Microencapsulación: Herramienta biotecnológica para estrategias de control biológico

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MICROENCAPSULACIÓN

La microencapsulación es un proceso en el cual se recubre un material, ya sea biológico o químico, con una envoltura suficientemente resistente y estable, inmiscible aunque adherente con el núcleo y que solamente se altera liberando su contenido en determinados medios. El tamaño de las unidades varía entre 0.5 y 200 micrones, sin rebasar 1 mm (Chandramouli et al., 2003).

El proceso de microencapsulación se puede llevar a cabo por deferentes métodos los cuales se agrupan en tres métodos generales (Chandramouli et al., 2003).

Procesos físicos (Chandramouli et al., 2003):

Secado por aspersión. Consiste esencialmente en la transformación de un fluido en solido por medio de atomización y secado en caliente (tamaño aproximado de partícula 100μ).

Procesos químicos (Chandramouli et al., 2003)

Polimerización interfacial: en este proceso se produce la polimerización de un monómero en la interface de dos sustancias inmiscibles, formando una membrana que dará lugar a la pared de la microcápsula.

Incompatibilidad polimérica: en este método se utiliza la separación de fases, en una mezcla de dos polímeros químicamente diferentes incompatibles en un mismo solvente. El material a encapsular solo interacciona con uno de los componentes el cual se adsorbe formando una que lo engloba. Recomendable con solventes orgánicos y cuando el material a encapsular es sólido.

Procesos fisicoquímicos (Chandramouli et al., 2003).

Coacervación: consiste en tres pasos; 1) formación de las tres fases inmiscibles (fase continua, material a recubrir y la pared), 2) deposición del material polimérico que formara la cubierta sobre el material a cubrir, y 3) solidificación de la cubierta.

Con esta técnica se obtienen esferas hasta de 4 μm y con una carga de material a encapsular del 90 %. Además, proporciona una buena protección contra perdidas por volatilización y oxidación.

Liposomas: son partículas microscópicas hechas con lípidos y agua principalmente. Se elaboran con moléculas anfifílicas que poseen sitios hidrofóbicos. El material se coloca en la fase acuosa o continua (Cuando el material a encapsular es hidrofílico se coloca en la fase acuosa o bien en el disolvente orgánico si este es hidrofóbico).

Gelificación iónica: Esta técnica se subdivide en Gelificación interna y Gelificación externa. La primera consiste en la liberación del ion calcio desde un complejo insoluble en una solución de Alginato de sodio. Según esta técnica a la fase acuosa se le agrega la fase oleosa y por medio de acidificación se forma un gel de Alginato cálcico el cual es permeable con moléculas no superior a los 5000 dalton. El tamaño aproximado que alcanzan es de 50 μm.

En la Gelificación externa, la sal de calcio es agregada en el seno de una emulsión A / O. en este caso el tamaño de la partícula no puede ser bien controlado y las partículas tiende a coagular en grandes masas. El tamaño que alcanzan las partículas va de 400 μm a 1 mm.

La microencapsulación protege a los materiales encapsulados de factores como como el calor y la humedad permitiendo mantener su estabilidad y viabilidad, se ha usado como barrera contra malos olores y sabores, en el caso de que el material o núcleo sea biológico la microencapsulación protege de potenciales bacteriófagos y de los ambientes adversos como bajas temperaturas o ambientes ácidos (Chandramouli et al., 2003).

El tipo de agente encapsulante empleado tendrá influencia sobre la estabilidad de la emulsión antes de secar, sobre el tamaño de partícula, las propiedades y sobre la vida útil del material encapsulado deshidratado. Los agentes encapsulantes más utilizados en microencapsulación son (Chandramouli et al., 2003):

·Materiales inorgánicos como los silicatos. El silicato de sodio ha demostrado ser un poderoso encapsulante de materiales peligrosos, en procesos de biorremediación, convirtiendo productos solubles en insolubles, volátiles en no volátiles. Asimismo, los compuestos orgánicos quedarán recubiertos por el silicato, reduciendo su potencial riesgo de contaminación. Los componentes activos adecuadamente encapsulados cambian sus propiedades físico-químicas, haciéndoles resistentes a la acción del viento, lluvia y ataques ácidos.

·Lípidos como ceras, parafinas, aceites o grasas. Se utilizan sobre todo para la formación de liposomas. Algunos de los más efectivos son los aceites hidrogenados como el aceite de palma, algodón y soja, que son excelentes formadores de películas capaces de cubrir las partículas individuales, proporcionando una encapsulación uniforme.

·Proteínas como gluten, caseína, albúmina, soja, caseinatos y la gelatina, siendo esta última una de las proteínas más utilizada51. Estos agentes encapsulantes poseen alta capacidad emulsionante, generando microcápsulas de tamaño inferior a 2 micrómetros, pero su solubilidad en agua a baja temperatura, el potencial para reaccionar con grupos carbonilos y su alto coste limitan su utilización.

·Gomas como alginato de sodio. Son hidrocoloides extraídos de algas. Debido a sus características de viscosidad, solubilidad y capacidad emulsionante, se utilizan preferentemente como componentes de la membrana que reaccionan con iones para inducir la formación de geles estables. No son adecuados para retener moléculas no lipídicas de bajo peso molecular.

La goma arábiga se ha utilizado tradicionalmente como agente encapsulante pero su escasez ha motivado el desarrollo de gomas alternativas como el agar-agar.

·Los polímeros siguen utilizándose como agentes encapsulantes por su bajo coste, fácil adquisición, susceptibilidad a innumerables modificaciones químicas y potencialmente degradables. Dentro de este grupo se incluyen los polímeros de origen natural y los polímeros sintéticos. Entre los polímeros naturales cabe destacar las Resinas vinílicas o Acrílicas, por ejemplo, el PMMA (polimetilmetacrilato), que presentan distintos grados de permeabilidad y solubilidad en función del pH57, lo que favorece el control de la liberación del material encapsulado. Estos poliésteres son de carácter biodegradable y se utilizan también en procesos de biorremediación. Otro de estos biopolímeros es la colofonia, una resina natural de color ámbar obtenida de las coníferas. La colofonia y sus derivados se han evaluado desde el punto de vista farmacológico como materiales microencapsulantes. Los polímeros sintéticos como la polivinilpirrolidona,