第6章-微乳化技术及应用
微乳的制备及其在中药制剂中的应用

综 述微乳的制备及其在中药制剂中的应用张蕾,周庆华,吕鑫(黑龙江中医药大学,黑龙江哈尔滨150040)摘 要:微乳是一种制备简单、热力学及动力学稳定的、液滴粒径小于100nm 的特殊乳状液,作为药物载体,能够提高药物贮存稳定性和生物利用度,并且增加疗效。
本文综述了微乳的制备方法及在中药制剂中的应用。
关键词:微乳;中药;表面活性剂中图分类号:R978.2 文献标识码:A 文章编号:1002-2392(2007)06-0037-03收稿日期:2007-09-06 修回日期:2007-10-25作者简介:张蕾(1977-),女,硕士,助教,研究方向:药用物理化学。
微乳(micromulsion )是由H oar 和Schulan 在上世纪四十年代提出的[1],目前公认的最好定义是由Danie 2less on 等人[2]提出的,即“微乳是一个由水、油和双亲性物质组成的、光学上各相同性、热力学上稳定的溶液体系”。
通常微乳为澄清、透明或半透明的分散体系、液滴粒径一般为10~100nm ,而乳状液一般大于100nm 。
与普通的乳状液相比,微乳在多方面具有优势:是热力学稳定的分散体系,质点很小且大小均匀;具有很高的稳定性,放置长时间不分层、不破乳,即使放在100个重力加速度的超速离心机中旋转数分钟也不会分层,而宏观的乳状液则会分层;油Π水界面张力可降至超低10-3~10-4mN.m -1,甚至不可测量,而普通的油Π水界面张力在加入表面活性剂后仅可从70mN.m -1降至20mN.m -1。
按照微乳结构中油、水比例的不同将微乳分为三种:水包油型(O ΠW )、油包水型(W ΠO )和油水双连续型(bicontinue )。
1 微乳的形成机理关于微乳形成机理的理论有多种,目前较为成熟的有以下三种。
界面张力理论[3]认为在微乳的形成过程中界面张力起着重要作用,由于乳化剂和助乳化剂的加入使油水界面张力降低很多甚至达到负值,从而使油水界面自动扩大而形成微乳。
《微乳化技术及应用》课件

微乳化技术的形成机制
微乳化技术的形成机制主要包括热力学平衡和动力学稳定性两个方面。
在热力学平衡方面,微乳状液的形成是自发过程,能够降低界面张力,减小自由能,使体系更加稳定。
在动力学稳定性方面,微乳状液的形成需要克服表面张力和黏性阻力等阻力,通过机械搅拌、超声波振 动等方式可以增加能量输入,促进微乳状液的形成。
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• 微乳化技术简介 • 微乳化技术的应用领域 • 微乳化技术的优势与挑战 • 微乳化技术的发展趋势 • 微乳化技术的前沿研究
01
微乳化技术简介
微乳化技术的定义
微乳化技术是指将两种或多种不相溶 的液体通过特定的技术手段,制备成 粒径在纳米级别的均匀、稳定的乳状 液。
生物相容性良好的微乳化体系研究
生物相容性材料的选择
研究如何选择和设计具有良好生物相容性的 材料,用于构建安全、无毒的微乳化体系。
生物相容性微乳化体系的 应用
在药物传递、生物医学工程等领域,生物相 容性良好的微乳化体系具有广泛的应用前景
,如用于药物载体、组织工程等。
THANK YOU
和美白效果。
医药领域
利用微乳化技术包覆药物,实现药物 的靶向输送和控释,提高药物的疗效
和降低副作用。
食品工业
将微乳化技术应用于食品添加剂的制 备,改善食品口感、提高食品品质和 稳定性。
石油化工
将微乳化技术应用于燃料油和润滑油 的制备,提高油品的性能和稳定性。
微乳化技术的未来展望
加强基础研究
深入探究微乳化现象的机理和影响因素,为新型 微乳化技术的研发提供理论支持。
微乳液的原理及应用

微乳液的原理及应用1. 微乳液的定义和特点微乳液是一种由水和油相组成的胶体系统,其中水相被包裹在油相微粒中,粒径一般在10-200纳米范围内。
微乳液具有以下特点:•稳定性:微乳液由于其小颗粒尺寸和特殊的制备工艺,可以在常温下保持长时间的稳定性。
•渗透性:微乳液的微粒尺寸与皮肤细胞相当,能够更好地渗透到皮肤中,使药物更有效地吸收。
•透明度:微乳液具有良好的透明度,使其在化妆品行业中得到广泛应用。
2. 微乳液的形成原理微乳液的形成是由于胶体系统中表面活性剂的存在,表面活性剂可将水相和油相结合形成微粒。
微乳液的形成过程可通过以下几个步骤来说明:1.胶团生长阶段:在水和油相混合的过程中,表面活性剂分子在两相界面上聚集并形成胶团。
2.胶团束聚合:胶团在界面上自发地形成束,这些束能进一步纳米化为微乳液的胶束。
3.胶束的稳定:由于胶束表面的增加,胶束会带有亲水头和疏水尾部,从而形成稳定的微乳液系统。
3. 微乳液的应用3.1 药物传递微乳液在药物传递领域具有广泛的应用。
由于微乳液的小颗粒尺寸和高渗透性,它可以作为药物的载体,提高药物在体内的吸收和作用效果。
微乳液在口服、皮肤贴敷和注射等药物传递途径中都有应用。
3.2 食品工业微乳液在食品工业中的应用主要体现在食品添加剂、调味品和乳化剂等方面。
微乳液可以提供更好的均匀分散性和稳定性,改善食品质感和口感。
3.3 化妆品由于微乳液具有良好的透明度和渗透性,因此在化妆品中被广泛使用。
微乳液可以作为护肤品、乳液、防晒霜等产品的基础配方,提高化妆品的渗透性和活性成分的吸收效果。
3.4 农业领域微乳液在农业领域的应用主要体现在农药、肥料和植物生长调节剂等方面。
微乳液可以提高农药的渗透性和作用效果,减少农药的使用量,从而减少对环境的污染。
4. 微乳液的制备方法制备微乳液的方法有多种,常见的包括溶剂法、高能搅拌法和研磨法等。
•溶剂法:将油相和水相溶于适当的溶剂中,通过慢速加入高效搅拌器进行搅拌和乳化,最后去除残余的溶剂。
微乳法

(5) Ostwald陈化(Ostwald Ripening), 根据Kelvin公式,小质点 (4)转相, 由于表面活性剂在油、水两相中的溶解度相对大小与 表面活性剂的亲水亲油平衡(Hydrophile-Lipophile Balance),即 HLB密切相关,因此可以说,表面括性剂的HLB是决定乳状液 类型的主要因素。非离子表面活性剂的HLB是温度的函数。在 低温下呈现水溶性的非离子表面活性剂在高温下则呈油溶性。 因此,用非离子表面活性剂作乳化剂时,若在低温下制得O/W 乳液,在高温下则会变为W/O型。发生变形时的温度称为相转 变温度(Phase Inversion Temperature),简称PIT。 式中Cr是微小晶体的溶解度,C是普通晶体的溶解度,γ(s) 及ρ(s)分别为固体的界面张力及密度。 将比大质点具有更大的溶解度。于是小质点将不断溶解,大质 点将不断长大。这一过程称为Ostwald陈化。在乳状液体系中, 它通过分散相经过连续相介质的分子扩散而进行。这一过程导 致体系的平均质点半径随时间增大,因此是一种不稳定过程。
4
纳米化溶剂中,随着双亲物质浓度的增大,也能形成 聚集体.这种聚集体通常以亲水基相互靠拢,而以亲油基朝向溶 剂,其构型与水相中的胶团正好相反,因此被称为反胶团或逆 胶团(Reversed or inserted Micelle)。例如,在水/油/非离子表面 活性剂体系中,低温时表面活性剂在水相形成胶团,但随着温 度的升高,表面活性剂逐步转移到油相,并形成反胶团。
2
纳米化学microemulsion
1.2.1 乳状液的形成 根据热力学理论,乳状液不能自发形成。因此,要使一 个油/水体系变成乳液,必须由外界提供能量。 制备乳状液的主要方法是分散法,即通过搅拌、超声波 作用或其它机械分散作用使两种流体充分混合,最终使得一相 分散在另一相中。 制备乳液时的个关键问题是制得的乳液是哪一种类型, 经验证明,影响乳液类型的因素有: ①两相的体积比。 ③表面活性剂的性质和浓度。 ②两相的粘度差异。 ④温度。
微乳化技术在中药制剂中的应用进展

西北药学杂志
2 0 1 3年 3月 第 2 8卷
第 2期
微 乳化 技 术在 中药 制 剂 中的应 用进展
刘 嘉 , 刘汉 清 ( 1 . 江苏建康职业学院药学系, 南京 2 1 0 0 2 9 ; 2 . 南京中医药大学药学院, 南京 2 1 0 0 4 6 )
摘要 : 目的 阐述 近 年 来微 乳 化 技 术在 中 药制 剂 中的 应 用进 展 。方 法 归 纳 国 内外 最 新 的 文 献报 道 , 对微乳的制备 方法、 在 中药
制 剂 中 的应 用及 存 在 问题 进 行 综 述 。结 果 由 于热 力 学 稳 定 性 及 可 提 高 药 物 生 物 利 用 度 等 优 势 , 微 乳 化 技 术 已 广 泛 渗 透 于 各 种 给 药途 径 的 中 药制 剂 。结 论 微 乳 化 技 术 在 中药 制 剂 中具 有 广 阔 的 应 用 前 景 , 将 中 药有 效 成 分 或 有 效 部 位 微 乳 化 是 中 药 制 剂
m ul a t i ons we r e r e v i e we d. Re s ul t Be c a u s e of t h e r mo dy na mi c s t a bi l i t y a nd hi g h b i o a v a i l a bi l i t y, d r ug mi c r oe m ul s i f y i n g ha s be e n wi de l Y us e d i n v a r i o us r ou t e s of a d mi n i s t r a t i on o f Chi ne s e me di c i ne f o r mu l a t i on s .Conc l u s i on Ac t i v e i n gr e di e nt s o f t r a di t i on a l Ch i n es e
《微乳化技术及应用》课件

提高石油的采收率
01
微乳化技术可以将表面活性剂 和其他化学剂以微小的液滴形 式分散在石油中,降低油水界 面张力,提高石油的流动性。
02
微乳化技术可以改善油藏的润 湿性,提高油藏的渗透性,从 而提高石油的采收率。
03
微乳化技术可以降低石油中的 杂质含量,提高石油的质量和 纯度。
降低燃料的毒性
微乳化燃料能够降低燃料中的有害物质含量,如硫、氮等,从而减少燃烧 产生的有害气体和颗粒物。
随着环保意识的提高,绿色、环保的微乳化产品将越来越受到市 场的青睐。Βιβλιοθήκη 感谢观看THANKS
农药和医药行业
在农药和医药行业中,微乳化技术主 要用于制备高效、低毒、环保的农药 和药物制剂,提高药物的生物利用度 和药效。
在医药领域,微乳化技术还可用于制 备靶向药物、纳米药物等新型药物制 剂,提高药物的疗效和降低副作用。
通过微乳化技术,可以将农药或药物 包裹在微小的液滴中,从而提高药物 的靶向性和稳定性,减少药物对非目 标生物的毒性。
燃料和石油工业
01
在燃料和石油工业中,微乳化技术主要用于提高燃料的燃 烧效率、降低污染物排放和提高石油采收率。
02
通过微乳化技术,可以将燃料或石油与水进行混合,形成稳定 的微乳液,从而提高燃料的燃烧效率和降低废气排放。
03
在石油开采中,微乳化技术可以用于提高采收率,通过将采出的 石油与表面活性剂和水混合形成微乳液,提高石油的流动性,从
提高药物的稳定性
01
02
03
微乳化技术能够将药物 溶解或分散在微小的液 滴中,形成稳定的药物 体系,防止药物的水解 和氧化等降解反应。
微乳化药物具有较高的 表面能,能够增加药物 的分散度和溶解度,从 而提高药物的稳定性和
纳米乳液乳化技术与应用展望

纳米乳液乳化技术与应用展望微乳(Microemulsion)是一个由油-水-表面活性剂-助表面活性剂组成的,具有热力稳定和各向同性的、清沏的多组分散体系。
由于微乳液中分散相质点的半径通常在10~100nm之间,所以,微乳液也称纳米乳液。
微乳液的理论、微乳技术和应用在过去的二十多年中得到了迅速的发展,特别是在石油危机的70年代,微乳技术在三次采油中所显示出来的巨大作用使微乳技术与应用迅速成为界面化学的一个十分重要而活跃的分支。
90年代以来,除了在三次采油中的获得了更深入、更广泛的应用外,微乳的应用已扩展渗透在纳米材料合成、日用化工、精细化工、石油化工、生物技术以及环境科学等领域。
表面活性剂在纳米乳液形成过程中起着决定性的作用。
1 纳米乳液的形成、结构与性质1.1 纳米乳液的形成与稳定纳米乳液与普通乳液有相似之处,即均有O/W型和W/O型,但也有两点根本的区别:⑴普通乳液的形成一般需要外界提供能量,如搅拌、超声振荡等处理才能形成;而纳米乳液则是自动形成的,无需外界提供能量;⑵普通乳液是热力学不稳定体系,存放过程中会发生聚结而最终分离成油、水两相;而纳米乳液是热力学稳定体系,不会发生聚结,即使在超离心作用下出现暂时分层现象,一旦取消离心力场,分层现象即消失,体系又自动恢复到原来的稳定体系。
关于纳米乳液的自发形成,Prince提出了瞬时负界面张力形成机理。
该机理认为,油/水界面张力在表面活性剂的存在作用下大大降低,一般为几个mN/m,这样的界面张力只能形成普通乳液。
但如果在更好的(表面活性剂和助表面活性剂)作用下,由于产生了混合吸附,界面张力进一步下降至超低水平(10-3~10-5mN/m),甚至产生瞬时负界面张力。
由于负界面张力是不能稳定存在的,因此,体系将自发扩张界面,使更多的表面活性剂和助表面活性剂吸附于界面而使其体积浓度降低,直至界面张力恢复至零或微小的正值。
这种因瞬时负界面张力而导致的体系界面自发扩张的结果就自动形成纳米乳液。
微乳化技术及应用

产品粒径及形态的影响因素
微乳液组成的影响 纳米微粒的粒径与微乳液的水核半径有关,很多文献实验表明:相同 条件、制备相同微粒的情况下,在一定范围内:
水核半径∝ 表面活性剂 微乳液界面膜的影响 不同的表面活性剂形成反相胶束的聚集数不同,因而构成的水核大 小和形状也不同。对于不同类型的表面活性剂,若碳原于数相同,则所 形成的反相胶束聚集数大小顺序: 非离子表面活性剂<阳离子表面活性剂<阴离子表面活性剂
微乳液中纳米微粒的形成机理:
水核 作为“微型反应器”,其大小可控制在10~100nm,是理想的
化学反应介质。
微乳液的水核尺寸是由增溶水的量决定的,随增溶水量的增加而增大。
化学反应就在水核内进行成核和生长,由于水核半径是固定的,由于界面 强度的作用,不同水核内的晶核或粒子之间的物质交换受阻,在其中生成
Step 3 Reaction, nucleation and growth of primary particle Metal cluster
surfactant
Reduced particle
Reducing agent Organic solvent
Step 1 Solubilization of reactants A
微乳液物理性质的应用 将低浓表面活性剂胶团溶液注入油井
驱油工艺
用较高浓度表面活性剂,且注入的浆液是由三种或 更多组分构成的微乳液 油藏化学中提高原油采收率 微乳燃料 微乳农药 食品工业中的微乳液 微乳用于保护生态和改善环境 洗涤液、化妆液 其他领域
用于洗涤和吸收各种污染物; 可以改善环境而巳具有更高的燃烧效能。
反胶团微乳液制备的方式
( I)
反应物A 发生化学反应
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金属纳米微粒,除Pt、N、Rh、Ir,还有Au、 Ag、Mg、Cu等; 半导体材料,CdS、PbS、CuS等; Ni、Co、Fe等金属的硼化物; SiO2、Fe2O3等氧化物; AgCl、AuCl3等胶体颗粒; CaCO3、BaCO3等金属碳酸盐; 磁性材料BaFe12O19等
Na+ -O3S CH COOCH2CH(C2H5)C4H9 CH2 COOCH2CH(C2H5)C4H9
琥珀酸酯二异辛酯磺酸钠 (AOT)
助表面活性剂的作用
降低界面张力 可使表活剂在其cmc下仍能降低界面张力,甚 至为负值。 增加界面膜的流动性 增加柔性,减少微乳液生成时所需的弯曲能, 使微乳液液滴易生成。 调节表面活性剂的HLB值等。 常见的有:乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、 异丁醇
6.2 微乳化技术制备纳米材料
微乳液中纳米微粒的形成机理:
水核 作为“微型反应器”,其大小可控制在10~
100nm,是理想的化学反应介质。 微乳液的水核尺寸是由增溶水的量决定的,随增 溶水量的增加而增大。化学反应就在水核内进行成核 和生长,由于水核半径是固定的,由于界面强度的作 用,不同水核内的晶核或粒子之间的物质交换受阻,
加入助表面活性剂形成微乳液,产生混合吸附,
油/水界面张力迅速降低达10-3~10-5 mN/m ,甚至 所以体系将自发扩张界面,表面活性剂和助表面活
性剂吸附在油 /水界面上,直至界面张力恢复为零或 微小的正值,这种瞬时产生的负界面张力使体系形 成了微乳液。若是发生微乳液滴的聚结,那么总的 界面面积将会缩小,随后又产生瞬时界面张力,从
Reducing agent
metal
= 3~5
Thank you very much!
水核内(反相胶束微反应器)超细颗粒的形成机理
加入反应物B
(1)
形成微乳液A
直接加 入法
发生化学反应
反应物A
(2)
反应物B
混
合
形成AB沉淀
共 混 法
渗透反应机理 融合反应机理
纳米粒子的收集
沉淀灼烧法——用离心沉淀法收集含有大量表面活 性剂及有机溶剂的粒子,经灼烧得到产品。
此法虽然简单,但粒子一经灼烧就会聚集,使粒径 增大很多,而且表面活性剂被烧掉,浪费很大。
在其中生成的粒子尺寸也就得到了控制。这样,水核
的大小就决定了超细颗粒的最终粒径。
微乳液法的特点
粒径分布较窄,易控制,可以较易获得粒径均匀的纳 米微粒.
通过选择不同的表面活性剂分子对粒子表面进行修饰, 可获得所需特殊物理、化学性质的纳米材料 。
粒子表面包覆表面活性剂分子,不易聚结,稳定性好。 纳米粒子表面的表面活性剂层类似于一个“活性膜”, 该层可以被相应的有机基团取代,从而制得特定需求 的纳米功能材料。 纳米微粒表面的包覆,改善了纳米材料的界面性质, 同时显著地改善了其光学、催化及电流变等性质。
烘干洗涤法——让含有纳米粒子的反胶团微乳液在 真空箱中放置以除去其中的水和有机溶剂,残余物再 加同样的有机溶剂搅拌,离心沉降,再分别用水和有 机溶剂洗涤以除去表面活性剂。 此法未经高温处理,粒子不会团聚,但需要大量溶 剂,且表面活性剂不易回收,浪费较大。
絮凝、洗涤法——在己生成有纳米粒子的反胶团微 乳液中加入丙酮或丙酮与甲醇的混合液,立刻发生絮 凝。分离出絮凝胶体,用大量的丙酮清洗,然后再用 真空烘干机干燥即得产品。
常用乳化剂
表面活性剂类 高分子乳化剂:动物胶、植物胶、聚乙烯醇等 天然乳化剂:卵磷脂、羊毛脂、阿拉伯胶等 固体粉末:粘土、二氧化硅 / 石墨、碳黑
微乳液
“微乳状液”,或 “微乳液” 定义:由表面活性剂,助表面活性剂(通常 (C4~C8脂肪醇)、油(通常为碳氢化合物) 和水(或电解质水溶液)组成的透明或半透 明的、各向同性的热力学稳定体系。
非离子表面活性剂<阳离子表面活性剂<阴离子表面活性剂
反应物浓度的影响 适当调节反应物的浓度,可使制取粒子的大小受到控制。 理论上,在最优反应物浓度条件下可获得最小的粒子粒径。 Ravet et al(1987)利用成核过程解释这一现象: 反应物浓度较低时,用于形成成核中心的粒子数量较少, 因此反应之初只形成少量的成核中心,导致粒径较大; 增加反应物浓度,成核数目增多,粒径尺寸降低; 继续增加反应物浓度,成核数目达到一定程度时保持不变, 此时离子浓度继续增加就会导致粒子粒径的增大。
瞬时负界面张力 < 0。但是负界面张力是不存在的,
而对抗微乳液滴的聚结。
微乳液技术研究的主要方向
配方:主要是表面活性剂和助表面活性剂的研究
利用乳化设备制备表面活性剂含量低的微乳液
– 常规的设备有超声波、胶体磨和高剪切搅拌器。
– 现在先进的设备有:高压均化器和微射流乳化器
利用微乳化技术制备微小乳状液
一般为球状 不稳定,易于分层 少,一般不用 O/W与水混溶 ,W/形状 稳定 浓度大于cmc即可 能增溶油或水直 至饱和
微乳液用表面活性剂
• 形成微乳状液对表面活性剂和助剂的类型和 用量有严格的要求 • 阴离子表面活性剂AOT广泛用于微乳液的制 备,且不需要使用助剂
影响超细微粒制备的因素
微乳液组成的影响 纳米微粒的粒径与微乳液的水核半径有关,很多文献实验表 明:相同条件、制备相同微粒的情况下,在一定范围内: H2O 表面活性剂 微乳液界面膜的影响
水核半径 ∝
r=1.5nw/ns
不同的表面活性剂形成反相胶束的聚集数不同,因而构成的水 核大小和形状也不同。对于不同类型的表面活性剂,若碳原于 数相同,则所形成的反相胶束聚集数大小顺序:
表6-1 普通乳浊液、微乳液和胶束溶液的性质比较
普通乳浊液
外观 质点大小 不透明 >0.1μ m,一般为 多分散体系
微乳液
透明或半透明 0.01~0.1μ m, 一般为单分散 体系 球状 稳定 多,一般加助剂 与油、水在一定 范围内可混溶
胶束溶液
一般透明 <0.1μ m
质点形状 热力学稳定性 表面活性剂用量 与油、水混溶性
(minemulsion,粒径<0.5m)
将微乳液技术的适用范围扩展
– 如将固态油状、高粘度油状和高分子制成微乳液
微乳液作为反应介质
用于有机合成
微乳聚合 微乳用于生化反应 无机反应及纳米反应器 超临界流体微乳液
利用微乳技术合成新材料
合成有机材料
合成无机材料 微乳凝胶 其它
第6章 微乳化技术及应用
6.1 概述
乳浊液的定义及结构
简单乳浊液 双重或多重乳浊 液:相当于简单 乳液的分散相 (内相)中又包 含了尺寸更小的 分散质点,常用 作活性组分的贮 器。
乳化剂
乳化剂的存在是形成乳浊液的必要条件 根据乳浊液的类型,乳化剂可分成:
– 油包水型乳化剂 – 水包油型乳化剂
微乳液的形成机理:
Schulman和Prince——瞬时负界面张力形成机理
微乳液的结构:
油包水型(W/O)
水包油型(O/W)
双连续相结构:具有W/O和O/W两种结构的综合特 性,但其中水相和油相均不是球状,而是类似于水 管在油相中形成的网络。
普通乳浊液——油/水界面张力几个mN/m;