6.5.2 előkészítés
a mikrorészecskés rendszer kifejlesztésénél figyelembe kell venni a teljes rendszert: magát a részecskét, a felszabadító mechanizmust és az összetevőket. Ezen paraméterek mindegyikét optimalizálni kell a kielégítő termék elérése érdekében. Ezért számos mikrokapszulázási módszer létezik a kapszulázandó anyag jellemzői, A falképző anyag oldhatósága, a részecskeméret, a falvastagság és a permeabilitás, a felszabadulási sebesség és az anyagok fizikai tulajdonságai szerint.
a mikrokapszulázási folyamat kiválasztásakor figyelembe kell venni a különböző fizikai tulajdonságokat, mint például a falanyaggal körülvett mag oldhatóságát és kapacitását. A mag nem oldható a falképző polimer oldószerében, és a folyékony magban sem lehet lényegében elegyedhetetlen. A permetező bevonatban egy vízben oldódó szilárd anyag bevonható vízoldható polimer oldattal, mivel a víz gyorsan elpárolog a mikrorészecske kialakulása során.
a fal rugalmasságát az anyag jellege (pl. polimer vagy keverékek), a mikrorészecskék vastagsága és mérete határozza meg, mivel permeabilitása határozza meg, hogy a magtartalom mennyi ideig szabadulhat fel vagy tartható meg előre meghatározott sebességgel, például szabályozott felszabadulású alkalmazásokban. A falképző anyagok tapadási jellemzőit jelentősen befolyásolja a hőmérséklet és a koncentráció, a polimer falanyag fizikai tulajdonságaitól függően (olvadáspont, üveg átmeneti hőmérséklet, kristályos fok és lebomlás sebessége).
a mikrokapszulázási anyagok lehetnek természetes, félszintetikus és szintetikus eredetűek, és a mag fizikai tulajdonságai és a tervezett alkalmazás szerint kerülnek kiválasztásra:
(1)
természetes anyagok: acacia gum (gum arabic), agar, agarose, maltodextrin, sodium alginate, calcium alginate, dextran, fats and fatty acids, cetyl alcohol, milk solids, gelatin, gluten, albumin, starch, caseinates, stearin, sucrose, and waxes (e.g., beeswax, carnauba wax, and spermaceti).
(2)
Semi-synthetic materials: cellulose acetate; cellulose acetate butyrate; cellulose acetate phthalate; cellulose nitrate; ethylcellulose; hydroxypropylcellulose; hydroxypropylmethylcellulose phthalate; methylcellulose; sodium carboxymethylcellulose; myristyl alcohol; glycerol mono- or dipalmitate; oil hydrogenated castor mono-, di- or tristearate and glycerol 12-hydroxystearyl alcohol.
(3)
Synthetic materials: acrylic polymers and copolymers , aluminum monostearate, carboxyvinyl polymers (Carbopol®), polyamides, poly(methyl vinyl ether maleic anhydride), polycarbonates, polyterephthalamide, polyvinyl acetate phthalate, polyarylsulphones, poly(methyl methacrylate), polyvinylpyrrolidone, polydimethylsiloxane, polyoxyethylene, polyester, polyglycolic acid and copolymers, polyglutamic acid, polylysine, polystyrene, polyimides, and polyvinyl alcohol.
a mikrorészecskés rendszerek előkészítéséhez használandó anyagok fiziko-kémiai tulajdonságai nagy jelentőséggel bírnak a szabályozott felszabadulású, hosszan tartó és/vagy gyógyszercélzás alkalmazásakor, mivel a kapszulázott gyógyszer farmakokinetikája attól a rendszertől függ, amelyben van.
a mikrokapszulázási technikákat számos részletváltozattal javasolták, a kapszulázandó anyagtól és a polimer oldhatóságától, a részecskemérettől, a vastagságtól és a fal áteresztőképességétől, a szükséges felszabadulás típusától és sebességétől, a fizikai tulajdonságoktól és a gazdasági megvalósíthatóságtól függően. Ezen módszerek közül sok kizárólag fizikai jelenségeken alapul. Egyesek kémiai reakciókat, például polimerizációt vagy polikondenzációt alkalmaznak. Mások fizikai és kémiai jelenségeket kombinálnak. Napjainkban hatalmas és növekvő számú kapszulázási folyamat, új szabadalmak és fejlett fejlesztések vannak. Ezért a kapszulázási osztályozás szisztémás nómenklatúrája megszerezhető.
sok mikrokapszulázási rendszer különböző folyamatok kombinációját alkalmazza, és néha nehéz osztályozni a módszereket. A gyógyszeriparban a fő technológiák három csoportba sorolhatók. Az első a fizikai-kémiai módszereket alkalmazó technológiák csoportja:
i.
Koacerváció (fázisszétválás)
ii.
emulgeálást alkalmazó módszerek
iii.
szuperkritikus folyadékot alkalmazó módszerek
iv.
termikus gélesítés
kémiai módszerek alkotják a második csoportot:
i.
in situ és interfaciális polikondenzáció
ii.
Gélesítés
iii.
polimerizáció
a harmadik csoportot mechanikai (fizikai) módszerekkel járó technológiák alkotják:
i.
oldószer elpárologtatása
II.
szórásos szárítás
III.
légáramlás vagy fluidágy
IV.
cseppfagyasztás
V.
Cseppgélezés
vi.
extrudálás
VII.
Centrifugálás
a koacervációs (fázisszétválasztási) technika a makromolekulák deszolvációs jelenségén alapul, és kezdetben homogén kolloid oldatokban fázisszétválasztáshoz vezet. Minden olyan tényező, amely módosítja a kolloid szolvatációt, vagy amely zavarja a makromolekulákért felelős oldószer tulajdonságait, koacervációt vált ki.
Ez a polimer–polimer inkompatibilitás nagyon gyakori jelenségét alkalmazza, amelyben a kapszula falanyagává vált polimert diszpergálják, és ehhez a diszperzióhoz egy másik polimert adnak, amely indukálja a fázist. A két polimer nem kompatibilis és két fázist alkot. A falképző anyagot viszkózus folyadékfázisként indukáljuk különböző módszerekkel, például a hőmérséklet, a pH, az elektrolitkoncentráció változtatásával, nem oldódó anyag hozzáadásával vagy a polimer magban nagy oldhatóságú második anyag hozzáadásával vagy ellentétes töltéssel. Ezért a kolloid oldhatóságának csökkentése elsősorban az oldószer tulajdonságait befolyásoló rendszerviszonyok változásával történik.
ezt a folyamatot fázisszétválasztásnak is nevezik, amelyet a zavarosság, a cseppképződés vagy a folyékony rétegek elválasztása ismer fel. Ez lehet egyszerű vagy összetett, és előfordulhat a sózási hatás következtében is (6.16.ábra). A koacervát képződése történhet homogén közegben, amely monolitikus részecskéket eredményez, vagy heterogén közegben, ahol a koacervát a diszpergált fázis felületén rakódik le, így tározó típusú rendszereket eredményez.
6.16.ábra. Mikrokapszuláció koacervációval vagy fázisszétválasztással: a) A hatóanyag diszperziója a polimer oldatban; b) a koacerváció kezdete; c) a mikro-koacervátumok fokozatos adszorpciója a hatóanyag felületén; d) a mikro-koacervátum összeolvadása a szer falán, a bevonat kikeményedése és teljes dezolválás.
egy egyszerű koacervációs folyamatban egy nem oldó anyag hozzáadása a rendszerhez polimerekben gazdag fázis kialakulását eredményezi. A kémiai reakciók kialakulásán vagy az ionok cseréjén alapul egy vizes fázis/szerves fázis felületén, a mikrokapszula falainak megkeményedésére. Például néhány tipikus vizes polimer diszperzió és ezek nem oldószerei lehetnek zselatin és etanol vagy aceton; agar és aceton; pektin és dioxán vagy 2-propanol; metil-cellulóz és aceton; polivinil-alkohol és 1-propanol; vagy fibrinogén és 1-propanol.
a komplex koacerváció két vagy több ellentétes töltésű kolloid vizes oldatban történő kölcsönös semlegesítésének eredménye. Ez az eljárás abból áll, hogy a kapszulázandó aktív komponenst egy polielektrolit vizes oldatában diszpergáljuk, majd a mikrokoakervátumot a kapszulázandó anyag köré helyezzük egy második, ellentétesen töltött elektrolit vizes oldatának hozzáadásával. A komplex koacervációs technikával történő kapszulázás ipari jelentősége nagyobb, mivel ez a technika nem használ kémiai térhálósító szereket.
a Koacerváció reverzibilis folyamat, általában a mikrokapszulák kialakulása egyensúlyi folyamat. Ha az egyensúly megsemmisül, a fáziselválasztás is megsemmisül.
az emulgeálás és az oldószer bepárlása egy sokat használt módszer, amely az emulzió belső fázisának megszilárdulását, mikrorészecskék előállítását jelenti (6.17.ábra). A hatóanyagot illékony szerves oldószer alkalmazásával feloldhatjuk vagy szuszpendálhatjuk a polimer oldatban (bevonóanyagban). Ezt a fázist ezután Emulgeáljuk egy nem elegyedő diszpergálószer vizes közegben, amely felületaktív anyagot (emulgeálószert) tartalmaz, amely elkerüli a mikrorészecskék agglomerációját. Az oldószert alacsony hőmérsékleten és csökkentett nyomáson elpárologtatjuk. A polimer oldhatósága csökken, Amikor az oldószer elpárolog, ami mikrorészecskéket eredményez, amelyeket centrifugálással vagy szűréssel választanak el egymástól. A módszer mikrorészecskéket eredményezhet 5-től 5000 6m-ig (Benita, 2006).
6.17.ábra. A mikrogömbök emulgeálással és oldószeres bepárlással történő elzáródásának sematikus ábrázolása.
az előállított mikrorészecskék szerkezete lényegében egy mátrix, ahol a hatóanyag diszpergálódik a polimer mátrixban, így mikrogömböket képez.
a fúziós és emulgeálási módszer magában foglalja a polimer (bevonóanyag) megolvasztását, majd a gyógyszermag feloldását vagy a két komponens együttes fúzióját. Az emulzió előkészítése és a belső réteg megszilárdulása a rendszer hőmérsékletének csökkentésével történik. A mikrorészecskék elválasztását szűréssel vagy centrifugálással végezzük. A hatóanyagnak hőállónak kell lennie, ami a legtöbb szerves vegyület esetében valószínűtlen.
polimerizáció vagy a határfelületi kopolimerizációs módszer a polimerek tulajdonságain alapul. Ezek olyan makromolekulák, amelyek gyakran filmképző képességgel rendelkeznek, és bevonatokat képezhetnek, amelyeket a monomer egységek reakcióinak csoportosításával nyernek. Így olyan módszereket fejlesztettek ki, amelyek elősegítik a mikrokapszulák falainak in situ kialakulását ezen polimerek felhasználásával. Az azonos monomerek polimerizáción, a különböző monomerek pedig polikondenzáción mennek keresztül.
általában ez egy spontán kémiai reakció, és a hatóanyag tovább adszorbeálható a mikrorészecskék felületén. Sokszor a nanorészecskéket nagy képességgel kapják meg a terápiás hatás meghatározott helyeinek megcélzására. Ez a reakció a külső közegben fordulhat elő, amelyben a hatóanyag szilárd vagy folyékony formában diszpergálódik, a képződött polimerek pedig diffundálnak az interfészhez, ahol kapcsolódnak. Előfordulhat in situ is a határfelületen, akár spontán módon, akár az egyik oldalon diffundált monomer, a másikban pedig a katalizátor érintkezésével. Még mindig előfordulhat in situ a határfelületen két, egymással ellentétes fázisokban kémiailag eltérő monomer kémiai kondenzációjával, reagálva a határfelületen (6.18.ábra).
6.ábra.18. A határfelületi polimerizációval kapott mikrorészecskék sematikus ábrázolása.
a határfelületi polimerizációval végzett mikrokapszulázás fő módszerei jellemzően egy diacil-klorid és egy amin vagy egy alkohol közötti kémiai reakciót foglalnak magukban. A kapott polimer film lehet Poliészter, poliurea, poliuretán vagy polikarbonát. Általában tartály típusú eszközök képződnek, és a részecskeméret közvetlenül függ a belső fázis átmérőjétől és a reakció szabályozásától (a polimer lánc inicializálása, terjedése és befejezése).
ezenkívül a határfelületi polikondenzációs eljárást két kémiailag különböző monomer közötti kémiai reakció jellemzi, amely szerves fázis-vizes fázis interfészen megy végbe, polimer filmet eredményezve. Röviden, olyan emulziót készítünk, amelynek belső fázisa tartalmazza a hatóanyagot és az egyik monomert. A külső fázis felületaktív anyagot és más monomereket tartalmaz. A monomerek az interfészre vándorolnak, ahol reakciójuk során polimert képeznek, amely a belső fázist kapszulázza. A reakció kezdeményezője lehet kémiai vagy fizikai anyag. Alternatív megoldásként a terápiás szer hozzáadható az előformázott mikrogömbök szuszpenziójával való kölcsönhatás útján. Az első módszer azonban lehetővé teszi a magas hozamú beépítést, míg a második alacsony jövedelmű nem specifikus adszorpciót tesz lehetővé.
a gélesedési módszerrel a mag hatóanyagot nátrium-alginát diszperzióban diszpergáljuk, amelyet kalcium-klorid hozzáadásával gélesítünk. A” cseppeket ” egy polikációs oldatba (például polilizinbe) visszük át, amely kiszorítja a kalciumionot, megkeményítve a membránt. A mikrokapszula belsejében lévő gél cseppfolyósítható nátrium-citrát hozzáadásával, amely eltolja a fennmaradó kalciumionokat. A módszert különösen az inzulin és a sejtanyag mikrokapszulázására használják (Benita, 2006).
a porlasztási és szárítási módszer magában foglalja a hatóanyag diszpergálását az olvadt bevonóanyagban, és a keverék porlasztását olyan környezetben, amelynek feltételei elősegítik az anyag gyors megszilárdulását. Ezt az eljárást a bevonóanyag oldószerének gyors elpárologtatásával vagy fagyasztással végezzük. A gyors száradást úgy érjük el, hogy a keveréket fűtött levegőáramban porlasztjuk, vagy a fagyasztott anyagot liofilizáljuk.
a porlasztásos szárítás egy olyan eljárás, amelyet széles körben alkalmaznak a szilárd anyagok szárítására porlasztással (permetezéssel) a gyógyszer és a falképző anyag diszperziójából finom cseppekként forró levegős környezetben. Ezután a víz elpárolog, és a szárított szilárd anyagot kapjuk. A folyamat számos pontja fontos, beleértve a magot (a fal anyagának mennyisége, viszkozitása és hőmérséklete).
vizes oldat, szerves oldat vagy a bevonandó anyag keveréke használható. Ezenkívül fontos lehet a permetező szárító kialakítása (a szárítókamra szerkezete, a beáramlás és a levegő kimenet, a szárítási hőmérséklet és a kollektor típusa). Kétféle porlasztó fúvóka létezik: a turbina modell (a porlasztást Forgótárcsás sűrített levegővel vagy forgó porlasztással érik el) és a porlasztó modell (a ködképződést sűrített levegővel végzik rögzített fúvókán). Különböző tényezők, mint például a csere és a hőveszteség, a méltányosság és a porlasztó geometriája, megnehezítik a laboratóriumi berendezések ipari méretű átalakítását.
a porlasztásos szárítással történő kapszulázás első lépése, hogy a maganyagot a részecskeképző anyag koncentrált oldatában (40-60 tömeg%) diszpergáljuk úgy, hogy 1-3 km átmérőjű cseppeket kapjunk. A polimerek jellemzően nagyobb koncentrációban növelik a viszkozitást. A vizet oldószerként használják ehhez a technikához. A toxicitás és a gyúlékonyság súlyosan korlátozza a hagyományos szerves oldószerek használatát a porlasztásos szárítással történő kapszulázáshoz. Ezenkívül számos csoport vizsgálja ezt a technikát szerves közegekkel, hogy biológiailag lebomló polimerekkel mikrorészecskéket állítsanak elő.
a permetező szárító kamrájába küldött diszperzió gyorsan dehidratálódik, száraz részecskéket hozva létre. Ezeket a kollektor rögzíti (6.19 ábra). Az ilyen módon előállított mikrorészecskék átmérője jellemzően 1,0 és 300 MHz között van. Általában gömb alakú geometriával rendelkeznek, és aggregálhatók.
6.19.ábra. A permetező szárító vázlata és a mikrokapszulázás folyamata.
újranyomtatva Jamekhorshid, Sadrameli, and Farid (2014), Elsevier engedélyével.
ennek a mikrokapszulázási technikának számos előnye van: jól bevált technika; viszonylag alacsony költségű és még mindig teljes fejlesztés alatt áll; könnyen elérhető berendezéseket használ; nagy mennyiségben gyártható; a technika által használt anyagok közül sok élelmiszerekben való felhasználásra engedélyezett, és vízben oldódik, elősegítve a mikrorészecskék feloldódását és a kapszulázott anyag felszabadulását.
másrészt a porlasztásos szárítási technikának problémái és korlátai vannak. Ha a víz a választott oldószer, a technika olyan anyagokra korlátozódik, amelyek vízben oldható vagy diszpergálható polimerek. A kapszulázási arány általában 20-30% körül van, bár vannak olyan protokollok, amelyek 50-60% közötti arányt jelentenek. A kapszulázatlan anyag egy másik probléma. Kimutatták, hogy egyes polimerek alacsony forráspontja tartós problémát jelent a kapszulázás szempontjából, mivel illékonyak lehetnek a kamrában. Így a felhasználható polimer anyagok poliszacharidok (keményítő és gumiarábikum) vagy fehérjék (zselatin, albumin, kazein).
a Permetfagyasztás megvalósítható módszer a mikrorészecskék előállítására, amelyet Rogers, Hu, Yu, Johnston, and Williams (2002) javasolt. A hatóanyagot és segédanyagokat tartalmazó oldatot folyékony kriogén (pl. folyékony nitrogén) felszíne alá porlasztjuk. A porlasztás során képződött cseppek azonnal megszilárdulnak (6.20.ábra). A fagyasztott mikrorészecskéket ezután összegyűjtjük és liofilizáljuk.
6.20.ábra. A permetfagyasztás vázlatos ábrázolása folyadékká, folyékony nitrogént használva kriogén közegként: a) laboratóriumi léptékű folyamat; B) kísérleti léptékű folyamat.
újranyomtatva Rogers et al. (2002), az Elsevier engedélyével.
a levegőszuszpenziós vagy folyadékágyi technika a hatóanyag kis részecskék (gyógyszermag) formájában történő diszperzióján alapul, amelyet fluidágyon keresztül légáramban szuszpendálva tartanak, miközben a bevonó anyagot a mozgásban lévő részecskékben porlasztják (6.21.ábra).
6.21.ábra. A fluidágyat (Wuster) szemléltető sematikus ábra.
a szárítást a bevonókamrában lévő ciklizált levegővel végezzük. Alkalmazható szilárd vagy folyékony magokra, amelyek szilárd hordozókon adszorbeálódnak. A kapott mikrokapszulák mérete 35-5000 MHz tartományban van, a felső értéknek nincs méretkorlátja a technológiai folyamat, de a mikrorészecskés rendszer tekintetében.
különböző mechanikai eszközöket használnak a mikrokapszulázáshoz centrifugális erő alkalmazásával. A többnyílású centrifugálás centrifugális erőt használ a mag felszabadításához egy bevonómembrán anyag segítségével, biztosítva a mikrokapszulázás mechanikai hatását.
egy másik technika a centrifugális extrudálás, amelynek során a maganyagot és a mikrokapszula (nem elegyedő) falképző anyagát egy forgó fúvóka porlasztón keresztül pumpálják. Ez a két folyadék folytonos oszlopát eredményezi, spontán módon gömb alakú cseppekké bontva. Minden csepp egy folyamatos központi régiót tartalmaz, amelyet folyékony membrán köt össze. Ezeknek a cseppeknek a kapszulákká történő átalakításának módját a falképző anyag jellege határozza meg. Ha olvadáskor alacsony a viszkozitása, amely hűtés közben gyorsan kristályosodik (pl., viasz vagy viaszpolimer), a cseppeket szilárd részecskékké alakítják át, hogy elhagyják a fúvókát. A legmegfelelőbb gyógyszerek ebben az esetben polárisak, mivel ezek nem keverednek a legtöbb falképző anyaggal, például viaszokkal.
Alternatív megoldásként a fúvókából kilépő cseppecskéknek a hidrofil polimer által alkotott fala lehet, amely képes gyorsan gélesedni. Ebben az esetben a cseppek gélesedő fürdőbe esnek, ahol gélesednek. Az ilyen típusú mikrokapszulázás konkrét példája az a részecske, amelyet nátrium-alginát vizes oldatának gélesítésével kapunk kalcium-klorid fürdő vizes oldatában. A nem poláros hatóanyagok alkalmasak ezzel a technikával mikrokapszulázásra.
a rotációs szuszpenzió olyan mikrokapszulázási technika, amelyben a mikrokapszulázandó anyagot polimer oldatban diszpergáljuk. Ez a diszperzió egy forgó tárcsán halad át, amely lehet lapos, kúpos vagy filé. Az egyes részecskéket a forgó tárcsa centrifugális erő alkalmazásával kiűzi, majd a mikrokapszulák hűtés útján képződnek és megszilárdulnak.
brace a Brandau (2002) által a mikrogömbök és mikrokapszulák gyártására javasolt szabadalmaztatott eljárások összessége. A technika egy rezgő porlasztó felhasználásán alapul, amely egyenletes részecskeméretet eredményez. Lehetőség van 30-8000 MHz átmérőjű mikrogömbök és mikrokapszulák előállítására. A mikrogömbök előállításához a gyógyszer diszpergálható, feloldható vagy emulgeálható a mátrixképző anyagban. Mikrokapszulák esetében a maganyag lehet vizes oldat, emulzió, diszperzió vagy olvasztott anyag. Az egyetlen korlátozás az, hogy a kapszulázandó anyag nem hoz létre kémiai reakciót a falképző anyaggal.
ehhez a folyamathoz sokféle anyag használható, feltéve, hogy folyékony formában vannak, és viszkozitásuk kevesebb, mint 10 Pas. A fő anyagok alginátok, zselatin, agar, viaszok, hőre lágyuló műanyagok, fém-oxidok, polietilénglikol, polivinil-alkohol, poliakrilát, polisztirol, metakrilát.
Brandau (2002) szerint az eljárás a mikrokapszulázandó anyag porlasztó fúvókán keresztüli szivattyúzásán alapul. A rezgő eszköz az egyenletes áramlás lebontását indukálja, cseppeket képezve (6.22.ábra). A cseppeket gélesítő rendszerrel, hűtéssel, kémiai reakcióval vagy szárítással megszilárdítják a kamrába esés során.
6.22.ábra. Zárójel (zárójel) a mikrokapszulázási folyamat és a kapott különböző szerkezetek: a) kozmetikai viaszok; b) agar-agar olajokkal; (c) polimer gyöngyök kombinatorikus szintézishez; (d) viaszba kapszulázott gyógyszerek; (e) szervetlen mikrorészecskék katalizátor hordozóként
újranyomtatva Brandau (2002), az Elsevier engedélyével.
A Pan bevonat a mikrokapszulázásban széles körben alkalmazott eljárás, de alkalmazása szilárd hatóanyagokra korlátozódik. Elengedhetetlennek tartjuk, hogy a magrészecskék legalább 600 MHz-esek legyenek ahhoz, hogy a bevonat hatékony legyen. Ez az eljárás a legrégebbi ipari módszerek közé tartozik a kis, bevont részecskék vagy tabletták elzárására, főleg hosszan tartó hatású dózisformák előállítása során. A gyógyszerrészecskéket egy serpenyőben vagy más eszközben dobják, míg a bevonó anyagot általában lassan, a serpenyő mozgatásával viszik fel. Ezért a hőmérsékletet úgy csökkentjük, hogy a bevonóanyagba bekerül a hatóanyag (mag) részecskéi, majd hűtéssel megszilárdulunk. Egy másik eljárás az, hogy a bevonóanyagot fokozatosan alkalmazzák az edényben bukdácsoló magrészecskékre, ahelyett, hogy a kapszulázás kezdetétől teljesen összekevernék a magrészecskékkel. A bevonóanyag diszpergálására használt oldószert forró levegőárammal könnyen el kell távolítani.
a gyógyszer kapszulázása szuperkritikus folyadék alkalmazásával lehetséges, olyan állapotban, amelyben az anyag közvetítő viselkedést mutat a folyadék és a gázállapotok között. A hőmérséklet és a nyomás jellemző körülményei között az erősen sűrített gáz számos előnyös tulajdonságot mutat mind a folyadékok, mind a gázok számára.
a legszélesebb körben használt szuperkritikus CO2, alkánok (C2–C4) és dinitrogén-oxid (N2O). Alacsony szénhidrogén-szerű oldhatóságuk van a legtöbb oldott anyag esetében, és elegyednek olyan közönséges gázokkal, mint a hidrogén (H2) és a nitrogén.
a szuperkritikus folyadék használata számos ipari alkalmazásban attól függ, hogy képesek-e módosítani a sűrűséget a hőmérséklet vagy a nyomás kis változásával. Pontosabban, a szuperkritikus CO2-t széles körben használják az alacsony kritikus hőmérséklet (31 CAC) és a nyomás (73,836 bar) értékei miatt. Ezenkívül nem mérgező, nem gyúlékony, könnyen hozzáférhető, nagyon tiszta és költséghatékony.
a szuperkritikus CO2-nek alkalmazásai vannak a hatóanyagok kapszulázásában. A maganyagok kapszulázásához sokféle anyagot használnak, amelyek vagy feloldódnak (paraffinviasz, akrilátok, polietilénglikol), vagy nem oldódnak (fehérjék, poliszacharidok) szuperkritikus CO2-ben. A leggyakrabban alkalmazott módszerek a szuperkritikus oldatok (Ress), a gázellenes oldószerek (gáz) és a gázzal telített oldatokból származó részecskék (pgss) gyors terjeszkedése.
a RESS-t olyan eljárás jellemzi, amelynek során a terápiás szert és a kapszulázó anyagot tartalmazó szuperkritikus folyadékot nagy nyomáson adják be, majd légköri nyomáson egy kis fúvókán keresztül szabadítják fel. Amint a nyomás hirtelen csökken, az anyag deszolválódását és lerakódását okozza a gyógyszer (mag) körül, bevonóréteget képezve. Mind a hatóanyagnak, mind a bevonó anyagnak nagyon oldhatónak kell lennie szuperkritikus folyadékokban. Általában nagyon kevés, alacsony kohéziós energiasűrűségű polimer( pl., polidimetilsziloxánok, polimetakrilátok és polietilénglikol) szuperkritikus folyadékokban, például CO2-ban oldódnak. A polimerek oldhatóságának növelésére azonban Ko-oldószerek alkalmazhatók. Bizonyos esetekben nem oldószereket (például etanolt) használnak, növelve az oldhatóságot szuperkritikus folyadékokban, de a polimer anyagok nem oldódnak fel légköri nyomáson.
a gázt szuperkritikus folyadék anti-oldószer (SAS) eljárásnak is nevezik, amelynek során a szuperkritikus folyadékot bevonó anyag és a hatóanyag oldatához adják, és nagy nyomáson tartják. Ez az oldat térfogat-tágulásához vezet, amely szuper telítettséget okoz, kicsapva az oldott anyagot. Az oldott anyagnak nem szabad feloldódnia az oldószer és a szuperkritikus folyadék keverékében, hanem oldhatónak kell lennie a folyékony oldószerben. Ezenkívül a folyékony oldószernek elegyednie kell a szuperkritikus folyadékkal. Ez az eljárás nem alkalmas vízben oldódó összetevők kapszulázására, mivel a víz kevéssé oldódik szuperkritikus folyadékokban. Ezzel a módszerrel szubmikron részecskék is előállíthatók.
a PGSS-eljárást a hatóanyag (mag) és a bevonóanyagok szuperkritikus folyadékban, nagy nyomáson történő elegyével indokolják. E folyamat során a szuperkritikus folyadék behatol a kapszulázó anyagba, duzzanatot okozva. Amikor az elegyet az üveg átmeneti hőmérséklete fölé melegítjük, a polimer cseppfolyósodik. A nyomás csökkenésével azonban a kapszulázó anyag lerakódik a hatóanyagra. Nyilvánvaló, hogy mind a gyógyszer, mind a kapszulázó anyagok nem oldódhatnak a szuperkritikus folyadékban.
a szuperkritikus folyadéktechnológiát alkalmazó másik stratégia az előformázott mikrorészecskék felhasználása a hatóanyagok befogására. Amikor a nyomás csökken, a mikrorészecskék összezsugorodnak, visszatérnek eredeti formájukba, és csapdába ejtik az összetevőket (Jain, 1997).
