【O/W/O双乳液案例】实验教程：液滴微流控快速制备O/W/O型双乳液

双乳液，是一种特殊的乳液，其特点是在一个液滴内部包含着更小的液滴。这种结构使其广泛应用于食品、化妆品和制药行业。双乳液主要分为水包油包水（W/O/W）和油包水包油（O/W/O）两种类型。微流控技术在双乳液制备中展现出显著优势，具有不同微通道结构设计的微流控芯片各有特点，如下表1所示^[1]。常用的PDMS有机聚合物芯片在制备双乳液时，需要液滴形成通道同时具备疏水和亲水特性，而玻璃毛细管微流控装置则因其高承压能力、易于制作和表面润湿性调整而更受青睐。本案例展示了利用微流控系统一步法制备O/W/O型双乳液，为双乳液的乳化剂、乳液配方和制备工艺提供了多样化的选择。

內相：含2 wt% PGPR的MCT油相；

中间相：2 wt% PVA水溶液；

外相：含2 wt% PGPR的MCT油相；

收集相：同外相；

2）实验仪器

DUAL型号毛细管液滴微流控芯片；

液滴微流控工作站：MF-3G；

光学显微镜；高速相机；

• 将一定量的內相、中间相、外相溶液分别抽取到10毫升规格的注射器中，并将其固定在工作站的注射泵上。

• 使用特氟龙（PTFE）导管，一端通过鲁尔接头与各注射器连接，确保连接牢固无泄漏。另一端通过倒锥接头与微流控芯片（DUAL芯片）进液口连接。

• 将特氟龙导管通过倒锥接头与芯片的收集口连接，作为收集管使用，以便收集生成的乳液液滴。

• 取适量的收集相至收集瓶中，并确保收集管的出液端浸没在收集相中，以便乳液液滴能够顺利进入收集相。

• 在工作站上设定各相相的流速。首先启动外相溶液，确保通道完全充满。

• 外相稳定后，启动中间相溶液，形成单乳液液滴。

• 单乳液液滴形成稳定后，再开启内相溶液。

• 通过调节三相溶液的流速，控制双乳液液滴的尺寸和内核数量。

图1. 在DUAL芯片的微通道内制备双乳液液滴。(a)DUAL芯片实物图；(b)芯片中双乳液液滴的实时生成，内、中、外相的流速分别为15、30、90 μl/min；(c)在载玻片上收集得到的双乳液光学显微镜图。

总结

1）在聚合物材质芯片的二维结构微通道中，流体与通道壁面接触，针对不同类型的双乳液，需要对芯片不同区域进行相应的表面改性，操作繁琐。对于玻璃毛细管微流控芯片来说，制备油包水包油（O/W/O）型双乳液，仅需在组装芯片之前，使用十八烷基三甲氧基硅烷对收集毛细管进行疏水处理即可。

2）关于O/W/O型乳液的研究不如W/O/W乳液深入，但其开发价值显著^[2]：既能创造低饱和脂肪酸的健康产品，又能封装敏感油性成分，如精油和生物活性物质，还可作为制备核-壳结构水凝胶类微胶囊的模板。

[1] 王萌,许忠斌,黄兴.双乳液滴包裹技术的应用及研究进展.现代化工, 2017, 37(11)

[2] Zhi Z, Liu R, Wang W, Dewettinck K, Van Bockstaele F. Recent progress in oil-in-water-in-oil (O/W/O) double emulsions. Crit Rev Food Sci Nutr. 2023;63(23):6196-6207.