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微乳
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schulman發(fā)現的混合物
微乳(micro emulsion，ME)是水，油，表面活性劑和助表面活性劑按適當的比例混合，自發(fā)形成的各向同性，透明，熱力學(xué)穩定的分散體系。微乳液首先由schulman等發(fā)現并命名。80年代后作為藥物載體受到醫藥界的重視，國內對這方面的研究剛起步。
基本信息
| 中文名 | 微乳 |
| 外文名 | micro emulsion |
| 簡(jiǎn)稱(chēng) | ME |
| 產(chǎn)生前提 | 水油等適當的比例混合 |
| 相關(guān)領(lǐng)域 | 熱力學(xué) |
| 發(fā)明者 | schulman |
收起
基本概念
定義
微乳實(shí)際上是納米級別的小液滴，是由水相、油相、表面活性劑在適當的比例下自發(fā)形成的一種透明或者半透明的、低黏度的、各向同性且熱力學(xué)穩定的油水混合體系。一般由表面活性劑與助表面活性劑共同起穩定作用。助表面活性劑通常為短鏈醇、氨或其他較弱的兩性化合物。微乳的形成不需要外界做功。
形成機理的不同觀(guān)點(diǎn)
微乳是由水相，油相，表面活性劑與助表面活性劑在適當比例自發(fā)形成的一種透明或半透明的，低粘度的，各向同性且熱力學(xué)穩定的油水混合系統。由表面活性劑與助表面活性劑共同起穩定作用。助表面活性劑通常為短鏈醇、酚或其他較弱的兩性化合物。微乳液液滴可以是分散在水中的油溶脹粒子(O/W微乳液)也可以是分散在油中的水溶脹粒子(W/O)微乳液)或是一種無(wú)序的隨機結構?？捎孟鄨D表示微乳液相行為，如圖1所示在圖中單相區．微乳液是單一的球形液滴(0.01um)，因此體系具有光學(xué)透明性．此時(shí)的液滴可以是O/W型，也可以是W/O型，在中間區域，微乳液呈雙連續結構。微乳液可以許多平衡的相態(tài)存在。微乳則由于其粒徑很小，形成了透明或半透明溶液，因此對其形成機理有不同的觀(guān)點(diǎn)。Schulman等認為，在微乳形成過(guò)程中，界面張力起著(zhù)重要的作用。表面活性劑可以使油？水界面張力下降，加入一定量的輔助劑可使油？水界面張力進(jìn)一步下降，甚至降為負值。Adamson不同意出現負界面張力的說(shuō)法，他用膠團溶液或膨脹膠束來(lái)描述微乳體系。Friberg把微乳看成是含有普通膠束或反膠束(normaI or inverse micelles)的膠體溶液。Rosano等則認為，乳狀液與微乳之間主要區別在于膠束的類(lèi)型不同。另外，還有與上述相反的一種觀(guān)點(diǎn)，認為當乳狀液粒徑十分小時(shí)，相的概念就失去了通常的意義，這時(shí)體系的狀態(tài)再用相平衡或界面張力的概念來(lái)解釋是沒(méi)有意義的。由此可見(jiàn)，關(guān)于微乳的本質(zhì)及形成機理至今看法還不一致。研究表明，如果在普通乳狀液中增加表面活性劑的用量，并加入相應輔助劑，可以使該現狀液變?yōu)槲⑷?；反之，在濃的膠束溶液中加入一定量的油及輔助劑，也可以使此膠束溶液變成微乳。因此，多數人認為微乳是介于普通乳狀液與膠束溶液之間的一種分散體系，是它們相互過(guò)渡的產(chǎn)物。因而也有人把微乳稱(chēng)為膠束乳狀液。但雖然各種看法不一，但有一點(diǎn)是共同的，即微乳液是一種各向同性的熱力學(xué)穩定體系．不過(guò)它是分子異相體系，水區和油區在亞微觀(guān)水平上是分離的，并顯示出各自的本性特性。
本質(zhì)形成
關(guān)于微乳的本質(zhì)及形成機理至今看法還不一致。尚沒(méi)有一種理論能完整地解釋微乳的形成。影響較大的理論有:
界面張力理論
該理論認為，在微乳形成過(guò)程中，界面張力起著(zhù)重要的作用。表面活性劑可以使O/W界面張力下降，加入一定量的輔助劑可使O/W界面張力進(jìn)一步下降，甚至降為負值。最終導致界面增加，微乳形成.
增溶理論
該理論認為微乳是脹大的膠團。膠團和加溶膠團均為熱力學(xué)穩定體系，故微乳亦是熱力學(xué)穩定體系。但此理論無(wú)法解釋為何只要表面活性劑濃度大于臨界膠團濃度即可發(fā)生加溶作用，而此時(shí)微乳并不一定能夠形成。
熱力學(xué)理論
有人利用熱力學(xué)方法求算出微乳形成的自由能及其相轉變的條件來(lái)研究微乳的形成條件，但距指導實(shí)際工作還相差甚遠。
應用領(lǐng)域
微乳是由水、油、表面活性劑和助表面活性劑按適當比例混和，自發(fā)形成的各向同性、透明、熱力學(xué)穩定的分散體系。它已廣泛應用于日用化工、三次采油、酶催化等方面。微乳由于除了具有乳劑的一般特性之外，還具有粒徑小、透明、穩定等特殊優(yōu)點(diǎn)，在藥物制劑及臨床方面的應用也日益廣泛。
微乳的表面張力較低，易于潤濕皮膚，使角質(zhì)層的結構發(fā)生變化，因而可促進(jìn)藥物經(jīng)皮進(jìn)入體循環(huán)。有人以吐溫80和司盤(pán)80為混合表面活性劑，以橄欖油為油相制備了W/O型胰島素納米乳。用大鼠和小鼠的離體皮膚試驗，結果表明藥物經(jīng)皮吸收量分別是該藥膠束溶液和水溶液的5和15倍?；旌媳砻婊钚詣┑腍LB值較低，從而促使藥物經(jīng)皮吸收的速度和程度增加，即微乳中所用的表面活性劑的性質(zhì)及其HLB值對藥物經(jīng)皮吸收有很重要的影響。
微乳在日用化工領(lǐng)域的應用主要體現在皮膚護理產(chǎn)品方面，一些祛痘、祛斑、美白產(chǎn)品領(lǐng)先性的使用了微乳技術(shù)，佐康商貿有限公司生產(chǎn)的納米級微護膚產(chǎn)品，實(shí)現了最小顆粒介于液狀和乳狀之間的形態(tài)，這種產(chǎn)品極其利于吸收，被皮膚吸收了之后，皮膚會(huì )變得健康嫩滑，白皙通透。
微乳制備
微乳制備應滿(mǎn)足3個(gè)條件：在油水界面短暫的負界面張力、流動(dòng)的界面膜、油分子和界面膜的聯(lián)系和滲透。
微乳液自發(fā)形成無(wú)需外界做功，主要靠該體系中各種成分的匹配。為了尋找這種匹配關(guān)系，采用HLB值，相轉換溫度，鹽度掃描等方法。
①鹽度掃描法
主要是研究離子型乳化劑形成ME的條件。由于電解質(zhì)可降低包圍乳化劑極性端的離子氛圍厚度，從而降低乳化劑分子極性端之間的排斥力，在形成ME時(shí)可使乳化劑更多地分布于油水界面膜上或油相。在非離子型乳化劑形成的溶液中由于乳化劑帶有較少的電荷，所以電解質(zhì)對非離子型乳化劑形成ME的相行為影響不如對離子型乳化劑形成的ME的相行為影響明顯。離子型乳化劑在溶液中的分布可用經(jīng)驗公式表述。鹽度掃描法是固定乳化劑和助乳化劑的濃度，研究不同濃度的電解質(zhì)對形成ME時(shí)相行為的影響。李于佐等在溴化十四烷基吡啶〔TPB〕為乳化劑，正丁醇為助乳化劑，o/w體積比為1：1時(shí)，研究了NaCl對相態(tài)的影響，結果表明：當TPB為2.0%、正丁醇為4.0%時(shí).NaCI小于2%時(shí)形成下相微乳及剩余油相的二相平衡；NaCI在2.0%一4.5%時(shí)。系統為中相微乳、剩余油相和水相的三相平衡；NaCl大于4.5%時(shí)，系統為上相微乳和剩余水相的二相平衡。形成此現象的原因，可能是隨NaCI濃度的增大，使TPB進(jìn)入油相的量增加，結果下相ME向上相ME轉化。
②相變溫度法(PIT)
溫度對乳化劑在溶液中分布的影響是一復雜過(guò)程，對于離子型乳化劑主要表現在影響其親水親油平衡值，以及乳化劑分子之間的靜電排斥力和吸引力，從而影響乳化劑在油、水及油水之間的分布。如十二烷基硫酸鈉在300K時(shí)有利于其在水相中分布，高于或低于此溫度有利于其在油相和油水之間分布。對于非離子型乳化劑，溫度可以破壞乳化劑和水形成的氫鍵，從而影響其親水親油平衡值，甚至從親水性乳化劑轉變?yōu)橛H油性乳化劑，或反之。通常溫度對非離子型乳化劑的影響大于離子型乳化劑。相變溫度法是研究在某溫度下乳化劑、助乳化劑及相應的油相形成ME的相行為。以及溫度改變對其相行為的影響。如固相ME給藥系統即是在370C條件下形成的ME ，在常溫下可能已不具備ME的特征，而為固態(tài)，但在370C又可恢復到ME的狀態(tài)。
③HLB值法
在藥劑學(xué)中應用較多的是單相ME，故鹽度掃描法和PIT法的應用受到許多限制。首選方法是根據乳化劑HLB值來(lái)研究ME的相態(tài)。 ME主要由油、水、乳化劑及助乳化劑組成。在工藝研究中首先應根據油的性質(zhì)和欲構成ME的類(lèi)型選擇合適的乳化劑。一般認為HLB值在4—7的乳化劑可形成w/o型ME，在14—20可形成o/w型ME，在7—14時(shí)根據工藝條件可形成可轉相的ME。其次選擇合適的助乳化劑。助乳化劑的作用可能是和乳化劑形成復合界面膜，通過(guò)助乳化劑的引入可降低乳化劑的相互排斥力及電荷斥力從而使復合凝聚膜具有良好的柔順性。助乳化劑還可調節乳化劑的HLB值。常用的助乳化劑有低級醇、有機胺、烷基酸及單、雙烷基酸甘油酯及聚氧乙烯脂肪酸酯等。一般認為碳鏈較短的助乳化劑被吸附于乳化劑極性端一例，碳鏈較長(cháng)的助乳化劑則嵌入在乳化劑的碳鏈中間。一般助乳化劑的效果直鏈的優(yōu)于有支鏈的，長(cháng)鏈的優(yōu)于短鏈的。當助乳化劑鏈長(cháng)達到乳化劑碳鏈的鏈長(cháng)時(shí)其效果最佳。但也有文獻報道當乳化劑的鏈長(cháng)(Ls)等于助乳化劑的鏈長(cháng)(Ln)與油的鏈長(cháng)(Lo)之和。能使w/o型ME具有最大的載水能力。Lo+Ln>Ls，而w/o型ME有過(guò)量的水時(shí)，可在下層分離出雙折射水相；Lo十Ls>Ln可在上層分離出各向同性的富油相(abundant oil phase)。同時(shí)碳鏈的長(cháng)短與ME乳摘大小相關(guān)。在選定了適當的乳化劑及助乳化劑之后，ME的組成通常采用假二元相圖進(jìn)行工藝研究，特別是在藥劑學(xué)中制備單相ME時(shí)。首先固定油相(水相)，作水(油)—乳化劑—助乳化劑三元相圖，求得組成ME的相區。Aboota—zeli等用月桂酸異丙酯為油相，磷脂為乳化劑，分別以正丙醇、異丙醇、正丁醇和異丁醇為助乳化劑，先求得乳化劑和助乳化劑的最佳比值(用比K值表示)，再分別按K為1：1、1.5：1、1.77：1、1.94：1，求得ME的相區。也可根據需要選幾種不同的乳化劑混合使用，可形成固態(tài)ME或相變ME。
區別
一般普通的乳劑液滴在0.1-10um之間，形成不透明的乳白色液體。若液滴粒徑在0.1-1.5um時(shí)成為亞微乳，靜脈注射乳劑即為亞微乳；若液滴粒徑在0.01-0.1um時(shí)成為微乳或膠束乳（micellar emulsion），這時(shí)的乳劑粒徑在膠體分散系范圍，形成透明或半透明的液體。
發(fā)展前景
由于除了具有乳劑的一般特征外，還具有粒徑小，透明，穩定等特殊優(yōu)點(diǎn)，在藥物制劑及臨床方面的應用也日益廣泛，微乳是一新型理想的藥物釋放載體。具有透明，穩定吸收完善，靶向釋藥等特點(diǎn)，并提高了藥物療效，降低毒副作用。臨床應用價(jià)值日益提高，具有很大的發(fā)展前景。
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