天然高分子 Janus 颗粒的连续制备：从反溶剂沉淀到共轴微流控-北京永康乐业科技发展有限公司

姜黄素、白藜芦醇等植物多酚因其多种生物活性受到功能食品和营养递送研究的关注。但这类疏水性活性物通常存在水溶性有限、消化过程中稳定性不足等问题，其口服递送效率仍是研究中的重要课题。

当多种理化性质不同的活性物需要同时装载时，如何让它们在同一个载体中实现相对独立的空间分布，是多组分递送体系中的一个研究问题。对于姜黄素和白藜芦醇这样的疏水性多酚，研究人员开始尝试利用具有不同化学环境的多隔间或各向异性结构，实现分区装载。

Janus 颗粒具有典型的各向异性双相结构，可以在同一颗粒中形成性质不同的两个区域，为不同活性物质的空间分区装载提供了一种思路。但如何利用食品级天然高分子构建稳定的 Janus 结构，并进一步将批次制备转化为连续化过程，仍然是一个值得研究的问题。

近期，中国农业科学院农产品加工研究所资深首席王强研究员、首席科学家石爱民研究员团队，使用永康乐业共轴聚焦玻璃毛细管微流控芯片，以玉米醇溶蛋白、紫胶两种可食用天然高分子为原料，构建空间可编程 Janus 颗粒，实现姜黄素、白藜芦醇分区共包载；再通过壳聚糖静电复合改性，构建 Janus 颗粒稳定的 Pickering 乳液体系。相关研究以“Spatially programmable Janus particles from natural polymers for synergistic co‑delivery of hydrophobic nutraceuticals”为题发表于《Advanced Composites and Hybrid Materials》（IF=21.8）。

图 1 共轴聚焦玻璃毛细管微流控芯片制备玉米醇溶蛋白‑紫胶 Janus 颗粒

研究团队先通过批量反溶剂沉淀实验明确 Janus 颗粒成型条件与三相界面张力机制；随后将工艺迁移至共轴聚焦微流控平台：以玉米醇溶蛋白‑紫胶乙醇混合溶液作为内相（保持室温），预热至 80 ℃的 1% 吐温 80 水溶液作为外相，通过独立控制内外相流量，使聚合物溶液在稳定的共轴流动条件下进入反溶剂环境，从而实现 Janus 颗粒的连续形成。与批次反溶剂沉淀相比，微流控方式能够在连续流动条件下对流量、组成和温度等参数进行独立调节。该体系仅对外相水溶液进行加热，内相保持室温。

这项研究为什么采用微流控？

● 连续制备：共轴玻璃毛细管微流控将前期建立的反溶剂沉淀体系转化为连续流动过程，为 Janus 颗粒的连续制备提供了实验方法。

● 多参数调节：乙醇浓度、聚合物配比、内外相流量及 pH 等参数可以分别调节，用于考察颗粒尺寸、两相比例和结构形成。

● 可视化观察：玻璃毛细管透明流道便于在显微镜下观察颗粒形成过程。

研究结果

1、Janus 颗粒实现营养活性物分区装载

高光谱成像、SEM-EDS 元素映射证实，微流控制备的 Janus 颗粒具备清晰两相分区结构。姜黄素依靠疏水作用与 π-π 堆叠富集在玉米醇溶蛋白结构域，白藜芦醇凭借氢键定位于紫胶相。最优 Janus (15:5) 配方下白藜芦醇包封效率超过 99%，这一结果说明，Janus 结构能够为两种活性物提供不同的局部微环境，从而形成空间分区的共载模式。

2、壳聚糖改性构筑高性能 Pickering 乳化体系

原始 Janus 颗粒作为 Pickering 乳化剂的能力有限。研究团队进一步引入壳聚糖，通过静电复合提高颗粒在油水界面的稳定作用，并形成更强的界面网络。QCMD 等实验结果进一步支持了 Janus 颗粒与壳聚糖协同稳定界面的机制。