Details zum E-Book

Nowoczesne metody immobilizacji substancji aktywnych stosowanych w inżynierii chemicznej, materiałowej i środowiska

Nowoczesne metody immobilizacji substancji aktywnych stosowanych w inżynierii chemicznej, materiałowej i środowiska

Sabina Wilkanowicz

E-book

Celem powstania niniejszej książki było zestawienie aktualnej wiedzy na temat metod unieruchamiania różnych substancji aktywnych - katalizatorów, enzymów, związków aktywnych o właściwościach antyoksydacyjnych, antymikrobiologicznych, antykorozyjnych, a nawet drobnoustrojów, które mogą być stosowane w różnych procesach przemysłowych opartych na technologii chemicznej, biotechnologii, inżynierii chemicznej czy nanotechnologii. Zestawienie tej wiedzy jest ważne, ponieważ pomaga zobrazować zainteresowanym, jakie są najlepsze możliwości immobilizacji wybranych składników aktywnych, o konkretnych właściwościach i zastosowaniu.
W opracowaniu omówiono i porównano najczęściej stosowane techniki immobilizacji mechanicznej, stanowiące największe zainteresowanie naukowców oraz przemysłu (na przykład freeze-drying czy spray drying), a także techniki, które dopiero zaczynają podbijać przemysł (electrospinning, solution blow spinning czy electro-blow spinning). Dokładne przedstawienie tych technik pozwoli nie tylko na zrozumienie zasad ich działania, ale także da możliwość praktycznego rozpatrzenia, która metoda może być wykorzystywana, aby w najlepszy z możliwych sposobów unieruchamiać i ochraniać konkretne związki aktywne czy inne materiały.
Książka stanowi, jak dotąd, jedyne źródło informacji o tak szerokim spektrum, opisujące zarówno dostępne i znane techniki immobilizacji, jak i zestawienie materiałów stosowanych jako nośniki substancji aktywnych. Ponieważ większość monografii wydawanych w tej tematyce skupia się albo na poszczególnych technikach immobilizacji, albo konkretnych związkach aktywnych (na przykład tylko na enzymach) i metodach ich unieruchamiania, dlatego opracowanie może ułatwić czytelnikowi nie tylko zrozumienie metod immobilizacji mechanicznej, ale także porównać i wybrać tę, która umożliwi uzyskanie najlepszego efektu prac badawczych.

Wprowadzenie 9

Rozdział 1

KRÓTKA HISTORIA NANOTECHNOLOGII, DEFINICJA, PODZIAŁ I PRZYCZYNY IMMOBILIZACJI 11

1.1. Krótka historia nanotechnologii 11

1.1.1. Metody wytwarzania włókien polimerowych 16

Metody wytwarzania „top-down” i „bottom-up” mikro i nanowłókien 16

Rysowanie włókien 16

Synteza z wzorca 16

Separacja fazowa 17

Samoorganizowanie17

1.2. Immobilizacja 17

1.2.1. Rodzaje immobilizacji 19

Immobilizacja fizyczna 19

Immobilizacja chemiczna 20

Immobilizacja mechaniczna 21

1.3. Krótka historia wybranych technik immobilizacji mechanicznej 21

1.4. Przyczyny immobilizacji 23

Rozdział 2

ZWIĄZKI POLIMEROWE STOSOWANE DO UNIERUCHAMIANIA SUBSTANCJI AKTYWNYCH 25

2.1. Degradacja materiałów polimerowych 29

Degradacja mechaniczna 34

Degradacja termiczna 35

Fotodegradacja 35

Degradacja ultradźwiękowa 36

Degradacja radiacyjna 36

Degradacja chemiczna 37

Biodegradacja 38

2.2. Syntetyczne degradowalne związki polimerowe 41

2.2.1. Polilaktyd 42

2.2.2. Poli(laktyd-ko-glikolid) 49

2.2.3. Poli(ε-kaprolakton) 51

2.2.4. Kwas poliwinylowy 53

2.2.5. Poliwinylopirolidon 56

2.2.6. Polieterosulfon 61

2.3. Związki polimerowe pochodzenia mikrobiologicznego 64

2.3.1. Kwas polihydrooksymasłowy 64

2.3.2. Kwas poli-γ-glutaminowy 66

2.4. Naturalne związki polimerowe 70

2.4.1. Polisacharydy jako naturalne biopolimery stosowane w immobilizacji składników aktywnych71 Alginiany 71

Celuloza 76

Chityna i chitozan 78

Skrobia 85

Maltodekstryny 87

Pullulan 90

2.4.2. Lipidy jako naturalne biopolimery stosowane w immobilizacji składników aktywnych 93

2.4.3. Białka jako naturalne biopolimery stosowane w immobilizacji substancji aktywnych 97

Białka izolowane z grochu 97

Białka jadalnych insektów 101

Białka z jedwabiu 106

Białka mleka 110

Zeina 113

Rozdział 3

WYBRANE METODY IMMOBILIZACJI MECHANICZNEJ ZWIĄZKÓWAKTYWNYCH 119

3.1. Atomizacja elektrohydrodynamiczna 119

3.1.1. Czynniki charakteryzujące roztwory polimerowe mające wpływ na proces EHD 125 Rozpuszczalność polimerów 126

Lotność (parowanie) roztworu 127

Lepkość roztworu 127

Napięcie powierzchniowe 128

Przewodność elektryczna roztworu 129

3.1.2. Czynniki aparaturowe mające wpływ na proces EHD 129

Napięcie elektryczne 129

Prędkość przepływu roztworu polimeru 131

Odległość pomiędzy iniektorem a kolektorem 132

Typ i średnica końca iniektora 132

Typ kolektora 133

Warunki atmosferyczne 135

3.1.3. Technika melt electrospinning – modyfikacja konwencjonalnej metody EHD. 135

3.1.4. Wykorzystanie EHD w immobilizacji substancji aktywnych 137

3.2. Suszenie rozpyłowe w temperaturze pokojowej 138

3.2.1. Czynniki mające wpływ na średnicę włókien w procesie SBS 151

3.2.2. Typy kolektorów stosowane w procesie SBS 154

3.2.3. Typy iniektorów stosowane w procesie SBS 155

3.2.4. Wpływ warunków otoczenia na proces SBS 157

3.2.5. Udoskonalenia i modyfikacje techniki SBS 158

Metoda CBS – coaxialne SBS lub współosiowe SBS 158

Electro-blow spinning i electro-blow spraying – udoskonalenie techniki immobilizacji w celu wytwarzania materiałów funkcjonalnych 159

Melt blowing – uprzemysłowienie techniki SBS 161

3.2.6. Wykorzystanie SBS w immobilizacji substancji aktywnych 164

3.3. Liofilizacja – freeze-drying 165

3.3.1. Najważniejsze elementy konstrukcyjne aparatury freeze-drying 167

Podstawowa komora liofilizatora 167

Skraplacz 168

System wytwarzania próżni 168

3.3.2. Zasada techniki freeze-drying 168

3.3.3. Etapy liofilizacji 169

Obróbka wstępna 169

Szybkie zamrażanie 170

Suszenie sublimacyjne170

Suszenie desorpcyjne171 Insulacja – „izolowanie od otoczenia” 171

3.3.4. Czynniki wpływające na proces freeze-drying 172

Obróbka wstępna 172

Przenoszenie masy i ciepła w procesie freeze-drying 173

Zamrażanie 174

Temperatura ogrzewania 174

3.3.5. Wykorzystanie liofilizacji w immobilizacji substancji aktywnych 174

3.4. Aerożele 175

3.4.1. Techniki wytwarzania włókien aerożelowych 177

Przędzenie na mokro 177

Wytłaczanie włókien aerożelowych 180

Freeze-spinning 182

Przędzenie współosiowe na mokro 183

3.4.2. Wykorzystanie aerożeli w immobilizacji substancji aktywnych 185

3.5. Wysokotemperaturowe suszenie rozpyłowe 186

3.5.1. Modelowe projektowanie procesów SD 190

3.5.2. Nano spray drying 193

3.5.3. Wykorzystanie spray drying w immobilizacji substancji aktywnych 196

Rozdział 4

PORÓWNANIE WYBRANYCH METOD MECHANICZNEJ IMMOBILIZACJI SUBSTANCJI AKTYWNYCH 199

Podsumowanie 203

Literatura 205

  • Titel: Nowoczesne metody immobilizacji substancji aktywnych stosowanych w inżynierii chemicznej, materiałowej i środowiska
  • Autor: Sabina Wilkanowicz
  • ISBN: 978-83-8156-628-5, 9788381566285
  • Veröffentlichungsdatum: 2024-04-17
  • Format: E-book
  • Artikelkennung: e_3w4g
  • Verleger: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej