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大有作为的微胶囊技术

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炉灶上火燃烧正旺,菜锅烧热了,快!抓一把油下锅…… “错了,错了!”看到这里,你可能会说,应该是倒一些油下锅呀。没错,是“抓”一把,抓的是一把“胶囊”油啊。

胶囊对于我们并不陌生,“良药苦口”,药面很苦,装入色彩鲜艳的胶囊里,制成形形“中药胶囊”(包括各种“软胶囊”),便于识别、服用又容易保存。这种胶囊技术,尤其是微胶囊技术,发展十分迅速,在我们生活中经常可以看到呢。

生活中的微胶囊

什么是微胶囊技术呢?这是指一种利用高分子成膜材料把固体、液体或气体包覆起来,使其形成微小粒子的技术。一般叫做胶囊,而微小的就叫做微胶囊。微胶囊的粒径为5~500微米,还有制成“纳米胶囊”的,这是指直径小于1微米的微胶囊。胶囊内的物质由于与外界环境相隔离,可以免受环境的影响,从而保持稳定。

现在流行一种“香味书”,那是把不同香味的香精装进微小胶囊里面,混有这种香味胶囊的油墨印出色彩鲜艳的插图。画页打开,用手指轻轻触摸姹紫嫣红的花卉瓜果图案,立刻飘来阵阵清香:玫瑰、桂花、水仙花、橘子、菠萝、苹果、香蕉……真是美不可言。其实是手触囊破,散发出相应的香味。如果印成水果罐头或饮料的商标,更加招人喜爱。

我们知道,鱼油中富含不饱和脂肪酸,是重要的营养强化剂,俗称脑黄金。但它极易氧化,氧化的结果,一方面降低了功效,另一方面产生令人不快的异味。利用微胶囊技术生产的“微胶囊鱼油”,克服了产品的缺点,改善了贮存稳定性。使产品成为一种人们易于接受的营养产品。

微胶囊技术还可令纺织品香味持久,开发成功的“香味服装”,可让衣物上持续散发香味达数月之久。利用精密的微胶囊技术,加入香精后安置于纺织纤维当中。消费者购买这类纺织品后,通过人的体温及摩擦力,让微胶囊破裂将香精缓慢释出,就可达到香味持久的效果。这种技术除了可应用在纺织品上,还可应用在防蚊、防螨、防菌等织物上。

生活中离不开食油,花生油、豆油、橄榄油……这些食油容易氧化变质,贮藏运输都不方便。将油装入小胶囊中,就可以像存放粮食…样,炒菜时抓一把油撒在锅里,小胶囊变成香喷喷的花生油,多方便呀!这就是文章开头讲的那个情景。还可以制成“胶囊汽油”、“胶囊煤油”,使极其危险的燃料保管方便,减少浪费。

工业中的“微胶囊”技术

微胶囊的制备技术起源于20世纪50年代,在70年代中期得到迅猛发展,并且出现了许多微胶囊化产品和工艺。微胶囊技术用途非常广泛,可用于医药、食品、农药、饲料、化妆品、染料、黏合剂、复写纸等领域。

微胶囊技术应用于药物制剂也已有四五十年历史,到目前为止已有200多种药物采用了微胶囊化技术,如抗生素、解热镇痛药、抗癌药等,并越来越引起人们的注意,以前花费极大人力、财力开发出的药物由于口服活性低、半衰期短等原因不能开发的,微胶囊化后将克服以上困难,做成满意的药品。

微胶囊技术在饲料工业的应用,为了提高牛奶中不饱和脂肪酸的含量,需要在奶牛饲料中添加油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸。但是进入牛胃后即被吸收,并在消化过程中被转化成饱和脂肪酸,而且这些物质都是有难闻气味的易挥发液体,很难均匀掺合到饲料中,还影响牛的食欲。好了,现在将不饱和脂肪酸制成“微胶囊”,然后掺到饲料中喂牛,就可以使这些不饱和脂肪酸被肠吸收,并以不饱和脂肪酸的形式进入牛奶,使奶的营养价值大大提高。

有趣的是,一种“微胶囊”形式的鱼饲料很受欢迎,这种饲料不会使氨基酸和维生素等饲料成分因溶于水而散失,而且可以通过控制微胶囊的粒径和密度,使其悬浮在水中酷似浮游生物,有利于幼鱼捕食。这样可以用廉价的植物蛋白,代替动物蛋白或活的浮游生物做饲料。维生素和添加剂微胶囊化后,可以提高饲料的适口性,减少在加工过程中的损失,并可控制在消化道不同部位释放。

还应该提到“微胶囊”农药,科学家将微胶囊技术与生物农药进行嫁接,研究广谱生物农药微胶囊,开发出能够取代高毒、高污染的化学农药的新型农药。这样,推广后达到保护生态环境的目的。

高科技使微胶囊“如虎添翼”

现代高科技的发展,使微胶囊技术“如虎添翼”,成为有各种神奇功能的胶囊:压敏型微胶囊、温敏型微胶囊、光敏型微胶囊、缓释型微胶囊和膨胀型微胶囊等等。

“缓释型”微胶囊是比较常见的,该微胶囊的壁相当于一个半透膜,在一定条件下可允许芯材物质透过,以延长芯材物质的作用时间。缓释型微胶囊在药品包被中常见,将药物与高分子成膜材料包嵌成微囊后,药物在体内设定的位置、以适当的速度和持续的时间释放出来,以达到更大限度的发挥药效的作用。比如肠溶胶囊,是用明胶和肠溶包衣材料制成的,有特定颜色和形状的囊壳,在胃液中不崩解,在肠液中才崩解释放的一种靶向性胶囊制品。

还有“热敏型”微胶囊,由于温度升高使壁材软化或破裂,而释放出芯材物质,有时是芯材物质由于温度的改变,而产生颜色的变化。“光敏型”微胶囊,壁材破裂后,芯材中的光敏物质选择性吸收特定波长的光,发生感光而产生相应的反应或变化。

而现在发展很快的是“压敏型”微胶囊,此种微胶囊包裹了一些待反应的芯材物质,当压力作用于微胶囊超过一定极限后,胶囊壁破裂而流出芯材物质。由于环境的变化,芯材物质产生化学反应,而显出颜色变化或是发生别的现象。

可自我修复的“智能材料”

你不小心割破了手,过了几天伤口又自我愈合了,原来,皮肤是拥有自我修复功能的。这种功能为科学家提出新的课题,研制一种可以自我修复的“智能材料”,也叫“聪明材料”。它的发明是受到一种“微囊”粘胶技术启发的,我们知道,高级的粘胶剂需要两种或多种化学药品混合才起作用,保管和使用都很不方便。于是将不同药品分别装入“压敏型”微胶囊里,在螺孔里预先撒进去,当旋紧螺栓时,微胶囊挤破,几种药品碰在一起发生作用,部件就会牢固地粘起来,多巧妙的方法啊。

科学家开发出了一种复合材料,是将一些“压敏型”微胶囊夹入材料中,当材料中形成一定的裂痕时,胶囊壁就会受压破裂释放出液体修复剂,很快就会凝固,在裂纹还很小的时候就将它们消灭,并使材料恢复原来的强度。这种微胶囊有望在3~5年内投放市场,可以应用于建筑物中,特别是在地震多发地区。

还有一种可以让车身自动修复的技术,也许不久之后,平常的剐蹭事故就不用再去修理厂了,车子可以自行复原。研发的材料内部包含许许多多充满液体的微型胶囊,一旦材料上有裂纹产生,胶囊壁就会受压破裂释放出液体修复剂,很快就会凝固,将裂纹消灭,让车体恢复到其原始强度,从而延长车体的使用寿命。不过遗憾的是,一旦所有的微胶囊都破裂之后,材料的自我修复能力也就随之丧失了,因此还要进一步完善。

科学家正在研制具有自我修复的功能的新型材料,用于制造宇宙飞船外壳和仓外宇航服。我们知道,太空对于人类来说,是非常恶劣的环境。那里是一个高度真空世界,没有可供人类呼吸的空气,也就没有大气压力,而且有飞来飞去的小陨石。仓外宇航服必须与外界完全隔离,如果有一丝缝隙,那将直接威胁宇航员的生命安全!现在科学家正在使用的“智能材料”,就是在两层聚氨酯之间夹着一层聚合物“微胶囊”。如果聚氨酯层出现破损,“微胶囊”就会立即渗出、凝固,修复剂可以自动将漏洞堵上。在真空箱中进行的试验表明。这种“智能材料”可以自动修复直径为2毫米左右的破洞。