التغليف الدقيق

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

التغليف الدقيق هو عملية يتم فيها تغليف جزيئات أو قطرات متناهية الصغر بغلاف لتكوين كبسولات صغيرة ذات خصائص مفيدة. [ 1 ] [ 2 ] يُستخدم هذا الأسلوب عمومًا لدمج مكونات غذائية ، [ 3 ] أو إنزيمات ، أو خلايا ، أو مواد أخرى على نطاق ميكرومتري . كما يُمكن استخدامه لتغليف المواد الصلبة ، أو السائلة ، أو الغازية داخل جدار ميكرومتري مصنوع من غشاء صلب أو لين قابل للذوبان ، وذلك لتقليل عدد مرات تناول الجرعات ومنع تحلل الأدوية . [ 4 ]

في أبسط صورها، الكبسولة الدقيقة عبارة عن كرة صغيرة ذات جدار شبه متجانس يحيط بمادة ما. تُسمى المادة المحصورة داخل الكبسولة الدقيقة باللب أو الطور الداخلي أو الحشوة، بينما يُطلق على الجدار أحيانًا اسم الغلاف أو الطلاء أو الغشاء. يمكن استخدام بعض المواد، مثل الدهون والبوليمرات كالألجينات ، كمزيج لحصر المادة المطلوبة داخلها. تحتوي معظم الكبسولات الدقيقة على مسام بأقطار تتراوح بين بضعة نانومترات وبضعة ميكرومترات. تشمل المواد المستخدمة عادةً في الطلاء ما يلي:

تعريف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية [ 5 ]

الكبسولة الدقيقة : جسيم دقيق مجوف يتكون من غلاف صلب يحيط بمساحة تشكل النواة متاحة للمواد المحتجزة بشكل دائم أو مؤقت.

ملاحظة : يمكن أن تكون هذه المواد مركبات نكهة، أو مستحضرات صيدلانية، أو مبيدات حشرية، أو أصباغ، أو مواد مماثلة.

تم توسيع التعريف ليشمل معظم الأطعمة، حيث يُعد تغليف النكهات الطريقة الأكثر شيوعًا. [ 6 ] وتعتمد تقنية التغليف الدقيق على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة المراد تغليفها. [ 7 ]

مع ذلك، لا تشبه العديد من الكبسولات الدقيقة هذه الكرات البسيطة. فقد يكون لبّها بلورة ، أو جسيمًا ماصًا خشنًا ، أو مستحلبًا ، أو مستحلب بيكرينغ ، أو معلقًا من مواد صلبة، أو معلقًا من كبسولات دقيقة أصغر. بل قد تحتوي الكبسولة الدقيقة على جدران متعددة.

تقنيات تصنيع الكبسولات الدقيقة

يحدث التجلط الأيوني عندما ترتبط وحدات حمض اليوريك في سلاسل بوليمر الألجينات بروابط متقاطعة مع الكاتيونات متعددة التكافؤ. وقد تشمل هذه الكاتيونات الكالسيوم والزنك والحديد والألومنيوم.

يتكون فصل الطور بالتخثر من ثلاث خطوات تتم تحت التحريك المستمر.

  1. تكوين ثلاث مراحل كيميائية غير قابلة للامتزاج: مرحلة مادة التصنيع السائلة، ومرحلة المادة الأساسية، ومرحلة مادة الطلاء.
  2. ترسيب الطلاء: تُوزَّع المادة الأساسية في محلول بوليمر الطلاء. يُغلَّف بوليمر الطلاء حول المادة الأساسية. يتم ترسيب طلاء البوليمر السائل حول المادة الأساسية بواسطة البوليمر الممتص على السطح البيني المتكون بين المادة الأساسية والطور الحامل.
  3. تصلب الطلاء: مادة الطلاء غير قابلة للامتزاج مع مادة المركبة، فتصبح صلبة. ويتم ذلك باستخدام تقنيات حرارية أو ربط متقاطع أو إذابة.

التكثيف المتعدد بين الأسطح

في عملية التكثيف البلوري السطحي، يلتقي المتفاعلان عند سطح فاصل ويتفاعلان بسرعة. يعتمد هذا الأسلوب على تفاعل شوتين-باومان الكلاسيكي بين كلوريد حمض ومركب يحتوي على ذرة هيدروجين نشطة، مثل الأمين أو الكحول ، أو البوليسترات ، أو البولي يوريا ، أو البولي يوريثان . في ظل الظروف المناسبة، تتشكل جدران رقيقة ومرنة بسرعة عند السطح الفاصل. يُستحلب محلول المركب المراد تغليفه مع كلوريد حمض ثنائي في الماء، ثم يُضاف إليه محلول مائي يحتوي على أمين وإيزوسيانات متعددة الوظائف . تُستخدم قاعدة لمعادلة الحمض المتكون أثناء التفاعل. تتشكل جدران البوليمر المكثفة فورًا عند السطح الفاصل لقطرات المستحلب.

الترابط المتشابك بين الأسطح

تُشتق عملية الربط المتشابك بين الأسطح من عملية التكثيف بين الأسطح، وقد طُوّرت لتجنب استخدام ثنائيات الأمين السامة في التطبيقات الصيدلانية والتجميلية. في هذه الطريقة، يُستبدل المونومر ثنائي الوظيفة الصغير الذي يحتوي على ذرات هيدروجين نشطة ببوليمر حيوي المصدر، مثل البروتين. عند إجراء التفاعل على سطح مستحلب، يتفاعل كلوريد الحمض مع المجموعات الوظيفية المختلفة للبروتين، مما يؤدي إلى تكوين غشاء. تتميز هذه الطريقة بتعدد استخداماتها، ويمكن تخصيص خصائص الكبسولات الدقيقة (الحجم، المسامية، قابلية التحلل، المقاومة الميكانيكية). تدفق الكبسولات الدقيقة الاصطناعية في قنوات الموائع الدقيقة:

البلمرة في الموقع

In a few microencapsulation processes, the direct polymerization of a single monomer is carried out on the particle surface. In one process, e.g. cellulose fibers are encapsulated in polyethylene while immersed in dry toluene. Usual deposition rates are about 0.5μm/min. Coating thickness ranges 0.2–75 μm (0.0079–2.9528 mils). The coating is uniform, even over sharp projections. Protein microcapsules are biocompatible and biodegradable, and the presence of the protein backbone renders the membrane more resistant and elastic than those obtained by interfacial polycondensation.

Matrix polymerization

In a number of processes, a core material is imbedded in a polymeric matrix during formation of the particles. A simple method of this type is spray-drying, in which the particle is formed by evaporation of the solvent from the matrix material. However, the solidification of the matrix also can be caused by a chemical change.

Release methods and patterns

Even when the aim of a microencapsulation application is the isolation of the core from its surrounding, the wall must be ruptured at the time of use. Many walls are ruptured easily by pressure or shear stress, as in the case of breaking dye particles during writing to form a copy. Capsule contents may be released by melting the wall, or dissolving it under particular conditions, as in the case of an enteric drug coating.[8] In other systems, the wall is broken by solvent action, enzyme attack, chemical reaction, hydrolysis, or slow disintegration.

Microencapsulation can be used to slow the release of a drug into the body. This may permit one controlled release dose to substitute for several doses of non-encapsulated drug and also may decrease toxic side effects for some drugs by preventing high initial concentrations in the blood. There is usually a certain desired release pattern. In some cases, it is zero-order, i.e. the release rate is constant. In this case, the microcapsules deliver a fixed amount of drug per minute or hour during the period of their effectiveness. This can occur as long as a solid reservoir or dissolving drug is maintained in the microcapsule.

A more typical release pattern is first-order in which the ratedecreases exponentially with time until the drug source is exhausted. In this situation, a fixed amount of drug is in solution inside the microcapsule. The concentration difference between the inside and the outside of the capsule decreases continually as the drug diffuses.

مع ذلك، توجد آليات أخرى قد تحدث في تحرير المادة المغلفة. تشمل هذه الآليات التحلل البيولوجي، والضغط الأسموزي، والانتشار، وغيرها. وتعتمد كل آلية على تركيب الكبسولة المصنعة والبيئة المحيطة بها. لذا، قد يتأثر تحرير المادة بآليات متعددة تعمل في آن واحد. [ 9 ]

التطبيقات

تطبيقات التغليف الدقيق عديدة.

  • يُستخدم بشكل أساسي لزيادة استقرار المنتج الذي يتم تغليفه وإطالة عمره، وتسهيل التعامل مع المنتج، وتوفير إطلاق متحكم به للمحتويات.
  • في حالات أخرى، لا يكون الهدف هو عزل النواة تمامًا ولكن التحكم في معدل إطلاق محتوياتها، كما هو الحال في الإطلاق المتحكم فيه للأدوية: [ 13 ]
    • يتم تغليف كبريتات الحديدوز، وهو مكمل غذائي، بتقنية التغليف الدقيق بحيث يمر عبر المعدة ولكنه يتحرر في الأمعاء. وبهذه الطريقة، يتم تقليل اضطرابات المعدة إلى أدنى حد.
    • يتم التعامل مع الأسبرين بشكل مماثل.
  • بعض واقيات الشمس مغلفة بهلام السيليكا . ومن هذه العلامات التجارية "يوسولكس يو في-بيرلز". هذه المواد الكيميائية قد تؤثر على الهرمونات ، لذا فإن التغليف يحمي المستخدم حتى وقت الاستخدام. [ 14 ]
  • تُعدّ المبيدات الحشرية خطيرة عند التعامل معها، ولكن خطورتها تقلّ عند تغليفها. [ 15 ] [ 16 ] يقلل التغليف الدقيق من مخاطر التسرب أو التبخر. [ 17 ]

قد تكون المشكلة بسيطة مثل إخفاء طعم أو رائحة اللب، أو معقدة مثل زيادة انتقائية عملية الامتزاز أو الاستخلاص .

  • حماية الحمض النووي من التحلل لتتبع المنتجات [ 18 ] وتخزين البيانات [ 19 ]
  • حماية المركبات النشطة بيولوجيًا التي تتحلل بسهولة في ظل الظروف البيئية العادية. [ 20 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ أمارال، بيدرو هنريكي رودريغيز يفعل؛ أندرادي، باتريشيا لوبيز؛ كونتو ، ليلان كوستا دي (2019/09/27). الكبسلة الدقيقة واستخداماتها في علوم وتكنولوجيا الأغذية: مراجعة . IntechOpen. رقم ISBN 978-1-83881-870-8.
  2. 1 2 لامبريشت، ألف؛ بودماير، رولاند (2010). "التغليف الدقيق". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . doi : 10.1002/14356007.a16_575.pub2 . ISBN 978-3-527-30385-4.
  3. ^ سيلفا، بابلو تيكسيرا دا؛ فرايز، ليدير لوسي مارتينز؛ مينيزيس، كريستيانو راجاجنين دي؛ هولكم، أوغوستو تاش؛ شوان، كارلا لويزا؛ ويجمان، إيفلين فرانسين؛ باستوس، جوليانا دي أوليفيرا؛ سيلفا، كريستيان دي بونا دا (2014). "الكبسلة الدقيقة: المفاهيم والآليات والأساليب وبعض التطبيقات في تكنولوجيا الأغذية" . سينسيا الريفية . 44 (7): 1304-1311 . دوى : 10.1590 / 0103-8478cr20130971 . ردمك 0103-8478 . S2CID 42045080 .  
  4. ↑ سينغ، إم إن؛ هيمانث، كيه إس؛ رام، إم؛ شيفاكومار، إتش جي (2010). "التغليف الدقيق: تقنية واعدة لإيصال الأدوية المتحكم به" . بحث في العلوم الصيدلانية . 5 (2): 65-77 . PMC 3093624. PMID 21589795 .  
  5. ↑ فيرت، ميشيل؛ دوي، يوشيهارو؛ هيلويتش، كارل-هاينز؛ هيس، مايكل؛ هودج، فيليب؛ كوبيسا، برزيميسلاف؛ رينودو، مارغريت؛ شويه، فرانسوا (11 يناير 2012). "مصطلحات البوليمرات الحيوية وتطبيقاتها (توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية 2012)". الكيمياء البحتة والتطبيقية . 84 (2): 377-410 . doi : 10.1351/PAC-REC-10-12-04 .
  6. ↑ تشودري، نيتاماني؛ ميغوال، مورليدهار؛ داس، كاليان (18 يونيو 2021). "التغليف الدقيق: نظرة عامة على المفاهيم والأساليب والخصائص والتطبيقات في الأغذية" . مجلة "آفاق الغذاء " . 2 (4): 426-442 . doi : 10.1002/fft2.94 . ISSN 2643-8429 . S2CID 237925118 .  
  7. ↑ فانجر، جين أو. (1974)، "التغليف الدقيق: تاريخ موجز ومقدمة" ، في فانديجير، جان إي. (محرر)، التغليف الدقيق: العمليات والتطبيقات ، بوسطن، ماساتشوستس: سبرينغر الولايات المتحدة، ص 1-20 ، doi : 10.1007/978-1-4684-0739-6_1 ، ISBN  978-1-4684-0739-6تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 فبراير 2022
  8. ↑ "القاموس الطبي: الغلاف المعوي" . Freedictionary.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 فبراير 2009 .
  9. ↑ باربا، أ.أ.؛ دامور، م.؛ تشيريكو، س.؛ لامبرتي، ج.؛ تيتومالينو، ج. (2009). "برنامج عام للتنبؤ بحركية إطلاق الدواء من مصفوفات ذات أشكال مختلفة". المجلة الأوروبية للعلوم الصيدلانية . 36 ( 2-3 ): 359-368 . doi : 10.1016/j.ejps.2008.10.006 . PMID 19022380 . 
  10. ↑ غرين إل جيه، بهاتيا إن دي، توليدانو أو، إيرليخ إم، سبيزوكو إيه، غوديير بي سي، يورك جيه بي، جاكوس جيه (ديسمبر 2023). "التغليف الدقيق القائم على السيليكا المستخدم في التطبيقات الجلدية الموضعية" . أرشيف أبحاث الأمراض الجلدية . 315 (10): 2787-2793 . doi : 10.1007/s00403-023-02725- z . PMC 10616207. PMID 37792034 .  
  11. ^ روبيلار، مونيكا؛ موراليس، إدواردو؛ كونتريراس، كارلا؛ سيبالوس، كارولينا؛ أسيفيدو، فرانسيسكا؛ فيارويل، ماريو؛ شين، كارولينا (أبريل 2012). "تطوير مسحوق حساء غني بزيت بذر الكتان المغلف كمصدر لأحماض أوميغا 3 الدهنية". المجلة الأوروبية لعلوم وتكنولوجيا الدهون . 114 (4): 423-433 . دوى : 10.1002/ejlt.201100378 . اتش دي ال : 10533/126842 .
  12. ↑ بريترنيتز، نيرس روشينسكي؛ بوليني، هيلينا ماريا أندريه؛ هوبينجر، ميريام دوباس (سبتمبر 2017). "تقييم القبول الحسي لنكهة غذائية جديدة مُنتَجة عن طريق التغليف الدقيق لهيدروليزات بروتين بلح البحر (Perna perna)". LWT - علوم وتكنولوجيا الأغذية . 83 : 141-149 . doi : 10.1016/j.lwt.2017.05.016 .
  13. ↑ سينغ، إم إن؛ هيمانث، كيه إس واي؛ رام، إم؛ شيفاكومار، إتش جي (2010). "التغليف الدقيق: تقنية واعدة لإيصال الأدوية المتحكم به" . بحث في العلوم الصيدلانية . 5 (2): 65-77 . ISSN 1735-5362 . PMC 3093624. PMID 21589795 .   
  14. ^ سيريمينا، روزاريا؛ سكورتينو، مارزيا؛ ألونزو، جوزيبي؛ شريفر، أستر دي؛ باجليارو، ماريو (2011). “من الجزيئات إلى الأنظمة: الكبسلة الدقيقة Sol−Gel في المواد المعتمدة على السيليكا”. المراجعات الكيميائية . 111 (2): 765-789 . دوى : 10.1021 / cr100161x . بميد 20726523 . 
  15. ↑ هيداو، راهول ك.؛ وآخرون (2014). "تصنيع كبسولات دقيقة جديدة من البولي يوريا ذات بنية أساسية-غلافية باستخدام ثلاثي إيزوفورون ثنائي إيزوسيانات (IPDI) لنظام الإطلاق". المجلة الدولية للمواد البوليمرية والمواد الحيوية البوليمرية . 63 (7): 352-360 . doi : 10.1080/00914037.2013.845191 . S2CID 94019457 .  
  16. ↑ آر كي هيداو، بي بي ماهوليكار، في في جيت، تركيب وتوصيف كبسولات دقيقة من فينول فورمالدهيد متشابكة قائمة على الريزورسينول لتغليف البنديميثالين، تكنولوجيا وهندسة البوليمرات والبلاستيك 52 (3)، 243-249، https://doi.org/10.1080/03602559.2012.745555
  17. ↑ ميرفوش، تي إل؛ إي دبليو ستولر؛ إف دبليو سيمونز؛ تي آر إلسورث؛ جي كي سيمز (1995). "تأثيرات تغليف النشا على حركة الكلومازون والأترازين في التربة وتطاير الكلومازون". علم الأعشاب الضارة . 43 (3): 445-453 . Bibcode : 1995WeedS..43..445M . doi : 10.1017/S0043174500081455 . S2CID 138347374 . 
  18. ↑ بودو، م.؛ باونيسكو، د.؛ ستارك، و. ج.؛ غراس، ر. ن. (2014). "مغلفات الحمض النووي/السيليكا القابلة للاسترداد مغناطيسيًا، والمستقرة حراريًا، والكارهة للماء، وتطبيقها كعلامات زيت غير مرئية". ACS Nano . 8 (3): 2677–2685 . Bibcode : 2014ACSNa...8.2677P . doi : 10.1021/nn4063853 . PMID 24568212 . 
  19. ↑ غراس، آر إن؛ هيكل، آر؛ بودو، إم؛ باونيسكو، دي؛ ستارك، دبليو جيه (2015). "حفظ كيميائي قوي للمعلومات الرقمية على الحمض النووي في السيليكا باستخدام رموز تصحيح الأخطاء". Angewandte Chemie International Edition . 54 (8): 2552–2555 . Bibcode : 2015ACIE...54.2552G . doi : 10.1002/anie.201411378 . PMID 25650567 . 
  20. ^ أيزبوروا-أولايزولا، أوير؛ نافارو، باتريشيا؛ فاليجو، عسير؛ أوليفاريس، ميتاني؛ إتكسباريا، نيستور؛ أوسوبياجا ، أرساتز (2016/01/01). "الكبسلة الدقيقة وثبات تخزين البوليفينول من مخلفات العنب Vitis vinifera" . كيمياء الغذاء . 190 : 614–621 . دوى : 10.1016/j.foodchem.2015.05.117 . بميد 26213018 . 

فهرس