Микрокапсулирование лекарственных веществ

В настоящее время микрокапсулирование применяется в различных отраслях промышленности: в медицинской, космической, пищевой, сельскохозяйственной, в целях уменьшения опасности работы со взрывчатыми веществами, в космической медицине, для ингибиторов коррозии металлических конструкций и др.

Характеристика микрокапсул.

Микрокапсулы — мельчайшие частицы твердого, жидкого или газообразного вещества, заключенные в оболочку. Размер заключенных в оболочку частиц — микрокапсул — может составлять от 1 до 6500 мкм. Наиболее широкое применение в медицине находят микрокапсулы размером от 100 до 500 мкм. Особым видом микрокапсул являются нанокапсулы, частицы лекарственных веществ размером 80—200 нм (размер коллоидных частиц, мицелл), полученных полимеризацией и способных высвобождать лекарственное вещество при парентеральном введении.

Форма капсул определяется составом их содержимого: жидкие и газообразные вещества придают микрокапсулам шарообразную форму, твердые — овальную или геометрически неправильную.

Содержимое микрокапсул (внутренняя фаза, ядро) составляет от 15 до 99% их массы, но чаще всего 50—55%. Толщина оболочки микрокапсул колеблется от 0,1 до 200 мкм и может быть однослойной, многослойной, эластичной или жесткой, с различной устойчивостью к воздействию воды, органических растворителей, нагреванию, давлению. Масса оболочек составляет 1—70% от массы микрокапсул. Строение микрокапсул представлено на рис.

А Б В Г

Рис. 3. Строение микрокапсул: А — с одной оболочкой; Б — с двойной оболочкой; В — капсула в капсуле; Г — дисперсия в микрокапсуле

Основными целями микрокапсулирования являются:

• маскировка вкуса, запаха и цвета лекарственных веществ;

• уменьшение летучести лекарственного препарата, его горючести, воспламеняемости и взрывоопасности;

• изолирование реагирующих между собой лекарственных веществ;

• предохранение лекарственных веществ и ферментов от воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды: влаги, кислорода воздуха, колебаний температуры и др. Это удлиняет срок годности лекарственных средств, потому что стабилизирует неустойчивые лекарственные вещества (ферменты, антибиотики, витамины и др.);

• получение лекарственных форм с направленной локализацией действия, например, получение микрокапсул, устойчивых в кислой среде желудка и высвобождающие лекарственные вещества в кишечнике;

• высвобождение лекарственного вещества с регулируемой скоростью за счет определенной толщины, пористости и растворимости оболочки. Иными словами, создание пролонгированных лекарственных форм с целью сокращения числа приемов лекарственного вещества и снижения их побочного действия;

• снижение раздражающего действия лекарственных веществ на ткани организма;

• изменение технологии за счет перевода жидких и газообразных лекарственных веществ в сыпучие твердые массы, удобные для дозирования, расфасовки и переработки в готовые лекарственные формы;

• микрокапсулы могут использоваться как самостоятельно, так и при получении различных лекарственных форм для внутреннего, наружного и парентерального применения;

• получение иммобилизированных ферментов для использования в инженерной энзимологии.

Недостатками микрокапсулированных лекарственных веществ являются:

• несовместимость в некоторых случаях лекарственного вещества с веществом оболочки;

• нестабильность оболочек из некоторых полимеров при хранении, что требует введения консервантов;

• микрокапсулирование экономически относительно дорогой

в настоящее время технологический процесс, в некоторых

случаях требующий специального дорогого оборудования.

В зависимости от назначения и свойств микрокапсулированных веществ, свойств полимерного материала оболочки и ее толщины, известны 3 типа оболочек микрокапсул.

Оболочка микрокапсулы не проницаема для ядра и окружающей среды. Высвобождение внутренней фазы происходит в результате механического разрушения оболочки, в результате ее растворения, нагревания, давления, изменения рН.

Оболочка микрокапсулы проницаема для ядра. Скорость высвобождения ядра зависит от толщины и пористости оболочек. Лекарственное вещество выделяется не сразу, а постепенно, т. е. в окружающей среде можно в течение длительного времени поддерживать определенную концентрацию, что имеет большое значение в лекарственной терапии.

Оболочка микрокапсулы полупроницаема, т. е. она не проницаема для ядра, но проницаема для низкомолекулярных веществ, содержащихся в окружающей среде. Действие микрокапсул обеспечивается благодаря диффузии низкомолекулярной жидкости внутрь микрокапсулы.

Веществами для создания оболочки микрокапсул являются пленкообразователи, которые должны давать оболочку, хорошо прилипающую к капсулируемому веществу, и обеспечивать ее герметичность, эластичность, прочность и стабильность при хранении. При производстве микрокапсул для медицинских целей наиболее употребимы следующие пленкообразователи.

Водорастворимые — желатин, гуммиарабик, поливинилпирролидон, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, поливиниловый спирт, полиакриловая кислота.

Водонерастворимые — этилцеллюлоза (ЭЦ), нитроцеллюлоза, полипропилен, полиметакрилат, полиамид, латексы, силиконы.

Энтеросолюбильные (кишечнорастворимые) соединения — шеллак, зеин, ацетофталат (АЦФ), ацетобутират, ацетосукцинат целлюлозы.

Воски и липиды — парафин, спермацет, пчелиный воск, стеариновая кислота, пальмитиновая кислота, цетиловый, стеариловый, лауриловый спирты и др.

Требования к проницаемости оболочки определяются назначением микрокапсул. Если лекарственное вещество нужно защитить от окружающей среды, то оболочка должна быть низкопроницаемой. Один из способов уменьшения проницаемости оболочки — получение многослойных покрытий и дополнительная их обработка (обезвоживание, дубление).

Оболочки, непроницаемые для внутренней фазы и окружающей среды, обеспечивают прочность и герметичность упаковки ядра. Такие оболочки используют в микрокапсулах с целью изоляции друг от друга взаимодействующих компонентов, а также для придания жидким и вязким составам свойства сыпучести.

Технология микрокапсулирования позволяет создать микрокапсулы с оболочкой, непроницаемой для ядра и материала растворимого в воде (желатин), в кислой (ЭЦ) или слабощелочной (АЦФ) среде желудочно-кишечного тракта.

Если оболочка проницаема для ядра, то скорость высвобождения идет за счет диффузии и зависит от толщины оболочки, размера микрокапсул, наличия пор и растворимости вещества во внешней среде.