En Önemli Teknolojik Buluşlardan Biri: Mikroenkapsülasyon

08 Temmuz 2019


Yeşim Yıldırım

Ar-Ge Proje Yöneticisi
Parkim

 

 

 

Enkapsülasyon teknolojisi ve uygulama alanları ile ilgili çok sayıda makale ve patent bulma şansınız vardır. Üniversitelerin ilgili bölümlerinde ders olarak bile verilmektedir. Bilimsel olarak bu kadar çalışmalar yapılan bu önemli teknolojinin bir de sanayideki uygulama alanlarına kısaca bakalım.

Enkapsülasyon, sıvı ya da katı parçacıkların ya da bir karışımın farklı bir madde ya da sistem ile kaplanması veya tutulması işlemidir. Mikroenkapsülasyon ise, aktif halde bulunan bir maddenin (katı ya da sıvı ya da karışımın) başka tip bir materyalin içerisine hapsedilerek mikron ya da milimetre boyutlarında kapsüller haline getirilmesini sağlayan bir teknolojidir (Gharsallaoi ve arkd., 2007). Bu teknoloji ilk kez 1930’larda ortaya çıkmış ve günümüze gelene kadar, özellikle 1996-2009 yılları arasında araştırmaların hızı artarak enkapsülasyon teknolojisi gelişmeye başlamıştır. Gıda, boya, kozmetik, ilaç gibi birbirinden çok farklı sektörlerde çeşitli amaçlarda kullanılmak üzere geliştirilmiştir.

Elde edilen kapsüller genellikle küre şeklindedir. Kürenin iç kısmı çekirdek, iç faz ya da dolgu, dış kısmını kaplayan kısma ise kabuk, kalkan ya da membran olarak adlandırılır. Çekirdek metaryelleri, yağlar, vitaminler, katı aktif maddeler olabilir, kabuk materyalleri ise yarı polimerler, sentetik polimerler ya da doğal polimerler olabilir.

Doğal polimerler arasında, arap zamkı, kitosan, selüloz, agar, nişasta, jelatin bulunmaktadır. Sentetik polimerler olarak, poliüretanlar, poliamidler, polistiren ve polivinil alkol belirtilebilir.

Mikrokapsüller ilaç, tekstil, boya, farmakognozi, kozmetik, gıda ve biyoteknoloji alanlarında sıklıkla kullanılan ve her geçen gün daha da geliştirlen metaryeller olarak günümüz teknoloji alanında yerini almaktadır. Mikrokapsüllerin elde yöntemlerinden kısaca bahsetmek gerekirsek, mekanik ve kimyasal yöntemler diye ikiye ayırarak inceleyebiliriz. Kimyasal yöntemler içinde en sık kullanılan yöntem in-situ polimerizasyonu ve koaservasyon yöntemleridir. Mekanik yöntemlerde ise en sık kullanılan yöntemler arasında püskürterek kurutma, santrifüj ve akışkan yatak yöntemlerini söyleyebiliriz.

Mikrokapsüllerin kapsül boyutları reaksiyon aşamasındaki karıştırma hızına bağlı olarak nano, mikron ya da milimetrik çaplara sahip olmaktadır. Farmakolojik ve boya alanlarda kullanılan kapsüllerin boyut çapları nano boyutlarında, farmakognozi, kozmetik, genel temizlik ya da tekstil alanlarında kullanılan kapsüller mikron boyutlarında olmaktadır.

Mikrokapsüllerin karakterizasyonunda taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve optik mikroskoptan yararlanılmaktadır. Mikroskoplardan kapsüllerin boyut çapları ve çeper kalınlıkları ölçülebilir, salınımları görülebilir, kapsül miktarı hakkında bilgi verirler.

Kapsüllerin kullanım amaçları arasında çekirdek içindeki etkin maddenin kontrollü salımı en önemli olanıdır. Bu salım, sıcaklık etkisi, basınç ya da sürtünme etkisi ile olmaktadır. Kontrollü salım sayesinde etkin  maddeyi istenilen miktarda, istenilen zamanda ve yerdesalım olmaktadır. Bu sistemin etkin süresi 1 hafta ile 1 yıl arasında değişmektedir. Farmakoloji alanında ilaçların yarı ömürlerini uzatmada, nemden koruma, hedeflenen dokudaki salımını kontrole etmede kullanılır. Çünkü bu tip ürünlere antimikrobiyal özelliği de katılabilmektedir.

Vitaminlerin mikroenkapsülasyonlarına en güzel örnek balık yağlarının TGaz (Transglutaminaz) enzimi ile kapsüllenerek hem balık yağının kötü kokusu ve kötü tadı engellenmiş oluyor hem de balık yağını oksijen, nem ve ışıktan koruyarak uzun zincirli yağ asitlerinin oksidayonu engellemiş oluyor.

Enkapsülasyon teknolojisi gıda sektöründe kullanımı ilk kez 1932 yılında püskürterek kurutma tekniği kullanılarak gum arabic kullanılarak aroma kapsüllenmiştir. Gıda endüstrisine kullanım amaçlarının başında raf ömrünü uzatmak ve aktif bileşenlerini korumak gelmektedir. Kapsüllenen gıdai ürünlerin başında enzimler, aromalar, vitaminler, mineraller ve renk bileşenleri gelmektedir. Enkapsülasyon teknolojisi hem insan beslenmesinde hem de hayvan yem sanayisinde de kullanılmaktadır.

Boya sektöründe boyanın içerdiği renk pigmenlerinin korunması, zamanla pigmenlerin salım yaparak boyanın rengini uzun süre korumasının yanı sıra zaman ile güneş ışığından ve nemden etkilenmesini önlemek amacı ile enkapsülasyon teknolojisinden yararlanılmaktadır. Buradaki kapsül boyutları nano boyutunda olmaktadır. Nanoenkapsülasyon teknolojisinin boya endüstrisinde ilerlemesi ile beklenilen en önemli yararların başında havayı temizlemesi ve enerji depolaması yönünde olacaktır.

Nano boya kapmaları sayesinde yağ ve su itici özelliği ile kirin, sinek böcek atıklarının yüzeye tutunmasını engeller. Ayrıca boya içerdiği antimikrobiyel ve antifungal özelliği sayesinde uygulandığı yüzeyde küf, bakteri üremesi olmamaktadır. Temizlikte harcanan zamanı ve kullanılan temizlik malzemelerin miktarının azaltılması çok büyük kazanç olarak görülmektedir. Nanokapsüllü boyalarda boyanan yüzeyi güneş ışığından da koruyarak boyanın parlaklığının daha uzun süre kalmasını ve nemden de koruyarak paslanmasını engeller. Bu tip boyalar ile kaplanan yüzeylerin arasında otel odaları, hastane odaları, bebek-çocuk odaları, kara taşımacılıkta TIR, kamyon, otobüs, otomobil, motosiklet ve bisiklet, deniz taşımacılığında gemi ve şileplerde kullanılmaktadır.

Uzay endüstrisinde ve uçak malzemelerinin anten ve boyalarında da nanokapsüllü boyalardan yararlanılmaktadır. Bu tip boyalar yüksek performanslı yarı su bazlı ve akrilik özellikte nano boya özelliktedir. Özellikle uzay endüstrisinde kullanılan nanopartiküllü boyaların testlerini NASA bizzat kendi Ar-Ge’sinde geliştirmektedir.

Parkim Group bünyesinde yer alan Parkim Chemicals firmamızda boya endüstrisinin yanı sıra kozmetik, genel temizlik endüstrilerinde de kullanılmakta olan hammaddelerin tedariği sağlanmaktadır. Genel boya kimyasında tedariğinde yardımcı olduğumuz hammaddelerin gerek kimyasal uygulamalarında gerekse diğer uygulamalarda karşılaşılan sorulara da Parkim Fragrance House bünyesinde yer alan Ar-Ge Merkezimiz ile birlikte müşterilerimize çözüm ortağı olmaktan gurur duymaktayız.

Kozmetik endüstrisinde nano partikül boyuttaki dermokozmetik ya da kozmetik ürünleri daha iyi UV koruması, daha derin cilt penetrasyonu, uzun süreli etkiler, kararlılık problemlerini önlemek gibi amaçlarla kullanılmaya başlanmıştır. Nanokozmetiklerin tercih nedenlerinin başında; nano boyuttaki kozmetik materyallerin büyük boyuttaki partiküllere göre renk, çözünürlük, geçirgenlik, sürülebilirlik gibi tüketicinin kullanım memnuniyetini artıracak özelliklerinin daha iyi olmasıdır. Daha uzun raf ömrünün olması da ayrı bir avantaj olmuştur.

Parkim Fragrance House bünyesinde yer alan Ar-Ge Merkezimiz’de geliştirdiğimiz TÜBİTAK projelerimizden biri olan esans enkapsülasyonu ile güncel teknolojiyi ve bilgiyi kendi müşterilerimizin beğenisine sunmaktayız.

Sonuç olarak son yıllarda yapılan çalışmalarda enkasüle teknolojisi ile geliştirlen ve üretilen mikroenkapsül ürünler, dermatolojik ve kozmetik uygulamalardaki avantajları, boya, ilaç ve gıda endüstrisinde kullanılma tercihlerinin artması nedeniyle dikkatleri üzerinde toplamıştır. Tabi ki burada insan sağlığı ve çevre güvenliği dikkate alındığında bu tip ürünlerin dikkatle yaklaşılması, etkinlik ve güvenliğinden emin olunması gerektiği unutulmamalıdır.


Referanslar

1. E.Alver, GÜFBED (2018) 8 (1):26-37, İyonotropik- Jelleşme Yöntemi ile Hazırlanan Kitosan Nanopartiküllerde Hapsetme (Enkapsülasyon) ile Anyonik Boyaların Uzaklaştırılma ve Hapsedilen Boyanın Nanopartikülde Depolanma Etkinliğinin Araştırılması,DOI: 10.17714/gumusfenbil.307356
2. S.Gökmen, R.Palamutoğlu, C.Sarıçoban, Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi (2012) 7 (1):36-50, Gıda Endüstrisinde Enkapsülasyon Uygulamaları.
3. M.Koç, M.Sakin, F.Kaymak Ertekin. Microencapsulation and its Applications in Food Technology. Pamukkale Univ. Muh Bilim Derg. 2010; 16(1): 77-86
4. E.Gökçe, Ö.Özer, Dermakozmetik/Kozmesötik Ürünlerde Kullanılan Yeni taşıyıcı sistemler. Kozmetik Araştırmacıları Derneği Yayını 3, Nobel Tıp Kitapevleri, İstanbul, 2016, 77-91