Gemini表面活性劑微乳液制備及對姜黃素的包載研究.pdf

1、微乳液是由一定配比的表面活性劑、助表面活性劑、油、水自發(fā)形成的一種外觀透明或半透明、各向同性、熱力學穩(wěn)定的一種分散體系，其液滴粒徑大約在1-100 nm之間。由于微乳液具有超低的界面張力、熱力學穩(wěn)定、增溶量大的優(yōu)點，其在食品、生物醫(yī)藥、化妝品、化學反應、石油開采等方面有著很廣泛的應用。本文以Gemini雙子表面活性劑來制備微乳液，研究了其相行為能力和性質，并計算得到了W/O型微乳液的熱力學和結構參數(shù)。同時對姜黃素進行包載，并探究其相關性

2、質。
　　以實驗室合成的Gemini雙子表面活性劑(14-3-14，14-4-14，14-5-14，14-6-14)作為微乳液中的表面活性劑相，以短鏈脂肪醇作為助表面活性劑，以中等鏈長的脂肪烴為油相，系統(tǒng)地研究了這四種組分制備出的微乳液相行為。考察了Km值（助表面活性劑與表面活性劑的質量之比）、雙子表面活性劑中的中間連接基團的數(shù)目、醇的種類、油相的種類、溫度等要素對形成的微乳液面積的影響。(1)Km值是影響微乳液面積的一個重要因素

3、。隨著Km的不斷增大，其形成的微乳液面積不斷減小，合理控制微乳液中的Km值對于微乳液的形成有重要的指導意義。(2)雙子表面活性劑的中間連接基團數(shù)目對雙子表面活性劑的性質有著重要的影響。在Km值、醇、油的種類都固定的情況下，隨著中間連接基團數(shù)的不斷增加，形成的微乳液面積不斷減小。(3)采用不同碳鏈長度的醇作為助表面活性劑添加到微乳液中對14-n-14/醇/油/水所形成的擬三元相圖有重要的影響。隨著碳鏈長度的不斷增加，微乳液相面積不斷減小。

4、(4)隨著油相（脂肪烴）碳鏈個數(shù)的增加，14-n-14/醇/油/水微乳液的微乳區(qū)面積先增加后減小。在一定范圍內(nèi)隨著烷烴碳原子數(shù)的增加，R比隨之增大，有利于形成W/O型微乳液。而超出這一個范圍R比隨其碳原子的數(shù)目增加而減小不利于形成W/O結構，導致其形成的面積先減小再增加。(5)在14-4-14/醇/脂肪烴/水體系中，溫度對微乳液的微乳相面積的影響較小，表明14-4-14/醇/脂肪烴/水體系形成的微乳液有良好的熱力學穩(wěn)定性。
　　由

5、于14-4-14/正丙醇/正庚烷/水體系形成的單相微乳區(qū)域面積較大，所以采用電導率、循環(huán)伏安法、DLS、DSC、TEM、紫外、熒光等表征手段對此微乳液進行性質研究。(1)采用電導率實驗劃分了微乳液的相區(qū)域。當油的質量分數(shù)較低時，體系會出現(xiàn)3種結構。即隨著水含量的增加，單相區(qū)依此出現(xiàn)W/O、B.C.、O/W結構;當油的質量分數(shù)增加時，O/W區(qū)域消失，體系只有前兩種結構出現(xiàn)，且Φc隨著油的質量分數(shù)的增加而變大;繼續(xù)增加油的質量分數(shù)，雙連續(xù)結

6、構(B.C.)還未出現(xiàn)，體系就已經(jīng)發(fā)生了相分離，此時只有W/O結構。(2)以鐵氰化鉀作為電化學探針進行循環(huán)伏安實驗，當且僅當鐵氰化鉀完全溶于微乳液滴中時，探針會隨著液滴的移動而發(fā)生擴散，此時計算出來的擴散系數(shù)才是微乳液滴的擴散系數(shù)。通過水含量/擴散系數(shù)曲線圖確定微乳液的微觀結構，實驗表明與電導率的結果很接近，從而表明循環(huán)伏安也可用來探測微乳液的微結構變化。(3)通過DLS測量了7/1稀釋線上微乳液的粒徑大小，并探討了當體系處于W/O結構

7、時，微乳液的半徑和R值之間的關系。隨著水含量的不斷增加，微乳液的粒徑增加，且在W/O結構時，微乳液的半徑和R值之間有很好的線性關系，符合膠束增溶理論，從側面也驗證了W/O微乳液的形狀是球形。(4)紫外實驗分別以甲基橙和亞甲基藍為探針，在W/O微乳液中，其內(nèi)核的極性會隨著水含量的不斷增加而增大。以芘為熒光探針的熒光實驗結果表明，隨著水含量的不斷增加，芘的I1/I3的比值不斷增加，說明W/O微乳液的微極性隨著水含量的不斷增加而增大，其結果與

8、紫外實驗的結果一致。(5)透射電子顯微鏡的結果表明，微乳液的形狀是球形且粒徑大小在1-100 nm之間。(6)差示掃描量熱法可以探測微乳液中不同結構時的水的狀態(tài)，間接反映出微乳液的結構情況。通過在7/1稀釋線上測得一系列不同含水量微乳液的DSC升溫曲線圖，可計算得到相應水結構的比例。在0～10％時，水主要以非冷凍水的形式存在，此時微乳液的結構是W/O型;隨著水含量增加至10～40％，體系中的水主要有結合水和束縛水兩種狀態(tài)，表明微乳液此時

9、處于雙連續(xù)結構;當水含量繼續(xù)增加至50～70％時，微乳液中的水主要以自由水的形式存在，表明微乳液此時的結構是O/W型。DSC結果與上述循環(huán)伏安的實驗結果接近，證實了此方法的可靠性。
　　在25℃時，14-4-14/醇/油/水體系在形成微乳液的過程中，吉布斯自由能是負值，表明微乳液的形成是自發(fā)行為，且醇的碳鏈越長越有利于W/O微乳液的形成。當油相的碳鏈長度增加時，吉布斯自由能的絕對值先增大再減小，這表明對于微乳液而言，油相的碳鏈長度

10、有一個最值。雙子表面活性劑中間連接基團的增大使得界面層中所需的醇的物質的量nia增加，這導致醇從連續(xù)相到界面層的移動變難。隨著n的不斷增加，醇從連續(xù)相中移動到界面層上的自由能的絕對值ΔG!c→l減小，表明n的減小有利于微乳液的穩(wěn)定。當ω=15(ω是水和表面活性劑的物質的量之比)時，對于14-n-14(n=3，4，5，6)W/O微乳液，隨著n的不斷增加，膠團變小，水核半徑Rw，分散相半徑Re，每個分散相微粒中表面活性劑分子的平均聚集數(shù)(n

11、s)都隨著n的增加而減小。對于14-4-14/醇/油/水體系，隨著ω的增加，Rw、Re、界面層厚度l和(ns)增大，分散相總面積Ad和分散相數(shù)目Nd下降;隨著醇的碳鏈數(shù)目的增加，Rw、Re、l、(ns)增大，而Nd和Ad減小;隨著烷烴碳鏈數(shù)目的增加，Rw、Re、l、(ns)先增加再減小，而Nd和Ad先減小再增大。
　　采用微乳液來包載姜黃素，研究了姜黃素微乳液的一些性質，得出如下結論:(1)在423 nm處測得姜黃素不同濃度下的吸

12、光度，并繪制了相應的標準曲線。緊接著研究了不同脂肪烴對姜黃素的溶解情況，得出正庚烷溶解的姜黃素最多，故下述實驗皆以正庚烷作為油相。(2)采用DLS實驗研究了不同濃度下的姜黃素微乳液的粒徑大小。結果表明在(S+A)/O=7/1，姜黃素的質量分數(shù)＜0.15％時隨著姜黃素濃度的不斷增加，其粒徑也不斷增加;當其質量分數(shù)≥0.25％時，姜黃素的增加使得微乳液破裂，粒徑也超過了微乳液定義中的粒徑大小。(3)酸堿性實驗的結果表明，微乳液包載的姜黃素，

13、其體系有一定的耐酸堿性，通過對含水量以及（表面活性劑+助表面活性劑）/油相的質量比的研究表明，隨著水量的不斷增加，其載藥量(DLR)和包封率(EE)不斷增加，隨著（表面活性劑+助表面活性劑）/油相的質量比的不斷增加，其DLR和EE不斷減小。(4) DPPH抗氧化實驗結果表明，隨著（表面活性劑+助表面活性劑）/油相質量比的增加，其抗氧化能力不斷減小。對姜黃素微乳液進行體外緩釋實驗結果表明，與姜黃素-乙醇溶液相比，在pH=7.2的PBS介質