旋转填充床共沉淀法合成聚合物Janus纳米颗粒稳定香芹醇Pickering乳液的研究

为解决香芹醇（carvacrol）水溶性差、稳定性不足的问题，研究人员通过旋转填充床（RPB）反应器共沉淀法制备了壳聚糖低聚物（COS）修饰的聚乳酸/虫胶（PLA/shellac-COS）两亲性Janus纳米颗粒，并成功构建了具有油包水（O/W）、双连续结构及水包油（W/O）特性的Pickering乳液。该乳液在0.5%纳米颗粒稳定下，香芹醇负载量达5%时表现出优异稳定性（zeta电位-43.8 mV，粒径无显著变化），为食品和生物农药领域提供了新型载体解决方案。

　　

香芹醇作为一种天然单萜类化合物，因其广谱抗菌特性和对非靶标生物的低毒性，在农业杀菌剂和食品保鲜领域备受关注。然而，其水溶性差、易降解的特性严重限制了实际应用。传统分子表面活性剂稳定的乳液易发生奥斯特瓦尔德熟化（Ostwald ripening），而固体颗粒稳定的Pickering乳液因更高的界面吸附能展现出显著优势。其中，具有两面不同润湿性的Janus纳米颗粒（如聚乳酸/虫胶体系）被认为是最具潜力的稳定剂之一，但现有合成方法存在批次均一性差、难以规模化等问题。

北京某研究团队在《Chinese Journal of Chemical Engineering》发表的研究中，创新性地采用旋转填充床（RPB）反应器，通过共沉淀-相分离法一步合成哑铃型PLA/shellac二聚体，再嫁接壳聚糖低聚物（COS）制备两亲性Janus纳米颗粒（PLA/shellac-COS）。关键技术包括：RPB强化传质实现快速溶剂交换、COS亲水改性调控纳米颗粒润湿性，以及通过油水比调控构建三种乳液结构（O/W、双连续、W/O）。

材料与方法
研究选用生物可降解的聚乳酸（PLA）和虫胶为原料，在RPB中利用四氢呋喃（THF）-水溶剂体系实现共沉淀。通过离心力与填料网剪切力协同作用，获得粒径均一的哑铃型颗粒，再经COS修饰赋予亲水性。

结果与讨论

1. 纳米颗粒特性：PLA/shellac-COS呈现典型Janus结构，壳胶半球接枝COS后接触角从108°降至65°，实现两亲性平衡。RPB工艺使粒径分布（PDI<0.2）显著优于传统搅拌釜。
2. 乳液性能：0.5% PLA/shellac-COS稳定的5%香芹醇乳液储存30天后，zeta电位保持-43.8 mV，粒径仅增长8.7%，远优于单一虫胶纳米颗粒（粒径增长42%）。双连续结构乳液因界面颗粒密堆积表现出最高粘度（η=320 mPa·s）。
3. 稳定机制：COS修饰增强颗粒在水相中的分散性，而PLA/shellac的Janus特性使其在油水界面形成机械强度更高的吸附层，有效抑制液滴聚并。

结论
该研究首次将RPB技术应用于聚合物Janus纳米颗粒的规模化制备，解决了传统方法批次差异大的问题。所开发的PLA/shellac-COS纳米颗粒不仅能稳定高负载香芹醇乳液，还可通过调节油水比灵活构建不同结构，为功能性Pickering乳液设计提供了新思路。未来在农药缓释、食品包埋等领域具有广阔应用前景。