New methodologies for environmentally friendly microcapsule design

Abstract

En el camp de l'encapsulació, les microcàpsules que contenen perfum s'han convertit en vehicles eficaços per administrar ingredients actius en diverses aplicacions. L'objectiu d'aquesta tesi és augmentar la sostenibilitat de les microcàpsules sense comprometre'n l'eficiència d'alliberament d'ingredients actius. Per assolir aquest objectiu, considerant els complexos desafiaments tècnics que implica el desenvolupament de microcàpsules d'alt rendiment, una part important d'aquesta investigació es dedica a desenvolupar nous mètodes per obtenir una comprensió més profunda dels sistemes de microcàpsules de perfum, amb un èmfasi especial en la reactivitat dels components, les interaccions amb el perfum i les propietats mecàniques del producte final. Així, la investigació explora la cinètica de la reticulació mitjançant espectroscòpia infraroja per transformada de Fourier (FTIR) per proporcionar informació sobre els mecanismes subjacents a la formació de les parets. La nanoindentació s'empra per avaluar la duresa i el mòdul elàstic de films polimèrics que serveixen com a sistema model per a la paret de la càpsula, així com per mesurar la resistència general i les propietats mecàniques de les microcàpsules. A més, s'utilitza una anàlisi multivariable per definir el sistema òptim de cara a l'eficiència d'alliberament, tenint en compte propietats crítiques com ara l'eficiència d'encapsulació, el lliurament sobre teixits i les propietats mecàniques. En resum, aquesta investigació proporciona informació crucial per adaptar el disseny de microcàpsules eficients a les noves exigències de sostenibilitat. A més, aquest disseny planteja la possibilitat de reduir la quantitat d'ingredients actius utilitzats, degut a una major eficiència d'alliberament i a l'optimització d'altres propietats de les microcàpsules. Aquests avenços obren camí a processos de producció més sostenibles i respectuosos amb el medi ambient en la indústria de béns de consum, constantment en evolució.

En el campo de la encapsulación, las microcápsulas que contienen perfume se han convertido en vehículos eficaces para administrar ingredientes activos en diversas aplicaciones. El objetivo de esta tesis es aumentar la sostenibilidad de las microcápsulas sin comprometer su eficiencia de liberación de ingredientes activos. Para lograr este objetivo, considerando los complejos desafíos técnicos que implica el desarrollo de microcápsulas de alto rendimiento, una parte importante de esta investigación se dedica a desarrollar nuevos métodos para obtener una comprensión más profunda de los sistemas de microcápsulas de perfume, con especial énfasis en la reactividad de los componentes, sus interacciones con el perfume y las propiedades mecánicas del producto final. De esa manera, la investigación explora la cinética de la reticulación mediante espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) para proporcionar información sobre los mecanismos subyacentes a la formación de las paredes. La nanoindentación se emplea para evaluar la dureza y el módulo elástico de film poliméricos que sirven como sistema modelo para la pared de la cápsula, así como para medir la resistencia general y las propiedades mecánicas de las microcápsulas. Además, se utiliza un análisis multivariable para definir el sistema óptimo de cara a la eficiencia de liberación, teniendo en cuenta propiedades críticas como la eficiencia de encapsulación, la entrega sobre tejidos y las propiedades mecánicas. En resumen, esta investigación proporciona información crucial para adaptar el diseño de microcápsulas eficientes a las nuevas exigencias de sostenibilidad. Además, este diseño plantea la posibilidad de reducir la cantidad de ingredientes activos utilizados, debido a una mayor eficiencia de liberación y a la optimización de otras propiedades de las microcápsulas. Estos avances abren camino a procesos de producción más sostenibles y respetuosos con el medio ambiente en la industria de bienes de consumo, constantemente en evolución.

In the field of encapsulation, microcapsules containing perfume have emerged as effective vehicles for delivering active ingredients across various applications. The objective of this thesis is to increase the sustainability of microcapsules without compromising their delivery efficiency. To achieve this goal, considering the complex technical challenges involved in developing high-performance perfume microcapsules, a significant part of this research is dedicated to developing new methods to gain a deeper understanding of perfume microcapsule systems, with particular emphasis on perfume interactions, reactivity, and mechanical properties. The research explores the kinetics of crosslinking by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) to provide insights into the mechanisms underlying wall crosslinking. Nanoindentation is employed to assess the hardness and elastic modulus of polymeric films that serve as a model system for the capsule wall, as well as to measure the overall strength and mechanical properties of the microcapsules. Additionally, a multivariate analysis framework is utilized to define the optimal system for delivery efficiency, taking into consideration critical properties such as encapsulation efficiency, on-fabric delivery, and mechanical properties. In summary, this research provides crucial insights for tailoring microcapsule design to achieve optimal delivery efficiency. Furthermore, by designing, there is potential to reduce the amount of active ingredients used, owing to enhanced delivery efficiency and the optimization of other microcapsule properties. Such advances pave the way for more environmentally friendly and sustainable production processes in the fast-moving consumer goods industry.