Particella nucleo-guscio. Credito:Fraunhofer IGB
Il caffè istantaneo e il latte in polvere vengono prodotti mediante essiccazione a spruzzo. I ricercatori di Fraunhofer hanno adattato questa tecnica alla delicata questione dell'incorporazione di sostanze insolubili nelle particelle del nucleo-guscio. Il nuovo metodo aiuta a ridurre la concentrazione di principi attivi nei farmaci terapeutici.
L'incapsulamento viene utilizzato nei cosmetici e nei prodotti farmaceutici per proteggere i principi attivi da influenze esterne come l'acido gastrico aggressivo. Un altro uso dell'incapsulamento è controllare il rilascio di principi attivi all'interno del corpo:a seconda della permeabilità del materiale del guscio, il farmaco viene somministrato gradualmente anziché tutto in una volta. Poiché tali sistemi rilasciano più, dosi più piccole per un lungo periodo di tempo, la terapia farmacologica è meglio tollerata e più facile da somministrare. In alcuni casi, significa prendere solo una pillola al giorno invece di tre.
Le sostanze insolubili sono un problema
La prima fase del processo di incapsulamento prevede la dissoluzione dell'ingrediente attivo in un mezzo liquido e la sua miscelazione con il materiale del guscio. Quindi la soluzione viene convogliata ad un orifizio al centro di un ugello circondato da un canale anulare attraverso il quale viene iniettata aria compressa ad alta velocità. La pressione disperde la soluzione in un aerosol di goccioline fini, che viene poi spruzzato in un cilindro di essiccazione. Qui, il liquido evapora, lasciando dietro di sé una polvere fine di particelle di nucleo-guscio. Il problema è che è difficile mescolare sostanze insolubili con altri materiali. Ciò limita la scelta dei materiali del guscio che possono essere utilizzati per produrre le particelle.
L'ugello a tre vie consente infinite combinazioni di materiali
Schema schematico del processo di atomizzazione. Credito:Fraunhofer IGB
"Per questa ragione, usiamo un ugello a tre vie per implementare la spruzzatura. Il suo vantaggio è che consente di alimentare separatamente due sostanze all'ugello. Le forze di taglio mescolano le sostanze insieme all'orifizio dell'ugello, creando un aerosol contenente entrambi i materiali, " spiega Michael Walz, che ha sviluppato e ottimizzato la nuova tecnica con il suo collega Dr. Achim Weber presso l'Istituto Fraunhofer per l'ingegneria interfacciale e la biotecnologia IGB a Stoccarda.
Questo sistema permette infinite combinazioni di materiali, consentendo di adattare il rilascio controllato di principi attivi alle diverse applicazioni. "Possiamo modificare la dimensione delle particelle e l'efficienza di incapsulamento selezionando le sostanze appropriate e variando la concentrazione della soluzione, la portata del liquido, la temperatura di essiccazione, e la pressione applicata all'ugello. Questo ci dà la capacità di rispondere a quasi tutte le esigenze dei clienti e sviluppare soluzioni su misura per le loro esigenze, "dice Weber.
Il nuovo processo per l'incapsulamento dei principi attivi potrebbe interessare i produttori di fertilizzanti e le aziende di trasformazione alimentare, nonché le industrie cosmetiche e farmaceutiche.
