普通人日常生活中的日常消费品大多不被用户所关注，因为他们并不了解所用产品的性质。这包括食品（冰淇淋）、化妆品（乳液）、涂料等。仔细观察就会发现，这些产品的形成或生产原理相同，即乳化，由此形成的产品称为乳液 [1]。乳液是两种不混溶液体的混合物，其中一种液体在机械剪切的作用下以液滴形式被困在另一种液体中，从而形成半稳定的混合物。最常见的乳化单元是水和油。如果单独放置乳液，可能会导致两种不混溶液体发生相分离，而使用乳化剂或稳定剂（即通过在两种液体之间形成界面将两种液体结合在一起的药剂）可以避免这种情况。

将乳液与静电纺丝相结合，利用高电压和喷丝头喷出带电的聚合物或溶液，在基质上形成超细纤维，这些超细纤维以膜或薄片的形式收集在一起，以及其他令人着迷的结构，如血管移植物或支架[2]，这将推动纳米和微纤维技术进入高度复杂和专业化材料的新时代，具有广泛的应用，如生物医学、过滤、能量生成/存储等。

目前，正在讨论乳液静电纺丝的一些重要方面，涉及产品特性、材料考虑和参数，然后简要展望乳液静电纺丝的未来。

机制与产品特点

图1 乳液电纺丝方案（改编自[2]）

简而言之，如图1所示，当两种不混溶的液体相互接触时，例如油包水，并由表面活性剂支持，该表面活性剂具有亲水或亲水性基团（留在/喜欢水）和疏水或排斥水性基团（不喜欢水），然后水和油分子将围绕该表面活性剂定向，从而形成微小颗粒或胶束，其中水在胶束内部充当结构的核心，而刷子突出在外面，使胶束保持完整并漂浮在油中。

乳液可以采用至少两种不同的已知策略进行电纺。首先，使用单个喷丝头，乳液溶液进行电纺，因为参与形成乳液结构的乳液成分会重新组织，形成类似于同轴方法的核壳结构。其次，可以使用多个喷丝头，其中乳液结构允许在核壳纤维结构中重新定向，从而提高生产率。这些在溶液中稳定粒子的策略正在研究中用于捕获许多分子，用于药物输送等应用 [2]。

定义参数

需要理解和充分考虑一般的静电纺丝工艺和相关参数，才能成功形成纤维/乳液。这些参数对于决定静电纺丝的操作模式和所形成的产品类型非常重要。下面重点介绍了其中一些参数：

表1.静电纺丝工艺考虑的一般参数（改编自[3, 4]。）

电纺丝的一般类别包括基于针头的（单轴、同轴、三轴、多通道）、无针系统的开放表面和混合技术等公司提供）。此外，其他电纺丝模式包括熔体、乳液，最常见的是溶液电纺丝。这里需要注意的是，对于每种不同类型的技术，上述参数都适用于所有技术，并且必须根据机器规模、生产率和其他与机器相关的电纺丝参数进行优化。

电喷雾：在电喷雾中，液体在电场的作用下雾化成小液滴。这些液滴的尺寸通常在微米到亚微米之间。电喷雾的主要目的是产生小液滴或颗粒，通常用于药物输送、颗粒封装或形成均匀涂层等应用。电喷雾和电纺丝都是基于将电场施加到液体以形成精细结构的原理，它们在最终产品的形态、预期应用和它们产生的结构的性质方面有所不同。电喷雾专注于产生小液滴或颗粒，而电纺丝则产生纳米纤维。

除了静电纺丝之外，改变施加电压等参数会导致泰勒锥体破坏，从而形成高度带电的液滴，这些液滴可以优化形成微米或纳米尺寸的颗粒。该过程称为电喷雾，可用于多种应用，例如将其他分子掺入核心和外壳中 [5]，例如用于药物输送系统的药物，并掺入其他功能材料，例如肽、蛋白质、酶等，[6]。

应用：下面列出了乳液电纺丝的一些应用，但不限于这些，因为电纺丝是一种不断发展的技术，随着时间的推移可能会出现更多的应用。

食品工业应用：据报道，在众多应用中，乳液静电纺丝在封装功能成分和控制释放生物活性成分（抗氧化剂、维生素、黄酮类化合物、脂肪酸等）方面显示出潜力，可用于改善健康、酶固定化和食品包装[7]。

药物输送应用：对于在生理条件下使用的材料，最好使用可生物降解的聚合物，这表明降解的重要性，因此，从这些聚合物结构中控制药物的释放。为此，乳液的壳结构很重要。因此，与同轴纺丝相比，乳液电纺丝可以持续释放生物分子，在其他情况下，与混合纺丝纤维相比，可以提高生物利用度。已经用乳液电纺丝研究过的一些重要药物包括抗癌药（阿霉素、紫杉醇等）、抗炎药（酮洛芬等）和抗生素（万古霉素等）[8]。

其他生物医学/制药应用：乳液静电纺丝在输送一些敏感分子方面非常有用，这些分子可以维持某些生物分子（如蛋白质、酶、神经刺激细胞等）的生物活性。其他应用包括通过释放肽和生长因子来开发血管移植物。输送肝素、VEGF、bFGF、胶原蛋白等生物分子，用于包括心脏、组织和骨工程应用（如骨修复和肌腱修复）[8, 9]。

优势和当前挑战

在结构方面，电纺纤维具有多种优势，例如可调节的纤维直径、孔隙率、表面体积比、形态和机械性能。与同轴纺丝策略相比，乳液电纺丝中即使使用单个喷嘴也可以形成核壳结构。使用电喷雾策略也可以实现乳液的薄膜涂层[10]。

尽管有上述优点，但诸如低吞吐量之类的限制也是一个挑战，但可以通过对系统进行更改（例如多针设置）来解决。此外，在制药和生物医学应用中，还面临着在核壳材料中找到兼容性、从药物等被捕获的分子中浸出、在暴露于生物介质时渗透生理液体等挑战。浸出问题可以通过在形成的纤维上使用交联分子（例如戊二醛和二氧化氯）来解决。

参考

1. Kale, SN 和 SL Deore，《乳剂微乳剂和纳米乳剂：综述》。《药学系统评价》，2017 年。8 (1): 第 39 页。

2. Nikmaram, N. 等人，基于乳液的电纺纳米纤维制造系统：食品、制药和生物医学应用。RSC进展，2017 年。7 (46)：第 28951-28964 页。

3. Govind Kumar、S. 和 J. Nirmala Rachel，《静电纺丝：技术和应用》，载于《纳米纤维研究的最新发展》，K. Maaz 和 C. Samson Jerold Samuel 编辑。2022 年，IntechOpen：里耶卡。第 1 章。

4. Haider, A., S. Haider 和 I.-K. Kang，综合综述了静电纺丝参数的影响以及纳米纤维在生物医学和生物技术中的潜在应用。《阿拉伯化学杂志》，2018 年。11 (8): 第 1165-1188 页。

5. Rostamabadi, H. 等人，电喷雾是一种合成载有水溶性较差的生物活性分子的粒子/纳米粒子的新工艺。胶体和界面科学进展，2021 年。290：第 102384 页。

6. Tanhaei, A. 等人，《电喷雾作为药物输送载体粒子工程的新方法》。《Controlled Release 杂志》，2021 年。330：第 851-865 页。

7. Zhang, C., F. Feng 和 H. Zhang，乳液电纺丝：基础、食品应用和前景。食品科学与技术趋势，2018 年。80：第 175-186 页。

8. Buzgo, M. 等，11 – 混合电纺丝、同轴电纺丝和乳液电纺丝技术，载于《用于药物输送和治疗诊断的核壳纳米结构》，ML Focarete 和 A. Tampieri 编辑。2018 年，Woodhead Publishing。第 325-347 页。

9. McClellan, P. 和 WJ Landis，《同轴和乳液电纺丝方法在组织工程领域的最新应用》。BioResearch Open Access，2016 年。5 (1): 第 212-227 页。

Khan, MKI 等，电喷雾水包油乳液用于薄膜涂层。食品工程杂志，2013 年。119 (4): 第 776-780 页。）