Bruk av kapsler er høyst aktuelt i mange applikasjoner hvor man ønsker å beskytte ingredienser eller oppnå en spesifikk effekt ved kontrollert utlekking. Typiske stoffer som ønskes innkapslet er smaksstoffer, duftstoffer, enzymer, bakterier, biocider, katalysatorer, medisiner, monomerer, næringsstoffer, fargestoffer etc.
Polymerpartikler blir også brukt som fyll- og tilsetningsstoffer til bulkmaterialer og belegg for å tilføye nye eller forbedrede egenskaper. Eksempler er økt styrke, farge, sporbarhet, slagfasthet, etc.
Overflatemodifisering av polymerpartikler og kapsler utføres for å oppnå skreddersydde egenskaper, som økt kompatibilitet mot ulike omgivelser (bl.a. interaksjon med biologiske komponenter, stabilitet i blod), blandbarhet med bulkmateriale eller sluttproduktet, spesifikk binding mot ulike molekyler, eller for å innføre skreddersydde overflater for spesifikke anvendelser.
SINTEF besitter avansert utstyr for karakterisering av partikler og kapsler, som instrumenter for måling av størrelse, størrelsesfordeling og overflateladning/zetapotensiale. Utstyret inkluderer et laboratorium for karakterisering av porøse polymerpartikler og andre materialer mhp tetthet, porevolum og porestørrelsesfordeling (ved kvikksølv-porosimetri). SINTEF har også en avansert analysepark hvor molvekt og sammensetning av polymerer kan bestemmes, og utlekking av aktive stoffer fra kapsler kan undersøkes, også i komplekse media.
Eksempler på bruk av polymerpartikler:
- Magnetiske partikler for medisinske formål (isolering og opprensing av DNA/RNA, proteiner, celler, bakterier etc)
- Fluorescerende nanopartikler for bruk i diagnostiske analyser
- Partikler for opprensing av vann forurenset av radioaktivt avfall
- Polymerpartikler for fjerning av hormonhermere i vann
- Polymerpartikler for bruk i kromatografikolonner
- Metallbelagte polymerpartikler for bruk i ledende lim
- Hybridpartikler for bindemidler i maling
- Additiver for polymerer og for maling
- Polymerpartikler for reduksjon av friksjon i vann- og oljebaserte borevæsker
- Svellbare polymerpartikler for vannblokkering i brønnformasjoner
Eksempler på bruk av polymerkapsler:
- Nanopartikler og nanokapsler for målrettet diagnostikk og medisinering innen nanomedisin
- Innkapsling av parfyme for produkter innen personlig pleie
- Innkapsling av Dødehavsmineraler og vitaminer for bruk i dermatologiske produkter
- Innkapsling av biocider for antifouling maling
- Fremstilling av selvhelende materialer ved bruk av kapsler som inneholder monomerer e.l. til bruk i tekstiler, belegg og elektriske isolasjonsmaterialer
- Kapsler for bruk til medisinering av oljebrønner for økt oljeutvinning
- Innkapsling av korrosjonsinhibitorer i belegg for offshore, vindenergi etc
Metoder
Partikler og kapsler kan fremstilles med størrelser i området fra nano til flere hundre mikrometer i diameter, med smale (monodisperse) og brede størrelsesfordelinger. Et bredt utvalg av polymerer kan benyttes, fra akrylater og styren til kondensasjonspolymere som polyurea og silika og biopolymerer som kitosan. Porøse og kompakte partikler med ulike additiver kan fremstilles.
Ulike teknikker SINTEF behersker er:
- Emulsjonspolymerisasjon
- Miniemulsjonspolymerisasjon
- Minisuspensjonspolymerisasjon
- Dispersjonspolymerisasjon
- Suspensjonspolymerisasjon
- Membranemulgering
- Sol-gel fremstilling
- Nano spraytørking
- Innkapsling ved grenseflatepolymerisasjon
