Particule noyau-coque. Crédit :Fraunhofer IGB
Le café instantané et le lait en poudre sont produits par séchage par atomisation. Les chercheurs de Fraunhofer ont adapté cette technique à la question délicate de l'incorporation de substances insolubles dans les particules cœur-coquille. La nouvelle méthode permet de réduire la concentration d'ingrédients actifs dans les médicaments thérapeutiques.
L'encapsulation est utilisée dans les cosmétiques et les produits pharmaceutiques pour protéger les ingrédients actifs contre les influences extérieures telles que l'acide gastrique agressif. Une autre utilisation de l'encapsulation est de contrôler la libération d'ingrédients actifs à l'intérieur du corps :en fonction de la perméabilité du matériau de l'enveloppe, le médicament est administré progressivement plutôt que d'un seul coup. Parce que de tels systèmes libèrent plusieurs, des doses plus faibles sur une période de temps prolongée, la thérapie médicamenteuse est mieux tolérée et plus facile à administrer. Dans certains cas, cela signifie prendre une seule pilule par jour au lieu de trois.
Les substances insolubles sont un problème
La première étape du processus d'encapsulation consiste à dissoudre l'ingrédient actif dans un milieu liquide et à le mélanger avec le matériau de l'enveloppe. Ensuite, la solution est dirigée vers un orifice au centre d'une buse entourée d'un canal annulaire à travers lequel de l'air comprimé est injecté à grande vitesse. La pression disperse la solution en un aérosol de fines gouttelettes, qui est ensuite pulvérisé dans un cylindre de séchage. Ici, le liquide s'évapore, laissant derrière lui une fine poudre de particules core-shell. Le problème est qu'il est difficile de mélanger des substances insolubles avec d'autres matériaux. Ceci limite le choix des matériaux d'enveloppe qui peuvent être utilisés pour produire les particules.
La buse à trois voies permet des combinaisons infinies de matériaux
Schéma de principe du processus de séchage par pulvérisation. Crédit :Fraunhofer IGB
"Pour cette raison, nous utilisons une buse à trois voies pour mettre en œuvre la pulvérisation. Son avantage est qu'il permet à deux substances d'être alimentées séparément dans la buse. Les forces de cisaillement mélangent les substances entre elles à l'orifice de la buse, créer un aérosol contenant les deux matériaux, " explique Michael Walz, qui a développé et optimisé la nouvelle technique avec son collègue le Dr Achim Weber à l'Institut Fraunhofer d'ingénierie interfaciale et de biotechnologie IGB à Stuttgart.
Ce système permet des combinaisons infinies de matériaux, permettant d'adapter la libération contrôlée de principes actifs à différentes applications. « Nous pouvons modifier la taille des particules et l'efficacité d'encapsulation en sélectionnant les substances appropriées et en faisant varier la concentration de la solution, le débit volumique du liquide, la température de séchage, et la pression appliquée à la buse. Cela nous donne la capacité de répondre à presque toutes les exigences des clients et de développer des solutions adaptées à leurs besoins, " dit Weber.
Le nouveau procédé d'encapsulation d'ingrédients actifs pourrait intéresser les fabricants d'engrais et les entreprises agroalimentaires ainsi que les industries cosmétiques et pharmaceutiques.
