Karaktärisering och modellering av frisättning från mikrokapslar med morfologierna mikrosfär och core-shell - Berglund Hiltunen, Clara; Müller, Sebastian; Naseri, Aqila; Oldin, Philip; Thorén, Axel; Watioui, Ahmed (My University, 2023)
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.
Keywords: mikrokapslar; mikrosfärer; core-shell; diffusionsmodellering; pyren; di-tertbutylpyren; TIPS-antracen; PLGA