[pt] Microcápsulas são utilizadas em diversos setores da indústria para isolar o
material interno do ambiente externo. Elas protegem o conteúdo interno e permitem
uma liberação controlada. Neste trabalho, apresenta-se um método de produção
de microcápsulas de goma gelana monodispersas a partir da formação de
modelos de emulsão dupla óleo-em-água-em-óleo por microfluídica. A extração
do óleo externo, após a gelificação ionotrópica, permite a dispersão das microcápsulas
em meios aquosos. Assim, o método proposto permite encapsular ativos hidrofóbicos
e dispersar as microcápsulas em uma fase aquosa, tendo diversas aplicações.
Foram definidas janelas de operação para produção de microcápsulas de
gelana monodispersas em função da vazão volumétrica de cada fluido que forma
as microcápsulas e das dimensões do dispositivo microfluídico. Produziu-se microcápsulas
com diâmetros variando de 95 a 260 um e um coeficiente de variação
máximo de 5 per cent. Os resultados mostram que é possível controlar o diâmetro das
cápsulas e a espessura da membrana através das vazões da fase externa e intermediária,
respectivamente. Além disso, estudamos o escoamento de cápsulas de
gelana com diferentes diâmetros e espessuras de membrana por um capilar com
constrição através de imagens microscópicas e medidas de diferença de pressão.
Mapeamos as condições nas quais a membrana é rompida devido à constrição e o
conteúdo interno é liberado durante o escoamento. A gastroresistência das cápsulas
de gelana é verificada através de testes in vitro que simulam as fases gástrica e
intestinal da digestão. Mostramos, através de imagens fluorescentes, que as cápsulas
são capazes de liberar o conteúdo interno apenas no intestino devido ao
seu pH. Finalmente, demonstramos ser possível, não só produzir microcápsulas
magnéticas, mas controlar a resposta magnética delas regulando a quantidade de
ferrofluido que é adicionada à fase interna ou à membrana polimérica. As microcápsulas
produzidas neste estudo têm grande potencial de aplicação em diversos
setores, como alimentício, biomédico, farmacêutico e de óleo e gás. / [en] Microcapsules are applied in several sectors of industry when a physical
barrier between the core material and the external environment is required. They
protect their cargo and ultimately release it in a controlled way. In the present
work, microcapsules with hydrogel-based shells are produced. Monodispersed
microcapsules are formed by ionotropic gelation of gellan gum from monodispersed
oil-in-water-in-oil (O/W/O) double emulsion templates obtained using glasscapillary
microfluidic devices. An oil extraction step was added after the shell
gelation process to enable the dispersion of the microcapsules in an aqueous medium.
We report the operability window for the production of monodispersed
microcapsules as a function of the flow rate of each fluid phase and the dimensions
of the device. Microcapsules with mean diameters ranging from 95 to 260
um and a maximum coefficient of variation of 5 per cent were formed. The results show
how to independently control the capsule diameter and shell thickness by varying
the outer and middle phase flow rates. After that, we experimentally investigate
the flow of monodispersed gellan gum microcapsules through a constricted capillary
tube by measuring the evolution of the pressure difference and flow visualization.
The maximum pressure difference and capsule deformation is obtained
for capsules with different diameter and shell thickness. We map the conditions
at which the capsule membrane ruptures during the flow, releasing its internal
phase. Then, the gastro-resistance of gellan microcapsules is verified through an
in vitro test that mimics the gastric and intestinal phases of digestion. Confocal
fluorescence microscopy is used to track microcapsules integrity and we show
that microcapsules cargo is released in the intestine mostly due to its pH. Finally,
we demonstrate that it is possible to produce magnetic microcapsules with well
controlled magnetic response by adding different amounts of ferrofluid to their
core or shell. The microcapsules produced have great potential for different applications
in food, biomedical, pharmaceutical and oil and gas industries.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:53226 |
| Date | 11 June 2021 |
| Creators | BRUNA COSTA LEOPERCIO |
| Contributors | MARCIO DA SILVEIRA CARVALHO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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