DARBAS ATLIKTAS F

(1)

PATVIRTINIMAS APIE ATLIKTO DARBO SAVARANKIŠKUMĄ

Patvirtinu, kad įteikiamas magistro baigiamasis darbas „Polimerinių mikrokapsulių su natrio alginatu technologija“.

1. Yra atliktas mano paties (pačios).

2. Nebuvo naudotas kitame universitete Lietuvoje ir užsienyje.

3. Nenaudojau šaltinių, kurie nėra nurodyti darbe, ir pateikiu visą naudotos literatūros sąrašą. Elektroniniu laišku patvirtinu, o darbas bus pasirašytas pasibaigus karantino ir ekstremaliosios situacijos dėl COVID-19 pandemijos Lietuvos Respublikoje laikotarpiui.

2020-05-06 Kamilė Karinauskaitė

(data) (autoriaus vardas, pavardė) (parašas)

PATVIRTINIMAS APIE ATSAKOMYBĘ UŽ LIETUVIŲ KALBOS TAISYKLINGUMĄ ATLIKTAME DARBE

Patvirtinu lietuviu kalbos taisyklingumą atliktame darbe.

Elektroniniu laišku patvirtinu, o darbas bus pasirašytas pasibaigus karantino ir ekstremaliosios situacijos dėl COVID-19 pandemijos Lietuvos Respublikoje laikotarpiui.

(data) (autoriaus vardas, pavardė) (parašas)

MAGISTRO BAIGIAMOJO DARBO VADOVO IŠVADA DĖL DARBO GYNIMO Elektroniniu laišku patvirtinu, o darbas bus pasirašytas pasibaigus karantino ir ekstremaliosios situacijos dėl COVID-19 pandemijos Lietuvos Respublikoje laikotarpiui.

(2)

MAGISTRO BAIGIAMASIS DARBAS APROBUOTAS FARMACINIŲ TECHNOLOGIJŲ INSTITUTE

2020-05-21 Prof. dr. Valdas Jakštas

(aprobacijos data ) (katedros (klinikos, instituto) vedėjo (-os) (vadovo (-ės)) (parašas) vardas, pavardė)

Baigiamojo darbo recenzentas

(vardas, pavardė) (parašas)

Baigiamųjų darbų gynimo komisijos įvertinimas:

(3)

LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS

MEDICINOS AKADEMIJA

FARMACIJOS FAKULTETAS

FARMACINIŲ TECHNOLOGIJŲ INSTITUTAS

KAMILĖ KARINAUSKAITĖ

POLIMERINIŲ MIKROKAPSULIŲ SU NATRIO ALGINATU

TECHNOLOGIJA

Magistro baigiamasis darbas

Darbo vadovė: Doc. dr.: Giedrė Kasparavičienė

(4)

LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS

MEDICINOS AKADEMIJA

FARMACIJOS FAKULTETAS

FARMACINIŲ TECHNOLOGIJŲ INSTITUTAS

TVIRTINU:

Farmacijos fakulteto dekanė Prof. Dr. Ramunė Morkūnienė Data

POLIMERINIŲ MIKROKAPSULIŲ SU NATRIO ALGINATU

TECHNOLOGIJA

Magistro baigiamasis darbas

Darbo vadovė

Doc. dr. Giedrė Kasparavičienė Data

Recenzentas Darbą atliko magistrantė Kamilė Karinauskaitė Data

(5)

TURINYS

SANTRUMPOS ...10

ĮVADAS ...11

DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI ...12

1. LITERATŪROS APŽVALGA ...13

1.1 Kapsuliavimo technologija ...13

1.1.1 Mikrokapsuliavimo efektyvumas ...13

1.3.1 Panaudojimas farmacijoje ...15

1.4 Dydis ir forma ...16

1.5 Mikrokapsulių morfologinės savybės ...17

1.6 Mikrokapsulės apvalkalas ...18

1.7.1 Fizikiniai ir cheminiai metodai ...20

1.8 Ekstruzija ...21

1.8.1 Ekstruzijos privalumai ...23

1.9 Mikrokapsulių dydžio priklausomybė nuo mikrokapsuliavimo metodo ...23

1.11 Literatūros apžvalgos apibendrinimas ...27

2.TYRIMO METODIKA ...28

2.1 Tyrime naudotos medžiagos ...28

2.2 Tyrime naudoti prietaisai ...28

2.3 Tyrimo metodai ...28

2.3.1 Natrio alginato hidrogelio technologija ...28

2.3.2 Cinko acetato paruošimas ...29

2.3.3 Kalcio chlorido tirpalo paruošimas ...29

2.7 Statistinė analizė ...34

3. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS ...35

3.1 Polimerinių mikrokapsulių fizikinių ir morfologinių savybių vertinimas ...35

3.1.1 Polimerinių mikrokapsulių dydis ...35

3.1.2 Polimerinių mikrokapsulių skaidrumas ...39

3.1.3 Polimerinių mikrokapsulių forma...40

3.2 Polimerinio apvalkalo mechaninių savybių vertinimas...46

3.3 Polimerinio apvalkalo tvirtumo priklausomybė nuo katijonų ...50

(6)

3.5 Įkapsuliuotos medžiagos atpalaidavimo prognozė ...53

4.REZULTATŲ APTARIMAS ...54

5.IŠVADOS ...56

(7)

SANTRAUKA

K. Karinauskaitės magistro baigiamasis darbas ,,Polimerinių mikrokapsulių su natrio alginatu technologija”. Mokslinis vadovas Doc. dr. Giedrė Kasparavičienė. Lietuvos sveikatos mokslų universiteto, Farmacijos fakulteto, Farmacinių technologijų institutas.

Tyrimo tikslas: įvertinti technologinių veiksnių įtaką polimerinių mikrokapsulių su natrio alginatu technologijai.

Tyrimo uždaviniai: nustatyti tinkamą natrio alginato koncentraciją mikrokapsulių technologijai, parinkti tinkamus pagalbinių medžiagų kiekius, pritaikyti tinkamas technologines sąlygas ir įvertinti pagamintų mikrokapsulių fizikines ir morfologines savybes; įvertinti mechanines savybes atliekant kompresijos tyrimą

Tyrimo objektas yra skirtingų koncentracijų natrio alginato polimerinės mikrokapsulės, pagamintos skirtingų koncentracijų kalcio chlorido ir cinko acetato tirpaluose.

Tyrimas metodai: pagamintų mikrokapsulių kokybė vertinta matuojat dydį, lyginant skaidrumą, vertinant formą. Mechaninės polimerinio apvalkalo savybės verinamos, atliekant kompresijos testą.

Tyrimo rezultatai: Tyrimo metu pagaminta 40 eksperimentinių serijų natrio alginato mikrokapsulės. Alginato hidrogelis lašinamas per švirkštą į cinko acetato ir kalcio chlorido tirpalus, 15 cm atstumu iki akceptorinės terpės. Polimerinės mikrokapsulės, kurios pagamintos iš 3-5 proc. alginato hidrogelio yra taisyklingos, sferinės, formos. Jų apvalkalo skaidrumą lemia jonai esantys gelifikuojančiame tirpale. Lyginant polimerinių mikrokapsulių dydį, priklausomai nuo pasirinkto katijono, cinko alginato mikrokapsulės yra didesnės (3264,625 µm) nei kalcio alginato (3156,875 µm), tačiau mažiau patvarios (1051,675 g) nei kalcio alginato (1655,996 g).

Tyrimo išvados: atlikus eksperimentinių mikrokapsulių gamybą ir vertinimą nustatyta, kad technologijai tinkamiausia natrio alginato koncentracija yra 2-5 proc. ribose, o tinkamiausia akceptorinė terpė kalcio chlorido 4-5 proc. tirpalas. Tinkamiausios technologinės sąlygos: hidrogelio lašinimo greitis 36 lašai/min, 15 cm atstumu iki akceptorinio tirpalo, maišant 100 aps/min greičiu 30 min. Taisyklinga forma sudaroma, kai mikrokapsulės gaminamos iš 3-5 proc. alginato hidrogelio. Mechaniškai tvirtesnės mikrokapsulės gaunamos, kai alginato koncentracija 4-5 proc, o gelifikuojantis tirpalas yra kalcio chlorido tirpalas, kurio koncentracija 3-5 proc.

(8)

SUMMARY

K. Karinauskaite Master Thesis: “Technology of polymeric microcapsules with sodium alginate” / scientific supervisor assoc. prof dr. G. Kasparaviciene; Lithuanian University of Health Sciences, Academy of medicine, Faculty of Pharmacy, Institute of Pharmaceutical technologies – Kaunas.

Aim of the research was to evaluate the influence of technological factors on the technology of polymer microcapsules with sodium alginate.

The tasks of the study was to select the appropriate amounts of excipients, to adapt the appropriate technological conditions; to evaluate the physical and morphological properties of the manufactured microcapsules; to evaluate the mechanical properties of the microcapsules using compression test.

Research methods have been applied in this study: a compression test is performed to evaluate the mechanical properties of the polymer shell. The color and shape of the microcapsules produced are visually assessed.

Results of the study: impact assessed of the SA, calcium chloride, zinc acetate concentration on the technological properties of the microcapsules size, shape, compression. The size of polymer microcapsules is highly dependent on the concentration of sodium alginate. Zinc alginate microcapsules are larger (3264.625 μm) than calcium alginate (3156.875 μm), but less resistant to compression (1051.675 g), than calcium alginate (1655.996 g). The thickness of the shell depends on the concentration of alginate and acceptoric cation. Calcium alginate microcapsules are stronger compared to zinc acetate.

Conclusion of the study: in this research found that the most suitable concentration of sodium alginate for the technology is 2-5 percent and the most suitable acceptor is 4-5 percent calcium chloride. solution. The most suitable technological conditions: the rate of dripping of the hydrogel from the syringe is 36 drops / min, at a distance of 15 cm to the acceptor solution and stirring at 100 rpm for 30 minutes on a magnetic stirrer. The correct shape is formed when the microcapsules are made with 3-5 percent alginate hydrogel. Mechanically stronger microcapsules are obtained at an alginate concentration of 4-5 percent and the gelling solution is a calcium chloride solution at a concentration of 3-5 percent.

(9)

PADĖKA

Nuoširdžiai dėkoju savo darbo vadovei Doc. Dr. Giedrei Kasparavičienei už skirtą laiką, kantrybę, rūpestį ir patarimus, rašant šį baigiamąjį darbą. Dėkoju už pasidalintą informaciją, žinias ir suteiktą galimybę tobulėti.

(10)

SANTRUMPOS

Aps/min – apsisukimai per minutę Ca – kalcis

CaCl2 – kalcio chloridas g/mol – gramai molyje

PLGA – poli-laktil-ko glikolinė rūgštis

SA – natrio alginatas (iš anglų k. Sodium alginate)

SD – standartinis nuokrypis (iš anglų k. Standard deviation) UV – ultravioletinė spinduliuotė

Zn – cinkas

(11)

ĮVADAS

Mikrokapsuliavimas yra sparčiai besivystanti technologija. Mokslininkai atranda vis daugiau pranašumų, kurie lemia tokios vaisto formos pasirinkimą. Polimerines mikrokapsules sudaro apvalkalas ir branduolys [1,2].

Branduolys gali būti kietas, skystas arba dujinis, o apvalkalas yra pagamintas iš vientiso, porėto arba neporėto polimero. Mikrokapsulės yra naudojamos, siekiant apsaugoti veikliąsias medžiagas nuo išorinio aplinkos poveikio, maskuoti juslines savybes, reguliuoti vaistinės medžiagos atsipalaidavimo laiką. Taip pat literatūroje minima, kad tokia farmacinė forma užtikrina geresnį vaistinio preparato efektyvumą ir toleranciją [3,4,5,6].

Kokybiškų polimerinių mikrokapsulių technologijai labai svarbu tinkamai parinkti ingridientus, jų koncentracijas ir technologinius aspektus. Skirtinga polimerinių mikrokapsulių sudėtis, pagalbinės medžiagos bei technologiniai parametrai, suformuoja skirtingas polimerines mikrokapsules, kurios skiriasi savo kokybe. Pavyzdžiui, dydis, forma yra labai svarbūs parametrai, kurie priklauso nuo polimero koncentracijos ir gelifikuojančio tirpalo koncentracijos. Pagal tai, kokio dydžio polimerinės mikrokapsulės pagaminamos, jos gali būti naudojamos skirtingoms vaistinėms medžiagoms įkapsuliuoti ir skirtingoms ligoms gydyti. Taip pat, kuo polimerinių mikrokapsulių forma ir dydis tarpusavyje vienodesni, tuo vaistinės medžiagos dozė yra lengviau valdoma [7,8].

Šio darbo metu buvo modeliuojamos skirtingų koncentracijų polimerinės mikrokapsulės pagamintos iš natrio alginato. Keičiant natrio alginato koncentraciją ir gelifikuojančių tirpalų koncentracijas: cinko acetato ir kalcio chlorido, buvo stebima, kaip keičiasi fizikinės polimerinių mikrokapsulių savybės ir vertinama jų kokybė.

(12)

DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI

Tyrimo objektas: pagaminta 40 skirtingų eksperimentinių serijų polimerinių mikrokapsulių, kurių sudėtis skyrėsi, keičiant alginato hidrogelio (1-5%) bei cinko acetato ir kalcio chlorido (2-5%) tirpalų koncentracijas.

Tyrimo tikslas: Įvertinti technologinių veiksnių įtaką polimerinių mikrokapsulių su natrio alginatu technologijai.

Darbo uždaviniai:

1. Nustatyti tinkamą natrio alginato koncentraciją mikrokapsulių technologijai.

2. Parinkti pagalbines medžiagas ir nustatyti tinkamus jų kiekius mikrokapsulių technologijai.

3. Įvertinti pagamintų mikrokapsulių fizikines ir morfologines savybes.

(13)

1. LITERATŪROS APŽVALGA

1.1 Kapsuliavimo technologija

Mikrokapsuliavimas yra procesas, kurio metu susidaro kietos, skystos, dujinės mikrokapsulės, apgaubtos plona plėvele. Šio proceso metu bioaktyvios medžiagos yra aptrauktos danga arba įterpiamos į matricą, suteikiant mikrokapsulėms naudingų savybių. Biologiškai aktyvios medžiagos yra apsaugomos nuo išorinio poveikio, sustiprinamas vaistinės medžiagos stabilumas ir kontroliuojamas biologiškai aktyvių medžiagų atsipalaidavimą. Branduolys gali būti kietas, skystas arba dujinis, o apvalkalas yra pagamintas iš vientiso, porėto arba neporėto polimero. Veiklioji medžiaga gali būti išsklaidyta mikrokapsulėje kaip kietos dalelės, turinčios taisyklingą ar netaisyklingą formą [1].

Mikrokapsulės dangalas izoliuoja biologiškai aktyvias medžiagas ir apsaugo jas nuo išorinių dirgiklių. Mikrokapsulės plėvelę galima suformuoti naudojant natūralius ar sintetinius polimerus, priklausomai nuo to, kokio poveikio mikrokapsulė gaminama. Mikrokapsuliavimo metodai yra parenkami atsižvelgiant į dalelių dydį.

Mikrokapsuliuojama medžiaga gali būti skysta, dujinė arba kieta. Mikrokapsuliavime yra naudojamos lipofilinės ir hidrofilinės medžiagos. Vaistinėms medžiagoms kapsuliuoti dažniausiai naudojami polimerai – baltymai, polisacharidai, vaškai, parafinas, celiuliozės derivatai, polivinilo alkoholis, polivinilacetatas [2].

Mikrokapsuliacija naudojama siekiant apsaugoti jautrias medžiagas nuo išorinio aplinkos poveikio, maskuoti juslines savybes, pavyzdžiui, medžiagos spalvą, skonį, kvapą, kontroliuoti vaistinės medžiagos atsipalaidavimo laiką, apsaugoti skrandį nuo dirginimo vaistais [3].

1.1.1 Mikrokapsuliavimo efektyvumas

Kapsuliavimo technologijos efektyvumas priklauso nuo kai kurių veiksnių. Keičiant juos, galima sumažinti arba padidinti mikrokapsuliavimo efektyvumą. Polimerinės mikrokapsulės

(14)

lėčiau stingsta, todėl sunkiau suformuoti taisyklingos formos apvalkalą. Veiksniai, mažinantys mikrokapsuliavimo efektyvumą, įvardijami kaip:

• Lėtas tirpiklio pasišalinimo greitis

• Maža polimero koncentracija

• Mažas organinio tirpiklio tirpumas vandenyje • Didelis polimero tirpumas tirpiklyje

Priešingai, kai kurie veiksniai palengvina mikrokapsuliavimo procesą: • Mažas polimero tirpumas organiniame tirpiklyje

• Didelis organinio tirpiklio tirpumas vandenyje • Didelė polimero koncentracija [4].

1.2 Mikrokapsulės

Mikrokapsulės susideda iš dviejų dalių – branduolio ir apvalkalo (iliustracija pateikta 1 pav.). Branduolys yra sudarytas iš veikliosios medžiagos, o apvalkalas saugo jį nuo išorinių veiksnių. Atsižvelgiant į išorinius veiksnius parenkamas ir mikrokapsulės apvalkalas, kuris gali būti sudarytas iš etilceliuliozės, hidroksipropilmetilceliuliozės, natrio karboksimetilceliuliozės, natrio alginatų, PLGA, želatinos, poliesterių, citozano [5].

Šis procesas yra plačiai pritaikomas chemijos pramonės, maisto pramonės, farmacijos pramonės bei kosmetikos pramonės srityse. Polimerinės mikrokapsulės yra naudojamos įvairiais tikslais, įskaitant agrokultūrą, tekstilės pramonę, elektroniką, kriminalistiką, kosmosą ir mediciną [6].

1 pav. Polimerinės mikrokapsulės sudėtis: išorėje yra polimerinis apvalkalas, kuris gaubia viduje esantį branduolį

BRANDUOLYS APVALKALAS

(15)

Mikrokapsulės dažniausiai yra naudojamos siekiant pagerinti vandenyje tirpių ir netirpių vaistinių medžiagų ir biologiškai aktyvių molekulių biologinį aktyvumą, tirpumą ir vaistinių medžiagų atsipalaidavimo laiką [7].

1.3 Mikrokapsulių pranašumai

Mikrokapsuliavimo būdu pagamintos farmacinės formos pasižymi mažesniu toksiškumu. Įkapsuliuota vaisto forma gali užtikrinti didesnį vaistinio preparato efektyvumą, specifiškumą, toleranciją, terapinį indeksą atitinkamam vaistui [8].

Be visų išvardytų mikrokapsuliavimo privalumų, ši technologija yra vertinama ir dėl to, kad yra užtikrinamas vaistinės medžiagos atpalaidavimo laikas, vaistinė medžiaga apsaugoma nuo reakcijos su biologine aplinka, taip pat užtikrinama geresnė skvarba į parinktus audinius, bei geresnė molekulinė skvarba. Polimerinės mikrokapsulės, kurios yra skirtos sunkioms ligoms gydyti, tokioms kaip vėžys, AIDS, tuberkuliozė, maliarija, diabetas, yra skirtingose bandymų fazėse, o kai kurios yra naudojama komerciniais tikslais [1].

Mikrokapsulės yra pranašesnės, lyginant su kitomis vaistų formomis, dėl tokių savybių, kaip:

• Imobilizuojami mikroorganizmai ir fermentai

• Apsauga nuo UV spinduliuotės, kaitinimo, oksidacijos ir rūgščių

• Maskuojamas skonis ir kvapas

1.3.1 Panaudojimas farmacijoje

Dėl savo fizikinių ir cheminių savybių polimerinės mikrokapsulės plačiai naudojamos vaistų gamyboje. Taikant mikrokapsuliavimo metodą, galima pagaminti vaistus, kurie veikia centrinę nervų sistemą ir periferinę nervų sistemą, širdies ir kraujagyslių sistemą, diuretikai, vaistai nuo uždegimo, analgetikai, vaistai nuo karščiavimo, bronchus plečiantys vaistai, mukolitikai, antibiotikai, chemoterapiniai vaistai, antivirusiniai vaistai, hormonai, priešnavikiniai vaistai, imunosupresantai, imunostimuliatoriai, peptidai, polipeptidai, baltymai, vakcinos [9].

(16)

Mikrokapsuliavimo metodu, pagaminti vaistai pasižymi geresniu terapiniu poveikiu. Pasirenkant mikrokapsuliavimo technologiją, galima sukurti įvairias vaistų formas: tabletes, kapsules, sirupus, losjonus ir pagerinti vaisto savybes. Lentelėje (1 lentelė) pateikti pavyzdžiai vaistų, kurie gaminami mikrokapsuliavimo būdu dėl tam tikrų tikslų[38].

1 Lentelė. Vaistinės medžiagos, kurioms taikomas mikrokapsuliavimo procesas.

Vaistinė medžiaga Mikrokapsuliavimo tikslas Vaisto forma

Aspirinas Skonio maskavimas, prailgintas poveikis,

mažesnis skrandžio dirginimas

Tabletės/kapsulės

Paracetamolis Skonio maskavimas Tabletės

Izosorbido dinitratas Prailgintas poveikis Kapsulės

Progesteronas Prailgintas poveikis Įvairios vaistų formos

Mentolis Prailgintas poveikis Losjonas

Kalio chloridas Mažinamas skrandžio dirginimas Kapsulės

Nifedipinas Pagerinamas stabilumas Milteliai

1.4 Dydis ir forma

Mikrokapsulės yra sferinės, sudarytos iš atskirų dalelių arba dalelių aglomeratų. Dalelių skersmuo 5–5000 µm. Medicinoje dažniausiai yra vartojamos dalelės, kurių dydis yra 100–5000 µm skersmens, tačiau gali būti ir mažesnės.

Mikrokapsulių dydis dažniausiai priklauso nuo gamybos technologijos. Dalelės pagal dydį yra išskiriamos į atskiras grupes:

• Kai dalelių dydis yra mažesnis nei 1 µm, jos yra vadinamos nanokapsulėmis.

• Dalelės, kurių skersmuo yra 3–800 µm yra žinomos kaip mikrodalelės, mikrokapsulės arba mikrosferos.

(17)

Mikrokapsulių sferiškumas yra tiesiogiai susijęs su jų cheminėmis ir mechaninėmis savybėmis.

Mikrokapsulių dydis ir forma priklauso nuo daugelio išorinių veiksnių ir gali būti kontroliuojami. 2 lentelėje pateikti veiksniai, kurie turi įtakos polimerinių mikrokapsulių dydžiui ir formai.

2 lentelė. Veiksniai, kurie keičia polimerinių mikrokapsulių dydį ir formą [11].

Veiksniai Keičiantys dydį Keičiantys formą

Alginato koncentracija - +

Alginato molekulinė masė + +

Jonų koncentracija gelifikuojančiame tirpale + +

Gelifikuojančio tirpalo maišymo greitis + +

Mikrokapsulių maišymo laikas gelifikuojančiame tirpale

+ +

Gelifikuojančio tirpalo temperatūra + +

Gelifikuojančio tirpalo paviršiaus įtemptis + +

Alginato hidrogelio lašinimo greitis + +

1.5 Mikrokapsulių morfologinės savybės

Remiantis mokslininkų duomenimis, vaistinės medžiagos atsipalaidavimui iš mikrokapsulių, patys svarbiausi veiksniai yra dalelių dydis ir jų morfologinės savybės [12].

Mikrokapsulės yra išskiriamos į 3 pagrindines grupes, priklausomai nuo to, kaip biologiškai aktyvi medžiaga yra įkapsuliuojama į apvalkalą.

(18)

• Vienasluoksnės – susideda iš branduolio ir apvalkalo. Veiklioji medžiaga sudaro branduolį, kurį dengia apvalkalas.

• Daugiasluoksnės – veiklioji medžiaga sudaro kelis branduolius, kuriuos dengia apvalkalas. • Matricos tipo – mikrokapsulė neturi apibrėžto branduolio, veiklioji medžiaga gerai pasiskirsto visame apvalkale [13].

Vienasluoksnės Daugiasluoksnės Matricos tipo

2 pav. Polimerinių mikrokapsulių skirstymas, pagal veikliosios medžiagos įkapsuliavimą

1.6 Mikrokapsulės apvalkalas

Gaminant polimerines mikrokapsules, labai svarbu pasirinkti tinkamą apvalkalą, kuriame bus įkapsuliuota veiklioji medžiaga. Apvalkalas turi būti parinktas taip, kad derėtų su veikliąja medžiaga ir nekeistų jos fizikinių ir cheminių savybių, taip pat labai svarbu, kad leistų veikliąjai medžiagai išsiskirti [14].

Mikrokapsulės apvalkalas turi būti stabilus iki tol, kol vaistinė medžiaga atsipalaiduoja. Jis turi būti nepralaidus ir mechaniškai atsparus aplinkos dirgikliams, kad kuo didesnė vaistinės medžiagos koncentracija būtų atpalaiduota reikiamoje organizmo vietoje. Temperatūros sąlygų pokytis, bei pH pokyčiai gali turėti įtakos mikrokapsulės apvalkalui, tad kuriant vaisto formą būtina atsižvelgti į šių veiksnių daromą įtaką apvalkalui [15].

Pagal tai, kur mikrokapsules sudarantis apvalkalas tirpus, jis klasifikuojamas į kelias grupes: 1. Medžiagos tirpios vandenyje. Joms yra priskiriama želatina, polivinilpirolidonas,

(19)

2. Medžiagos, netirpios vandenyje. Tokioms medžiagoms priklauso etilceliuliozė, acetilceliuliozė, nitroceliuliozė, polipropilenas, polimetakrilatas, poliamidas, lateksas, polisilikonas.

3. Žarnyne tirpstantys junginiai. Tokiems junginiams priklauso šelakas, zeinas, acetoftalatas, acetobutiratas, celiuliozė, acetosukcinatas [2].

4. Vaškai ir lipidai. Jiems priskiriami spermacetas, bičių vaškas, stearino rūgštis, palmitino rūgštis, alurininis alkoholis.

Apvalkalą sudarančios medžiagos, pagal gavimo būdą yra išskiriamos į dvi stambesnes grupes: • Baltymai. Jie gali būti gyvūninės kilmės (želatina, kazeinas, išrūgų baltymai) arba augalinės (šilko, sojų, žirnių). Šių medžiagų yra gausu, tad mažos jų ekonominės sąnaudos, jos pasižymi mažu toksiškumu, yra biologiškai lengvai suderinamos, tirpios vandenyje.

• Polisacharidai. Šiai grupei medžiagų priskiriamas agaras, alginatas, pektinas, karageninas, citozinas, karboksimetilceliuliozė. Junginiai plačiai naudojami dėl gero tirpumo vandenyje, biologinio suderinamumo ir mažos klampos, esant didelei polimero koncentracijai. [16].

1.7 Technologija

Mikrokapsulių formavimas priklauso nuo tinkamos polimerinės sistemos pasirinkimo, kuri pasižymi didžiausiu biologiniu aktyvumu, tinkamu suirimo ir vaisto atpalaidavimo laiku. Lyginant mikrokapsules su tradicinėmis farmacinėmis formomis, jos yra pranašesnės tuo, kad galima kontroliuoti vaisto atsipalaidavimo laiką, taikinio pasiekiamumą, terapinį veikimą. Šios savybės priklauso daugiausia nuo dalelių dydžio, paviršiaus krūvio, paviršiaus modifikacijos ir hidrofobinių sąveikų [1].

Mikrokapsulės yra gaminamos keliais skirtingais būdais, kurie yra pasirenkami atsižvelgiant į polimerinių mikrokapsulių paskirtį, veikliąją medžiagą, kurią reikia įkapsuliuoti, taip pat svarbi ir apvalkalo sudedamoji dalis [17].

Vieni metodai reikalauja daug finansinių išteklių, sudėtingos ir brangios aparatūros, todėl yra neekonomiški. Kiti metodai pasižymi ekonominėmis savybėmis, tačiau užtrunka ilgesnį laiką ir kartais nėra tokie efektyvūs, kaip tikimasi [18].

(20)

Dispersinė fazė paprastai yra sudaryta iš biologiškai aktyvios medžiagos, kuri turi būti įkapsuliuota, tuo tarpu plėvelę sudaranti medžiaga yra kaip nuolatinė fazė. Mikrokapsulių morfologinės savybės priklauso nuo šerdyje esančių biologiškai aktyvios medžiagos ir plėveles sudarančios medžiagos.

1.7.1 Fizikiniai ir cheminiai metodai

Pagal gamybos technologiją mikrokapsuliavimo technologija yra skirstoma į dvi stambias grupes: cheminiai metodai ir fizikiniai. Priklausomai nuo pasirinkto metodo, mikrokapsulės gaunamos atitinkamo dydžio.

• Fizikiniai mikrokapsuliavimo metodai yra pagrįsti plėvelės užliejimu ant kietųjų ar skystųjų bioaktyvių junginių paviršiaus. Metodai skiriasi nuo kitų tuo, kad kapsuliuojama medžiaga ir plėvelės tirpalas nesiliečia vienas su kitu iki kapsuliavimo momento. Pirmiausia yra pagaminamas plėveles sudarantis tirpalas. Vėliau, plėvelę sudarančios medžiagos tirpale disperguojama bioaktyvi medžiaga ir gaunama emulsija arba suspensija [14].

Fizikiniai metodai yra išskiriami į smulkesnius, priklausomai nuo gamybos technologijos:

➢ Koacervacija – kitaip dar vadinama fazių atskyrimu. Yra dvi pagrindinės šio metodo rūšys: paprastoji ir sudėtinė. Taikant paprastąją koacervaciją yra naudojamas vienas polimeras. Sudėtinė koacervacija yra atliekama naudojant dvi polimerines medžiagas su priešingais krūviais [19].

➢ Oro suspensinės dangos sudarymas – dalelės yra formuojamos judančiame oro sraute. Tokiu būdu galima gaminti mikrokapsules, kurių apvalkalas yra įvairus. Tokiu būdu mikrokapsules galima formuoti tirpalų tirpikliuose, vandeniniuose tirpaluose, emulsijose ar dispersijose [19].

➢ Ekstruzija – proceso metu skysčiai yra kapsuliuojami naudojant besisukančią ekstruzijos galvutę ir koncentrinius purkštukus. Suformuojama mikrokapsulė, kurios branduolys yra apsuptas išpurškiamuoju skysčiu [20].

➢ Purškiamas džiovinimas – mikrokapsuliavimo būdas, kai veiklioji medžiaga yra tirpinama tirpale, o džiovinant gaunamos suspenduotos dalelės. Purškiamo džiovinimo metu

(21)

biologiškai aktyvios medžiagos yra disperguojamos ant plėveles sudarančios medžiagos [19].

• Cheminiai metodai yra paremti plėveles sudarančių komponentų polimerizacija arba polikondensacija, susidarant apsauginiams dangalams aplink branduolį. Šie metodai taikomi kietų ir skystų bioaktyvių medžiagų mikrokapsuliavimui. Mikrokapsuliavimo procesas vyksta skystoje fazėje. Mikrokapsulių dydis gali būti nuo kelių mikrometrų iki kelių milimetrų. Siekiant gauti kokybišką produktą, reikia pasirinkti mikrokapsulių plėvelės tirpiklį, kurio tankis būtų artimas kapsuliuojamos medžiagos tankiui. Plėvelę sudaranti medžiaga turi adsorbuotis ant kapsuliuojamos medžiagos disperguotų dalelių paviršiaus. [14].

Cheminiai metodai yra skirstomi į smulkesnes grupes:

➢ Tirpiklio garinimas – mikrokapsulės plėvelė yra ištirpinama lakiame tirpiklyje. Veiklioji medžiaga, kurią reikia įkapsuliuoti yra ištirpinama dengiančiojo apvalkalo tirpale. Mišinys yra kaitinamas tol, kol išgaruoja polimerinis tirpiklis.

➢ Polimerizacija – polimerizacijos reakcijos vyksta skysčio – skysčio, skysčio – dujų, kietos medžiagos – skysčio, fazėse.

➢ Matricos polimeras – veiklioji medžiaga yra įterpiama į polimerinę matricą [2].

1.8 Ekstruzija

Ekstruzija gali būti taikoma tada, kai reikia įkapsuliuoti didelio tankio molekules. Pagamintos mikrokapsulės pasižymi mažesniu poringumu, todėl apvalkalas yra stabilesnis [21].

Ekstruzijos proceso metu, polimeras (vandeninis natrio alginato tirpalas) yra lašinamas į gelifikuojantį tirpalą, kuriame yra katijonų (kalcio chlorido ar cinko acetao tirpalą), susidaro sferinis gelis, turintis įprastą formą ir dydį. Procesas yra pateiktas 3 paveikslėlyje. Forma kitaip dar apibūdinama, kaip alginato karoliukai [22].

Ekstruzija yra vienas paprasčiausių metodų, kurio metu alginato tirpalas yra lašinamas per adatą.

(22)

3 pav. Ekstruzijos procesas. Švirkštas užpildytas alginato hidrogeliu yra lašinamas į akceptorinę terpę, kurioje yra laisvųjų jonų

Šis procesas susideda iš kelių etapų ir yra pavaizduotas 4 paveikslėlyje: A. Alginato hidrogelis išlašėjęs iš adatos, suformuoja lašą;

B. Gelifikuojančiame tirpale susidaro paviršiaus įtemptis, dėl laisvųjų jonų. C. Natrio alginatas susilieja su gelifikuojančio tirpalo paviršiumi,

D. Veikiamas laisvųjų jonų, natrio alginatas įgauna lašo formą.

E. Besisukanti magnetinė maišyklė, maišo gelifikuojantį tirpalą ir natrio alginato lašelius, kol susiformuoja taisyklingos formos apvalūs rutuliukai [23].

4 pav. Mikrokapsulės susidarymas ekstruzijos būdu

Hidrogelis Akceptorinė terpė a) b ) c) ) d) e)

(23)

1.8.1 Ekstruzijos privalumai

Ekstruzijos pranašumai, lyginant su kitais metodais yra šie:

• Galima lengvai kontroliuoti gamybos sąlygas, tokias kaip temperatūra, sukimosi greitis, lašinimo greitis, keičiant gelifikuojančio tirpalo ir polimerinio tirpalo savybes, galima keisti mikrokapsulių formą.

• Kontroliuojant temperatūrą, galima įkapsuliuoti šilumai jautrias biologiškai aktyvias medžiagas.

• Lengva kontroliuoti polimerinio apvalkalo formą, dydį. • Ekonomiškas ir pigus gaminimo metodas [24].

1.9 Mikrokapsulių dydžio priklausomybė nuo mikrokapsuliavimo metodo

Polimerinių mikrokapsulių dydis yra tiesiogiai susijęs su mikrokapsuliavimo metodu. ● Taikant ekstruzijos metodą, susidariusių mikrokapsulių dydis 500–5000 μm.

● Norint gauti mažesnes mikrokapsules yra naudojamas metodas, kurio metu naudojamas laminarinis oro srautas, kuris nupjauna lašą. Tokiu metodu pagaminamų mikrokapsulių skersmuo yra 300–1000 μm.

● Naudojant elektrostatinius laukus gaunamos dalelės, kurių skersmuo siekia 50–1000 μm. ● Taikant vibruojančių purkštukų srautą, sklisdama skysčio srovė iš purkštuko yra

suskaidoma į vienodo dydžio lašelius, gaunamos dalelės, kurių skersmuo yra 150–2000 μm.

● Dar vienas metodas naudojamas mikrokapsulių gamyboje, kuomet skysčio srovė išeinanti iš purkštuko yra mechaniškai nupjaunamas ir padalinama į vienodus segmentus, dėl paviršiaus įtempimo formuojasi granules, kurių skersmuo 120–3000 μm.

Visų šių išvardintų metodų mikrokapsuliavimo procese yra naudojama adata. Dėl šios priežasties šie metodai negali būti taikomi didelio masto gamyboje, nes procesas užima daug laiko, taip pat adatos dažnai užsikemša, todėl gamybos sąlygos apsunkinamos.

Be kita ko, lašinant alginatą per adatą, mikrokapsulės ne visada gaunamos taisyklingos formos [25].

(24)

Kaip alternatyva, gali būti naudojamas išpurškimo metodas, kuris formuoja alginato daleles sujungdamas jį su gelifikuojančia medžiaga. Tokiu būdu pagaminamos dalelės, kurių skersmuo 5– 200 μm. Kitas metodas yra pagrįstas besisukančiu disku, kuris formuoja mikrokapsules, kurių dydis 300–3000 μm. Taip mikrokapsulės susidaro naudojant mechaninį membranos emulsinimą. Dalelių dydį galima valdyti nuo kelių mikrometrų iki milimetrų [26].

5 pav. Polimerinių mikrokapsulių dydis mažėja iš apačios į viršų, priklausomai nuo pasirinkto metodo: a) ekstruzija, b) skysčio srovė mechaniškai nupjaunama, c) vibruojantis purkštukų

srautas, d) laminarinis oro srautas, e) elektrostatiniai laukai

1.10 Tyrime naudotos medžiagos

Gaminant polimerines mikrokapsules, dažnai kaip apvalkalas pasirenkamas natrio alginatas. Jis tirpdamas vandenyje sudaro hidrogelius, kurie susijungdami su laisvaisiais jonais formuoja sferinės formos mikrokapsules.

Alginatas yra netoksiškas, biologiškai skaidrus, nebrangus ir lengvai prieinamas, adhezyvus, biologiškai suderinamas, ne imunogeninis. Alginatas yra anijoninis polimeras, gaunamas iš rudųjų dumblių ir bakterijų. Jis naudojamas, kaip mikrokapsulių apvalkalas, nes yra pakankamai kietas ir pasižymi dideliu stabilumu. Iš šios medžiagos pagamintos mikrokapsulės yra mechaniškai stabilios ir patvarios [27].

a) 500–5000 μm b) 120–3000 μm c) 150-2000 μm d) 300–1000 μm

(25)

Alginatas pasižymi hidrofilinėmis savybėmis, todėl paprastai yra įkapsuliuojamos vandenyje tirpios veikliosios medžiagos [22].

Jį sudaro α – L – gulurono rūgšties (G) ir β – D – manurono rūgšties (M) liekanos, sujungtos 1,4 – glikozidiniais ryšiais. Struktūrinė seka bei G ir M liekanų skaičius junginyje priklauso nuo naudojamų dumblių šaltinio. Alginatas gali būti chemiškai modifikuotas, tokiu atveju, keičiasi jo savybės [28].

Manurono rūgštis suformuoja b (1 – 4) jungtį, dėl kurios susidaro lanksti ir linijiška konformacija. Prie gulurono rūgšties a (1 – 4) susiformuoja jungtis, kuri sukuria erdvines jungtis aplink karboksilo grupes, dėl šios priežasties, molekulė susilanksto [29].

6 pav. Natrio alginato struktūrinė formulė [38]

Alginato hidrogeliai gaunami fizikiniais arba cheminiais metodais. Alginato gelio fizikinės ir cheminės savybės priklauso nuo skersinio susijungimo tipo, susiejančio tankio, alginato molekulinės masės ir sudėties. Dažniausiai gaunami alginato geliai yra sujungti kryžminiu jonų ryšiu su daugiavalenčiu katijonu. Šis metodas pasižymi tuo, jog tinka jautrioms medžiagoms. Alginato gelifikacija vyksta natrio jonui keičiantis iš gulurono rūgšties su daugiavalenčiais jonais. Tokių gelių sudėtyje vandens kiekis gali būti daugiau kaip 95 proc. Geliai, kurių sudėtyje esantis alginatas turi daugiau G liekanų, yra stipresni, patvaresni, standesni. Taip pat G liekanų skaičius apriboja tirpumą. Kuo G liekanų yra daugiau, tuo labiau apribojamas tirpumas. Tuo tarpu M liekanų skaičius lemia gelio elastingumą ir silpnumą. Gelifikacijai yra reikalingi jonai. Kalcis yra dažniausiai naudojamas gelifikavimui [30].

M - liekana

(26)

Išorinė gelifikacija vyksta tada, kai alginatas yra lašinamas į indą, kuriame yra katijonai, tokie kaip kalcio chloridas. Katijonai išsiskiria iš nepertraukiamos fazes į alginato lašelių vidų ir sudaro gelinę alginato matricą.

Per pastaruosius du dešimtmečius vis labiau naudojami hidrogeliai, kurie padidina biologinį suderinamumą. Dėl medžiagos hidrofiliškumo beveik nesusidaro sąveikos įtampa su aplinkiniais skysčiais ir audiniais, taigi sumažėja baltymų adsorbcija ir ląstelių adhezija. Taip pat dėl mechaninių hidrogelių savybių, galima lengvai kontroliuoti selektyvumą ir pralaidumą, todėl mažos molekulinės masės medžiagos gali laisvai judėti [31].

Akceptorinė terpė yra tirpalas, kuriame yra laisvųjų katijonų. Lašinant alginato hidrogelį į akceptorinį tirpalą, susiformuoja mikrokapsulės. Gaminant polimerines mikrokapsules, kurias sudaro skystas branduolys, labai svarbu tinkamai pasirinkti katijonus, nes jie yra svarbūs mikrokapsulių formavimui. Metalo katijonas kartu su alginatu sudaro vadinamą ,,kiaušinių dėžutės” struktūrą, kuri užtikrina mikrokapsulės stabilumą bei membranos stiprumą ir pralaidumą. Struktūra pavaizduota 7 paveikslėlyje [32].

7 pav. ,,Kiaušinių dėžutės” struktūra [35]

Alginatas sudarydamas klampius skysčius sulaiko vandenį, stabilizuoja vandeninius tirpalus ir formuoja gelius, kai yra dvivalenčių katijonų [33].

Moksliniais tyrimais yra įrodyta, kad alginato afinitetas skirtingiems dvivalenčiams jonams mažėja tokia tvarka: Pb>Cu>Cd>Ba>Sr>Ca>Co>Ni>Zn>Mn [33].

Cinko acetatas naudojamas polimerinių mikrokapsulių gamyboje todėl, kad cinko jonai sukuria kryžminiu ryšius, dėl kurių susiformuoja stipresnis pektinų tinklas, o tai lemia geresnį viršutinio virškinamojo trakto stabilumą [34].

(27)

Alginato gelifikacija vyksta karboksilo grupei sąveikaujant su dvivalenčiais jonais. Cinko alginato mikrokapsulės susiformuoja tada, kai alginato tirpalas yra lašinamas į cinko tirpalą.

Kalcio chloridas yra labai plačiai naudojamas polimerinių mikrokapsulių formavimui dėl stabilumo, mažo toksiškumo, atsparumo temperatūros pokyčiams bei biologinio suderinamumo su alginato hidrogeliu. Gaminant polimerines mikrokapsules su kalcio chloridu, galima įkapsuliuoti mikrobų ląsteles, įvairius fermentus, hormonus, vaistines medžiagas, aliejus, augalinius ekstraktus [36].

Vandens tirpale esant dvivalenčiams jonams, tokiems kaip kalcio, G segmentas dėl stiprios sąveikos tarp dvivalenčių katijonų ir COO- gulurono rūgšties liekanos, suformuoja vandenyje netirpius gelius [36].

1.11 Literatūros apžvalgos apibendrinimas

Alginato mikrokapsuliavimas yra lanksti technologija ir yra galimos variacijos, keičiant alginato koncentraciją, akceptorinę terpę, gaunami skirtingi produktai, kurie atitinka įvairius ląstelių kultūros parametrus [36].

Mikrokapsulių dydis gali būti įvairus, tai priklauso nuo mikrokapsuliavimo metodo. Polimerinio apvalkalo morfologinės savybės priklauso nuo hidrogelio sudėties ir akceptorinės terpės pasirinkimo. Dažniausiai yra taikoma išorinė gelifikacija, kuomet alginato tirpalas yra lašinamas į tirpalą, kuriame yra jonų [37].

(28)

2.TYRIMO METODIKA

2.1 Tyrime naudotos medžiagos

• Natrio alginatas (Sigma – Aldrich chemie, Vokietija); • Cinko acetatas (Sigma – Aldrich chemie, Vokietija); • Kalcio chloridas (Sigma – Aldrich chemie,Vokietija);

• Išgrynintas vanduo (LSMU Vaistų technologijos ir socialinės katedros laboratorija).

2.2 Tyrime naudoti prietaisai

• Analitinės svarstyklės SCALTEC (Scaltec Instruments GmbH, Vokietija);

• Automatinė pipetė (10 ml)

• Magnetinė maišyklė (IKA Combimag RET);

• Tekstūros analizatorius Stable micro systems manual TA.Xtplus (Jungtinė Karalystė); • Švirkštas su adata 22G, 10 ml NEOCEJT (Neomedics Limited, United Kingdom)

• Slankmatis PREISSER 0-150mm (Helios Preisser)

2.3 Tyrimo metodai

2.3.1 Natrio alginato hidrogelio technologija

Alginato hidrogelis gaminamas 5 skirtingų koncentracijų, tam, kad būtų galima įvertinti, kaip natrio alginato koncentracija keičia polimerinio apvalkalo savybes. Kaip tirpiklis naudojamas išgrynintas vanduo, o gelifikuojanti medžiaga – natrio alginatas – SA. Natrio alginatas yra gelsvos spalvos birūs milteliai. Analitinėmis svarstyklėmis SCALTEC atsveriamas reikiamas natrio alginato kiekis. Automatine pipete pamatuojamas tikslus vandens kiekis, kuriame brinkinamas natrio alginatas. Išbrinkus hidrogelis išmaišomas ir sutraukiamas į 10 ml švirkštą su adata NEOCEJT (Neomedics Limited, United Kingdom).

(29)

2.3.2 Cinko acetato paruošimas

Cinko acetato tirpalas yra reikalingas tam, kad cinko jonai suformuotų polimerinį apvalkalą. Tirpalai gaminami 2–5 proc. koncentracijos. Keičiant cinko acectato koncentraciją yra vertinama, ar acetato koncentracijos pokytis, turi įtakos polimerinių mikrokapsulių apvalkalo mechaninėms savybėms. Cinko acetatas yra baltos stalvos, kristalinių miltelių pavidalo, turintis aštrų, specifinį kvapą. Cinko acetato kiekis apskaičiuojamas ir atsveriamas analitinėmis svarstyklėmis SCALTEC, tirpinamas išgrynintame vandenyje ir praskiedžiamas 100 ml tūrio matavimo kolboje iki žymės. Tirpalas gerai išmaišomas ir perpilamas į 500 ml tūrio stiklinę. M (Zn (CH3COO)2 · 2H2O) =219,49

M (Zn3(COO)2Zn) = M (Zn3(COO)2Zn*H2O – M (2H2O) M = 219,49 – 36 = 183,48 g/mol

2.3.3 Kalcio chlorido tirpalo paruošimas

Kalcio chlorido tirpalas kaip ir cinko acetato tirpalas yra naudojamas kaip akceptorinė terpė, gaminant polimerines mikrokapsules. Siekiant įvertinti kalcio chlorido koncentracijos įtaką, polimerinių mikrokapsulių apvalkalui, gaminami skirtingų koncentracijų tirpalai 2–5 proc. Kalcio chloridas yra baltos spalvos milteliai, neturintys jokio kvapo. Reikiamas kalcio chlorido kiekis sveriamas analitinėmis svarstyklėmis SCALTEC, ištirpinamas nedideliame kiekyje išgryninto vandens ir išmaišoma. Ištirpus kalcio chloridui, tirpalas pilamas į 100 ml tūrio matavimo kolbą ir praskiedžiama iki žymės.

M (CaCl2*H2O) = 147,01 g/mol

M (CaCl2) = M (CaCl2*H2O) – M (H2O) M = 147,01-18 = 129,01 g/mol

(30)

2.3.5 Polimerinių mikrokapsulių technologija

Polimerinės mikrokapsulės gaminamos 40 skirtingų serijų, taikant ekstruzijos metodą. Keičiant skirtingas alginato hidrogelio (1–5 proc.) koncentracijas ir naudojant skirtingų koncentracijų (2–5 proc.) akceptorines cinko acetato ir kalcio chlorido tirpalų terpes, pagaminamos skirtingos mikrokapsulės.

8 pav. Polimerinių mikrokapsulių sudėtis

5%SA 4%SA 3%SA 2%SA 1%SA 2%Zn 3%Zn 4%Zn 5%Zn 5%SA2%Zn;5%SA3%Zn 5%SA4%Zn; 5%SA5%Zn 4%SA2%Zn; 4%SA3%Zn 4%SA4%Zn; 4%SA5%Zn; 3%SA5%Zn; 3%SA4%Zn; 3%SA3%Zn; 3%SA2%Zn; 2%SA5%Zn, 2%SA4%Zn, 2%SA3%Zn, 2%SA2%Zn; 1%SA5%Zn,1%SA4%Zn, 1%SA3%Zn, 1%SA2%Zn 5%SA 4%SA 3%SA 2%SA 1%SA 2%Ca 3%Ca 4%Ca 5%Ca 5%SA2%Ca;5%SA3%Ca 5%SA4%Ca; 5%SA5%Ca 4%SA2%Ca; 4%SA3%Ca 4%SA4%Ca; 4%SA5%Ca; 3%SA5%Ca; 3%SA4%Ca; 3%SA3%Ca; 3%SA2%Ca; 2%SA5%Ca, 2%SA4%Ca, 2%SA3%Ca, 2%SA2%Ca; 1%SA5%Ca,1%SA4%Ca, 1%SA3%Ca, 1%SA2%Ca.

(31)

10 ml alginato hidrogelio sutraukiama į švirkštą su adata 22G, 10 ml NEOCEJT (Neomedics Limited, United Kingdom). Švirkštas įstatomas į stovą 15 cm nuo tirpalo atstumu ir lašinamas į druskos tirpalą 36 lašai/min greičiu. Druskos tirpalas nuolat maišomas magnetine maišykle IKA Combimag RET 100 aps/min greičiu. Baigus lašinti alginato hidrogelį tirpalas su polimerinėmis mikrokapsulės maišomas 30 minučių, kad mikrokapsulės suformuotų taisyklingą formą.

9 pav. Švirkštas užpildytas alginato hidrogeliu, lašinamas į druskos tirpalą

2.3.6 Dydžio matavimas

Mikrokapsulių dydis yra svarbus kriterijus, vertinant mikrokapsulių kokybę. Mikrokapsulių dydis yra matuojamas slankmačiu PREISSER 0–150 mm (Helios Preisser). Skirtingoms mikrokapsulių serijoms, atliekami dydžio matavimai. Atsitiktinai imamos penkios vienos serijos mikrokapsulės ir slankmačiu matuojamas jų skersmuo. Matavimai atliekami penkis kartus ir vedamas dydžio vidurkis. Kuo polimerinių mikrokapsulių dydis yra vienodesnis, tuo jos laikomos kokybiškesnėmis.

(32)

2.3.6.2 Mikrokapsulių formos vertinimas

Polimerinių mikrokapsulių forma yra vienas iš kokybės vertinimo parametrų. Paprastai polimerinių mikrokapsulių forma yra sferinė, rutulio formos, lygiu paviršiumi. Kuo tarpusavyje pagamintų mikrokapsulių forma yra vienodesnė, tuo tikėtina, kad įkapsuliuotos medžiagos koncentracija kiekvienoje mikrokapsulėje bus vienodesnė.

Mikrokapsulių forma yra vertinama vizualiai. Pagamintos polimerinės mikrokapsulės yra nusausinamos ir padedamos ant spalvoto popieriaus, tam, kad ryškiau matytųsi jų paviršius. Imamos kelios atsitiktinės tos pačios serijos mikrokapsulės ir vertinama jų forma, paviršius bei vienodumas tarpusavyje. Bandymas atliekamas su skirtingų serijų mikrokapsulėmis.

10 pav. Polimerinių mikrokapsulių formos vertinimas

2.3.6.3 Polimerinių mikrokapsulių skaidrumo vertinimas

Polimerinių mikrokapsulių apvalkalo skaidrumas vertinamas vizualiai. Testas atliekamas lyginant skirtingų serijų skaidrumo pokytį. Taip pat lyginama, kaip keičiasi mikrokapsulių apvalkalo skaidrumas, keičiantis alginato hidrogelio koncentracijai, gelifikuojančio tirpalo koncentracijai ir jonų, esančių gelifikuojančiame tirpale. Skirtingų serijų pagamintos mikrokapsulės sudedamos šalia viena kitos ir vizualiai lyginama, kaip kinta apvalkalo skaidrumas, keičiantis bet kurio tirpalo sudėčiai.

(33)

11 pav. Polimerinių mikrokapsulių skaidrumas vertinimas

2.3.6.4 Mikrokapsulių apvalkalo mechaninių savybių vertinimas

Mikrokapsulių apvalkalo mechaninės savybės vertinamos naudojant Tekstūros analizatorių Stable micro systems manual TA.Xtplus. Kiekvienos serijos tiriamos mikrokapsulės dedamos ant tekstūros analizatoriaus plokštumos su specialiu laikikliu, ant kurio užsukamas apvalus, plokščias pagrindas, naudojamas kompresijai atlikti. Vertinant mechanines mikrokapsulių apvalkalo savybes, naudotas testas ,,Gnocchi compression“. Testo metu matuojama suspaudimo jėga (gramais), reikalinga mikrokapsulių apvalkalui suspausti.

Tam, kad tyrimas būtų tikslus, parenkami vienodi parametrai, atliekant skirtingų serijų analizę: nustatomas pagrindo nusileidimo atstumas iki analizuojamų mikrokapsulių 2mm, nusileidimo greitis 1 mm/s. Kai metalinis pagrindas suspaudžia mikrokapsulę, jis automatiškai atsitraukia, pakildamas į viršų, o kompiuterinė programa nubraižo grafiką (12 pav.). Tyrimas kartojamas 5 kartus kiekvienai serijai ir vedamas suspaudimo jėgos vidurkis, apskaičiuojamas standartinis nuokrypis.

(34)

2.7 Statistinė analizė

Tyrimo duomenų apdorojimui, naudojama programa Microsoft Office Excel 2010. Statistinei duomenų analizei atlikti buvo skaičiuojamas aritmetinis vidurkis, standartinis nuokrypis, Pirsono koreliacijos koeficientas ir patikimumo reikšmė (p<0,05).

(35)

3. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS

3.1 Polimerinių mikrokapsulių fizikinių ir morfologinių savybių vertinimas

Polimerinių mikrokapsulių morfologinės savybės buvo vertinamos, lyginant apvalkalo skaidrumo pokytį ir formą, priklausomai nuo skirtingų koncentracijų alginato hidrogelio ir cinko acetato bei kalcio chlorido tirpalų.

Polimerinių mikrokapsulių dydis buvo vertinamas keičiant natrio alginato koncentraciją ir naudojant skirtingų koncentracijų cinko acetato ir kalcio chlorido tirpalus.

3.1.1 Polimerinių mikrokapsulių dydis

Cinko alginato mikrokapsulių dydis priklauso nuo dviejų veiksnių: cinko koncentracijos gelifikuojančiame tirpale ir natrio alginato koncentracijos gelifikuojančiame tirpale.

Vertinant mikrokapsulių dydžio priklausomybę nuo alginato koncentracijos, nustatyta, kad didinant natrio alginato koncentraciją, didėja ir mikrokapsulių skersmuo. Paveikslėlyje (13 pav.) pateikti vidutiniai, skirtingų natrio alginato koncentracijų dydžiai.

13 pav. Cinko alginato mikrokapsulių dydžio priklausomybė, nuo natrio alginato hidrogelio koncentracijos 2860,25 3160 3421,25 3617 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

SA2% SA3% SA4% SA5%

D

ydis

, µm

(36)

Iš pateiktų duomenų matyti, kad dydis tiesiogiai priklauso nuo alginato koncentracijos ir didėja, didėjant alginato koncentracijai nuo 2 iki 5 proc. Lyginant 5 proc. cinko acetato tirpale pagamintas mikrokapsules dydis kinta, priklausomai nuo alginato hidrogelio koncentracijos. Vidutiniškai mikrokapsulės didėja 8%, kaskart didinant alginato koncentraciją vienu procentu. Polimerinės mikrokapsulės pagamintos iš 2 proc. SA vidutiniškai yra mažesnės 20,92 proc. nei pagamintos iš 5 proc. SA. Vidutinis 2–5 proc. polimerinių cinko alginato mikrokapsulių dydis 3264,63 µm, o standartinis nuokrypis 328,21 µm. Šis dydis rodo, kad polimerinių mikrokapsulių dydis yra nepastovus ir labai priklauso nuo alginato koncentracijos hidrogelyje. Nustatyta statistiškai reikšminga sinko alginato mikrokapsulių prikslausomybė nuo natrio alginato koncentracijos (p<0,05).

Literatūroje nurodoma, kad laisvųjų jonų koncentracija, gelifikuojančiame tirpale yra vienas iš veiksnių, lemiančių mikrokapsulių dydį. Atlikus eksperimentą, gauti rezultatai parodė nedidelį mikrokapsulių dydžio pokytį, keičiant cinko acetato koncentraciją.

Lyginant polimerinių mikrokapsulių dydį, vertinama priklausomybė nuo cinko alginato koncentracijos. Rezultatai pateikti 14 paveikslėlyje.

14 pav. Skirtingų koncentracijų cinko acetato tirpalo įtaka, polimerinių mikrokapsulių dydžiui

Paveikslėlyje pateikti 4 skirtingų cinko acetato tirpalų stulpeliai, kurių kiekvienas sudarytas iš 4 spalvotų stulpelių. Spalvoti stulpeliai rodo, polimerinių mikrokapsulių dydį, kuris

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5%Zn 4%Zn 3%Zn 2%Zn Dydis , µm

Cinko acetato koncentracija

(37)

priklauso nuo natrio alginato koncentracijos. Tam, kad palyginti, kaip skiriasi polimerinių mikrokapsulių dydis, nuo cinko acetato koncentracijos, duomenys pateikti į 4 skirtingus stulpelius, priklausomai nuo cinko acetato koncentracijos. Iš paveikslėlio matyti, kad kai natrio alginato koncentracija vienoda, polimerinių mikrokapsulių dydis mažėja, mažėjant cinko acetato koncentracijai. Vertinant polimerines mikrokapsules, kurios pagamintos iš 5% natrio alginato, dydis, priklausomai nuo cinko acetato koncentracijos svyruoja nuo 3750 µm iki 3517 µm. Kitu atveju, kai alginato koncentracija 4 proc., tai dydis 3450–3375 µm. Lyginant mikrokapsulių dydžio pokytį, keičiant cinko acetato koncentraciją, visais atvejais galima įžvelgti priklausomybę nuo cinko acetato koncentracijos. Skirtumas tarp didžiausio ir mažiausio mikrokapsulių skersmens, priklausomai nuo cinko acetato koncentracijos: 233 (5 proc. SA); 75 (4 proc. SA); 100 (3 proc. SA); 210 (4 proc. SA). Vertinant koreliacijos koeficientą, tarp 5 ir 2 proc. cinko acetato tirpaluose pagamintų polimerinių mikrokapsulių, gauta reikšmė R=0,576, tai reiškia vidutinę priklausomybę. Atsižvelgiant į gautus rezultatus galima daryti išvadą, kad mikrokapsulių dydis priklauso ne tik nuo natrio alginato koncentracijos, bet ir nuo cinko acetato koncentracijos. Gauta statistiškai reikšminga mikrokapsulių dydžio priklausomybė nuo cinko acetato koncentracijos (p<0,05). Kuo didesnė cinko acetato koncentracija, tuo mikrokapsulių skersmuo didesnis.

Analizuojant pagamintas įvairių koncentracijų (2–5 proc.) natrio alginato mikrokapsules, kurių akceptorinė terpė buvo įvairių koncentracijų nuo 2 iki 5 proc. kalcio chloridas, gauti rezultatai tarpusavyje skiriasi.

Lyginant natrio alginato koncentracijos įtaką, polimerinių mikrokapsulių dydžiui, gauti rezultatai buvo panašūs, kaip ir anksčiau aptarti. Didinant alginato koncentraciją, iš 15 pav. matyti, kad atitinkamai didėja ir mikrokapsulių skersmuo.

2620 3085 3315 3607,5 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

SA2% SA3% SA4% SA5%

Dydis

, µm

(38)

15 pav. Kalcio alginato mikrokapsulių dydžio priklausomybė nuo alginato koncentracijos Polimerinių mikrokapsulių dydis priklausomai nuo koncentracijos svyravo nuo 2500 µm iki 3600 µm ir sumažėjo 30,5 proc. sumažinant natrio alginato koncentraciją nuo 5 iki 2 proc. Vidutiniškai polimerinės mikrokapsulės didėja 10,33 proc., kas kart didinant natrio alginato koncentraciją 1 proc.

Lyginant skirtingos natrio alginato koncentracijos polimerines mikrokapsules iš grafiko matoma priklausomybė, kuri parodo, kad mikrokapsulių skersmuo priklauso nuo alginato koncentracijos, rezultatai statistiškai reikšmingi (p<0,05).

Vidutinis kalcio alginato mikrokapsulių dydis yra 3156,88 µm, o standartinis nuokrypis – 416,92 µm. Standartinio nuokrypio reikšmė parodo, kad dydžiai kinta didelėse ribose ir tiesiogiai priklauso nuo natrio alginato koncentracijos pokyčio.

Kalcio jonai, kaip ir cinko jonai dalyvauja gelifikacijos procese ir pakeičia natrio jonus. Vertinant kalcio chlorido koncentracijos pokyčio įtaką polimerinių mikrokapsulių dydžiui, gauti rezultatai parodė, jog dydis priklauso nuo kalcio jonų koncentracijos gelifikuojančiame tirpale (16 pav.).

16 pav. Skirtingų koncentracijų kalcio chlorido įtaka, mikrokapsulių dydžiui

Keturių skirtingų kalcio chlorido koncentracijų (2–5 proc.) tirpaluose pagamintų mikrokapsulių dydis priklauso nuo kalcio chlorido koncentracijos, skirtumas statistiškai

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

2%Ca 3%Ca 4%Ca 5%Ca

Dydis

, µm

Kalcio chlorido koncentracija

(39)

reikšmingas (p<0,05). Lyginant tokios pačios koncentracijos natrio alginato mikrokapsules iš paveikslėlio matyti, kad jų dydis priklauso nuo kalcio chlorido koncentracijos, tačiau ne visais atvejais didinant kalcio chlorido koncentraciją, didėja polimerinių mikrokapsulių dydis.

Literatūroje minima, kad laisvųjų jonų koncentracija gelifikuojančiame tirpale turi įtakos mikrokapsulių dydžiui. Atlikus eksperimentus ir išmatavus mikrokapsulių dydį nustatyta, kad jis priklauso nuo alginato koncentracijos ir gelifikuojančio tirpalo koncentracijos, rezultatai statistiškai reikšmingi (p<0,05). Tam, kad išsiaiškinti, ar skirtingi jonai turi įtakos polimerinių mikrokapsulių dydžiui, gautus rezultatus palyginome.

Lyginant tokios pačios sudėties mikrokapsules, kai skyrėsi gelifikuojantis tirpalas, rezultatai skyrėsi. Cinko alginato ir kalcio alginato mikrokapsulės, pagamintos vienodomis sąlygomis, vienodų koncentracijų tirpaluose, tačiau cinko alginato mikrokapsulės lyginant su kalcio, daugeliu atvejų buvo didesnės. Vidutinis cinko alginato mikrokapsulių dydis yra 3261 µm, o kalcio alginato – 3156 µm.

3.1.2 Polimerinių mikrokapsulių skaidrumas

Polimerinės mikrokapsulės, priklausomai nuo alginato hidrogelio koncentracijos ir gelifikuojančių tirpalų sudėties skiriasi savo skaidrumu. Lyginant cinko alginato ir kalcio alginato mikrokapsules, vienos iš jų gautos skaidrios, o kitos ne. Iš 3 lentelėje pateiktų duomenų matyti, kaip keičiasi apvalkalo skaidrumas, keičiantis polimerinės mikrokapsulės sudėčiai.

(40)

3 lentelė. Kalcio alginato ir cinko alginato mikrokapsulių skaidrumo palyginimas

ZnSA mikrokapsulės Skaidrumas CaSa mikro kapsulės Skaidrumas

1%SA2%Zn Skaidrios 1%SA2%Ca Skaidrios

4%SA2%Zn Neskaidrios 4%SA2%Ca Skaidrios

3.1.3 Polimerinių mikrokapsulių forma

Polimerinių mikrokapsulių forma yra kitas svarbus kriterijus, vertinant mikrokapsulių kokybę. Kuo polimerinės mikrokapsulės yra vienodesnės tarpusavyje ir kuo jų forma labiau

(41)

sferinė, apvali, tuo jos yra kokybiškesnės, nes tikėtina, kad įkapsuliuota vaisto dozė yra vienodesnė.

Mokslinėje literatūroje alginato mikrokapsulių forma yra įvardijama, kaip „alginato karoliukai”. Jos yra lygios, vienodos, apvalios, tad vizualiai primena karoliukus. Keičiant natrio alginato koncentraciją nuo 5 iki 1 proc., stebimas polimerinių mikrokapsulių formos pokytis. Taip pat lyginama, kaip gelifikuojančio tirpalo koncentracija ir skirtingi katijonai keičia mikrokapsulių formą.

Gaminant 5 proc. polimerines mikrokapsules jų forma apvali, paviršius lygus, tačiau daugelis, primena lašelius. Jis susiformuoja galimai dėl didelės alginato koncentracijos, kuri patekusi į akceptorinę terpę labai greitai sukietėja.

A B C D

17 pav. Skirtingame cinko acetato tirpale pagamintos 5 proc. SA mikrokapsulės: A – 5 proc. cinko acetato, B – 4 proc. cinko acetato, C – 3 proc. cinko acetato, D – 2 proc. cinko acetato

(42)

Gaminant 4 proc. natrio alginato mikrokapsules, jos yra vienodos sferinės, apvalios formos, lygiu paviršiumi. Tokios mikrokapsulės yra vienodos tarpusavyje. Jų forma nepriklauso nuo cinko acetato koncentracijos.

A B C D

18 pav. Skirtingame cinko acetato tirpale pagamintos 4 proc. SA mikrokapsulės: A – 5 proc. cinko acetato, B – 4 proc. cinko acetato, C – 3proc. cinko acetato, D – 2 proc. cinko acetato

Lyginant 3 proc. natrio alginato mikrokapsules ir stebint cinko acetato koncentracijos priklausomybę jų formai, matoma, kad kapsulės mažai skiriasi, keičiantis cinko acetato koncentracijai. Jų forma išlieka sferinė, apvali, mikrokapsulės yra vienodos tarpusavyje, lygiu paviršiumi.

A B C D

19 pav. Skirtingame cinko acetato tirpale pagamintos 3 proc. SA mikrokapsulės: A – 5 proc. cinko acetato, B – 4 proc. cinko acetato, C – 3 proc. cinko acetato, D – 2 proc. cinko acetato Pagamintos 2 proc. natrio alginato koncentracijos mikrokapsulės yra mažiau vienodos, jų forma įvairesnė. Forma gali būti kiaušinio arba apvali. Cinko acetato koncentracijos pokytis mažai keičia mikrokapsulių formą.

(43)

A B C D

20 pav. Skirtingame cinko acetato tirpale pagamintos 2 proc. SA mikrokapsulės: A – 5 proc. cinko acetato, B – 4 proc. cinko acetato, C – 3 proc. cinko acetato, D – 2 proc. cinko acetato Sumažinus natrio alginato koncentraciją iki 1 proc. gautos polimerinės mikrokapsulės yra beformės. Tokios mikrokapsulės neturi aiškios ir konkrečios formos, jos labiau primena drebučius. Nepaisant cinko acetato koncentracijos, jų forma ir spalva nesikeičia.

A B C D

21 pav. Skirtingame cinko acetato tirpale pagamintos 1 proc. SA mikrokapsulės: A – 5 proc. cinko acetato, B – 4 proc. cinko acetato, C – 3 proc. cinko acetato, D – 2 proc. cinko acetato

Lyginant skirtingų koncentracijų natrio alginato mikrokapsulių formą, matomas aiškus skirtumas. Mažiausiai pastebimas formos skirtumas išlieka tarp 4 ir 3 proc. alginato mikrokapsulių. Mažėjant natrio alginato koncentracijai, mikrokapsulių forma keičiasi ir pasiekus 2 proc. yra įvairesnė.

Cinko acetato koncentracija neturi įtakos mikrokapsulių formai, tačiau keičia spalvą. Vertinant polimerinių mikrokapsulių kokybę, svarbi yra forma. Kuo pagamintos mikrokapsulės yra vienodesnės, tuo jos laikomos kokybiškesnėmis.

Lyginant, kaip polimerinių mikrokapsulių forma priklauso nuo skirtingų gelifikuojančių tirpalų, buvo vertinamas formos pokytis, keičiant kalcio chlorido tirpalo ir natrio alginato

(44)

koncentraciją. Polimerinių mikrokapsulių forma labiau priklauso nuo natrio alginato koncentracijos, ir beveik nepriklauso nuo kalcio chlorido pokyčio.

Gaminant polimerines mikrokapsules su 5 proc. natrio alginato tirpalu ir skirtinga koncentracija kalcio chlorido tirpalo, polimerinių mikrokapsulių forma buvo apvali, tačiau daugelis iš jų buvo lašo formos.

A B C D

22 pav. Skirtingame kalcio chlorido tirpale pagamintos 5 proc. SA mikrokapsulės: A – 5 proc. kalcio chlorido, B – 4 proc. kalcio chlorido, C – 3 proc. kalcio chlorido, D – 2 proc. kalcio

chlorido

Mažinant natrio alginato koncentraciją iki 4 proc. ir gaminant jas skirtingų koncentracijų kalcio chlorido tirpale, jos buvo tarpusavyje panašios. Polimerinių mikrokapsulių forma priminė karoliukus. Visų koncentracijų tirpaluose gamintos mikrokapsulė yra lygiu paviršiumi, sferinės, aptakios rutulio formos.

A B C D

chlorido

3 proc. natrio alginato mikrokapsulės gautos apvalios, sferinės rutulio formos, tarpusavyje vienodos, lygiu paviršiumi.

(45)

A B C D

24 pav. Pav. Skirtingame kalcio chlorido tirpale pagamintos 3 proc. SA mikrokapsulės: A – 5 proc. kalcio chlorido, B – 4 proc. kalcio chlorido, C – 3 proc. kalcio chlorido, D – 2 proc.

kalcio chlorido

Gaminant 2 proc. natrio alginato mikrokapsules, jos gautos kiek skirtingos tarpusvyje, jų forma ovali, paviršius lygus.

A B C D

25 pav. Pav. Skirtingame kalcio chlorido tirpale pagamintos 2 proc. SA mikrokapsulės: A – 5 proc. kalcio chlorido, B – 4 proc. kalcio chlorido, C – 3 proc. kalcio chlorido, D – 2 proc.

(46)

Pagamintos 1 proc. natrio alginato mikrokapsulės labiau priminė drebučius, nei mikrokapsules. Jos buvo nelygios, nevienodos, sulipusios, sunku jas atskirti vieną nuo kitos.

A B C D

chlorido

3.2 Polimerinio apvalkalo mechaninių savybių vertinimas

Polimerines mikrokapsules dengiantis apvalkalas yra labai svarbus vertinant mikrokapsulių kokybę, nes nuo jo priklauso daugelis veiksnių. Tvirtumas, kietumas, storis yra vieni iš pagrindinių veiksnių, kurie lemia vaistinės medžiagos atsipalaidavimo greitį, sąveiką su išoriniais veiksniais.

Siekiant išsiaiškinti polimerinių mikrokapsulių patvarumą, buvo atliktas kompresijos testas. Šis testas parodo, kokio dydžio jėgos (gramais) reikia, kad mikrokapsulė būtų suspausta ir deformuota. Storesnis apvalkalas lemia ilgesnį vaisto atsipalaidavimą, nes apvalkalo suirimo laikas yra ilgesnis. Jei apvalkalas yra per plonas, vaistas gali nepasiekti reikiamo taikinio ir suirti per anksti, tad atlikus kompresijos testą, galima vertinti, mikrokapsulių patvarumą.

Lyginant skirtingų koncentracijų natrio alginato mikrokapsules, stebima, kaip keičiasi suspaudimo jėga, o keičiant gelifikuojančio tirpalo koncentraciją ir gelifikuojančius tirpalus, vertinama, kokią įtaką jonų koncentracija turi mikrokapsulių apvalkalo kietumui ir koks jonas suformuoja tvirtesnį mikrokapsulės apvalkalą.

Natrio alginato koncentracijos pokytis turi reikšmingos įtakos kompresijos testo rezultatams. Kuo natrio alginato koncentracija didesnė, tuo cinko alginato mikrokapsulių

(47)

apvalkalas yra patvaresnis deformacijai. Tiriant 1–5 proc. polimerinių mikrokapsulių suspaudimą, rezultatai svyravo nuo 1639 g iki 287 g priklausomai nuo alginato koncentracijos ir yra patekti 27 paveikslėlyje.

27 pav. Natrio alginato koncentracijos įtaka, kompresijai

Mažinant natrio alginato koncentraciją 1 proc., vidutiniškai reikalinga 28,93 proc. mažesnė suspaudimo jėga, polimerinėms mikrokapsulėms, pagamintoms 5 proc. cinko acetato tirpale.

Tiriant 4 proc. cinko acetato tirpale pagamintas polimerines natrio alginato mikrokapsules, suspaudimo jėga svyravo tarp 1528 – 485,66 g. Šiuo atveju, sumažinus natrio alginato koncentraciją iki 2 proc. sumažėjo 68,21 proc.

Mažinant natrio alginato koncentraciją iki 3 proc. suspaudimo jėga kiekvieną kartą mažinant koncentraciją 1 proc. mažėja vidutiniškai 20,62 proc.

Cinko koncentraciją sumažinus iki 2 proc. gauti rezultatai svyruoja tarp 1281 – 506,81 g. Suspaudimo jėga sumažėja 60,44 proc.

Lyginant cinko acetato koncentracijos pokyčio įtaką, polimerinių mikrokapsulių kompresijai, nustatytas statistiškai reikšmingas pokytis (p<0,05).

Cinko acetato koncentracija yra kitas svarbus veiksnys, nuo kurio priklauso mikrokapsuliu apvalkalo kietumas. Suspaudimo jėga mažėja, priklausomai nuo gelifikuojančio tirpalo

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Sus pa udimo jė ga , g

(48)

koncentracijos. Lyginant mikrokapsules pagamintas iš vienodos koncentracijos alginato tirpalo, tik keičiant cinko acetato koncentraciją, iš 28 paveikslėlio matyti, kad keičiasi ir suspaudimo jėga.

28 pav. Suspaudimo jėgos priklausomybė nuo cinko acetato koncentracijos gelifikuojančiame tirpale

Daugeliu atveju išlieka skirtumas tarp 5 proc. ir 2 proc. cinko jonų tirpaluose pagamintų mikrokapsulių suspaudimo jėgos. Vidutiniškai suspaudimo jėga mažėja 6,1 proc. kai SA koncentracija 5 proc., 25,5 proc., kai SA 4 proc., 20,39 proc., kai SA 3proc. ir 12,26 proc., kai SA 2 proc. Šis suspaudimo jėgos pokytis parodo, kad cinko koncentracija yra svarbi vertinant polimerinių mikrokapsulių apvalkalo mechanines savybes. Atlikus tyrimą, nustatyta, kad rezultatai yra statistiškai reikšmingi (p<0,05). Vertinant standartinį nuokrypį, gauti rezultatai 393,57, o tai reiškia, kad polimerinių mikrokapsulių suspaudimo jėga svyruoja plačiose ribose.

Vertinant polimerinių kalcio alginato mikrokapsulių apvalkalo storį bei tvirtumą, buvo atliktas kompresijos testas ir lyginama, kaip keičiasi suspaudimo jėga, keičiant alginato koncentraciją. Kaip ir prieš tai aptartuose rezultatuose su cinko acetatu, didinat alginato koncentraciją, didėja suspaudimo jėga, reikalinga deformuoti kalcio alginato mikrokapsules (29 pav.). 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 5%Zn 4%Zn 3%Zn 2%Zn Sus pa udimo jė ga , g

Cinko acetato koncentracija

(49)

29 pav. Natrio alginato koncentracijos įtaka, kompresijai.

Paveikslėlyje matyti, kad tvirčiausią polimerinį apvalkalą turi mikrokapsulės, pagamintos iš 5 proc. natrio alginato, vidutinė suspaudimo jėga, kuri deformuoja mikrokapsules – 2752,058 g. Deformuoti 4 proc. kalcio alginato mikrokapsulėms vidutiniškai reikia 1748,33 g. 3 proc. - 1305,03 g ir 2 proc. – 818,13 g. Mažėjant natrio alginato koncentracijai, vidutiniškai suspaudimo jėga mažėja 33,04 proc. Šie skaičiai rodo, kad polimerinių mikrokapsulių apvalkalo mechaninės savybės labai priklauso nuo alginato koncentracijos. Taip pat gauta stsatistiškai reikšminga priklausomybė (p<0,05), kad nuo alginato koncentracijos priklauso kompresijos testas.

Lyginant 2 ir 5 proc. koncentracijos mikrokapsulių apvalkalus, matyti, kad suspaudimo jėga skiriasi beveik 3 kartus. Duomenys yra patikimi (p<0,05), o suspaudimo jėgos pokytis reikšmingas analizuojnant rezultatus. Atsižvelgiant į tai, keičiant alginato koncentraciją, galima sukurti apvalkalą, kuris pasižymi skirtingomis mechaninėmis savybėmis.

Lyginant kalcio chlorido koncentracijos pokytį tarp 5 ir 2 proc. matoma suspaudimo jėgos priklausomybė. Mažinant kalcio chlorido koncentraciją gelifikuotame tirpale, daugeliu atveju, keičiasi ir polimerinio apvalkalo mechaninės savybės.

Lyginant 5 proc. kalcio chlorido ir 2 proc. kalcio chlorido tirpaluose pagamintų mikrokapsulių apvalkalus, matomas didelis skirtumas tarp suspaudimo jėgos. Gauti rezultatai pateikti 30 paveikslėlyje. 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Sus pa udimo jė ga , g