单分散Pickering乳液和乳液微胶囊在功能材料、生物医学、医药、化妆品、食品等领域具备巨大应用前景。传统的搅拌、涡旋或均质乳化方式均无法形成单分散的Pickering乳液，故目前主流的单分散乳液与微胶囊制备仍然依赖于微流控或膜乳化技术。

近日，江南大学化学与材料工程学院&合成与生物胶体教育部重点实验室与香港中文大学化学系联合报道了一种以均一的天然蜂花粉为水相核心模板制备单分散Pickering乳液的全新方法，即在乳化均质过程中添加花粉微粒便能制备分离出尺寸均一的Pickering乳滴。同时，利用溶胶凝胶法可在单分散Pickering乳液的基础上制备单分散Yolk-Shell微胶囊，实现了活性物质的双层封装和保护，为探索单分散Pickering乳液和微胶囊的研究提供了崭新的研究思路。该工作以“Harnessing the Power of Nature: Monodisperse Pickering Emulsion Droplets and Yolk-Shell Microcapsules Utilizing Bee Pollen Particles”为题发表在Wiley材料类顶级期刊《Advanced Functional Materials》(Adv. Funct. Mater. 2024, 2316510)。江南大学校聘副教授蒋航和2022级研究生余姮星为该工作共同第一作者，英国赫尔大学Bernard P. Binks教授和香港中文大学魏涛教授为该工作通讯作者。

由于天然蜂花粉颗粒的高度均一性和机械稳定性，该工作首先以山茶花花粉为水相核心模板，通过油水体积比、花粉含量以及均质转速的因素调控，利用疏水性二氧化硅纳米颗粒进行剪切乳化和离心分离的简单方法成功地制备了单分散的w/o Pickering乳液。

图1. 以山茶花粉为水相核心模板制备的单分散w/o Pickering乳液的表征.

图2. 单分散w/o Pickering乳液的水-油界面结构.

图3. 调控油水体积比、花粉含量以及均质转速的w/o Pickering乳液的制备.

由于花粉颗粒形态的影响，使用山茶花花粉形成的液滴形状偏离了球形。油菜花粉表现出近球形的形态，与含有山茶花花粉粒的乳液相比，油菜花粉中油包水液滴的形态表现出更大程度的球形。因此，花粉粒的固有形貌对所得乳液液滴的形状起着关键作用，为选择不同类型的花粉粒制备单分散的w/o Pickering乳液提供了新思路。

图4. 以油菜花粉为水相核心模板制备的单分散w/o Pickering乳液的表征.

同时，该工作也选择了向日葵花粉进一步探究，每个单独的向日葵花粉颗粒周围可观察到一个明显且可辨别的水-油界面。由于该花粉粒的高度对称性和特殊突触状形貌，与其它两种花粉类型相比，基于向日葵花粉粒的油包水液滴表现出更好的球形效果。

图 5. 以向日葵花粉为水相核心模板制备的单分散w/o Pickering乳液的表征.

然而，花粉颗粒本身在乳液液滴内部体积中占很大比例，从而限制了包封效率。对花粉进行处理去除花粉粒内的蛋白质和细胞器，由此产生的花粉成为天然存在的中空微胶囊。原始花粉颗粒被中空花粉取代，并用疏水二氧化硅纳米颗粒进行剪切乳化，可以同样制备含有单个中空花粉的单分散w/o Pickering乳液液滴。通过界面溶胶-凝胶反应，可将所得单分散的Pickering乳液液滴固化成单分散的双层Yolk-Shell微胶囊。

图6. 以中空花粉为水相核心模板制备单分散的双层Yolk-Shell微胶囊的表征.

将模型纳米颗粒封装在中空花粉中，界面溶胶-凝胶法形成二氧化硅壳层的封装过程有效地确保了它们在整个微胶囊中的储存。因此，采用双层的Yolk-Shell微胶囊可为解决活性物泄漏问题提供可行的解决方案。

图7. 以二氧化硅为模型纳米颗粒负载于中空花粉以及Yolk-Shell微胶囊的对比探究.

论文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202316510

来源：高分子科学前沿

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