マイクロカプセル

マイクロカプセル化とは

マイクロカプセル化は、微小な粒子や液滴を薄い膜で覆い、カプセル状に加工する技術です。これにより、内部の物質（コア）を外部環境から保護したり、放出のタイミングを制御したりすることが可能になります。コアとなる物質は、食品原料、酵素、細胞、医薬品など多岐にわたります。

マイクロカプセルの構造

マイクロカプセルは、一般的にコアとシェル（膜）の二層構造を持ちます。コアは内部相、充填物などとも呼ばれ、シェルはコーティング、膜物質などとも呼ばれます。シェルには、脂質やポリマーなど様々な物質が用いられます。マイクロカプセルの表面には、数µmから数mmの微細な穴が存在することがあります。

マイクロカプセル化の目的

マイクロカプセル化の主な目的は以下の通りです。

製品の安定性と寿命の向上: 酸化、揮発、反応などからコア物質を保護します。
取り扱い性の簡便化: 粘性の高い物質や反応性の高い物質を扱いやすくします。
放出性のコントロール: 徐放性や特定の条件下での放出を可能にします。
味や香りのマスキング: 不快な味や香りを隠蔽します。
環境保護: 農薬などの散布量を減らし、汚染リスクを低減します。

マイクロカプセル製造の技術

マイクロカプセル化には、物理学的な手法、物理化学的な手法、化学的な手法など、様々な技術があります。

物理学的な手法

パンコーティング: 回転する粒子に被覆物質を徐々に添加します。
流動造粒法: 空気で分散させた粒子にポリマー溶液を噴霧します。
遠心押出法: 同軸回転ノズルからコア物質と壁剤を噴出し、液滴を形成します。
振動ノズル法: ノズルの振動により均一な液滴を生成します。
スプレードライ法: ポリマー溶液に分散した活性物質をスプレー乾燥します。

物理化学的な手法

イオンゲル化法: アルギン酸などの鎖を多価カチオンで架橋します。
コアセルベーション法: 三つの非混和相を形成し、コーティングを堆積させます。

化学的な手法

界面重合法: 二つの反応物が界面で重縮合反応を起こします。
界面架橋法: タンパク質などの高分子を酸塩化物と反応させます。
in situ重合法: 粒子の表面でモノマーを直接重合させます。
マトリックス重合法: 粒子形成時にコア物質を高分子マトリックスに包埋します。

放出の方法とパターン

マイクロカプセル化した製品は、使用時に壁剤を破壊することでコア物質を放出します。放出の方法としては、圧力、せん断力、溶解、酵素反応、化学反応、加水分解などが挙げられます。放出パターンは、徐放性、ゼロ次放出、一次放出などがあります。放出メカニズムは、カプセルの構成や使用環境によって異なり、複数のメカニズムが同時に寄与することもあります。

マイクロカプセルの応用例

マイクロカプセル化は、様々な分野で応用されています。

接着剤
耐腐食性コーティング
カーボンレスコピー用紙
電子書籍
エッセンシャルオイル
フレーバー
食品添加物
飼料添加物
農薬、除草剤
医薬品
相変化物質
粉末香水
自己修復性材料
繊維
パン製造時の温度調整剤
熱応答性色素
自己修復コーティング
DNA損傷やデータの保護
* 生物活性物質の保護

マイクロカプセル化技術は、今後も様々な分野での応用が期待されています。

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