6.5.2 forberedelse

udviklingen af et mikropartikulært system skal tage højde for det samlede system: selve partiklen, frigørelsesmekanismen og komponenterne. Hver af disse parametre skal optimeres for at opnå et tilfredsstillende produkt. Derfor findes der mange mikroindkapslingsmetoder i henhold til egenskaberne ved det materiale, der skal indkapsles, opløseligheden af det vægdannende materiale, partikelstørrelsen, vægtykkelsen og permeabiliteten, frigivelseshastighed og fysiske egenskaber af stoffer.

Ved valget af mikroindkapslingsprocessen skal forskellige fysiske egenskaber, såsom opløselighed og kapacitet af kernen, der skal omringes af vægmaterialet, overvejes. Kernen er muligvis ikke opløselig i opløsningsmidlet i den vægdannende polymer, og den må ikke være i det væsentlige ublandbar i væskekernen. I spraybelægningen kan et vandopløseligt fast stof overtrækkes med en vandopløselig polymeropløsning på grund af den hurtige fordampning af vand under dannelsen af mikropartiklen.

væggens elasticitet bestemmes af materialets art (f.eks. polymer eller blandinger), tykkelsen og størrelsen af mikropartikler, fordi dens permeabilitet bestemmer, hvor længe kerneindholdet kan frigives eller tilbageholdes i en forudbestemt hastighed, såsom i applikationer med kontrolleret frigivelse. De klæbende egenskaber ved vægdannende materialer påvirkes markant af temperaturen og koncentrationen afhængigt af de fysiske egenskaber af det polymere vægmateriale (smeltepunkt, glasovergangstemperatur, krystallinsk grad og nedbrydningshastighed).

de fysisk-kemiske egenskaber af de materialer, der skal anvendes til fremstilling af mikropartikulære systemer, er af stor betydning ved anvendelse af den kontrollerede frigivelse, langvarig og / eller lægemiddelmålretning, fordi farmakokinetikken af det indkapslede lægemiddel bliver afhængig af det system, hvori det er indeholdt.

Mikroindkapslingsteknikker er blevet foreslået med mange variationer i detaljer afhængigt af det materiale, der skal indkapsles, og polymeropløselighed, partikelstørrelse, tykkelse og vægpermeabilitet, den krævede type og frigivelseshastighed, fysiske egenskaber og økonomisk gennemførlighedsproduktion. Mange af disse metoder er udelukkende baseret på fysiske fænomener. Nogle bruger kemiske reaktioner såsom polymerisering eller polykondensation. Andre kombinerer fysiske og kemiske fænomener. I dag er der et stort og stigende antal indkapslingsprocesser, nye patenter og avanceret udvikling. Derfor kan der opnås en systemisk nomenklatur for indkapslingsklassificering.

coacerveringsteknikken (faseseparation) er baseret på ødelæggelsesfænomenet af makromolekyler, og det fører til faseseparation i oprindeligt homogene kolloide opløsninger. Alle faktorer, der ændrer kolloidopløsningen, eller som forstyrrer egenskaberne af opløsningsmidlet, der er ansvarlig for makromolekyler, inducerer coacervering.

dette anvender et meget almindeligt fænomen af polymer–polymer inkompatibilitet, hvor polymeren, der er blevet kapselvægmaterialet, dispergeres, og til denne dispersion tilsættes en anden polymer, der inducerer fasen. De to polymerer er uforenelige og danner to faser. Det vægdannende materiale induceres til at adskille sig som en viskøs væskefase ved forskellige metoder, såsom ved at variere temperaturen, pH, elektrolytkoncentration, tilsætning af et ikke-opløsningsmiddel eller ved at tilsætte et andet materiale med høj opløselighed i polymerkernen eller modsat ladning. Derfor sker reduktion af kolloidets opløselighed primært ved ændringer i systembetingelser, som påvirker opløsningsmidlets egenskaber.

i en simpel coacerveringsproces forårsager tilsætningen af et ikke-opløsningsmiddel til systemet dannelsen af en fase rig på polymerer. Det er baseret på udvikling af kemiske reaktioner eller udveksling af ioner i grænsefladen af en vandig fase/organisk fase til hærdning af mikrokapslens vægge. For eksempel kan nogle typiske vandige polymerdispersioner og deres ikke-opløsningsmidler være gelatine og ethanol eller acetone; agar og acetone; pektin og dioksan eller 2-propanol; methylcellulose og acetone; polyvinylalkohol og 1-propanol; eller fibrinogen og 1-propanol.

kompleks coacervering er resultatet af gensidig neutralisering af to eller flere modsat ladede kolloider i en vandig opløsning. Denne metode består i at dispergere den aktive komponent, der skal indkapsles i en vandig opløsning af en polyelektrolyt, og deponere mikrocoacervatet omkring det materiale, der skal indkapsles, ved at tilsætte en vandig opløsning af en anden modsat ladet elektrolyt. Den industrielle betydning af indkapsling ved den komplekse coacerveringsteknik er større på grund af det faktum, at denne teknik ikke bruger kemiske tværbindingsmidler.

Coacervering er en reversibel proces, og generelt er dannelsen af mikrokapsler en ligevægtsproces. Hvis balancen ødelægges, ødelægges faseseparationen også.

strukturen af producerede mikropartikler er i det væsentlige en matrice, hvor det aktive middel dispergeres i polymermatricen og således danner mikrosfærer.

fusions-og emulgeringsmetoden involverer smeltning af polymeren (belægningsmateriale) efterfulgt af opløsning af lægemiddelkernen eller co-fusion af de to komponenter. Fremstilling af en emulsion og det indre lag størknes ved at reducere systemets temperatur. Adskillelsen af mikropartiklerne udføres ved filtrering eller centrifugering. Det aktive middel skal være termoresistent, hvilket er usandsynligt for de fleste organiske forbindelser.

polymerisering eller interfacial copolymeriseringsmetoden er baseret på egenskaber af polymerer. Disse er makromolekyler, der ofte har filmdannende kapacitet og kan danne belægninger, som opnås ved at gruppere reaktioner af de monomere enheder. Således er der udviklet metoder, der fremmer in situ-dannelsen af mikrokapselvægge ved anvendelse af disse polymerer. Identiske monomerer gennemgår polymerisering, og forskellige monomerer gennemgår polykondensation.

de vigtigste metoder til mikroindkapsling ved interfacial polymerisering involverer typisk en kemisk reaktion mellem et diacylchlorid og en amin eller en alkohol. Den resulterende polymerfilm kan være polyester, polyurea, polyurethan eller polycarbonat. Generelt dannes reservoirindretninger, og partikelstørrelsen er direkte afhængig af diameteren af den indre fase og styringen af reaktionen (initialisering, formering og afslutning af polymerkæden).

desuden er interfacial polykondensationsmetoden kendetegnet ved en kemisk reaktion mellem to kemisk forskellige monomerer, der finder sted i en organisk fase-vandig fasegrænseflade, hvilket giver anledning til en polymerfilm. Kort sagt fremstilles en emulsion, hvis indre fase indeholder den aktive bestanddel og en af monomererne. Den eksterne fase indeholder et overfladeaktivt middel og andre monomerer. Monomererne migrerer til grænsefladen, hvor de reagerer for at danne en polymer, der indkapsler den indre fase. Reaktionens initiator kan være et kemisk eller fysisk middel. Alternativt kan det terapeutiske middel tilsættes ved interaktion med en suspension af præformede mikrosfærer. Den første metode tillader imidlertid inkorporering i højt udbytte, mens den anden tillader en uspecifik adsorption med lav indkomst.

Ved geleringsmetoden dispergeres kernelægemidlet i en natriumalginatdispersion, som geleres ved tilsætning af calciumchlorid. “Dråberne” overføres til en polycationsopløsning (f.eks. Gelen inde i mikrokapslen kan flydende ved tilsætning af natriumcitrat, som skifter de resterende calciumioner. Metoden bruges især til mikroindkapsling af insulin og cellulært materiale (Benita, 2006).

forstøvnings-og tørringsmetoden involverer lægemiddeldispergering i det smeltede belægningsmateriale og blandingen forstøvning i et miljø med betingelser for at fremme hurtig størkning af materialet. Denne proces opnås ved hurtig fordampning af opløsningsmidlet af belægningsmaterialet eller ved frysning. Den hurtige tørring opnås ved forstøvning af blandingen i en strøm af opvarmet luft eller lyofilisering af det frosne materiale.

spraytørring er en proces, der i vid udstrækning anvendes til at tørre faste stoffer ved forstøvning (spray) fra en dispersion af lægemidlet og vægdannende materiale som fine dråber i et varmluftsmiljø. Vandet fordamper derefter, og det tørrede faste stof opnås. Flere punkter i processen er vigtige, herunder kernen (mængden af vægmateriale, viskositet og temperatur).

en vandig opløsning, en organisk opløsning eller en blanding af det materiale, der skal belægges, kan anvendes. Desuden kan udformningen af spraytørreren være vigtig (struktur af tørrekammeret, tilstrømning og luftudløb, tørringstemperaturen og typen af opsamler). Der er to typer forstøvningsdyser: turbinemodellen (forstøvning opnås ved trykluft i en roterende skive eller roterende forstøvning) og forstøvningsmodellen (tåge udføres ved trykluft ved en fast dyse). Forskellige faktorer såsom udveksling og varmetab, egenkapital og forstøverens geometri gør det vanskeligt at omdanne laboratorieudstyr til industriel skala.

det første trin i indkapsling via spraytørring er at sprede kernematerialet i en koncentreret opløsning (40-60 vægtprocent) af det partikeldannende materiale for at opnå dråber med diametre mellem 1 og 3 liter. Polymererne øger typisk viskositeten ved højere koncentrationer. Vand anvendes som opløsningsmiddel til denne teknik. Toksiciteten og antændeligheden begrænser brugen af konventionelle organiske opløsningsmidler til indkapsling ved spraytørring alvorligt. Desuden undersøger flere grupper denne teknik med organiske medier for at producere mikropartikler med bionedbrydelige polymerer.