纳米微胶囊制作新技术及其应用.
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纳米胶囊的功能主治是啥简介纳米胶囊是一种使用纳米技术制备的胶囊,其尺寸通常在10-100纳米之间。
纳米胶囊的结构由药物包被在外层的包裹物质所构成,可以承载各种不同类型的药物。
纳米胶囊广泛应用于医药领域,具有多种功能和主治。
功能与主治纳米胶囊具有以下功能和主治:1.药物缓释:纳米胶囊可以通过调整外层包裹物质的性质,实现对药物的缓慢释放。
相比于传统的药物给药方式,纳米胶囊可以延长药物在体内的停留时间,提高药物的生物利用度,减少药物的副作用。
2.靶向治疗:纳米胶囊可以通过改变表面的化学组成和结构,使其在体内具有选择性地靶向特定病灶或组织。
通过将药物载体修饰成具有特异性亲和力的配体,纳米胶囊可以实现精确的靶向治疗,减少对健康组织的损伤。
3.增稳药物:纳米胶囊可以将不稳定的药物封装在内部,保护药物不受光、氧化等因素的影响,延长药物的稳定性和保持活性。
这种增稳作用可以提高药物在运输和贮存过程中的稳定性,使药物更容易保存和使用。
4.改善药物溶解性:一些药物由于其特殊的化学结构和疏水性,往往具有低的溶解度,导致体内吸收不良。
纳米胶囊作为药物载体,可以将这些难溶药物包裹在胶囊内部,增加其溶解度,提高药物吸收和生物利用度。
5.多药物联合治疗:纳米胶囊可以同时载载多种不同类型的药物,实现多药物的联合治疗。
通过将不同药物封装在不同的纳米胶囊中,可以实现药物的独立释放和协同作用,提高治疗效果。
6.药物导向:纳米胶囊在外部加入导向剂后,可以通过外部磁场、温度或其他外界刺激来控制药物的释放和运输方向,实现药物的远程导向效果。
这种导向效果有助于提高治疗效果和减少不必要的毒副作用。
结论纳米胶囊作为一种新型的药物载体系统,在药物传递和治疗领域具有广阔的应用前景。
其功能主治包括药物缓释、靶向治疗、增稳药物、改善药物溶解性、多药物联合治疗及药物导向等。
随着纳米技术的不断发展和应用,纳米胶囊有望成为未来药物治疗的重要手段之一,为患者提供更有效和个性化的治疗方案。
《胶体与表面化学》课程期末论文论文题目:微胶囊的制备与应用班级:08材料科学与工程专业姓名: 李崴学号: 20080403B013课程老师:张萍完成日期:2011年6月27日微胶囊的制备与应用李崴20080403B013海南大学材料与化工学院材料科学与工程专业,海南海口(570228)摘要:综述了微胶囊的制备及其应用。
重点介绍了化学法(原位聚合法、界面聚合法等)、物理化学法(复合凝聚法、复相乳液法等)、物理法(喷雾干燥法、溶剂蒸发法、静电喷雾法等)等制备微胶囊的常用方法及研究进展,分析了微胶囊的应用研究现状,并对微胶囊技术发展前景进行了展望。
关键词: 微胶囊,制备,应用,展望0引言微胶囊技术是利用成膜材料包覆具有分散性的固体物质、液滴或气体而形成微粒的一种技术。
通常包覆膜是致密的由天然或合成高分子材料制成,称为壁材(囊壁);被包覆的物质称为芯材(囊芯)。
囊芯可以是固体、液体或气体,含固体的微胶囊形状一般与固体相同,含液体或气体的微胶囊的形状一般为球形,大小一般在2~200μm范围内。
囊壁的厚度一般在0.15~150μm,0.15μm以下囊壁也可生产。
微胶囊由于具有独特的功能特性,已应用到医药、农业、计算机、化学品、食品加工、化妆品等工业中,并具有很好的发展前景。
随着科技的发展,许多科研工作者把对微胶囊的研究目光投向纳米微胶囊[1]。
应用微胶囊技术的目的主要有3点:1)改变液体的分散状态,降低其挥发性,克服液体与周围介质材料的热力学不兼容性;2)芯材与周围介质之间或芯材颗粒之间的绝缘;3)采用扩散或者壳体破坏的方法延缓被包裹物质向介质的释放。
采用微胶囊技术制得的产品有良好的功能性质和贮存稳定性,使用方便,可以解决传统工艺所不能解决的许多问题。
1制备与研究微胶囊的制备技术涉及到物理和胶体化学、高分子化学及物理化学、材料化学、分散和干燥技术等学科领域。
通常根据性质、囊壁形成的机制和成囊的条件分为物理法、物理化学法、化学法等3大类,其中以凝聚法、界面聚合法、原位聚合法应用最为广泛。
纳米技术在农药剂型改良中的应用一、引言随着人口的增长和工业化的加快,农业领域中对于高效、绿色、安全的农药需求日益增长。
然而,传统农药剂型存在着使用效率低、环境友好性差等问题,难以满足现代农业的需求。
纳米技术作为一种新兴技术,具有特殊的物理、化学性质,被广泛应用于农药领域,以改良农药剂型,提高农药的使用效率和环境友好性。
本文将从纳米技术在农药剂型改良中的应用进行深入研究和分析。
二、纳米技术在农药领域的应用概况1. 纳米技术的特点及优势纳米技术是指对尺寸在1-100纳米范围内的物质进行研究和应用的技术。
纳米技术具有特殊的物理、化学性质,如具有高比表面积、较小的尺寸、优异的光电磁性能等。
在农药领域中,纳米技术可以加速农药在作物体内的吸收和转运速度,提高药效,降低用药浓度,减少对环境和人体的危害。
2. 纳米技术在农药改良中的应用通过将纳米技术应用于农药领域,可以实现农药的精准释放、缓释控释、增溶增湿、靶向性输送等功能,从而提高农药的利用效率和环境友好性。
目前,纳米农药在抗逆性、生物可降解性、靶向性、持久性等方面取得了一系列重要的进展,成为农药改良的热点领域。
三、纳米技术在农药剂型改良中的具体应用1. 纳米乳剂农药纳米乳剂是将纳米技术应用于农药乳剂制备中的一种常见形式。
纳米乳剂农药具有优异的分散性和渗透性,可以迅速渗入作物体内,实现快速杀虫、杀菌、除草等目标。
此外,纳米乳剂农药还可以实现药剂的缓释和控释,提高药效持久性,减少药物残留量,避免对环境的污染。
2. 纳米胶体农药纳米胶体农药是将纳米技术与胶体化学相结合的一种新型农药剂型。
纳米胶体农药具有较高的稳定性和可溶性,可在水中迅速形成纳米尺寸的均匀分散体系,提高农药的利用效率。
此外,纳米胶体农药还可以实现药剂的靶向传递,通过改变载体表面的性质,将农药传递到目标组织和器官,提高农药的生物有效性。
3. 纳米微胶囊农药纳米微胶囊农药是将纳米技术与微胶囊技术相结合的一种新型农药剂型。
微胶囊制剂的应用研究进展随着科技的不断进步和医药领域的不断发展,微胶囊制剂作为一种重要的药物控释系统,得到了广泛的研究和应用。
本文将对微胶囊制剂的应用研究进展进行探讨和总结。
一、微胶囊制剂的概念和特点微胶囊制剂是指将药物包裹在微小的胶囊中,形成固体或液体微胶囊。
其主要特点包括控释性能好、药物稳定性高、降低药物毒性和副作用、减少药物用量等。
在药物控释性能方面,微胶囊制剂能够延长药物的释放时间,实现持续性的药物作用。
同时,由于药物包裹在胶囊内部,可以避免与外界环境接触,从而提高了药物的稳定性和降解速度。
此外,微胶囊制剂还能减少药物的副作用和毒性。
由于药物在胶囊中缓慢释放,能够降低药物在体内的峰浓度,减少对机体的刺激,从而减轻了药物的副作用和毒性。
最后,微胶囊制剂还可以减少药物的用量。
由于药物包裹在胶囊中,有效地控制了药物的释放速度,增加了药物的利用率,使得同样的药效可以达到更低的药物用量。
二、微胶囊制剂在药物领域的应用微胶囊制剂在药物领域的应用非常广泛,涉及到多个领域,如药物传输、药物治疗和药物输送等。
1. 药物传输微胶囊制剂能够通过不同的途径实现药物的传输,如经口给药、皮肤透皮给药和静脉注射等。
通过控制微胶囊的结构和成分,可以调整药物的释放速度和方式,提高药物在体内的生物利用度。
2. 药物治疗微胶囊制剂在药物治疗方面也有着广泛的应用。
例如,在抗癌治疗中,微胶囊制剂能够将化疗药物包裹在胶囊中,实现靶向传输,减少对正常细胞的伤害,提高治疗效果。
另外,在神经系统疾病的治疗中,微胶囊制剂可以将神经营养因子包裹在胶囊中,通过植入体内实现持续释放,促进神经再生和修复。
3. 药物输送微胶囊制剂还广泛应用于药物输送领域。
例如,通过将药物包裹在可降解的胶囊中,可以实现肠道靶向输送,提高药物在消化系统中的吸收率。
此外,微胶囊制剂还可用于控制药物在局部的释放,如眼药水、鼻腔喷雾等,实现药物的长效治疗。
三、微胶囊制剂的研究进展目前,微胶囊制剂的研究主要集中在胶囊的合成材料、制备工艺和应用性能等方面。
微胶囊化技术及应用一、什么是微胶囊化技术微胶囊化技术是一种将液体或固体物质包裹在微小颗粒中的技术。
通过包裹物质,可以有效保护其稳定性和活性,延长其释放时间,并实现针对性的控释。
微胶囊常见的尺寸范围是1微米到1000微米。
二、微胶囊化技术的制备方法2.1 乳化法乳化法是常用的微胶囊化技术制备方法之一。
该方法将要包裹的物质溶解在水相或油相中,加入表面活性剂后,通过剪切或超声等方法生成乳液。
随后,将乳液滴入固化剂中,通过离子凝聚、聚合、硬化等过程形成微胶囊。
2.2 凝胶化法凝胶化法是另一种常见的微胶囊化技术制备方法。
该方法将要包裹的物质与凝胶剂混合,形成凝胶。
随后,通过冷冻、干燥、固化等步骤,将凝胶转化为微胶囊。
2.3 其他制备方法除了乳化法和凝胶化法,微胶囊化技术还可以采用喷雾干燥法、喷雾凝胶法、介孔模板法等多种制备方法。
三、微胶囊化技术的应用微胶囊化技术在多个领域有着广泛的应用,以下列举了几个常见的应用领域。
3.1 药物传递系统微胶囊化技术可以用于制备药物的传递系统。
通过将药物包裹在微胶囊中,可以延长药物的释放时间,提高其生物利用度和疗效。
此外,微胶囊化技术还可以用于改善药物的溶解性、稳定性和靶向性,增强药物的疗效。
3.2 食品添加剂微胶囊化技术可以用于制备食品添加剂。
通过将食品添加剂包裹在微胶囊中,可以改善其溶解性和稳定性,延缓释放,并且便于携带和使用。
微胶囊化的食品添加剂可以应用于各种食品中,如饮料、糖果、乳制品等,提供丰富的口感和功能。
3.3 化妆品微胶囊化技术在化妆品中也有着广泛的应用。
通过将活性成分包裹在微胶囊中,可以实现化妆品的持久稳定和渗透效果。
微胶囊化的化妆品可以改善肌肤的保湿性、抗氧化性和抗衰老效果,提高产品的品质和市场竞争力。
3.4 农业领域微胶囊化技术在农业领域也有着潜在的应用价值。
通过将农药、植物生长调节剂等包裹在微胶囊中,可以实现精确投放和控释效果,减少农药的使用量和环境污染,提高农作物的产量和质量。
纳米技术在化妆品中的应用随着科技的进步,纳米技术在众多领域中得到了广泛应用。
化妆品行业也不例外,纳米技术的引入为化妆品的研发和生产带来了新的突破和可能性。
本文将探讨纳米技术在化妆品中的应用,以及由此带来的影响和挑战。
一、纳米技术在化妆品中的应用1. 纳米载体技术纳米载体技术是指将活性成分包裹在纳米尺度的载体中,以增加成分的稳定性和渗透力。
通过纳米载体技术,化妆品中的活性成分可以更加精确地释放,提高吸收率和效果。
例如,将维生素C包裹在纳米载体中,可以增加其稳定性,并提高对皮肤的吸收能力,达到更好的美白效果。
2. 纳米微胶囊技术纳米微胶囊技术是将化妆品中的活性成分包裹在纳米尺度的微胶囊中,以延长成分的释放时间和效果。
这种技术可以使化妆品中的成分在皮肤表面停留更长的时间,增加吸收和作用的持久性。
比如,使用纳米微胶囊技术封装保湿成分,可以提供长时间的保湿效果,使肌肤保持水润。
3. 纳米金颗粒技术纳米金颗粒技术是将金颗粒控制在纳米尺度,并应用于化妆品中。
金颗粒具有良好的光学性质和催化性能,可以用于皮肤的美白、抗氧化和修复。
例如,将纳米金颗粒添加到美白面膜中,可以通过表面等离子共振效应来增强光反射,使肌肤看起来更加明亮。
二、纳米技术在化妆品中的影响与挑战1. 提高产品效果纳米技术的应用能够提高化妆品的吸收率和作用效果,使其更有效地满足消费者的需求。
然而,由于纳米技术的引入,化妆品成分的活性和渗透能力也可能增强,对人体健康和环境带来潜在风险,需要引起重视。
2. 安全性与风险评估纳米技术的应用为化妆品行业带来了新的挑战,需要进行更加严格的安全性评估和风险管理。
纳米颗粒的大小、形状和表面性质等因素会对其生物活性和安全性产生影响,因此需要制定相应的标准和监管措施,确保产品的安全性和稳定性。
3. 产品标识与消费者知情权随着纳米技术在化妆品中的应用越来越广泛,消费者对产品成分和安全性的关注也越来越高。
因此,化妆品企业应该提供明确的产品标识,包括成分以及纳米技术的使用情况,以增强消费者的知情权和选择权。
纳米胶囊的功能主治是哪些什么是纳米胶囊纳米胶囊是一种微小的胶囊,其尺寸通常在纳米尺度范围内(1纳米=1/1000微米)。
它由多层包裹的壳体构成,内部可以装载药物、化学物质或其他有用物质。
纳米胶囊的壳体可根据需求选择不同的材料,例如脂类、聚合物或金属等。
纳米胶囊具有较大的比表面积和优异的生物相容性,因此被广泛应用于医学、药物传递和材料科学等领域。
纳米胶囊的功能主治1.药物传递:纳米胶囊是一种理想的药物传递载体,可以将药物目标输送到体内的特定部位。
纳米胶囊可通过调整壳体特性,在体内释放药物,提高药效并减少副作用。
此外,纳米胶囊的小尺寸还使其能够穿过生物膜,实现药物通过皮肤、黏膜或细胞膜进行传递,扩展了药物传递的应用领域。
2.疾病诊断:纳米胶囊可以用作生物探针,用于疾病的诊断和监测。
通过在纳米胶囊内部装载特定的生物分子,例如荧光染料或核酸探针,可以实现对特定疾病标志物的高灵敏度检测。
这种方法在癌症早期筛查和疾病进展监测等方面具有重要的应用前景。
3.基因传递:纳米胶囊可以用作基因传递载体,将外源基因导入细胞内。
通过改变纳米胶囊的壳体组成和表面修饰,可以实现对基因的保护和对特定细胞的靶向传递。
这种技术对于基因治疗和基因编辑等领域具有重要的意义。
4.化学催化:纳米胶囊可以作为催化剂,在化学反应中发挥特殊的催化作用。
纳米胶囊的尺寸和表面特性可以调控反应速率和选择性,提高催化效率。
这种纳米胶囊催化技术在合成化学和能源储存等领域有着广泛的应用前景。
5.材料科学:纳米胶囊可以用于制备功能性材料。
通过在纳米胶囊内部装载不同的物质,并调控其尺寸和壳体结构,可以制备出具有特定性能的纳米材料。
这种技术在光电材料、催化材料和纳米传感器等领域具有广泛的应用前景。
6.食品科学:纳米胶囊可以用于食品添加剂的控释和保护。
通过将食品添加剂封装在纳米胶囊内,可以调控其释放速率,延长其保鲜时间。
此外,纳米胶囊可以提高食品添加剂的稳定性,降低其对环境的影响。
收稿日期:2003-02-29作者简介:陈智慧(1971—),女,河北廊坊人,武警学院消防指挥系讲师,北京理工大学在读硕士研究生;杨荣杰(1963—),男,河南人,北京理工大学教授,博士生导师;李蕾(1977—),女,山东肥城人,武警学院消防工程系助教,北京理工大学在读研究生。
微胶囊技术及其在消防中的应用●陈智慧,杨荣杰,李 蕾(北京理工大学材料科学与工程学院,北京 100081)【摘 要】 简要介绍微胶囊技术的基本概念及微胶囊化方法,讨论其在灭火、阻燃、洗消技术中的应用现状及发展前景。
【关键词】 微胶囊技术;阻燃剂;灭火剂;洗消剂中图分类号:D63116 文献标识码:A 文章编号:1008-2077(2003)04-0018-031 引言微胶囊技术的研究始于20世纪30年代,至50年代末随着高分子科学的进步,各种聚合机制和聚合技术应运而生,极大地推动了微胶囊技术的快速发展。
目前,这一技术已在消防领域得到较广泛的应用,并将对消防行业的发展产生深远影响。
现就微胶囊技术的有关基本概念、微胶囊化方法及其在消防科技中的应用做简要讨论。
2 微胶囊技术的基本概念和微胶囊化方法微胶囊技术是使用成膜材料把固体或液体包覆成微小颗粒的技术,得到的微小粒子叫微胶囊,包在微胶囊内部的物质称为囊芯,囊芯可以是固体、液体或气体,形成包覆膜的材料称为壁材(或膜、壳、囊壁、包膜等),壁材通常由天然或合成的高分子材料形成,也可能是无机化合物。
通常微胶囊技术制备的粒子直径尺寸一般在微米或毫米范围,目前随着技术的进步,已可制备纳米微胶囊。
微胶囊的制备首先是将液体、固体或气体囊芯物质(芯材)分细,然后以这些微滴(粒)为核心,使聚合物成膜材料(壁材)在其上沉积、涂层,形成一层薄膜,将囊芯微滴(粒)包覆。
这个过程称为微胶囊化,微胶囊化方法很多,大致分为化学法、物理法及物理化学法。
化学法主要利用单体小分子发生聚合反应生成高分子或膜材料将芯材包覆,常使用的是界面聚合法。
纳米微胶囊相变材料概述纳米微胶囊相变材料是一种具有特殊功能的材料,其通过纳米技术将相变材料封装在微胶囊中,从而赋予其更多应用潜力。
相变材料是一类可以在温度变化时吸热或释热的物质,常见的相变材料有蜡、水和氢化钠等。
纳米微胶囊相变材料结合了相变材料和纳米技术的优势,具有更高的热容量、更快的相变速度和更好的稳定性等特点,因此在能源、建筑、电子等领域具有广阔的应用前景。
纳米技术在纳米微胶囊相变材料中的应用纳米技术是一种能够精确控制和调节材料结构和性能的技术,通过纳米技术,可以将相变材料封装在纳米尺度的微胶囊中。
纳米微胶囊相变材料的制备过程中,首先需要选择合适的相变材料,并通过化学方法或物理方法将其封装在纳米胶囊中。
封装后的纳米微胶囊具有较小的尺寸和较大的表面积,增加了相变材料与外界的接触面积,提高了热传导效率。
同时,纳米尺度的微胶囊还具有更好的稳定性和可控性,可以避免相变材料的泄漏和损坏。
纳米微胶囊相变材料的特性和应用纳米微胶囊相变材料具有以下几个特性和应用:1. 高热容量:纳米微胶囊相变材料具有较高的热容量,可以在相变过程中吸收或释放大量的热量,具有显著的温度调节效果。
因此,纳米微胶囊相变材料在节能和环境调节方面具有广泛的应用前景。
2. 快速相变速度:纳米微胶囊相变材料由于尺寸较小,热传导效率高,相变速度较快。
这使得纳米微胶囊相变材料在热管理、温控设备等领域具有重要的应用价值。
3. 温度稳定性:纳米微胶囊相变材料具有较好的温度稳定性,能够在一定的温度范围内保持相变性能不变。
这使得纳米微胶囊相变材料在高温环境下的应用具有优势。
4. 可调节性:纳米微胶囊相变材料可以通过调节胶囊的尺寸、壁厚和壁材料等参数来调节其相变性能,实现对温度和热量的精确控制。
这为纳米微胶囊相变材料的应用提供了更多的可能性。
5. 应用领域:纳米微胶囊相变材料可以应用于能源储存、建筑节能、电子设备散热等领域。
例如,在太阳能热水器中,可以利用纳米微胶囊相变材料吸热的特性,提高太阳能的利用效率。
纳 米 微 胶 囊 小组成员: 日期: 2014年9月28日 2
纳 米 微 胶 囊 摘 要:随着微胶囊技术的发展,纳米微胶囊技术受到越来越多的关注,本文对纳米微胶囊的定义、与传统微胶囊相比的优点以及最新制备方法进行了介绍,并综述了近年来纳米微胶囊技术的应用研究进展,同时探讨了纳米微胶囊技术在各领域中的研究现状及以后的研究趋势。 关键词:纳米微胶囊;制备方法;应用研究 Abstract:With the development of microcapsule technology, nanocapsule technology has received more attention. The definition,characteristic and preparation methods of nanocapsule compared with traditional microcapsule are introduced in this paper, and the new research progress of nanocapsule technology applications in different fields in recent years are reviewed. In addition, current studies and future applications of nanocapsule technology in these fields are explored. Key words: nanocapsule, preparation method, application and research
1 引言 微胶囊技术是指将固体颗粒、液体微滴或气体作为胶囊的芯料,在其外部形成一层连续而极薄包裹的过程。其制备技术起源于20世纪50年代,在70年代中期得到迅猛发展,在此期间出现了许多微胶囊化产品和工艺[1]。微胶囊具有保护芯材物质免受环境影响,屏蔽味道、颜色、气味,改变物质重量、体积、状态或表面性能,隔离活性成分,降低挥发性和毒性, 控制芯材物质的可持续释放等多种作用,目前该技术已经成为材料、化学、化工、生物和医学等诸多学科领域工作者的研究热点,已被广泛应用于生物医学、食品、农药、化妆品、金属切割、涂料、油墨、添加剂等多个领域,因其具有广阔的应用前景,国际上将它列为21世纪重点研究开发高新技术之一[2]。 伴随着微胶囊技术的迅速发展,有学者在20世纪70年代末提出了“纳米微胶囊技术”这一概念。纳米微胶囊(nanocapsule),即具有纳米尺寸的微胶囊,其颗粒微小,易于分散和悬浮在水中,形成均一稳定的胶体溶液,并且具有良好的靶 3
向性和缓释作用[3]。纳米微胶囊的粒径在1~1000nm之间,这是区别一般微胶囊(粒径介于5~2000µm之间)的最重要的指标之一。近年来,随着对纳米微胶囊的进一步认识,一些特殊的光、电、热、磁及表面性能等领域研究特别活跃,纳米胶囊已发展成一个跨学科、高性能、多用途的研究及应用领域。 本文主要介绍了纳米微胶囊定义和与传统微胶囊相比的优点,着重阐述了有关纳米微胶囊的最新制备方法,包括细乳液聚合法、逐层自组装法、超临界流体技术,并对纳米微胶囊在食品中的应用前景及发展趋势做了展望。
2 概述 2.1 纳米微胶囊的定义 微胶囊技术(microencapsulation)是指利用天然的或者是合成的高分子包裹材料,将固体的、液体的甚至是气体的囊核物质包覆形成的一种直径在5~2000µm范围内,具有半透性或密封囊膜的微型胶囊技术。纳米微胶囊技术是指利用纳米复合、纳米乳化和纳米构造等技术在纳米尺度范围内(1~1000nm)对囊核物质进行包裹形成微型胶囊的新型技术[4]。其中,被包裹的物质成为微胶囊的芯材,用来包裹的物质称为微胶囊的壁材。纳米微胶囊是一种多相功能材料,由于其颗粒微小,易于分散和悬浮在水中形成均一稳定的胶体溶液,外观上清澈透明,并且与传统微胶囊相比具有良好的靶向性和缓释作用,因而具有广阔的应用前景。
2.2 纳米微胶囊的优点 纳米微胶囊的粒径大小处于纳米尺度,是影响其功能特性的一个重要因素。纳米粒子的吸收能够有效地提高功能食品中的营养成分的生物利用率,特别是一些溶解度较低的物质,如功能性油脂、天然抗氧化剂等。传统的微胶囊壁材主要包括天然高分子材料(如蛋白质类、植物胶类、蜡类、海藻酸盐类和壳聚糖类等)、半合成高分子材料(如纤维素类)和合成高分子材料(如生物降解型、非生物降解型、水溶性和智能高分子材料等)三大类。传统微胶囊壁材在实际运用中存在一些问题,如天然高分子材料机械强度差,质量不稳定;半合成高分子材料容易水解,耐酸性差且不耐高温;而合成高分子材料具有一定的毒性,且成本较高。纳 4
米微胶囊主要优点表现在:壁材不同于普通壁材,可防止外界环境中的水、pH、氧气等对芯材的影响,提高芯材的稳定性;保留易挥发的物质,减少香味成分的损失,掩蔽不良风味的释放;有效减少生物活性成分的添加量和毒副作用[2-3]。纳米粒子尺寸的减小,能增加活性物质对组织的附着力,提高其生物利用率;纳米粒子还能透过毛细血管,穿过粘膜上皮层渗透进入到组织(如肝脏)中,并被组织中的细胞吸收,从而将生物活性物质有效地输送到体内的靶细胞处,使芯材对靶细胞具有精确的靶向性;纳米粒子尺寸大小不仅影响到最终食品产品的性质,如口感、香味、质地和外观,也决定了载体中生物活性物质的释放速率,并关系到最终被人体吸收的生物活性物质的数量,从而影响活性物质的总体吸收效率。如蛋白水凝胶微粒和微米级微粒中的生物活性成分,要想被胃肠道壁吸收必须从机体中释放出来,而纳米微粒中的生物活性成分可以被胃肠道壁吸收从而延长活性成分在胃肠道内的滞留时间,或可以被上皮细胞直接吸收,提高活性成分的吸收率[5]。纳米粒子还可制成缓释颗粒,延长药物疗效。纳米微胶囊与传统微胶囊的比较如表1所示[6]。 表1 纳米微胶囊与传统微胶囊的比较 类别 传统微胶囊 纳米微胶囊
胶囊粒径大小 粒径大小5~2000um,分散于 水中为悬浊液 粒径大小1~1000nm,易分散于水中形成透明的胶体溶液
壁材选择 壁材广泛,常用的是天然高 分子化合物、合成高分子化 合物及半合成的纤维素衍生 类三大类 主要为可生物降解的聚合物,如:聚氰基丙烯基烷基酯、聚乳酸和聚己内酯、明胶、阿拉伯胶、壳聚糖等
功能特性 具有一定的缓释作用,为长 效制剂 具有良好的靶向性和缓释作用
制备方法 主要分为物理法、化学法和 物理化学法三大类 主要采用乳液聚合法、界面聚合法、逐层自组装法、超临界流体技术、脂质体技术等
3 纳米微胶囊的最新制备方法及应用 3.1超临界流体技术 3.1.1背景 5
在超临界流体中,超临界CO2由于其低临界温度和无毒而受到广泛应用。超临界CO2是指处于临界压力和临界温度以上状态的一种可压缩高密度CO2流体,超临界CO2的分子间力很小,类似于气体,而密度却很大,接近于液体,是一种气液共混状态。它具有低黏度、高溶剂性、高扩散性以及高传质性等优点[7]。运用超临界CO2制备纳米微胶囊可以减少有机溶剂的使用,所得产品粒径小,分布范围窄,适用于处理热敏性物质。 3.1.2分类及原理 超临界流体技术制备微胶囊的方法中,有两种应用非常广泛:超临界溶液快速膨胀法(Rapid Expansion of Supercritical Solution,RESS)和超临界抗溶剂法(Supercritical Antisolvent,SAS)。 超临界溶液快速膨胀法主要过程是先将溶质溶于超临界流体中达到饱和,再通过预热喷嘴进入低压室中,由于压力突然降低,溶质迅速达到饱和并以极小颗粒析出。由于压力变化在流体中是瞬时实现的,所以得到的超细颗粒粒径分布均匀[8]。但由于极性物质和大部分聚合物往往不溶于超临界CO2中,大大地限制了超临界溶液快速膨胀法的应用范围,这使得更多的研究转向了超临界抗溶剂法[9]。超临界抗溶剂法主要原理是超临界流体改变了溶质在有机溶剂中的溶解度,
在二者接触后发生快速的相互扩散和传质过程,使有机溶剂对溶质的溶解能力下降,瞬间产生过饱和状态,最终溶质沉淀形成微胶囊。所以超临界抗溶剂法应用于纳米微胶囊的制备,需要满足两个条件:第一,溶质微溶或不溶于超临界CO2;第二,有机溶剂在超临界CO2中的溶解度较大,能被超临界CO2溶胀并萃取带走[10]。 3.1.3超临界抗溶剂法(SAS)应用举例 制备羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯(HPMCP)/叶黄素纳米微胶囊 叶黄素是一种广泛存在于水果、蔬菜、鲜花和一些藻类天然色素,很早就被用于食品添加剂[11]。它作为一种宝贵的功能性食品添加剂,在防止老化、保护眼睛、抗氧化、抗癌等市场具有良好前景。但由于它光敏性和热敏性,所以需要有保护封装技术来保证食品添加剂防止变质和挥发损失,阻碍食品组分间不良反应,保持食品风味并抵制不良气味。流化床干燥法、碾磨法、喷雾干燥法和冷冻干燥技术等都是应用于封装技术的传统方法。然而,目前在食品和制药工业中禁 6
止过度使用有机溶剂,高残留量的有毒溶剂等。例如在喷雾干燥过程中过度使用有机溶剂能对组分的热稳定性和生物活性有不利影响。下面我们介绍的叶黄素包埋方法属于超临界CO2流体抗溶剂法。心材物质为叶黄素,壁材物质为羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯(HPMCP),它是一种纤维素衍生物,在有机溶剂中具有良好的溶解度。下面是该实验仪器设备图:
图3-1 SAS实验仪器设备图 1—CO2钢瓶;2—制冷系统;3—活塞泵;4—热交换器;5—高效液相泵;6—溶液;7—沉淀釜;8—分离器;9—喷嘴;10—压力表 首先CO2从汽缸中进入冷却系统被冷却为液态,然后在活塞泵作用下通过热交换器和喷嘴进入沉淀釜,然后通过分离器降压使CO2与有机溶剂分离,回到冷却装置中循环。在压力和温度达到设定值时,溶液通过喷嘴进入沉淀釜,并在进入之前与超临界CO2进行预混合。