Ứng dụng sinh học trong Gói thực phẩm và dược phẩm II

1) PLA

Sau khi thủy phân tinh bột thành glucose, quá trình lên men glucose thành axit lactic và trùng hợp axit lactic, chúng ta có thể nhận được PLA. PLA cũng có thể được xử lý cho tất cả các loại sản phẩm. Các sản phẩm bị bỏ hoang có thể bị phân hủy thành nước và carbon dioxide bằng cách tái chế và ủ phân và sau đó được hấp thụ bởi các hạt thông qua quang hợp.

Quy trình lưu thông của PLA được hiển thị trong hình sau.

PLA được đặc trưng bởi độ trong suốt, độ bóng, tính thấm không khí, mô đun cao, gấp hoàn toàn, giữ vướng víu, niêm phong nhiệt độ thấp, dễ dàng xé, mềm, v.v. Nó có thể thay thế PS, PP, ABS và một số nhựa hóa thạch khác.

Thông qua việc làm tan chảy, đúc phun, đúc thổi, phồng rộp hoặc tạo hình chân không, PLA có thể được xử lý cho các sản phẩm có hình dạng thay đổi, chẳng hạn như hộp đựng thực phẩm (chai hoặc khay), phim đóng gói, màng bọc, gói thấm khí, gói bảo quản nước hoa, gói Túi mua sắm, túi rác và như vậy.

Ví dụ, nhiều loại kẹo được đóng gói bởi PLA. Sự xuất hiện và hiệu suất của phim PLA tương tự như phim bao bì kẹo truyền thống. Nó có độ trong suốt và rào cản cao và có thể bảo quản mùi hương kẹo tốt hơn.

PLA cũng được sử dụng để đóng gói thực phẩm với thời hạn sử dụng ngắn, chẳng hạn như kem và salad. Vật liệu tổng hợp của PLA cũng được sử dụng để đóng gói nước, nước ép trái cây và sữa chua. Những container được làm từ PLA đều có thể đáp ứng các tiêu chuẩn của Đức và EU. Và PLA có hiệu suất phân hủy sinh học và kháng khuẩn tốt.

Tawakkal, et al, viết một cái nhìn tổng quan về phát triển nghiên cứu của PLA là chất mang thuốc kháng khuẩn. Nó được giải thích trong tổng quan rằng PLA có thể là chất mang thích hợp cho các loại thuốc kháng khuẩn (bao gồm cả thuốc kháng khuẩn tự nhiên) từ góc độ tính chất cơ học và nhiệt của hỗn hợp thuốc kháng khuẩn và PLA. Bộ phim được làm từ hỗn hợp có thể được sử dụng làm gói tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm để ngăn chặn vi khuẩn. Và so sánh với nhà cung cấp dịch vụ hóa thạch truyền thống (không thể phân hủy), PLA rõ ràng là thân thiện với môi trường.

Là người vận chuyển thuốc, PLA là một trong số ít các polyme được FDA phê duyệt để sử dụng y tế. Một điểm nóng trong y tế được nộp là nghiên cứu các loại thuốc giải phóng bền vững được làm từ PLA và được chuẩn bị bởi công nghệ in 3D.

Nước et al. Thêm Furantoin vào PLA và chuẩn bị các loại thuốc giải phóng bền vững thông qua công nghệ in 3D. Nó có thể ức chế sự tăng trưởng của Staphylococcus aureus.

Ngoài ra, Weisman et al. Tải PLA 3D với gentamicin và methotrexate. Hệ thống phân phối thuốc này có thể ngăn ngừa nhiễm trùng và tăng sinh tế bào khối u. Phương pháp này cũng cung cấp chiến lược điều trị cá nhân cho các bác sĩ lâm sàng. Là hệ thống phân phối thuốc có thể điều chỉnh, nó có triển vọng lâm sàng tuyệt vời. Hơn nữa, PLA có triển vọng tốt trong lĩnh vực đóng gói thuốc.

Ren Yiwen và cộng sự, Xuất bản bằng sáng chế về tài liệu đóng gói y tế PLA và phương pháp và ứng dụng chuẩn bị. Tấm cho bao bì vỉ có thể được thực hiện bằng thiết bị xử lý nhựa phổ biến sau khi thêm chất ổn định, chất hóa dẻo và chất chống shydrolytic vào PLA. Phương pháp này có thể được áp dụng trong bao bì vỉ cho máy tính bảng để xử lý mụn nước ở nhiệt độ thấp và bảo vệ môi trường.

2) PHA

PHA là một loại hạt biopolyester có thể được tổng hợp bởi nhiều vi sinh vật. Trong một số điều kiện nhất định, hàm lượng PHA trong vi sinh vật có thể đạt 90% các tế bào trọng lượng khô. Công thức chung của cấu trúc hóa học như sau:

Khối lượng phân tử tương đối của nó dao động từ 5*104 đến 2*107. PHA cũng thu hút sự chú ý của mọi người với khả năng tương thích sinh học tốt. Tuy nhiên, ứng dụng của nó trong vật liệu, tài nguyên và y học sinh học vẫn bị giới hạn bởi hiệu suất cơ học kém, chi phí sản xuất cao và các chức năng hạn chế.

Trong những năm gần đây, polymer PHA sau khi tổng hợp sinh học hoặc sửa đổi hóa học có chi phí sản xuất thấp hơn, hiệu suất cơ học, vật lý và hóa học tốt hơn và triển vọng rộng hơn trong y học sinh học.

Trong số gia đình của PHA, PHB có cấu trúc đơn giản nhất và ứng dụng rộng nhất. Có thể tốn 100 năm để làm suy giảm nhựa truyền thống nhưng chỉ 12 tháng cho PHB và các sản phẩm phát hành của phân hủy PHB là nước và carbon dioxide.

PHB là tinh thể với cấu trúc α - xoắn. Độ kết tinh của nó dao động từ 55% đến 80% và điểm nóng chảy của nó là 180 ° C. Nó tương tự như PP trong các tính chất vật lý và cấu trúc phân tử. Do đó, PHB cũng là một vật liệu ưa thích cho bao bì xanh. Nó được áp dụng rộng rãi trong dao cạo bao bì, thiết bị, giá đỡ golf, mồi, tã, các sản phẩm vệ sinh của phụ nữ và mỹ phẩm.

Khác với các vật liệu nanomet khác, PHA có tiềm năng lớn như chất mang thuốc. Yalcin et al sử dụng PHB để gói các hạt nano từ tính doxorubicin. Sản phẩm có thể giữ ổn định trong môi trường trung tính trong 2 tháng và cải thiện hiệu quả chống khối u.

Dựa trên tính kỵ nước cao của PHB, LuO, et al tổng hợp chất độc độc tính thấp, phân hủy sinh học và nhạy cảm với nhiệt độ polyurethane. Docetaxel kỵ nước sau đó được đóng gói bởi micelle của polyurethane. Nó đã phát hiện ra rằng micelle nano, so với tiêm docetaxel, rõ ràng có thể làm tăng sự hòa tan của docetaxel, giảm phản ứng tán huyết và cải thiện khả năng tương thích máu của thuốc.

3) PBS

PBS là một loại polyester có độ kết tinh cao. Nó trông màu trắng sữa và không mùi và vô vị. Nó cũng có khả năng tương thích sinh học tốt và khả dụng sinh học và có thể bị suy giảm thành carbon dioxide và nước một cách tự nhiên. Với hiệu suất cơ học tốt, nó tương tự như PP, PE và một số nhựa phổ quát khác. Do đó, nó phù hợp với sản xuất bởi các kỹ thuật ép phun, đùn, thổi và ép. Bên cạnh đó, nó có thể pha trộn với canxi cacbonat, tinh bột và chất độn khác để giảm chi phí.

Nếu được lưu trữ và sử dụng bình thường, PBS có thể có hiệu suất ổn định. Nhưng PBS đã phân hủy sẽ bị suy giảm bởi các vi sinh vật. PBS cũng có khả năng chống nhiệt mạnh hơn PLA và PHA. Nhiệt độ biến dạng của nó gần 100 ° C và hình thậm chí có thể vượt quá 100 ° C sau khi sửa đổi. Điều này có nghĩa là vật liệu có thể đáp ứng yêu cầu bình thường đối với khả năng chịu nhiệt.

PBS được sử dụng rộng rãi trong bao bì (thực phẩm, mỹ phẩm, thuốc, v.v.), bộ đồ ăn, dụng cụ y tế dùng một lần, phim nông nghiệp, v.v. (ống tiêm dùng một lần, ống nghiệm và ống thông y tế. Tốc độ phân hủy PBS có thể điều chỉnh trong hệ thống phân phối thuốc để kiểm soát tốc độ giải phóng thuốc và cải thiện hiệu quả chữa bệnh.

Pan Rui và cộng sự phát triển hệ thống giải phóng thuốc metoprolol-PBS bằng cách tan chảy phương pháp pha trộn và giải phóng thuốc bằng cách thêm không có tá dược nhưng xử lý nhiệt (90 ° C hoặc làm nguội). Kết quả cho thấy các loại thuốc giải phóng tốc độ của hệ thống được xử lý 90 ° C rõ ràng nhanh hơn so với hệ thống bị dập tắt. Nhưng trong giai đoạn cuối, tốc độ phát hành của hai hệ thống đến gần nhau. Có thể thấy rằng hệ thống phân hủy PBS có thể kiểm soát được bằng cách thay đổi kỹ thuật xử lý nhiệt để kiểm soát việc giải phóng thuốc.

4) Cellulose acetate

Cellulose acetate được làm từ cellulose thực vật acetyl và có thể làm suy giảm carbon dioxide và nước trong môi trường tự nhiên. Nó là một loại nhựa có thể phân hủy sinh học thân thiện với môi trường. Tùy thuộc vào mức độ thay thế, cellulose acetate có thể được chia thành cellulose monoacetate, cellulose diacetate và cellulose triacetate.

Thay thế hydroxyl của phân tử cellulose bằng acetyl có thể làm giảm chức năng của liên kết hydro và tăng không gian giữa các phân tử cellulose. Do đó, diacetate cellulose (hoặc Ca ngắn) thực hiện nhựa nhiệt dẻo.

Công thức phân tử của CA

Tính chất của CA tương tự như nhựa phổ quát. Tính minh bạch của nó là khá tốt, với độ truyền qua hơn 85% và phù hợp với các yêu cầu của nhựa trong suốt. Nó bên cạnh đặc trưng bởi khả năng xử lý tốt, hình thành phim dễ dàng, tính ưa nước nổi bật, thông lượng lớn và khả năng kháng clo cao. Nhờ các tính năng này, nó có thể được xử lý cho tất cả các loại màng thẩm thấu và được sử dụng để khử muối và xử lý nước.

Các ứng dụng phổ biến nhất của CA là bộ lọc thuốc lá, tay cầm dụng cụ, tay cầm xe đạp, giá đỡ bút, khung thủy tinh, hộp đựng dầu hoặc benzen, vật liệu cách nhiệt, hồ sơ và màng đóng gói ... Bên cạnh đó, không được dệt từ CA là y tế cấp cao và vật liệu vệ sinh và có thể được sử dụng trong băng bó phẫu thuật. Nó sẽ không tuân thủ vết thương.

Dựa trên tài sản nhiệt dẻo của CA, Tiến sĩ Hou Huimin, với nhóm của mình tích hợp các phương pháp sản xuất phim nhựa công nghiệp, ý tưởng đóng gói và công nghệ cắt laser có độ chính xác cao và phát triển công nghệ lớp phủ nhiệt dẻo cho máy bơm thẩm thấu. Công nghệ mới này bao gồm ba bước: đùn nhiệt và tạo thành màng, lớp phủ nhiệt và cắt laser.

Cả hai viên bọc nhựa nhiệt dẻo metformin hydrochloride và viên nhựa nhựa nhiệt dẻo nifedipine được điều chế bởi công nghệ mới này có đặc điểm giải phóng thứ tự không có đặc điểm của máy tính bảng điều khiển bơm thẩm thấu phổ biến. So với công nghệ lớp phủ phun phổ biến, công nghệ mới này có các tính năng sau:

A. Nó không áp dụng dung môi hữu cơ dễ bay hơi, không tạo ra bụi và tạo ra màng lớp phủ nhiệt dẻo và các viên được tráng sẽ không gây ô nhiễm môi trường;

B. Phim lớp phủ được chuẩn bị riêng để kiểm soát hiệu suất và đảm bảo chất lượng thuốc;

C. Lớp phủ, cắt laser và bao bì vỉ có thể được hoàn thiện liên tục, phù hợp hơn với sản xuất tự động và thông minh;

D. CA có thể thay thế PVC luôn được sử dụng trong bao bì vỉ, thân thiện hơn với môi trường.

1. Triển vọng

Các sinh học được giới thiệu ở trên đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Nhựa tinh bột chủ yếu được xử lý thành tấm đùn, màng thổi, sản phẩm ép phun, hộp đựng và đồ chơi, chỉ khâu bằng phẫu thuật, vật liệu cố định chỉnh hình và vật liệu nhãn khoa Đối với thực phẩm, mỹ phẩm và thuốc, bộ đồ ăn, dụng cụ y tế dùng một lần, phim nông nghiệp, vật liệu giải phóng bền vững cho vật liệu polymer y tế AD thuốc trừ sâu và phân bón ...

Trong sản xuất thực tế của chúng tôi, cũng có một số loại nhựa phổ biến khác, bao gồm PE, PP, PVC và PET. Chúng có thể được thay thế bởi các bioplastic này như sau ；

Nhựa phổ biến			Nhựa thay thế
Tên	Ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và nhu yếu phẩm hàng ngày	Ứng dụng trong ngành dược phẩm
VẬT CƯNG	Chai nước khoáng, chai đồ uống có ga ...	Chai thuốc	PHA, PBS, PLA
HDPE	Sản phẩm làm sạch, sản phẩm tắm ...	Ống truyền dịch	Nhựa tinh bột, PBS
PVC	Hiếm khi được sử dụng	Gói vỉ	PHA, PLA, CA
LDPE	Phim giữ mới, phim nhựa ...	Túi nhựa	Nhựa tinh bột, PBS, CA
Pp	Hộp bữa ăn (thích hợp cho lò vi sóng)	Chai truyền dịch	Nhựa tinh bột, PLA, PBS
PS	Hộp mì ngay lập tức, hộp thức ăn nhanh ...	Người giữ thuốc, vật liệu đệm ...	Nhựa tinh bột, PLA, PHA

Bảng có thể cho chúng ta biết rằng các loại nhựa phổ biến cho gói bên trong (chai, vỉ ..) và gói bên ngoài (túi nhựa, màng nhựa, người giữ thuốc ...) tất cả các loại thuốc đều có thể được thay thế bằng nhựa phân hủy sinh học.

Khi khoa học phát triển, sinh vật học loại mới sẽ có được ngày càng nhiều chức năng và tính chất của nhựa thông thường và trở nên kinh tế và thực tế hơn. Bên cạnh đó, chúng có thể được tái chế trong hệ sinh thái và không tạo ra ô nhiễm dưới dạng vật chất vô cơ. Nó có một xu hướng nhất định cho ngành công nghiệp bao bì thuốc trong tương lai để áp dụng sinh học và giảm dần và loại bỏ nhựa hóa thạch-cơ sở dần dần.