TR201808779T4 - Yüksek moleküler ağirlikli bi̇yopoli̇merleri̇n süper kri̇ti̇k akişkan muamelesi̇ - Google Patents

Abstract

Mikro ve nano boyutlu partiküller, aglomeratlar ve lifler, süper kritik akışkan teknolojisi uygulayan yüksek moleküler ağırlığa sahip, suda çözünür biyopolimerlerden üretilir. Yüksek molekül ağırlığına sahip bir biyopolimerin sulu bir çözeltisinden mikro veya nanopartiküllerin üretilmesine ilişkin bir yöntem, sulu çözeltinin sıkıştırılabilir bir gaz ve suda çözünür bir eş çözücü/anti-çözücü karışımı ile birlikte basınçlı bir oda içerisine püskürtülmesi adımını içerir. Yöntem, mikro veya nanopartiküller bir biyoaktif madde ile emprenye edilecek şekilde uyarlanabilir. Bir biyo-polimer ile bir biyoaktif maddenin mikrokapsüllenmesine ilişkin bir yöntem de temin edilmektedir.

Description

TARIFNAME YÜKSEK MOLEKÜLER AGIRLIKLI BIYOPOLIMERLERIN SÜPER KRITIK AKISKAN MUAMELESI Bulusun Ilgi Alani Bu bulus, süper kritik akiskan teknolojisi uygulayan yüksek moleküler agirliktaki suda çözünür biyopolimerlerden mikro ve nano boyutlu partiküller, aglomeratlar ve lifler üretme yöntemlerine yöneliktir. Bulus ayrica elde edilen ürünlere ve söz konusu ürünlerin kullanim yöntemleriyle de ilgilidir.

On Bilgi Süperkritik akiskanlar vasitasiyla partikül olusumu uzun yillar boyunca arastirilmis ve süperkritik akiskanin (SCF) “süperkritik çözeltilerin hizla genlesmesi” (RESS) prosesindeki gibi çözücü olarak, “gaz anti-çözücü” (GAS) prosesindeki anti-çözücü olarak veya “yayilan sivi organik çözeltisi basincinin giderilmesi” (DELOS) prosesindeki es çözücü olarak kullanildigi sayisiz prosesin gelistirilmesine neden olmustur. Bunun sonucunda, çok sayida varyasyon ve partikül olusum süreçlerinin daha da gelismesi ortaya çikmistir [1-4]. Bununla birlikte, bu proseslerin çogu, çökeltilecek olan çözünen maddenin çözündürülmesi için organik çözücüler gerektirir (ABD Patent Basvurusu No. bir çözeltisinin bir es çözücü (ayni zamanda degistirici olarak da anilan) (etanol gibi) ve koaksiyel püskürtme basligindaki bir süperkritik akiskan ile temas ettirildigi anti-çözücü yöntemi temelinde partiküllerin olusturulmasina iliskin yöntemler tarif edilmektedir. WO düsük seviyede bir es çözücü (yani, etanol) içerebilir. Bununla birlikte, böyle düsük bir es çözücü seviyesi, polisakkaritler gibi yüksek moleküler agirliktaki biyopolimerleri çökeltmek için yeterli degildir.

B-karoten nanopartikülleri olusturmak için baska bir yaklasim Cocero ve digerlerinin sunmus oldugu [5], GAS prosesiyle ilgili 'emülsiyonlarin süperkritik akiskan ekstraksiyonu' (SFEE) prosesine dayanmaktadir. SFEE prosesinde, çözünen maddeyi tasiyan organik bir çözücünün (diklorometan) nano-emülsiyonu, su içinde bir yag emülsiyonu olusturmak üzere suda dagitilir ve süperkritik C02 (SC-C02) kullanilarak kurutulur. Her bir damlacik küçük bir GAS çökeltisine benzer, burada C02 ile genlesmesinin ve organik çözücünün ekstraksiyonunun ardindan, su içinde süspansiyon haline getirilen ultra ince partiküller yaklasik 1 ppm'lik [5] bir nihai organik çözücü konsantrasyonu ile olusturulur, DELOS prosesinde [6], çözelti ilk olarak organik bir çözücü içinde çözdürülür ve çözeltiyi istenen sicaklik ve basinçta genisletmek için C02 gibi basinçli bir sivi eklenir.

Daha sonra, genisletilen çözeltinin basinci, atmosferik kosullara hizla azaltilir, bu da, basincin düsmesinin ardindan meydana gelen çok büyük sicaklik düsüsüne bagli olarak, alt-mikron veya mikron büyüklügündeki çözünmüs kristallerin olusumu ile sonuçlanir. partikül olusumu prosesleri, etanol ile zenginlestirilmis basinçli C02 ile birlikte yüksek basinçli bir çökeltme haznesine püskürtülen, çözünen maddeyi içeren sulu çözeltilerin islenmesi alaninda bilinmektedir. Bu yaklasim genellikle proteinleri [7], enzimleri [8], laktoz, maltoz, trehaloz, ratinoz, siklodekstrin, düsük moleküler agirlikli dekstranlar, yaklasik 68.800 g/mole kadar orta moleküler agirliktaki dekstranlar ve serbest akan tozlar olusturan inülini [9] çökeltmek için uygulanan süperkritik akiskan kurutma prosesi olarak anilmaktadir. Püskürtme kosullarinin ve nozül tasariminin etkisi ve ayrica C02'ye eklenen çesitli es çözücülerin süperkritik akiskan ile kurutulmasiyla elde edilen partiküllerin sekli ve boyut dagilimi üzerindeki etkisi Bouchard ve ark. [10- 11] tarafindan incelenmistir.

SCF kurutma isleminde es çözücü olarak kullanilan metanol ve etanolün, SC-COZ'deki su çözünürlügünün arttirilmasi ve buharlastinci suyun uzaklastirilmasindaki rollerinin yani sira, glisin, fenilalanin ve lizozimin çökelmesinde anti-çözücü islevi gördügü, ve 2- propanol ve asetonun bir anti-çözücü islevi görmedigi ve esasen suyun buharla uzaklasmasini etkiledigi bulunmustur [11]. Çesitli nozül konfigürasyonlari, ultrasonik dalga jeneratörünün [10] yani sira karistirma haznesine sahip ya da söz konusu hazneyi içermeyen, küçük iç çapi ya da koaksiyel püskürtme basliklari olan basit bir T-karistirici mikser içeren SCF kurutma prosesinde de test edilmis olup, söz konusu testte püskürtme basligi tasarimi, isleme basinci ve akis hizlarinin partikül boyutu üzerinde önemli bir etkiye sahipken, morfolojinin atomizasyon prosesinden [10] ziyade çökeltme mekanizmasi ile daha fazla baglantili olabilecegi gösterilmistir. C02+etanol karisimlari SC-C02+etan01e kütle transferine iliskin matematiksel bir model gelistirilmistir.

Bir baska yaklasim, sulu bir yesil çay ekstraktinin kurutulmasi için SC-C02 kullanilarak, antioksidan polifenoller gibi intakt etkin bilesenler içeren serbest akan tozlar elde etmek üzere 30 ile 60°C arasinda degisen iliman bir sicaklikta ve 20 MPa,da bir sprey haznesinde kurutma ortami olarak yalnizca basinçli adece basinçli C02 kullanilarak uygulanmistir. Kluge ve digerleri [13, 14], emülsiyon içerisindeki PLGA konsantrasyonunun partikül boyutunu ve partikül boyut dagilimini etkiledigini kesfederek, anti-enflamatuvar bir ilacin (KetoprofenTM) ve biyolojik olarak parçalanabilir amorf polimer pOII-IaktIk-kO-glikolik asidin (PLGA) kompozit nanopartiküllerini elde etmek için SFEE prosesini uygulamistir. Emülsiyonun C02 ile 10 MPa”da sürekli karistirilarak atmosfer basincinda [15] bir çökeltme haznesine püskürtüldügü bir PGSS kurutma tekniginin uygulandigi, SC-C02 ile yagin sulu bir emülsiyonunu püskürtmek suretiyle n-oktil süksinik anhidrit (OSAN) ile modifiye edilmis nisastanin bir matrisinde lavandin esansiyel yaginin kapsüllenmesine yönelik bir proses tarif edilmistir. Yag ayrica PEG”in, lavandin yagi ile karistirilmis ve atmosfer basincinda içeren erimis bir formda kullanildigi PGSS teknigi uygulanarak polietilen glikol (PEG) içinde de kapsüllenmistir, Teknigin bilinen durumu, SCF kurutma (SFD) ve/veya gaz anti-çözücü (GAS) teknigi araliginda yer alan kurutma moleküler agirliklarina sahip HMW zamklari ve polisakkaritler gibi suda çözünür yüksek molekül agirlikli (HMW) biyopolimerlerden mikro/ nano boyutlu partiküllerin, aglomeratlarin veya liflerin (mikro veya nanopartiküller) olusumu ile ilgili herhangi bir çözüm sunmamaktadir. Teknikte tecrübeli kisilerce bilindigi üzere HMW biyopolimerleri, özellikle polisakkaritler, yüksek viskoziteli çözeltiler olustururlar. Bu, SFD ve GAS'da yer alan püskürtme ve atomizasyon prosesini karmasiklastiran önemli bir sorundur. Örnegin, 500 kDa'ya kadar bir MW'ye sahip p-glukan (BG), su içinde yaklasik % 1 (a/a) kadar düsük konsantrasyonlarda 100 ile 1.500 mPa.s arasinda degisen Viskozitelere sahip çözeltiler olusturabilir. Bunun yani sira, teknigin bilinen durumu, kozmetik, farmasötik, tanm, nutrasötik veya gida ürünlerinde kullanima yönelik süper kritik akiskan teknolojisinin uygulandigi söz konusu FIMW biyopolimerlerinden üretilen mikro veya nanopartiküller açisindan, söz konusu mikro veya nanopartiküllerin biyoaktif maddelerle veya biyoaktif maddelerin kapsüllenmesiyle emprenye edilmesi söz konusu oldugunda da sessizligini korumaktadir.

Bulusun Özeti Bulusun bir uygulamasinda, burada tariI` edilen SFD/GAS prosesi, sasirtici bir sekilde HMW biyopolimerlerinin yüksek Viskozitedeki sulu çözeltilerinin kuru partiküller, aglomeratlar ve/veya lifler halinde islenebilmektedir.

Bir uygulamada, bulus, asagida tarif edildigi üzere, sulu çözeltinin karbon dioksit içeren bir sikistirilabilir gaz ve suda çözünür organik bir es çözücü/anti-çözücü ile 25 ile 80°C arasindaki bir sicaklikta ve 8 ile 40 mPa araligindaki bir basinçta basinçli bir hazne içerisine püskürtülmesi adimini ihtiva eden, moleküler agirligi 70 kDa veya daha fazla olan yüksek moleküler agirliktaki bir bipolimer sulu çözeltisinden mikro veya nanopartiküller üretilmesine iliskin bir yöntem ihtiva edebilmekte olup, burada altkritik veya süperkritik karbon dioksit içerisinde, %20 ila %80'lik (aza) bir konsantrasyona sahip karisim içerisinde es çözücü/anti-çözücü mevcuttur. Bir uygulama seklinde, hazne, herhangi bir es çözücünün/anti-çözücünün uzaklastirilinasi için yeterli miktarda Sikistirilabilir gaz ile partiküllerin çökeltilmesi tamamlandiktan sonra yikanir. Suda çözünür es çözücü/anti-çözücü,etanol, aseton veya izopropanol ya da bunlarin karisimlarini içerebilir. Sulu çözelti ve sikistirilabilir gaz/es çözücü/anti-çözücü, bir koaksiyal püskürtme basligindan geçerek basinçli odaya püskürtülebilir. Suda çözünür bir organik çözücü, sulu çözeltinin basinçli odaya püskürtülmesinden önce sulu çözelti ile karistirilabilir.

Bir uygulama seklinde, hazne, herhangi bir kalinti çözücüyü uzaklastirmak için, sikistirilabilir gazdan farkli bir yogunluga sahip olan ikinci bir gazla yikanabilir.

Burada tanimlanan bir yöntem dahilinde olusturulan mikro veya nanopartiküller, asagidaki asamalari içeren bir yöntem vasitasiyla bir biyoaktif madde ile emprenye edilebilir: (a) biyoaktif maddenin uygun bir çözücü içinde çözündüiülmesi; (b) önceden olusturulmus mikro veya nanopartiküller çözünmeden, önceden olusturulmus mikro veya nanopartiküller üzerinde biyoaktif maddenin çökeltilmesine veya dagilmasina neden olmak için sürekli olarak çözünmüs biyoaktif maddenin basinçli hazneye enjekte edilmesi; ve (c) herhangi bir kalinti çözücünün çikarilmasi için haznenin yeterli miktarda sikistirilabilir bir gazla yikanmasi.

Asama (c)'deki yikama gazi, kuru bir ürün elde etmek üzere çözücülerdeki kalintilari uzaklastirmak için istem 1'de kullanilan sikistirilabilir gazdan daha düsük bir yogunluga sahip olan ikinci bir gazi içerebilir. Biyoaktif, su veya suda çözünür bir organik çözücü, altkritik veya süperkritik C02, gazla genlestirilmis etanol veya bunlarin karisimlarindan olusan gruptan seçilen bir çözücü içinde tamamen çözünebilen, ancak mikro veya nano- partiküllerin olusturulmasinda kullanilan kosullardaki çözünürlügüne kiyasla basinçli C02 ve çözücü karisimlarinda çok daha az çözünebilen bir materyali içerebilir.

Baska bir yönüyle bulus, asagidakileri içeren bir biyopolimer ile biyoaktif bir materyalin mikro-kapsüllenmesine iyönelik bir yöntem içerebilir: (a) su veya suda çözünür bir organik çözücü, altkritik veya süperkritik C02, gazla genlestirilmis bir sivi, lipitler veya bunlarin karisimlarini içeren bir çözücü içinde biyoaktifin çözündürülmesi; (b) çözünmüs biyoaktifin bir karisim üretmek için sulu bir biyopolimer çözeltisi içerisinde sürekli olarak karistirilmasi; ve (c) bir biyoaktif ve biyo-polimerin sulu karisiminin, bir sikistirilabilir gaz ve es çözücü/antI-çözücü karisimi ile basinçli bir hazneye püskürtülmesi.

Bir uygulama seklinde, biyoaktif çözücü su, etanol, aseton veya izopropanol veya bunlarin karisimlarini içerebilmekte olup, es çözücü/anti-çözücü ise etanol, aseton veya izopropanol veya bunlarin karisimlarini ihtiva edebilir. Sikistirilabilir gaz, karbon dioksit içerir. Hazne, herhangi bir kalinti çözücünün veya es çözücünün/anti-çözücünün uzaklastirilmasi için yeterli miktarda sikistirilabilir gaz ile partiküllerin çökeltilmesi tamamlandiktan sonra yikanir. Alternatif olarak, hazne, (c) asamasinda kullanilan sikistirilabilir gazdan daha düsük bir yogunluga sahip ikinci bir gaz kullanilarak, kalan herhangi bir çözücünün veya kuru bir ürünün elde etmek üzere es çözücünün/anti- çözücünün uzaklastirilmasi için yikanabilir.

Bir ifade seklinde, burada tarif edilen veya istemlerde belirtilen herhangi bir yöntemde yüksek moleküler agirlikli biyopolimer, bir polisakkarit ihtiva eder. Polisakkaritin moleküler agirligi 70 kDa veya daha fazla olup arap zamki veya B-glukan ihtiva edebilir.

Bir uygulama seklinde, biyoaktif, burada tarif edildigi gibi herhangi bir biyoaktif madde içerebilir ve örnek teskil eden uygulamalarda, karotenoidlerle doymus bir balik yagi, bitki yagi veya bitki yagi ihtiva edebilir.

Yine baska bir yönüyle bulus, mikro-veya nanopartiküller veya bunlarin aglomeratlarini, 70 kDa'dan büyük bir moleküler agirliga ve 0.10 g/mL'dan az bir bulk yogunluga sahip bir biyopolimer ihtiva eden, burada tarif edilen bir yöntemle üretilmis bir ürünü içerebil Ir.

Bir uygulama seklinde ürün, boyu 5 mm'den daha az serbest akisli lif agloineratlari olusturmak için ögütme isleminden sonra yaklasik 0.0] g/mL'lik bir bulk yogunluguna sahip p-glukan içerebilir. Burada tarif edilen yöntemlere göre üretilen B-Glukan, % l (a/a) oranindaki bir sulu çözelti 45°C'de yaklasik 45 dakika ve 55°C'de yaklasik 30 dakika içinde olusacak sekilde suda yüksek oranda çözünür.

Bir uygulama seklinde, burada açiklanan yöntemlerle olusturulan ürünler, isleme öncesinde biyopolimerine büyük ölçüde benzer bir moleküler agirliga sahip bir biyopolimer içerir.

Cizimlere iliskin Kisa Açiklama Çizimlerde, benzer elemanlara benzer referans numaralari atanir. Buna karsilik, çizimlerin, muhakkak mevcut bulusun prensiplerine vurgu yapilarak ölçeklendirilmesi gerekmemektedir. Ek olarak, tasvir edilen uygulama sekillerinden her biri, mevcut bulusun temel kavrainlarini kullanan bazi olasi düzenlemelerden biridir. Çizimler kisaca asagidaki gibi açiklanmaktadir: Sekil 1, partikül olusumu, mikro-kapsülleme ve emprenye etme islemlerine yönelik bir aparatin bir uygulama sekline ait seinatik bir tasviri göstermektedir: A) filtre ile donatilmis gözlem hücresi; B) koaksiyel püskürtme basligi; C) termostatli hava sirkülasyonlu banyo; D) emülsiyonlastirici tertibat; E) igneli valf; F) isitmali mikroinetre valti; G) rotametre; H) çek valf ve kesme vanasi; I ve 1,) piston pompasi; J) üst kap; K) sulu çözelti kabi; L) pistonlu pompa; M) igneli valf; N) C02 silindiri; O) siringa pompasi; P) kesme vanasi; Q) N2 silindiri; R) kesme vanasi; S) etanol kabi; T) HPLC pompasi; U) çek valf; V) statik karistirici; W) basinç regülatörü; X) UV/V IS hücresi; Y, Z) kesme vanasi; (Kisaltmalar: PI - basinç göstergesi; TIC - sicaklik göstergesi ve denetleyicisi.) Sekil 2; süperkritik kurutma prosesinde test edilen üç koaksiyel püskürtme basligi konfigürasyonunu (A, B ve C) göstermektedir.

Sekiller 3A ve 3B. balik yagi ve/Veya biyoaktif madde içeren çözeltinin, sulu kabuk matrisi çözeltisine sürekli olarak enjekte edilmesi için kullanilan iki tip emülsiyonlastirma tertibatini göstermektedir.

Sekil 4, A ve B püskürtme basligi konfigürasyonlari ile arap gazi çökeltilerini göstermektedir.

Sekil 5, SPD/GAS prosesi ile elde edilen arap zamki tozunu göstermektedir.

Sekil 6, SFD/GAS prosesi ile elde edilen B-glukanin (BG) örümcek agi benzeri yapisini göstermektedir.

Sekil 7, karotenoidler bakimindan zengin kanola yagi ile emprenye edilmis GA partiküllerini göstermektedir.

Sekil 8, SPD/GAS prosesiyle islemeden önce (sag) ve sonra 0.8175 g GA tozunu ve hacimdeki önemli artisi göstermektedir.

Sekil 9, SPD/GAS prosesi ile elde edilen arap sakizi (GA) partiküllerinin morfolojilerini göstermektedir.

Sekil 10, SFD/GAS prosesi ile elde edilen B-glukan (BG) partiküllerinin morfolojilerini göstermektedir.

Sekil ll, SFD/GAS prosesi Ile elde edilen B-glukan karisimi (GA_BG) ile arap zamki partiküllerinin morfolojilerini göstermektedir.

Sekil 12, arap zamki ve B-glukan partiküllerinin balik yagi + EtOH + C02'niii birlikte enjeksiyonu ile morfolojilerini göstermektedir.

Sekil 13, arap zamki ve B-glukan (GA_BG) nano-globüllerine sahip koruyucu küreleri göstermektedir.

Sekil 14A-C, bir koaksiyal püskürtme basligi ve 16 mL/dakikada (Sekiller 14A ve l4B) veya 20 mL/dakikada (Sekil 14C) mutlak etanol ile ön karisima tabi tutulan, 25 mL/dakikalik bir akis hizinda basinçli C02 kullanilarak atomizasyon öncesinde sulu biyopolimer çözeltisine 4 mL/dakika anti-çözücü (etanol) ön enjeksiyonu yapilarak üretilen 10 MPa1da ve 40° C'de elde edilen GA'nin nanosfer aglomeratlarinin görüntülerini göstermektedir.

Sekil 15, 10 MPa'da elde edilen partiküller için partikül boyutu dagilimini gösteren bir grafigi göstermektedir.

Sekil 16, 24 MPa'da elde edilen partiküller için partikül boyutu dagilimini gösteren bir grafigi göstermektedir.

Sekil 17, atomizasyondan önce sulu biyopolimer çözeltisine önceden farkli miktarlarda anti-çözücü (etanol) enjekte edilerek üretilen GA partikülleri için partikül boyutu dagilimlarini gösteren bir grafigi göstermektedir.

Tercih Edilen Uygulama Seklinin Ayrintili Açiklamasi Bulus, ek biyoaktif materyal içerebilen veya içermeyebilen, moleküler agirligi 70 kDa veya daha yüksek olan, yüksek moleküler agirlikli biyopolimerleri içeren yeni mikropartiküller ve nanopaitiküller üretme yöntemleri ile ilgilidir. Mevcut bulusun tarifinde, bu dokümanda belirtilmeyen tüm terimler, yaygin teknikte bilinen anlamlara sahiptir. Asagida belirtilen tanimin belirli bir ifade ya da bulusun belirli bir kullanimina yönelik olmasi halinde, söz konusu tarifin yalnizca açiklayici olmasi ve istem konusu bulusu sinirlamamasi amaçlanmistir.

Burada kullanildigi sekliyle, "mikro veya nanopartiküller" terimi, mikro partiküller durumunda mikro ölçekte ya da nanopartiküller söz konusu oldugunda ise nano ölçekte bir boyuta sahip olan bir biyopolimerin herhangi bir partikülü, aglomerati, lifli, fibrili, küreyi, globülü veya diger üç boyutlu sekli ifade eder. Bir uygulama seklinde, mikropartiküller yaklasik 1000 nm ile 100 mikrometre arasinda bir boyuta sahip partiküller olup, nanopartiküller ise yaklasik 1000 nm'den az, tercihen yaklasik 100 nm'den küçük bir boyuta sahip partiküllerdir. Bir uygulama seklinde, mikropartiküller veya nanopartiküller, küresel, uzun veya baska bir düzenli veya düzensiz sekle sahip olabilir.

B urada kullanildigi sekliyle, yüksek moleküler agirliga sahip biyopolimerler, canli organizmalar tarafindan üretilen veya biyolojik kökenli polimerler olan ve suda tamamen yer alan moleküler agirliklara sahip moleküllerden olusur. Örnek biyopolimerler, sinirlama olmaksizin, arap zamki (glikoproteinler de içerir) veya B-glukan gibi zamk ve polisakkaritleri içerir. etkilesime giren veya prokaryotik veya ökaryotik hücrelerle etkilesime giren herhangi bir maddeye atifta bulunur. Biyoaktif madde, farmasötik veya nutrasötik maddeler, anti- enflamatuvar, antimikrobiyal, antiviral veya antifungal maddeleri veya genel olarak saglik veya refah üzerinde yararli bir etkiye sahip olduguna inanilan materyalleri içerebilir. Bir uygulama seklide, mevcut bulusta kullanima yönelik uygun biyoaktif madde, su, etanol, sulu etanol, suda çözünür organik çözücüler ya da C02 ile genlestirilmis etanol ya da bunlarin karisimlari gibi gazla genlestirilmis çözücüler içinde tamamen çözünebilen madde ihtiva etmekte olup, polifenoller, terpenoidler, antioksidanlar, peptitler, proteinler veya sagliga yararli etkiler gösterebilen ve olusturulan partiküllerin, aglomeratlarin ya da liflerin emprenye edilmesinde kullanilabilen baska herhangi bir maddenin yani sira, karotenoidler, fitosteroller ya da tokoferoller gibi tekli ya da çoklsu doymamis yag asitleri veya lipitte çözünebilen biyoaktifler içeren balik yagi ya da bitkisel yaglar veya diger özel yaglar gibi lipit bazli maddeler ihtiva edebilmektedir. Biyoaktif, suda veya suda çözünen çözücüler içerisinde çözünebilir, ancak süperkritik akiskan kurutma/gaz anti-çözücü prosesleriyle islendiginde çökelebilir.

Bu bulus, mikro-ve nanopartiküllerin moleküler agirligi 70 kDa veya daha fazla olan yüksek moleküler agirliktaki biyopolimerlerden süper kritik akiskan teknolojisi kullanilarak üretilmesi yöntemlerine yöneliktir. Bulus ayrica, biyoaktif maddelerin aglomeratlara veya mikro veya nanopartiküllere mikro-kapsüllenmesi veya emprenye edilmesi yöntemlerine de yöneliktir. Mikro ve nanopartiküllerin genel olarak genis bir yüzey alani, düsük kütle yogunlugu vardir ve bunlar oldukça gözenekli olabilmektedir.

Bu özellikler, teknigin bilinen duruinuna göre hazirlanan ayni biyopolimerlerin tozlarindan çok daha hizli sekilde su içinde isleme ve dagilim ile suda çözünme ve dagilmayi kolaylastirabilir.

Bir uygulamada, bulus, süper kritik akiskan kurutma teknigini, HMW biyopolimerleri içeren sulu çözeltilerden partikül olusumu için bir gaz anti-çözücü teknigi (SPD/GAS) ile birlestiren bir prosesle ilgilidir.

Bir uygulama seklinde, bulus mikro-veya nanopartiküllerin üretilmesi için, sulu biyopolimer çözeltisinin basinçli bir hazneye, bir basinçli gaz ve bir es çözücü/anti- çözücü karisimi ile birlikte koaksiyel bir püskürtme basligindan püskürtülmesi asamalarini içeren bir yöntemi içerir. Basinçli gaz, karbon dioksit içerir ve es çözücü/anti- çözücü, etanol, aseton veya izopropanol gibi suda çözünen bir organik çözücü içerir. Bir uygulama seklinde, nanopartikül aglomeratlarinin üretilmesi için, püskürtme öncesinde es çözücü/ anti-çözücünün sulu biyopolimer çözeltisine enjekte edilmesi tercih edilebilir.

B urada kullanildigi sekliyle "koaksiyal püskürtme basligi" terimi, koaksiyal konfigürasyona sahip olan herhangi bir püskürtme basligi anlamina gelir. Bulus konusu teknikte bilindigi üzere, koaksiyal püskürtme basliklari tipik olarak ortak bir ekseni paylasan ve spesifik bir materyalin akisini tasiyan her bir geçisle birlikte bir çikis ucunda birbirlerine bitisik olarak sonlanan en az iki geçise sahiptir.

Bir uygulama seklinde, HMW biyopolimerler, arap zamki (GA) veya B-glukan (BG) gibi polisakkaritler içerebilir. SFD/GAS prosesi, 25 ile 80°C arasinda degisen hafif sicaklik kosullarinda ve 8 ile 40 MPa arasinda degisen yüksek basinçta gerçeklesir. Çözücü, sinirlama olmaksizin, örnegin alt veya süperkritik C02 içerisinde %20 ile 80 (a/a) araligindaki konsantrasyonlarda etanol, aseton veya izopropanol gibi çözücüler veya bunlarin karisimlari seklindeki suda çözülebilir organik bir es çözücü ihtiva eder. Çözücü, C02'de su çözünürlügünü arttirmak amaciyla bir es çözücü ve HMW biyopolimerlerini çökeltmek için bir anti-çözücü olarak islev görür.

SFD/GAS prosesinden elde edilen elde edilen HMW biyopolimer çökeltisinin morfolojisi, büyük ölçüde biyopolimerin yapisina baglidir. Örnegin, BG çökeltisi, es çözücü/anti-çözücü olarak etanol kullanilarak SPD/GAS prosesiyle elde edilen GA'ninkinden farklidir. GA mikro/nano boyutlu küresel ve amorf partiküller ve nanopartiküllerin aglomeratlarini olustururken, BG, fibriller ile, 100 nanometrenin alti ile yaklasik 1 mikrometre araliginda bir kalinliga sahip fibrillerden olusan bir örümcek agi yapisina benzeyen genis bir yüzey alanina sahip çok gözenekli levha benzeri yapilar olusturur. GA°nin mikro ve nanopartiküllerinin bulk yogunlugu, yaklasik 0.10 g/mL'den arasinda olabilir. BG°nin mikro ve nanopartiküllerinin bulk yogunlugu dahi düsük olup, yaklasik 0.050 g/mL'den az olabilir ve yaklasik 0.010 g/mL'den az, örnegin yaklasik 0.010 g/mL ile, örnegin yaklasik 0.005 g/mL arasinda olabilir. Bu bulk yogunluklari diger yöntemlerle üretilen GA veya BG aerojellerine benzer.

Bulusun bir baska uygulama seklinde, nanopartiküllerin aglomeratlari asagidaki asamalari içeren bir prosesle olusturulabilir: (a) bir karisim olusturmak için bir es çözücünün/anti-çözücünün biyopolimerin sulu çözeltisine sürekli olarak enjekte edilmesi; ve (bi karisimin bir kurutucu akiskan ile birlikte bir koaksiyal püskürtme basligindan bir çökeltme haznesine sürekli olarak püskürtülmesi.

Es çözücü/anti-çözücü, etanol, aseton veya izopropanol gibi bir suda çözünen organik çözücü veya bunlarin karisimlarini içerebilir ve kurutucu akiskan, basinçli karbon dioksit ve ayni es çözücü/anti-çözücü ihitva edebilir. Sulu biyopoliiner çözeltisinde yer alan anti- çözücünün yüksek baslangiç yükü nedeniyle, atomizasyondan önce partiküllerin çökeltilmesine baslanir ve çözelti koaksiyal püskürtme basliginda C02+es çözücü/anti- çözücü karisimi ile temas ettirildikten sonra biyopolimerlerin daha hizli çökelmesine yol açar. Teoriye yönelik kisitlama olmaksizin, hizli çökeltme, anti-çözücünün sulu çözeltinin dielektrik sabitini düsürmesinden kaynaklanabilir. Sonuç olarak, daha küçük boyutlu nanopartiküller olusur, bunlar daha sonra büyük kümeler halinde toplanabilir.

Mikro ve nanopartiküller çogunlukla küresel morfolojiye sahiptir ve tipik olarak 100 nanometrenin altindan l mikrometreye kadar degisen bir Çapi bulunmaktadir. Partiküller, yaklasik 10 mikrometre ile 40 mikrometre arasinda degisen bir ortalama partikül boyutuna sahip aglomeratlar olusturabilir.

Proses, SFD/GAS prosesi ile olusturulan HMW biyopolimerinin mikro veya nanopartikülleri üzerine bir biyoaktif maddenin emprenye edilmesine iliskin bir yöntem içerecek sekilde uyarlanabilmektedir. Böylece, emprenye edilmis mikro ve nanopartiküller, biyoaktif için bir tasiyici olarak, örnegin, farmasötik, kozmetik, zirai, nutrasötik veya gida uygulamalarinda bir dagitim sistemi olarak kullanilabilir.

Genel anlamda, sulu biyopolimer çözeltisi, basinçli bir gazin ve bir es çözücü/anti- çözücünün (etanol, aseton veya izopropanol ya da buun karisimlari gibi suda çözünür bir organik çözücüden olusan) ile birlikte bir es eksenli agizlik içinden basinçli bir odaya püskürtülebilir. veya izopropanol veya bunlarin karisimlari) karisimiyla birlikte koaksiyonel bir püskürtme basligindan geçerek basinçli hazneye püskürtülebilir. Bir alternatifte, es çözücü/anti-çözücü, püskürtme öncesinde sulu biyopoliiner çözeltisine enjekte edilebilir; bu da, mikro veya nanopartiküllerin aglomeratlarinin olusumunu kolaylastirir. Biyoaktif, daha sonra farkli islem kosullarinda (yani basinç, sicaklik) partiküller üzerine biyoaktif madde içeren bir çözelti, dispersiyon veya emülsiyonun püskürtülmesi ve/veya biyoaktif ekstraksiyonunu önlemek için partikül çökeltme sirasinda kullanilan koaksiyel püskürtme basliginda atoinizasyon için baska bir akiskan karisiminin kullanilmasiyla mikro veya nanopartiküller üzerinde emprenye edilebilir.

Atomize edici akiskan, emprenye islemi sirasinda mikro veya nanopartiküllerin matriksinden biyoaktif maddenin çözünür]estirilmesini/ekstraksiyonunu önlemek için basinçli C02, azot, hava, etanol, su, herhangi bir sikistirilabilir veya sivilastirilmis gaz, altkritik ve süperkritik sivilar veya bunlarin karisimlarindan olusabilir.

Alternatif olarak, emprenye etme asamasi, biyoaktif maddeyi tasiyan bir akiskan karisiminin ilave edilmesi ve islem kosullarinin (yani, basinç, sicaklik) degistirilerek böylece akiskan çözünürlügünün biyoaktif maddenin mikro veya nanopartiküller üzerine çökmesine neden olacak sekilde degistirilmesi yoluyla mikro veya nonpartiküllerin olusumunun hemen ardindan gerçeklesebilir. Alternatif olarak, bulus konusu teknikte uzman kisilerce bilinen tasiyicilarin emprenye edilmesi konusunda bilinen diger süper kritik akiskan teknikleri de kullanilabilir. Biyoaktif madde, uygun bir çözücü (öm. altkritik veya süper kritik C02, azot, organik çözücüler, etanol, su, lipitler, diger sikistinlabilir veya sivilastirilmis gazlar veya altkritik ve süper kritik akiskanlar veya bunlarin karisimlari) içinde çözdürülebilir veya dagitilabilir ve partiküller üzerine püskürtülebilir, böylece arayüzey gerilimi, kapiler etki veya diger etkilerden dolayi liflerin çökelmesini önlemek için uygun isleme kosullari altinda biyoaktif madde uygulanabilir.

Biyoaktif madde, SFD/GAS prOSesi boyunca kapsülleme/çökeltme için gereken kosullar altinda basinçli C02 veya bir es çözücü/anti-çözücü (örnegin suda çözünür bir organik çözücü, örnegin etanol, aseton veya izopropanol veya bunlarin karisimlari) içerisinde belirgin çözünürlük sergilerse, bu durum SPD/GAS islemi sirasinda mikro veya nanopartiküllerden biyoaktif maddenin ekstraksiyonuna ve tükenmesine yol açar. Bu nedenle, mikro veya nanopartiküllerin olusumuna yol açan SPD/GAS prosesini, farkli isleme kosullarini (basinç, sicaklik) ve/veya partikülün çökelmesi için kullanilan koaksiyel püskürtme basliginda atomizasyon için baska bir akiskan karisimi kullanilarak biyoaktif madde çözeltisi/dispersiyonu veya emülsiyonunun mikro veya nanopartiküller üzerine püskürtülmesini içerebilen bir emprenye etme adimi izleyebilir. Bu sekilde, biyoaktif maddenin ekstraksiyonu önlenebilir.

Atomize edici akiskan, emprenye islemi sirasinda biyoaktif maddenin çözünürlestirilmesini önlemek için basinçli C02, azot, hava, etanol, su, herhangi bir sikistirilabilir veya sivilastirilmis gazlar, altkritik ve süperkritik sivilar veya bunlarin karisimlarindan olusabilir. Koaksiyel püskürtme basligindaki biyoaktif maddenin atomize edilmesi veya dagitilmasi için, ilk olarak, ayri bir isleme adiminda veya sürekli enjeksiyon prosesi vasitasiyla, püskürtme ve emprenye etme asamasindan önce su, basinçli C02, organik bir çözücü, lipitler veya bunlarin karisimlarindan olusan uygun bir çözücü içinde çözülebilir.

Bir baska uygulama seklinde, bir biyoaktif madde çözeltisi, dispersiyonu veya emülsiyonu, SPD/GAS prosesi ile olusturulan mikro veya nanopartiküller üzerine püskürtülebilir. Tercihen mikro veya nanopartiküller, bulus konusu bilinen teknikleri uygulamak suretiyle bir akiskan yatak olusturacak sekilde akiskanlastirilabilir ve daha sonra biyoaktif partiküllerin üzerine püskürtülebilir ve böylece esit bir dagilim saglanir.

Baska bir uygulama seklinde, proses, HMW biyopolimeri, biyoaktif madde etrafinda bir kabuk olustururken bir biyoaktif maddeyi mikrokapsüllemek üzere uyarlanabilir. Bir uygulama seklinde ve genel olarak, HMW biyopolimerinin sulu bir çözeltisi içerisindeki bir biyoaktif madde çözeltisi/dispersiyonu veya emülsiyonu, bulus konusu teknikte uzman kisilerce bilinen yöntemler kullanilarak ya da sürekli bir enjeksiyon prosesi ile hazirlanir. Karisim daha sonra basinçli bir hazneye, bir koaksiyal püskürtme basligi kullanilarak basinçli C02 ve etanolden olusabilen bir kurutucu akiskan karisimi ile birlikte püskürtülür. partiküllerinin düzenlenmesi yoluyla tamamen kapatilabilen veya kapatilamayan bir biyoaktif maddeden olusan partikülleri ifade eder. Partiküller küre veya baska düzenli veya düzensiz sekiller içerebilir ve mikrokapsülün en az bir boyutu yaklasik 1 mm'den az ve tercihen yaklasik 500 m'den az ve daha tercihen yaklasik 100 m'den az olacak sekilde ebat olarak siralanabilir.

Biyoaktif madde, su, etanol, aseton veya izopropanol, altkritik veya süperkritik C02, lipitler veya gazla genlestirilmis bir çözücü veya bunun karisimlari gibi suda çözünür bir organik çözücü içeren uygun bir çözücü içinde çözündürülür. Çözündürülmüs biyoaktif madde daha sonra bir karisim üretmek için kabuk maddenin sulu bir çözeltisine enjekte edilir ve bu da çözücünün, kabuk olusumunun baslamasina yol açan sulu fazda çözünmesine neden olur. Teoriye yönelik kisitlama olmaksizin, çözücünün, kabuk olusumunun baslamasina neden olarak sulu çözeltideki dielektrik sabitini düsürdügüne ve biyoaktifin, oturmaya bagli olarak iyice dagitilmis olduguna inanilmaktadir. Karisim daha sonra basinçli gaz ve mikrokapsüllü bir kabuk materyali ve biyoaktif madde olusturmak için bir es çözücü/anti-çözücü karisimi ile birlikte basinçli hazne içerisine enjekte edilir.

Biyoaktif madde, HMW biyopolimer çözeltisi ile bir dispersiyon veya emülsiyonun hazirlanmasini kolaylastirmak için su, etanol, aseton gibi suda çözünen organik çözücüler veya izopropanol ya da lipitler içerisinde çözünebilir, ancak SFD/GAS prosesinin isleme kosullarinda C02, etanol ve aseton gibi suda çözünür organik çözücülerden olusan bir es- çözücü/anti-çözücü veya izopropanol ya da bunlarin karisimda az çözülebilen organik çözünür. Buna göre, biyoaktif madde tasiyan HMW biyopolimerinin sulu çözeltisi/dispersiyonu veya emülsiyonu, SFD/GAS pprosesi uygulanarak basinçli bölmeye püskürtülürken, biyoaktif madde, HMW biyopolimeri ile birlikte çökelebilir ve böylece çökelen mikro veya nanopartiküllerden olusan aglomeratlar ile kapsüllenebilir veya partiküllere emprenye edilebilir.

Basinç altindaki karbondioksidin bakteriler, küfler, mantarlar ve Sporlarin inaktivasyonuna yol açan bir biyosit olarak islev görebilecegi bilinmektedir [16, 17]. Bir uygulama seklinde, basinçli karbon dioksit ve yüksek etanol konsantrasyonlarinin kullanildigi SFD/GAS prosesinde kullanilan kosullar baslangiç materyalinde bulunan potansiyel mikroorganizmalarini yok ederek veya inaktive ederek üreünün sterilligini kolaylastirir. Böylece bu SPD/GAS prosesi tarafindan üretilen tozlar veya lifler esasen Sterildir, bu sayede nihai kuru üründeki koruyucu maddelere olan ihtiyaç azalir.

Yukarida tarif edilen yöntemlerden kaynaklanan mikro ve nanopartiküller, bunlari teknigin bilinen durumundan ayiran özelliklere sahiptir. Örnegin, burada tarif edilen yöntemlerle üretilen BG partikülleri tipik olarak lif seklini alirlar ve teknigin bilinen durumuna ait BG ürünlerinden önemli ölçüde düsük bulk yogunluguna ve belirgin sekilde daha iyi çözünürlüge sahiptirler. Teoriye yönelik kisitlama olmaksizin, liflerin çok ince gözenekli morfolojisinden kaynaklanan üç boyutlu yapinin ve genis yüzey alaninin, suda çözünmeyi kolaylastirdigina inanilmaktadir. Mikrofibrillerin yapisi, suya eklendiklerinde BG litlerinin topaklanmasini önlemeye yardimci olur. Ayrica, yaklasik 0.01 g/mL olan mikro-fibrillerin düsük bulk yogunlugu,suyla temas ettiginde lif küinelerini tozlu materyalden daha iyi ayristirarak suya eklendiginde lifli partiküllerin ince dagilimini kolaylastirir. Mikro fiberlerin lifli, gözenekli yapisi ve inorfolojisi, lifleri esit sekilde islatmak için duyun alimini kolaylastiran ve kapiler harekete bagli olarak topaklanmayi önleyen süngere benzer bir davranisa yol açar.

Bu nedenle, yüksek moleküler agirliga sahip yulaf ya da arpa B-glukanindan olusan SFD/GAS yöntemi ile üretilen mikrolifler, su anda piyasada bulunan diger BG tozlarina kiyasla suda çok daha hizli çözünmektedir. Örnekler - Bu bulusun burada tarif edilen yönlerini örneklemek ve her halükarda bulusu istemlerde belirtilen hususlarla sinirlamak için asagidaki örnekler verilmistir. Asagidaki örneklerde, bulus konusu uygulama sekillerine göre üretilen, nozül tasarimi, akis hizi, kati madde konsantrasyonu ve partikül morfolojisi üzerindeki baski, partikül büyüklügü dagilimi ve son olarak balik yagi mikrokapsüllerindeki yag içerigi gibi çesitli proses parametrelerinin etkileri incelenmektedir. Örnek 1 - Materyaller Arap sakizi (GA), herhangi bir baska tedavi olmaksizin satin alindigi sekilde kullanildi (ACROS Organic, Fisher Scientific, Kanada). Ghotra ve digerleri [18] tarafindan tarif edilen protokollere göre, daha önce arpadan elde edilen B-Glukan (BG) tozu (% 8.7 nem içerigi ve% 75 kuru agirlik bazinda BG içerigi) farkli deneylerde kullanildi. Hamsi ve sardalyeden ekstrakte edilen rafine edilmis balik yagi, Ocean Nutrition Kanada'dan (ONC, Halifax, NS, Kanada) eikosapentaenoik asit (EPA) ve dokosaheksaenoik asit (DHA) için sirasiyla % 8 ve % 25 seviyesinde elde edildi. Sirasiyla hacimce % 99.99 ve Winnipeg, MB, Kanada), tekrar saflastirilmadan kullanildi. Balik yagi mikrokapsüllerinin lipit içerigini belirlemek için analitik sinifa ait heksan (Fisher Scientific, Canada) kullanildi. Praxair'den (Edmonton, AB, Kanada) % 99.9 saflikta nemsiz C02 ve % 99.998 saflikta azot satin alindi. Emprenye etme deneyleri için, karotenoidler ile doymus kanola yagi, Sun ve Temelli [19] tarafindan tarif edilen en uygun kosullara göre havuçtan ekstrakte edilerek hazirlandi. Örnek 2 - Aparat Mikro veya nanopartikül forrnasyonu, mikrokapsülleme ve emprenye etme isleminde kullanilan aparat, Sekil 1'de sematik olarak gösterilen bir koaksiyel püskürtme basligi, sicaklik kontrollü isiticilar ve hava sirkülasyonlu banyo ile donatilmis iç çapi 40 mm olan (Nova-Swiss, Effretikon, Isviçre) 200 mL,lik bir gözlem hücresinden olusuyordu. Sistem, bir siringa pompasi (O) (Isco Model 260D, Isco Inc., Lincoln, NE) araciligiyla C02 ile basinçlandirildi. C02, sicaklik kontrollü elektrikli isiticilar kullanilarak 45°C'ye isitildi ve bir HPLC pompasi (T) (Gilson ile sisteme pompalanan etanol ile karistirildi.

C02+etanol karisimi, koaksiyal püskürtme basliginin (B) dis kanalinda akan gözlem hücresine enjeksiyon öncesinde çift sarmal statik bir karistiricidan geçirildi. C02'nin akis hizi, gözlem hücresinin çikisinda isitmali bir ölçüm valfi (F) kullanilarak ayarlandi ve etanolü hapseden kapali bir toplama sisesinin ardinda bulunan bir rotanietre (G) vasitasiyla izlendi. Sisteme tasinan C02 akis hizi, sabit basinç moduna ayarlanmis olan Çökeltilecek biyopolimerleri içeren bir sulu çözelti, bir pistonlu dozaj pompasi (L) (LEWA GmbH, Leonberg, Almanya) vasitasiyla koaksiyal püskürtme basliginin iç borusuna pompalandi ve gözlem hücresine (A) püskürtüldü. BG gibi HMW biyopolimerleri içeren sulu çözeltilerin yüksek viskozitesinden ötürü, pistonlu dozaj pompasi, pompanin giris ve çikisinda ilave yayli akiskan engelleyici çekvalfler (Swagelok Inc., Edmonton, AB) ile teçhiz edildi. Iki dikissiz paslanmaz çelik borudan ve istege bagli olarak Sekil 2'de gösterildigi gibi püskürtme basliginin ucuna yerlestirilmis bir delik veya delikli ek parça içeren bir kapaktan olusan koaksiyel püskürtme basligi için üç farkli düzenek test edilmistir.

Koaksiyel püskürtme basliginin dis borusu, 6.35 ve 3.05 mm'lik bir OD ve lD'ye sahipken, iç borular sirasiyla 1.59 ve 1.08 mm idi. Modifiye ayar Vidasi tarzindaki disli delik ek parçalari (ZM-35-M4-5-SS, O'Keefe Controls, Trumbull, CT) püskürtme basliginin ucundaki (B ve C püskürtme basliklari) dis bomnun içine yerlestirildi.

Püskürtme basligi B için delik çapi 1.75 mm iken, püskürtme basligi C için iki delik çapi, yani 0.51 ve 0.89 mm test edildi. Tasariin C için, delik uzunlugu ve iç borunun ucu ile püskürtme basliginin deligi arasindaki bosluk yaklasik 1 mm'dir. Püskürtme basliginin ucundan çikan jet, gözlem hücresinin ortasindaki camdan gözlenerek, jet kirilmasinin, atomizasyonun, partikül çökeltisinin ve nozül tikanmasinin gözlemlenmesi saglanabildi.

Püskürtme basliginin ucundan, gözlem hücresinin altindaki filtre plakasina olan mesafe yaklasik 7 cm'dir. Partikülleri toplayacak filtre, partikülleri toplamak amaciyla her deney için bir 0.1 naylon filtre ile kaplanmis olan, 10 m gözenek boyutuna sahip sinterlenmis Sulu çözelti içinde sürekli olarak bir balik yagi emülsiyonu olusturmak için, Sekil 3'te gösterildigi gibi iki farkli emülsiyonlastirici tertibat (EMD) monte edildi.

Tüm deneyler için, kabuk materyali ile sulu çözelti, EMD'nin l. girisine pompalandi.

Ayni zamanda, mikrokapsülleme deneyleri ile ilgili olarak, yagin sulu çözelti içinde dagitilmasi için, EMD'nin (Sekil 3) 2. girisinden bir balik yagi+C02 ile genlestirilmis etanol (CX EtOH) karisimi enjekte edildi. Ilk tasarim (Sekil 3A), 6.35 mm'lik OD'ye sahip bir sinterlenmis paslanmaz çelik serpme elemanindan (Mott Corp., Farmington, CT) ve 7.04 mm7lik 1D degerine sahip bir paslanmaz çelik boru içine yerlestirilen 0.2 ile 5 arasinda degisen ortalama gözenek boyutundan olusmakta olup, böylece membran emülsifikasyonunu kolaylastiran yüksek kayma hizlari üretmek için, püskürtme aleti elemani ile muhafaza borusu arasinda sadece oldukça dar bir halka birakiyordu. Ikinci tasarim (Sekil 38), çikis borusunun giris yönünde yer alan (sirasiyla 6.35 ve 2 mm”lik CD ve ID) yuvarlak bir baslik ve 50,1ik delik çapina sahip özel üretim püskürtme basligi (Lenox Laser lnc., Glen Arm, MD) ile donatilmis paslanmaz çelikten bir T rakordan (Swagelok Inc., Edmonton, AB) olusmakta olup, emülsifikasyonu kolaylastirmak adina yag enjeksiyonu noktasinda yüksek kayma hizlari üretmek için püskürtme basliginin ucu ile çikis borusu (0.5 mm) arasinda yalnizca dar bir bosluk birakiyordu.

Mikrokapsülleme deneyleri için aparatin üst kabi, bir balik yagi+CX EtOH karisimi hazirlamak için kullanildi. Üst kap (60 mL), dengelemeyi kolaylastirmak amaciyla kabin en alt kismindan en üst kismina kadar 9.2 mL/dakikalik bir akis hizinda balik yagi+CX EtOH karisimini devridaim etmek için bir pompa kafasi kullanilirken, 2. giriste (Sekil 3) söz konusu balik yagi karisimini emülsiyonlastirma tertibatina enjekte etmek için 0.4 ile 0.8 mL/dakika arasinda degisen bir akis hizina ayarlanmis diger pompa kafasinin kullanildigi çift kafali bir pistonlu pompaya bagliydi. Bu pompanin çek valflerinin performansi, yüksek basinçlarda öngörülemez oldugundan, balik yagi karisimini EMD'ye enjekte etmek için kullanilan pompa kafasina ek distan yayli çek valiler (Swagelok Inc., Edmonton, AB) yerlestirildi. Kararli hale ulasildiginda yerinde gözleme imkan verilerek, gözlem hücresinin çikis akimindaki etanol konsantrasyonunu izlemek için gözlem hücresinin çikisinda 290 nm dalga boyuna ayarlanmis bir yüksek basinçli UV/VIS detektörü (X) (Milton Roy, Ivyland, PA) kullanildi. Örnek 3 - Kuru Partikül Olusumu Mikro veya nanopartiküllerin olusumu, mikrokapsülleme ve emprenye etme deneyleri 40°C'ye Önceden isitilmis olan gözlem hücresi ile gerçeklestirilirken, C02+EtOH karisimi, püskürtme basligina giden boru içinde 45°C'ye önceden isitildi. Püskürtme basligindaki genlesme sirasinda Joule-Thomson etkisine bagli olarak sogutmayi telafi etmek için ön isiticidaki hafif yüksek sicaklik seçildi. Püskürtme haznesindeki sicaklik, 40°C'den yaklasik 38°C'lik bir sabit degere püskürtülürken azalmistir' Partikül olusturma deneyleri için, Tablo 1'de listelenen sulu çözelti içindeki basinç, akis hizlari, püskürtme basligi düzenegi, emülsiyonlastirma tertibati ve katilarin konsantrasyonu dahil olmak üzere ön testler sirasinda çesitli islem parametreleri ve kosullari degerlendirildi. Deney kosullarina iliskin genel bilgiler Tablo 2”de verilmektedir.

GA çözeltisi 2 mL/dakikalik bir akis hizinda pompalandi ve püskürtme öncesinde püskürtme basligi düzenegine (Sekil 38) sahip emülsiyonlastirina tertibati kullanilarak mutlak etanol ile 4 mL'lik bir akis hizinda karistirildi. Sulu etanol içindeki önceden doymus bu GA çözeltisi, 16 veya 20 mL/dakikalik bir akis hizinda mutlak etanol ile ön karistirilmis, 25 mL/dakikalik bir akis hizindaki basinçli C02 ile birlikte koaksiyel püskürtme basligi kullanilarak 10 MPa ve 40°C7deki çökeltme haznesi içerisinde sürekli olarak püskürtüldü.

Tablo 1. Partikül olusumu ve mikroenkapsülasyon için test edilen parametrelerin listesi.

Proses parametresi Aralik Birim Sicaklik 40 °C Basinç 24 M Pa M Pa Püskürtme basligi düzenegi A,B,C Delik çapi 0,89 mm 0,51 mm C02 akis hizi 21 mL/dak. mL/dak. 32 mL/dak.

EtOH Akis Hizi 12 mL/dak. 24 mL/dak.

Sulu çözeltinin akis hizi 0,45 mL/dak. 0,9 m L/dak. 1,9 m L/dak. 2,8 m L/dak.

Kati konsantrasyon sayisi (agirlikça%, oldugu gibi) BG 0,84 agr.% 0,95 agr.% 1,67 agr.% GA 21,8 agr.% agr.% GA+BG 10+0.5 agr.% Emülsiyonlastirma tertibati düzenegi PUSKUVRTME BASLIGI Tablo 2. Partikül olusumu ve kapsülleme için deneysel kosullar.

Deney sayisi P Akis hizi [mL/dak] Püskürtme çözeltisi Emülgatör yagi madde %] FlRlT/baslik FIRIT/baslik FIRIT/baslik PÜSKÜRTME PÜSKÜRTME PÜSKÜRTME 1 BG 0,5 8,5 PÜSKÜRTME 2 BG 0,52 7 PÜSKÜRTME 3 BG 0,52 10 $ FIRIT: EMD tip A; FIRIT/baslik yok: baslikla degistirilen serpine elemani: PÜSKÜRTME BASLIGI: EMD tip B.

Partikül olusumu deneyleri için sistem 40°C'ye isitildi ve deney basincina C02 ile basinçlandirildi. Gözlem hücresinin çikisindaki isitmali ölçüm valfinin ayarlanmasiyla sürekli bir C02 akis hizi belirlendi. Es-çözücü pompasi (T), arzu edilen akis hizinda sisteme sürekli olarak EtOH verecek sekilde devreye alindi. Yaklasik 10 dakika sonra, UV/VIS detektörünün isaret ettigi sabit absorpsiyonun yani sira, gözlem hücresinde sabit bir sicakligin kanitladigi üzere, kararli duruma ulasildi. Püskürtme islemi, sulu HMW biyopolimer çözeltisini koaksiyal püskürtme basligi içine pompalamak suretiyle (L) Sulu çözeltinin püskürtülmesi, gözlem hücresinin penceresinden gözlemlenebildi, böylece, püskürtme basliginda tikanma meydana gelmesi durumunda, birkaç saniye süreyle püskürtme basliginin girisindeki kesme vanasinin (Z) kapatilmasiyla bir basinç darbesi üretildi. Bu durum üzerine, C02 + EtOH karisiininin akisi kesintiye ugratilabildi ve genel olarak püskürtme basliginin deligi bir tapadan ayrilacak sekilde bir basinç darbesi üretildi. Sulu çözelti püskürtme islemi, püskürtme haznesinin, haznenin etrafinda dönmekte olan partiküller ile dolu oldugu görünene kadar, yaklasik 5 ila `10 dakika boyunca gerçeklestirildi. Bununla birlikte, hücre caminin boslugunda biriken ince partiküller nedeniyle, püskürtme basliginin görünümü birkaç dakika sonra engellendi.

Püskürtme basliginin önüne ve sonuna takilmis basinç göstergeleri kullanilarak, püskürtme basligi boyunca basinç düsüsünün izlenmesi suretiyle püskürtme basliginda tikanma olusumu tespit edilebilir.

Deneyin sonunda, püskürtme basligi ile pompa (L) arasindaki borular, igneli valf (M) açilarak dikkatli bir sekilde ters yikamaya tabi tutuldu, böylece kalan sulu çözelti basinç giderme asamasi sirasinda püskürtme basligindan kuru partiküller üzerine damlamayi önlemek için hattin disina itilerek çikarildi. Püskürtme durdurulduktan sonra, etanol pompasi durduruldu ve gözlem hücresi, gözlem hücresinin çikisindaki toplama sisesinde daha fazla etanol toplanincaya kadar ayni basinç ve sicaklik kosullarinda saf C02 ile yikandi. Daha sonra C02 giris valfî (P) kapatildi ve azot silindirinin (R) valfi açildi, bu da yavas yavas gözlem hücresinin içindeki basincin yaklasik 16 MPa olan nitrojen silindirinin basinç seviyesine degismesine yol açti. Daha sonra, UV/VIS detektörü tarafindan izlendigi üzere, tüm C02 degistirilene kadar basinçli azot gözlem hücresinden akitildi. Böylece, gözlem hücresinde sivi C02 olusinadi ve COZ'den potansiyel olarak çözünmüs olan kalan tüm etanol, basinci alinmadan önce hücreden disari aktanldi. Tüm C02 hücreden uzaklastirilir uzaklastirilmaz, gözlem hücresinin basinci yavasça atmosferik basinca düsürüldü ve gözlem hücresi içindeki filtre kagidina çökeltilen partiküller toplandi. Örnek 4 - Partiküllerin bir biyoaktif ile emprenye edilmesi Yukarida tarif edildigi gibi etanol ile önceden doymus sulu bir GA çözeltisinden çökeltilen nanopartikül aglomeratlarinin emprenye edilmesi, ayni haznedeki partikül çökeltme prosesinden sonra gerçeklestirildi. Çökeltme ve kurutma isleminin ardindan, partikülleri ihtiva eden bölme, kalinti etanolün uzaklastirilmasi için 10 MPa'da basinçli C02 ile yikandi. Kabin çikisinda artik etanol toplanmadiginda, karotenoidler (CO) ile doyurulmus kanola yagi, 10 MPa*da ve 40°C'de 40 mL/dakikalik bir akis hizindaki basinçli C02 ile birlikte yaklasik 0.05 mL/ dakikalik bir akis hizinda enjekte edildi, böylece bu da partiküllerin haznenin içinde sivilasmasina ve karotenoid bakimindan zengin yagin partiküllere ince bir sekilde dagilmasina neden oldu. CO'nun atomizasyonu, yüksek basinçlarda kanola yagi ve C02 arasindaki ara yüzey geriliminde azalmaya neden olan ve böylece ince damlacik olusumuna yardimci olan basinçli C02 ile kolaylastirildi.

Partiküllerin üzerine püskürtülmüs olan karotenoid bakimindan zengin yagin toplam miktari, çökeltme haznesinde bulunan partikül kütlesinin yaklasik %20'sidir. C02 yerine, partiküllerin akiskanlastirilmasi ve yagin koaksiyal püskürtme basliginda atomize edilmesi amaciyla emprenye asamasinda basinçli nitrojenin kullanilmasi mümkün olabilir. Örnek 5 - Bir biyoaktifin mikroenkapsülasyonu Deneyler öncesinde, 5 mL balik yagi ve 20 mL EtOH`nin, 40°C'ye önceden isitilmis olan üst kaba doldurulmasi haricinde, mikrokapsülleme deneyleri, partikül olusturma/kurutma deneylerine benzer sekilde gerçeklestirildi. Üst kap daha sonra basinç regülatörü (W) kullanilarak C02 ilavesiyle 9 MPa'ya basinçlandirildi. Valf (Y) kapatilip 18 mL/dakikalik akis hizina ayarlanan sirkülasyon pompasi (I ve 1,) çalistirilirken, EtOH+balik yagi+C02 karisiminin dengelenmesini saglamak için valf (E) açildi. Örnek 3'te açiklandigi gibi partikül olusturma deneylerine baslamadan yaklasik 40 dakika önce sirkülasyon balsatildi. Mikrokapsülleine prosesinde, ilk olarak, C02+etanol ile birlikte sulu HMW biyopolimeri çözeltisinin yüksek basinçli çökeltme haznesine enjeksiyonu baslatilmis ve daha sonra ilk hücreler, gözlem hücresinde çökeltilir çökeltilmez, pompa kafasi (l) istenen akis hizina ayarlandiktan sonra valf` (H) açilip valf (E) kapatilarak yag enjeksiyonuna baslandi. Sulu çözelti ve balik yagi+etanol+CO2 karisiminin akis hizlari, partiküllerde agirlikça yaklasik % 15-20'Iik bir tEOrik yag yükü ile sonuçlanacak sekilde seçildi. Partikül formasyon protokollerine benzer sekilde, püskürtme islemi, gözlem hücresi genellikle yaklasik 1 g kati madde miktarina sahip partiküllerle dolu halde görünene kadar gerçeklestirildi, bu sirada, üst kaptan gelen yag enjeksiyonu, valf (H) kapatilip pompa (I ve 1,) hemen durdurulmak suretiyle kesintiye ugradi. Ayni zamanda, sulu çözeltinin enjeksiyonu, pompa(L) kapatilarak durduruldu. Püskürtme islemi bittikten sonra etanol es çözücü poinpasi durduruldu ve basinç düsürme prosesi için partikül olusumu protokolü izlenerek kuru toz toplandi. Örnek 6 - Örnek 3-5'te elde edilen partiküllerin karakterizasyonu Partikül boyutu ve morfolojisi taramali elektron mikroskobu (SEM) kullanilarak degerlendirildi. Bu amaçla, partiküller bir yapiskan numune koçani üzerine yerlestirilerek bir Nanotek SEMprep ll püskürtümlü kaplayici (Prestwich, Manchester, UK) kullanilarak altindan ince bir iletken tabaka (150 A) ile kaplandi. Numuneler, bir Bruker Silikon Drift görüntüler verebilen LaB6 kristal kaynak(Zeiss EVO MA 15, Carl Zeiss, Oberkochen, Almanya) ile donatilmis bir SEM ile analiz edildi.

Kuru toz için partikül boyutu dagilimi, 0.04 ile 2500 um arasinda bir ölçüm araligi ile bir lazer difraksiyon partikül boyutu analiz cihazi (CILAS 1180, Cilas, Orleans, Fransa) kullanilarak her bir numune için üç kopya halinde saptanmistir. GA nano- aglomeratlarinin partikül boyutu dagilimi, (Beckman Coulter, 13 320 Serisi Lazer Difraksiyon Partikül Boyutu Analiz Cihazi, Beckman Coulter Inc., Brea, CA) ile donatilmis bir tornado kuru toz dispersiyon vakumlu numune alma sistemi kullanilarak gerçeklestirildi.

Yaklasik bulk yogunlugu, partiküllerin dogrudan gözlem hücresinden toplandiktan hemen sonra tartilmasi ve ölçekli bir silindirde hacimlerinin saptanmasi yoluyla tahmin Mikrokapsüllerdeki lipit içerigini belirlemek için, toz 75°C'de 20 mL su içinde çözündürüldü ve daha sonra bir ayristirma hunisinde 40 mL heksan ile iyice karistirildi.

Heksan ve balik yagi ihtiva eden organik faz bir behere aktarildi ve heksan yaklasik 0°C'de bir sicak hava üfleyici kullanilarak çeker ocak altinda buharlastirildi. Kalan balik yagi gravimetrik olarak tayin edildi.

Görsel görünüs, bulkyogunlugu, toplanan tozun kütlesi ve partikül morfolojisi için SEM görüntülerine indeks gibi çesitli deneysel kosullar için elde edilen sonuçlara genel bir bakis Tablo 3'te sunulmustur.

Tablo 3. Partikül olusumu ve kapsülleme için deneysel sonuçlarin özeti.

Deney Partikülün Çökeltinin görünümü SEM görselleri Toplanan bulk partiküller yogunlugu hacimli fibriller örümcek BG_1 0,029 0,006 agi SEM yok hacimli fibriller ön'imcek BG_3 0,188 daha kalin fibriller SE M yok Sekil 9 AG, Sekil GA_BG_1 0,270 ince hacimli toz 11 GA_BG_2 0,055 ince hacimli toz SEM yok GA_BG_3 0,965 0,038 ince hacimli toz SEM yok GA_BG_4 0,791 ince hacimli toz Sekil 9H,I GA_BG_FO_1 0,942 ince hacimli toz Sekil 10 D-G,l GA_BG_FO_3 0,951 ince hacimli toz Sekil IOB,H Bir uygulama seklinde, sabit bir sürekli akisa neden olan siringa pompasi (O) maksimum akis hizinin yaklasik 25 inL/dakika oldugu bulunmustur. Bu CO2 akis hizi ve 24 mL/dakika etanol verebilen HPLC pompasinin (T) üst limiti ile, oldukça viskoz sulu çözelti için en iyi akis hizinin 0.9 ila 1.9 mL/dakika araliginda oldugu bulundu. Bu akis hizlari sayesinde, Sekil 2'de gösterilen püskürtme basligi tasarimi C ile, jet kirilmasi, atomizasyon ve partikül çökelmesi açisindan en iyi sonuçlar elde edildi. Sekil 2A ve B'deki püskürtme basligi konfigürasyonlari kullanilarak elde edilen çökeltiler, Sekil 4'te gösterilmistir. Bu çökeltiler, bir tozdan çok çubuk benzeri yapilardi, bu da düsük akis hizlarinda enjekte edilen yüksek viskoziteli çözeltinin dogrudan bir sonucuydu ve dolayisiyla ince damlaciklar olusturmuyordu. Sekil 2A ve B'de gösterilen püskürtme basligi konfigürasyonlari, ince partiküllerin çökelmesi için daha yüksek akis hizlari gerektirir.

Kullanilan sulu çözeltilerin oldukça yüksek viskozitesinden dolayi (örnegin, agirlikça % 05'lik bir KN konsantresinin sulu bir çözeltisi 40°C'de yaklasik 19 mPa.s viskoziteye ve 129 s_1`lik bir kesme oranina sahipti), mevcut pompalar ile elde edilebilen çok düsük akis hizlarinda A ve B püskürtme basliklari ile jet kirilmasi ve ince bir dagilim üretmek mümkün degildi. Bu nedenle, müteakip tüm deneyler, 0.89 mm'lik bir delik çapina sahip püskürtme basligi tertibati C ile gerçeklestirildi. Ayrica, ön testler sirasinda, serpme elemanindan (Sekil 3A) olusan emülsiyonlastirma tertibatinin, çok düsük akis hizlarinda iyi çalistigi da kanit'lanmadi; Ayni zamanda, sivi kuru partiküller üzerine düsen ve numuneleri tahrip eden gözenekli borudan basinçla uzaklastirdigindan, bu durum basinç düsürme asamasi sirasinda sorunlara da neden oldu. Sonuç olarak, bir sonraki denemeler için bir püskürtme basliginin kullanildigi Sekil 3B'de gösterilen cihaz kullanilmistir.

Görünüs Basarili deneylerde elde edilen partiküller, saf BG çözeltilerinin püskürtüldügü durumlar haricinde, Sekil 5'de gösterildigi gibi, çogunlukla serbest akan kabarik partiküllerdi, bu da ince lifler ve örümcek agi benzeri yapilarla sonuçlandi (Sekil 6). Sekil 7, karotenoid açisindan zengin kanola yagi (CO) ile emprenye edilmis GA partiküllerini göstermektedir. Akiskanlastirilmis partiküllerin CO için atomizasyon sivisi olarak basinçli C02 kullanilarak emprenye edilmesi, sag alt görselden (Sekil 7) açikça görülebilen muntazam bir emprenyasyon ile sonuçlandi. Yüksek akis hizinda basinçli C02 ile CO'nun atomizasyonu kolaylastirildi; bu da partiküllerin akiskanlastirilmasina yardimci oldu ve C0 ile C02 arasindaki arayüzey geriliminde azalmaya yol açti.

Arayüzey gerilimindeki azalma, ince dispersiyon ve düzgün emprenye için gerekli olan ince damlacik olusumunu kolaylastirir.

Bulk yogunlug u Elde edilen partiküllerin kütle yogunlugu çok düsüktü, bu durumda GA'nin 0.017 ila 0.042 g / mL arasinda olmasi durumunda, BG ûbrilleri durumunda (Sekil 6), yaklasik 0.006 g / mL idi. Çok düsük bulk yogunlugu nedeniyle, islenmis materyal, islem öncesinde ve sonrasinda ayni miktarda GA (0.8175 g) miktari gösteren GA için Sekil 8'de gösterildigi gibi baslangiç materyalinden daha büyük bir hacim kullanmaktadir.

Partikül morfolojisi SEM altinda gözlemlenen morfolojiler mükemmel sekilde küresel partiküllerden, gözenekli asimetrik partiküllerden ve GA durumunda (Sekil 9) amorf yapilardan ultra ince (<100 nm) fibrillere ve BG (Sekil 10) durumunda nano gözenekli tabakalara kadar uzanan çok genis çesitliliktedir. GA + BG'nin birlikte çökeltilmesiyle elde edilen partiküllerin morfolojisi, hem küre seklinde hem de biçimsiz lifli yapilar ile iç içe geçmis ince partiküllerin bir karisimini andirmaktadir (Sekil 11). Nano-küreciklerin aglomeratlari ile en çarpici partiküller, mikro-kapsülleme protokolü ile elde edilmis olup, bunlar atomizasyondan önce toplain karisimin etanol içeriginin artmasina atfedilebilir (Sekil 12). Bu nedenle, etanolün BG üzerindeki anti-çözücü etkisi, atomizasyon öncesinde lokal nükleus olusumunu tetiklemis olabilir. Partiküllerin morfolojisi anti- çözücü etkisi ya da spreyle kurutma etkisi nedeniyle çökeltme mekanizmasina baglidir.

Bu, azot destekli atomizasyonun küre sekilli partiküllerle sonuçlandigi bir PGSS prosesindeki lizozim çökelmesi için gösterilmis [20], olup, burada yüksek sicakliklarda küresel partiküllerin olusmasi ancak Iibril olusumlarinin düsük sicakliklarda gerçeklesmesi nedeniyle C02 destekli atomizasyon ön karistirici kosullarina bagliydi. Çözücü içerisinde daha yüksek C02 çözünürlügüne bagli anti-çözücü etkisinin daha belirgin oldugu bildirilmistir [20]. Dolayisiyla, anti-çözücü etkisinin atomizasyon gerçeklesmeden önce çökelmeyi uyaracak kadar güçlü olmasi halinde, küresel partiküller elde etme olasiligi daha azdir. BG durumunda, C02 fazinda bulunan etanol, anti-çözücü etkisine bagli olarak çok hizli bir çökelmeye neden olmustur; bu da, BG'nin esasen fibrilleri ve tabakalari olusturmasinin nedeni olabilirken, GA küreler ve biçimsiz yapilar olusturmustur.

GA için tam çökeltme mekanizmasi bilinmemektedir. Teoriye yönelik kisitlama olmaksizin, artan etanol içerigi su çözünürlügünü arttiracagindan ve böylece kurutma islemini hizlandiracagindan, çöktürme atomizasyondan önceki koaksiyal püskürtme basligindaki hidrodinamige ve C02 fazindaki etanol konsantrasyonuna bagli olabilir.. Su için artan rekabet ve etanol ile su arasindaki etkilesimler, polisakkaritlerin dagilmasini saglamak için daha az suya sahip olmalarina yol açacak ve bunlar çökelecektir.

Balik yagi+etanol+C02 enjeksiyonu ile yapilan deneyler için, balik yagi ile enjekte edilen C02, bir "sprey güçlendirici" gibi davranabilir ve özellikle viskoz çözeltinin atomizasyonunu kolaylastirabilir ve gaz kabarcigi olusumu nedeniyle jet içerisinde iç dengesizliklere neden olabilir. Bu da, koaksiyal püskürtme basliginda daha ince damlacik olusumuna ve atomizasyonun iyilestirilmesine yol açar. Küresel ve çubuk benzeri yapilarda nano-küre aglomeratlari elde edildi.

Ayrica, kürelerden bazilari, GA ve BG (GA_BG) (Sekil 13) karisimi vasitasiyla deneylerde içi bos küreleri patlatarak ininik globüller üretmis görünmekteydi.

Atomizasyondan önce sulu GA çözeltisinin çökeltme haznesine presatürasyonuyla üretilen nanosfer aglomeratlari, 100 nm'den 1 mikrometreye kadar degisen çapa sahip nanokürelerden olusmustur (Sekil l4A-C).

Partikül boyutu dagilimi Partikül büyüklügü dagilimi (PSD), sirasiyla Sekil 15 ve l6'da gösterildigi üzere, balik yagi+etanol+C02'nin birlikte enjeksiyonu ile ve birlikte enjeksiyon söz konusu olmadan ve 24 MPa'da çökelen tanecikler için tayin edildi. 10 MPa'daki PSD, partiküllerin GA_BG durumunda 500 ile 1000 araligindaki daha büyük partiküllere kümelestigini gösterirken, ayni zamanda submikron araligindaki dagilimda da bir pik söz konusuydu. 10 MPa'da ve 24 MPa'da gerçeklestirilen deneyler arasinda, pompanin dahili çekvalfleriiiin düzgün çalismadigi görüldügünden balik yagi karisimi için enjeksiyon pompasi kafasina (I) ek bir çek valf takildi. Bununla birlikte, 10 MPa'da elde edilen GAIBG tozu için, PSD'nin çok modlu oldugu açikça görülebilmektedir, bu da partiküllerin boyut bakimindan çok farkli ve düzensiz ve aglomerasyona sahip oldugu SEM görsellerindeki gözlemleri destekler niteliktedir. Öte yandan, balik yagi karisiminin birlikte enjekte edilmesi ile 10 MPa'daki deney daha düzgün bir PSD ile sonuçlanmistir.

MPa'da elde edilen tozlarin ortalama partikül çapi, 24 MPa'da elde edilenlerden önemli Tablo 4. Seçilen deney kosullari için ortalama partikül çapi.

Basinç Deney kosullari* % 50 Q3 D50'de Çap Ortalama partikül çapi GA_BG_4 29,4 69,6 bkz. Tablo 2.

Nanosfer aglomeratlarinin partikül boyutu dagilimi, ortalama partikül çapinin, sisteme enjekte edilen toplam etanol miktarindan etkilendigini gösterdi. Etanol enjeksiyonu, çökeltme haznesine atomizasyondan önce 2 mL/dakika seklinde pompalanan sulu GA çözeltisine enjekte edilen daha küçük bir miktar (4 mL/dakika) ile atomizasyon ve çökeltme için koaksiyel püskürtme basligina erismeden önce 25 mL/dakikada basinçli C02 içerisine enjekte edilmis daha büyük bir miktar (16 veya 20 mL/dakika) arasinda bölündü. Enjekte edilen 4+20 mL/dakika toplam etanol içeren aglomeratlar, yaklasik 19 mikrometrelik daha küçük bir ortalama partikül büyüklügüne sahipken, 4+16 mL/dakika etanol enjeksiyonu ile üretilen çökeltiler, yaklasik 27 mikrometrelik bir ortalama partikül çapina sahip nano partikül aglomeratlari üretmistir. (Sekil 17; Tablo 5).

Tablo 5. Toplam etanol miktarinin ortalama partikül çapi üzerindeki etkisi Hacim Istatistikleri (Aritmetik) N U M U N E GA 16+4 0.375 ü-m'den 2000 pm'ye kadar hesaplamalar Medyan: 14,47 Varyans: 2649 pm2 Ortalama/medyan orani: 1,907 C.V.: %186 Mod: 18.00 um Egimli asimetri: 4.534 Saga çarpik Basiklik: 22.25 Leptokurtik Hacim Istatistikleri (Aritmetik) NUMUNE GA 20+4 0.375 ü-m'den 2000 pm'ye kadar hesaplamalar Ortalama: 19.11 pm S.D.: 2754 um Medyan: 11,55 Varyans: 758.6 um2 Ortalama/medyan orani: 1,654 C.V.: %144; Mod: 12.40 um Egimli asimetri: 4.363 Saga çarpik Basiklik: 23.81 Leptokurtik BG'nin islem öncesi ve sonrasi Moleküler Agirligi BG'nin moleküler agirligi (MW), boyut dislama kromatografisi vasitasiyla SPD/GAS prosesi ile islemden önce ve sonra tayin edildi. BG moleküllerinin ortalama MW'si isleme araligindaydi, bu da biyopolimerlerin MW'isinin SFD GAS prosesi sirasinda ineydana gelen kaymadan büyük ölçüde etkilenmedigini gösteriyordu. Bulus konusu teknikte deneyimli kisilerce, söz konusu biyopolimerlerin bazi geleneksel islemlerle bozunabilecegi bilinmektedir; bununla birlikte, islevsellik adina orijinal MW'yi koruinak kritik öneme haizdir. Biyopolimerlerin burada tarif edilen isleme faaliyetleri sonucu bozulmadigini görmek sasirtici idi M ikrokapsüllerdeki lipit içerigi Partiküllerin lipit içerigi, ilk olarak tozuri (0.5 g) 20 mL su içinde çözülmesiyle belirlenmistir. Toz, topak olusturmadan suda kolaylikla çözündürüldü ve çözelti, balik yagi kokusu yaydi. Bununla birlikte, partiküller, kapsüllemenin tamamlandigini gösteren bu belirgin balik kokusuna sahip degildi. Yine de, bu durum, numune içerisinde çok az miktarda yag bulundugunu (GA_BG_FO_3) ortaya çikarmistir, çünkü çözeltinin üst kisminda balik yagi görülmemistir. Çözünmenin ardindan, tozun lipit içerigi, deney GA_BG_FO_3 yoluyla üretilen numune için yaklasik% 1 olarak tayin edildi. Bu yag içerigi beklenenden çok daha düsüktü. Sisteme enjekte edilen tahmini sivi ila kati oranina göre, toz agirlikça % 15 ila 20 oraninda balik yagi içermelidir. Bu nedenle, yagin büyük kisminin, püskürtme haznesindeki kosullar altinda C02+etanol karisimi ile ekstrakte edildigi varsayilabilir. Dolayisiyla, C02 basincini optimize etmek ve etanol içerigini çok daha düsük bir seviyeye düsürmek gerekebilir. Etanolün SC-COZ'de trigliserit çözünürlügünü önemli ölçüde artirdigi gösterilmistir [21], bu da etanolün %10”unun CO2 içerisinde mevcut olmasi durumunda COZ içerisinde 50°C'de ve 10 MPaSda agirlikça %5”e ulasabilmektedir. Öte yandan, C02+etanolün çözücü gücünden dolayi mikrokapsüllerden yüzey yaginin uzaklastirilmasi, böylece temiz mikro kapsüllerin üretilmesi, balik yagi tozunun oksidatif kararliligi açisindan bir avantaj olabilmektedir.

Bu düsük yag içeriginin iki olasi nedeni tahmin edilebilir. Ilk olarak, pompa (I) üzerindeki seçilmis enjeksiyon akis hizi, sikistirilamayan sivilar için bu pompanin performansina bagli olarak çok düsük seviyelere ayarlandi. Bununla birlikte, balik yag1+ etanol+C02 karisimi sikistirilabilmekte olup, böylece enjekte edilen karisim miktari, muhtemelen hedeflenenden çok daha düsüktür ve bu da partiküllerdeki düsük yag yükünün asil nedeni olabilmektedir. Bunun yani sira, balik yaginin bir kismi, SC-C02+etanol karisimindaki balik yaginin oldukça yüksek çözünürlügü nedeniyle, çökeltme isleminden sonra partiküllerden ekstrakte edilmis olabilmektedir. Bu nedenle, bu islem partiküllerdeki yag yükünü arttirmak ve kapsüllerden çikarilan yag miktarini en aza indirmek için daha iyi islem kosullari bulmak adina daha fazla optimize edilebilir.

Alternatif bir uygulama seklinde, etanolün yalnizca küçük bir miktari, balik yagi ile birlikte sulu çözeltiye enjekte edilir ve daha sonra yüklenen çözelti, çökelme sonrasinda partiküllerden yag ekstraksiyonunu Önlemek için C02 yerine kurutma ortami olarak daha büyük bir çökeltme haznesine püskürtülür. ggözünme Performansi Çözünme performansinin degerlendirilmesi için, çesitli sicakliklarda 100 mL su içinde 1 g BG mikrofibrillerini çözündürrnek için gereken süre belirlenerek geleneksel yöntemlerle elde edilen bir BG tozunun çözdürülmesi için gereken süreyle karsilastirildi.

SPD/GAS prosesinin ardindan, çökelen BG mikrofibrilleri, en fazla 5 mm uzunlugundaki serbest akan lif aglomeratlari olusturmak için tibrilleri dagitmak üzere yaklasik 10 saniye boyunca bir kahve ögütücüsünde ögütüldü. Ögütme isleminden sonra, ögütülmüs mikro fiberlerin yigin yogunlugu yaklasik 0.01 g/mL idi, bu nedenle, lifler tarafindan alinan hacim, liflerin % l (a/a) sulu çözeltisininkiyle yaklasik aynidir. Dagilan lifler daha sonra çözündürme deneylerinde kullanildi; burada standart bir manyetik karistirma plakasi kullanilarak % l (a/a) sulu bir çözelti hazirlamak için gereken süre, 45 ve 55°C'lik su sicakliklarinda belirlendi. yaklasik 2 dakikalik bir süre boyunca, 45 ve 55°C'de 100 g su ile doldurulmus bir behere yavasça eklendi. Liflerin eklenmesi sirasinda ve tam çözünmeye kadar su sürekli olarak isitildi ve manyetik karistirma plakasiyla karistirildi. Mikroiiflerin % 1 (a/a) konsantrasyonunda berrak bir çözelti elde etmek üzere 45 ve 55°C'de su içerisinde tamamen çözülmesi için gerekli süre, sirasiyla yaklasik 45 ve 30 dakika idi. Sicakligin arttirilmasi, çözünme için gereken sürede bir azalmaya yol açar.

Karsilastirma için, çökeltme ve konvansiyonel kurutma ile hazirlanan BG tozu kullanilarak % 1 (a/ a) çözeltisinin hazirlanmasi, 80°C'de suya karistirildiginda dahi birkaç saat sürebilmekte olup, bu da su ve daha az yüzey alani ile temas ettiginde tozun topaklanmasina atfedilebilir.

Referanslar Bu dokümanda referanslara parantez içinde bir sayi olarak atifta bulunulmakta olup, söz konusu referanslar bulus konusu alandaki uzmanlik seviyesinin temsili niteligindedir ve her birinin içerigi, burada tamamen yeniden üretilmis gibi (burada izin verildigi ölçüde) bu dokümana referans yoluyla dahil edilmistir.

Shariati, C.J. Peters, Recent developments In particle design using supercritical 2. Knez, E. Weidner, Particles formation and particle design using supercritical J. Jung, M. Perrut, Particle design using supercritical fluids: Literature and patent P. York, Strategies for particle design using supercritical fluid technologies. Ecz.

F. Mattea, A. Martin, A. Matias-Gago, M.J. Cocero, Supercritical antisolvent precipitation from an emulsion: beta- Carotene nanoparticle formation. J.

N. Ventosa, S. Sala, J. Veciana, DELOS process: a crystallization technique using compressed fluids: 1. Com- parison to the GAS crystallization method. J.

N. Jovanovic, A. Bouchard, G.W. Hofland, G.J. Witkamp, D.J.A. Crommelin, W. Jiskoot, Stabilization of proteins in dry powder formulations using Bouchard, N. Jovanovic, W. Jiskoot, E. Mendes, G.J. Witkamp, D.J.A.

Crommelin, G.W. Hofland, Lysozyme particle formation during supercritical fluid drying: Particle morphology and molecular integrity. J. Supercrit. Fluids Bouchard, N. Jovanovic, G.W. Hofland, W. Jiskooti E. Mendes, D.J.A.

Crommelin, G.J. Witkamp, Supercritical fluid drying of carbohydrates: Selection of suitable excipients and process conditions. Eur. J. Pharm.

Bouchard, N. Jovanovic, A.H. de Boer, A. Martin, W. Jiskoot, D.J.A.

Crommelin, G.W. Hofland, G.J. Witkamp, Effect of the spraying conditions and nozzle design on the shape and size distribution of particles obtained with Bouchard, N. Jovanovic, A. Martin, G.W. Hofland, D.J.A. Crommelin, W.

Jiskoot, G.J. Witkamp, Effect of the modifier on the particle formation and crystallisation behaviour during precipitation from aqueous solutions. J. Su- Martin, A. Bouchard, G.W. Hofland, G.J. Witkamp, M.J. Cocero, Mathematical modeling of the mass transfer from aqueous solutions in a supercritical fluid J. Kluge, F. Fusaro, N. Casas, M. Mazzotti, G. Muhrer, Production of PLGA micro- and nanocomposites by supercritical fluid extraction of emulsions: I.

J. Kluge, F. Fusaro, M. Mazzotti, G. Muhrer, Production of PLGA micro- and nanocomposites by supercritical fluid extraction of emulsions: II. Encapsulation S. Varona, S. Kareth, M.J. Cocero. Encapsulation of essentials oils using biopolymers for their use in ecological agriculture, in 9th International symposium on supercritical fluids 2009. Arcachon, Fransa L. Garcia-Gonzalez, A.H. Geeraerd, S. Spilimbergo, K. Elst, L. Van Ginneken, J. Debevere, J.F. Van Impe, F. Devlieghere, High pressure carbon dioxide inactivation of microorganisms in foods: The past, the present and the future.

J. ZhangI T.A. Davis, M.A. Matthews, M.J. Drews, M. LaBerge, Y.H. An, Sterilization using high-pressure carbon dioxide. J. Supercrit. Fluids 38 (2006) 354-372.

B.S. Ghotra, T. Vasanthan, F. Temelli, Rheological properties of aqueous blends of high purity harley ß-glucan with high purity commercial food gums. Food M. Sun, F. Temelli, Supercritical carbon dioxide extraction of carotenoids from carrot using canola oil as a continuous co-solvent. J. Supercrit. Fluids 37 (2006) 397-408.

M.A. Rodrigues, J. Li, L. Padrela, A. Almeida, H .A. Matos, E.G. de Azevedo, Anti-solvent effect in the production of lysozyme nanoparticles by supercritical G. Brunner, S. Peter, On the solubility of glycerides and fatty acids in compressed gases in the presence of an entrainer. Sep. Sci. Technol. 17 (1982) 199-214 M. Perrut, J. Jung and F. Leboeuf. Method for obtaining solid particles from at least a water soluble product. 10 Haziran 2004'te yayinlanan ABD Patent M. Hanna and P. York. Method and apparatus for the formation of particles. of particles. International Publication No. WO 1996)00610, published January 11, 1996.

Claims (1)

1. ISTEMLER Sulu çözeltinin karbon dioksit içeren bir sikistirilabilir gaz ve suda çözünür organik bir es çözücü/anti-çözücü ile 25 ile 80° C arasindaki bir sicaklikta ve 8 ile 40 MPa araligindaki bir basinçta basinçli bir hazne içerisine püskürtülmesi adimini ihtiva eden, moleküler agirligi 70 kDa veya daha fazla olan yüksek moleküler agirliktaki bir bipolimer sulu çözeltisinden mikro veya nanopartiküller üretilmesine iliskin bir yöntem ihtiva edebilmekte olup, burada altkritik veya süperkritik karbon dioksit içerisinde, %20 ila %80,lik (aza) bir konsantrasyona sahip karisim içerisinde es çözücü/anti-çözücü mevcuttur. Herhangi bir kalinti es çözücünün/anti-çözücünün uzaklastirilmasi için yeterli miktarda sikistirilabilir gaz ile partiküllerin çökeltilmesi tamamlandiktan sonra yikanmasi ek adimini içeren Istem lide bahsedilen yöntem. Istem 1 veya istem 2'de bahsedilen yöntem olup, burada suda çözünür es çözücü/ anti- çözücü, etanol, aseton veya izopropanol ya da bunlarin karisimlarini ihtiva eder. Istem l,de bahsedilen yöntem olup, burada sulu çözelti ve sikistirilabilir gaz/es çözücü/anti-çözücü, bir koaksiyal püskürtme basligi içinden basinçli odaya püskürtülür. Istem lade bahsedilen yöntem olup, burada biyopolimer bir polisakkarit ihtiva eder. Istem 5°dte bahsedilen yöntem olup, burada polisakkarit arap sakizi veya ß-glukan ihtiva eder. Istem 1,de bahsedilen yöntem olup, burada suda çözünür bir organik çözücü, (a) asamasindan önce sulu çözelti ile karistirilir. Haznenin, sikistirilabilir gazdan daha düsük bir yogunluga sahip ikinci bir gaz ile kalan herhangi bir çözücünün uzaklastirilinasi için yikanmasi ek adimini içeren, istem 1”de bahsedilen yöntem. Istem lide bahsedilen yöntemle üretilen ve mikro-veya nanopartiküller veya bunlarin aglomeratlarini, 70 kDa'dan büyük bir moleküler agirliga ve 0.10 g/mL'dan az bir bulk yogunluga sahip bir biyopolimer ihtiva eden bir ürün. Boyu 5 mm'den daha az serbest akisli lif aglomeratlari olusturmak için ögütme isleminden sonra yaklasik 0.01 g/mL'lik bir bulk yogunluguna sahip p-glukan içeren, istem 93da bahsedilen ürün 30 dakika içinde olusacak sekilde suda yüksek oranda çözünen, istem 99da bahsedilen ürün. Asagidaki asamalari içeren, bir biyopolimer ile bir biyoaktif maddenin mikrokapsüllenmesine iliskin bir yöntem: a) su veya suda çözünür bir organik çözücü, altkritik veya süperkritik CO2, gazla genlestirilmis bir sivi, lipitler veya bunlarin karisimlarini içeren bir çözücü içinde biyoaktifin çözündürülmesi; b) çözünmüs biyoaktifin bir karisiin üretmek için sulu bir biyopolimer çözeltisi içerisinde sürekli olarak karistirilmasi; ve Cl bir biyoaktif ve biyo-polimerin sulu karisiminin, bir sikistirilabilir gaz ve es çözücü/anti-çözücü karisimi ile basinçli bir hazneye püskürtülmesi. Istem 12°de bahsedilen yöntem olup, burada biyoaktif çözücü su, etanol, aseton veya izopropanol ya da bunlarin karisimlarini ihtiva eder. Istem 12,de bahsedilen yöntem olup, burada suda çözünebilen es çözücü/antisolvent, etanol, aseton veya izopropanol ya da bunlarin karisimlarini ihtiva eder. Istem 12,de bahsedilen yöntem olup, burada sikistirilabilir gaz karbon dioksit ihtiva Haznenin, herhangi bir kalinti çözücünün veya es çözücünün/anti-çözücünün uzaklastirilmasi için yeterli miktarda sikistirilabilir gaz ile partiküllerin çökeltilmesi tamamlandiktan sonra yikanmasi ek adimini içeren Istem 12“de bahsedilen yöntem. Haznenin, (c) asamasinda kullanilan sikistirilabilir gazdan daha düsük bir yogunluga sahip ikinci bir gaz vasitasiyla, kalan herhangi bir çözücünün veya kuru bir ürünün elde etmek üzere es çözücünün/anti-çözücünün uzaklastirilmasi için yikanmasi ek adimini içeren, istem l6”da bahsedilen yöntem. Istem 129de bahsedilen yönem olup, burada biyoaktif madde, su veya suda çözünür bir organik çözücü, altkritik veya süperkritik C02, gazla genlestirilmis etanol, lipitler veya bunlarin karisimlarindan olusan gruptan seçilen bir çözücü içinde tamamen çözünebilen ve biyoaktif maddenin istem ildeki biyopolimerin çökeltilmesinde kullanilan kosullarda basinçli COZ ve çözücü karisimlarinda çok daha az çözünen bir materyali içerir. Istem l2'de bahsedilen yöntem olup, burada çözünmüs biyoaktif basinçli azot kullanilarak basinçli hazneye enjekte edilir. Istem 12-19'dan herhangi birinde bahsedilen yöntem olup, burada biyoaktif, bir balik yagi, bir bitki yagi, tekli veya çoklu doymamis yag asitleri, bir karotenoid, bir fitosterol, bir tokoferol, bir polifenol, bir terpenoid, bir antioksidan, bir peptit, bir protein, bir farmasötik madde, bir nutrasötik madde, bir anti-enflamatuvar, antimikrobiyal, antiviral veya antifungal maddeden seçilmektedir.