一步法制备复乳液的新过程、机理及结构调控研究

Double emulsions are extremely useful in varous fields, ranging from fundamental studies of release kinetics, to the delivery of protein drugs, purification of protein, and so on. One-step formation method is a simple and scalable approach to prepare double emlsions, recent researchs mainly focus on mechanical stirring for one-step formation of double emulsion, which is difficult to realize uniformity and controllability. This proposal is based on new breakthrough of forming double emulsions in one-step membrane emulsification process. Liqid-liqid interface stability and liqid-solid interface interaction of emulsion will be discussed by using optical tweezer and microfludic device. The mechanism of one-step fabrication of double emulsion will be explored from the points of kinetics and thermodynamics. Double emulsions with uniform-sized and structure controlable properties will be achieved by one-step membrane emulsification.

复乳液是一种复杂的乳液形式，“水包油包水（W/O/W）”型和“油包水包油（O/W/O）”型是两种最常见的复乳液形式。在形成复乳液之后，通过中间相固化，能够得到多种不同形态的微球/囊，在生化分离和药物制剂等诸多领域具有广泛的应用前景。一步法制备复乳液是近几年发展起来的一种简单、高效制备复乳液的策略。在一次乳液制备实验中，偶然发现了利用微孔膜乳化可实现一步制备W/O/W复乳液这一新现象。本项目在新发现的基础上，结合纳米光镊和微流控技术研究液—液相对稳定性，固—液相互作用对乳液相转变的影响。探索微流控通道、微孔膜内一步形成复乳液的热力学、动力学机制。结合实验室在微孔膜乳化法制备均一、可控乳液的成果，实现一步制备粒径均一、结构可控的复乳液，建立一种一步法制备复乳液的新过程，新策略。

复乳液是一种复杂的乳液形式，“水包油包水（W/O/W）”型和“油包水包油（O/W/O）”型是两种最常见的复乳液形式。在形成复乳液之后，通过中间相固化，能够得到多种不同形态的微球/囊，在生化分离和药物制剂等诸多领域具有广泛的应用前景。一步法制备复乳液是近几年发展起来的一种简单、高效制备复乳液的策略。本项目基于一步法制备复乳液的新过程、机理及结构调控研究。在本研究中，我们利用膜诱导乳液相转变（MIPIE）制备了W/O/W复乳液，特别是油相体积分数大于0.74的高内相W/O/W复乳液。我们证明了油相中嵌段共聚物存在时，制膜W/O乳液由亲水状态转变为W/O/W复乳液。在MIPIE过程中，疏水链越短，W/O乳剂越倾向于转化为O/W乳剂。此外，研究还发现均质乳化的相转变主要发生在预乳液的O/W区域，即O/W相转变为W/O/W。膜乳化则完全不同，发生在W/O区域，由W/O直接形成W/O/W。且在1.8 ~ 50 μm的亲水膜孔径范围内，均发现了W/O乳液到W/O/W双乳液的相变过程。研究中还发现与传统膜乳化相比，膜乳化诱导的乳液相转变化具有不同的调控作用，油滴大小主要取决于油水界面张力而非膜孔径大小。此外，基于MIPIE可以制备多孔微球，微球内部孔隙的大小可由渗透压和拉普拉斯压力平衡精确控制。这种简单有效制备复乳液的新策略，使高通量生产复乳液及多孔微球成为可能，并在药物包埋和分离纯化领域有良好的应用前景。