微胶囊技术的研究进展

GXF360 2019-11-10

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微胶囊是是一种将固体、液体或气体包封形成微小粒子的保护技术，可以在保留芯材物质原有特性的前提下实现其缓慢释放、瞬间释放或持久保存，在功能材料领域应用广泛。近几年来，微囊技术被广泛应用于微生物、细胞、酶以及他物活性物质和药物化学成分的固定化，是一种中药制剂的手段，也是食品的一种包埋形式。

2013年，广西水利系统深入贯彻落实中央和自治区有关水利工作重大决策部署，坚持把保持水利投资增长作为重中之重，把创新水利体制机制作为根本动力，全力推进水利建设，不断深化水利改革，全面加强水利管理，水利改革发展各项工作取得了显著成效，为广西经济社会发展提供了强有力支撑。

1 微胶囊化的作用

1.1 食品添加剂

在饮食领域中，可将食物补充剂制备为微胶囊应用于食品行业中。天然色素具有低毒，强着色性外，还具有较强的抗氧化性和抗癌能力，因而被广泛的应用在食品添加剂和中药制药过程中，但天然性色素稳定性较差，易受到外界因素的影响，如温度，酸碱度，光照等方面，不利于保存。若采用微胶囊化工艺，将植物中的天然色素进行有效包埋固定化，将能有效的提升色素的稳定性，并增强其产品的抗氧化性。

1.2 缓释剂胶囊

微胶囊化后的药物，可削弱药物的毒性和不良反应，极大的提高了药物的平稳性和最大利用率，促进药物的靶向释放。囊芯成分可利用惰性基质或可生物降解材料作为壁材包埋，从而制备缓、控释制剂，从而使药物长效化，提高生物利用度。

生产，设备零部件应尽可能少品种少，使用较少，并尽可能使用的专业制造商的共同部分。在满足指标的前提下，我们应该尽量减少设备的精度等级，简化装配，以方便装配线工作。提高他们的专业技能和操作水平，增强他们的工作责任心和态度，避免他们在操作过程中由于技术水平不高或工作责任心不够等原因造成失误。

1.3 挥发油胶囊

天然产物中具有挥发性成分的多具有抗菌、消炎、止痛等功效，但挥发性成分不易保藏，且不易作为药剂使用，而微胶囊可将这些挥发性成分有效的包埋，有效降低其挥发性，具有易于保存、携带、操纵等优点。

2 壁材种类

微胶囊壁材主要包括：高聚物、高分子的未完全合成材料和高分子的完全合成材料。天然高分子壁材有CD、明胶海绵、昔嘌呤树胶、燕菜精、角叉菜胶和褐藻酸钠。

2.1 明胶为一类易与水结合的胶体物质，为较好的保护性胶体，对于一些不容易与水结合的胶体，可充作稳定剂、乳化剂。明胶的熔、凝固点都要小于人的体表温度，可与阿拉伯胶、琼脂等融合作复合壁材，其协同作用显著。明胶和阿拉伯胶体系具有可生物降解、对环境无污染，还具有在生产过程中易控制的优点。

2.2 阿拉伯胶。成膜性好，耐酸能力强，具有强稳定性，常被用于乳化剂，可用之制备微胶囊液。

2.3 昔嘌呤树胶。是与水融合紧密的胶状分散体，在毗连的水溶液里面显露网状特征，有着增加黏稠度和稳固的效果，亦可促进体系粘度增加，这种特性可使制备的微胶囊性状稳定。

2.4 石花胶。具有半乳糖苷结构，常见有酸性石花胶和中性石花胶，酸性石花胶制备微胶囊体现了含硫低、通透性好、具备高强度的特质。

2.5 角叉菜胶有3 种类别κ、ι 和λ 型。角叉菜胶在与朊、动物胶、角叉菜胶彼此作用，作为壁材时，可巩固微胶囊的坚固性和紧致性。

2.6 褐藻胶不易溶于水，但在冷水中溶解性好。褐藻胶在较低浓度下可提高其水溶液的黏度，易形成一种透明、强韧性的薄膜。

2.7 β- 环糊精（β-CD）是一种环状多糖，具有熔点高、耐酸、耐碱，耐高温、不易受酶分解等特点[1]，在微胶囊壁材中较为常见。其空间结构充分，存在8.0-9.0 nm，可包埋油性成分。当油脂与β- 环糊精聚集后，可有效降低油脂的变质进程，使其稳定性增强，保质期增加。

⑤加强信息化建设。利用3S、网络技术，建设北京市水土保持核心业务管理系统，以小流域为单元，实现市、区两级预防监督、监测等业务网络化管理，实现水土保持建设和管理从定性到定量、从平面到空间、从静态到动态、从粗放到精细的转变，提高了水土保持的精细化管理水平。

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2.8 未完全合成的高分子材料，如半合成纤维。大部分常见到的纤维素类物质中存在毒性弱、粘度高、成盐后易解离等特质，如Carboxymethyl、和纤维素甲、乙醚等。

2.9 全合成高分子材料，如聚乙二醇、聚乙醇、聚酰胺、聚乙烯吡咯烷酮等，是一种拥有稳定性好和成膜效果优良的微胶囊材料[2]。

3 β- 环糊精微胶囊

3.1β- 环糊精微胶囊的特性。3.1.1 使中药挥发油制剂的稳定性显著提高。β- 环糊精微胶囊可将挥发性成分保护起来，防止逸出，稳定性较好。β- 环糊精将客体分子包埋后，壁材外部的水分子、温度、酸碱度均不会对客体分子的活性基团造成较大影响，从而挥发性成分稳定性增强。吕荷等[3]研究当归油微胶囊化的性质，结果表明，当归油微胶囊化可以产生抑制光解性、热和潮湿的稳定状态。许杨彪在对连翘挥发油微胶囊进行光照，温度，湿度试验时表明，胶囊内的挥发油含量变化较小。纪明慧等对益智挥发油包埋以后进行稳定性试验，结果表明，包埋后的益智挥发油微胶囊稳定性明显强于单纯益智挥发油。3.1.2 溶出度和生物利用度提高。β- 环糊精在微胶囊化的形成过程中，可改变药物在水中的溶解性和膜的透光性，从而提高生物利用度。韩丽等通过研究发现齐墩果酸在羟丙基-β- 环糊精中溶解度增高。宋洪涛等发现β-CD 可促使肉桂油-β- 环糊精微胶囊中有效成分的溶解度和体外溶出度。3.1.3 药物矫味。中草药常因其特殊气味，而影响病人进药情绪。微胶囊化可在将药物的有效成分连同其特殊气味进行包埋，从而起到药物矫味的作用。3.1.4 抑制药物的毒副性。药物与β-CD 经过包埋，可明显改善其毒副性。例如扩充血管药维尔斯与水不相混溶，口服容易导致肝脏的首过效应。运用经β-CD 包合后所制备的注射剂，用肌肉注射的方式予以给药，发现受体对药物的摄取极大的提高，减弱药品对于肠胃体系的损害。3.1.5 当作缓控和靶向制剂的介质。CD 与药物包合能够起到药物储备的效果，支配药物开释，还能够加强亲脂性药物在微囊中的药物承载量，可以制取微囊，表现出靶向或缓控给药的效果。

3.2 β- 环糊精微胶囊制备方法

洞庭湖湿地旅游开发起步晚，已有产品单一，以传统的湖区风光参观为主，针对特色湖湘文化产品开发稀少，游客体验感欠佳。其湖区中部旅游景观产品十分单调，无层次立体感，连唯一有特色的旅游项目——观鸟，时空制约明显。

3.2.1 研磨法。把β- 环糊精与水充分溶解，之后添加药品使之磨成粉末状，烘干得到。研磨法操作简单易控制，只适合小量制备，不适合大规模生产。3.2.2 饱和水溶液法。此法使用最为普遍，具有条件温和，易控制等优点。罗德全探究饱和水溶液法生产蓬莪茂油β-CD 包合物，采用正交法得到了饱和水溶液法的最优工艺，用TLC 法解析莪术油在包合前后的有效物质依旧趋于稳定。3.2.3 超声法。此法运用声波，在特定波强度与时间的状态下，对药物和环糊精进行包合，具有轻松方便，降低成本，包埋率高等益处。朱雪荣经实验得到赤术挥发油的提炼与β-CD包埋的最优超声工艺。3.2.4 胶体磨法。此法简便快捷，且效率较高，可大规模生产。李希经过比照不同包合步骤对胡王使者挥发油的包合效果，得到此法与其他方法对羌活挥发油的包埋率高，且操作更为方便。3.2.5 冷冻干燥法。通过此法制备的微胶囊可制备针粉剂，且包合物溶解性好，外形较为疏松。可用于一些水溶性强，而且对温度敏感，易变质，变色的药物。3.2.6 喷雾干燥法。此种方法主要用于水溶性差的药物，包埋后的微胶囊水溶性较好。该法具有热稳定性高，产率高等特点。

投产运行后，随着生产过程控制的复杂化，该公司建设了生产管理控制中心(PMCC)，各个联合控制室中的生产数据通过单膜光缆传输到PMCC，用于实现生产调度对生产过程中重要参数的实时监视，统筹全公司的生产管理。控制系统网络由单纯的二层结构变为控制网、管理网和高级应用网3层结构，工业控制系统网络结构如图2所示。该情况下的控制系统从各个独立的控制网络，连接成一个大的工业控制网络，但该控制网络还相对独立，没有连入互联网。

3.3 β- 环糊精微胶囊的验证

3.3.1 显微镜法和电镜扫描。通过显微镜法和电镜扫描可清楚的观察出微胶囊包埋前后的晶格排列变化。通过镜检结果，可对包埋状态进行鉴定。李海亮[33]使用电镜扫视香松挥发油与β-CD 的混合物和包埋物，通过电镜扫视，可证明香松挥发油包合物奏效。3.3.2 薄层色谱法。拣选相宜的溶剂体系，通过芯材、包合物和CD 三者之间的TLC 分析对比，察看试验后斑点所处何处。在相仿的条件下，包埋物无扩散。3.3.3 红外光谱法。该法可用于含有羰基药物的微胶囊检测。红外光谱法可有效的检测分子的能级跃迁，从而确定其结构的变化。何嫒等利用红外光谱法对包埋前后壁材，芯材，包合物的光谱进行分析，可直观的从红外光谱图的特征峰确定包合成功。

除上述三种微胶囊鉴定方法外，常用还有X 线衍射法、核磁共振成像法，荧光光度法，圆二色谱法，热分析法等。