液滴微流控合成PLA基去角质微珠，增强化妆品可持续性-北京永康乐业科技发展有限公司

研究背景

1、传统微珠的问题：

传统护理化妆品去角质微珠（PE、PP、PET等）为非生物降解材料，使用后进入水体难以去除，易被海洋生物吞食，且吸附持久性有机污染物（POPs，如农药、重金属），通过食物链危害人类健康。
中、美、英等多国已在2017年禁止其使用，但印度、阿联酋等市场仍在使用。

2、现有替代物的缺陷：

源自于花生壳、咖啡渣、纤维素等可再生自然资源的微珠存在尺寸/形状不均、易致敏、货架期短、去角质性能不稳定等问题。
部分生物基微珠依赖化学交联或溶剂密集型工艺，影响生物降解性与可持续性。

近期，有研究人员借助液滴微流控技术，以PLA及其与PEG的三嵌段共聚物为原料，成功制备出生物可降解的护理化妆品去角质微珠；该微珠不仅降解速度更快、对持久性有机污染物吸附率低，还通过了感官分析验证，适配化妆品实际应用。相关研究以“Eco-Friendly Synthesis of Biodegradable, PLA-Based Exfoliant Microbeads via Droplet Microfluidics for Sustainable Cosmetics”为题目，发表于期刊《ACS Applied Polymer Materials》。

本文要点：

1、该研究针对个人护理化妆品中传统塑料微珠（MBs）的环境污染问题，首次采用液滴微流控技术，以聚乳酸（PLA）及PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物为原料，制备了可生物降解的去角质微珠。

2、系统探究了有机相和水相流速等工艺参数对微珠形貌、尺寸均一性的影响，通过水解降解、土壤降解实验证实，该微珠降解速率显著优于传统PE、MCC、核桃壳基微珠，且PLA-PEG-PLA（LA/PEG摩尔比160/1）降解性能最优；POPs吸附实验表明其对菲（PHEN）的吸附量极低，降低了污染物迁移风险；感官分析显示，PLA微珠清洁功效与传统产品相当，PLA-PEG-PLA微珠也具备良好的皮肤相容性和使用感。

3、综上，液滴微流控技术结合PLA基共聚物制备的微珠，兼具环境可持续性与化妆品应用实用性，为传统塑料微珠提供了理想的绿色替代方案。

微流控装置的关键组件（如芯片、泵体、分散相/连续相选择）在PLA基微珠制备中扮演何种角色？

① 芯片：采用5通道3D聚焦芯片（150μm通道），通过流体聚焦效应实现有机相液滴的均匀生成，是微珠尺寸均一性的核心保障；

② 泵体：Mitos压力泵搭配在线流速传感器，精准控制Qd和Qc（误差极小），避免流速波动导致的微珠形态异常；

③ 分散相/连续相：有机相选择DCM溶解PLA/共聚物（溶解性佳、易挥发去除），水相选择2%PVA溶液（兼具分散稳定性与生物相容性），二者协同确保液滴在固化前不融合，且残留溶剂易去除。

图1：用于PLA和PLA-PEG-PLA微滴制备及监测的微流控实验装置图。压力泵（1）与3D芯片（2）之间通过FEP管实现流体连接，采用数字显微镜（3）进行可视化观察，芯片内生成的微滴收集于含去离子水的玻璃管中。

图2：(a) 液滴微流控法制备的PLA和PLA-PEG-PLA微珠的SEM图像。有机相流速（Q_d）分别为2.5（试验1）、5（试验2）、10（试验3）和15（试验4）μL/min，水相流速（Q_c）固定为100 μL/min；(b) PLA和PLA-PEG-PLA单分散微珠的SEM图像，其中Q_d和Q_c分别固定为10 μL/min和100 μL/min，插图为所制备微珠的粒径分布图。所有样品中PLA和PLA-PEG-PLA的浓度均为2.0 wt%，微珠经真空干燥后进行SEM观察；(a) 中比例尺为10 μm，(b) 中比例尺为100 μm。