無水乳化技術的應用現狀

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，可乳化更多傳統乳化技術無法乳化的材料，從而整體提高乳化技術的乳化范圍。以下內容主要以無水乳化為本體，參考國內外研究發表的相關文獻，試圖從無水乳化的類型、體系組成、性能特點、研究進展及應用現狀等幾個方面介紹無水乳化，旨在使讀者更全面地了解無水乳化技術，以期為無水乳化技術的研究及發展提供參考。

大多數乳狀液是由水和非極性有機溶劑組成的，包埋于乳狀液中的物質必須是可溶在水中或在非極性溶劑中。這種嚴格的溶解特性限制了可被包埋的物質的量或類型，無水乳化液作為一種特殊的乳化形式，打破了這種局限性，擴寬了乳化液中可包埋的物質的范圍。從水樣的流體到黏稠的膏霜，乳狀液是化妝品中運用最廣的一類劑型。乳化技術的突破對于化妝品的研究、生產、保存及使用等都有著極重要的意義。國外在20世紀七十年代就出現了在無水乳化方面的研究，但在國內，無水乳化技術起步較晚，查找有關文獻發現目前國內在該技術上的研究相對較少。

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現的。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了兩個不混溶的液體，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。已經發表的無水乳化體系的組成有碘油/無水乙醇，甲醇/環己烷、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）/環己烷、甲酰胺/環己烷、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，例如Griffi的HLB理論，甘油包油型乳化液制備時所需表面活性劑的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定性更差，相對乳化劑的HBL值對無水乳液穩定性的影響，乳化劑結構也會對穩定性產生重要影響，例如Span 85和Tween 80作為同類型非離子表面活性劑，它們結構相似，復配時分子在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，使制備的乳液更穩定。目前有較多利用嵌段共聚物來穩定無水乳液的研究，研究發現其對于無水乳液的穩定具有較好的效果。除此之外，Ostwald熟化也被證明是影響無水乳狀液的穩定性的一個重要因素，因此可以通過化合物少量的溶解在油相中并且在連續相中有極低溶解度這一條件完全阻止Ostwald熟化，以便得到穩定的乳液。

4.無水乳化的應用

4.1難溶于水的藥物輸送

難溶于水的藥物輸送已經成為很多研究的主題，也有些藥物在水的存在下是不穩定的，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

4.2.1O/O乳化-溶劑揮發法制備微球

聚己內酯（PCL）是一種半結晶性聚合物，其優越的可生物降解性、良好的生物相容性和力學性能獲得美國食品藥品監督管理局FDA的批準，可作為醫用材料應用于人體。但由于PCL官能團單一，疏水性強，結晶性也強，降解時間較長，使得它在醫學應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結晶性強的缺點，也可以使降解時間縮短，因此，經甲基化聚乙二醇（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展潛力。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，冷卻過程中將轉速調為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），從微球的形態上看，可認為這一過程有利于微球內部聚合物排列更加致密，因為單獨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，微球中高分子鏈段發生運動和重排。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-2βPLGA緩釋微球

蛋白類藥物最常用的微球制備方法是復乳法，該方法工藝簡單，對設備要求不高，突釋作用小，但其主要缺點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致蛋白質失活；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輕質石油醚，繼續攪拌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，于4℃儲存。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部結構致密，僅有少量的微孔和孔洞。

4.3化妝品方面

4.3.1穩定化妝品中維生素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的細胞損害，因此VC對美白膚色、保持皮膚彈性以及防止皺紋的產生有一定的作用。但是常用的VC產品在空氣和水中極不穩定，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VC的穩定性有明顯的提升效果，其主要原因是無水環境限制了VC的電離，同時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險，因此不適合直接作為個人護理產品使用。為兼顧舒適度和有效性，將VC溶解在多元醇溶液后進行乳化，配制成P/O乳化體系，4周后VC保持率高達99.07%，優于多元醇溶液。這主要是由于在P/O體系中多元醇相作為內相被油酯包裹在當中，阻礙了氧氣的擴散，進一步減少了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VC的穩定性幫助非常顯著，且適合皮膚外用，在個人護理品領域具有廣泛的應用前景。

4.3.2無水有機硅乳液

硅油是化妝品組成中一種特別理想的成分，因為這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性低分子量硅油的蒸發損失。但此過程有降低硅油的鋪展性的缺點，并且給皮膚留下沉重油膩的感覺，改良配方制備無水有機硅乳液，硅氧烷相包含一種交聯的硅氧烷彈性體和低分子量硅氧烷流體，有機相包含有機液體。含有硅氧烷相和有機相的無水有機硅乳液是在各種個人護理化妝品中是非常有用的成分且具有良好的穩定性。還可以作為纖維素纖維或化學合成纖維的載體基底的添加劑運用在清潔濕巾、面巾紙、毛巾等產品，一般是在個人衛生和家居清潔方面的功用。無水乳化技術在化妝品中可用于除臭劑，止汗劑、護膚霜、面霜、洗發水、慕思、造型凝膠，防護霜、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，化妝品的制備也會使用到無水乳化技術。

4.4其他

4.4.1醫學方面

在醫學上采用同軸微導管超選擇性插管，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，可以在毛細血管水平有效地栓塞腫瘤，并可保護正常腎組織，最大限度保護腎功能。無水乙醇作用于靶器官可以達到毛細血管水平，引起組織蛋白凝固，血管內皮破壞，血細胞淤滯于小血管內，導致永久性栓塞，不易形成側支循環。碘化油與無水乙醇聯合應用，具有相互強化作用：前者可以延長后者對靶器官的作用時間，而后者能夠延緩前者在病灶內的清除。

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、農用化學品，活細胞、酶、香料、香精，藥物和染料。由于大多數乳狀液是由水和非極性有機溶劑組成的，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。一些初步報告表明，發生在油-油界面的聚合反應可以僅在非常特殊的系統實現，MurisKobaslija和D.TylerMcQuad將這些方法延伸至更普遍的系統中，使用環己烷包極性質子溶劑或非質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己烷中也能溶解聚酰胺單體（聚乙烯亞胺，PEI）的極性有機溶劑用于創建聚脲殼、甲醇、N、N-二甲基甲酰胺（DMF）和甲酰胺滿足這兩種標準。通過實驗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的可逆收縮和膨脹的能力，這種新的界面聚合方法可應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，由于甲醇的沸點遠遠低于柴油，當氣缸內溫度急劇上升時，處于乳狀液內側的甲醇先達到沸點，先汽化然后膨脹。當內部壓力超過油表面及環境壓力之和時，甲醇擺脫柴油的包圍，沖破壓力爆炸，即“微爆”效應，“微爆”后的柴油液滴更小，燃燒更充分，從而達到節能效果。如果一相或兩相是油單體，那么獲得的穩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的載體。

5.總結

無水乳化作為一種特殊的乳化，可被運用的范圍很廣在國內現有的研究來看仍有很大發展空間。將無水乳化技術運用到化妝品中將會使化妝品制備工藝得到進一步提升，因此，值得在此方面進行深入研究。