بهينه‌سازي پارامترهاي دستگاه‌ ريزپوشاننده با مكانيسم نازل ارتعاشي براي ساخت ميكروكپسول‌هاي آلژينات

Optimizing the Parameters of Microencapsulation Device with Vibrational Nozzle for Fabricating Alginate Microgels

تكنيك‌هاي ريزپوشاني براي كاربردهاي مختلفي مانند زيست‌فناوري، پزشكي، دارويي، لوازم آرايشي و صنايع غذايي توسعه يافته است. برخي از اين تكنيك‌ها شامل فرايند‌هاي پيچيده و مواد شيميايي غير ايمن است كه ممكن است براي ريزپوشاني سلول‌ها و مواد فعال بيولوژيكي مناسب نباشد. روش‌هاي اكستروژن پايه يك تكنيك ساده و در عين حال كارامد براي توليد ميكروكپسول‌ها در مقياس بالا مي‌باشند. در اين پژوهش با بهره گيري از يك مكانيسم جديد نازل ارتعاشي افقي، سعي شده است كه قطرات در حال توليد در نوك نازل شكسته شود تا قطرات و متعاقبا ميكروكپسول‌هاي كوچك­تري به دست آيد. براي اين منظور از يك ويبراتور افقي كه در بازه 5-3 ولت عملكرد دارد استفاده شد و توسط اين روش ميكروكپسول‌هاي آلژينات توليد شدند. جهت دست‌يابي به نحوه تاثيرگذاري عوامل موثر بر اندازه ذرات، شكل آن‌ها و بهينه‌سازي پارامترهاي ست‌آپ طراحي شده، با استفاده از نرم افزار minitab طراحي آزمايشي صورت گرفت. قطر كوچك‌تر نازل، دبي جريان و ويسكوزيته كمتر محلول به كاهش قطر ذرات كمك مي‌كند. نتايج نشان داد كه ستاپ طراحي شده قادر به توليد ميكروكپسول‌هايي با اندازه‌هاي تقريبا 720-480 ميكرومتر و شكلي كروي و يكنواخت مي‌باشد كه با تنظيم پارامترهاي ذكر شده مي توان به ابعاد مورد نظر رسيد.

Microencapsulation techniques have been developed for various applications such as biotechnology, medicine, pharmaceutics, cosmetics, and food industries. Some of these techniques involve complex processes and unsafe chemicals that may not be suitable for microencapsulating cells and biologically active substances. Basic extrusion methods are a simple and efficient technique for the large-scale production of microcapsules. In this study, by utilizing a novel horizontal vibrating nozzle mechanism, it has been tried to break the droplets produced at the nozzle s tip to obtain smaller droplets and microcapsules. For this purpose, a horizontal vibrator that operates in the range of 3-5 volts was used, and alginate microcapsules were produced by this method. An experimental design was carried out using Minitab software to find out how the influential factors affect the size and shape of the particles and optimize the parameters of the designed set-up. The smaller diameter of the nozzle, the lower flow rate, and the lower viscosity of the solution help reduce the particles diameter. The results showed that the designed setup is able to produce microcapsules with sizes of approximately 480-720 micrometers and a spherical and uniform shape, which can reach the desired dimensions by adjusting the parameters mentioned.