Mikroverkapselung
ist eine Technik, mit der feste, flussige oder gasformige Stoffe in kleinsten Portionen mit einer Hulle umgeben werden und so
immobilisiert
werden. Die Mikroverkapselung ist somit eine Form der
Einschlussimmobilisierung
. Es gibt vielfaltige Einsatzbereiche der Mikroverkapselung: In der
Chemie
, in der
Biotechnologie
, in der
Pharmazie
, in der
Lebensmitteltechnologie
, in der
Kosmetik
, in der
Elektronik
und in der
Umwelttechnik
.
Grundsatzlich versteht man also unter Mikroverkapselung das Einbetten mindestens einer Substanz (Wirkstoff) mit Hilfe mindestens einer zweiten (Hullmaterial). Erstere kann oft aus verschiedenen Grunden (Loslichkeit, Reaktivitat, Stabilitat etc.) nicht direkt eingesetzt werden, oder es sollen bestimmte Wirkungen durch die Mikroverkapselung erzielt werden (z. B. Freisetzungskurven fur Controlled Release, Alleinstellungsmerkmale etc.).
- Matrixverkapselung: Hier wird der oder die Aktivkomponente(n) mit der Hullkomponente (?Matrix“) homogen vermengt und es entsteht ein Partikel, in dem die Aktivkomponente(n) gleichmaßig verteilt ist. Ublicherweise bestimmt die Freisetzung entweder die Diffusion der Aktivkomponente(n) in die Umgebung oder die Degradationsgeschwindigkeit der Matrix die Freisetzung
- Kern-Hulle-Verkapselung: Die Aktivstoffe (?Kern“) werden mit einem Hullmaterial umhullt. Es entsteht eine echte Kapsel mit einer oder mehrere Hullen, z. B. ein
Polymersom
. Der Hullbruch erzeugt in der Regel eine vollstandige Freisetzung des Kernmaterials in kurzer Zeit (?Burst“). Es ist aber auch moglich durch die passende Wahl der Hulle eine extrem langsame Freisetzung zu erzeugen
Die Mikroverkapselung bietet also die Moglichkeiten:
- flussige Stoffe in Pulver umformen
- leicht fluchtige Stoffe einkapseln
- Stoffe vor der Reaktion z. B. mit Luft, Licht oder Flussigkeiten schutzen
- Wirkstoffe in einem bestimmten Zeitraum freisetzen (z. B. Medikamente)
- Gifte fixieren
- reaktionsfreudige Substanzen voneinander getrennt halten
- die Vertraglichkeiten von Medikamenten verbessern
- physikalische Eigenschaften von Pulvern verbessern
- elektrostatische Eigenschaften von Stoffen verandern
Die erste industrielle Anwendung war ein Durchschreibepapier auf der Basis eines Patents der Firma
NCR
aus dem Jahre 1953. Die Markteinfuhrung erfolgte in den USA durch das Unternehmen Appleton 1954. Mittlerweile sind eine Reihe von Unternehmen am Markt, die kommerzielle Mikroverkapselung mit unterschiedlichen Verfahren wie Vertropfungsverfahren, Emulsionsverfahren, Spruhverfahren u. v. m. anbieten.
Vertropfungsverfahren
Beim Anlegen einer Schwingung an einem dunnen
Flussigkeitsstrahl
(mit Losung, Sol, Suspension oder Schmelze) entstehen regelmaßige Tropfen, die eventuell mit Hilfe einer Hochspannung aufgeladen werden konnen. Bedingt durch die physikalischen Abstoßungen der Teilchen entstehen dabei fast ?runde Tropfen“. Diese konnen im freien Fall gekuhlt (beispielsweise Wachs), getrocknet (z. B. Zucker) oder auch chemischen Reaktionen ausgesetzt werden. Fur Systeme, die keine interne Gelierung aufweisen (also z. B. durch Abkuhlen verfestigt werden) kommen in der Regel Bindemittel zum Einsatz. Diese verfestigen die Tropfen und konnen weitere Eigenschaften einbringen, wie z. B. definierte Freisetzungsprofile, zusatzlichen Schutz gegen Umwelteinflusse oder reaktive Komponenten voneinander trennen (z. B. Sauerstoff von Probiotika o. a.).
