无水乳化技术的应用现状

李倩　曲召辉　李丽　张晴　曹蕊　董银卯

无水乳化作为一种新型技术，可乳化更多传统乳化技术无法乳化的材料，从而整体提高乳化技术的乳化范围。以下内容主要以无水乳化为本体，参考国内外研究发表的相关文献，试图从无水乳化的类型、体系组成、性能特点、研究进展及应用现状等几个方面介绍无水乳化，旨在使读者更全面地了解无水乳化技术，以期为无水乳化技术的研究及发展提供参考。

大多数乳状液是由水和非极性有机溶剂组成的，包埋于乳状液中的物质必须是可溶在水中或在非极性溶剂中。这种严格的溶解特性限制了可被包埋的物质的量或类型，无水乳化液作为一种特殊的乳化形式，打破了这种局限性，扩宽了乳化液中可包埋的物质的范围。从水样的流体到黏稠的膏霜，乳状液是化妆品中运用最广的一类剂型。乳化技术的突破对于化妆品的研究、生产、保存及使用等都有着极重要的意义。国外在20世纪七十年代就出现了在无水乳化方面的研究，但在国内，无水乳化技术起步较晚，查找有关文献发现目前国内在该技术上的研究相对较少。

1.无水乳化定义

无水乳化不同于含油、水两相的一般的乳化体，而是采用各种多元醇和橄榄油等油类作为两相制成的乳化体。极性相包括甘油，丙二醇，聚乙二醇400，用橄榄油作为非极相液体。乳化是通过阴离子、阳离子、非离子型表面活性剂实现的。无水乳液，也称为油包油或非水乳液。首先由哈米尔和彼得森开发了两个不混溶的液体，如蓖麻油/硅氧烷或乙二醇/脂族溶剂，通过不同低分子量的表面活性剂乳化。

2.无水乳化类型

现有的无水乳化体有油包油型（O/O）、油包醇型（P/O）和醇包油（O/P）三种类型。已经发表的无水乳化体系的组成有碘油/无水乙醇，甲醇/环己烷、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）/环己烷、甲酰胺/环己烷、聚乙二醇400/石蜡、N，N-二甲基甲酰胺/液体石蜡丙酮/石蜡，甲醇/柴油、植物油（玉米油）/聚乙二醇400等。

3.无水乳化的稳定性

适用于有水乳化的一些理论并不适用于无水乳化系统，例如Griffi的HLB理论，甘油包油型乳化液制备时所需表面活性剂的HLB值范围为1.8至16.7，而油包甘油型乳化液制备时所需表面活性剂的HLB值范围为4.0至11.0。通常情况下，无水乳状液比含水乳状液稳定性更差，相对乳化剂的HBL值对无水乳液稳定性的影响，乳化剂结构也会对稳定性产生重要影响，例如Span 85和Tween 80作为同类型非离子表面活性剂，它们结构相似，复配时分子在胶束界面排列不存在空间阻碍，而且亲水性部分EO，-OH可以长短搭配，胶束表面的聚氧乙烯“外壳”更厚，增加了两相之间的作用力，使制备的乳液更稳定。目前有较多利用嵌段共聚物来稳定无水乳液的研究，研究发现其对于无水乳液的稳定具有较好的效果。除此之外，Ostwald熟化也被证明是影响无水乳状液的稳定性的一个重要因素，因此可以通过化合物少量的溶解在油相中并且在连续相中有极低溶解度这一条件完全阻止Ostwald熟化，以便得到稳定的乳液。

4.无水乳化的应用

4.1难溶于水的药物输送

难溶于水的药物输送已经成为很多研究的主题，也有些药物在水的存在下是不稳定的，因此不能被掺入含水制剂中。为了克服这些问题，乳状液可以被制成没有水相的乳状液或油包油乳状液。高载药量的油包油乳状液提高了药物的生物利用度，油包油乳剂可用于水溶性不稳定的化合物，使其得到更好透膜渗透和更高的生物利用度。

4.2制备药物微球

4.2.1O/O乳化-溶剂挥发法制备微球

聚己内酯（PCL）是一种半结晶性聚合物，其优越的可生物降解性、良好的生物相容性和力学性能获得美国食品药品监督管理局FDA的批准，可作为医用材料应用于人体。但由于PCL官能团单一，疏水性强，结晶性也强，降解时间较长，使得它在医学应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结晶性强的缺点，也可以使降解时间缩短，因此，经甲基化聚乙二醇（mPEG）改性的PCL，作为一种新型材料，可能在药物缓释方面有巨大的发展潜力。但由于其具有一定的亲水性，常用的O/W法很难制得微球。故采用O/O乳化-溶剂挥发法制备mPEG-PCL微球。将mPEG-PCL分别于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，浓度为50g/L，倒入45mL含w=0.5%司盘80的液体石蜡，25℃，600r/min机械搅拌，密闭15min，敞开1h，升温至60℃，10min，立即冷却至室温，冷却过程中将转速调为300r/min。聚合物的丙酮/二氯甲烷溶液倒入石蜡中后形成液滴，二氯甲烷被提取到液体石蜡中（丙酮与石蜡不互溶，而二氯甲烷与石蜡互溶），从微球的形态上看，可认为这一过程有利于微球内部聚合物排列更加致密，因为单独用丙酮作为溶剂形成的液滴中有很大空隙，比较松散。1h后，丙酮和二氯甲烷基本挥发完，微球既有破碎又有相互粘连，圆整性较差，热处理（60℃，10min），共聚物材料处于熔融态，微球中高分子链段发生运动和重排。用此方法可使得到的微球比较致密，干燥后，放在水中，不易破碎。

4.2.2无水法制备干扰素-α-2βPLGA缓释微球

蛋白类药物最常用的微球制备方法是复乳法，该方法工艺简单，对设备要求不高，突释作用小，但其主要缺点在于制备过程中形成了油水界面，以及初乳的制备过程中超声乳化等苛刻条件皆易导致蛋白质失活；完全无水法（s/o/o）则可消除油水界面的存在。精密称取一定量PLGA溶于适量的乙腈溶液中，将IFN-a-2b锌离子微粉加入PLGA的乙腈溶液中充分涡旋使其混悬均匀，逐滴加入适量的注射用大豆油（含卵磷脂作为乳化剂）中高速搅拌乳化2min后低速搅拌30min，用分散相不断萃取乳滴中的乙腈溶液使其固化成微球，然后缓慢加入15mL轻质石油醚，继续搅拌4h使微球固化完全，用石油醚涡旋离心洗涤3次，离心收集微球，冷冻干燥24小时，于4℃储存。扫描电镜下观察到微球圆整性好，不粘连，几乎没有微孔，粒径分布较均匀，表面光滑，有少量的微粉吸附，吸附微粉颗粒小。冻干后微球重新分散性好，不粘连，球形圆整。从微球切面图可以看出完全无水法微球内部结构致密，仅有少量的微孔和孔洞。

4.3化妆品方面

4.3.1稳定化妆品中维生素C的油包多元醇体系

VC，又名抗坏血酸，可以抑制酪氨酸酶的活性，阻止黑色素生成；VC还能降低紫外线诱导的细胞损害，因此VC对美白肤色、保持皮肤弹性以及防止皱纹的产生有一定的作用。但是常用的VC产品在空气和水中极不稳定，易氧化形成脱氧抗坏血酸，从而使VC的有效利用率降低，多元醇体系对VC的稳定性有明显的提升效果，其主要原因是无水环境限制了VC的电离，同时氧气在甘油等多元醇中的溶解度明显低于在水中的溶解度（如在一个大气压下，氧气在每克甘油和水中的溶解度分别为0.008mL和0.031mL），因此减少了VC与氧气的接触。但多元醇手感不佳，且单纯高浓度的使用在皮肤安全性上存在风险，因此不适合直接作为个人护理产品使用。为兼顾舒适度和有效性，将VC溶解在多元醇溶液后进行乳化，配制成P/O乳化体系，4周后VC保持率高达99.07%，优于多元醇溶液。这主要是由于在P/O体系中多元醇相作为内相被油酯包裹在当中，阻碍了氧气的扩散，进一步减少了VC与氧气的接触，从而保持率得到提高，VC的保持率随着乳化体系中含水量的增加而急剧下降；非水的油包多元醇乳化体系对VC的稳定性帮助非常显著，且适合皮肤外用，在个人护理品领域具有广泛的应用前景。

4.3.2无水有机硅乳液

硅油是化妆品组成中一种特别理想的成分，因为这种材料赋予肌肤干燥，光滑均匀的感觉，以及增加化妆品表观光泽的作用。但是低分子量的硅油具有挥发性和较低的黏度，加入增稠剂后可增加溶液的黏度和减缓挥发性低分子量硅油的蒸发损失。但此过程有降低硅油的铺展性的缺点，并且给皮肤留下沉重油腻的感觉，改良配方制备无水有机硅乳液，硅氧烷相包含一种交联的硅氧烷弹性体和低分子量硅氧烷流体，有机相包含有机液体。含有硅氧烷相和有机相的无水有机硅乳液是在各种个人护理化妆品中是非常有用的成分且具有良好的稳定性。还可以作为纤维素纤维或化学合成纤维的载体基底的添加剂运用在清洁湿巾、面巾纸、毛巾等产品，一般是在个人卫生和家居清洁方面的功用。无水乳化技术在化妆品中可用于除臭剂，止汗剂、护肤霜、面霜、洗发水、慕思、造型凝胶，防护霜、液体肥皂、剃须皂、彩色唇膏、口红，腮红、睫毛膏等化妆品的制备。另外，在配方中添加了有机硅成分或一些旨在改善化妆品外观及功能的材料[包括润肤颜料、着色剂，香料，防腐剂、激素、药用化合物、抗微生物，抗真菌剂、维生素、盐，紫外线（UV）辐射吸收剂和植物提取物]时，化妆品的制备也会使用到无水乳化技术。

4.4其他

4.4.1医学方面

在医学上采用同轴微导管超选择性插管，使用容积比为2：1的碘油/无水乙醇乳状液依次栓塞肿瘤的各支供血血管，可以在毛细血管水平有效地栓塞肿瘤，并可保护正常肾组织，最大限度保护肾功能。无水乙醇作用于靶器官可以达到毛细血管水平，引起组织蛋白凝固，血管内皮破坏，血细胞淤滞于小血管内，导致永久性栓塞，不易形成侧支循环。碘化油与无水乙醇联合应用，具有相互强化作用：前者可以延长后者对靶器官的作用时间，而后者能够延缓前者在病灶内的清除。

4.4.2高分子材料方面

通过界面聚合制备的微胶囊被用于包埋各种各样的材料，包括粘合剂、农用化学品，活细胞、酶、香料、香精，药物和染料。由于大多数乳状液是由水和非极性有机溶剂组成的，被包埋的材料必须是可溶在水中或在非极性溶剂中。这种严格的溶解特性限制了可被包埋的材料的量或类型。一些初步报告表明，发生在油-油界面的聚合反应可以仅在非常特殊的系统实现，MurisKobaslija和D.TylerMcQuad将这些方法延伸至更普遍的系统中，使用环己烷包极性质子溶剂或非质子溶剂乳化剂成为形成聚脲微胶囊的模板，选择那些能够既分散在环己烷中也能溶解聚酰胺单体（聚乙烯亚胺，PEI）的极性有机溶剂用于创建聚脲壳、甲醇、N、N-二甲基甲酰胺（DMF）和甲酰胺满足这两种标准。通过实验所得到的聚脲微胶囊具有光滑的壳，除此之外，胶囊还显示出了承受渗透压而出现的可逆收缩和膨胀的能力，这种新的界面聚合方法可应用于不溶于水的分子的封装。

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状液，即柴油包甲醇，由于甲醇的沸点远远低于柴油，当气缸内温度急剧上升时，处于乳状液内侧的甲醇先达到沸点，先汽化然后膨胀。当内部压力超过油表面及环境压力之和时，甲醇摆脱柴油的包围，冲破压力爆炸，即“微爆”效应，“微爆”后的柴油液滴更小，燃烧更充分，从而达到节能效果。如果一相或两相是油单体，那么获得的稳定的无水乳状液或它的聚合体将开辟不能有水存在的涂料，油漆，防腐蚀等领域的研究途径。乳状液也能够作为杀菌剂、除草剂，杀虫剂和其他生物活性物质的载体。

5.总结

无水乳化作为一种特殊的乳化，可被运用的范围很广在国内现有的研究来看仍有很大发展空间。将无水乳化技术运用到化妆品中将会使化妆品制备工艺得到进一步提升，因此，值得在此方面进行深入研究。