油茶籽壳纳米纤维素基高内相Pickering乳液及其制备方法和应用与流程

油茶籽壳纳米纤维素基高内相pickering乳液及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种油茶籽壳纳米纤维素基高内相pickering乳液及其制备方法和应用。


背景技术：

2.纳米纤维素(cellulose nanofiber，cnf)是目前一种新型天然高分子材料，至少有一维空间尺寸小于100nm，具有巨大的潜在应用价值。同时，作为纤维素基纳米材料的代表产品，其超细的纳米结构使得纳米纤维素的理化性质与普通纤维素相比具有极大的优越性，如生物相容性、比表面积大、反应活性强、纳米尺度效应、低成本、高强度和表面活性强等。cnf在各种领域均有较多研究，如用于造纸、医疗设备、组织工程、航空航天、汽车制造、食品添加和包装、制药和化妆行业等多个研究领域。
3.pickering乳液是指互不相溶的两种液体混合，其中一相液体以液滴状态分散于另一相液体中，并呈现出非均相液体分散体系。液滴状液体被称为分散相、内相或者非连续相，另一液体则相对应地被称为分散介质、外相或者连续相。pickering乳液打破了传统表面活性剂作为乳化剂制备乳液的局面，该技术使用固体颗粒代替表面活性剂，在乳化过程中形成独特的界面颗粒膜，从而形成水包油(o/w)或油包水(w/o)型，甚至可以制备成复合乳液，如w/o/w或o/w/o型。根据接触角的大小可以判定乳液类型，如：接触角θ《90
°
时易被水浸润，因此形成o/w型乳剂；而θ》90
°
时易被油浸润，因此形成w/o型乳剂。与传统表面活性剂稳定的乳液相比，pickering乳液具有界面稳定性好、无毒无害、不易受环境影响等优点。
4.近年来，黏土、二氧化硅、石墨、纳米纤维素等固体颗粒均被用于pickering乳液的制备。通过纳米纤维素制备的pickering乳液可以用于控制脂质消化、药物递送、包埋生物活性物质等，具有很好的应用前景。然而，现有的通过纳米纤维素制备的pickering乳液普遍存在储存期较短的问题。
5.厚朴酚是中药厚朴的有效成分，呈粉末状，颜色为棕褐色至白色。厚朴酚能够明显且持久地松弛中枢性肌肉，还可以抑制中枢神经。厚朴酚有抗炎和抗菌作用，可以抵御多种致病微生物。厚朴酚还能抗溃疡、抗氧化、抑制肿瘤、抑制血小板凝聚等。在临床上，厚朴酚常用于治疗急性肠炎、阿米巴痢疾、慢性胃炎等。厚朴酚对兰氏阳性菌、耐酸性菌等病菌都有很明显的地域作用，对葡萄球菌的抑制尤其强烈。随着抗肿瘤研究的进展，厚朴酚的抗肿瘤功效也在被挖掘。但是厚朴酚在水中溶解度低，给用药带来很多不便，因此，急需一种能够靶向控制厚朴酚释放的药物载体。
6.鉴于此，本发明的目的在于提供一种稳定性更优的pickering乳液并用于厚朴酚的控制释放。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题是提供一种油茶籽壳纳米纤维素基高内相pickering乳
液制备方法，制备得到的pickering乳液更稳定。
8.为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：
9.一种油茶籽壳纳米纤维素基高内相pickering乳液的制备方法，包括如下步骤：
10.步骤s1，从油茶籽壳粉末中提取纤维素；
11.步骤s2，制备高长径比的纳米纤维素纤维，在油茶籽壳纤维素固体粉末中加入一定量的去离子水，采用高压均质机60bar处理15-20min，再进行超声处理15-25min去除气泡，冷冻干燥得到高长径比的纳米纤维素纤维；其中纳米纤维素纤维的长径比为500-600；
12.步骤s3，纳米纤维素纤维的疏水化改性，在纳米纤维素纤维溶液中加入一定量的聚二甲基硅氧烷，在室温条件下反应5-6h，再用乙醇溶液进行洗涤置换其中的水分，冷冻干燥得到疏水化改性的纳米纤维素pdms-cnf；聚二甲基硅氧烷的添加量按每100ml pickering乳液中加入0.8-1.0ml计算；
13.步骤s4，制备pickering乳液，将pdms-cnf分散在去离子水中形成水相，以茶籽油为油相，水相和油相混合并控制体系中pdms-cnf质量浓度为0.8％-1.2％，控制油水体积比为7-7.5:2.5-3，进行高剪切乳化2-10min，再将乳液置于高压均质机中60bar处理15-30min，制备得到高内相pickering乳液。
14.进一步地，步骤s4中，控制乳液中纳米纤维素纤维质量浓度为0.8％。
15.进一步地，步骤s4中，控制油水体积比7.5:2.5。
16.进一步地，剪切乳化时间为6min。
17.进一步地，步骤s1的纤维素提取工艺，包括如下步骤：
18.步骤s11，将油茶籽壳粉末与一定量去离子水混合后，在沸水浴中加热预处理1-2h；
19.步骤s12，离心得到沉淀，加入氢氧化钠和双氧水混合溶液，在95-100℃的水浴中加热2-3h，离心洗涤至上清液无色；
20.步骤s13，加入亚氯酸钠溶液并用乙酸调节ph至3.5-4.5，在70-80℃的水浴中加热2-3h；
21.步骤s14，离心后用去离子水洗涤固体，并再次加入氢氧化钠和双氧水混合溶液，在95-100℃的水浴中加热2-3h；
22.步骤s15，离心洗涤，在50℃烘箱进行完全干燥，即得纤维素固体粉末。
23.进一步地，所用氢氧化钠质量浓度为6％，所用双氧水质量浓度为2％；所用亚氯酸钠溶液浓度为9.5g/l。
24.本发明还提供一种油茶籽壳纳米纤维素基高内相pickering乳液，由上述制备方法制备得到。
25.本发明还提供一种油茶籽壳纳米纤维素基高内相pickering乳液在厚朴酚载药载体上的应用。
26.与现有技术相比，本发明提供的油茶籽壳纳米纤维素基高内相pickering乳液及其制备方法，有益效果在于：
27.一、本发明提供的油茶籽壳纳米纤维素基高内相pickering乳液制备方法，从油茶籽壳中提取纤维素，并用聚二甲基硅氧烷对纳米纤维素进行改性得到pdms-cnf，以pdms-cnf作为稳定剂，茶籽油为油相，在pickering乳液制备阶段，在高剪切乳化后进行高压均质
步骤，通过调整油水体积比、pdms-cnf浓度以及高剪切乳化时间，制备得到稳定均一的高内相pickering乳液。相较于现有技术，本发明制备得到的pickering乳液，稳定性更好。
28.二、本发明提供的油茶籽壳纳米纤维素基高内相pickering乳液，应用在厚朴酚载药载体上，pickering载药释放的部位主要在小肠，且释放效果良好。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明制备得到的纤维素样品示意图；
31.图2为本发明中纳米纤维素改性前后的粒径分布图；
32.图3为本发明中改性纳米纤维素红外光谱图；
33.图4为本发明中不同pdms-cnf溶液浓度下显微观察pickering乳液(
×
100)的结构图；
34.图5是本发明中不同pdms-cnf溶液浓度下直接观察pickering乳液的形态图；
35.图6是本发明中不同油水比环境下显微观察pickering乳液(
×
100)的结构图；
36.图7是本发明中不同油水比环境下直接观察pickering乳液的形态图；
37.图8是本发明中不同高剪切乳化时间环境下显微观察pickering乳液(
×
100)的结构图；
38.图9是本发明中不同高剪切乳化时间环境下直接观察pickering乳液的形态图；
39.图10是本发明中高内相不同油水体积比环境下显微观察pickering乳液(
×
100)的结构图；
40.图11是本发明中高内相不同油水比环境下直接观察pickering乳液的形态图；
41.图12是本发明中厚朴酚浓度标准曲线图；
42.图13本发明中模拟消化液中pickering乳液对厚朴酚的释放率分布图。
具体实施方式
43.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
44.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应该被视为在本文中具体公开。
45.本发明的油茶籽壳纳米纤维素基高内相pickering乳液的制备方法，所用的试验材料如下：
46.药品与试剂：
[0047][0048]
仪器与设备：
[0049][0050][0051]
以下通过具体的实施例对本发明提供的油茶籽壳纳米纤维素基高内相pickering乳液的制备方法进行详细阐述。
[0052]
实施例1
[0053]
一种油茶籽壳纳米纤维素基高内相pickering乳液的制备方法，包括如下步骤：
[0054]
步骤s1，从油茶籽壳粉末中提取纤维素；
[0055]
具体的，纤维素的提取方法包括如下步骤：
[0056]
将油茶籽壳经干燥箱干燥后打磨成粉末状过筛；
[0057]
称取25g粉末，加入至1000ml烧杯中并加入1000ml的去离子水后用保鲜膜密封，将烧杯放在水浴锅中100℃预处理1h；
[0058]
预处理后的溶液用离心机进行离心(离心速度4000r/min，离心时间10min)处理后弃上清液，余下固体用一定的去离子水洗涤，加入质量浓度为6％的naoh(60g)和质量浓度
30min，制备得到高内相pickering乳液。
[0068]
通过试验发现，pdms-cnf质量浓度、油水体积比、剪切乳化时间、高压均质工艺对pickering乳液的稳定性影响较大。以下对pickering乳液的稳定性影响因素进行分析。
[0069]
实施例2
[0070]
pdms-cnf浓度对pickering乳液稳定性的影响
[0071]
采用油水比为3:7、高剪切乳化时间为6min的条件，乳液中pdms-cnf质量浓度分别选择0.4％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％五个不同的浓度梯度。将pdms-cnf溶液和油混合在一起后高剪切乳化，制备出不同浓度的pickering乳液(本实施例不包含高压均质工艺)；稀释15倍后用电子显微镜观察五种乳液液滴的形状和大小，分析不同纳米纤维素纤维浓度梯度对pickering乳液液滴大小及稳定性的影响规律。
[0072]
请结合参阅图4和图5，其中图4是本发明中不同pdms-cnf溶液浓度下显微观察pickering乳液(
×
100)的结构图，图5是本发明中不同pdms-cnf溶液浓度下直接观察pickering乳液的形态图，图5中从左到右依次表示浓度为0.4％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％的pickering乳液。由图4、图5可知，随着乳液中纳米纤维素纤维浓度的增加，pickering乳液越来越稳定；当纳米纤维素纤维溶液浓度为低浓度(0.4％、0.6％)时，pickering乳液的液滴为圆形、液滴大小分布不均且液滴尺寸明显较大；当纳米纤维素纤维溶液浓度为较高浓度(0.8％、1.0％、1.2％)时，pickering乳液的液滴为圆形、液滴尺寸明显小且液滴大小分布均匀；纳米纤维素纤维的浓度影响规律为随着浓度的提高乳液液滴的粒径降低至一个最小值，然后会基本保持不变。由于液滴分布越均匀、尺寸越小，pickering乳液越稳定，即稳定性越强，因此，本发明中将pdms-cnf溶液质量浓度设定为0.8-1.2％。
[0073]
实施例3
[0074]
油水体积比对pickering乳液稳定性的影响
[0075]
采用pdms-cnf质量浓度为0.8％、高剪切乳化时间为6min的条件，分别选择1:9、2:8、3:7、4:6、5:5五个不同的油水体积比，将纳米纤维素纤维溶液和油混合在一起后高剪切乳化，制备不同油水体积比条件下的pickering乳液(本实施例不包含高压均质工艺)；稀释15倍后用电子显微镜观察五种乳液液滴的形状和大小，分析不同油水体积比梯度对pickering乳液液滴大小及稳定性的影响规律。
[0076]
请结合参阅图6和图7，其中图6是本发明中不同油水比环境下显微观察pickering乳液(
×
100)的结构图；图7是本发明中不同油水比环境下直接观察pickering乳液的形态图，图7中从左到右依次表示油水体积比为1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4的pickering乳液。由图6和图7可知，随着油水体积比的增大，pickering乳液越稳定，而当油水体积比到达一定临界值后，乳液会变得非常不稳定。当油水体积比为1:9和2:8时，明显观察到pickering乳液液滴的大小分布不均且形状不稳定；当油水体积比为3:7时，pickering乳液液滴大小及分布非常稳定；当油水体积比为4:6和5:5时，pickering乳液液滴明显分布不均；油水体积比为6:4时，pickering乳液液滴分布均匀但乳液明显分层。因此，在不进行高压均质工艺条件下，影响pickering乳液稳定性的油水体积比的最佳条件为3:7。
[0077]
实施例4
[0078]
高剪切乳化时间对pickering乳液稳定性的影响
[0079]
采用pdms-cnf质量浓度为0.8％、油水体积比为3:7的条件，高剪切乳化时间分别
选择2min、4min、6min、8min、10min，将纳米纤维素溶液和油混合在一起后高剪切乳化，制备五种高剪切乳化时间不同的pickering乳液(本实施例不包含高压均质工艺)；稀释15倍后用电子显微镜观察五种乳液液滴的形状和大小，分析不同高剪切乳化时间梯度对pickering乳液液滴大小及稳定性的影响规律。
[0080]
请结合参阅图8和图9，其中图8是本发明中不同高剪切乳化时间环境下显微观察pickering乳液(
×
100)的结构图；图9是本发明中不同高剪切乳化时间环境下直接观察pickering乳液的形态图，图9中从左到右依次表示高剪切乳化时间为2min、4min、6min、8min、10min的pickering乳液。由图8和图9可知，高剪切乳化时间在6min时，pickering乳液液滴的大小和形状是最均匀的。时间过短时，有部分液滴未被剪切完全，pickering乳液液滴大小明显分布不均；时间过长时，液滴太小太密集易聚集在一起形成大液滴，致使液滴大小不一。因此，本发明中，将影响pickering乳液稳定性的高剪切乳化最佳时间设定为6min。
[0081]
实施例5
[0082]
高压均质工艺对pickering乳液稳定性的影响
[0083]
由实施例3的分析结果可以看出，在仅进行高剪切乳化条件下，pickering乳液油水体积比最大只能实验到5:5，且当油水体积比为4:6和5:5时，pickering乳液液滴明显分布不均，乳液稳定性不佳。
[0084]
本实施例通过在高剪切乳化工艺后，增加高压均质工艺，阐述高压均质工艺对不同油水体积比pickering乳液的影响。
[0085]
采用纳米纤维素溶液浓度为0.8％、高剪切乳化时间为6min的条件，油水比分别为7:3、7.5:2.5、8:2、8.5:1.5，将纳米纤维素纤维溶液和油混合在一起后高剪切乳化，之后再将乳液置于高压均质机中60bar处理20min，制备出油水体积比不同的高内相pickering乳液，稀释100倍后用电子显微镜观察四种乳液液滴的形状和大小。
[0086]
请结合参阅图10和图11，其中图10是本发明中高内相不同油水体积比环境下显微观察pickering乳液(
×
100)的结构图；图11是本发明中高内相不同油水比环境下直接观察pickering乳液的形态图，图11中从左到右依次表示高内相油水比为7:3、7.5:2.5、8:2、8.5:1.5的pickering乳液。由图10和图11可知，增加高压均质步骤可以得到高内相最高油水比为7.5:2.5的pickering乳液，而当油水比大于8:2的pickering乳液有明显的分层。因此，在高压均质工艺条件下，本发明中将制备高内相pickering乳液的油水体积比设定为7.5:2.5。
[0087]
实施例6
[0088]
将本发明制备得到的高内相pickering乳液(制备条件为：pdms-cnf质量浓度0.8％、油水体积比7.5:2.5、剪切乳化时间6min、高压均质机中60bar处理20min)应用于药物厚朴酚载药载体，具体方法如下：
[0089]
1、模拟人体胃肠液的配制
[0090]
胃模拟液(ph＝1.2)：将浓度为36.5％的浓盐酸取约7ml溶于一定的水中进行稀释，之后加入10g胃蛋白酶，混合均匀后稀释定容至1000ml，即得。
[0091]
小肠模拟液(ph＝6.8)：称磷酸二氢钾6.8g加500ml水溶解，配制浓度为0.1mol/l的氢氧化钠溶液调节ph至6.8，另称取胰蛋白酶10g，加适量的水使其溶解，将二者混合均匀后稀释定容至1000ml，即得。
[0092]
结肠模拟液(ph＝7.2)：称取磷酸二氢钾3.403g和磷酸氢二钾4.355g溶于200ml水中，混合均匀后稀释定容至1000ml，即得。
[0093]
2、厚朴酚浓度标准曲线的制备
[0094]
制备50％乙醇溶液中含厚朴酚的浓度为10-3
g/l，分布取0.5ml、1.0ml、1.5ml、2.0ml、2.5ml、3.0ml稀释至10ml，测定这6个样品的吸光度，每个样品平行测三次吸光度，取平均值，测定结果如表1。
[0095]
表1：厚朴酚浓度标准曲线吸光度
[0096][0097]
并根据测定结果绘制厚朴酚浓度标准曲线图，如图12，由图12可知，厚朴酚浓度标准曲线的拟合度为0.998，该值接近1，因此回归直线对观测值的拟合程度较好，厚朴酚的浓度与od值的关系为y＝0.7577x 0.0519。
[0098]
3、pickering乳液的载药释药
[0099]
在每200ml茶籽油中溶解1g厚朴酚，搅拌均均使其充分溶解，制备得到厚朴酚油相；以最佳条件制备得到的油茶籽壳纳米纤维素基高内相pickering乳液为水相，选择油水体积比为2:8、3:7、4:6、5:5、6:4，高剪切乳化时间为6min，制得载有厚朴酚的pickering乳液，再加入纯油样品作对比。
[0100]
4、pickering乳液的释药
[0101]
分别取30ml乳液先后置于100ml胃模拟液、100ml小肠模拟液和100ml结肠模拟液中，将乳液和模拟液的混合液置于锥形瓶中，锥形瓶置于恒温磁力搅拌器上并将搅拌器转速调至75rpm-100rpm，温度调至37℃，开始计时恒温搅拌，其中模拟胃液共2h，每隔1h取一次水相，2h后用分液漏斗将乳液和水相分离；再将乳液置于模拟小肠液中恒温搅拌6h，每隔2h取一次水相，6h后用分液漏斗分离乳液和水相；再将乳液置于结肠液中搅拌24h，每隔3h取一次水相，直至吸光度不再发生变化；水相每次都取5ml，4000rpm离心3min，取上清液测量吸光度，将吸光度转化为厚朴酚的释放率，同时在乳液和模拟液的混合液中补充相同体积5ml的新鲜模拟液。
[0102]
pickering乳液在模拟人体消化液中的厚朴酚释放情况如表2：
[0103]
表2：pickering乳液的释药
[0104][0105]
根据pickering乳液在模拟人体消化液中的厚朴酚释放量，绘制曲线图，如图13。结合表3和图13可知，pickering乳液在胃部中释放量较小，但是进入小肠后释放量明显增加，之后释放量逐渐减小直至不再释放，因此，pickering载药释放的部位主要在小肠。由图13可知，制备载有厚朴酚的pickering乳液时，油水体积比为2:8和3:7的pickering乳液对厚朴酚具有较好的缓释性能。
[0106]
与现有技术相比，本发明提供的油茶籽壳纳米纤维素基高内相pickering乳液及其制备方法，有益效果在于：
[0107]
一、本发明提供的油茶籽壳纳米纤维素基高内相pickering乳液制备方法，从油茶籽壳中提取纤维素，并用聚二甲基硅氧烷对纳米纤维素进行改性得到pdms-cnf，以pdms-cnf作为稳定剂，茶籽油为油相，在pickering乳液制备阶段，在高剪切乳化后进行高压均质步骤，通过调整油水体积比、pdms-cnf浓度以及高剪切乳化时间，制备得到稳定均一的高内相pickering乳液。相较于现有技术，本发明制备得到的pickering乳液，稳定性更好。
[0108]
二、本发明提供的油茶籽壳纳米纤维素基高内相pickering乳液，应用在厚朴酚载药载体上，pickering载药释放的部位主要在小肠，且释放效果良好。
[0109]
以上对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本发明的保护范围之内。