無水乳化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

李倩　曲召輝　李麗　張晴　曹蕊　董銀卯

無水乳化作為一種新型技術(shù)，可乳化更多傳統(tǒng)乳化技術(shù)無法乳化的材料，從而整體提高乳化技術(shù)的乳化范圍。以下內(nèi)容主要以無水乳化為本體，參考國內(nèi)外研究發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)，試圖從無水乳化的類型、體系組成、性能特點(diǎn)、研究進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀等幾個(gè)方面介紹無水乳化，旨在使讀者更全面地了解無水乳化技術(shù)，以期為無水乳化技術(shù)的研究及發(fā)展提供參考。

大多數(shù)乳狀液是由水和非極性有機(jī)溶劑組成的，包埋于乳狀液中的物質(zhì)必須是可溶在水中或在非極性溶劑中。這種嚴(yán)格的溶解特性限制了可被包埋的物質(zhì)的量或類型，無水乳化液作為一種特殊的乳化形式，打破了這種局限性，擴(kuò)寬了乳化液中可包埋的物質(zhì)的范圍。從水樣的流體到黏稠的膏霜，乳狀液是化妝品中運(yùn)用最廣的一類劑型。乳化技術(shù)的突破對(duì)于化妝品的研究、生產(chǎn)、保存及使用等都有著極重要的意義。國外在20世紀(jì)七十年代就出現(xiàn)了在無水乳化方面的研究，但在國內(nèi)，無水乳化技術(shù)起步較晚，查找有關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)目前國內(nèi)在該技術(shù)上的研究相對(duì)較少。

1.無水乳化定義

無水乳化不同于含油、水兩相的一般的乳化體，而是采用各種多元醇和橄欖油等油類作為兩相制成的乳化體。極性相包括甘油，丙二醇，聚乙二醇400，用橄欖油作為非極相液體。乳化是通過陰離子陽離子非離子型表面活性劑實(shí)現(xiàn)的。無水乳液，也稱為油包油或非水乳液。首先由哈米爾和彼得森開發(fā)了兩個(gè)不混溶的液體，如蓖麻油/硅氧烷或乙二醇/脂族溶劑，通過不同低分子量的表面活性劑乳化。

2.無水乳化類型

現(xiàn)有的無水乳化體有油包油型（O/O）、油包醇型（P/O）和醇包油（O/P）三種類型。已經(jīng)發(fā)表的無水乳化體系的組成有碘油/無水乙醇，甲醇/環(huán)己烷、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）/環(huán)己烷、甲酰胺/環(huán)己烷、聚乙二醇400/石蠟、N，N-二甲基甲酰胺/液體石蠟丙酮/石蠟，甲醇/柴油，植物油（玉米油）/聚乙二醇400等。

3.無水乳化的穩(wěn)定性

適用于有水乳化的一些理論并不適用于無水乳化系統(tǒng)，例如Gr㈣的HLB理論，甘油包油型乳化液制備時(shí)所需表面活性劑的HLB值范圍為1.8至16.7，而油包甘油型乳化液制備時(shí)所需表面活性劑的HLB值范圍為4.0至11.0。通常情況下，無水乳狀液比含水乳狀液穩(wěn)定性更差，相對(duì)乳化劑的HBL值對(duì)無水乳液穩(wěn)定性的影響，乳化劑結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響，例如Span 85和Tween 80作為同類型非離子表面活性劑，它們結(jié)構(gòu)相似，復(fù)配時(shí)分7--E膠束界面排列不存在空間阻礙，而且親水性部分EO，-OH可以長短搭配，膠束表面的聚氧乙烯“外殼”更厚，增加了兩相之間的作用力，使制備的乳液更穩(wěn)定。目前有較多利用嵌段共聚物來穩(wěn)定無水乳液的研究，研究發(fā)現(xiàn)其對(duì)于無水乳液的穩(wěn)定具有較好的效果。除此之外，Ostwald熟化也被證明是影響無水乳狀液的穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素，因此可以通過化合物少量的溶解在油相中并且在連續(xù)相中有極低溶解度這一條件完全阻止Ostwald熟化，以便得到穩(wěn)定的乳液網(wǎng)。

4.無水乳化的應(yīng)用

4.1 難溶于水的藥物輸送

難溶于水的藥物輸送已經(jīng)成為很多研究的主題，也有些藥物在水的存在下是不穩(wěn)定的，因此不能被摻入含水制劑中。為了克服這些問題，乳狀液可以被制成沒有水相的乳狀液或油包油乳狀液。高載藥量的油包油乳狀液提高了藥物的生物利用度，油包油乳劑可用于水溶性不穩(wěn)定的化合物，使其得到更好透膜滲透和更高的生物利用度。

4.2 制備藥物微球

4.2.1 O/O乳化一溶劑揮發(fā)法制備微球

聚己內(nèi)酯（PCL）是一種半結(jié)晶性聚合物，其優(yōu)越的可生物降解性、良好的生物相容性和力學(xué)性能獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局FDA的批準(zhǔn)，可作為醫(yī)用材料應(yīng)用于人體。但由于PCL官能團(tuán)單一，疏水性強(qiáng)，結(jié)晶性也強(qiáng)，降解時(shí)間較長，使得它在醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面受到一定限制。聚乙二醇易溶于水，具有良好生物相容性，它能改善PCL結(jié)晶性強(qiáng)的缺點(diǎn)，也可以使降解時(shí)間縮短，因此，經(jīng)甲基化聚乙二醇（mPEG）改性的PCL，作為一種新型材料，可能在藥物緩釋方面有巨大的發(fā)展?jié)摿?。但由于其具有一定的親水性，常用的O/W法很難制得微球。故采用O/O乳化-溶劑揮發(fā)法制備mPEG-PCL微球。將mPEG-PCL分別于37℃溶解于5mL丙酮和5mL丙酮/二氯甲烷（1：1，1：4及4：1，V：V）的混合溶液中，濃度為50g/L，倒入45mL含w=0，5%司盤80的液體石蠟，25℃，600r/min機(jī)械攪拌，密閉15min，敞開1h，升溫至60℃，10min，立即冷卻至室溫，冷卻過程中將轉(zhuǎn)速調(diào)為300r/min。聚合物的丙酮/二氯甲烷溶液倒入石蠟中后形成液滴，二氯甲烷被提取到液體石蠟中（丙酮與石蠟不互溶，而二氯甲烷與石蠟互溶），從微球的形態(tài)上看，可認(rèn)為這一過程有利于微球內(nèi)部聚合物排列更加致密，因?yàn)閱为?dú)用丙酮作為溶劑形成的液滴中有很大空隙，比較松散。1h后，丙酮和二氯甲烷基本揮發(fā)完，微球既有破碎又有相互粘連，圓整性較差，熱處理（60℃，10min），共聚物材料處于熔融態(tài)，微球中高分子鏈段發(fā)生運(yùn)動(dòng)和重排。用此方法可使得到的微球比較致密，干燥后，放在水中，不易破碎。

4，2，2 無水法制備干擾素-α-2βPLGAA緩釋微球

蛋白類藥物最常用的微球制備方法是復(fù)乳法，該方法工藝簡單，對(duì)設(shè)備要求不高，突釋作用小，但其主要缺點(diǎn)在于制備過程中形成了油水界面，以及初乳的制備過程中超聲乳化等苛刻條件皆易導(dǎo)致蛋白質(zhì)失活；完全無水法（s/o/o）則可消除油水界面的存在。精密稱取一定量PLGA溶于適量的乙腈溶液中，將IFN-a-2b鋅離子微粉加入PLGA的乙腈溶液中充分渦旋使其混懸均勻，逐滴加入適量的注射用大豆油（含卵磷脂作為乳化劑）中高速攪拌乳化2min后低速攪拌30min，用分散相不斷萃取乳滴中的乙腈溶液使其固化成微球，然后緩慢加入15mL輕質(zhì)石油醚，繼續(xù)攪拌4h使微球固化完全，用石油醚渦旋離心洗滌3次，離心收集微球，冷凍干燥24小時(shí)，于4℃儲(chǔ)存。掃描電鏡下觀察到微球圓整性好，不粘連，幾乎沒有微孔，粒徑分布較均勻，表面光滑，有少量的微粉吸附，吸附微粉顆粒小。凍干后微球重新分散性好，不粘連，球形圓整。從微球切面圖可以看出完全無水法微球內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密，僅有少量的微孔和孔洞。

4.3 化妝品方面

4.3.1 穩(wěn)定化妝品中維生素C的油包多元醇體系

VC，又名抗壞血酸，可以抑制酪氨酸酶的活性，阻止黑色素生成；VC還能降低紫外線誘導(dǎo)的細(xì)胞損害，因此VC對(duì)美白膚色、保持皮膚彈性以及防止皺紋的產(chǎn)生有一定的作用。但是常用的VC產(chǎn)品在空氣和水中極不穩(wěn)定，易氧化形成脫氧抗壞血酸，從而使VC的有效利用率降低，多元醇體系對(duì)VC的穩(wěn)定性有明顯的提升效果，其主要原因是無水環(huán)境限制了VC的電離，同時(shí)氧氣在甘油等多元醇中的溶解度明顯低于在水中的溶解度（如在一個(gè)大氣壓下，氧氣在每克甘油和水中的溶解度分別為0.008mL和0.031mL），因此減少了VC與氧氣的接觸。但多元醇手感不佳，且單純高濃度的使用在皮膚安全性上存在風(fēng)險(xiǎn)，因此不適合直接作為個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品使用。為兼顧舒適度和有效性生，將VC溶解在多元醇溶液后進(jìn)行乳化，配制成P/O乳化體系，4周后VC保持率高達(dá)99.07%，優(yōu)于多元醇溶液。這主要是由于在P/O體系中多元醇相作為內(nèi)相被油酯包裹在當(dāng)中，阻礙了氧氣的擴(kuò)散，進(jìn)一步減少了VC與氧氣的接觸，從而保持率得到提高，VC的保持率隨著乳化體系中含水量的增加而急劇下降；非水的油包多元醇乳化體系對(duì)VC的穩(wěn)定性幫助非常顯著，且適合皮膚外用，在個(gè)人護(hù)理品領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

4.3.2 無水有機(jī)硅乳液

硅油是化妝品組成中一種特別理想的成分，因?yàn)檫@種材料賦予肌膚干燥，光滑均勻的感覺，以及增加化妝品表觀光澤的作用。但是低分子量的硅油具有揮發(fā)性和較低的黏度，加入增稠劑后可增加溶液的黏度和減緩揮發(fā)性低分子量硅油的蒸發(fā)損失。但此過程有降低硅油的鋪展性的缺點(diǎn)，并且給皮膚留下沉重油膩的感覺，改良配方制備無水有機(jī)硅乳液，硅氧烷相包含一種交聯(lián)的硅氧烷彈性體和低分子量硅氧烷流體，有機(jī)相包含有機(jī)液體。含有硅氧烷相和有機(jī)相的無水有機(jī)硅乳液是在各種個(gè)人護(hù)理化妝品中是非常有用的成允且具有良好的穩(wěn)定性。還可以作為纖維素纖維或化學(xué)合成纖維的載體基底的添加劑運(yùn)用在清潔濕巾、面巾紙、毛巾等產(chǎn)品，一般是在個(gè)人衛(wèi)生和家居清潔方面的功用。無水乳化技術(shù)在化妝品中可用于除臭劑、止汗劑、護(hù)膚霜、面霜、洗發(fā)水、慕思、造型凝膠、防護(hù)霜、液體肥皂、剃須皂、彩色唇膏、口紅、腮紅、睫毛膏等化妝品的制備。另外，在配方中添加了有機(jī)硅成分或一些旨在改善化妝品外觀及功能的材料[包括潤膚顏料、著色劑，香料，防腐劑、激素、藥用化合物、抗微生物，抗真菌劑、維生素、鹽，紫外線（UV）輻射吸收劑和植物提取物]時(shí)，化妝品的制備也會(huì)使用到無水乳化技術(shù)。

4.4 其他

4.4.1 醫(yī)學(xué)方面

在醫(yī)學(xué)上采用同軸微導(dǎo)管超選擇性插管，使用容積比為2：1的碘油/無水乙醇乳狀液依次栓塞腫瘤的各支供血血管，可以在毛細(xì)血管水平有效地栓塞腫瘤，并可保護(hù)正常腎組織，最大限度保護(hù)腎功能。無水乙醇作用于靶器官可以達(dá)到毛細(xì)血管水平，引起組織蛋白凝固，血管內(nèi)皮破壞，血細(xì)胞淤滯于小血管內(nèi)，導(dǎo)致永久性栓塞，不易形成側(cè)支循環(huán)。碘化油與無水乙醇聯(lián)合應(yīng)用，具有相互強(qiáng)化作用：前者可以延長后者對(duì)靶器官的作用時(shí)間，而后者能夠延緩前者在病灶內(nèi)的清除。

4.4.2 高分子材料方面

通過界面聚合制備的微膠囊被用于包埋各種各樣的材料，包括粘合劑、農(nóng)用化學(xué)品，活細(xì)胞、酶、香料、香精，藥物和染料。由于大多數(shù)乳狀液是由水和非極性有機(jī)溶劑組成的，被包埋的材料必須是可溶在水中或在非極性溶劑中。這種嚴(yán)格的溶解特性限制了可被包埋的材料的量或類型。一些初步報(bào)告表明，發(fā)生在油一油界面的聚合反應(yīng)可以僅在非常特殊的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，MurisKobaslija和D.TylerMcQuad將這些方法延伸至更普遍的系統(tǒng)中，使用環(huán)己烷包極性質(zhì)子溶劑或非質(zhì)子溶劑乳化劑成為形成聚脲微膠囊的模板，選擇那些能夠既分散在環(huán)己烷中也能溶解聚酰胺單體（聚乙烯亞胺，PEI）的極性有機(jī)溶劑用于創(chuàng)建聚脲殼、甲醇、N、N-二甲基甲酰胺（DMF）和甲酰胺滿足這兩種標(biāo)準(zhǔn)。通過實(shí)驗(yàn)所得到的聚脲微膠囊具有光滑的殼，除此之外，膠囊還顯示出了承受滲透壓而出現(xiàn)的可逆收縮和膨脹的能力，這種新的界面聚合方法可應(yīng)用于不溶于水的分子的封裝。

4.4.3 甲醇/柴油乳化燃料

甲醇/柴油乳化燃料是油包醇型乳狀液，即柴油包甲醇，由于甲醇的沸點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于柴油，當(dāng)氣缸內(nèi)溫度急劇上升時(shí)，處于乳狀液內(nèi)側(cè)的甲醇先達(dá)到沸點(diǎn)，先汽化然后膨脹。當(dāng)內(nèi)部壓力超過油表面及環(huán)境壓力之和時(shí)，甲醇擺脫柴油的包圍，沖破壓力爆炸，即“微爆”效應(yīng)，“微爆”后的柴油液滴更小，燃燒更充分，從而達(dá)到節(jié)能效果。如果一相或兩相是油單體，那么獲得的穩(wěn)定的無水乳狀液或它的聚合體將開辟不能有水存在的涂料，油漆，防腐蝕等領(lǐng)域的研究途徑。乳狀液也能夠作為殺菌劑、除草劑，殺蟲劑和其他生物活性物質(zhì)的載體。

5.總結(jié)

無水乳化作為一種特殊的乳化，可被運(yùn)用的范圍很廣在國內(nèi)現(xiàn)有的研究來看仍有很大發(fā)展空間。將無水乳化技術(shù)運(yùn)用到化妝品中將會(huì)使化妝品制備工藝得到進(jìn)一步提升，因此，值得在此方面進(jìn)行深入研究。