一種高粘彈性Pickering乳液及其制備方法和應(yīng)用與流程

本發(fā)明設(shè)計(jì)一種pickering乳液，尤其涉及一種高粘彈性pickering乳液及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

pickering乳液主要由無機(jī)剛性粒子或具有良好表面潤(rùn)濕性的聚合物軟粒子穩(wěn)定而成。這些吸附的粒子通過創(chuàng)建強(qiáng)靜電斥力，大的空間位阻或高的界面粘度而障礙液滴聚并，導(dǎo)致乳液保持穩(wěn)定多年(pawaretal.,2011；tambeetal.,1993)。一個(gè)穩(wěn)定的pickering乳液被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，如食品、化妝品、涂料、農(nóng)藥以及各種工業(yè)生產(chǎn)過程如乳液聚并、金屬切割和清洗和納米粒子的合成(fangetal.,2015；liuetal.,2006；xiaoetal.,2016)。然而，相反的破乳過程在一些工業(yè)過程如工業(yè)提取石油回收也有至關(guān)重要的應(yīng)用(rosenetal.,2012)。此外，暫時(shí)穩(wěn)定乳液即在某一特定時(shí)間內(nèi)需要穩(wěn)定隨后必須破乳(zhuetal.,2015)，例如刺激響應(yīng)型乳液(ph值(tuetal.,2014)，溫度(zoppeetal.,2012)，氧化還原(quesadaetal.,2013)，光照射(tanetal.,2014)和磁場(chǎng)(blancoetal.,2013))，它可以在穩(wěn)定和不穩(wěn)定之間相互轉(zhuǎn)化通過一定環(huán)境因素的刺激，近年來人們對(duì)它們的關(guān)注越來越多。

sio2作為一類生物材料和顆粒乳化劑被廣泛研究由于其獨(dú)特的功能，包括：(i)可控的形態(tài)；(ii)在水介質(zhì)中具有良好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性以及高分散性；(iii)良好的擴(kuò)散屏障作用；(iv)優(yōu)良的生物相容性(美國食品和藥物管理局(fda)將sio2作為公認(rèn)安全(gras)的材料)；(v)可調(diào)的物理和化學(xué)表面(wibowoetal.,2016)。然而，純二氧化硅顆粒親水性強(qiáng)，不利于作為顆粒乳化劑穩(wěn)定pickering乳液。此外，二氧化硅表面無羧基或氨基存在，所以它不能表現(xiàn)出良好的ph響應(yīng)。因此，改性二氧化硅勢(shì)在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高粘彈性pickering乳液，其能達(dá)到延長(zhǎng)乳液穩(wěn)定時(shí)間，完善了二氧化硅在某些領(lǐng)域的應(yīng)用(如食品、化妝品和醫(yī)藥等)。

本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供一種多層接枝二氧化硅納米粒，其通過利用層層分子印跡將氨基封端二氧化硅和醛基封端二氧化硅進(jìn)行共價(jià)組裝，根據(jù)需要重復(fù)進(jìn)行印跡過程，直到達(dá)到所需的二氧化硅層數(shù)而制得。

其中，所述分形二氧化硅的二氧化硅層數(shù)根據(jù)需要設(shè)置，例如可以為1層、2層、3層、4層、5層、6層或6層以上。

本發(fā)明的第二個(gè)方面是提供一種如本發(fā)明第一個(gè)方面所述的多層接枝二氧化硅納米粒的制備方法，利用層層分子印跡將氨基封端二氧化硅(guanetal.,2009)和醛基封端二氧化硅(shietal.,2009)進(jìn)行共價(jià)組裝，根據(jù)需要重復(fù)進(jìn)行印跡過程，直到達(dá)到所需的二氧化硅層數(shù)而制得。

其中，氨基封端二氧化硅(guanetal.,2009)和醛基封端二氧化硅(shietal.,2009)可以采用已公開的方法制備而成，本發(fā)明在此不再贅述。

本發(fā)明的第三個(gè)方面是提供一種高粘彈性pickering乳液，其包括油相和水相，并采用本發(fā)明第一個(gè)方面所述的多層接枝二氧化硅納米粒為穩(wěn)定劑。

優(yōu)選地，分散在水相或者油相中的多層接枝二氧化硅納米粒的濃度為2-20％(w/v)，進(jìn)一步優(yōu)選為5-15％(w/v)。即，當(dāng)多層接枝二氧化硅納米粒分散在水相中或者油相中時(shí)，其濃度均為1-20％(w/v)，例如1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％或19％，優(yōu)選5-15％(w/v)。因?yàn)槎鄬咏又Χ趸杓{米粒濃度越低，吸附在油水界面的顆粒數(shù)量不足以穩(wěn)定乳液，甚至無法形成乳液，油水兩相分層；多層接枝二氧化硅納米粒濃度越高，易導(dǎo)致顆粒分散不均勻，分散顆粒的體系粘度過大，影響乳液形成。

優(yōu)選地，所述油相包括與水不互溶或微溶于水的溶劑，所述溶劑優(yōu)選為硅油、脂肪酯類、芳香烴、c鏈長(zhǎng)度為6-16的烷烴和醇類、c鏈長(zhǎng)度為22-50的石油烴類中的任意一種或者至少兩種的混合物，進(jìn)一步優(yōu)選為脂肪酯類、c鏈長(zhǎng)度為6-16的烷烴或醇類中的任意一種或者至少兩種的混合物。

所述油相可以僅由與水不互溶或微溶于水的溶劑組成，優(yōu)選地，所述油相中可包含其他可溶性物質(zhì)，所述油溶性物質(zhì)選自脂溶性藥物、脂溶性標(biāo)記物、脂溶性酶類或脂溶性蛋白中的任意一種或者至少兩種的混合物。

優(yōu)選地，所述水相包括水、磷酸鹽緩沖液、醋酸鹽緩沖液、檸檬酸緩沖液或tris緩沖液中的任意一種或者至少兩種的混合物。

優(yōu)選地，所述水相還包括其他水溶性物質(zhì)，所述水溶性物質(zhì)為鹽類、抗體、蛋白多肽藥物酶類、細(xì)胞因子或糖類中的任意一種或者至少兩種的混合物。所述鹽類物質(zhì)為氯化鈉、乙酸鈉、氯化鉀、氯化鈣等。

優(yōu)選地，所述油相和水相的體積比是1:20-20:1。

本發(fā)明的第四個(gè)方面是提供一種如本發(fā)明第三個(gè)方面所述的高粘彈性pickering乳液的制備方法，其特征在于，取本發(fā)明第一個(gè)方面所述的多層接枝二氧化硅納米粒分散于水相中，加入油相，高速剪切，即得。

本發(fā)明的第五個(gè)方面提供一種高粘彈性pickering載藥乳液，其包括油相和水相，采用權(quán)利要求1或2所述的多層接枝二氧化硅納米粒為穩(wěn)定劑，其中，藥物溶解在油相或水相。

其中，藥物可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，本發(fā)明不對(duì)其進(jìn)行限定。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，采用了高效氯氟氰菊酯，則油相可以為高效氯氟氰菊酯的甲苯溶液。其中，高效氯氟氰菊酯的甲苯溶液中高效氯氟氰菊酯的濃度本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和需要調(diào)整，本發(fā)明不作限定。優(yōu)選地，高效氯氟氰菊酯的甲苯溶液中高效氯氟氰菊酯的濃度為1-20％(w/v)。

優(yōu)選地，所述水相包括水、磷酸鹽緩沖液、醋酸鹽緩沖液、檸檬酸緩沖液或tris緩沖液中的任意一種或者至少兩種的混合物。

優(yōu)選地，所述水相還包括其他水溶性物質(zhì)，所述水溶性物質(zhì)為鹽類、抗體、蛋白多肽藥物酶類、細(xì)胞因子或糖類中的任意一種或者至少兩種的混合物。所述鹽類物質(zhì)為氯化鈉、乙酸鈉、氯化鉀、氯化鈣等。

優(yōu)選地，所述油相和水相的體積比是1:20-20:1。

本發(fā)明的第六個(gè)方面是提供一種如本發(fā)明第五個(gè)方面所述的高粘彈性pickering載藥乳液的制備方法，取本發(fā)明第一個(gè)方面所述的多層接枝二氧化硅納米粒分散于水相中，加入油相，高速剪切，即得。

本發(fā)明的第七個(gè)方面提供一種如本發(fā)明第一個(gè)方面所述的多層接枝二氧化硅納米粒、或者如本發(fā)明第三個(gè)方面所述的高粘彈性pickering乳液、或者如本發(fā)明第四個(gè)方面所述的高粘彈性pickering載藥乳液的用途，其用于生物醫(yī)藥、化妝品、食品、石油和廢水處理領(lǐng)域。

本發(fā)明通過層層分子印記技術(shù)合成分形二氧化硅，可用于制備高粘彈性pickering乳液，所得乳液，粘彈性高，穩(wěn)定性優(yōu)良，釋藥性良好。此外，所用原料二氧化硅顆粒廉價(jià)易得，生產(chǎn)成本低廉，良好的生物相容性更使其在食品、化妝品以及醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用不受限制。層層分子印記技術(shù)操作簡(jiǎn)單容易，易于工業(yè)化。

附圖說明

圖1為分形二氧化硅的合成機(jī)理圖。

圖2為高粘彈性乳液液滴形貌。

圖3為lch累積釋放率曲線(a)以及weibull模型擬合曲線(b)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，以更好地理解本發(fā)明。

1、分形sio2的合成

首先制備氨基封端二氧化硅(sio2-nh2)顆粒(guanetal.,2009)。步驟如下：取1.0g親水性二氧化硅和10mlapts加入到50mlph＝3.6的乙醇/水(v/v＝3:1)后，在80℃下回流12h?；旌弦弘x心后，用乙醇和水各沖洗三次，冷凍干燥得到氨基封端二氧化硅顆粒(sio2-nh2)。然后制備醛基封端二氧化硅顆粒(sio2-cho)(shietal.,2009)，步驟如下：取0.5g上述顆粒分散在30ml(ph＝8)磷酸緩沖溶液后，加入50ml25％ga。在室溫下攪拌反應(yīng)12h。將混合物離心后，用乙醇和水各沖洗三次，冷凍干燥得到醛基封端二氧化硅顆粒。最后利用層層分子印跡將sio2-nh2和sio2-cho進(jìn)行共價(jià)組裝，重復(fù)進(jìn)行印跡過程，直到達(dá)到所需的二氧化硅層數(shù)，得到分形二氧化硅。在本實(shí)施例中最終合成一層氨基封端二氧化硅(sio2-1)、雙層氨基封端二氧化硅(sio2-2)、四層氨基封端二氧化硅(sio2-4)和六層氨基封端二氧化硅(sio2-2)。反應(yīng)機(jī)理圖如圖1。

2、高粘彈性pickering乳液的制備

取20mg上述合成的分形二氧化硅分散于10ml純水中，然后加入10ml液體石蠟，采用fa25高速剪切機(jī)在25000rpm下剪切混合20min。通過光學(xué)顯微鏡等觀察液滴的形貌等，結(jié)果如圖2所示。從圖2可知，各向異性二氧化硅顆粒相比于球型顆粒能在更低的濃度下形成體積填充網(wǎng)絡(luò)，使乳液更加穩(wěn)定，各向異性的分形結(jié)構(gòu)中的接觸點(diǎn)易于在水相中交聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，乳液液滴將被固定在這些網(wǎng)絡(luò)中，使乳液更加穩(wěn)定。

3、高粘彈性pickering載藥乳液的制備和控釋

載藥乳液的制備如下：取8mg上述分形二氧化硅分散在6ml出水中,然后加入2ml10％高效氯氟氰菊酯(lch)甲苯溶液，采用fa25高速剪切機(jī)在25000rpm下剪切混合20min。

載藥乳液釋藥實(shí)驗(yàn)：取5ml乳液加入透析袋中，放入400ml25％甲醇溶液中進(jìn)行透析。在預(yù)定的時(shí)間間隔(如10min、20min、1h或3h)，將透析袋取出放入一個(gè)全新的透析液中，收集原來透析液5ml。重復(fù)此步驟，直至透析結(jié)束。

lch的濃度通過6890n氣相色譜(gc)測(cè)定。色譜條件為：ecd檢測(cè)器；db-1石英毛細(xì)管柱(30m×0.25mm×0.25m)；載氣流速：1ml/min；柱溫：250℃；入口和檢測(cè)器溫度分別為230℃和320℃。所有測(cè)試都重復(fù)兩次。累積釋放量計(jì)算公式如下：

f是累積釋放量，ve是每次取樣體積，v0透析液體積，ci和cn分別是第i次和第n次藥物在透析液中的濃度。mptx是乳液中藥品總質(zhì)量。

weibull模型公式如下：

lnln(1/(1-f))＝blnt+lna(2)

f和t是累積釋放量和時(shí)間，a和b是常數(shù)。

藥物緩釋數(shù)據(jù)如圖3a所示。sio2-1，sio2-2，sio2-4和sio2-6的累積釋放量分別是99.9％、98.5％、94.7％和99.2％。結(jié)果表明，sio2-4緩釋效果最佳。sio2-1乳液在600min左右由于乳液破乳發(fā)生了明顯的突釋現(xiàn)象。sio2-6在200min完成釋藥，釋藥最快。sio2-2和sio2-4乳液，在300min前釋放迅速，之后，隨著濃度差的減小，釋放率也降低。。

根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)得到weibull模型擬合曲線如圖3b所示。r²、b和相對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散機(jī)制展現(xiàn)在表1。結(jié)果表明，隨著二氧化硅層的增加，r²增大，說明層二氧化硅越多，更適合weibull模型。由b值的變化可知，sio2-1和sio2-4b值低于0.75，證明此兩種乳液緩釋遵循fick擴(kuò)散機(jī)理。此外，對(duì)sio2-4介質(zhì)的障礙大于sio2-1。sio2-2乳液的b＝0.9733，s屬于combined(fickianandcaseiitransport)擴(kuò)散機(jī)制。sio2-6則屬于complex擴(kuò)散機(jī)制。

表1weibull模型參數(shù)對(duì)比

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。