張翠亞，高艷蓉，唐文強(qiáng)，丁芳芳，韓小娟

（1.陜西國際商貿(mào)學(xué)院 醫(yī)藥學(xué)院，陜西 西安 712046；2.陜西省中藥綠色制造技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，陜西 西安 712046）

精油已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、美容等行業(yè)，但由于其穩(wěn)定性較差、易揮發(fā)氧化等而使應(yīng)用受到一定的限制，所以近些年對(duì)其緩控釋的研究成為熱點(diǎn)[1]。

微膠囊技術(shù)作為研究較多的技術(shù)，一般指將芯材用壁材包裹起來，以達(dá)到增加芯材穩(wěn)定性和實(shí)現(xiàn)芯材緩釋的效果[2-4]。隨著研究的進(jìn)步，微膠囊的粒徑從最初的1～1000μm發(fā)展到了1～1000nm（又稱“納膠囊”）[5]。以聚合物為壁材的精油膠囊研究較多[6]，但其主要是利用壁材在機(jī)械作用下發(fā)生破裂而進(jìn)行香氣釋放的，香氣釋放可控性小。相比于聚合物，無機(jī)物不僅具有較好的光學(xué)、熱學(xué)、光電及催化性能，還具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性能、規(guī)則的形貌結(jié)構(gòu)和較好的分散性[7]。因此，將無機(jī)材料作為精油緩控釋的載體的研究也逐漸成為熱點(diǎn)。

SiO2作為一種常用的無機(jī)載體材料，密度低、機(jī)械穩(wěn)定性高、無毒害、具有良好的生物相容性、價(jià)廉、資源豐富，在結(jié)構(gòu)及性能方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，被普遍地應(yīng)用于工業(yè)分離、吸附、細(xì)胞內(nèi)源性物質(zhì)控制釋放等領(lǐng)域[8]。近些年，學(xué)者也嘗試著將其應(yīng)用在精油緩控釋方面，本文就針對(duì)SiO2材料在精油緩控釋方面的研究做以綜述，以期為該體系的進(jìn)一步研究提供參考。

1 基于未改性SiO2的體系材料

1.1 一步法制備體系材料

一步法是指在SiO2形成過程中，直接加入精油物質(zhì)，在油水界面上硅烷前軀體（一般為正硅酸乙酯）水解縮合為SiO2壁材而將精油包裹其中，形成O/W多孔微球結(jié)構(gòu)微膠囊。材料緩釋通道為壁材上的多孔結(jié)構(gòu)，材料粒徑一般為納米級(jí)。

多名學(xué)者[9-11]以十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）為致孔劑和乳化劑，TEOS和香精為混合油相，NH3·H2O催化使TEOS溶膠-凝膠反應(yīng)形成介孔SiO2殼乳液，對(duì)乳液冷凍干燥制得了呈球狀“殼-核”結(jié)構(gòu)的SiO2包覆精油納膠囊固體材料。其中，黃崇杏等[9]所得SiO2抗菌納膠囊在實(shí)施方案中，粒徑控制在200～400nm，粒徑越小緩釋性能越好，200nm的納膠囊緩釋時(shí)長為15d左右，對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率可達(dá)99%以上。黨秀潔[10]所得SiO2-肉桂醛納膠囊固體尺寸540～760nm，壁材40nm，肉桂醛包覆率最大為58.33%，對(duì)大腸桿菌和李斯特菌有很好的抑菌性，23℃下15d釋放率為74.46%。高凡[11]制得了介孔硅-茶樹精油的抑菌緩釋材料，此法對(duì)比于同期實(shí)驗(yàn)的多步法，操作簡單、周期短，但負(fù)載率相對(duì)較低，最高12%，60℃下8h釋放率最低20%。

鄧凌云[5]在以上方法中加入了正十六烷助乳劑，加熱乳化反應(yīng)，得薰衣草精油納膠囊。最優(yōu)材料粒徑約60nm，薰衣草包覆率58.7%，室溫15d釋放率僅19.6%。對(duì)比[9-11]學(xué)者研究，結(jié)果證明助乳劑有利于減小粒徑，從而改善材料緩釋性能。

1.2 多步法制備體系材料

多步法是指以已制好的SiO2材料為基礎(chǔ)，在其上進(jìn)行精油的裝載。此法相對(duì)于一步法更為繁瑣，但可制得多種形貌的SiO2材料，材料可適用于多種精油，同時(shí)體系也可不只局限于微膠囊形式。

較多的學(xué)者將SiO2制備為中空多孔結(jié)構(gòu)，體系仍采用微膠囊形式，緩釋通道仍為壁材上的多孔。鄧凌云[5]以聚苯乙烯（PS）乳液為自模板、TEOS為前軀體、CTAB為致孔劑，溶膠凝膠法制得中空介孔SiO2顆粒。材料對(duì)檸檬精油的裝載量可達(dá)85.8%，室溫6d釋放率僅7.9%。王婧昕[12]將同法制得的材料通過浸漬法裝載上茉莉花精油。用此微膠囊處理的絲織物，暴露35d的精油含量下降值約18.15%，摩擦與水洗后的精油保有量仍較高。Xue等[13]改用PS納米球?yàn)橛材０?，用此法制得中空介孔SiO2顆粒。結(jié)果顯示，通過調(diào)節(jié)CTAB用量及PS粒徑，可調(diào)節(jié)材料形貌及孔徑大小。將殼層厚度33nm、直徑200nm、孔徑4.2nm、比表面積1694.94m2·g-1的材料負(fù)載上檸檬精油，紫外-可見分光光度計(jì)測(cè)得其香精負(fù)載率為85.8%。

2 基于改性SiO2的體系材料

SiO2富有Si-OH基團(tuán)，易于被羧基、氨基或巰基等基團(tuán)修飾改性而活化[14]。修飾不僅使其親疏水性、酸堿性、水熱性等發(fā)生改變，且加入的基團(tuán)可賦予其許多新功能，以適應(yīng)不同載體分子智能化控釋的需求。

近些年，學(xué)者對(duì)刺激響應(yīng)型的SiO2材料在藥物遞送系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究[15]。此材料是將SiO2用多種基團(tuán)表面修飾，以使其能精確識(shí)別且靶向給藥。修飾物在目標(biāo)位置可對(duì)多種刺激（如pH、酶、溫度、光、磁性、氧化還原物質(zhì)等）產(chǎn)生響應(yīng)，進(jìn)而使藥物被激發(fā)脫落，從而實(shí)現(xiàn)藥物的靶向傳輸及可控釋放[16]。近些年，也有少數(shù)學(xué)者嘗試將其應(yīng)用于精油的響應(yīng)性控釋的場(chǎng)合。

2.1 非刺激響應(yīng)型

一部分學(xué)者選擇在制備SiO2的同時(shí)加入修飾劑，方法則更多地使用溶膠凝膠法。另一部分學(xué)者則選擇先制備SiO2材料，之后采用后移植法加入改性劑。

劉敏[17]將TEOS、CTAB、硅烷偶聯(lián)劑甲基三甲氧基硅烷（MTMS）與薰衣草香精混合，一步制得有機(jī)改性SiO2包覆薰衣草香精的納膠囊粉末。材料的精油裝載量為5.43%，處理墻紙的緩釋時(shí)間可達(dá)3個(gè)月以上（GC-MS結(jié)果）、90d后仍有一定香氣（人工感官評(píng)價(jià)）。Fan等[18]精油的加入則采用的是多步法，以Pluronic F127為模板，通過界面縮合法制得了殼聚糖包覆SiO2的雙殼結(jié)構(gòu)納膠囊，用于香蘭素緩釋。材料香蘭素包覆率最高達(dá)95.5%，雙殼結(jié)構(gòu)使材料的熱穩(wěn)定性得到提高。Jobdeedamrong等[19]將二癸基二甲基氯化銨（DDAC）、十六烷基三甲基氯化銨（CTMA-Cl）水溶液與TEOS、十六烷和精油的混合油相混合，一步法制得SiO2包覆精油的納膠囊微乳液。而后，在（3-氨基丙基）-三乙氧基硅烷對(duì)其表面進(jìn)行了氨基官能化的基礎(chǔ)上，接枝氧化透明質(zhì)酸，進(jìn)一步對(duì)精油實(shí)現(xiàn)可控釋放。高凡[11]采用多步法，在TEOS和CTAB的NH3·H2O體系中，加入氨基硅烷偶聯(lián)劑（APTES），通過共縮聚法制得了氨基化介孔SiO2。一方面，用帶負(fù)電荷羧基的聚丙烯酸（PAA）與氨基化介孔硅生成酰胺鍵，從而對(duì)材料進(jìn)行化學(xué)接枝改性。改性材料呈六方形，茶樹精油負(fù)載率56%。PAA分子鏈具有物理封閉效應(yīng)，可在避免形體坍塌的同時(shí)，提高對(duì)后期負(fù)載的茶樹精油的緩釋能力，增加了茶樹精油的抑菌性能；另外一方面，通過化學(xué)接枝與物理修飾兩種方法，將具有殺菌作用的松香酸鈉（RA-Na）對(duì)氨基化介孔SiO2進(jìn)行改性。改性材料呈六邊形棒狀結(jié)構(gòu)，對(duì)后期負(fù)載的茶樹精油的負(fù)載率最高可達(dá)69%，化學(xué)接枝的方法制得的材料可智能控制精油的釋放速率的同時(shí)，增加了其抑菌性能。以上的改性研究，均表明改性劑的加入可有效提高精油緩釋性能。

魏坤等[20]向CTAB的NaOH水溶液中加入TEOS加熱反應(yīng)6h，將沉淀酸洗得介孔SiO2。將多種植物精油超聲浸漬在其孔道中，同時(shí)滴入葡聚糖季銨鹽水溶液。介孔SiO2表面帶負(fù)電的硅羥基與帶正電荷的葡聚糖季銨鹽可在水溶液中通過正負(fù)電荷復(fù)配，從而達(dá)到使高分子聚合物纏繞在其表面的目的，不僅提高了精油的穩(wěn)定性，也提高了其水溶性，該材料驅(qū)蚊效果持久。周新華等[21]采用多步法，在模板劑的NH3·H2O溶液中逐滴加入TEOS反應(yīng)得SiO2沉淀，煅燒沉淀得介孔SiO2。將吸附抑菌性植物精油的SiO2水溶液滴入陽離子型聚合物（優(yōu)選氨基陽離子聚合物）中，聚合物靜電包覆于其表面，得負(fù)載精油的改性多孔SiO2材料。結(jié)果表明，具有抗菌性能的氨基陽離子聚合物，在降低精油釋放速率的同時(shí)，與植物精油協(xié)同抑菌。黃劍煒等[22]以酒石酸銨為模板、TEOS為硅源，通過原位自組裝法制得了中空SiO2納米管。結(jié)果表明，將精油存儲(chǔ)于兩端為開孔狀態(tài)的中空納米管內(nèi)，可將精油氣體緩慢釋放，且有效降低外界光、熱、氧等對(duì)精油的影響。用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)納米管表面進(jìn)行高效修飾，以便進(jìn)一步加工成型。以含丙烯基官能團(tuán)聚合物作為交聯(lián)劑對(duì)改性納米管進(jìn)行紫外照射從而進(jìn)行交聯(lián)處理，以使粉末材料成型為固體塊狀材料，增強(qiáng)了其使用性。以上研究表明，有特定作用的修飾劑可有效賦予材料新的性能。

2.2 刺激響應(yīng)型

程雅君[23]采用后移植法+多步法，使用溶膠-凝膠法制備介孔納米SiO2，將光敏異氰酸丙基三乙氧基硅烷-偶氮苯接枝于其介孔孔壁后，對(duì)桂花香精進(jìn)行包覆，制得了SiO2香精膠囊。材料比表面積621.53m2·g-1，粒徑400nm，孔徑為5.73nm，香精負(fù)載量17.04%。將其應(yīng)用于皮革加香，光照和黑暗條件下，桂花香精釋放率分別為91.10%和65.12%，可顯著改善皮革自身氣味，該研究為該行業(yè)的加香技術(shù)提供了新的參考，具有較好的工業(yè)化應(yīng)用前景。

3 結(jié)語

本文分別對(duì)以未改性及改性SiO2為基礎(chǔ)的精油緩控釋體系進(jìn)行了歸納總結(jié)，其中精油的加入方法有一步法及多步法，改性劑的加入有同步加入法和后移植法兩種。

為了更好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，筆者認(rèn)為基于SiO2的精油緩控釋體系材料的研究將趨于以下3個(gè)方向：

（1）制備方法優(yōu)化 探索新工藝，做到操作簡單、周期短、成本低。

（2）材料性能優(yōu)化 從形貌、表面改性等多方入手，進(jìn)一步提高材料整體性能，尤其是緩釋性能，如包覆率、緩釋時(shí)長、足夠廣的適用領(lǐng)域。

（3）可進(jìn)一步嘗試響應(yīng)型體系的制備，做到體系對(duì)精油的可控釋放，拓展其在更多場(chǎng)合的應(yīng)用。