Snabbkaffe och mjölkpulver framställs genom spraytorkning. Fraunhofer-forskare har anpassat denna teknik till den knepiga frågan om att införliva olösliga ämnen i kärna-skalpartiklar. Den nya metoden hjälper till att minska koncentrationen av aktiva ingredienser i terapeutiska läkemedel.

Inkapsling används i kosmetika och läkemedel för att skydda aktiva ingredienser mot yttre påverkan som aggressiv magsyra. En annan användning av inkapsling är att kontrollera frisättningen av aktiva ingredienser inuti kroppen:beroende på skalmaterialets permeabilitet, medicinen levereras gradvis snarare än allt på en gång. Eftersom sådana system släpper flera, mindre doser under en längre tidsperiod, läkemedelsbehandlingen tolereras bättre och lättare att administrera. I vissa fall, det innebär att du bara tar ett piller om dagen istället för tre.

Olösliga ämnen är ett problem

Det första steget i inkapslingsprocessen innefattar att lösa upp den aktiva ingrediensen i ett flytande medium och blanda den med skalmaterialet. Därefter leds lösningen till en öppning i mitten av ett munstycke omgivet av en ringformad kanal genom vilken tryckluft sprutas in med hög hastighet. Trycket sprider lösningen i en aerosol av fina droppar, som sedan sprutas in i en torkcylinder. Här, vätskan avdunstar, lämnar efter sig ett fint pulver av kärna-skalpartiklar. Problemet är att det är svårt att blanda olösliga ämnen med andra material. Detta begränsar valet av skalmaterial som kan användas för att producera partiklarna.

Trevägsmunstycke tillåter oändliga kombinationer av material

"Av denna anledning, vi använder ett trevägsmunstycke för att genomföra sprutning. Dess fördel är att den tillåter två ämnen att matas separat till munstycket. Skjuvkrafterna blandar samman ämnena vid munstyckets öppning, skapa en aerosol som innehåller båda materialen, " förklarar Michael Walz, som utvecklade och optimerade den nya tekniken tillsammans med sin kollega Dr Achim Weber vid Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB i Stuttgart.

Detta system tillåter oändliga kombinationer av material, gör det möjligt att anpassa den kontrollerade frisättningen av aktiva ingredienser till olika applikationer. "Vi kan modifiera partikelstorleken och inkapslingseffektiviteten genom att välja lämpliga ämnen och genom att variera koncentrationen av lösningen, vätskevolymflödet, torkningstemperaturen, och trycket som appliceras på munstycket. Detta ger oss förmågan att svara på nästan alla kundkrav och utveckla lösningar som är skräddarsydda för deras behov, säger Weber.

Den nya processen för inkapsling av aktiva ingredienser kan vara av intresse för gödningsmedelstillverkare och livsmedelsföretag samt kosmetika- och läkemedelsindustrin.