本文隶属于微射流均质机应用专题，全文共 12000字，阅读大约需要 40 分钟。

二、摘要

本研究以氢化卵磷脂和植物甾醇为复合乳化剂，经微流化处理成功制备了液晶纳米乳，其油水界面在纳米化后仍保持长程有序的层状液晶结构。分子动力学模拟揭示，植物甾醇增强了乳化剂双分子层的柔韧性，为高曲率液晶层在微流化过程中的稳定存在提供了分子机制解释。性能评价表明，该液晶纳米乳对水溶性和油溶性活性成分均表现出优于传统纳米乳的缓释特性，同时人体皮肤测试证实其具有更佳的保湿效果，这归因于多层液晶结构对水分的有效锁定。该工作为液晶乳液的开发应用提供了实验与理论依据，并深化了对层状液晶分子特性的理解。

三、整体框架

四、引言

液晶作为一种兼具晶体各向异性和液体流动性的特殊物质态，在药物递送领域前景广阔，其中溶致液晶因独特的有序结构而具备可控释放特性；将层状液晶引入O/W乳液体系形成的液晶乳液，因其层状结构与皮肤角质层脂质高度相似，在化妆品和制药领域备受关注，具有优于传统乳液的稳定性、缓释性和保湿性，但对其层状液晶内在性质的分子层面理解仍十分欠缺。纳米乳（20-200 nm）因溶解度高、透皮吸收好等优势已成为热门载体，若将液晶乳液经纳米化处理，所得液晶纳米乳应兼具两者优势，然而相关制备与应用研究几近空白；与此同时，分子动力学模拟的发展为从分子水平探究纳米体系机制提供了有效手段。基于此，本研究以氢化卵磷脂和植物甾醇复配为乳化剂，制备液晶乳液并经由微流化处理获得液晶纳米乳，通过DLS、TEM、SAXS等实验手段结合分子动力学模拟，系统考察其结构保持机制及缓释与保湿等应用性能，以期为液晶乳液的开发应用提供理论与实验依据。

五、材料与方法

液晶纳米乳的制备

油相与水相的配制

油相配制：

按配方（表1）准确称量液晶乳化剂（氢化卵磷脂与植物甾醇复配物）、GTCC和甘油将三者加入烧杯中，置于恒温水浴锅中加热至 75 ± 0.5℃ 在此温度下恒温搅拌，直至所有固体组分完全熔融，形成澄清透明的油相溶液

水相配制：

按配方称量1,2-戊二醇，加入超纯水中溶解 将水相置于恒温水浴锅中加热至 75 ± 0.5℃，使水相温度与油相一致

初乳（液晶乳液）的制备

在恒温（75 ± 0.5℃）和持续加热条件下，将油相缓慢加入水相中立即用高速分散器于 7000 rpm 条件下进行高速剪切均质，处理时间 5-8 min，使油水两相充分混合并形成细小的乳液液滴。

均质结束后，将所得乳液转移至搅拌装置，用搅拌器于 300 rpm 进行慢速搅拌约30 min，使乳液逐渐冷却至室温（25 ± 0.5℃）。

慢速搅拌的目的是防止液滴团聚，同时促进乳化剂分子在油水界面的充分吸附和有序排列，有利于层状液晶结构的形成。

将冷却后的乳液分装于密闭容器中，在室温下静置至少24 h，使体系充分陈化稳定，得到液晶乳液。

液晶纳米乳的制备（微流化均质处理）

将上述静置陈化后的液晶乳液转移至微射流均质机的进样容器中，设定微流化器的工作压力为 15,000 psi（约103 MPa）

乳液在高压作用下通过微流化器内部的交互作用腔室，在其中经历高速撞击、剪切和空化等多重作用力，实现液滴的精细破碎

将出口收集的乳液重新注入进样容器，进行循环处理，共循环5次

循环处理过程中，乳液液滴逐级细化，粒径逐渐减小至纳米尺度，同时液晶层结构在优化后的界面柔性保障下得以保持，收集最终产物，即得到液晶纳米乳。

图S1液晶乳液(a)和液晶纳米乳液(b)的照片

六、结果

结构表征

通过偏光显微镜、TEM和SAXS对制备的液晶纳米乳进行结构表征，结果表明：液晶乳液在偏光显微镜下呈现典型的Maltese十字纹理，证实其层状液晶属性；TEM图像清晰显示油水界面处存在明显的多层膜结构，且经微射流均质处理后该多层结构依然完整保存；SAXS图谱中三个布拉格衍射峰的散射矢量比值为1:2:3，严格符合层状液晶的特征，层间距为5.46 nm，证明纳米乳完整继承了液晶乳液的层状液晶结构。

图1. 液晶乳液的偏光显微镜图像(a)和乳液油/水界面存在的多层结构的透射电子显微镜图像(b)

图2. 液晶纳米乳液的透射电子显微镜图像(a)和局部放大图像(b)。

图3. 液晶乳液和液晶纳米乳液的小角X射线散射图谱

分子动力学模拟结果

分子动力学模拟揭示，氢化卵磷脂自发形成稳定的双层结构（厚度约5 nm），其堆积参数为0.906（接近1），尾链有序参数约0.7，表明其易于形成刚性有序的液晶骨架；引入植物甾醇后，双层密度增加、厚度减小，且氢化卵磷脂尾链中部有序度升高而两端无序度增加，说明双层在保持刚性的同时柔韧性显著增强，为层状液晶在微流化高剪切条件下维持结构完整提供了分子层面的保障。

图4。水/油体系中氢化卵磷脂双层结构的快照，其中VDW表示油GTCC，线条表示氢化卵磷脂和水分子

图7. 氢化卵磷脂/植物甾醇/水/油混合体系的快照(氢化卵磷脂体系用于比较)，其中VDW表示油GTCC，线条表示氢化卵磷脂、植物甾醇和水分子。颜色代码:氢化卵磷脂，青色；植物甾醇，蓝色；水，红色

体外释放性能结果

透析法释放实验表明，液晶纳米乳对水溶性EAC和油溶性维生素E均表现出优于传统纳米乳的缓释效果：EAC在0.5 h的累积释放率为51.68%（传统乳为63.19%），维生素E在2 h的累积释放率为61.42%（传统乳为68.49%），这归因于油水界面多层液晶结构形成的物理屏障效应延缓了活性物的扩散。

图10. 在37±0.5∘C时，传统纳米乳液和液晶纳米乳液中水溶性EAC(a)和油溶性维生素E(b)的体外释放情况。数据表示为平均值±标准差(𝑛=3)。

人体保湿功效结果

30名志愿者皮肤测试结果显示，涂抹液晶纳米乳后皮肤水分含量（MMV）始终高于传统纳米乳组，而经皮水分流失（TEWL）始终低于传统纳米乳组，证实液晶纳米乳具有更优越的保湿性能，这得益于液晶层间结合水及空间网络结构对水分的有效锁定，有利于皮肤屏障功能的改善

图11。单次涂抹传统纳米乳液和液晶纳米乳液2h后志愿者的皮肤水合作用(MMV，%)(a)和经皮水分流失(TEWL，g/m²·h)(b)。对照组为未涂抹制剂的皮肤区域。数据表示为平均值±标准差(𝑛=30)

七、结论

本研究以氢化卵磷脂与植物甾醇复配为乳化剂，经微射流均质机成功制备了液晶纳米乳，SAXS和TEM证实其油水界面完整保留了层状液晶结构，分子动力学模拟揭示植物甾醇通过增强双层柔韧性为液晶层在高剪切纳米化过程中的稳定存在提供了分子保障；体外释放实验显示该液晶纳米乳对水溶性EAC和油溶性维生素E均具有优于传统纳米乳的缓释性能，人体皮肤测试也证实其具有更低的经皮水分流失和更高的皮肤水分含量，保湿效果更佳，这归因于多层液晶结构形成的物理屏障效应和对水分的有效锁定。该工作不仅为液晶乳液的开发应用提供了实验与理论依据，也深化了对层状液晶分子特性的理解，拓展了其在化妆品等领域的应用潜力。

微射流均质处理整体解决方案

参考文献

Wu N, Ye Z C, Zhou K F, Wang F F, Lian C, Shang Y Z. Construction and Properties of O/W Liquid Crystal Nanoemulsion[J]. Langmuir, 2024, 40: 7723-7732.