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微膠囊制造方法概述

發布時間:2015/06/22

         譯自日本《染色工業》,1972,20,No.12;724-730

         原載:印染1977/1;50-54

 

   在研究微膠囊制造方法時,不僅針對制造方法,還需要考慮到微膠囊的使用方法,特別是內芯物如何放出的問題。

    內芯物放出的方法有壓力、電流、溫度、氣體、水分、溶劑、PH、生物酶等與物理的、化學的、生化的種種方法。內芯物放出的情況又可分為兩種,即全量在短時間放出和類似慢性藥品似的隨著時間而逐步放出。

    有關膠囊制造方法的報告很多。關于它的分類,有的是將內芯與外膜分開介紹,有的則按微膠囊形成原理分開介紹。現根據后一種分類方法,選擇幾種主要制造方法,介紹如下:

 一、界面法

    這是在不能混和的兩種物質界面之間,使單體聚合,形成薄膜以制造徽膠囊的方法。例如在不能與水混和的油相中,預先溶入單體,油相再在水相中分散。另外在水相

中也加入另一種單體,在兩相的界面上發生聚合,生成薄膜,制成以油相為內芯的微膠囊。應用這種方法無論親水性或疏水性物都可制成內芯,如果與凝聚法結合使用,可以制成雙層外膜的微膠囊。

    可采用本方法的內芯物為染料、油脂、生物酶等;外膜可用聚酯胺、聚酯、聚氨酯等。

二、水相分離法

    利用凝聚原理的制造方法也包括在本法內。

    其原理是對溶解或分散在水中的成膜物質用適當方法引起相分離,包復內芯物,制成微膠囊。發生相分離的方法有溫度與pH的操縱,加入能起相分離作用的藥劑如乙醇、食鹽等物。

    能應用本法的內芯物是無碳素復寫紙的染料與香油,香料等,種類很多,都是不能與水混和的物質,外膜物以明膠最好,其他如甲基纖維素、聚乙烯醇、乙基乙烯吡啶丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物等等也被應用。

    本法對液體或固體的內芯物都可應用,但不能用在水溶性和親水性的內芯物。又應用本法可制成從數微米到數毫米的各種大小的微膠囊。

    圖1是應用本法制造微膠囊的一個舉例。內芯物:橄欖油;外膜物:明膠、阿拉怕樹膠。

 圖1微膠囊制造流程

資料來源;近藤,《微膠羹》,日刊工業新聞社,1970

 三、非水相分離法

    本法與上述水相分離法適得其反,含外膜物的相是疏水性,內芯物是親水性。溶解在有機物中的外膜物,應用適當的方法引起相分離,包復內芯物,制成微膠囊。

    本法的內芯物可用液體或固體,醫藥藥品及顏料等均有應用例子。外膜物的材料雖然很多,但組合的選擇卻很困難。下表是幾個外膜物組合的舉例。

          表    引起相分離的三成分組合舉例

高聚物

溶劑

非溶劑

乙基纖維素

芐基纖維素

纖維素醋酸丁酯

聚乙烯

聚氯乙烯

橡膠

聚酯酸乙烯

苯乙烯馬來酸共聚物

四氯化碳

三氯乙烯

甲乙酮

二甲苯

環己酮

氯仿

乙醇

石油醚

丙醇

異丙醚

戊基氯

乙二醇

丙醇

乙醇

醋酸乙酯

   資料來源;近藤《藥劑學》,26(1),1(1966)

    另外應用本法可制成從數毫微米到數毫米為止的巨大范圍的微膠囊。

四、多孔旋轉圓筒法

    此法應用一種特殊裝置,內部有一只旋轉圓筒,與此相對,在外面有一只多孔圓簡。

    其原理是當內部圓筒旋轉時,由于離心力作用向水平方向飛出的內芯物,在通過外筒壁的孔洞時,被沿著外筒壁流下的外膜液體所包復,然后在外筒外面的硬化裝置中硬化,生成外膜,形成微膠囊。硬化方法有化學反應與冷卻等。

    在本法中液體與固體物都可用作內芯,醫藥藥品、殺蟲劑等有應用例于,外膜物一般用石蠟、蠟質、海藻酸鈉等。

所用裝置如圖2所示。

圖2多孔旋轉圓簡法制造微膠囊裝置示意圖

    1-內芯物;2-外膜物,3-到硬化裝置。

    資料來源:L.A.Luzzi.J.Pharm.Sci,

                59(10),1367(1970)

五、靜電法

本方法的原理是使兩個粒子,分別各帶有相反電荷,在靜電力作用下,兩個粒子相吸,成為一個整體。也就是將內芯物與外膜物各帶相反電荷,在室氣中噴霧后,通過靜電作用,能使兩種物質給合,形成微膠囊。

在應用本法的一個例子中,甘油用作內芯物,蠟質用作外膜物,分別使前者帶正電荷,后者帶負電荷。

此處也需使用特殊裝置,圖3便是這一種裝置的模型圖。

圖3  靜電法裝置模型圖

1-靜電消除器;2-冷卻器;3-加熱器;

4-蠟;5-甘油;6-負電荷;7-正電荷。

資料來源: Food Eng., 1966,No.2,136

六、真空硬化法

本方法利用金屬真空電鍍的原理,即在真空中將外膜物加熱成蒸氣,附著在內芯物的表面上,冷卻后固著形成微膠囊。

本法中所用內芯物是固體,在真空高溫中必須穩定,沒有變化。又外膜物采用鋁等金屬、蠟質、石蠟等物。本法裝置模型見圖4。

   圖4  真空硬化法的裝置模型圖

     1-內芯物;2-外膜物加熱爐;

     3-冷卻器;4-抽氣。

    資料來源:同本文圖2資料來源

六、流動層噴霧涂布法

先用氣流使內芯物流動,再用外膜物在流動層上方噴霧,包復在內芯物顆粒的表面,形成微膠囊。

所用外膜物預先制成各種外膜物質的水溶液或有機溶劑的溶液,使用時以溶液狀態噴霧,通過溶劑的蒸發、冷卻與化學反應等作用,包復在內芯物表面上,形成微膠囊。

所用內芯物一般為固體,液體在冷凍后能變成固體的也可應用。應用本法不能制成非常微細的膠囊,其大小一般在100微米以上,應用例子有醫藥藥品、肥料、種子等等。所用裝置見圖5

圖5流動層噴霧涂布法的裝置模型圖

    1-外膜物;2-內芯物;3-空氣。

    資料來源:H.Nack J.Soc. Cosmetic

       Chemists,1970, 21, 85

八、噴霧干燥法

本法使用現已十分普及的噴霧干燥器,它有各種形式,都是將液體在熱空氣中噴霧,使溶劑瞬時蒸發而干燥的機構。

本法是將內芯物在外膜物溶液中乳化分散,制成的乳液,再在噴霧干燥器中干燥,外膜物包復在內芯物的表面上。形成微膠囊。內芯物不論是用固體或液體。是親水性的,還是疏水性的都可應用,用例有各種醫藥藥品與食品等。

外膜物有用甲基纖維素、酪素等水溶性物也有用硬化油、聚碳酸酯等非水浴性物。前者用在內芯物為非水浴性時,后者用在內芯物為水溶性的情況下。

九、擴散交換法

本法對于不容易微膠囊化的物質很合用,首先使用其他容易的方法,制成微膠囊,在外膜還有滲透性時,用適當的溶劑調入另一內芯物,以后再將外膜變成不滲透性。

外膜物使用明膠與阿拉伯樹膠的復合物等。原來的微膠囊內芯物與以后的內芯交換物;例如甲苯與二惡烷、右旋-檸檬萜與檸檬油配合物等。

內芯物交換后的外膜,用乙醇等處理以后便變成不滲透的薄膜。微膠囊的形狀從正規球形到不規則形。有種種形狀,隨著制備方法而變化。再從內芯與外膜的數量與結構來看,可分成單芯、多芯、一層外膜、兩層外膜、多層外膜等。這類微膠囊的典型形狀見圖6所示。

單芯膠囊

多芯膠囊

一層膠囊

雙層膠囊

圖6  微膠囊形狀模型圖

1-一層外膜;2-芯;3-二層外膜;4-一層膠囊。

外膜物對內芯物的比率一般約為1~70%,這個比率也隨著微膠囊的制造方法而變化。


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