روش­های تولید صنعتی جامدات ریز در حد میکرو و نانو با کنترل توزیع اندازه ذرات اهمیت فراوانی در صنایع مختلف از جمله صنایع شیمیایی و دارویی دارد. در روش­های قدیمی استفاده از روش­های مکانیکی جهت کاهش اندازه ذرات بیشتر مورد توجه بوده است. از جمله این روش­ها آسیاب کردن، خرد کردن ، تبلور مجدد ذرات مورد نظر بوسیله حلال دیگر و همچنین روش­هایی نظیر استفاده از خشک کردن پاششی^[۸] می­باشد. هر کدام از روش­های ذکر شده قدیمی دارای معایبی نظیر تغییر کیفیت مواد بعلت اثرات گرمایی و یا شیمیایی و تغییرات دما، مصرف زیاد حلال، مشکلات زدودن حلال همراه کریستال بخصوص در تولید قرص­ها، توزیع وسیع و نامناسب ذرات، تنش زیاد مکانیکی و دمایی، مشکلات محیط زیستی به علت استفاده از مقدار زیاد حلال­های آلی می­باشد[۸].
بنابراین برای مرتفع ساختن مشکلات فوق نیاز به استفاده از روش­های نوین جهت تولید ذرات ریز در مقیاس میکرو یا نانو با توزیع اندازه ذرات کنترل شده وهمچنین کیفیت کریستال­های تشکیل شده از نظر خلوص و شکل هندسی آنها می­باشد. بعلاوه امروزه رعایت قوانین زیست محیطی و بهبود کیفیت تولید مواد مختلف موجب استفاده روز­افزون از فناوری­های نوین شده است. بنابراین شناخت صحیح فرآیندهای فوق بحرانی و پارامترهای موثر در فرآیندهای ذکر شده جهت تولید ذرات در مقیاس میکرو یا نانو با هندسه مناسب و نرخ کنترل شده ضروری می­باشد. از کاربردهای مهم اینگونه فرآیندها می­توان به تولید مواد مختلف نظیر داروها، پروتئینها، بیو پلیمرها و همچنین مواد شیمیایی در مقیاس میکرو یا نانو اشاره داشت.

با بهره گرفتن از روش­های فوق بحرانی می­توان محصولی با توزیع اندازه ذرات کنترل شده تولید نمود و همین امر موجب افزایش مطالعات در این زمینه شده است. روش­های تولید صنعتی جامدات ریز در حد میکرو و نانو با کنترل توزیع اندازه ذرات اهمیت فراوانی در صنایع مختلف از جمله صنایع شیمیایی و دارویی دارد. به عنوان مثال می­توان به تولید موادی نظیر رنگ­ها، پلیمرها، نمکها، قرصها و مواد دارویی دیگر شامل پروتئین­ها بوسیله این فناوری اشاره داشت [۹،۱۰،۱۱،۱۲،۱۳،۱۴،۱۵،۱۶،۱۷،۱۸].
تولید ذرات در اندازه­ های میکرو و نانو با بهره گرفتن از فناوری سیالات فوق بحرانی فرآیندهای فوق بحرانی برحسب اهداف مختلف، دارای تنوع بسیاری می­باشند ولی همگی بر پایه استفاده از برخی خواص گاز گونه نظیر نفوذپذیری و برخی خواص مایع گونه نظیر دانسیته سیال فوق بحرانی مورد استفاده، استوارند.
برخی از روش­های مورد استفاده در فناوری فوق بحرانی به ترتیب زیر می­باشند:

– RESS ( Rapid Expansion of Supercritical Solution )
– PGSS ( Particle from Gas-Saturated Solution/Suspension )
– SAS ( Supercritical Antisolvent System )
– GAS ( Gas Antisolvent System )
– PCA ( Precipitation with Compressed Antisolvent )
– ASES (Aerosol Solvent Extraction System )
– SEDS(Solution Enhanced Dispersion By Supercritical Fuids )

هر یک از فرآیندهای فوق دارای ویژگی­های خاصی بوده و در تولید ذرات با اندازه ریز و بسیار ریز مورد استفاده قرار می­گیرند[۹،۱۰،۱۱،۱۲،۱۳،۱۴،۱۹،۲۰،۲۱،۲۲]. در زیر به توضیح اجمالی برخی از روش­ها می­پردازیم.
۱-۸-۱- فرایند RESS
روش انبساط سریع محلول فوق بحرانی^[۹] شامل دو مرحله بوده بطوریکه در مرحله اول جزء حل شونده دلخواه در سیال فوق بحرانی در محفظه اشباع کننده حل می­ شود، سپس انبساط ناگهانی محلول فوق بحرانی از طریق نازلی که در خروجی محفظه اشباع کننده تعبیه شده است، انجام می­گیرد.

هنگامیکه سیال منبسط می­ شود، بعلت کاهش قدرت حلالیت در اثر انبساط، جزء حل شونده در قسمت خروجی با اندازه ذرات مناسب رسوب زایی نموده و جمع آوری می­ شود. کاهش فشار در این سیستم­ها بطور سریع می­باشد. بنابراین حالت فوق اشباع در این سیستم­ها به راحتی و در مقادیر بالا قابل تشکیل می­باشد و ذراتی با کیفیت مناسب تولید می­شوند. در بیشتر کارهای انجام شده به علت شرایط مناسب ذکرشده، این روش بیشتر مورد استفاده قرار گرفته و برای تولید مواد دارویی، پروتئین­ها و مواد انرژی زا مورد توجه قرار گرفته است[۹،۱۹،۲۳،۲۴،۲۵]. از دیگر مزایای این روش می­توان به خلوص بالای مواد تولید شده اشاره داشت. نمایی از فرایند فوق درشکل (۱-۲) نشان داده شده است.

شکل (۱-۲). نمایی از فرایند RESS[103].
از جمله موارد انجام شده می­توان به کاهش اندازه ذرات مواد دارویی و موادی که نسبت به فرآیندهای دمای بالا حساسیت دارند، اشاره داشت[۲۰،۲۴]. اسمیت^[۱۰] و همکارانش فرایند روش انبساط سریع محلول فوق بحرانی را جهت تولید مواد مختلف نظیر اکسید فلزات، پلیمرها با هندسه و اندازه مناسب بکار برده و تاثیر انبساط اولیه را بر روی شکل و هندسه ذرات را مورد مطالعه قرار دادند[۲۵،۲۶،۲۷،۲۸،۲۹]. همچنین فرایند روش انبساط سریع محلول فوق بحرانی در تولید ریز ذرات پلیمری اهمیت فراوانی داشته و می­توان به تولید ریز ذرات پلیمری نظیر پلی متیل متاکریلات^[۱۱]، پلی کاپرولاکتون^[۱۲]و پلی اتیل متاکریلات^[۱۳] توسط لی^[۱۴] و شاین^[۱۵] اشاره نمود.[۳۰،۳۱]
شکل (۱-۳) : تصاویر SEM ذرات Griseofulvin و β_Sitosterol تولید شده بوسیله روش RESS [32]
شکل (۱-۳) تصاویر نمونه­هایی از محصولات تولید شده در اندازه­ های ریز را بوسیله روش روش انبساط سریع محلول فوق بحرانی نشان می­دهد. همانطور که مشاهده می­ شود اندازه ذرات و توزیع اندازه آنها در شکل­ها مشخص می­باشند. اندازه ذرات تولید شده Griseofulvin و β_Sitosterol در مقیاس ۲۰۰ نانومتر می­باشد[۳۳].
۱-۸-۲- فرایند PGSS
در روش PGSS با افزایش فشار، میزان حلالیت سیال فوق بحرانی در فاز مایع افزایش یافته در نتیجه نقطه ذوب جزء حل شدنی کاهش می­یابد و با این روش می­توان نقطه ذوب مواد با جرم مولکولی بالا را کاهش داد. گاز تزریق شده که معمولا دی اکسید­کربن می­باشد موجب کاهش نقطه ذوب جامدات می­گردد و به این ترتیب محلول اشباع تشکیل می­گردد. پس از تشکیل محلول اشباع، اجازه داده می­ شود محلول منبسط گردد. در اثر انبساط، گاز سبک تبخیر شده و دمای سیستم بدلیل پدیده ژول- تامسون کاهش می­یابد و بدلیل کاهش همزمان دما و فشار حالت فوق اشباع بوجود می ­آید و به این ترتیب ذرات ریز تشکیل می­گردد [۹،۱۰،۱۱،۱۲،۱۳،۱۴،۱۵،۱۶،۱۷].
نمای کلی از این فرایند در شکل (۱-۴) نشان داده شده است.