microcapsule

La microincapsulazione comporta un rilascio del farmaco molto efficiente in quanto incrementa la sua capacità ad interagire con l'organismo. Il principio attivo di un farmaco è incapsulato all'interno di una particella che può avere le dimensioni di 1 μm. Una comune compressa, può contenere milioni di microcapsule, ciascuna in grado di liberare il farmaco nell'organismo. In confronto ad una comune compressa, nella quale il principio attivo è ammassato, le microcapsule hanno una maggior area superficiale, la quale incrementa la solubilità e l'efficacia.
Il controllo sul rivestimento permette alla microincapsulazione di essere un dispositivo di rilascio. Infatti, le microcapsule possono essere costituite da rivestimenti diversificati in modo da comporre miscele in grado di rilasciare gradualmente i farmaci nel corpo. Una microcapsula può aprirsi in vari modi: i processi di rilascio comprendono la rottura per calore, solvatazione, diffusione (effetto delle sollecitazioni di taglio prodotte dallo scorrimento del rivestimento sul nucleo) e pressione. Un rivestimento può anche essere progettato per aprirsi in uno specifica parte del corpo. Per esempio, una microcapsula contenente farmaci che sono distrutti dai succhi gastrici, non deve fessurarsi prima di aver oltrepassato lo stomaco; in questo caso, si può usare un rivestimento acidoresistente.

Molti metodi sono stati utilizzati per incapsulare prodotti farmaceutici. Questi metodi possono essere riuniti in due classi principali: metodi fisici e chimici. I metodi fisici comprendono l'incapsulazione mediante bagno di rivestimento, flusso gravitazionale, centrifugazione e processo Wurster. I metodi chimici comprendono la coacervazione (v. avanti).

processo Wurster

Nell'animazione a destra che, sia pure approssimativamente, riassume il processo, in verde è indicata la zona interna della camera ad alta velocità (le particelle rosse rappresentano il gas fluidificante); in rosso, la zona a bassa velocità; in blu, la zona esterna a bassa velocità.

Questo processo avviene in uno speciale letto fluido che, per ripartizione, è diviso in due zone. La zona più interna (in verde) è una zona ad alta velocità che separa le particelle e le trasporta a pressione oltre lo spruzzatore. Dopo aver passato lo spruzzatore, le particelle entrano nella zona sospesa della camera (in rosso), rallentano e quindi, attraverso una griglia forata, sedimentano nell'altra sezione (in blu) del letto fluido. Il rivestimento asciuga mentre le particelle sono sospese in modo da prevenire la loro agglomerazione mentre entrano nella parte in quiete del letto fluido.
Le particelle rivestite, transitano nella zona di deposito (blu) per un tempo sufficiente a permettere loro di muoversi verso il fondo del recipiente dove sono nuovamente trascinate nel flusso di aria ad alta velocità ed il ciclo ricomincia: il processo continua fino a che si è ottenuto lo strato di rivestimento desiderato.

L'ugello vaporizza un flusso atomizzato di soluzione di rivestimento; questo materiale ricoprente investe le particelle mentre sono trascinate oltre l'ugello. La temperatura dell'aria fluidificante è impostata in modo da solidificare lo strato ricoprente rapidamente dopo l'urto con le particelle. Tutti i rivestimenti solidi sono depositati sulle particelle come un film.

microincapsulazione mediante coacervazione

• primo stadio: comprende una soluzione formata da tre fasi immiscibili: il nucleo (principio attivo), il materiale di rivestimento ed il solvente;
• secondo stadio: il liquido di rivestimento si deposita intorno al nucleo. Questo risultato è ottenuto miscelando la fase di rivestimento con la fase di solvente, nella quale sono contenuti i princìpi attivi;
• terzo stadio: lo strato di rivestimento è solidificato termicamente o per evaporazione.

Vediamo più dettagliatamente il processo di coacervazione: consideriamo il diagramma ternario (fig. a destra) ricavato sperimentalmente (questo esempio è ipotetico) per una miscela utilizzata per la microincapsulazione. Consideriamo, per esempio, la composizione del punto P (indicato in blu): si vede immediatamente (utilizzando la griglia, e proiettando a sull'asse XZ; b su YZ) che a = 50; b = 25; C = 100 - (a + b) = 25
Dunque, la composizione percentuale nel punto P risulta: x = 25% ; z = 50% ; y = 25%

Poiché sola la zona indicata in giallo (determinata sperimentalmente) è quella in cui si può avere la formazione del coacervo, la composizione della miscela deve essere individuata internamente ad essa. In particolare, per il punto indicato con un cerchietto rosso, si trova: a = 13; b = 77; c = 10 e dunque: z = 13% ; y =77% ; x = 10%

Con questa composizione percentuale, ricavata da un esempio ipotetico, si formano le microcapsule.

Una buona preparazione microincapsulata deve avere un rivestimento continuo e di spessore costante; a questo scopo, è essenziale che il liquido ricoprente abbia un'elevata spandibilità sulla sostanza da rivestire.

immagine al microscopio elettronico della morfologia di una microcapsula (www.csl.gov.uk)		immagine al microscopio elettronico degli strati di una microcapsula (www.csl.gov.uk)

eccipienti per microcapsule

L'esigenza di rivestire sostanze con caratteristiche molto diverse, implica, ogni volta, una particolare attenzione nella scelta del materiale più adatto per realizzare il film di rivestimento che, in generale, deve presentare caratteristiche di adesività con la sostanza da rivestire, oltre ad essere compatibile fisicamente con essa. In particolare, il film di rivestimento deve essere stabile nel tempo e, a seconda dei casi, deve essere permeabile o impermeabile (v. applicazioni delle microcapsule).

In generale, per il rivestimento sono utilizzati polimeri idrofili (gomma arabica, amido, gelatina, polivinilpirrolidone, carbossimetilcellulosa, alcol polivinilico, alginati, pectine, poliacrilati), polimeri idrofobi (resine, etilcellulosa, acetato o nitrato di cellulosa, polietilene, polipropilene, siliconi, nylon, ecc.), paraffina ed alcune cere e grassi. Il fatto che si possano utilizzare materiali quali cellulosa o nylon, è possibile in quanto queste sostanze non devono necessariamente essere digerite e, se non sono tossiche, possono essere eliminate inalterate. L'uso dei materiali citati, comporta ovviamente meccanismi e velocità di rilascio molto differenti tra loro. In particolare, le caratteristiche dei materiali non demolibili dall'organismo, sono studiate, su campioni costituiti da film sottili, mediante la legge di Fick o espressioni comunque da essa derivate.

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