マイクロカプセル化とは、 微粒子 や液滴を コーティング で覆い、有用な特性を持つ小さなカプセルを作るプロセスです。 [ 1 ] [ 2 ] 食品成分 [ 3 ] 酵素 、細胞 、その他の物質をマイクロメートルスケールで封入するために使用されます。マイクロカプセル化は、硬質または軟質の 可溶性 フィルムでできたマイクロメートルの壁の中に固体 、液体 、または気体 を封入し、投与頻度を減らし、医薬品 の分解を防ぐためにも使用できます。[ 4 ]
最も単純な形態では、マイクロカプセル は、ほぼ均一な壁で囲まれた小さな球体で、内部に何らかの物質を封入しています。マイクロカプセル内部に封入された物質は、コア、内部相、または充填物と呼ばれ、壁はシェル、コーティング、または膜と呼ばれることもあります。脂質やアルギン酸 などのポリマーといった一部の物質は、目的 の物質を内部に閉じ込めるために混合物として使用されることがあります。ほとんどのマイクロカプセルは、数ナノメートルから数マイクロメートルの直径の細孔を持っています。コーティングに一般的に使用される材料は次のとおりです。
マイクロカプセル ：固体シェルが内部のコアを形成し、その中に恒久的または一時的に物質を封入できる空間を持つ中空の微粒子。
注 ：これらの物質は、香料化合物、医薬品、農薬、染料、または類似の物質である可能性があります。
定義は拡大され、フレーバー のカプセル化が最も一般的であるほとんどの食品が含まれるようになった。[ 6 ] 物理的 および化学的特性に依存する。 [ 7 ]
しかしながら、多くのマイクロカプセルは、これらの単純な球体とはほとんど似ていない。中心部は、結晶、ギザギザの 吸着 粒子、エマルジョン 、ピッカリングエマルジョン 、固体懸濁液 、あるいはより小さなマイクロカプセルの懸濁液である場合がある。マイクロカプセルは、複数の壁を持つ場合もある。
マイクロカプセル製造技術 イオン架橋ゲル化は、アルギン酸ポリマー鎖中の 尿酸 単位が多価陽イオンと架橋結合することによって起こる。これらの陽イオンには、カルシウム、亜鉛、鉄、アルミニウムなどが含まれる。
コアセルベーション相分離は、連続攪拌下で行われる3つのステップから構成される。
混ざり合わない3つの化学相（液体製造媒体相、コア材料相、コーティング材料相）が形成される。 コーティングの成膜：コア材料をコーティングポリマー溶液中に分散させる。コアの周囲にコーティングポリマー材料を塗布する。コア材料と媒体相との間に形成された界面に吸着したポリマーにより、コアの周囲に液状ポリマーコーティングを成膜する。 塗膜の硬化：塗膜材料を溶媒相と混和させず、硬化させる。これは、熱処理、架橋、または溶解技術によって行われる。
界面架橋 界面架橋は界面重縮合から派生したもので、医薬品や化粧品用途において毒性のあるジアミンの使用を避けるために開発されました。この方法では、活性水素原子を含む小さな二官能性モノマーが、タンパク質などのバイオ由来ポリマーに置き換えられます。エマルションの界面で反応を行うと、酸塩化物がタンパク質の様々な官能基と反応し、膜が形成されます。この方法は非常に汎用性が高く、マイクロカプセルの特性（サイズ、多孔性、分解性、機械的強度）をカスタマイズできます。マイクロ流体チャネルにおける人工マイクロカプセルの流れ：
その場重合 いくつかのマイクロカプセル化プロセスでは、単一モノマー の直接重合が粒子表面で行われます。例えば、あるプロセスでは、セルロース 繊維を乾燥トルエンに浸漬しながら ポリエチレン でカプセル化します。通常の堆積速度は約0.5μm/分です。コーティングの厚さは0.2～ 75μm（0.0079～2.9528ミル） です。コーティングは、鋭利な突起部でも均一です。タンパク質マイクロカプセルは生体適合性 と生分解性を 備えており、タンパク質骨格の存在により、界面重縮合によって得られるものよりも膜の耐性と弾性が向上します。
マトリックス重合 多くの製造工程では、粒子形成時にコア材料がポリマーマトリックスに埋め込まれる。この種の簡便な方法としては、マトリックス材料から溶媒を蒸発させることで粒子を形成する噴霧乾燥法がある。しかし、マトリックスの固化は化学変化によっても引き起こされる可能性がある。
放出方法とパターン マイクロカプセル化アプリケーションの目的がコアを周囲から隔離することであっても、使用時には壁を破る必要があります。多くの壁は、筆記時に染料粒子を破ってコピーを作成する場合のように、圧力やせん断応力によって容易に破れます。カプセルの内容物は、 腸溶性薬剤コーティング の場合のように、壁を溶融したり、特定の条件下で溶解したりすることによって放出されることがあります。[ 8 ] 酵素 攻撃、化学反応、加水分解 、または緩やかな崩壊によって破壊されます。
マイクロカプセル化は、薬物の体内への放出を遅らせるために利用できます。これにより、1回の徐放投与で、カプセル化されていない薬物の複数回の投与を代替できる可能性があり、また、血中濃度が初期段階で高くなるのを防ぐことで、一部の薬物の毒性副作用を軽減できる可能性があります。通常、望ましい放出パターンが存在します。場合によっては、放出速度が一定であるゼロ次放出となることもあります。この場合、マイクロカプセルは有効期間中、1分または1時間あたり一定量の薬物を放出します。これは、マイクロカプセル内に固体貯蔵部または溶解性薬物が維持されている限り可能です。
より一般的な放出パターンは一次反応であり、薬物源が枯渇するまで放出速度は時間とともに 指数関数的に減少します 。この場合、マイクロカプセル内部には一定量の薬物が溶解しています。薬物が拡散するにつれて、カプセル内部と外部の濃度差は継続的に減少します。
しかしながら、カプセル化された物質の放出には、他にもいくつかのメカニズムが関与している可能性がある。これらには、生分解、浸透圧、拡散などが含まれる。それぞれは、作製されたカプセルの組成とそれが存在する環境によって異なる。したがって、物質の放出は、同時に作用する様々なメカニズムの影響を受ける可能性がある。[ 9 ]
アプリケーション マイクロカプセル化の応用例は数多く存在する。
これは主に、カプセル化される製品の安定性と寿命を向上させ、製品の取り扱いを容易にし、内容物の制御された放出を可能にするために使用されます。 他のケースでは、コアを完全に分離するのではなく、薬剤の制御放出 のように内容物を放出する速度を制御することが目的です。 [ 13 ] 栄養補助食品である硫酸第一鉄は、胃を通過して腸で放出されるようにマイクロカプセル化されている。これにより、胃の不快感が最小限に抑えられる。 アスピリンも同様に扱われる。 日焼け止めの中にはシリカゲル でカプセル化されているものもあります。その一つが「Eusolex UV-Pearls」です。これらの化学物質はホルモンかく乱作用を 持つ可能性があるため、カプセル化によって塗布時まで使用者を保護します。[ 14 ] 農薬は 取り扱いが危険ですが、カプセル化すれば危険性は軽減されます。[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] 問題は、中心部の味 や臭いをマスキングするという単純なものから、 吸着 または抽出 プロセスの選択性を高めるという複雑なものまで様々である。
参考文献 ↑ アマラル、ペドロ・エンリケ・ロドリゲスはそうする。アンドラーデ、パトリシア・ロペス。コント、レイラン・コスタ・デ（2019-09-27）。マイクロカプセル化と食品科学および技術におけるその使用: レビュー 。インテックオープン。ISBN 978-1-83881-870-8 。 1 2 Lamprecht, Alf; Bodmeier, Roland (2010). "マイクロカプセル化". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . doi : 10.1002/14356007.a16_575.pub2 . ISBN 978-3-527-30385-4 。↑ シルバ、パブロ・テイシェイラ・ダ。フライズ、リーダーのルーシー・マーティンス。メネゼス、クリスティアーノ・ラガニン・デ。ホルケム、アウグスト・タッシュ。シュワン、カルラ・ルイサ。ウィグマン、エヴリン・フランシーヌ。バストス、ジュリアナ・デ・オリベイラ。シルバ、クリスティアン・デ・ボナ・ダ（2014）。 「マイクロカプセル化: 食品技術における概念、メカニズム、方法、およびいくつかの応用」 。 シエンシア・ルーラル 。 44 (7): 1304–1311 。 土井 : 10.1590/0103-8478cr20130971 。 ISSN 0103-8478 。 S2CID 42045080 。 ↑ Singh, MN; Hemant, KS; Ram, M; Shivakumar, HG (2010). "マイクロカプセル化：制御された薬物送達のための有望な技術" . Research in Pharmaceutical Sciences . 5 (2): 65– 77. PMC 3093624 . PMID 21589795 . ↑ Vert, Michel; Doi, Yoshiharu; Hellwich, Karl-Heinz; Hess, Michael; Hodge, Philip; Kubisa, Przemyslaw; Rinaudo, Marguerite; Schué, François (2012年1月11日). "生体関連ポリマーおよび用途に関する用語（IUPAC勧告2012）". Pure and Applied Chemistry . 84 (2): 377–410 . doi : 10.1351/PAC-REC-10-12-04 . ↑ Choudhury, Nitamani; Meghwal, Murlidhar; Das, Kalyan (2021-06-18). "マイクロカプセル化：食品における概念、方法、特性、および応用に関する概要" . Food Frontiers . 2 (4): 426– 442. doi : 10.1002/fft2.94 . ISSN 2643-8429 . S2CID 237925118 . ↑ Fanger, Gene O. (1974), "マイクロカプセル化：簡単な歴史と紹介" , Vandegaer, Jan E. (編), Microencapsulation: Processes and Applications , Boston, MA: Springer US, pp. 1–20 , doi : 10.1007/978-1-4684-0739-6_1 , ISBN 978-1-4684-0739-6 2022年2月28日 取得↑ 「医学辞典：腸溶性コーティング」 。Freedictionary.com 。 2009年 2月9日 取得 。 ↑ Barba, AA; d'Amore, M.; Chirico, S.; Lamberti, G.; Titomalino, G. (2009). "異なる形状のマトリックスからの薬物放出速度を予測するための一般的なコード". European Journal of Pharmaceutical Sciences . 36 ( 2– 3): 359– 368. doi : 10.1016/j.ejps.2008.10.006 . PMID 19022380 . ↑ Green LJ、Bhatia ND、Toledano O 、 Erlich M、Spizuoco A、Goodyear BC、York JP、Jakus J (2023 年 12 月)。 「局所皮膚科用途 で 使用 さ れるシリカベースのマイクロカプセル化」 。Archives of Dermatological Research。315 ( 10 ): 2787–2793。doi : 10.1007/s00403-023-02725 - z。PMC 10616207。PMID 37792034 。 ↑ ルビラル、モニカ。モラレス、エドゥアルド。コントレラス、カーラ。カロライナ州セバージョス。アセベド、フランシスカ。ビジャロエル、マリオ。カロライナ州シェーン（2012年4月）。 「オメガ3脂肪酸源としてマイクロカプセル化された亜麻仁油を強化した粉末スープの開発」。 欧州脂質科学技術ジャーナル 。 114 (4): 423–433 。 土井 : 10.1002/ejlt.201100378 。 hdl : 10533/126842 。 ↑ Breternitz, Nirse Ruscheinsky; Bolini, Helena Maria André; Hubinger, Miriam Dupas (2017年9月)「ムール貝（Perna perna）タンパク質加水分解物のマイクロカプセル化によって製造された新しい食品香料の官能受容性評価」 LWT - Food Science and Technology . 83 : 141–149 . doi : 10.1016/j.lwt.2017.05.016 . ↑ Singh, MN; Hemant, KSY; Ram, M.; Shivakumar, HG (2010). "マイクロカプセル化：制御された薬物送達のための有望な技術" . Research in Pharmaceutical Sciences . 5 (2): 65– 77. ISSN 1735-5362 . PMC 3093624 . PMID 21589795 . ↑ チリミンナ、ロザリア。シオルティーノ、マルツィア。アロンゾ、ジュゼッペ。シュライバー、アスター・デ;パリアーロ、マリオ (2011)。 「分子からシステムへ: シリカベースの材料におけるゾルゲルマイクロカプセル化」。 化学レビュー 。 111 (2): 765–789 . 土井 : 10.1021/cr100161x 。 PMID 20726523 。 ↑ Hedaoo, Rahul K.; et al. (2014). "Fabrication of Core–Shell Novel Polyurea Microcapsules Using Isophorone Diisocyanate (IPDI) Trimer for Release System". International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials . 63 (7): 352– 360. doi : 10.1080/00914037.2013.845191 . S2CID 94019457 . ↑ RK Hedaoo、PP Mahulikar、VV Gite、「ペンディメタリン封入のためのレゾルシノールベースの架橋フェノールホルムアルデヒドマイクロカプセルの合成と特性評価」、Polymer-Plastics Technology and Engineering 52 (3)、243-249、 https://doi.org/10.1080/03602559.2012.745555 ↑ Mervosh, TL; EW Stoller; FW Simmons; TR Ellsworth; GK Sims (1995). "Effects of starch encapsulation on clomazone and atrazine movement in soil and clomazone volatilization". Weed Science . 43 (3): 445– 453. Bibcode : 1995WeedS..43..445M . doi : 10.1017/S0043174500081455 . S2CID 138347374 . ↑ Puddu, M.; Paunescu, D.; Stark, WJ; Grass, RN (2014). "磁気的に回収可能な耐熱性疎水性DNA/シリカカプセル化物とその不可視オイルタグとしての応用". ACS Nano . 8 (3): 2677–2685 . Bibcode : 2014ACSNa...8.2677P . doi : 10.1021/nn4063853 . PMID 24568212 . ↑ Grass, RN; Heckel, R.; Puddu, M.; Paunescu, D.; Stark, WJ (2015). "誤り訂正符号を用いたシリカ中のDNA上のデジタル情報の堅牢な化学的保存". Angewandte Chemie International Edition . 54 (8): 2552– 2555. Bibcode : 2015ACIE...54.2552G . doi : 10.1002/anie.201411378 . PMID 25650567 . ↑ アイズプルア・オライゾラ、オイエル；ナバロ、パトリシア。ヴァレーホ、アシエ。マイタン州オリバレス。エチェバリア、ネストル。ウソビアガ、アレサッツ (2016-01-01)。 「ヴィティス・ヴィニフェラブドウ廃棄物由来のポリフェノールのマイクロカプセル化と保存安定性」 。 食品化学 。 190 : 614–621 . 土井 : 10.1016/j.foodchem.2015.05.117 。 PMID 26213018 。
参考文献 Prakash, S. et al.「腸内細菌叢とヒトの健康：マイクロカプセル化細菌細胞の使用に重点を置いて」、 Journal of Biomedicine and Biotechnology (2011)、 Brandau, T (2002). 「単分散制御放出マイクロカプセルの調製」. Int. J. Pharm . 242 ( 1–2 ): 179–184 . doi : 10.1016/S0378-5173(02)00151-5 . PMID 12176243 .
外部リンク サウスウエスト研究所 パフォーマンス - 食品および動物飼料ソリューション |先進的でカスタマイズ可能かつ生分解性のマイクロカプセル| カリクシア 微細孔
