आरोग्याचे दृष्टीने उपद्रवकारक असणाऱ्या बाह्य घटकांपासून पदार्थांना सुरक्षित ठेवण्यासाठी अब्जांश कुपींचा वापर केला जातो.
रचना : अब्जांश कुपीचे दोन प्रमुख भाग असतात : (१) कुपीचा अंतर्भाग/गाभा (Core), (२) बाह्य आवरण (Shell).
(१) अंतर्भाग : ज्या पदार्थांचे संरक्षण करायचे आहे असे पदार्थ अब्जांश कुपीच्या गाभ्यामध्ये ठेवलेले असतात. ते साधारणपणे द्रव किंवा घन अवस्थेतील असतात. उदा., जवस तेल, करंज तेल, पाणी-विरहित एरंडेल तेल (Dehydrated castor oil), डायसायक्लोपेंटाडाइन (Dicyclopentadiene) इत्यादी.
(२) बाह्य आवरण : अब्जांश कुपीचे बाह्य आवरण तिच्या आतील भागाचे संरक्षक कवच असते. सामान्यत: घन अवस्थेतील बहुवारिक पदार्थांपासून (Polymers) ते बनवलेले असते. उदाहरणार्थ: फिनॉल फॉर्माल्डिहाइड (Phenol formaldehyde), मेलॅमाइन फॉर्माल्डिहाइड (Melamine formaldehyde), युरिया फॉर्माल्डिहाइड (Urea formaldehyde), पॉलियुरिया (Polyurea), अल्जिनेट (Alginate), पॉलियुरिथेन (Polyurethane) इत्यादी. बाह्य आवरणाच्या स्वरूपानुसार बहुवारिक अब्जांश कुपी हा अब्जांश कुपीचा महत्त्वाचा प्रकार आहे.
प्रकार : अंतर्भागाच्या स्वरूपानुसार अब्जांश कुपींचे सामान्यत: तीन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाते.
(१) एकगाभीय कुपी (Monocore capsule) : या कुपीमध्ये एकच गाभा असतो. (२) द्विगाभीय कुपी (Dualcore capsule) : या कुपीमध्ये दोन गाभे असतात. (३) बहुगाभीय कुपी (Multicore capsule) : या कुपीमध्ये दोनपेक्षा जास्त गाभे असतात.
अब्जांश कुपीची उपयुक्तता : अब्जांश कुपीचे अनेक उपयोग आहेत. त्यातील काही पुढीलप्रमाणे —
(१) पदार्थांचे स्थिरीकरण : समुद्र, तलाव, नद्या अशा विविध जलस्त्रोतांमधून मिळणाऱ्या माशांमध्ये मानवी शरीराला उपयुक्त असे बहुअसंतृप्त चरबीयुक्त अम्ल (Polyunsaturated fatty acid) असते. परंतु, वातावरणातील ऑक्सिजनशी त्याचा संयोग होऊन त्याची अवनती (Degradation) झाल्याने त्याची उपयुक्तता कमी होते किंवा नाश पावते. त्यावर उपाय म्हणून अशा घटकांना अब्जांश कुपीत सुरक्षित ठेवून त्यांची स्थिरता वाढवली जाते.
मिश्रणातील विसंगत (Incompatible) पदार्थ म्हणजेच परस्परांशी जुळवून न घेणारे पदार्थ कधीकधी मिश्रणात स्थिर राहत नाहीत. असे पदार्थ योग्य त्या बहुवारिक अब्जांश कुपींमध्ये मिश्रण स्वरूपात ठेवल्यास ते स्थिर राहतात.
(२) अन्न उद्योग : वातावरणातील तापमान, आर्द्रता, पीएच (PH) मूल्य, बाष्पीभवन अशा विविध घटकांमुळे पदार्थांवर अभिक्रिया होऊन त्यांच्यात बदल होतात. साहजिकच त्यांच्या उपयुक्ततेवर विपरित परिणाम होतो. अशा पदार्थांना बहुवारिक अब्जांश कुपीत संरक्षित करून पर्यावरणातील अपायकारक घटकांपासून त्यांचा बचाव केला जातो. अन्न उद्योगामध्ये खाद्यपदार्थांचा दर्जा, स्वाद व टिकाऊपणा वाढवणे, ग्राहकांना आकर्षित करणारे परंतु, आरोग्याला अपायकारक नसलेले कृत्रिम रंग अन्न पदार्थांना देणे इत्यादी कामांमध्ये अब्जांश कुपीचा उपयोग केला जातो.
(३) वैद्यकीय उपयोग : (i) लक्षवेधी औषध वितरण (Targeted Drug Delivery) : कर्करोगावर उपचार करण्यासाठी कर्करोगाच्या गाठी जिथे आहेत त्या ठिकाणी नेमकेपणाने औषधी द्रव्ये सोडणे आवश्यक असते. अशी द्रव्ये आच्छादित (Encapsulate) करण्यासाठी अब्जांश कुपीचा वापर करतात. त्यामुळे अशा औषधांचे शरीराच्या इतर अवयवांवर होणारे अनुषंगिक दुष्परिणाम कमी होतात.
(ii) स्वाद आच्छादन (Taste masking) : चवीने कडू असलेली द्रवरूप औषध घेत असताना रुग्ण विरोध करतात किंवा टाळाटाळ करतात. त्यामुळे ते काही प्रमाणात वाया जाते. म्हणूनच ते जरुरीपेक्षा जास्त प्रमाणात दिले जाते. या गोष्टी टाळण्यासाठी तोंडातून द्यावयाची औषधे अब्जांश कुपीत टाकून त्यांच्या चवीचे मुख/स्वाद-आच्छादन करतात. त्याद्वारे औषधांचा कडवटपणा कमी होऊन ती चवीने गोडसर होतात.
(४) स्वयंलेपन (Self-healing coating) : एखाद्या वस्तूला काही कारणास्तव ओरखडे पडल्यास ते आपोआप भरून काढण्याची क्षमता असलेले व अब्जांश कुपींचा वापर करून बनवलेले लेप तयार करण्यात आले आहेत. असे लेप वस्तूंच्या पृष्ठभागावर उत्पादनाचे वेळी लावलेले असतात. वस्तूच्या पृष्ठभागावर काही कारणास्तव ओरखडे पडल्यास जेथे ओरखडे पडले असतील तेथील अब्जांश कुपीतील द्रवपदार्थ कुपीचे बाह्य आवरण तोडून बाहेर येतो आणि ओरखड्यांमुळे पडलेल्या खाचांमध्ये पसरतो. हवेतील ऑक्सिजन, आर्द्रता इत्यादी गोष्टींचा त्यावर इष्ट परिणाम होऊन द्रवरूपी लेपाचे घनरूपी लेपात रूपांतर होते व वस्तूवरील ओरखडे आपोआपच बुजले जातात. या प्रक्रियेमध्ये ओरखडे भरून काढण्यासाठी कोणत्याही स्वरूपातील मानवी हस्तक्षेपाची गरज नसते. त्यामुळेच या लेपांना ‘स्वयंलेप’ म्हणतात. ओरखडे भरण्याची ही प्रक्रिया आकृती ३ मध्ये दाखवली आहे. धातूंची गंज-रोधकता (Corrosion resistance) वाढवण्याठी देखील अशा प्रकारच्या लेपांचा वापर केला जातो.
(५) कृषी उद्योग : शेतीसाठी वापरली जाणारी अनेक कीटकनाशके विषारी असल्याने मानवी आरोग्यासाठी ती कमी-अधिक प्रमाणात घातक असतात. त्यामुळे त्यांचा वापर करीत असताना आवश्यक ती काळजी घ्यावी लागते. कीटकनाशकांमुळे होणाऱ्या दुष्परिणामांपासून बचाव करण्यासाठी अशी आरोग्यास अपायकारक असलेली कीटकनाशके एका बहुवारिकीय अब्जांश पदार्थांपासून बनलेल्या कुपीत द्रवरूप अवस्थेत साठवून ठेवतात. ती कुपीत बंदिस्त केल्यामुळे सुरक्षित राहतात. त्यांचा फवारा योग्य त्या मात्रेमध्ये करणे गरजेचे असते. असे केल्याने त्यांच्यामुळे मानवी आरोग्यास व पर्यावरणास होणाऱ्या धोक्याची तीव्रता कमी होते. अब्जांश कुपींचे आवरण बहुवारिक पदार्थांचे असल्याने आतील कीटकनाशक पदार्थांची स्थिरता वाढते. तणनाशक बनवण्यासाठी पॉलियुरियाच्या अब्जांश कुपीत पेंडीमिथिलीन (Pendymethelene) हा द्रवरूप अब्जांश पदार्थ बंदिस्त करतात.
(६) सुगंधी पदार्थ : काही सुगंधी द्रव्यांचे अल्प कालावधीतच वायूमध्ये रूपांतर होते. त्यामुळे ती अल्प काळ टिकतात. अशा सुगंधी द्रव्यांना बहुवारिकीय पदार्थांच्या अब्जांश कुपीत संरक्षित करून त्यांचा सुगंध दीर्घकाळ टिकवून ठेवता येतो. अशी द्रव्ये किंवा पदार्थ त्वचेवर लावल्यास त्यांचा सुगंध दीर्घकाळ टिकून राहतो.
अब्जांश कुपींच्या वैविध्यपूर्ण उपयोगांमुळे त्यांचा औद्योगिक उत्पादनांमधील वापर सातत्याने वाढत आहे.
संदर्भ :
- Ghosh, S.K.(Ed.) Self-healing Materials: fundamentals, design strategies and applications John Wiley & Sons, 2009.
- Gite, Vikas V., et al. Microencapsulation of quinoline… Progress in Organic Coatings 83 (2015): 11-18.
- Hedaoo, Rahul K., et al. Fabrication of dendritic 0 G PAMAM-based novel polyurea microcapsules for encapsulation of herbicide and release rate from polymer shell in different environment Designed Monomers and Polymers 17.2 (2014): 111-125.
- Nagavarma,Yadav et al. Different techniques for preparation… a review, Asian Journal of Pharmaceutical and Clinical Research 2012; 5(3):16-23.
- Park, Soo-Jin., et al. Preparation and characterization of microcapsules containing lemon oil Journal of Colloid and Interface Science 241.2 (2001): 502-508.
- White, Scott R., et al. Autonomic healing of polymer composites Nature 409.6822 (2001): 794.
समीक्षक – वसंत वाघ
