Karaktärisering och modellering av frisättning från mikrokapslar med morfologierna mikrosfär och core-shell
Ladda ner
Typ
Examensarbete på kandidatnivå
Bachelor Thesis
Bachelor Thesis
Program
Publicerad
2023
Författare
Berglund Hiltunen, Clara
Müller, Sebastian
Naseri, Aqila
Oldin, Philip
Thorén, Axel
Watioui, Ahmed
Modellbyggare
Tidskriftstitel
ISSN
Volymtitel
Utgivare
Sammanfattning
Oönskad tillväxt av mikroorganismer på exempelvis husfasader och båtskrov är ett
problem som vanligen bekämpas genom tillsats av antimikrobiella substanser. Fri
dispergering av dessa ämnen i produkter kan dock medföra en snabbare frisättning av
substanserna än önskat. Konsekvensen blir att ett överskott av, ofta miljöfarliga,
substanser frigörs samt att den antimikrobiella effekten blir kortvarig. För att
åstadkomma en långsammare och mer kontrollerad frisättning kan så kallade
mikrokapslar utnyttjas. Mikrokapslar är mikrometerstora partiklar i vilka de
antimikrobiella substanserna inkapslas. Syftet med projektet är att fördjupa förståelsen
för hur diffusionsbaserad frisättning från dessa påverkas av morfologi och hur den kan
modelleras från experimentell data.
I projektet undersöktes frisättning av modellsubstanser från mikrokapslar av
morfologierna mikrosfär och core-shell. Mikrosfärerna bestod av
poly(mjölksyra-co-glykolsyra) (PLGA) och core-shell-kapslarna av PLGA och
n-hexadekan. Använda modellsubstanser var pyren, 2,7-di-tert-butylpyren och
9,10-bis[(triisopropylsilyl)etynyl]antracen (TIPS-antracen), vilka ökar i hydrofobicitet
och molekylstorlek i angiven ordning. Frisättningsstudierna utfördes genom att
mikrokapslarna formulerades och sedan dispergerades i ett vattenbaserat
frisättningsmedium, varpå den frisatta fraktionen modellsubstans mättes över tid. Till
experimentellt erhållen storleksfördelning och frisättningsdata anpassades frisättningsmodeller
baserade på den analytiskt matematiska lösningen för diffusion från en sfär.
För core-shell beräknades också frisättningsprofiler genom numerisk modellsimulering.
Resultatet visade att den slutliga frisatta fraktionen minskar med modellsubstansernas
ökande molekylstorlek och hydrofobictet. Frisättningen följde diffusionsekvationen väl
för samtliga mätningar på mikrosfärer. Med pyren som modellsubstans anpassades
modellen väl även för core-shell, medan avvikelser observerades med övriga
modellsubstanser. De numeriska lösningarna baserade på modellsimulering avvek från
experimentell data. Slutligen anses fortsatta studier med TIPS-antracen nödvändiga till
följd av avvikande resultat, främst för core-shell-studierna. En möjlig orsak är att ett
annorlunda frisättningsmedium användes för TIPS-antracen.
Beskrivning
Ämne/nyckelord
mikrokapslar , mikrosfärer , core-shell , diffusionsmodellering , pyren , di-tertbutylpyren , TIPS-antracen , PLGA