[发明专利]一种基于疏水改性磁性粒子稳定的皮克林乳液的制备方法及其固定化酶应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于疏水改性磁性粒子稳定的油包水型皮克林乳液的制备方法及其固定化酶应用，属于乳化剂技术领域。

背景技术

皮克林乳液是由固体粒子稳定的乳液，具有成本低，毒性小，受外界环境影响小等优势，可以广泛应用于酶固定化、可再生能源和活性物质包覆等领域中。皮克林乳液的稳定性由油水比、颗粒含量和油相类型等多种因素决定。对于固体颗粒稳定的皮克林乳液而言，其稳定性主要决定于体系中固体颗粒在两相界面上的吸附能力，也就是利用粒子之间的静电斥力形成一道特殊的立体屏障以稳定乳液。目前在皮克林乳液研究中存在着乳化剂体系成本高、乳液稳定性不足、回收和重复利用性不好等问题。磁性纳米材料是一类具有磁响应性能的纳米材料，其具有良好的磁性、耐光性和对紫外线的吸收和屏蔽效应。这些特征都使其在催化反应、体系分离和回收利用上具有重要的应用价值。

目前，在磁性纳米材料中应用最广泛的即为磁性Fe₃O₄粒子以及其改性粒子，这些粒子在生物材料制备、资源回收以及药物缓控中受到广泛关注。因为皮克林乳液在多方面所具备的优于传统乳液的优势，利用Fe₃O₄纳米粒子稳定皮克林乳液的研究也逐渐开展，比如：Zhou等^[1]以Fe₃O₄纳米粒子作稳定剂，不同极性的溶剂作油相稳定皮克林乳液，结果表明Fe₃O₄纳米粒子只能在一些非极性溶剂中才能形成稳定的乳液，并且只能形成水包油型的皮克林乳液。另外，Zhang等^[2]分别用Fe₃O₄-SiO₂纳米棒和Fe₃O₄@SiO₂纳米粒子稳定皮克林乳液，结果发现只有Fe₃O₄-SiO₂纳米棒可以稳定油包水型皮克林乳液，而核壳结构的Fe₃O₄@SiO₂纳米粒子无法稳定油包水型皮克林乳液。其原因主要是由于这种核壳结构Fe₃O₄@SiO₂粒子的SiO₂包覆层比较薄，且表面没有作进一步修饰，使得粒子间的静电排斥作用过强，所以无法稳定油包水型皮克林乳液。

由于磁性氧化物粒子表面含有大量的羟基，使其具有很强的亲水性，比较容易获得水包油型的皮克林乳液，而在制备油包水型皮克林乳液上有一定的难度，然而在酶固定化体系中我们需要得到稳定的油包水型皮克林乳液将酶包覆在水相中，以起到一定的保护作用。因此，本发明主要针对目前研究中出现的问题对Fe₃O₄粒子的合成方法以及SiO₂包覆层进行了改进，利用一步疏水改性法^[3]以Fe₃O₄粒子为核包覆SiO₂，制备得到四种磁性Fe₃O₄@SiO₂粒子。其差异主要在于Fe₃O₄粒子制备方法的不同，即包括共沉淀法(记为p-Fe₃O₄)和溶剂热法(记为s-Fe₃O₄)两种，以及SiO₂包覆层合成中溶剂有无乙醇添加的不同，即仅以水作溶剂(记为w-SiO₂)和水与乙醇混合物作溶剂(记为e-SiO₂)，这四种磁性粒子分别记为p-Fe₃O₄@w-SiO₂、p-Fe₃O₄@e-SiO₂、s-Fe₃O₄@w-SiO₂、s-Fe₃O₄@e-SiO₂。本发明将磁性纳米材料与皮克林乳液结合起来，解决了以往皮克林乳液研究中出现的稳定性不足，不利于回收，重复利用性不好等诸多问题。

参考文献：