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纳米乳稳定性、透皮型与应用简介

作者:苏州微流纳米 日期:2020-05-09 点击:867
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纳米乳在药物载体、纳米聚合反应器、化妆品、油田化工等多领域都可发挥重要作用,本文将从纳米乳不稳定性机理,纳米乳液应用,添加剂对纳米乳影响,纳米乳渗透性等几个方面进行简介。


  1. 纳米乳液的不稳定性机理

普通乳状液的不稳定过程包括乳状液的分层、沉降、絮凝、熟化、聚结和反相等。上述失稳过程可相继发生,也可在同一时刻共存。其不稳定机理示意图如下图所示

乳液的不稳定机理示意图

图 乳液的不稳定机理示意图

纳米乳液具有很好的动力学稳定性,可在很长的时间内保持其外观不变,不发生明显的分层或沉降。这主要是由于纳米乳液的液滴很小,能够克服一些乳状液体系中的不稳定因素,主要表现在下方面:(1)纳米乳液液滴小,因而重力作用较小,布朗运动能够克服重力,从而能够起到阻止分层或沉降的作用;(2)小液滴具有良好的分散性,从而使体系不易发生絮凝;(3)小液滴不易变形,能够有效地防止其表面的涨落,从而对阻止聚结也有较好的作用,但很多情况不能完全阻止。但是,纳米乳液不是真正热力学稳定体系,它与普通乳状液一样,具有自发减小分散相和分散介质之间的界面面积的趋势。综上所述,其主要不稳定机理是聚结和奧氏熟化。

(1)液滴聚合

液滴聚合是由于两个液滴相互靠近并发生碰撞,液滴间液膜破裂相互合并成大液滴的现象。液滴聚合根据浓度不同分为两种机制,在体系浓度较高情况下,液滴聚合以液膜之间的破裂为主;在体系浓度较低情况下,液滴聚以液滴之间的碰撞为主。如果液滴聚合是纳米乳液不稳定的主要的驱动力,液滴粒径变化遵循下述方程(1-1)

 液滴聚合方程

式中r为在t时刻液滴的平均粒径;ro为液滴的初始粒径;ω为单位液滴表面界面膜受破坏频率。该式通常用在浓度较高的体系,对于一个纳米乳液体系,如果其不稳定机理是聚结,那么对应时间t应得到一条直线。因此此方程可用来判断体系的稳定性是否由液滴聚合现象控制

(2)奥斯特瓦尔德熟化

奥斯特瓦尔德现象指随着时间的推移,小液滴逐渐溶解沉积在大液滴上,小液滴消失而大液滴长大的过程。液滴粒径随时间的增加可用LSW(Lifshitz-Slyozov-Wagner)理论描述。根据LSW理论,溶解度与液滴粒径为r的体系的奥氏熟化速率ω可通过式(1-2)计算

奥氏熟化速率计算方程

式中C为无限大液滴的溶解度;y为油/水界面张力;Vm为分散相的摩尔体积;D为分散相在连续相中的扩散系数:ρ为分散相相密度:R为气体常数;T为热力学温度。由式(1-2)可以看出,对于一个纳米乳液体系,液滴半径r3对时间t作图可得到一条直线,由直线的斜率即可求出奧氏熟化速率。

2. 添加剂对纳米乳液的影响 

(1)无机盐的影响

有研究系统的报道了无机盐对非离子表面活性剂在水溶液中的各种性质的影响,指出无机盐对非离子表面活性剂水溶液的影响主要包括盐溶和盐析两种作用,分别升高和降低它们的浊点。非离子表面活性剂体系的浊点与乳液体系的相转变温度之间的关系研究,报道它们随温度或外加添加剂的变化趋势一致,因此使非离子表面活性剂水溶液的浊点升高的盐也会使相应的乳液体系的PIT升高,反之亦然。

(2)离子型表面活性剂的影响

表面活性剂在乳状液的形成中发挥着重要的作用:首先是降低界面张力,促进乳化过程中的液滴破坏;其次是在界面受到扰动时,产生界面张力梯度,阻止液滴的聚结行为。在实际应用中,常通过加入第二种表面活性剂或助表面活性剂,以达到对乳状液粒径和稳定性进行控制的目的。

(3) 非离子表面活性剂

稳定的水包油乳状液中,分别加入少量的阴离子表面活性剂正十八晓基硫酸钠(SODS)和阳离子表面活性剂正十八烷基溴化钠,结果表明,两种类型的表面活性剂都可极大地提高乳状液体系的絮凝稳定性。在颗粒稳定的乳状液中加入少量的阳离子表面活性剂(CTAB),可极大地提高乳状液的稳定性,研究认为,CTAB所起的作用主要是:(1)促进固体颗粒的适度絮凝;(2)改变颗粒的润湿性以促进颗粒在油水界面上的吸附;(3)降低界面张力。

 

3. 纳米乳液的应用

(1) 纳米乳液作为医药传递体系

纳米乳液被用作药物传输体系通过各种系统的通道,起到活性传输和靶向的作用。纳米乳液可用于一些营养成分(脂肪、碳氨化合物和维生素等)的肠胃外注射,有利于静脉注射,符合其要求液滴大小低于lum的条件。纳米乳液具有控制药物释放和在身体里特种位置的药物靶向作用,可用于疫苗的传输和作为基因的载体。纳米乳液在口服药物的应用中也有的明显的好处,药物在肠胃道里的吸附和它们的液滴大小有关,液滴越小越有利于吸收。纳米乳液还被用做眼睛传输体系能够使药效更持久。纳米就液还用在皮肤消毒上,研究表明皮肤消毒用纳米乳液对细菌繁殖体和酵母菌具有良好的杀灭效果。

(2) 纳米乳液作为乳液聚合的反应介质

用纳米乳液作为聚合反应的介质合成纳米颗粒称为纳米乳液聚合,也称为细小乳液聚合。有报道将纳米乳液聚合与乳液聚合、微乳液聚合对比,并提出了纳米乳液聚合液滴成核的控制机理:在形成就胶颗粒的过程中会保留每个液滴的原始大小和组成,因此纳米现液液滴可认为是小型的纳米反应器。

(3) 纳米乳液在化妆品中的应用

近些年来,纳米乳剂作为化妆品和个人护理产品的载运系统,引起了相当大的关注。淡斑、抗氧化、柱痘等功效,对于开发疗效型个人护理产品具有积极的意义。研究人员采用棕榈油纳米乳液作为纳米药妆品的传递系统,研巧结果表明,维生素E和表面活性剂普朗尼克F-68(环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物)都对纳米乳液有辅助稳定的作用,使得有效活性成分在目标细胞上具有更好的渗透性。另外研究人员运用高压均质法制备了包含虾青素的纳米现液,在光照和45℃条件下储存一月后,通过高效液相色谱和Zeta电势分析发现,该纳米乳液对虾青素具有较好的稳定性。

(4) 纳米乳液在油田中的应用

纳米乳液在采油中,作为药物的靶向载体,可用于传输防垢剂、堵水剂和其他具有各种特定功能的处理剂,能够实现快速、损耗小的定向作用;在钻井液的应用中作为一种具有多功能性的处理剂,能实现以油层保护为主,兼有其他性能的一剂多能的效果。具有很广阔的应用前景。

 

4. 纳米乳液的渗透性

皮肤由表皮和真皮组成,表皮是皮肤的外层部分,真皮在表皮的内侧,两者紧密地结合在一起,组成人体与外界的第一道屏障皮肤。皮肤覆盖于人体的外表层,是隔离身体内部与外部环境的屏障,也是人体的最外一层与外部环境直接接触的组织。化妆品的经皮渗透过程在于化妆品功能性成分是经皮渗透后积聚在作用皮肤层为最终目的,并在该部位积聚和发挥作用,不需要透过皮肤进入体循环。

在化妆品配方中,一般通过两个方面促进功效性成分经皮渗透:一是通过促渗透剂如氮酮等来促进功效性成分在皮肤内的渗透和吸收;二是通过赋形剂如微乳液,脂质体和纳米乳液技术等,可对功效性成分控制释放。促渗透剂的应用是现代医药技术在化妆品中的发展。然而化妆品配方中潜在的防腐剂和致过敏成分也会同时渗透到皮肤内,从而引起不良反应。目前,纳米乳液技术己不断被引入现代化妆品中作为功能性成分的控制释放系统。





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