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微胶囊制备及研究进展综述（标题具体一点）摘要：近年来，微胶囊技术在生物医药、化工、食品等行业得到了应用和发展。微胶囊制备的新工艺、微胶囊性能分析的新方法、微胶囊形貌结构和孔结构的表征方法等，都取得了一定的成就。本文综述了微胶囊的结构和性能方面研究的新进展。关键词：微胶囊；制备；研究进展；综述引言：微胶囊是利用天然或合成的高分子材料为囊材将囊芯物（固态、液态、气态）包裹而成的微小容器。微胶囊技术从应用于无碳复写纸开始，至今已普及至包括医药、农药、香料、涂料、食品、化妆品等不同领域。近年来，随着学科的交叉，微胶囊技术应用、制备、结构与性能研究有了很大的发展。如微囊化的胰岛能够保持活力并能在有糖尿病的动物体内长时期不断分泌胰岛素；临床上已将包裹的活性炭进行体外循环，对肾衰竭或肝功能失调的病人解毒；将风味物包埋在纳米粒中，再将其与部分水溶性配料或风味物质共同包在微球中，可以实现多组分包埋和连续的控制释放等等。特别地，膜乳化法和微通道法使得单分散乳液制备和单分散微胶囊合成得以实现，促进微胶囊在生物医药、微细加工和电子材料等高新技术领域具有广泛的应用前景。本文综述了微胶囊的结构和性能研究方面的新进展，对微囊的科学研究和应用研究具有一定意义。（参考文献的引用要标注。）1微胶囊的制备方法（该节没有新意，是科普知识）大致可分为3类：聚合反应法、相分离法、物理及机械法。聚合反应法包括界面聚合法、原位聚合法和悬浮胶联法；相分离法包括水相相分离法和油相相分离法；物理及机械法包括熔化分散冷凝法、喷雾干燥法、溶剂或溶液萃取法等。1.1界面聚合法界面聚合法制备微胶囊的原理是通过适宜的乳化剂形成油包水(或水包油)乳液，使水溶性(或油溶性)反应物的水溶液(或油溶液)分散进入油相(或水相)，在油包水(或水包油)乳液中加入非水溶性(或水溶性)反应物以引发聚合，在液滴表面形成聚合物膜，这样含水微胶囊(或含油微胶囊)就会从水相(或油相)中分离。将该方法制备出的微囊化乳酸菌产品用于乳酸发酵，其活菌含量会随发酵时间的延长而恢复。藤原正弘等人改进了此方法，称复乳状液法，具体过程是将乳酸菌液与添加了聚甘油脂肪酸酯的氢化油脂混合形成W/O型乳状液，再分散于含增稠稳定剂黄原胶的乳酸钙溶液中，最终形成W/O/W型双重乳状液，将此乳状液逐滴加到低甲氧基果胶之类的成模液中，制成内部流动的微胶囊化产品，由于在菌体与外水相之间有一层固化的油脂膜作为屏障，使得产品在低pH值的条件下稳定性更高。在界面聚合法中，尽管微胶囊的强度与使用的交联剂浓度成正比，但由于交联剂都有一定的毒性，会对乳酸菌的活性造成损害，所以很难得到广泛的认可。复乳状液法操作复杂，且在双重乳状液形成过程中外水相与内水相极易混溶，故产品得率低。1.2相分离法相分离法又称凝聚法，是将芯材料乳化或分散在溶有壁材的连续相中，然后采用某种方法(如加入聚合物的非溶剂、降低温度、或加入与芯材料相互溶解的第二种聚合物)使壁材溶解度降低并从连续相中分离出来，形成黏稠的液相(不是沉淀)，包裹在芯材料上形成微胶囊。根据包囊材料在水中溶解度的不同，可将相分离法分为水相相分离法和油相相分离法。用相分离技术制备微胶囊时最常用的聚合物材料有明胶、琼脂、阿拉伯胶和乙基纤维素等。SheuTY等人用油相相分离法制得的乳酸菌微胶囊，其乳酸菌的防冻能力提高了20%～50%。相分离法操作复杂，在大规模工业化生产中应用很困难，特别是用油相相分离法制备油包水型水溶液微胶囊时尚存在许多工艺上的困难，且难以获得干燥的粉末产品。1.3挤压法挤压法是最传统、最普通的方法，其中以海藻酸钠作为材料的固定化应用最多。周剑忠等将乳酸菌与0.6%的海藻酸钠溶液混合后滴到1%的CaCl2溶液中固化，所得产品在低温和60℃条件下贮藏，乳酸菌的活菌数分别较未固定化产品提高了2个数量级和1个数量级。但由于菌体分散于凝胶中，打断了凝胶网络的均匀结构，小分子物质容易通过壁材，因此不能很好地阻隔胃液，产品不具有耐胃酸性。刘丽英等以海藻酸钠为壁材、CaCl2，为固化液制备微胶囊，当海藻酸钠浓度为2%和3%、固化液CaCl2浓度为2%和3%时，乳酸菌的包被产率和包被效率均在90%以上，但干燥对微胶囊化乳酸菌的存活率有很大影响。近年来，部分学者将乳酸菌菌液与海藻酸钠在固化液中固化，在制得的胶粒中加入聚赖氨酸或壳聚糖与海藻酸钠络合成膜，这样制得的微胶囊耐胃酸性较好，可在模拟胃液中存放90min，比未包裹的乳酸菌提高了4个数量级，并且这种微胶囊在模拟肠液中溶解性较好。挤压法使用的材料除海藻酸钠外，还有明胶、卡拉胶、果胶、邻苯二甲酸醋酸纤维素和石蜡油，一种或两种材料联用。挤压法操作简单，成本低，能保持较高的菌体密度和活性，但很难获得干燥的粉末产品。1.4喷雾干燥法喷雾干燥法是用单一工序将溶液、乳液、悬浮液或浆状液加工成粉状干燥制品的一种干燥方法。喷雾干燥法使用的微胶囊化材料主要有液体石蜡、醋酸纤维素、柠檬油和羟基化糊精，其中柠檬油和羟基化糊精最常见，主要是由于使用该材料时干燥温度仅为38～65℃，比液体石蜡和醋酸纤维素的干燥温度(130℃)低得多，提高了乳酸菌的存活率。魏华等采用喷雾干燥法对保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌进行了微胶囊化，发现活菌的保存期显著延长。喷雾干燥法干燥速率快，时间短，物料温度较低，产品的分散性和溶解性好，生产过程简单，适用于连续化生产，但产品存在乳酸菌分散不均匀及制备过程中死亡率高的问题。2微胶囊的形态与结构2.1微胶囊的粒径及分布（归纳提炼在制备微囊粒径方面的新技术，研究分布的新方法）近10年来，纳米微球与纳米给药技术在医药中的应用不断成熟。利用嵌段或接枝式共聚物能自组形成胶束形成现象，对位于核部的嵌段进行交联，可制备纳米微球，同时有研究显示在不加入任何乳化剂的条件下制得的直径为20nm的聚（4乙烯基吡啶）（P4VP）凝胶微球，它稳定的机理不同于嵌段共聚物交联形成的微球。超声乳化—化学交联方法制备的粒径为60~100nm负载丝裂霉素的白蛋白纳米微球，为静脉注射的靶向制剂的研制奠定了基础。微胶囊粒径及其分布的有效控制一直是研究的热点。Ma等采用SPG膜乳化法成功合成出单分散性良好的苯乙烯乳液液滴，进而采用悬浮聚合法得到了粒径单分散微胶囊。利用膜孔径为2.8m的SPG膜制备的载溶酶菌微囊呈圆球状，粒径均一，CV值为14.04%，而机械搅拌法制得的微球表面粗糙，粒径均一度差，CV值为76.54%。采用膜乳化技术，将亲水性膜修饰成疏水性膜制得的载胰岛素壳聚糖微球粒径与膜孔径之间的关系表明粒径与膜孔径之间存在较好的线性关系，因此可通过选择适当孔径的膜制备出所需粒径的微球。微通道装置是最近几年出现的制备尺寸均一可控微球的有效方法。采用T型微通道装置（油相通道直径350m，水相通道直径65m，两通道接口处直径16m）进行乳化，再结合戊二醛交联制备了几十到几百微米均一可控的壳聚糖微胶囊。T型微通道装置尺寸固定，因此在一定条件下制得的微球尺寸均一，重复性好。这为进一步研究多通道微流控装置或多个并列的T型微通道装置制备微球奠定了基础。通过硅板材料表面的微通道MC乳化法制备了平均直径3~100m，有良好单分散性的聚合物微球。微通道乳化法利用表面张力促使微小液滴形成，液滴尺寸取决于微通道的结构。用多种规格的硅板合成了一系列具有不同粒径尺寸和良好单分散性的聚二乙烯基苯微胶囊样品，研究了微胶囊粒径尺寸与微通道规格之间的关系，为胶囊粒径尺寸设计奠定了基础。2.2微胶囊的表观结构（为何研究表观结构，能结合一些典型的图片说明）微胶囊由于成囊工艺、囊材、芯材的不同使得微囊表观形貌差异很大。用β环糊精包裹玫瑰香精的固体包合物是菱形片状结构，而在包裹薰衣草时显微镜观察是针状晶体。乙基纤维素（EC）、醋酸纤维（CAB）、聚甲基异丁烯酸酯（PMMA）包裹杀虫剂，用扫描电镜（SEM）观察EC微球表面粗糙多孔，CAB微球有微小的孔洞，PMMA微球表面光滑。有的芯材是晶体结构，它会使微囊表面有褶皱，例如，三酰甘油微胶囊。在成囊工艺上使用适量的水可以得到分离很好的球形粒子，其原因一方面可能与粒子在反应溶液中的分散稳定性或者粒子的沉淀机理有关，另一方面水调整了聚合体系反应溶液的极性。液中干燥法制备蜂胶乙基纤维素微球，由于囊材及囊芯在内相有良好的溶解，制得的微囊表面光滑并有微孔，圆整度较好。近年来有研究者利用海藻酸钠壳聚糖海藻酸钠（ACA）微胶囊，实现了微生物、哺乳动物细胞的包封。利用XPS表面分析技术，分析ACA与APA微胶囊膜的表面化学组成，结果显示ACA微胶囊表面带负电荷的含C基团与带正电荷的含N基团的相对百分含量分别为30.6%与60.4%，而APA微胶囊分别为42.3%与30.0%。因此，ACA微胶囊表面比APA带更多的正电荷，更有利于蛋白质吸附与细胞粘附。2.3微胶囊的内部结构及研究方法（要提炼以下的方法，列表说明。方法，特点（能观察到的信息），优缺点，应用）2.3.1原子力显微镜分析技术原子力显微镜（AFM）观察样品时不需表面喷金的处理过程，可以直接观察样品表面的形态，所以应用AFM观察到的样品更接近自然状态。用AFM观察石英片上的聚电解质多层膜（CHI/ALG）和（PD/PSS），发现（PD/PSS）表面光滑，平均粗糙度1.88nm，但膜上有许多裂缝，最长达1nm，而（CHI/ALG）的膜没有明显裂痕。因此，Babazadeh选择（CHI/ALG）作为壳层来达到延缓芯材释放的目的。首次用AFM观察口腔微生物变形链球菌，在自然状态和液相下清晰地观察到了菌体细胞表面的超微结构以及缺陷型菌株的二维和三维图像。2.3.2红外光谱分析技术物质的红外谱图包含丰富的结构信息，集中表现了各种化学键的振动形式在微胶囊研究上，可用红外光谱技术分析囊材和芯材的相互作用以及微胶囊的表面结构。用傅立叶红外光谱仪对胺基聚丙烯酰胺磁性微球的表面功能团进行分析，红外谱图显示NH2吸收峰完整，磁流体与单体聚合完全形成囊材。用戊二醛（GA）交联羟甲基壳聚糖（OCMC），将芯材PM包裹进后，PM的1480/cm（芳香C=C）和1284/cmCN伸缩振动都没有明显变化，证明PM和OCMC没有发生化学反应。2.3.3X射线晶体衍射技术X射线晶体衍射技术（XRD分析技术）LX射线晶体衍射技术可以分析晶体结构的芯材。胰岛素在临床上治疗糖尿病，双乳液和固体粉末法制得的胰岛素微囊在体外均显示了很好的缓释性，XRD技术分析得到，胰岛素在微囊内部是晶体结构用高熔点的三酰甘油作为包囊材料，采用温度可控的膜乳化技术制备均一大小的固态脂质微球（SLMC），XRD的衍射峰可以清晰地观察到三酰甘油在293K下作为包囊材料是结晶化的，而且可以看出三酰甘油是β型结晶，而SLMC是а型结晶，Masato和Masahiro分析认为该相变是由于快速冷却到室温所造成的。宽角度X射线衍射（WXRD）检测PM装载GA-OCMC微胶囊中的结晶结构，PM是结晶结构，OCMC为低度结晶结构，GA-OCMC是无定形的。从衍射峰中还发现PM的特征结晶峰在PM装载的GA-OCMC微胶囊中消失了，而GA-OCMC出现了一个新的衍射峰，这证明PM已被包裹进入了GA-OCMC中并且是以分子水平扩散进入OCMC中，这个事实也说明了PM与OCMC之间的反应是在PM溶于GA-OCMC时。2.3.4扫描电镜技术扫描电镜技术（SEM）:一定数量的蜂胶乙基纤维素微球样品，首先在液氮中冷却40min，然后在自制特殊装置中，以极小的应力，获得接近自然状态下的微球的截面核心结构SEM。显示出，微球内部存在的微孔孔径约2~4m，无论是孔径均一程度，还是空隙率（孔密度），均高于微球表面，这表明微球核心中微孔的形成方面还存在某种尚未明晰的规律。展示了微球内部存在着极丰富的大量微孔结构，并且这些微孔在本体中分布均匀，孔径大小分布很窄。表明，微球之中有可能存在多层次嵌套。2.3.5色谱分析技术色谱技术是分离纯化，蛋白质分子量测定的常用工具，亦可用来考查芯材微囊化前后的情况。