静电喷雾技术，新一轮的包埋革命？

静电喷雾技术：一种纳米级/微米级微球的制备技术

静电喷雾技术是指可以导电的液滴在外界高压静电场的作用下，发生高速喷射的一种现象。静电喷雾技术的起源比较早，大约可追溯到1882年的Rayleigh对雾滴静电化过程的研究，他主要是研究需要多少电荷的聚集才可以克服液滴表面张力，才能打破液滴存在的平衡状态，我们要想打破液滴的平衡状态，就必须使外加的电场力增加到大于液滴产生的表面张力，进而使相对较大的液滴劈裂形成许多的带电的小液滴。

静电喷雾法的微球分散性、粒径大小、形貌等与液体频率、电场分布以及液体流量等相关，所以经对电压、针头、电极间的距离以及推进的速度进行调整，可以使得所得微球粒径和形貌存在差异，通常微球直径约为50~500μm。

微球形成的四大阶段

静电喷雾过程通常可以分为四个阶段：在喷头处形成射流、射流通过爆裂形成许多的液滴、液滴不断进行萎缩和最终气态离子的形成。

在静电喷雾的过程中，液滴主要受到施加在液滴上的静电场力和液滴自身的表面张力的作用，当液滴上的电荷进行不断积累时，将会在喷嘴和玻璃接收装置之间形成一个高压的静电场，喷射出来的液滴在施加的高压静电场作用下，将会在液滴内部产生一个静电场作用力，与此同时喷射出来的液滴也将受到一个和电场力作用相反的液滴表面张力的作用。

在静电场力的作用下，针嘴处的半月形液滴从圆形变成圆锥形即泰勒锥。当静电场力大于溶液的表面张力时，液滴就会被不断撕裂，形成较小的液滴，随着溶剂的挥发，最后会形成粒径在微米或者纳米尺度上的颗粒。在整个静电喷雾的过程中，由于液滴比较小，随着溶剂的不断挥发，很快会固化成为微纳米颗粒，随后落在接收装置上，用这种方法可以制备单分散的微纳米颗粒。

雾滴荷电是关键

目前雾滴荷电方式主要分为三种，即接触充电、电晕充电和感应充电。其中，接触充电形成的雾滴荷电效果最好，电晕充电方式效果次之，感应充电方式效果较差。从安全角度考虑，感应充电方式最安全，充电电压较小，只有几千伏，绝缘容易实现；其次是电晕充电方式，其高压绝缘性好，但所需电极电压较高；接触充电方式电极电压高，绝缘比较困难，因而逐渐被其他充电方式取代。

接触充电方式的高压电源一端直接与药液或喷头相连，另一端接地，液体与地面之间产生电场，形成回路。药液经喷头雾化形成雾滴并带上电荷。由于充电液体与地面距离较远，因此，接触充电方式要求充电电压比感应充电电压高很多，其雾滴充电效果最佳。

电晕充电方式采用高压电极尖端放电，使周围空气电离成带电粒子，药液经喷头雾化后与电极周围的极化粒子碰撞而带电。电极与水膜间的气体电阻随电离的加强而减小，可以用可变电阻来代替。这种充电方式绝缘性好，可直接用于普通喷头。

感应充电方式在喷头和电极间设有高压电源，由静电感应原理可知，喷头与电极带极性相反的电荷。药液经喷头雾化后带走喷头表面电荷，因此，雾滴形成区与电极的距离决定充电效果。喷头与电极之间的空气层被认为是由1个电容器和1个较大阻值的电阻并联。

静电喷雾法在功效成分包埋上的应用

用于功效成分传递系统的制造微观或纳米颗粒的技术有乳化-蒸发法，盐析/乳化法，纳米沉淀法，离子凝胶化法，微流控技术，复凝聚法和喷雾干燥法，其中基于乳化的方法是最常用的。但这些方法在不同阶段往往都有些繁杂和耗时。

相比于也能获得均匀微球的可控的微流控技术，静电喷雾法操作更简便且在相同时间段内微球的产量要高10倍以上。电喷雾法具有一步合成的好处，可以通过调节电喷参数轻松地获得各种形貌和尺寸的微球，该过程仅涉及水相，不涉及额外的表面活性剂，环保且操作简单，可避免复杂的洗涤过程。

电喷雾法对环境要求不高，在环境压力和温度下均可进行，而这个特点对于超敏和热敏功能材料来说至关重要。

高压静电喷雾技术与益生菌

高压静电喷雾干燥法因无需使用有机溶剂，作用条件温和，可调节微胶囊的粒径大小，反应迅速，生产效率高。有学者运用高压静电喷雾干燥法快速制备的嗜酸乳杆菌微胶囊包埋率达到90%左右。

此外，此法还可以与其他干燥技术结合，提高微胶囊性能。也有学者运用高压静电喷雾干燥法与冷冻干燥法包埋的唾液乳杆菌具有较好的耐酸能力，与未经包埋的唾液乳杆菌相比，在模拟胃肠道试验中活菌数提高了4个对数级。