Flüchtigkeit mit mehrschichtigen Hüllen steuern
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Die Freisetzungsrate eines verkapselten flüchtigen Stoffes wird durch drei Variablen bestimmt: die Zahl der Hüllschichten, die Durchlässigkeit jeder Schicht und die Ölphase, in der der Wirkstoff gelöst ist. Vegalab baut bis zu 20 Biopolymerschichten auf, sodass sich die Freisetzung einstellen lässt, statt festgelegt zu sein.
Vom Freisetzungsschub zur anhaltenden Freisetzung
Ein reines ätherisches Öl auf einer Oberfläche verhält sich wie eine offene Schale: Die Verdunstung ist zu Beginn am schnellsten, und die Oberfläche leert sich rasch. Eine einwandige Kapsel bremst diesen Schub, platzt aber oft und gibt alles auf einmal frei. Eine mehrschichtige Hülle schaltet Diffusionsbarrieren hintereinander, sodass der Wirkstoff jede Schicht durchqueren muss, um die Oberfläche zu erreichen. Das Ergebnis ist eine flachere Freisetzungskurve, mit weniger Verlust in den ersten Stunden und mehr verfügbarem Wirkstoff in den folgenden Tagen.
Die Designvariablen
Die Schichtzahl bestimmt die gesamte Diffusionsweglänge. Die Schichtchemie bestimmt Durchlässigkeit und Ansprechverhalten: Manche Biopolymere quellen bei Feuchtigkeit auf und öffnen sich, andere bleiben geschlossen, bis sie abgerieben werden oder mit Lipiden auf der Kutikula eines Gliederfüßers in Kontakt kommen. Das Kernöl senkt den Dampfdruck des gelösten Wirkstoffs und hält ihn in einem flüssigen Reservoir. Die Partikelgröße bestimmt Oberfläche und Haftung auf Substraten. Jede Variable wägt Freisetzungsrate gegen Wirkungseintritt ab, und das richtige Gleichgewicht ist bei einem Produkt für schnellen Knockdown ein anderes als bei einem Barriereprodukt.
Die Messung
Aussagen zur Freisetzung müssen gemessen, nicht modelliert werden. Die maßgeblichen Tests sind der Headspace- oder gravimetrische Wirkstoffverlust über die Zeit bei definierter Temperatur und Luftströmung, der auf behandelten Substraten verbleibende Wirkstoff in festgelegten Abständen sowie Biotests gealterter Rückstände gegen den Zielschädling. Der Zeckenversuch von Vegalab lässt verkapselte und reine Geraniol-Rückstände bis Tag 1, 7, 14 und 28 altern und setzt Nymphen jedem davon aus, was Freisetzungsdaten mit der biologischen Wirkung verknüpft. Freisetzung und Biotest zusammen sind die einzige Grundlage für jede Aussage zur Restwirkung.
Wichtige Fakten
- Die Plattform von Vegalab baut mehrschichtige, biologisch abbaubare Kapseln mit bis zu 20 programmierbaren Schichten aus lebensmitteltauglichen Biopolymeren (Vegalab-Technologieplattform, /technology).
- Die Verkapselung von Nootkaton in Lignin verringerte Volatilität und Photoabbau und erhöhte die Toxizität für Nymphen von Ixodes scapularis im Vergleich zu einer emulgierbaren Formulierung (Behle et al. 2011, J Med Entomol 48:1120).
- Die Mikroverkapselung ätherischer Öle wird in einer Übersichtsarbeit als Mittel beschrieben, Volatilität und oxidativen Abbau zu verringern (Bakry et al. 2016, Compr Rev Food Sci Food Saf 15:143).
Wie unsere Ausbringungstechnologie zum Einsatz kommt
Die Hülle setzt direkt bei der Verdunstung an: Der Wirkstoff im Kern ist der Luft erst ausgesetzt, wenn er durch die Schichten diffundiert. Die Zusammensetzung der Schichten lässt sich so wählen, dass sie sich bei Kontakt mit kutikulären Lipiden oder bei Feuchtigkeit öffnen, sodass mehr Wirkstoff am Schädling statt in die Luft freigesetzt wird. Das nachzuweisende Ergebnis ist ein geringerer Wirkstoffverlust pro Tag bei gleicher Anfangsbeladung.
Formulierungspartner: Fordern Sie Daten zur Freisetzungskurve von verkapseltem Geraniol an.