Microencapsulación

La microencapsulación es un proceso en el que partículas o gotitas diminutas se recubren para formar pequeñas cápsulas con propiedades útiles. ^{[ 1 ] [ 2 ]} En general, se utiliza para incorporar ingredientes alimentarios , ^{[ 3 ]} enzimas , células u otros materiales a escala micrométrica . La microencapsulación también puede utilizarse para encerrar sólidos , líquidos o gases dentro de una pared micrométrica hecha de una película soluble dura o blanda , con el fin de reducir la frecuencia de dosificación y prevenir la degradación de los productos farmacéuticos . ^{[ 4 ]}

En su forma más simple, una microcápsula es una pequeña esfera con una pared casi uniforme que encierra algún material. El material encerrado en la microcápsula se denomina núcleo, fase interna o relleno, mientras que la pared a veces se llama capa, recubrimiento o membrana. Algunos materiales, como lípidos y polímeros , por ejemplo el alginato , pueden usarse como mezcla para atrapar el material de interés en su interior. La mayoría de las microcápsulas tienen poros con diámetros comprendidos entre unos pocos nanómetros y unos pocos micrómetros. Los materiales que se suelen usar para el recubrimiento son:

• etilcelulosa
• alcohol polivinílico
• Gelatina
• alginato de sodio
• Resina de formaldehído
• urea-formaldehído
• Poliurea
• Maltodextrina (para aceite en alimentos)

La definición se ha ampliado e incluye la mayoría de los alimentos, donde la encapsulación de sabores es la más común. ^{[ 6 ]} La técnica de microencapsulación depende de las propiedades físicas y químicas del material a encapsular. ^{[ 7 ]}

Sin embargo, muchas microcápsulas guardan poca semejanza con estas simples esferas. El núcleo puede ser un cristal , una partícula adsorbente irregular , una emulsión , una emulsión de Pickering , una suspensión de sólidos o una suspensión de microcápsulas más pequeñas. La microcápsula incluso puede tener múltiples paredes.

La gelificación ionotrópica se produce cuando las unidades de ácido úrico en las cadenas del polímero alginato se entrecruzan con cationes multivalentes. Estos pueden incluir calcio, zinc, hierro y aluminio.

La separación de fases por coacervación consta de tres etapas que se llevan a cabo bajo agitación continua.

1. Formación de tres fases químicas inmiscibles: fase líquida del vehículo de fabricación, fase del material del núcleo y fase del material de recubrimiento.
2. Deposición del recubrimiento: el material del núcleo se dispersa en la solución polimérica del recubrimiento. El polímero del recubrimiento recubre el núcleo. La deposición del recubrimiento polimérico líquido alrededor del núcleo se produce por la adsorción del polímero en la interfaz formada entre el material del núcleo y la fase del vehículo.
3. Rigidización del recubrimiento: el material de recubrimiento es inmiscible en la fase del vehículo y se rigidiza. Esto se logra mediante técnicas térmicas, de reticulación o de disolución.

Incluso cuando el objetivo de una aplicación de microencapsulación es aislar el núcleo de su entorno, la pared debe romperse en el momento de su uso. Muchas paredes se rompen fácilmente por presión o esfuerzo cortante , como en el caso de la rotura de partículas de tinte durante la escritura para formar una copia. El contenido de la cápsula puede liberarse fundiendo la pared o disolviéndola bajo condiciones particulares, como en el caso de un recubrimiento entérico de un fármaco . ^{[ 8 ]} En otros sistemas, la pared se rompe por acción de disolventes, ataque enzimático , reacción química, hidrólisis o desintegración lenta.

La microencapsulación puede utilizarse para ralentizar la liberación de un fármaco en el organismo. Esto permite que una dosis de liberación controlada sustituya a varias dosis de fármaco no encapsulado y, además, puede disminuir los efectos secundarios tóxicos de algunos fármacos al evitar concentraciones iniciales elevadas en sangre. Generalmente, existe un patrón de liberación deseado. En algunos casos, se trata de una cinética de orden cero, es decir, la velocidad de liberación es constante. En este caso, las microcápsulas liberan una cantidad fija de fármaco por minuto u hora durante el periodo de su eficacia. Esto puede ocurrir siempre que se mantenga un reservorio sólido o un fármaco soluble dentro de la microcápsula.

Un patrón de liberación más típico es de primer orden, en el que la velocidad disminuye exponencialmente con el tiempo hasta que se agota la fuente del fármaco. En esta situación, una cantidad fija de fármaco se encuentra disuelta dentro de la microcápsula. La diferencia de concentración entre el interior y el exterior de la cápsula disminuye continuamente a medida que el fármaco se difunde.

No obstante, existen otros mecanismos que pueden intervenir en la liberación del material encapsulado. Estos incluyen la biodegradación, la presión osmótica, la difusión, etc. Cada uno dependerá de la composición de la cápsula y del entorno en el que se encuentre. Por lo tanto, la liberación del material puede verse afectada por diversos mecanismos que actúan simultáneamente. ^{[ 9 ]}

Las aplicaciones de la microencapsulación son numerosas.

• Se utiliza principalmente para aumentar la estabilidad y la vida útil del producto encapsulado, facilitar su manipulación y permitir la liberación controlada de su contenido.
  • La microencapsulación se utiliza para preservar la vitamina A de los efectos perjudiciales del oxígeno . ^{[ 2 ]}
  • Las formulaciones microencapsuladas de tretinoína/peróxido de benzoilo utilizan una tecnología sol-gel a base de sílice para combinar estos ingredientes sin dañar la tretinoína. ^{[ 10 ]}
  • La microencapsulación de aceite comestible y otros productos difíciles de pulverizar los convierte en una forma de polvo más práctica, protegiéndolos de la oxidación. Este método se utiliza comúnmente para alimentos instantáneos . Se emplea un material de pared soluble en agua, como maltodextrina o goma arábiga , de modo que la microcápsula se disuelve al añadir agua. ^{[ 11 ] [ 12 ]} El alcohol en polvo es otro ejemplo.
• En otros casos, el objetivo no es aislar completamente el núcleo, sino controlar la velocidad a la que libera el contenido, como en la liberación controlada de fármacos: ^{[ 13 ]}
  • El sulfato ferroso, un suplemento nutricional, está microencapsulado de tal manera que atraviesa el estómago pero se libera en el intestino. De esta forma, se minimizan las molestias gástricas.
  • La aspirina se trata de forma similar.
• Algunos protectores solares están encapsulados en gel de sílice . Una marca es "Eusolex UV-Pearls". Estos químicos son potencialmente disruptores endocrinos , por lo que la encapsulación protege al usuario hasta el momento de la aplicación. ^{[ 14 ]}
• Los plaguicidas son peligrosos de manipular, pero menos cuando están encapsulados. ^{[ 15 ] [ 16 ]} La microencapsulación minimiza los riesgos de lixiviación o volatilización. ^{[ 17 ]}

El problema puede ser tan simple como enmascarar el sabor o el olor del núcleo, o tan complejo como aumentar la selectividad de un proceso de adsorción o extracción .

• protección del ADN contra la degradación para el seguimiento de productos ^{[ 18 ]} y el almacenamiento de datos ^{[ 19 ].}
• Protección de compuestos bioactivos que se degradan fácilmente en condiciones ambientales normales. ^{[ 20 ]}

• Agua seca
• Alcohol en polvo

• Prakash, S. et al. "La microbiota intestinal y la salud humana con énfasis en el uso de células bacterianas microencapsuladas", Journal of Biomedicine and Biotechnology (2011) ,
• Brandau, T (2002). "Preparación de microcápsulas monodispersas de liberación controlada". Int. J. Pharm . 242 ( 1– 2): 179– 184. doi : 10.1016/S0378-5173(02)00151-5 . PMID 12176243 . 

• Instituto de Investigación del Suroeste
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