总之,微胶囊的制备方法与工艺在制药工程中具有重要的应用价值。
通过选择合适的制备方法、包裹材料和工艺参数,可以制备出稳定、功能性强的微胶囊。
这种微胶囊可以用于药物输送、缓释控释、保护活性成分等方面,为制药工程的发展提供了新的思路和方法。
微胶囊技术的生产工艺
微胶囊技术是一种将活性成分包裹在微小胶囊中的制备技术,具有稳定性好、控释性强、载体选择性广等优点,广泛应用于医药、化妆品、食品等领域。
下面我们将介绍一种常用的微胶囊生产工艺。
首先,选择适合的包裹材料。
通常常用的包裹材料有明胶、聚乙烯醇(PVA)、聚合物、脂肪酸和硅酸盐等。
根据所要包裹的成分特性和目标释放特性,选择合适的包裹材料。
接着,进行胶囊原料的准备和预处理。
将活性成分与包裹材料分别溶解或悬浮在适当的溶剂中,使其形成胶状或悬浮液。
此过程中可根据需要添加一些辅助剂,如乳化剂、稳定剂等,以增强胶囊的稳定性。
然后,进行胶囊制备和包裹。
一般有三种常见的包裹方法:单滴法、喷雾干燥法和固相聚合法。
单滴法是将活性成分的溶液滴入包裹剂的溶液中,形成胶囊颗粒;喷雾干燥法是将活性成分和包裹剂的溶液喷雾在热风中,使其快速干燥,形成胶囊颗粒;固相聚合法是将活性成分和包裹剂的固态混合物放置在高温条件下,使其发生聚合反应,形成胶囊。
最后,进行胶囊的干燥和表面包膜。
通过烘干、真空干燥等方法将胶囊中的溶剂完全蒸发,使胶囊固化。
然后,可根据需要对胶囊进行表面包膜,以增加胶囊的稳定性和控释性。
以上介绍的是一种常见的微胶囊生产工艺,不同的成分特性和
目标释放特性可能需要采用不同的生产工艺和方法。
微胶囊技术的发展和应用将为医药制剂、化妆品和食品等领域的产品带来更多的创新和改进。
微胶囊农药制备技术概述20世纪50年代B. K. Green在研究第一代无碳复写纸时使用凝聚法制备了包含染料的微胶囊,这标志着微胶囊技术的开始。
进入21世纪,微胶囊技术的研究进展加快,已被广泛地用于医药、食品、化妆品、建材等很多领域,微胶囊是以高分子材料作为囊壁或囊膜,通过物理或物理化学方法将作为囊芯的活性物质(固体、液体或气体)包裹起来,形成一种具有半渗透性囊膜的微型胶囊。
其具有保护囊芯材料免受环境影响、屏蔽气味、降低毒性等作用。
上世纪60年代大量化学农药开始使用,特别是有机氯和有机磷农药。
进入70年代后化学农药的污染问题越来越被重视,降低毒性、减少污染、保护环境的理念被提出来。
同时减少有机溶剂的用量、减少喷药次数、提高农药的利用率成为化学农药研究的重要课题,农药微胶囊制剂就是在这种趋势下出现的。
最早的农药微胶囊产品是1974年Pennwalt公司开发的甲基对硫磷微胶囊,投入市场后非常畅销。
从那时起微胶囊悬浮剂作为农药的缓释剂型被广泛认可,我国与上世纪70年代后期开始引入农药微胶囊制剂,先后有对硫磷、倍硫磷等商品化。
近年来随着我国农药政策的调整,微胶囊悬浮剂进入了一个快速发展的时期。
1 常用微胶囊制备技术的特点目前,有关农药微胶囊的制备仍以界面聚合法、原位聚合法、凝聚法和溶剂挥发法为主。
界面聚合法是囊壁成膜反应发生在互不相溶的油水两相界面上,该方法的基本过程是将成膜反应所需要的油溶性高分子单体和原药一起溶解在有机溶剂中,再向此有机相中加入乳化剂和水,剪切乳化形成水包油乳状液。
再添加水溶性的高分子单体。
两个单体在药物颗粒的两相界面发生缩聚反应,形成包覆活性成分的聚合物薄膜。
该方法的优点是:加工工艺简单,条件温和,易于实现工业化生产,通过该法制备的微胶囊适合包裹液体(液体原药或溶解固体原药微粒的有机溶剂),制得的微胶囊致密性好;但是不足之处是:该方法使用的囊壁材料主要是聚脲聚酰胺聚胺酯等。
这些单体的毒性比较大,形成的囊壁很难在液体农药中溶解,某些副反应还会使得囊芯性能被破坏或失去生物活性,制备过程中有些农药需要使用大量有机溶剂,生产成本较高。
原位聚合法的原理是将囊材溶解在连续相中,通过改变条件使成囊材料沉淀在两相的界面上。
为了简化制备工艺和节约成本,一般采用成本较低的尿素—甲醛预聚体(脲醛树脂)或者三聚氰胺—甲醛预聚体(密胺树脂)作为囊壁材料。
该方法制备的微胶囊其刚性及韧性均较好,所得微胶囊不易被压破,且具有良好的密封性和防透水性。
此方法的缺陷是容易产生絮凝问题,难以控制农药的释放速率,而且单体中的甲醛容易残留,对周围环境和人体健康易产生危害。
该方法也有界面聚合法类似的难点,即反应速度和终点不能在生产中直观的观测,也不适合连续化生产。
尿醛树脂和密胺树脂通透性差密封性好,难以应用茎叶处理的农药,更适制备成微胶囊种衣剂,具有较好的持效性和缓释性能,因此该法常用于生产大田产品。
商品化的微囊农药悬浮剂中微胶囊大都采用界面聚合法和原位聚合法制得,主要是因为这两种方法所用到的壁材皆是全合成高分子材料,形成的微胶囊稳定性、致密性和胶囊强度都比较好,缓释能力强,粒径适中(通常分布在1-20微米),存储运输方便。
复合凝聚法是由两种或者多种带有相反电荷的线性无规则聚合物作囊壁材料,首先将囊芯物分散在囊壁材料的的水溶液中,在适当的条件下使得相反电荷的高分子材料静电吸附。
这就导致了溶解度的降低并产生了相分离,形成了凝聚胶体相和稀释胶体相。
这种凝聚现象称为复凝聚。
此法是经典的微胶囊化方法,操作简单,适用于难溶性药物的微胶囊化,复凝聚法主要受pH值和壁材浓度两个因素的影响,较难控制反应条件,且当壁材高分子所带的异种电荷相等时,微囊产率最高。
复合凝聚法常用两种带相反电荷的天然高分子材料(或其衍生物)组合有:明胶/白蛋白/瓜尔胶-阿拉伯胶/海藻酸盐、明胶/白蛋白/瓜尔胶-羧甲基纤维素/聚阴离子纤维素、壳聚糖/聚赖氨酸-海藻酸盐/羧甲基纤维素。
为了使生成的微胶囊更稳固,两种高分子材料凝聚时需要加入交联剂进行固化。
复合凝聚法所用囊壁材料大多为多糖及其衍生物、聚氨酸或蛋白质,具有较高的包埋率和高产率,反应条件温和,比单凝聚法应用更广泛,且易于掌握,成功率高,粒径均匀。
复合凝聚法适合难容性固体农药微胶囊化,但只能制备微米级的微胶囊。
单凝聚法是通过向含有芯材的某种聚合物溶液中加入沉淀剂、凝聚剂、絮凝剂等而使该聚合物的溶解性降低,从溶液中析出并沉积于芯材表面形成微囊。
单凝聚法中常用的壁材有明胶、海藻酸钠、壳聚糖、聚丙烯酸树脂、聚氨酯等,单凝聚法制备微胶囊时通常要加入醛类物质对形成的微囊进行固化。
此外,单凝聚法制得的微胶囊粒径通常较大。
在以明胶作为壁材的单凝聚法中不需要乳化剂,先形成的是软胶囊,接着加入醛类交联剂加热调pH使胶囊逐步硬化后,可通过离心、过滤和喷雾干燥分离出来。
喷雾干燥法制备成本低,操作简单,适宜连续生产,但由于在喷雾干燥过程中水分和溶剂的挥发速率过快,囊壁上容易产生缝隙,导致微囊的包覆率普遍偏低,因而制约了该方法在农药领域的应用。
多层包覆或选择包覆性能更好的囊壁材料可能是解决该问题最有效的方法。
溶剂蒸发法是先将芯材和壁材分散到有机相中,之后将有机相转移至与壁材不相溶的溶液中加热使溶剂蒸发进而壁材析出成囊。
其常用的囊壁材料主要包括丙烯酸甲酯、壳聚糖、聚己内酯、乙基纤维素、生物塑料PBS和聚乳酸等非水溶性聚合物。
采用溶剂蒸发法制备微囊时,由于其溶剂挥发比喷雾干燥法慢,因此包覆率相对较高。
但由于溶剂挥发不均匀,微囊形状一般不规则粒径也不均匀。
此外,二氯甲烷是该方法中最常用的溶剂,若想将芯材完全溶解,其用量一般需为芯材的几倍到几十倍,因而溶剂回收也是需要考虑的问题。
当PBS或聚乳酸单独作为药缓释的载体时,由于其降解速度快导致释药过快,可通过与其他高分子材料如聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚碳酸亚丙酯(PPC )等进行共聚、共混等方法来弥补单组份材料各自的缺点,从而调节其释药速率。
吡虫啉易溶于二氯甲烷,因此常用该方法制备其微胶囊。
上述方法制备微胶囊都在含有乳化剂的介质中进行,与乳液聚合反应生成复合高分子聚合物类似,都是以乳液作为反应介质,形成的都是高分子材料,只是形态不同,前者包覆囊芯形成微囊,后者被乳化剂包裹形成乳胶粒。
在乳液聚合反应发生时囊壁包覆囊芯的方式又有许多不同,具体分为以上几种方法。
反应介质-乳液的形态对微胶囊的粒径有很大影响,细乳液和微乳液聚合反应形成的是亚微米的微胶囊。
界面聚合法和原位聚合法属于乳液共聚反应,适合同时含有两种不同的壁材单体的聚合反应;单凝聚法可以是均聚反应,即同一种壁材单体的交联反应,也可以是仅通过凝聚剂使囊壁包覆囊芯形成微囊的方法。
实际上可以通过乳液共聚反应制得复合囊壁材料,再通过喷雾干燥、溶剂蒸发、相分离(单、复凝聚法)等方法将囊壁包覆囊芯制得微胶囊。
虽然这些方法推动了农药微胶囊技术的发展,但是由于他们潜在的缺点也制约了进一步创新,使得农药微胶囊的发展遇到了瓶颈。
这也就急待要求我们寻找一些新的思路去研究。
2 层层自组装技术2.1 层层自组装技术简介上个世纪90年代后期,一种新的微胶囊制备技术引起了人们的广泛注意,现今已成为微胶囊制备的一个重要方法。
利用静电引力自组装技术,在合适的模板上,层层沉积电荷相反的聚电解质,然后得到纳米或微纳米的微胶囊。
由于这种微胶囊技术可以对胶囊的囊壁进行符合要求的改变,这也使得越来越多的研究人员进入这一领域。
但到目前为止,层层自组装技术广泛地应用于医药领域微胶囊的制备,它是先将模板颗粒带上电荷,然后加入含带不同电荷的聚电解质,这样就会在模板颗粒表面过饱和吸附。
再加入含另一电荷的聚电解质,又会过饱和吸附。
这样吸附几次之后就会在模板表面形成符合要求的聚电解质囊膜。
各种合成和天然聚电解质、纳米微粒、多价离子及有机小分子等均可以作为囊壁材料,如天然聚电解质的组合有壳聚糖-木质素磺酸钠、壳聚糖-海藻酸钠、壳聚糖-羧甲基纤维素等;合成聚电解质的组合有聚二甲基二烯丙基氯化胺(PDDA)-聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)-聚丙烯酸(PAA,即卡波姆)、PAH-PSS、聚乙烯亚胺(PEI)-PSS;无机纳米离子的组合有SiO2-PDDA、Fe3O4-PAH等。
层层自组装技术具有一下优点:①制备方法简单。
只需将离子化的基底交替侵入带相反电荷的聚电解质溶液中,静置一段时间即可,整个过程不需要复杂的仪器设备。
②吸附层的厚度在纳米尺寸范围内可以精确地调控。
可以通过改变沉积的聚电解质的层数来改变膜的厚度。
③豆膜的选择不受基底的影响。
也就是说不同的农药可以有通用的囊壁材料。
2.2 层层自组装技术研究进展层层自组装法是利用超分子静电自组装原理,通过静电引力的作用依次吸附带相反电荷的聚电解质,从而形成具有多种功能的超薄膜。
该法制备工艺简单,通过简单的交替浸涂技术就可实现在材料表面的分子组装;同时,制备条件温和,在常温水溶液中就可以进行,从而有利于保持生物分子具有维持生物活性功能的天然构象。
国内外对其用在医药微胶囊的研究比较多,意大利的S. Manju. K.通过使用聚四苯乙烯磺酸钠和聚乙烯亚胺制备空心微胶囊来组装天然抗癌药物姜黄素。
通过测定其Zeta电势,电镜下的观察和细胞毒性实验得出,由该法制备的医药微胶囊的控释效果非常好。
南开大学的Zhao Zixiao和日本Tohoku大学的Junichi Anzai科研小组致力于研究将将一些具有活性的的酶吸附在碳酸钙粒子上,然后分别通过聚烯丙胺和聚苯乙烯磺酸钠层层吸附,这样就形成了包裹碳酸钙和活性酶复合体的微胶囊。
可以再通过乙二胺四乙酸将碳酸钙溶解掉就形成了只包含活性酶的微胶囊。
法国的Univ Lille通过使用Zeta电势变化作为检测成膜过程的手段,研究了油在水中乳化过程中通过静电引力将聚阳离子壳聚糖和聚阴离子SDS层层沉降在油微粒的表面形成微胶囊。
层层自组装技术的优越性在于能够在纳米尺度对胶囊囊壁的组成、结构、厚度、表面状态进行准确裁控,采用该技术的微胶囊释放速率可控范围较大。
目前应用该法最多的芯材是微晶,甚至表面不带电荷的晶体用两亲物质处理后也可应用该技术直接包埋。
聚电解质作为囊壁材料制得微胶囊通透性较好,在制备过程中增加反应温度,热处理使聚电解质层发生构想重排,使胶囊制备时产生的微孔得以修复,透过性下降。
关于层层组装技术,目前主要用在医药微胶囊和高分子材料方面,而用于农药微胶囊只有北京化工大学的赵静老师研究过使用壳聚糖和木质素磺酸钠制备阿维菌素微胶囊的制备方法。
2.3 层层自组装的工艺研究根据文献报道,以胶体粒子为模板的层层自组装技术的方法主要有3种:(1)离心分离法,先向农药悬浮液中加入过量的、与其表面电荷极性相反的聚电解质,利用静电引力作用在农药微粒的表面吸附一层聚电解质层。