硅油水乳液热剪切流变学特性及其在注射容器表面涂层中的应用研究

为解决注射容器硅油润滑膜均匀性、厚度及稳定性问题，研究人员针对商用硅油水乳液Liveo? 366的热剪切流变学特性展开研究，通过剪切流变仪、Turbiscan背散射及动态光散射技术，揭示了其非平凡的温敏性、剪切依赖性及滞后效应与乳液微观结构变化的关联。该研究为优化注射给药系统生产工艺提供了关键理论依据。

　　

注射给药系统的性能与安全性高度依赖容器内壁硅油润滑膜的均匀性和稳定性。然而，现有硅油乳液的喷涂和热固化工艺中，流变学特性对最终涂层质量的影响机制尚不明确。尤其当商用乳液Liveo? 365被新一代产品Liveo? 366替代后，其热力学行为缺乏系统研究。这一问题直接关系到药物输送装置的剂量准确性和患者安全性，成为制药工业亟待解决的技术瓶颈。

为填补这一空白，来自杜邦公司的研究团队联合学术机构，在《European Journal of Pharmaceutical Sciences》发表了针对Liveo? 366乳液的系统性研究。该工作创新性地结合剪切流变学、微观结构表征和分子热力学分析，揭示了温度诱导的乳液结构转变与流变行为突变的关联机制。

研究采用三大关键技术：1）剪切流变仪（ARG2）在10-90°C范围内测定黏弹性和流动曲线；2）Turbiscan背散射技术量化乳液稳定性指数（TSI）；3）动态光散射（DLS）在稀释条件下监测乳液粒径变化。所有实验均采用新鲜样品，并通过溶剂捕集装置控制蒸发干扰。

温度依赖性剪切流变学
通过0.1-1000 s^-1剪切速率扫描发现，Liveo? 366在20°C时黏度为15 mPa·s，但升温至45°C后低剪切黏度骤增两个数量级，呈现显著剪切稀化和表观屈服应力（0.1-0.2 Pa）。流变曲线滞后现象证实其触变性，应力-剪切速率曲线的负斜率区暗示剪切带形成。

线性黏弹性演变
应变扫描显示，60°C时储能模量G′超越损耗模量G″，屈服应变从0.5%增至3%，符合脆性胶体玻璃特征。频率扫描中，90°C下模量呈现凝胶典型的频率无关性，与20°C的牛顿流体行为形成鲜明对比。

微观结构动态追踪
DLS揭示1%稀释乳液在20°C时粒径为546±9 nm，60°C时锐减至90±0.35 nm。Turbiscan显示浓缩乳液在60°C背散射强度下降45%，但冷却后仅部分恢复，证实热不可逆结构重组。

分子热力学机制
研究提出创新性解释：升温导致表面活性剂（undecyloxy ethanol）溶解度降低，迫使乳液粒径缩小以增加界面面积。当温度超过40°C时，表面活性剂在油水界面的饱和吸附引发液滴间吸引力，形成空间网络结构。通过计算Triton X-100（Liveo? 365的参比表面活性剂）分子截面积（96 ?²），验证了界面吸附能力与粒径变化的匹配性。

这项研究首次阐明了商用硅油乳液在喷涂工艺中的关键流变学转变机制。其重要意义体现在三方面：1）为优化喷涂参数（如温度窗口、剪切速率）提供理论指导；2）揭示了新一代乳液Liveo? 366相比前代产品的性能继承性与差异；3）建立的"温度-微观结构-流变性能"关联模型可推广至其他药用乳液体系。特别是发现40°C为凝胶化临界点，这一结论直接指导生产中选择低于该温度的喷涂条件以避免喷嘴堵塞。研究还指出，高温诱导的结构变化具有不可逆性，这对理解涂层固化过程中的界面重组具有重要启示。

该工作将工程流变学与胶体科学深度融合，不仅解决了制药工业的实际问题，也为复杂流体的多尺度研究提供了范式。未来研究可进一步探索不同稀释比例下的相行为，以及表面活性剂分子结构与乳液温敏性的定量关系。