微囊化技术

微囊化技术及其应用

摘要：微胶囊技术是使用成膜材料把固体和液体包覆成微小颗粒的技术。本文介绍了微胶囊加工，选材等等方面，讨论了微胶囊化技术的研究现状和在各行业中的应用，展望今后的研究方向。

关键词：微胶囊；加工；应用

Microencapsulation Technology And Its Applications

HeSongYu

08 Biochemical Pharmaceutical Technology 0811020117

Abstract：Microcapsule techniques into the membrane material is the use of solid and liquid wrapped into tiny particles of technology. This paper introduces the characteristics and processing method microcapsule,etc, discussed the technology microcapsule,the research present situation and the application in various professions,looking to the future research direction.

Keywords：Microcapsule；Processing；Application

目录

1特点 (1)

2材料选择 (1)

3加工方法 (1)

3.1物理方法 (1)

3.1.1空气悬浮法 (1)

3.1.2 喷雾干燥法 (1)

3.1.3真空蒸发沉积法 (2)

3.1.4静电结合法 (2)

3.1.5挤压法 (2)

3.2物理化学法 (2)

3.2.1 单凝聚法 (2)

3.2.2 复凝聚法 (2)

3.2.3油相分离法 (2)

3.2.3液中干燥法 (3)

3.3化学方法 (3)

3.3.1界面聚合法 (3)

3.3.2界面缩聚法 (3)

4应用 (3)

4.1医药中的应用 (3)

4.2农业中的应用 (3)

4.3兽药中的应用 (4)

4.4食品工业中的应用 (4)

4.5细胞工程中的应用 (4)

4.6烟草中的应用 (5)

4.7其他方面的应用 (5)

5展望 (5)

参考文献 (6)

微囊也称微球，是用高分子材料（简称囊材）把分散的固态、液态等物质（简称囊心物）包埋成的微小密闭物。制备微囊的技术称为微囊化技术。在20世纪40年代，美国威斯康星大学的渥斯特教授发明了空气悬浮法制备微囊技术，并成功运用到药物的包衣中[1]。20世纪50年代，美国NCR公司的格林采用相分离复合凝聚法制备了明胶微囊并将其制成无碳复写纸，获得了专利[1]。20世纪60年代，高分子聚合方法应用于微囊制造[2]，微囊化技术开始在药剂学上得到应用[3]。微胶囊的粒径通常在2～1000μm，壁材厚度为0.2～10μm。

1特点

具有屏蔽味道，提高内容物稳定性，保护芯材物质免受环境影响；改变物料的存在状态、质量与体积；延缓或延长药物的释放时间，达到长效作用；同时可以防止药物被氧化、水解或挥发；增加难溶物的溶解度；隔离活性成分，降低挥发性，减少毒副作用，降低对健康的危害；用于特殊目的的不相溶物质的分离等优点。

2材料选择

工业上常用的壁材可分为两类,即天然的或半合成的高分子和合成高分子化合物。

天然和半合成高分子化合物：蛋白类(明胶，酪蛋白)；碳水化合物(阿拉伯胶，淀粉，琼脂，黄原胶)；纤维素类(甲基(乙基)纤维素，醋酸纤维素及其酯，羧甲基纤维素钠)；脂肪酸及衍生物(硬脂酸及其甘油酯，棕榈酸及其甘油酯)；脂肪醇及衍生物。

合成高分子化合物：乙烯基聚合物(聚乙烯醇，聚甲基丙烯酸甲酯，聚乙烯基吡咯烷酮，聚苯乙烯)；聚酰胺和聚酯(聚脲，聚氨基甲酸酯，尼龙6～10)；其它，如：氨基树脂，醇酸树脂，聚硅氧烷，环氧树脂[4]。

3加工方法

3.1物理方法

囊壁材料和囊芯颗粒通过物理的方法混合在一起，囊壁流过囊芯的周围形成微囊剂。具体方法有空气气悬浮法、喷雾干燥法等。

3.1.1空气悬浮法

这种方法是由美国人D.E.Wurster发明，所以又称Wurster法。先将芯材颗粒置于流化床中，冲入热空气使芯材随气流作循环运动，溶解或熔融的壁材通过床底或床顶的喷头雾化，喷洒在悬浮上升的芯材颗粒上并沉积在它表面，经过反复循环使溶剂挥发从而在芯材颗粒表面成膜，达到微胶囊化的目的。空气悬浮法适于固体药物的微胶囊化，此方法经济易行，产品质量控制好，利于大规模生产。

3.1.2 喷雾干燥法

先将芯材分散于壁材稀溶液中，加入乳化剂，乳化成O/W型乳状液。然后将此乳状液送到干燥塔中雾化成小液滴，这些液滴在喷入热空气后，液滴中的壁材遇热形成一种网状结构，水从壁材中快速蒸发，从而保证了芯材温度低于100℃，所以这种方法常用来微囊

化热敏性的药物。

3.1.3真空蒸发沉积法

把固体颗粒作芯材，壁材的蒸气凝结到芯材表面从而实现微囊化。

3.1.4静电结合法

把芯材与壁材制成带相反电荷的气溶胶微粒，然后使它们相遇通过静电吸凝结成囊。

3.1.5挤压法

在低温条件下微囊化的技术。原理是将混悬在一种碳水化合物介质中的芯材与壁材混合物经过模孔，用压力将其挤进壁材凝固浴，壁材析出然后硬化成囊。

3.2物理化学法

物理化学法通过改变温度、pH值、加入电解质等方法使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉出来并将芯材包覆形成微胶囊，具体有凝聚法、相分离法、干燥浴法等。

3.2.1 单凝聚法

在高分子囊材溶液中加入凝聚剂以降低高分子溶解度凝聚成囊。如以明胶为囊材，凝聚条件是明胶—硫酸钠—水的单凝聚三元相。将药物在30～50g/L明胶溶液中制成混悬溶液或O/W型乳状液，加热至50℃，然后加稀酸调至pH 3.5～3.8，溶液加凝聚剂Na2SO4溶液得凝聚囊，继续加稀释液得沉降囊，冷却至15℃以下加甲醛溶液，用20% NaOH 溶液调至pH 8-9得固化囊，用水洗至无甲醛得微囊[13]。马英丽[7]采用单凝聚法制备葛芩微囊。葛芩组方总黄酮提取物获得理想的释药效果并提高了黄芩总黄酮类成分的稳定性。李仲昆[8]用单凝聚法制备荨麻提取物微囊，采用正交设计法对荨麻提取物微囊制备工艺进行了研究。

3.2.2 复凝聚法

以两种带相反电荷的壁材物质做包埋物,芯材分散于其中后,通过改变体系的pH值、温度或水溶液浓度,使两壁材相互作用形成一种复合物,导致溶解度下降而凝聚析出形成微胶囊。如芯材(VA)+壁材(明胶、阿拉伯胶)乳化，通过复凝聚反应，经过喷雾干燥，从而得到微胶囊产品[13]。王华[9]等研究了复凝聚法制备凝聚液、喷雾干燥法进行干燥的维生素A微胶囊化的工艺。尚北城[10]等以明胶-阿拉伯胶作为囊材，用复凝聚法制备酮康唑微囊，大大提高了酮康唑的稳定性。蔡杰[11]等用复凝聚法能成功地将天然维生素E由油状液体转变为微囊，提高了天然维生素E的利用率，制剂具有较高的质量及稳定性。

3.2.3油相分离法

在囊材溶液中加入一种对囊材不溶的溶剂(非溶剂)引起相分离，而将药物包裹成囊。药物可以是固态或液态，但必须在溶剂和非溶剂中均不溶解也不起反应。疏水囊材用有机溶剂溶解后可与囊材混合，亲水性药物不溶于有机溶剂，可混悬或乳化在囊材溶液中，然后加入争夺有机溶剂的非溶剂，使材料降低溶解度而从溶液中分离，过滤，除去有机溶液即得微囊。

3.2.3液中干燥法

从乳状液中除去分散相挥发性溶剂以制备微囊，亦称为乳化—溶剂挥发法。液中干燥法工艺包括两个过程：溶剂萃取过程(两液相之间)和溶剂挥发过程(气液相之间)。根据操作的不同，可分为连续干燥法、间歇干燥法和复乳法。

3.3化学方法

化学法是利用在溶液中单体或高分子通过聚合反应或缩合(交联)反应，产生囊膜或基质制成微囊的方法。

3.3.1界面聚合法

利用在界面处发生聚合反应而形成纳米粒，不仅包封率高，而且能很好地保护药物，是制备纳米级包囊的新方法。张津辉等[12]将聚乳酸(PLA)溶于丙酮，将药物溶于水相，然后将所形成的丙酮D油体系注入含有表面活性剂的水中。由于丙酮迅速穿透界面，大大降低了界面张力，形成的纳米液滴，使在水中不能溶解的聚乳酸逐渐向界面迁移、沉积，最终形成纳米级包囊。

3.3.2界面缩聚法

在分散相(水相)与连续相(有机相)的界面上发生单体的缩聚反应，如其中一相用水，水相中含1，6-己二胺和碱，另一有机相含对苯二甲酰氯的环己烷、氯仿的溶液[13]。将以上两相接触后，在界面处进行缩聚反应。生成的聚酰胺就是囊材，与囊心物的周围形成单个囊心物的球状膜壳形微囊。

4应用

目前微囊技术应用于医药、农业、兽药、食品加工、细胞工程等多个领域。

4.1医药中的应用

将药物微胶囊化不仅可以掩盖有异味的鱼油、磺胺嘧啶钠及某些中药等的不良气味；而且还可提高阿司匹林等药物的稳定性。用具有特殊性质的壁材制备药物微胶囊，还可以使用药更安全并改变药物的释放行为，如微胶囊化后的吲哚美辛对胃几乎没有刺激，胰岛素水蛭素微胶囊在胃液中没有明显的释放，而在肠液中释放较快[1]。如果在微胶囊药物中加有磁性材料，在外磁场的作用下可使药物集中到肿瘤部位实现专一靶向性[6]。

4.2农业中的应用

农药微囊剂可以用来降低农药对人畜的毒性、延长持效期、减少蒸发、避免药害、保护农药使其不至于在环境中快速降解、减少滴漏、降低农药在环境中的含量、增加农药的应用范围等[14]。我国已开发出首个生物农药微囊制剂“菊灵3号”。3% 除虫菊素微囊悬浮剂经国家农药检定所批准，于2004年和2005年分别在广州、海口、武汉、昆明进行了2年的防治蔬菜蚜虫的田间小区药效试验。试验表明，作为生物农药，3%除虫菊素微囊悬浮剂具有很好的防治效果和经济效益[15]。章东生[16]对杀扑磷微囊悬浮剂的毒性进行试验，对雌、雄大鼠急性经口毒性为369mg/kg、430mg/kg；急性经皮毒性均大于2000mg/kg，属于中等

毒性的杀虫剂。中等用量下，对蚧壳虫药后3d和14d的防效均在75%左右,与同剂量乳油的速效性相当，持效性优于乳油。试验剂量下对柑橘树无药害，对主要害虫天敌没有不良影响。与乳油相比，他减少了有机溶剂的使用，并降低了毒性。

4.3兽药中的应用

李富荣[17]用吡喹酮脂质体治疗小鼠继发性腹腔泡球蚴病囊肿抑制率达68.7%，而游离吡喹酮组为14.25%，疗效明显提高。李广林[18]等用较廉价的大豆磷脂制备5%阿苯达唑脂悬液，治疗绵羊细粒棘球蚴包虫病，1个月后剖杀，用病羊包囊液中原头蚴感染小白鼠，判断杀蚴效果，证明药效高于单纯阿苯达唑组。王敏儒 [19]等以生物可降解的材料聚乳酸(PLA)为载体，用乳化溶剂挥发法制备伊维菌素的聚乳酸微球，体外试验证明，微球无明显突释现象,可缓慢地以接近恒速释药，适合临床投药方便，投药次数少的客观需要。还有人将青霉素包在脂质体中与耐药金黄色葡萄球菌共培养，细菌的生长受到明显抑制，而同一种单纯药物无此作用。

4.4食品工业中的应用

微胶囊在食品工业中的应用主要包括：食品微胶囊化、食品添加剂微胶囊化、营养素微胶囊化以及酶的微胶囊化。凡是食品中需要改变形状并保持其特定性能的都可作为芯材。如含有高度不饱和脂肪酸的油脂（深海鱼油、月见草油等），因极易氧化而失去功能，因此有必要微胶囊化以保持其原有特性[6]。再如在95℃微胶囊化的维生素C的保存率为95%以上[20]，而相同条件下未胶囊化的维生素C的保存率仅为42%-49%。

4.5细胞工程中的应用

细胞微囊化为细胞大规模、高活性体外培养及长期存储提供了新的途径[21]。同时微囊免疫隔离技术是克服免疫排斥反应的有效方法之一[22]。微囊化细胞一方面有较好的免疫隔离作用，另一方面他的半透膜表面可以容许小分子物质的通过，保证了囊内移植物的存活。海藻酸钙-聚赖氨酸-海藻酸钙是应用比较成熟的微囊材料，具有较好的生物相容性和机械稳定性，能提高细胞的生物活性和分泌功能。随着组织工程技术的发展，以生物可降解材料聚β-羟基丁酸酯为载体的肾上腺细胞移植已经进入实验研究，研究发现该材是一种较好的细胞载体，可以促进移植细胞的生存、功能的恢复，有着广阔的应用前景。

4.6烟草中的应用

李璠[23]选用β-环糊精做为囊材，利用烟用香精β-苯乙醇、异戊酸及香叶油作为包埋对象，控制不同的包埋条件，获得目标微胶囊。最后研究发现β-环糊精对3种烟用香精均有一定的包埋作用，对于液体香精固体化，防止香精物质的挥发起到了一定的功效。

4.7其他方面的应用

微胶囊还可应用于涂料、纺织、日用化妆品等行业中。如将酞菁铜颜料用丙烯酸树脂制成微胶囊后，粉尘明显减少，制得的水性墨光泽度高、透明度好[6]。脂质体由于无毒，

并与人体有很好的生物相容性，从而广泛应用于食品、化妆品和医药等行业。如把SOD用脂质体包裹后涂于皮肤上可增加受损皮肤腺的吸氧能力，防止皮肤老化，对光过敏以及皮肤病的发生有很好的预防作用[5]。还有正在研制的抗癌药脂质体有紫杉醇、长春新碱、喜树碱等，而柔红霉素脂质体也正在临床试验中[6]。

5展望

微囊技术自从进入实用阶段以来一直得到广泛的应用，这项技术的发展已经深入到医药、食品、农业等领域，改变着传统的产品形式，让人们享受新型技术带来的高效、舒适和便捷。然而对于微囊技术本身，在理论和应用方面都仍有一些问题需要解决。如继续深入研究微囊的表征方法，芯材的释放机理；开发安全的、经济的、通用性广的壁材；不断改进制备工艺、研制便于工业化生产的设备，使实验室的研究成果尽早大规模生产化。

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