烷基化壳聚糖的乳化与稳定性能研究：从简单乳液到聚乳酸微粒制备的应用突破

本研究针对传统壳聚糖(Chs)乳化性能不足的问题，通过机械化学法合成烷基化壳聚糖(Chs-C22 )，系统比较其在O/W乳液和聚乳酸(PLA)微粒制备中的性能。结果表明，2 wt% Chs-C22 可使乳液滴径降至48±17 μm，微粒产率提升至68.8 wt%，其降低的HLB值(22±0.5)和表面张力(68±0.5 mN/m)证实了分子设计有效性，为生物医用材料开发提供新思路。

　　

在食品、化妆品和生物医药领域，乳液稳定性一直是核心挑战。传统乳化剂虽能暂时维持油水混合，但存在毒性风险或环境不友好等问题。壳聚糖(Chitosan, Chs)作为天然阳离子多糖，因其生物相容性和可降解性备受关注，但其乳化能力受限于亲水性过强（HLB值26±0.5），导致乳液滴径大(61±23 μm)、微粒产率低(46.6 wt%)。如何通过分子设计提升其性能，成为研究者亟待解决的课题。

俄罗斯科学院的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表论文，创新性地采用机械化学法将二十二烷基缩水甘油醚(HAGE 22)接枝到壳聚糖骨架上，制备出烷基化壳聚糖(Chs-C₂₂
)。通过旋转流变仪、表面张力仪等系统表征发现，2 wt% Chs-C₂₂
溶液动态粘度达53 mPa?s，较未改性Chs提升23%。在油/水(O/W)乳液溶剂蒸发法制备聚乳酸(Polylactide, PLA)微粒过程中，改性材料展现出显著优势：微粒平均尺寸缩小至291±115 μm，产率提高至68.8 wt%，且乳液稳定性随浓度(0.5-2 wt%)增加持续改善。

关键技术包括：1）机械化学共挤出法制备Chs-C₂₂
；2）旋转流变仪测定溶液粘度；3）悬滴法测量表面张力；4）激光衍射分析乳液滴径分布；5）扫描电镜(SEM)观察微粒形貌。

材料特性研究
动态粘度测试显示，Chs-C₂₂
溶液呈现典型假塑性流体行为，在剪切速率1 s^-1
时粘度较Chs提高10 mPa?s。表面张力降低至68±0.5 mN/m，HLB值降至22±0.5，证实烷基链增强了界面吸附能力。

乳液性能分析
激光衍射数据显示，Chs-C₂₂
稳定的乳液滴径分布更窄（多分散指数PDI降低15%），乳化稳定性指数(ESI)提升30%。作者提出这是由于C₂₂
烷基链与油相相互作用增强，形成更致密的界面膜。

微粒制备评估
SEM图像显示，Chs-C₂₂
组微粒表面更光滑，X射线光电子能谱(XPS)检测到C-C键含量增加，证明烷基链成功富集在微粒表面。产率提升归因于改性聚合物对有机相(二氯甲烷)的亲和力增强，减少了PLA损失。

这项研究首次系统论证了烷基化修饰对壳聚糖乳化性能的增强机制。通过降低HLB值和表面张力，Chs-C₂₂
实现了"双功能协同"：既保持壳聚糖的静电稳定作用，又通过烷基链强化空间位阻效应。该成果为设计新型生物相容性乳化剂提供了分子工程范式，尤其在药物缓释微粒、食品级乳液等领域具有应用前景。未来研究可进一步探索不同链长烷基化对性能的调控规律。

（注：全文数据均引自原文，作者包括Tatiana N. Popyrina等，单位涉及俄罗斯科学院和Kurchatov研究所，未使用任何非原文信息。）