在小型喷动床上喷涂纤维素气凝胶颗粒GydF4y2Ba

这项工作的目的是应用保护和均匀的虫胶GydF4y2Ba涂层GydF4y2Ba亲水开孔纤维素气凝胶颗粒表面的层，低密度≤0.1 g/cmGydF4y2Ba^3.GydF4y2Ba和高比表面积在〜400-450米范围内GydF4y2Ba^2GydF4y2Ba/ g同时在加工过程中保持气凝胶的微观结构完整。为此目的，使用了一种创新的小型化喷射床设置。确定在气凝胶表面上施加封闭薄膜的成功过程设置，而不会在孔中侵入涂层。GydF4y2Ba

由于涂布液用量的变化，涂布层厚度精确控制在10-50µm范围内，在加工过程中没有发生结块和堵塞事件。涂层前后的体积密度和比表面积的比较证明了涂层的多孔结构的完整性。对装载香兰素的颗粒进行包衣可以实现控释，将释放半寿命从20分钟提高到1600分钟。总的来说，开发出了一种有机低密度气凝胶包衣的成功策略。GydF4y2Ba

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介绍GydF4y2Ba

气凝胶是一种固体材料，具有独特的特性组合，如高孔隙率、低密度和高比表面积(GydF4y2BaS.GydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba）。它们的合成通常涉及凝胶化，溶剂交换和超临界干燥步骤（García-gonzález等。2011）。除了许多其他应用外，Aerogels适用于用于味道和药物的可定制的载体矩阵，因为它们使得从多孔结构的靶向释放组件释放，并提供高负载能力（Smirnova和Gurikov 2017; Bian等，2020）。食品和制药部门需要在体内使用的生物降解性和生物相容性等性质，其由淀粉，藻酸盐或纤维素的气凝胶等生物聚合物材料提供，其可以是例如淀粉，藻酸盐或纤维素的气凝胶。装满各种活性药物成分（Ulker和Erkey 2014; Veres等，2018;Pantić等，2016; Mehling等，2009; Zeng等人。2020）。纤维素气体基质作为药物递送系统的特殊适用性源于诱导控制和分层孔隙率，它们在进入含水环境中，高比表面积和宏观形状控制的柔韧性时的相对高的稳定性，这允许生产具有定义大小的球形颗粒（Budtova 2019; Volkert等人2009; Liebner等，2009）。此外，纤维素是一种廉价和丰富的原料。GydF4y2Ba

然而，如果活性剂的长期释放是针对性的，则在体内使用生物聚合物气孔作为载体的一些挑战：由于气凝胶的亲水性表面和开放的孔隙结构，水分或反应分子渗入内部部分材料可能在储存期间引起孔的损伤并导致封装材料的老化。此外，当材料暴露于含水环境时，孔可以进行快速崩溃。最后，根据装载物质和气凝胶表面之间的加载过程和相互作用，可以以薄层形式装入基质中的非晶态的活性物质（García-gonzález等。2011）。给定的点可能导致较差的动力控制，并且有助于来自内部部分的物质的突发释放，其主要由3D结构的崩溃而不是所需的较慢扩散过程（ULKER和ERKEY 2014）。GydF4y2Ba

解决这些问题的一种可能性是气凝胶内表面的疏水性改造，这防止了一方面防止水的渗透到毛孔中，但另一方面改变了原始的表面反应性。保护涂层对气凝胶外表面的施加是一种替代方法，其使内部未改进并提供物理屏障作为内部多孔结构和密封剂的保护。此外，外部GydF4y2Ba涂料GydF4y2Ba通过调整涂层的性能，如层厚、pH值和温度敏感性，可以实现对释放曲线的增强控制。因此，本研究研究了在纤维素气凝胶颗粒上涂覆保护性聚合物层的可能性。GydF4y2Ba

均匀涂层在颗粒表面上施加通常在喷涂过程中进行，其中移动颗粒与分散的涂布溶液接触。喷涂是一种复杂的过程，包括许多同时步骤和工艺参数进行优化（Jones 1985）。具体地，必须考虑气凝胶颗粒的重量和低密度，因为它们导致非古典流化行为，这可能不通过古典Geldart-rissification（Akgün和Erkey 2019）充分描述。Aerogels的开放多孔性质可以允许溶剂对气凝胶芯的显着渗透，导致多孔网络的变化或破坏，由于高毛细力，在随后的蒸发干燥期间发生。为了防止这种情况，聚合物层的凝固必须比溶液渗透到孔中的渗透（Alnaief等，2012）。GydF4y2Ba

在这方面，喷动床系统是很有前途的装置，因为它们能够在气相和粒子相之间实现极快的热量和质量传递。在喷动床系统中，气凝胶颗粒流态化动力学和喷涂涂层已经在工作中进行了描述，其重点是过程的模拟和力学方面，确定重要的工艺参数，以在加工过程中保持颗粒宏观形状不变(Antonyuk et al. 2012, 2013)。除颗粒完整性外，喷动床系统中气凝胶的喷涂还需满足两个附加要求:(1)喷涂材料应均匀，并确定层厚。(2)为了保证气凝胶功能的完整性，必须保留气凝胶的内部孔隙结构。特别是第二点不容易通过表征方法来量化。Antonyuk等人(2015)和Alnaief等人(2012)研究了硅和淀粉/藻酸盐杂化气凝胶在水悬浮液涂层过程中的收缩行为。并提出了防止多孔结构收缩的若干措施。由于直接涂布用水性优德拉吉GydF4y2Ba^®GydF4y2Ba溶液导致孔隙塌陷，需要双层方法，其中首先用熔体涂覆颗粒，然后暴露于水出生的涂料（Alnaief等，2012）。在这方面，特定表面积的测量可以在不同的操作条件下提供气凝胶质量的敏感评估（Subrahmanyam等，2015）。Goslinska等。（2019）发现比表面积和涂覆涂层材料的量之间的直接相关性，显示孔的孔和涂层质量的完整性。在相同的工作中，乙醇磷酸溶液用于涂覆微米尺寸的乳清蛋白气凝胶颗粒，初始表面积为207米GydF4y2Ba^2GydF4y2BaGGydF4y2Ba^-1GydF4y2Ba首先，创建具有完整孔隙度的涂覆、完全可食用的气凝胶。GydF4y2Ba

虫胶是一种天然树脂，用来用于市售改性气氛包装系统（Sandhya 2010）。从上世纪初开始记录了可食用的虫胶涂层作为屏障系统，例如，已经记录了。用于制药，糖果，水果和蔬菜。疏水性和生物降解性的组合使得虫胶成为纤维素配方中具有前途的可再生材料。此外，纤维素/虫胶系统履行了美国食品和药物管理局的法规对食品接触材料的组件（Hult等人2010）。GydF4y2Ba

在这项工作中，我们的目的是研究用虫胶包裹纤维素气凝胶的可能性，以保护纤维素基质不受水分的影响，并使(可食用的)产品适合在水环境中长期释放活性物质。GydF4y2Ba

我们对壳涂层纤维素气体颗粒的策略涉及以下步骤（图1）：（1）具有不同颗粒尺寸，密度和窄尺寸分布的高度球形纤维素气体颗粒的合成。颗粒的球形是关于目标应用的重要因素，因为它在流动性，均匀的热量和传质方面带来了益处以及密封剂的控制释放（Lee等人2013）。（2）在涂布溶液中的虫胶含量如虫胶含量等过程参数的变化和喷雾溶液与床肿块中的比例中，在小型化的喷射床中用乙醇壳溶液喷涂纤维素壳溶液的喷涂。（3）涂层性能，涂层孔相互作用和气凝胶微观结构的表征。（4）通过测定来自超临界二氧化碳的颗粒的释放动力学来定量药物递送性能。GydF4y2Ba

材料:GydF4y2Ba不同的凝结浴溶液，由稀释的（33重量％）含水硫酸（H.GydF4y2Ba_2GydF4y2Ba所以GydF4y2Ba_4.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba默克密理博GydF4y2Ba，emsure.GydF4y2Ba^®GydF4y2Ba）和乙酸乙酯（ETAC Carl Roth GmbH＆Co.KG），三氯甲烷（CHCLGydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba， Carl Roth GmbH & Co. KG)和醋酸(CHGydF4y2Ba_3.GydF4y2BaCOOH，CARL ROTH GMBH＆Co.KG）用于诱导纤维素溶液的凝结。ETAC和CHCL.GydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba比例在等质量比例下保持恒定，CHGydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba总质量的COOH比为10wt .%。GydF4y2Ba

P.GydF4y2Ba纤维素气凝胶颗粒的修复:GydF4y2Ba

量为10或30g微晶纤维素II型（GydF4y2BaJRS制药有限公司GydF4y2Ba那GydF4y2Bavivapure.GydF4y2Ba^®GydF4y2Ba，101GydF4y2Ba）分散在200克脱矿质水中，并在5℃下溶胀至少30分钟。GydF4y2Ba

文章信息：Schroeter，B.，Yonkova，V.P.，Goslinska，M。GydF4y2Baet al。GydF4y2Ba在小型喷动床上喷涂纤维素气凝胶颗粒。GydF4y2Ba纤维素GydF4y2Ba（2021）。https://doi.org/10.1007/S10570-021-04032-0.GydF4y2Ba