Современный производитель лекарственных препаратов постоянно разрабатывает технологии получения многокомпонентных препаратов с определенными свойствами, осваивает новые технологии, главной задачей которых является обеспечение безопасности и повышение эффективности лекарственных веществ. Одним из наиболее перспективных методов регулирования свойств лекарственных веществ является инкапсуляция в оболочку. Стоит подчеркнуть, что технологии инкапсуляции имеют богатую историю и широко применяются не только в химико-фармацевтической отрасли, но и в химической, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и других отраслях. В данной главе читатель может ознакомиться с обзором технологий инкапсуляции, одни из которых могут быть примены при получении твердых, лекарственных форм, а другие — при производстве мягких, жидких и газообразных.
Инкапсуляция (от лат. capsula — коробочка) — заключение мелких частиц твердого тела, их агрегатов (гранул) или капель жидкости в тонкую достаточно прочную оболочку или в матрицу с различными заданными свойствами — проницаемостью, температурой плавления, способностью растворяться или не растворяться в различных средах и др. В фармацевтической промышленности различают процессы инкапсуляции в желатиновые капсулы больших размеров (0,5—1,5 см) и процессы микрокапсуляции, которые позволяют получать капсулы размером 10-1—10-4 см.
Инкапсуляцию лекарственных веществ проводят с целями:
Основной компонент микрокапсул — капсулируемое вещество - может находиться в любом агрегатном состоянии — жидком, твердом, газообразном. Существующие методы обеспечивают возможность микрокапсулирования как лиофильных, так и лиофобных веществ.
В состав содержимого микрокапсул может входить инертный наполнитель, являющийся средой, в которой диспергировалось вещество в процессе микрокапсулирования, или необходимый для последующего функционирования активного вещества.
Содержание капсулированного вещества в микрокапсулах обычно составляет 50—95 % от массы капсул. Эта величина может колебаться в зависимости от технологии и условий получения, требуемого соотношения материала оболочек и капсулируемого вещества, а также от других параметров процесса: температуры, степени диспергирования, вязкости среды, наличия поверхностно-активных веществ и т.д.
Под термином «микрокапсулы» или «нанокапсулы» может пониматься много различных структур. Можно использовать молекулы, внутри которых задерживается активное вещество, а также комплексы сложных молекул, из которых формируются нанокапсулы или наносферы. О наноинкапсуляции говорят, когда размер молекул меньше нескольких микрометров. Когда размеры молекул меньше одного миллиметра, то говорят о микроинкапсуляции.
В качестве материала оболочек или капсулирующей матрицы могут использоваться различные классы веществ:
Выбор материала оболочек или капсулирующей матрицы зависит от назначения, свойств и способа высвобождения капсулирующего вещества, а также от выбранного метода микрокапсулирования.
Содержимое микрокапсул может высвобождаться путем механического разрушения оболочек под действием давления, при трении, ультразвуковом воздействии, плавлении, разрыванием изнутри парами или газообразными веществами, выделяющимися при изменении внешних условий, при взаимодействии вещества оболочки со средой при растворении в ней, а также в результате диффузии содержимого при набухании стенок капсул в окружающей жидкости.
Существующие методы микрокапсулирования можно условно разделить на три основные группы:
При выборе метода микрокапсулирования необходимо учитывать несколько основных факторов. Одним из наиболее важных факторов является назначение продукта, определяющие условия, в которых используется капсулированное вещество и проявляются его свойства. От этого зависит выбор пленкообразующего материала и обусловленный этим выбор среды для микрокапсулирования. Замедленное высвобождение вещества путем диффузии требует использования пленкообразующего материала, не растворяющегося, а набухающего в той среде, в которой применяют микрокапсулы. С другой стороны, быстрое высвобождение может быть обеспечено подбором растворимого, расплавляющегося или хрупкого пленкообразующего материала.
Следующим фактором является устойчивость и растворимость капсулируемого вещества в условиях микрокапсулирования. Неустойчивость многих веществ даже при незначительном повышении температуры (ферменты, некоторые витамины, легколетучие жидкости) ограничивает возможность применения методов, предусматривающих нагревание. Альтернативой в этом случае могут выступать методы, «снованные на разделении жидких фаз (методы образования новой фазы из растворов). При этом свойства вещества будут определять выбор дисперсионной среды и дисперсной фазы.
Большое значение имеет стоимость процесса, поэтому предпочтение отдают методам, включающим меньшее число стадий и осуществляемым в непрерывном режиме.
Важными факторами являются также требуемый размер микрокапсул, содержание в них капсулируемого вещества и эффективность микрокапсулирования.
Приведенная выше классификация методов микрокапсулирования, в основу которой положена природа процессов, протекающих при микрокапсулировании, достаточно условна. На практике часто используется сочетание различных методов. Далее будут рассмотрены наиболее часто применяемые в химико-фармацевтической промышленности методы микрокапсулирования.