药用微型胶囊研究进展1.doc

药用微型胶囊研究进展前言微胶囊是指由天然或人工合成的高分子材料研制而成的具有聚合物壁壳的微型容器或包装物。其大小在几微米至几百微米范围内( 直径一般在5200m)，需要通过显微镜才能观察到。微胶囊技术是一种将成膜材料(常选用热塑性高分子材料) 作为壳物质，用固体、液体或气体为芯物质包覆成核壳形态结构的胶囊，壳的厚度为0 . 2 1 0 m 。这种壳核结构使微胶囊具有保护、阻隔性，使受外壳保护的芯物质既不会受到外界环境的侵入影响，同时又具有不会向外界逸出的阻隔性能。 制备微囊剂可选用水溶或水不溶性高分子材料随着高分子材料研究的进展，生物降解性高分子材料在微囊剂中的应用也逐日增多。应用较广泛的高分子材料有明胶、淀粉、白蛋白、聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚乳酸、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯烷基酯、乙基纤维素等。当然这就使得微胶囊的种类日趋繁多主要组成部分也在相应的发生着微妙的变化。微胶囊的用途广泛从而使得研究微胶囊的用途也成为了发展的必要。1微胶囊的特性及其制备方法1.1 化学法制备微胶囊化学法的优点在于可以有效地包覆疏水性物质或疏水性大单体，且原料多样，可以制备不同类型的微胶囊，主要包括细乳液聚合、悬浮聚合、原位聚合、界面聚合及乳液聚合等。1.1.1界面聚合法界面聚合发生在2种不同的聚合物溶液之间，将2种活性单体分别溶解在不同的溶剂中，当一种溶液被分散在另一种溶液中时，相互间可发生聚合反应，该反应在2种溶液的界面进行。界面聚合反应法已成为一种较新型的微胶囊化方法。利用界面聚合法可使疏水材料的溶液或分散液滴微胶囊化，也可使亲水材料的水溶液或分散液微胶囊化。界面聚合法微胶囊化的产品很多，如甘油、水、药用润滑油、酶血红蛋白等。美国杜邦公司于1957年利用界面缩聚反应制备聚酰胺并取得工业化后，此法就被开发用于制备各种微胶囊。界面聚合法一般形成壁材结构的物质为：聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚脲等。其一般应用到记录材料、香料、农药、胶黏剂等领域。1.1.2原位聚合法原位聚合法是一种和界面聚合法密切相关的微胶囊化技术，界面聚合参加反应的单体一种是水溶性的，另一种是油溶性的。在原位聚合中，是把单体和引发剂全部加入分散相或连续相中，即单体和引发剂全部溶于囊芯的内部或外部。由于单体在一相中是可溶的，而生成的聚合物在整个体系中是不溶的，聚合物就会沉积在芯材液滴的表面。1.2物理化学法又称相分离法。此法是先将聚合物溶于适当的介质( 水或者有机溶剂)，并将被包裹物分散于该介质中，然后向介质中逐步加入聚合物的非溶剂，使聚合物从介质中凝聚出来，沉积在被包裹颗粒表面而形成微胶囊。物理化学法主要是通过改变温度、pH值、加入电解质等，使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉，并将芯材包覆成微胶囊。凝聚法根据芯材的水溶性不同可分为水相分离法和油相分离法；根据聚合机理不同分为单凝聚法和复凝聚法。物理化学法主要包括水相分离法( 凝聚法)、油相分离法、干燥浴法(复相乳液法)、熔化分散法、冷凝法和粉末床法。1.2.1复合凝聚法利用2种带相反电荷的高分子材料，互相交联形成复合囊材，溶解度降低，可将囊芯物包裹在内，析出。1.2.2复相乳液法将壁材与芯材的混合物乳化后再以液滴形状分散到介质中，形成双重乳状液，随后通过加热、减压、搅拌、溶剂萃取、冷冻、干燥等手段将壁材中的溶剂去除，形成囊壁，再与介质分离得到微胶囊产品。1.3 物理法物理法是借助专门的设备通过机械搅拌的方式首先将芯材和壁材混合均匀，细化造粒，最后使壁材凝聚固化在芯材表面而制备微胶囊。根据所用设备和造粒方式的不同，物理机械法制备微胶囊可采用空气悬浮法(Wurster法)、喷雾法、真空镀膜法及静电结合法等。1.3.1 空气悬浮法15空气悬浮法的特点是以固体的芯材颗粒为模板，通过空气气流的作用，使囊材在模板上凝结并固化。该法是用流化床的强气流将芯材颗粒悬浮于空气中，通过喷嘴将调成适当黏度的壁材溶液喷涂于微粒表面。提高气流温度使壁材溶液中的溶剂挥发，则壁材析出而成囊。1.3.2 喷射干燥喷射干燥微胶囊化的第一步是把芯材乳化分散到壁材的浓溶液中。芯材通常为不溶于水的油剂( 香料、维生素) ，乳化直至形成较小的油滴( 1 3 m )；壁材通常是一种可溶于水的高聚物，如阿拉伯胶或改性淀粉及其与水解淀粉或水解明胶的混合物，主要是这些材料在高浓度的壁材喷射干燥过程中不会形成高黏度的溶液。水通常是许多喷射干燥微胶囊化的良好溶剂，若用其他溶剂则要注意溶液的燃烧性和毒性，否则在喷射干燥过程中不能应用。1.3.3 溶剂蒸发法该法是将芯材、壁材依次分散在有机相中，然后加到与壁材不相溶的溶液中，加热使溶剂蒸发，壁材析出而成囊。溶剂蒸发法适用于非水溶性聚合物对活性物质的包裹。其操作过程包括： 将芯材分散于有机溶剂中；加入作为壁材的聚合物；将上述溶液加到水溶液( 或水) 中，搅拌乳化；蒸发除去有机溶剂，析出胶囊。2 微胶囊的应用2.1 热敏型微胶囊此种微胶囊壁材是热塑性的。由于温度升高而使壁材软化、破裂释放出芯材物质，或虽壁材受热后无变化而芯材物质由于温度的改变而发生分子重排或几何异构产生颜色变化现在的热敏成像信息记录材料领域，在其发展的早期是采用单纯的分散技术，把无色染料或重氮盐作为结晶颗粒直接分散于显色剂后通过热打印头加热使二者熔化接触发生成色反应的。但该技术使用的材料在常温保存时染料与显色剂缓慢发生反应而发色，并且不耐运输，形成的影像稳定性也较差。2.2 光敏微胶囊光敏变色染料是一种能在紫外光或可见光照射下发生变色，光线消失后又可逆地变到原来颜色的功能性染料。将变色染料微胶囊化可使其与外界环境隔离，并在特定条件下释放。壁材破裂后，包含于微胶囊中的光敏变色染料吸收特定波长的光，发生感光而产生相应的反应或变化。国内光敏变色染料微胶囊化目前处于起步阶段，而国外相应产品价格昂贵，且市场前景广阔。2.3 光热敏微胶囊光热敏微胶囊技术是集光敏技术、热敏技术和微胶囊技术于一体的新型光信息记录技术，不仅避免了图像不易保存的缺陷，还解决了压敏、热敏技术和激光打印、复印技术影像分辨率受设备性能限制的问题。光热敏微胶囊材料是一种干式加工非银盐记录材料，能记录某一波段的光信息，通过加热的方式使其显现影像。2.4 缓释型微胶囊微胶囊释放原理主要有3 种：外压( 压力、切变、研磨、收缩) 或内压( 蒸汽压、渗透压) 使囊膜破裂而释放出芯材物质。囊膜的降解或溶解。受热可以使囊膜熔融或分解，囊膜降解；用水或其他溶剂浸渍，囊膜溶解，芯材释放出来。芯材通过囊膜的扩散、渗透而释放出来。总的来说，主要是通过胶囊破裂而产生的快速释放或通过囊膜的渗透的缓慢释放。缓释型微胶囊的壁相当于一个半透膜，在一定条件下可允许芯材物质透过，以延长芯材物质的作用时间。2.5热膨胀型微胶囊热膨胀型微胶囊是一种遇热体积发生变化的微胶囊。壁材为热塑性的高气密性物质，而芯材为易挥发的低沸点溶剂，随着温度升高而高于溶剂的沸点时，溶剂汽化而使胶囊膨胀，冷却后胶囊能够维持膨胀后的状态。热膨胀型微胶囊采用原位聚合法制备。其过程是把含有发泡剂、单体液体在非溶解性的液体介质中通过机械剪切力的作用分散成为所需求的粒径的液滴。液滴由于固体粉末分散剂和水溶性聚合物分散剂的加入而稳定化，并在整个过程中在温和搅拌条件下不会凝聚形成大的液滴。稳定的含有单体的液滴在聚合条件下进行聚合，由于聚合物不溶于发泡剂中，因而逐渐层析在油相与水相界面形成胶囊囊膜，最终形成所要求的对称单核微胶囊。结语国外对微胶囊的研究起步较早，且近二十年日本在该领域有很多专利和产品相继问世，对该领域有绝对的领先地位；而我国对微胶囊的需求随着其应用领域的不断增加而增大。但完全依赖进口的现状使国内的应用开发成本增加，限制了微胶囊在国内的广泛使用。目前国内加大了在该领域的投入与开发，也相应地制备出一些性能优良的微胶囊产品，但与国外相比还存在一定的差距。参考文献：1 许燕侠, 赵亮, 刘挺, 等. 微胶囊的制备技术J. 上海化工, 2005, 30(3): 20-24.2 徐炽焕. 微胶囊的制备及其应用J. 化工新型材料,2005, 33(11): 75-78.3 董翠华, 龙柱, 庞志强. 微胶囊技术及其在功能纸中的应用J. 中国造纸, 27(4): 53-56.4 赵永金, 吴海燕. 微胶囊技术应用进展J. 兵团教育学院学报, 2000, 10(3): 42-44.5 徐静逸, 吴潮波, 张大德, 等. 微胶囊技术与影像材料J. 信息记录材料, 2005, 6(4): 11-16.6 刘云飞, 杨荣杰. 微胶囊的制备与应用J. 材料导报,1998, 12(4): 50-52.7 王忠和, 朱俊晨, 陈惠音. 微胶囊技术的新进展J. 现代食品科技, 2005, 21(3): 165-168.8 吕卉. 聚合物中空微球的制备、功能化及组装D. 吉林: 吉林大学, 2007.9 国栋, 郭虹, 翟玉春. 微胶囊技术及其在涂料中的应用J. 材料与冶金学报, 2005, 4(3): 206-209.10 高培, 冯亚青, 李刚, 等. 界面聚合法制备黄色电子墨水微胶囊J. 精细化工, 2007, 24(1): 6-9.11 李立, 薛敏钊, 王伟, 等. 原位聚合法制备分散燃料微胶囊J. 精细化工, 2004, 21(1): 76-80.12 郭慧琳, 李恒欣, 范辉, 等. 原位聚合法制备红色电子墨水微胶囊J. 功能材料, 2006, 37(4): 559-561.13 刘晓庚, 谢亚桐. 微胶囊制备方法的比较J. 粮食与食品工业, 2005, 12(1): 28-31.14 纪俊玲, 汪信. 微胶囊分散染料及其在纺织上的应用C/2006 第三届全国染整清洁生产、节水、节能、降耗新技术交流会论文集. 无锡: 出版者不详, 2006.15 王丰. 原位凝聚法制备聚电解质微胶囊及其性能研究D. 浙江: 浙江大学, 2007.16 罗艳, 陈水林. 微胶囊技术J. 日用化学品科学, 1999（5): 181-185.17 张可达, 徐冬梅, 王平, 等. 微胶囊化方法J. 功能高分子材料, 2001, 14(4): 474-480.18 李卓. 聚脲微胶囊的研制及其在纺织上的应用D. 上海: 东华大学, 2002.19 甄朝晖, 陈中豪. 压敏型脲醛树脂微胶囊的研制J. 中国造纸, 2006(7): 18