CN104428124A - 乳液及其作为纳米反应器或递送运载体的用途 - Google Patents
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Abstract
披露了基于卵磷脂的微乳液及其作为纳米反应器和携带物料的用途。在一个实施例中，形成一种纳米材料的方法包括将一种基于卵磷脂的微乳液与一种第一反应物和一种第二反应物混合。在一个另外的实施例中，用于将一种纳米材料封装于一种基于卵磷脂的微乳液中形成一种组合物的方法，并且其中该组合物在一种水性溶液、极性溶液、或非极性溶液中形成一种分散体。
Description
发明人
希琳巴西斯(Shireen Baseeth)
斯瓦普尼尔罗希道什贾达夫(Swapnil Rohidas Jadhav)
技术领域
本发明总体上涉及微乳液。更具体地，本发明涉及卵磷脂微乳液作为纳米反应器或携带纳米材料的用途。
发明背景
自然采用不同类型的细胞以在活生物体中进行常规化学反应。凭借纳米尺寸的区室化和反应物选择性，一种细胞能以极端精度和空间控制来执行复杂反应的级联。试图模拟细胞中生物反应器的熟练程度的一种人造或人工反应系统被称为纳米反应器。一个纳米反应器典型地是尺寸小于一微米并封闭了一个环境的一个区室，其中反应可以按受控的和良好定义的方式发生。
纳米反应器已被用于开发纳米材料例如纳米粒子(即金属、金属氧化物、金属合金、金属涂覆的金属氧化物，金属氧化物涂覆的金属)、陶瓷材料、以及量子点。相较于其容量或更大的对应物，纳米材料展现不同的光学的、磁力的、电的、物理的(即机械硬度、热稳定性、和化学钝态)、以及催化特性，其可为这类纳米材料提供不同的用途。
通过使用自组装的原理，已经从合成的和生物的构建基元开发了不同类型的纳米反应器。此类纳米反应器的实例包括乳液、微乳液、胶束、凝胶、蛋白质笼形物、和病毒。该微乳液(μE)是一个高效的系统并且是油包水或水包油的清澈的、热力学上稳定的、胶态纳米分散体。该分散的相被稳定于通过表面活性剂的自组装形成的胶束内。由于布朗运动，这些胶束常常冲突和瞬时融合，导致该胶束的内部的部件的交换。这样的动态特性促进该胶束用作限制的反应介质并且从而将其用作纳米反应器。
将微乳液用作纳米反应器的优点包括：将反应速率加速达100倍；给予笼状效果，其对粒度提供良好控制，产生具有高均质性和单分散性的粒子/纳米材料；该胶束上的表面活性剂膜稳定这些粒子并防止这些粒子凝聚；并且操作微乳液的特性的简便性使得能够细调该纳米材料的尺寸和形态。
油包水微乳液已被广泛用于产生纳米粒子。然而，微乳液的大部分使用生物不可降解的表面活性剂(即气溶胶OT、Triton X-100、和聚乙烯吡咯烷酮)并且使用危险的和基于石油的有机溶剂(即异辛烷、庚烷、和1-丁醇)。
纳米流体是一类胶态系统，是通过均匀地分散纳米材料(即纳米粒子，纳米纤维，纳米管，纳米线，纳米棒，纳米片、或纳米液滴)于基液中开发。如与这些基液本身相比，这些纳米流体具有不同的特性，例如增强的导热性、热扩散率、热粘性、和传热系数。归因于这些改进的热物理性质，这些纳米流体可用于以下应用例如传热、传质、能源存储、摩擦学用途、以及生物医学用途。纳米流体被归类为水基的或油基的。这些水基的液体可开发用于传热，并且这些油基纳米流体可用于润滑剂应用。然而，将纳米粒子分散到油中来制备这类纳米流体是一个挑战，并且纳米流体不是非常稳定，因为在几天之后纳米粒子经常聚集和沉淀。
纯的磷脂例如磷脂酰胆碱已被用作一种生物基表面活性剂以产生纳米反应器，例如囊泡和液晶。然而，卵磷脂，是一种包括磷脂的复杂混合物，还未被用于开发纳米反应器。纯的磷脂比卵磷脂贵约十倍。
发明概述
在其不同的各个实施例中，本发明满足这些需求并且披露了基于卵磷脂的微乳液和其用作纳米反应器和携带物料的用途。
在一个实施例中，形成一种纳米材料的一种方法，包括将一种基于卵磷脂的微乳液与一种第一反应物和一种第二反应物混合。
在另一个实施例中，一种组合物包括一种基于卵磷脂的微乳液、一种第一反应物、和一种第二反应物。
在一个另外的实施例中，封装一种纳米材料于一种基于卵磷脂的微乳液中的一种方法，包括混合该基于卵磷脂的微乳液与该纳米材料，从而封装和稳定该纳米材料。
在一个另外的实施例中，一种组合物包括一种基于卵磷脂的微乳液和一种纳米材料。该组合物在一种水性溶液、一种极性溶液、或一种非极性溶液中形成分散。
发明详细说明
已继续展开对微乳液以及其用途的工作。题为“电解液和pH稳定的卵磷脂组合物”、转让给阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司的国际专利申请PCT/US 13/29129披露了微乳液的生产及其用途，将其全部内容通过引用结合在此。WO 2012/068105披露了微乳液的生产及其用途，将其全部内容通过引用结合在此。本申请披露了微乳液及其作为纳米反应器、作为携带纳米材料、或在纳米流体中的用途。
在本申请中，包括这些权利要求，除了在操作实例中或除非另外说明，所有表达数量或特征的数字在所有的情况中应被理解为由术语“约”进行修饰。除非相反地指出，以下说明书中列举的任何数值参数可以取决于根据本披露的组合物和方法中所希望的特性而变动。至少并且不是试图限制将等同物的教义应用至权利要求范围，每个描述于本说明书中的数值参数应当至少根据所报道的有效数字的数目并且通过应用常规修约技术来解释。
所述的通过引用结合在此的任何专利、公开物或其他披露材料以全部或部分结合在此，但是仅结合在此至这样的程度：所结合的材料不与本披露中列举的现存定义、声明或其他披露材料矛盾。就这一点而论，在此列举的本披露取代任何通过引用结合在此的矛盾材料。
在一个实施例中，形成一种纳米材料的一种方法，包括将一种基于卵磷脂的微乳液与一种第一反应物和一种第二反应物混合。该第一反应物和该第二反应物之间的相互作用产生该纳米材料。在与该第二反应物混合之前，该基于卵磷脂的微乳液可与该第一反应物混合。在混合该第一反应物和该第二反应物之前，该第二反应物还可与一种基于卵磷脂的微乳液混合。在与该第一反应物混合之前，该基于卵磷脂的微乳液可与该第二反应物混合。在混合该第一反应物和该第二反应物之前，该第一反应物还可与一种基于卵磷脂的微乳液混合。该方法还可包括混合该基于卵磷脂的微乳液与该第一反应物以产生一种第一微乳液，混合该基于卵磷脂的微乳液与该第二反应物以产生一种第二微乳液，并且混合该第一微乳液与该第二微乳液。在生产该纳米材料时，此种方法可同时封装该纳米材料于该基于卵磷脂的微乳液中。
在另一个实施例中，一种组合物包括一种基于卵磷脂的微乳液、一种第一反应物、和一种第二反应物。该第一反应物和该第二反应物中的至少一种可以是选自下组的一种催化剂，该组由以下各项组成：还原剂、氧化剂、金属催化剂、辅酶、配体、螯合剂、和酶。该第一反应物和该第二反应物中的至少一种还可以选自下组，该组由以下各项组成：金属盐、金属氧化物、金属合金、金属复合物、用于聚合物合成的单体、用于聚合物合成的低聚物、蛋白质、及其任何组合。该组合物还可以是生物基的。该第一反应物和该第二反应物中的至少一种或两种可被封装于该基于卵磷脂的微乳液中。
该纳米材料可具有2-500纳米(nm)的粒度，2-250nm的粒度，2-100nm的粒度，5-100nm的粒度，或2-50nm的粒度。在该基于卵磷脂的微乳液中的纳米材料可具有5-50nm之间的粒度。该基于卵磷脂的微乳液可包括卵磷脂、一种助表面活性剂、和一种选自下组的酸化剂，该组由以下各项组成：一种羧酸、一种羧酸的一种盐、一种羧酸的一种酯、及其任何组合。该基于卵磷脂的微乳液可进一步包括分离的或纯化的脂肪酸。该助表面活性剂可以是聚山梨醇酯。该酸化剂可以是该羧酸、该羧酸的盐、和该羧酸的酯，并且该羧酸可以是乳酸。该纳米材料可以是以按重量计0.01％-20％的浓度存在。
该第一反应物可以选自下组，该组由以下各项组成：金属盐、金属合金、金属复合物、蛋白质、用于聚合物合成的单体、用于聚合物合成的低聚物、及其任何组合。该第一反应物可以是具有约0.1M至约3M之间的浓度的一种金属盐。
该第二反应物可以是一种催化剂并且可以选自下组，该组由以下各项组成：还原剂、氧化剂、酶、辅酶、金属催化剂、配体、螯合剂、及其任何组合。该还原剂可以选自下组，该组由以下各项组成：硼氢化钠、柠檬酸钠、绿茶提取物、多元酚、多元酚衍生物、儿茶酸、类黄酮、黄烷醇、丹宁酸、木质素、及其任何组合。该方法可进一步包括分散该卵磷脂于一种具有2-80之间的介电常数的溶剂中，或用一种选自下组的非极性溶剂，该组由以下各项组成：非极性有机溶剂、离子液体、植物油、矿物油、精油、石蜡、石油馏分、及其任何组合。该催化剂可以是以按重量计0.01％-25％之间的浓度存在。
在一个实施例中，披露了一种基于卵磷脂的纳米反应器。该基于卵磷脂的纳米反应器可包括一种用于催化反应、还原化合物、或氧化化合物的催化剂。该基于卵磷脂的纳米反应器可包括一种基于卵磷脂的微乳液，该微乳液具有还原剂、氧化剂、酶、或该微乳液中的可用于开发该纳米反应器中的材料的其他催化剂。在一个实施例中，该还原剂可以是一种环境上良好的还原剂，例如绿茶提取物，其是生物基的并包括多元酚组分，所述多元酚组分是将前体还原为纳米材料的基本化学物质。在另一个实施例中，该基于卵磷脂的纳米反应器可包括一种基于卵磷脂的微乳液，其在该微乳液中具有一种氧化剂，可被用于开发纳米材料。在另一个实施例中，该基于卵磷脂的微乳液可包括促进化合物反应的一种催化剂(catalyst)或催化试剂(catalytic agent)。该催化剂可以是氧化剂、还原剂、酶、辅酶、金属催化剂、配体、螯合剂、或促进化合物反应的其他化合物。
在另一个实施例中，该微乳液可以包括一种螯合剂或配体，其可被用于溶液中螯合或结合来自废水、钻井液、废水处理的金属，或甚至作为食品、美容或药物应用中一种自由基清除剂。在另一个实施例中，该微乳液可以与封装于该微乳液中的金属粒子一起使用，以清除硫化物并稳定生成物金属硫化物悬浮液，而不用该微乳液的相分离。本发明的微乳液的pH和电解液稳定性使得这些清除应用尤其有用。
在一个另外的实施例中，披露了包括一种基于卵磷脂的微乳液和一种纳米材料的组合物。该组合物在一种极性溶液、一种非极性溶液、或一种水性溶液中形成分散体。该组合物可进一步包括具有2-80之间的介电常数的一种溶剂、一种非极性溶剂、或一种极性溶剂。该纳米材料可具有约5-200nm之间的粒度。该纳米材料可包括金属、金属盐、金属氧化物、金属酶、金属氧化物组合物、金属化合物、活性炭、碳纳米纤维、碳纳米板、碳纳米管、富勒烯、石墨烯、石墨烯纳米粉末、石墨烯纳米板、石墨烯氧化物富勒烯、有机营养素、无机营养素、金属硫化物、金属合金、金属复合物、蛋白质、聚合物、纳米管、石墨烯、石墨、生物活性剂、蛋白质、营养品、一种药剂、食品成分、及其任何组合。该纳米材料可被封装在包括该基于卵磷脂的微乳液的一种自组装结构的反相核心中。该组合物可以是生物基的并可以在一种溶剂中至少两周保持稳定。该基于卵磷脂的微乳液可包括如此处有关微乳液所述的组分。
在一个实施例中，该纳米材料可包括金属盐、金属氧化物、金属酶、金属氧化物复合物、金属化合物、金属硫化物、金属合金、金属复合物、活性炭、碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米板、石墨烯、石墨烯纳米粉末、石墨烯纳米板、石墨烯氧化物富勒烯、蛋白质、聚合物、营养素(有机和无机)及其任何组合。在另一个实施例中，该纳米材料可以是选自下组的金属和金属合金，该组由以下各项组成(但不限于)：银、铝、金、铂、硼、钴、铜、铬、铁、钼、锰、镍、镁、铟、镍、硅、锡、钽、钛、钨、锌、镍-钛合金、锡-铜合金、铁-镍-钴合金、铁镍合金、铁-铬、钴合金、铜-锌合金、银-铜合金、银-铜合金、银-锡合金、镍-铬-钴合金、铝-硅合金、铜镍合金、铜-铟合金、铜-铟-镓合金、铜-铟-硫合金及其任何组合。
这些纳米材料还可以是选自下组的金属氧化物，该组由以下各项组成(但不限于)：氧化铝、氢氧化铝、氧化铋、氧化铈、氧化钴(II)、氧化钴(III)、氧化钴(II、III)、氧化铬、氧化铜、氧化亚铜、氧化镝、氧化铒、氧化铕、氧化铁(II)、氧化铁(III)、氧化钆、氧化铪、氧化铟、氢氧化铟、氧化镧、氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁、氧化钼、氧化锰、氧化钕、氢氧化镍、氧化镍、氧化镨、氧化锑、氧化硅、氧化钐、氧化锡、氧化铽、氧化钛(锐钛矿)、氧化钛(金红石型)、氧化钨、氧化钇、氧化锌、碳酸锌、氧化锆、氢氧化锆及其任何组合。这些纳米材料还可以是选自下组的一种金属氧化物复合物，该组由以下各项组成(但不限于)：氧化锑锡、氧化锌-氧化铝、氧化钡铁、碳酸钡、钛酸钡、氧化钴铁、氧化铟锡、氧化锰铁、氧化镍铁、氧化镍锌铁、氧化镍钴铁、氧化锶铁、钛酸锶、铝酸钇、氧化锌铁、氧化锌钴铁、氧化锌锰铁及其任何组合。这些纳米材料可以是选自下组的金属化合物，该组由以下各项组成(但不限于)：氮化铝、氮化硼、碳化硼、碳化铬、碳化铬、碳化铪、六硼化镧、三氟化镧、碳化钼、二硫化钼、二硅化钼、碳化铌、碳化硅、氮化硅、碳化钽、硼化钛、碳化钛、氮化钛、碳化钒、碳化钨、碳化钨钴、二硫化钨、二硼化锆、碳化锆、氮化锆及其任何组合。
本发明的组合物可被用作一种生物修复组合物，用于一种纳米材料、一种生物医学组合物、一种美容组合物、一种纳米反应器、一种纳米流体、一种食品成分的一种递送运载体，用作一种传热流体，用作一种变压器流体，用作一种冷却剂添加剂、一种生物润滑剂、腐蚀抑制剂、除垢剂、海上应用添加剂、粘度调节剂、润滑剂、或油田应用钻井添加剂。在这些用途中，该纳米材料可以选自下组，该组由以下各项组成：金属、金属盐、金属氧化物、金属酶、金属氧化物组合物、金属化合物、活性炭、碳纳米纤维、碳纳米板、碳纳米管、富勒烯、石墨烯、石墨烯纳米粉末、石墨烯纳米板、石墨烯氧化物富勒烯、有机营养素、无机营养素、金属硫化物、金属合金、金属复合物、蛋白质、聚合物、营养品、药剂、生物活性和食品成分。
在一个另外的实施例中，一种封装纳米材料于一种基于卵磷脂的微乳液中的方法，包括混合该基于卵磷脂的微乳液与该纳米材料，从而封装该纳米材料。该方法可进一步包括分散该基于卵磷脂的微乳液于一种具有2-80之间的介电常数的溶剂中。该方法可进一步包括分散该基于卵磷脂的微乳液于一种选自下组的非极性溶剂中，该组由以下各项组成：非极性有机溶剂、离子液体、植物油、矿物油、精油、石蜡、石油馏分、及其任何组合。该方法可进一步包括将一种第一反应物和一种第二反应物与该基于卵磷脂的微乳液混合，其中该第一反应物和该第二反应物之间的相互作用形成该纳米材料。该基于卵磷脂的微乳液可包括如此处有关微乳液所述的组分。
在一个另外的实施例中，具有或不具有一种纳米材料的本发明的微乳液可以分散或稀释于一种液体中。该液体可以是一种极性溶剂或一种非极性溶剂。可以使用的极性溶剂包括但不限于水、乳酸乙酯、或其他极性液体。可以包括的非极性溶剂包括但不限于植物油、矿物油、硅酮油、精油、石蜡、或其任何组合。
在另一个实施例中，纳米材料可以通过溶解所使用的一种反应物以建立在一种液体例如水中的纳米材料来产生。本发明的微乳液还可以用该反应物溶解或分散于该液体中，以使得该反应物被定位在该微乳液中。由于本发明的微乳液是稳定的，当产生该纳米反应器时，反应物在该液体中的功能不受影响。本发明的微乳液的稳定性减弱了对稳定剂的任何需求，并且本发明的微乳液可以稳定超过两周而无任何沉淀。
在一个实施例中，这些纳米材料可以在该纳米反应器中同时产生和稳定化，这使得该纳米反应器为一种良好的纳米材料载体。在一个另外的实施例中，该微乳液的稳健性使得大批反应物或化学品能够置于该反应物纳米反应器中，并允许该微乳液在多种恶劣条件，包括但不限于碱性、酸性和电解质浓度下使用。
在另一个实施例中，可以置于本发明的该纳米反应器中的化学品或反应物包括包括但不限于金属盐(例如氯化铁、氯金酸、硝酸银、氧化亚铁、铜盐、或锌盐)、金属氧化物、碳纳米管、富勒烯、石墨烯、金属硫化物、金属合金、金属复合物、蛋白质、和/或还原剂(例如硼氢化钠、柠檬酸钠、或绿茶提取物)。金属盐、氧化剂、和/或还原剂的任何组合可以用于使用本发明的纳米反应器来产生纳米材料。
在另一个实施例中，在此产生的一种纳米粒子可以用于产生一种纳米流体，其可以任选地用一种基液或溶剂例如乙二醇、矿物油、乳酸乙酯、或其他基液稀释以产生该纳米流体。在一个使用乳酸乙酯的实施例中，该纳米流体可在工业和生物医学应用中利用，因为乳酸乙酯是生物可降解的和生物相容的。在另一个实施例中，该基液可以是一种有机溶剂，其是生物基的或石油基的。
卵磷脂是一种在动物和植物组织(例如像蛋黄、大豆、和油菜或油菜籽)中发现的脂质物质。卵磷脂包括不同的组分，这些组分包括但不局限于磷脂，例如像磷脂酰胆碱(“PC”)、磷脂酰肌醇(“PI”)、和磷脂酰乙醇胺(“PE”)。卵磷脂的两亲性特性使其成为一种有效的加工助剂、乳化剂、分散剂和/或表面活性剂。卵磷脂也是一种可以在水性介质中形成纳米分散体并且携带高负荷活性物的天然成分。但是，在此类水性介质中，卵磷脂倾向于具有对pH和电解质类有限的耐受性。
在本申请中卵磷脂可以在物质之间的边界层的修饰是所希望的情况下使用。在不可混溶的液相的存在下，卵磷脂可以减少界面的表面张力并且起到乳化剂的作用。当使用两个或更多个固相时，卵磷脂可以起到润滑剂和/或脱模剂的作用。
在一个实施例中，用以产生该基于卵磷脂的纳米反应器的一种微乳液包括卵磷脂和一种助表面活性剂、以及一种酸化剂的共混物，其中该卵磷脂是以按重量计10％-90％存在，该助表面活性剂是以按重量计10％-50％存在，并且该酸化剂是以按重量计10％-50％存在。该微乳液可进一步包括该酸化剂的一种盐，其可以按重量计10％-50％存在，并且在一个实施例中，该微乳液可具有2-10之间的pH。
另外，本发明的又另一个实施例描述了用于产生一种微乳液的工艺：通过混合卵磷脂与一种表面活性剂，从而形成一种卵磷脂助表面活性剂共混物，并混合一种酸化剂与该卵磷脂助表面活性剂，从而形成一种微乳液。该实施例的一个方面描述了使用植物脂肪酸、大豆脂肪酸、其任何衍生物及其任何组合，作为该微乳液的另外的组分，可以使用它们来产生该基于卵磷脂的纳米反应器。
在另一个实施例中，披露了一种基于卵磷脂的微乳液，其基本上是生物基的(至少95％生物基的或至少96％生物基的)。在一个实施例中，该基于卵磷脂的微乳液符合食品级要求。
在一个另外的实施例中，该基于卵磷脂的微乳液可以通过将一种催化剂或前体合并于从该基于卵磷脂的微乳液形成的反胶束中产生。当该反胶束在简单混合中彼此接触时，这些催化剂和前体彼此接触并自发反应以产生纳米材料。
微乳液是清澈的、各向同性的、热力学稳定的液体混合物，包括油、水和一种表面活性剂。该水相可包含一种或多种盐和/或其他成分。与普通的乳液相比，微乳液在这些组分简单混合时形成并且不需要高剪切条件。在三元系统中，例如微乳液，其中两个不相混的相(水和‘油’)靠近该表面活性剂相存在，这些表面活性剂分子在油和水之间的界面形成一个单层，其中这些表面活性剂分子的疏水尾溶解于油相中，而亲水头基团溶解于水相中。与二元系统(水/表面活性剂或油/表面活性剂)相比是可比的，可获得具有不同形态的自组装结构，从(倒转的)球形和圆柱形胶束变化至薄层状和双连续微乳液。油包水微乳液是光学上透明的混合物，包括油、水、和表面活性剂。水滴处于通过表面活性剂稳定的连续的油相中。
适用于在所披露的组合物以及方法中的卵磷脂包括但不局限于：粗过滤的卵磷脂、流体卵磷脂、脱油卵磷脂、化学和/或酶改性的卵磷脂、标准卵磷脂、及其任意共混物。在本披露中采用的卵磷脂取决于获得并产生卵磷脂产品所使用的加工条件和添加剂，通常倾向于具有范围从1.0至10.0的亲水-亲油平衡(“HLB”)值。例如，粗过滤的卵磷脂具有大约4.0的HLB值并且支持油包水乳剂的形成。标准卵磷脂包括具有范围从10.0至24.0的HLB值的助乳化剂，这产生具有7.0至12.0的HLB值的并且支持水包油乳剂的卵磷脂组合物。不论卵磷脂的起始HLB值是多少，任何卵磷脂或卵磷脂的组合都适合在本披露的组合物和方法中使用。在披露的组合物和方法中有用的卵磷脂可以包括具有范围从10.0至24.0的、并且在某些实施例中是10.0至18.0的亲水-亲脂平衡值的助乳化剂。
两亲性物质(例如卵磷脂)的乳化剂和/或表面活性剂特性，例如可以至少部分地通过该物质的亲水-亲油平衡(“HLB”)值来预测。HLB值可以起到两亲性物质针对油或水的相对优先性的指标的作用-HLB值越高，该分子越亲水；HLB值越低，该分子越疏水。美国专利号6,677,327提供了HLB值的说明。HLB还描述于以下文献中：格里芬(Griffin)“通过‘HLB’对表面活性剂的分类(Classification of Surface-Active Agents by‘HLB,’)”《化妆品化学家协会杂志1》(J.Soc.Cosmetic Chemists 1)(1949)；格里芬(Griffin)，“非离子表面活性剂的HLB值计算(Calculation of HLBValues of Non-Ionic Surfactants)，”《化妆品化学家协会杂志5》(J.Soc.Cosmetic Chemists 5)(1954)；戴维斯(Davies)，“乳剂类型I的定量动力学理论，乳化剂的物理化学(A quantitative kinetic theory of emulsion type,I.Physical chemistry of the emulsifying agent)，”《气/液和液/液界面，第二届表面活性国际会议会议记录》(Gas/Liquid and Liquid/Liquid Interfaces,Proceedings of the 2d International Congress on Surface Activity)(1957)；和希克(Schick)，“非离子表面活性剂：物理化学(Nonionic Surfactants:Physical Chemistry)”，马塞尔德克尔公司(Marcel Dekker,Inc.)，纽约，N.Y.,439-47页(1987)。
在各个实施例中，在披露的组合物和方法中使用的酸化剂可选自以下酸化剂的组，该组由以下各项组成：一种乳酸、丙酸、甲基乙酸、乙酸、富马酸、柠檬酸、抗坏血酸、葡糖酸、葡糖-δ-内酯酸、己二酸、苹果酸、酒石酸、羟基酸、其任何盐、其任何酯、或其任何组合。在另一个实施例中，该酸化剂选自乳酸、乳酸钠、乳酸乙酯、或其任何组合。该酸化剂还可以是生物衍生酸、有机酸、或其组合。在另一个实施例中，该组合物的pH可以低于6、低于5、或者低于4。
生物衍生来源的物质衍生自生物材料，与衍生自石油化工产品来源的是相对的。生物衍生物质可以使用ASTM国际放射性同位素标准方法D 6866通过其碳同位素比值而使它们与石油衍生物质相区分。如在此使用的术语“生物衍生”是指通过可再生的生物原料(例如像农业的、林业的、植物、真菌、细菌或动物原料)衍生或合成。
不同的机构已经建立了用于确定生物衍生含量的认证要求。这些方法要求测量在生物衍生产品与石油衍生产品之间在同位素丰度上的变化，例如通过液体闪烁计数、加速器质谱法、或高精度同位素比值质谱法。碳同位素的同位素比值，例如13C/12C碳同位素比值或14C/12C碳同位素比值，可以使用具有高精密度的同位素比值质谱来确定。研究已经显示由生理学过程(例如像在光合作用过程中CO2在植物内的输送)引起的同位素分级导致了在天然的或生物衍生的化合物中特定的同位素比值。石油和石油衍生产品由于石油产生过程中不同的化学处理和同位素分级而具有不同的13C/12C碳同位素比值。此外，不稳定的14C碳放射性同位素的放射性衰变导致与石油产物相比生物基产物中具有不同的同位素比。产品的生物衍生含量可以由ASTM国际放射性同位素标准方法D 6866(ASTMInternational Radioisotope Standard方法D 6866)验证。ASTM国际放射性同位素标准方法D 6866是基于材料或产品中的生物衍生碳占该材料或产品中总有机碳的重量(质量)的一个百分比的量来确定该材料的生物衍生含量。生物衍生产品将具有生物学上的衍生组合物所具有的碳同位素比值特征。
生物衍生材料为工业制造商寻求降低或取代他们对于石油化工产品和石油衍生产品的依赖性提供了一种引人注目的替代品。用衍生自生物来源的产品和/或原料(例如生物基产品)替代石油化工产品和石油衍生产品提供了许多优势。例如，来自生物来源的产品和原料典型地是一种可再生资源。在大多数例子中，生物衍生化学品和自其形成的产品与石油化工产品和从石油化工产品形成的产品相比对于环境形成的负担较小。由于容易提取的石油化工产品的供应不断被耗尽，石油化工生产的经济将很可能迫使石油化工产品和石油衍生产品的成本与生物基产品相比更高。此外，鉴于公众对石油化工产品的供应变得更加关注，公司可以从与来自可再生资源的生物衍生产品相关的市场优势中获益。
在不同的实施例中，披露的微乳液还可以包括一种或多种助表面活性剂。该一种或多种助表面活性剂可以包括一种或多种阴离子表面活性剂、一种或多种非离子表面活性剂、或一种或多种阴离子表面活性剂与一种或多种非离子表面活性剂的组合。在不同的实施例中，该助表面活性剂或助表面活性剂组合可以具有范围从10.0至24.0的、并且在一些实施例中为10.0至18.0的亲水-亲油平衡值。
适合用于披露的组合物和方法的阴离子表面活性剂包括但不限于直链脂肪酸的钠和钾盐、聚氧乙烯化脂肪醇羧酸盐、线性烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、磺化脂肪酸甲酯、芳基烷烃磺酸盐、磺基琥珀酸酯、烷基二苯基醚(二)磺酸盐、烷基萘磺酸盐、异乙二磺酸盐(isoethionate)、烷基醚硫酸盐、磺化油、脂肪酸单乙醇酰胺硫酸盐、聚氧乙烯脂肪酸单乙醇酰胺硫酸盐、脂肪族磷酸酯、壬基苯酚磷酸酯、肌氨酸盐、氟化阴离子、衍生自油脂化学品的阴离子表面活性剂、及其任何组合。在不同的实施例中，表面活性剂包括阴离子表面活性剂，例如像磷酸酯。
适合在披露的组合物和方法中使用的非离子表面活性剂包括但不局限于：山梨醇酐单硬脂酸酯、松香聚氧乙烯酯、聚氧乙烯十二烷基单酯、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯单十六烷基醚、聚氧乙烯单油酸酯、聚氧乙烯单(顺-9-十八烯基)醚、聚氧乙烯单硬脂酸酯、聚氧乙烯单十八烷基醚、聚氧乙烯二油酸酯、聚氧乙烯二硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐三油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐三硬脂酸酯、油酸的聚甘油酯、聚氧乙烯山梨醇六硬脂酸酯、聚氧乙烯单十四烷基醚、聚氧乙烯山梨醇六油酸酯、脂肪酸、妥尔油、山梨醇六酯、乙氧基化蓖麻油、乙氧基化大豆油、菜籽油乙氧基化物、乙氧基化脂肪酸、乙氧基化脂肪醇、乙氧基化聚氧乙烯山梨醇四油酸酯、甘油和聚乙二醇混合酯、醇类、聚甘油酯、甘油单酯、蔗糖酯、烷基多糖苷、聚山梨醇酯、脂肪烷醇酰胺、聚乙二醇醚、其任何衍生物、及其任何组合。在不同的实施例中，该表面活性剂包括非离子表面活性剂，例如像脂肪酸乙氧基化物。
在另一个实施例中，本发明的组合物可以是食品级并且包括食品级表面活性剂，例如像聚山梨醇酯。
在此披露的实施例还针对制备披露的组合物的方法或工艺。在各个实施例中，在环境温度下，将卵磷脂与一种助表面活性剂混合并且连续搅拌一段时间。在另一个实施例中，在环境温度下，一种酸化剂被添加到该卵磷脂/助表面活性剂共混物中并混合一段时间。在另一个实施例中，在该酸化剂与该卵磷脂/助表面活性剂共混物混合之后可添加水。
本发明的其他实施例针对这些微乳液的用途。该微乳液可具有以下用途，包括但不限于用于生物修复组合物中；用作用于纳米材料例如纳米粒子、纳米管、石墨烯、和石墨的用于递送到基液例如金属工作流体、变压器流体、以及发动机油的递送运载体；用作用于生物医学或美容应用中的材料例如生物活性物质、蛋白质、营养物质、和药物的纳米-递送运载体；用作纳米反应器以进行单体和/或低聚物的聚合、合成、各种反应、以及稳定化以用于合成聚合物纳米材料；制备用于传热流体、变压器流体、或冷却剂添加剂中的润滑应用的纳米流体；以及制备用于涂覆应用的纳米材料。
实例
提供了以下示例性的非限制性实例以进一步描述在此呈现的实施例。本领域的普通技术人员将理解的是这些实例的变化可能在本发明的范围内。
实例1.
用表1的成分产生一种基于卵磷脂的微乳液。
表1.
| 成分 | 量 |
| YELKIN T | 40.5％ |
| 聚山梨醇酯80 | 11.7％ |
| 脂肪酸 | 3.5％ |
| 88％强度乳酸 | 9.0％ |
| 乳酸钠 | 20.7％ |
| 乳酸乙酯 | 14.6％ |
为了产生该微乳液，一种卵磷脂-助表面活性剂共混物是通过混合以下项制备的：该YELKIN T牌卵磷脂(可购自阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司，迪凯特，伊利诺伊州(IL))；一种助表面活性剂，聚山梨醇酯80(可购自巴斯夫(BASF)，新泽西州)；以及脂肪酸。在50℃将这些组分在连续搅拌下混合持续30分钟至60分钟之间，由此产生了琥珀色的、透明的卵磷脂浓缩物。该卵磷脂-助表面活性剂共混物是亲水的并且易于分散于水中。
将该卵磷脂-助表面活性剂共混物与该乳酸钠(可购自阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司，迪凯特，伊利诺伊州)，接着与该88％强度乳酸(可购自阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司，迪凯特，伊利诺伊州)混合。向该共混物中添加该乳酸乙酯(可购自阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司，迪凯特，伊利诺伊州)。这些成分在室温下被连续搅拌三十分钟以获得一种清澈的系统，该系统易于在水中形成一种稳定的、乳白色的分散体，从而形成该基于卵磷脂的微乳液。此外，该基于卵磷脂的微乳液可以溶解另外的高达5％-40％wt/wt的量的水并且仍然维持其清澈和透明的微乳液相。
实例2.
用表2的成分产生一种基于卵磷脂的微乳液。
表2.
| 成分 | 量 |
| YELKIN T | 36％ |
| 聚山梨醇酯80 | 10.4％ |
| 脂肪酸 | 3.2％ |
| 88％强度乳酸 | 8％ |
| 乳酸钠 | 18.4％ |
| 乳酸乙酯 | 4.0％ |
| 矿物油 | 20.0％ |
为了产生该微乳液，一种卵磷脂-助表面活性剂共混物是通过混合以下项制备的：该YELKIN T牌卵磷脂(可购自阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司，迪凯特，伊利诺伊州)；一种助表面活性剂，聚山梨醇酯80(可购自巴斯夫，新泽西州)；以及脂肪酸。在50℃将这些组分在连续搅拌下混合持续30分钟至60分钟之间，由此产生了琥珀色的、透明的卵磷脂浓缩物。该卵磷脂-助表面活性剂共混物可混溶于矿物油中。
将该卵磷脂-助表面活性剂共混物与该乳酸钠(可购自阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司，迪凯特，伊利诺伊州)，接着与该88％强度乳酸(可购自阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司，迪凯特，伊利诺伊州)混合。向该共混物中添加该乳酸乙酯(可购自阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司，迪凯特，伊利诺伊州)。将80g的这种共混物与20g矿物油混合以形成清澈和透明的一种微乳液。这种基于卵磷脂的微乳液可无限地混溶于矿物油中。此外，这种基于卵磷脂的微乳液可以溶解另外的高达5％-40％wt/wt的量的水并且仍然维持其清澈和透明的微乳液相。
实例3.
实例1的微乳液封装化学实体的能力是如下确定的。向89g的实例1的微乳液中添加具有不同离子强度的11g的FeCl3水性溶液并针对表3中呈现的相转换(即从微乳液相向典型的乳液相转换)的量进行检查。如从表3看到的，实例1的微乳液的封装(或溶解)的能力是高的并且重要地独立于该FeCl3在水中的浓度。唯一的限制是FeCl3在水中的溶解度，该溶解度是920g/L或3.41M。
表3.
更重要地，该微乳液的封装能力独立于溶解于该水中的化学实体的性质，从而证明实例1的微乳液的封装通用性。由于实例1的微乳液展现了高的针对FeCl3的封装能力，本发明的微乳液也将具有针对其他金属盐(包括但不限于FeCl2、Fe(II)葡糖酸盐、AgNO3、HAuCl4、CuSO4、和ZnCl2)和还原剂(包括但不限于NaOH、NaBH4、Na2S2O6、和绿茶提取物)的封装能力。本发明的微乳液还可用于封装许多其他水溶性/不溶性成分。
实例4.
确定实例2的微乳液封装化学实体的能力。向89.2g的实例2的微乳液中添加具有不同离子强度的10.8g的FeCl3水性溶液并针对如表4中显示的相转换(即从微乳液相向典型的乳液相转换)进行检查。如表4指示，实例2的微乳液的封装(或溶解)的能力是高的并且重要地独立于该FeCl3在水中的浓度。唯一的限制是FeCl3在水中的溶解度，该溶解度是920g/L或3.41M。
表4.
更重要地，该封装能力独立于溶解于该水中的该化学实体的性质，从而证明实例2的微乳液的封装通用性。
由于实例2的微乳液展现了高的针对FeCl3的封装能力，本发明的微乳液也将具有针对其他金属盐(包括但不限于FeCl2、Fe(II)葡糖酸盐、AgNO3、HAuCl4、CuSO4、和ZnCl2)和还原剂(包括但不限于NaOH、NaBH4、Na2S2O6、和绿茶提取物)的封装能力。本发明的微乳液还可用于封装许多其他水溶性/不溶性成分。
实例5.
在该实施例中，实例1的油包水的基于卵磷脂的微乳液是用于封装一种螯合剂并开发一种配制品，其可用于螯合配制品。向89g的实例1的微乳液中溶解11g的牌氨基羧酸(可购自北美洲的巴斯夫)的一种饱和溶液。所得的混合物是清澈的和透明的，指示该反胶束中水的溶解和螯合剂的封装。在需要螯合金属离子的应用中，这类配制品可照原样或在分散于水中之后使用，并且同时稳定该金属离子以免从最终溶液中沉淀。
实例6.
在该实施例中，实例2的油包水的基于卵磷脂的微乳液是用于封装一种螯合剂并开发一种配制品，其可用于螯合配制品。向89.2g的实例2的微乳液中溶解10.8g的牌氨基羧酸(可购自北美洲的巴斯夫)的饱和溶液。所得的混合物是清澈的和透明的，指示该反胶束中水的溶解和螯合剂的封装。在需要螯合金属离子的应用中，这类配制品可照原样或在分散于水中之后使用，并且同时稳定该金属离子以免从最终溶液中沉淀。
实例7.
在该实施例中，实例1的油包水的基于卵磷脂的微乳液被用于通过混合两种反应物来产生一种纳米材料。制备两种微乳液，微乳液A包括与20g的1M FeCl3水性溶液混合的80g的实例1的基于卵磷脂的微乳液，并且微乳液B包括与20g的一种绿茶提取物(GTE)水性溶液(5％wt/v)混合的80g的实例1的基于卵磷脂的微乳液。
将20g的微乳液A缓慢添加到80g的微乳液B(即A:B的1:4的配给)中。在混合这两种溶液时，该还原剂(即该绿茶提取物中的多元酚)还原Fe3+离子，导致Fe0的纳米粒子的形成，这些纳米粒子通过该微乳液溶液的变黑而被可视化。如果希望的话，包含该乳酸乙酯的该微乳液内的Fe0纳米粒子可进一步用乳酸乙酯稀释为所希望的浓度而不损失该微乳液的纳米粒子稳定功能。该纳米粒子被封装和稳定于反胶束的核心中。发现在这一实例中的纳米粒子经几周是稳定的，而在水中制备的纳米粒子(无微乳液)在一天内聚合并从溶液沉淀。构成该胶束核心的该卵磷脂和聚山梨醇酯赋予空间和静电稳定，从而抑制这些纳米粒子的凝聚。
进行研究来确定最适宜产生纳米粒子的FeCl3和绿茶提取物的浓度。确定最佳浓度以确保离子向纳米粒子的完全转化并使得纳米粒子的装载最大化而不牺牲其稳定性。FeCl3在水性溶液中在0.5至1.0M之间变化，并且该绿茶提取物在水性溶液中在1％至5％wt/v之间变化。FeCl3与绿茶提取物的比率从1:4、1:1、和4:1变化。发现1M FeCl3浓度，5％绿茶提取物浓度、和1:4的FeCl3对绿茶提取物的浓度产生最好的结果。更高浓度的绿茶提取物具有过量的还原剂(即多元酚)，其帮助确保将所有Fe3+离子完全还原为Fe0纳米粒子。在另一个实施例中，金和银纳米粒子也可使用这个实例的工艺来制备。
实例8.
实例1的油包水的基于卵磷脂的微乳液被用于通过以下方式产生一种纳米材料：将80g的实例1的基于卵磷脂的微乳液与4g的1M FeCl3水性溶液混合。向这种微乳液共混物中缓慢添加16g的一种绿茶提取物(GTE)水性溶液(5％wt/v)以产生Fe0纳米粒子。这种方法与实例5的区别在于实例5对于每种反应物制备了两种不同的微乳液，而实例6使用了一种微乳液。然而，实例5和实例6中的方法都产生所希望的纳米粒子。实例9.
在另一个实施例中，微乳液A是通过混合89.9g的实例1的微乳液与10.1g的1mM AgNO3水性溶液形成，并且微乳液B是通过混合89.9g的实例1的微乳液与10.1g的一种4％(wt/v)绿茶提取物水性溶液形成的。将微乳液A以1:4比例缓慢混合到该微乳液B中，导致该微乳液中的Ag0纳米粒子的形成。如果希望的话，包含该乳酸乙酯的该微乳液内的Ag0纳米粒子可进一步用乳酸乙酯稀释为所希望的浓度而不损失该微乳液的纳米粒子稳定功能。这些纳米粒子被封装和稳定于反胶束的核心中。发现在这一实例中的纳米粒子经几周是稳定的，而在水中制备的纳米粒子(无微乳液)在一天内聚合并从溶液沉淀。构成该胶束核心的该卵磷脂和聚山梨醇酯赋予空间和静电稳定，从而抑制这些纳米粒子的凝聚。
实例10.
在另一个实施例中，微乳液A是通过混合89.9g的实例1的微乳液与10.1g的1mM HAuCl4水性溶液形成，并且微乳液B是通过混合89.9g的实例1的微乳液与10.1g的一种4％(wt/v)绿茶提取物水性溶液形成的。将微乳液A以1:4比例混合到该微乳液B中，导致该微乳液中的Au0纳米粒子的形成，如通过紫色溶液证实的。如果希望的话，包含该乳酸乙酯的该微乳液内的Au0纳米粒子可进一步用乳酸乙酯稀释为所希望的浓度而不损失该微乳液的纳米粒子稳定功能。这些纳米粒子被封装和稳定于反胶束的核心中。发现在这一实例中的纳米粒子经几周是稳定的，而在水中制备的纳米粒子(无微乳液)在一天内聚合并从溶液沉淀。构成该胶束核心的该卵磷脂和聚山梨醇酯赋予空间和静电稳定，从而抑制这些纳米粒子的凝聚。
实例11.
硫化亚铁纳米粒子是使用实例1的油包水的基于卵磷脂的微乳液合成的。首先，将90g的实例1的微乳液与10g的0.3M FeCl3溶液彻底混合。将添加的FeCl3分子封装在微乳液的反胶束内。向所得的微乳液中，逐滴添加10g的还原剂，以该溶液变黑的点指示硫化亚铁FeS的形成。该还原剂包括NaBH4(5.64％wt)和Na2S2O6(0.469％wt)溶解于水中的混合物。这些纳米粒子被封装和稳定于反胶束的核心中。发现在这一实例中的纳米粒子经几周是稳定的，而在水中制备的纳米粒子(无微乳液)在一天内聚合并从溶液沉淀。构成该胶束核心的该卵磷脂和聚山梨醇酯赋予空间和静电稳定，从而抑制这些纳米粒子的凝聚。
实例12.
除了实例11中所述的工艺之外，硫化亚铁粒子可以按另外的方法合成，其可以用在钻井技术中。将包括90g的实例1的微乳液和10g的0.3M FeCl3的10g的一种微乳液分散于90g的去离子水中。该分散导致相转换，即一种清澈的油包水微乳液被转化为水包油乳液。向这一乳液中添加5.4g的一种还原剂，该还原剂包括NaBH4(5.64％wt)和Na2S2O6(0.469％wt)溶解于水中的混合物。添加该还原剂时，该反应混合物形成厚的黑色泡沫，并且该溶液从浅黄色变化为浅灰黑色，指示硫化亚铁FeS的形成。
在该FeS粒子形成之后，该乳液的两亲性成分例如卵磷脂、乳酸和聚山梨醇酯立即在固体-液体界面吸附于粒子上。该两亲性吸附赋予粒子的空间和静电稳定，从而抑制其聚集和最终的沉淀。
实例13.
如实例12中所证明的，当与一种硫供体试剂(连二硫酸钠)接触时，该微乳液(其为89％的实例1的微乳液和11％FeCl3的一种混合物)导致Fe3+立即转换为硫化亚铁，指示快速反应。该微乳液极其稳定于宽范围的pH(2-14)，并且当将该微乳液分散于范围为从2至14的pH的水中时，经两周的时期观察不到乳液结构的去稳定。在该反应后形成的硫化亚铁保持悬浮于该系统中。该微乳液的组合物，尤其实例1的微乳液，符合食品级要求。所有这些属性是用作用于钻井液的硫化氢清除剂的一种材料的先决条件。因此，该微乳液可在水基钻井液中用作一种冲淡剂以及铁递送运载体。该铁递送运载体可充当用于钻井液的硫化物清除剂。
实例14.
在该实施例中，实例2的油包水的基于卵磷脂的微乳液被用于通过混合两种反应物产生一种纳米材料。一种第一微乳液是通过混合89.2g的实例2的微乳液与10.8g的1M FeCl3水性溶液形成的。一种第二微乳液是通过混合89.2g的实例4的微乳液与10.8g的一种4％(wt/v)绿茶提取物水性溶液形成的。
将该第一微乳液以1:4比例混合到该第二微乳液中，产生该微乳液中的Fe0纳米粒子，如通过黑色溶液证实的。所得的包含该矿物油的该微乳液内的Fe0纳米粒子可被用于一种纳米流体系统。如果希望的话，包含该矿物油的该微乳液内的Fe0纳米粒子可进一步用矿物油稀释为所希望的浓度而不损失该微乳液的纳米粒子稳定功能。
实例15.
发现本发明的微乳液在两周后稳定并在溶液中停留。根据本发明，生产产生于包含乳酸乙酯的微乳液和包含矿物油的微乳液中的Fe0纳米粒子。为了比较，散装纳米粒子是通过混合FeCl3的水相和绿茶提取物制备的，其未封装在本发明的一种微乳液中。该乳酸乙酯微乳液、该矿物油微乳液中的Fe0纳米粒子、和散装纳米粒子的目检指示，本发明的微乳液能够稳定这些纳米粒子超过两周，其中未观察到沉淀。在散装纳米粒子的情况下，这些纳米粒子在一天内聚合并从溶液沉淀。这些纳米粒子被封装并稳定于反胶束的核心中。构成该胶束核心的该卵磷脂和聚山梨醇酯赋予空间和静电稳定，从而抑制这些纳米粒子的凝聚。
实例16.
一种第一微乳液是通过混合89.2g的实例2的微乳液与10.8g的1mM AgNO3水性溶液形成的。一种第二微乳液是通过混合89.2g的实例4的微乳液与10.8g的一种4％(wt/v)绿茶提取物水性溶液形成的。将该第一微乳液以1:4比例混合到该第二微乳液中，导致该微乳液中的Ag0纳米粒子的形成。如果希望的话，包含该乳酸乙酯的该微乳液内的Ag0纳米粒子可进一步用乳酸乙酯稀释为所希望的浓度而不损失该微乳液的纳米粒子稳定功能。这些纳米粒子被封装和稳定于反胶束的核心中。构成该胶束核心的该卵磷脂和聚山梨醇酯赋予空间和静电稳定，从而抑制这些纳米粒子的凝聚。
实例17.
一种第一微乳液是通过混合89.2g的实例2的微乳液与10.8g的1mM HAuCl4水性溶液形成的。一种第二微乳液是通过混合89.2g的实例4的微乳液与10.8g的一种4％(wt/v)绿茶提取物水性溶液形成的。将该第一微乳液以1:4比例混合到该第二微乳液中，导致该微乳液中的Au0纳米粒子的形成，如通过紫色溶液证实的。如果希望的话，包含该乳酸乙酯的该微乳液内的Au0纳米粒子可进一步用乳酸乙酯稀释为所希望的浓度而不损失该微乳液的纳米粒子稳定功能。该纳米粒子被封装和稳定于反胶束的核心中。构成该胶束核心的该卵磷脂和聚山梨醇酯赋予空间和静电稳定，从而抑制这些纳米粒子的凝聚。
实例18.
用表5的成分产生一种基于卵磷脂的微乳液。
表5.
| 成分 | 量 |
| YELKIN T牌卵磷脂 | 36％ |
| 聚山梨醇酯80 | 10.4％ |
| 脂肪酸 | 3.2％ |
| 88％强度乳酸 | 8.0％ |
| 乳酸钠 | 18.4％ |
| 乳酸乙酯 | 24％ |
为了产生该微乳液，一种卵磷脂-助表面活性剂共混物是通过混合以下项制备的：该YELKIN T牌卵磷脂(可购自阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司，迪凯特，伊利诺伊州)；一种助表面活性剂，聚山梨醇酯80(可购自巴斯夫，新泽西州)；以及脂肪酸。在50℃将这些组分在连续搅拌下混合持续30分钟至60分钟之间，由此产生了琥珀色的、透明的卵磷脂浓缩物。该卵磷脂-助表面活性剂共混物是亲水的并且易于分散于水中。
将该卵磷脂-助表面活性剂共混物与该乳酸钠(可购自阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司，迪凯特，伊利诺伊州)，接着与该88％强度乳酸(可购自阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司，迪凯特，伊利诺伊州)混合。向该共混物中添加该乳酸乙酯(可购自阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司，迪凯特，伊利诺伊州)。该成分在室温下被连续搅拌三十分钟以获得一种清澈的系统，该系统易于在水中形成一种稳定的、乳白色的分散体，从而形成该基于卵磷脂的微乳液。此外，该基于卵磷脂的微乳液可以溶解另外的高达5％-40％wt/wt的量的水并且仍然维持其清澈和透明的微乳液相。
实例19.
在该实施例中，实例18的油包水的基于卵磷脂的微乳液被用于通过混合两种反应物来产生一种纳米材料。一种第一微乳液是通过混合83.3g的实例18的微乳液与16.7g的1.5M FeCl3水性溶液形成的。一种第二微乳液是通过混合80.0g的实例18的微乳液与20.0g的一种5％(wt/v)绿茶提取物水性溶液形成的。
将该第一微乳液以2:1比例混合到该第二微乳液中，产生该微乳液中的Fe0纳米粒子，如通过黑色溶液证实的。Fe0在所得微乳液中的净浓度会是4.3％wt。存在于该微乳液的Fe0粒子的粒度通过使用Cryo-TEM确定是在8-12nm的范围中。所得的包含该乳酸乙酯的该微乳液内的Fe0纳米粒子可被用于一种纳米流体/生物修复系统。如果希望的话，包含该乳酸乙酯的该微乳液内的Fe0纳米粒子可进一步用乳酸乙酯稀释为所希望的浓度而不损失该微乳液的纳米粒子稳定功能。
实例20.
将实例19的第一微乳液(微乳液与1.5M FeCl3)以1:1比例混合到实例19的第二微乳液(5％(wt/v)绿茶提取物)中，产生该微乳液中的Fe0纳米粒子，如通过黑色溶液证实的。Fe0在所得微乳液中的净浓度会是3.6％wt。所得的包含该乳酸乙酯的该微乳液内的Fe0纳米粒子可被用于一种纳米流体/生物修复系统。如果希望的话，包含该乳酸乙酯的该微乳液内的Fe0纳米粒子可进一步用乳酸乙酯稀释为所希望的浓度而不损失该微乳液的纳米粒子稳定功能。
实例21.
在该实施例中，实例18的油包水的基于卵磷脂的微乳液被用于通过混合两种反应物来产生一种纳米材料。一种第一微乳液是通过混合83.3g的实例18的微乳液与16.7g的1.5M FeCl3水性溶液形成的。一种第二微乳液是通过混合80.0g的实例18的微乳液与20.0g的一种10％(wt/v)绿茶提取物水性溶液形成的。
将该第一微乳液以2:1比例混合到该第二微乳液中，产生该微乳液中的Fe0纳米粒子，如通过黑色溶液证实的。Fe0在所得微乳液中的净浓度会是4.3％wt。所得的包含该乳酸乙酯的该微乳液内的Fe0纳米粒子可被用于一种纳米流体/生物修复系统。如果希望的话，包含该乳酸乙酯的该微乳液内的Fe0纳米粒子可进一步用乳酸乙酯稀释为所希望的浓度而不损失该微乳液的纳米粒子稳定功能。
实例22.
将实例21的第一微乳液(微乳液与1.5M FeCl3)以1:1比例混合到实例21的第二微乳液(10％(wt/v)绿茶提取物)中，产生该微乳液中的Fe0纳米粒子，如通过黑色溶液证实的。Fe0在所得微乳液中的净浓度会是3.6％wt/wt。所得的包含该乳酸乙酯的该微乳液内的Fe0纳米粒子可被用于一种纳米流体/生物修复系统。如果希望的话，包含该乳酸乙酯的该微乳液内的Fe0纳米粒子可进一步用乳酸乙酯稀释为所希望的浓度而不损失该微乳液的纳米粒子稳定功能。
实例23.
除了原位产生此处所述的微乳液的胶束结构内的一种纳米材料，外部制备的纳米材料也可被封装和稳定在此处所述的微乳液的胶束结构内。
用表6的成分产生一种基于卵磷脂的微乳液。
表6.
| 成分 | 量 |
| YELKIN T牌卵磷脂 | 45％ |
| 聚山梨醇酯80 | 13％ |
| 脂肪酸 | 4％ |
| 88％强度乳酸 | 10％ |
| 乳酸钠 | 23％ |
| 乳酸乙酯 | 5％ |
这种基于卵磷脂的微乳液可通过大体上如实例1中所述的程序来制备。此外，该基于卵磷脂的微乳液可以溶解另外的水(5％-40％wt/wt)和/或乳酸乙酯(0.1％-50％wt/wt并且仍然维持其清澈和透明的微乳液相。
实例24.
将实例23的油包水的基于卵磷脂的微乳液用于封装和稳定一种外部制备的纳米材料。制备了氧化锌纳米粉末(<100nm，来自西格玛奥德里奇(Sigma Aldrich))于乳酸乙酯中的10％wt/wt浆体。将20g的该浆体添加到80g的实例23的微乳液中。搅拌该混合物直至所有这些氧化锌纳米粉末被封装，导致一种清澈的和透明的微乳液。将该氧化锌纳米粉末稳定于该微乳液中，因为它在两周后未显示任何沉淀信号。氧化锌在所得微乳液中的净浓度会是2％wt/wt。包含该封装的纳米材料的所得的微乳液可用于许多应用，像化妆品、药物、生物医学等。此外，包含该乳酸乙酯和封装的氧化锌纳米粉末的微乳液可进一步用乳酸乙酯/水稀释为所希望的浓度而不损失该微乳液的纳米粒子稳定功能。
实例25.
这一实例证明，该纳米材料可被封装于该胶束结构内同时制备该微乳液本身。用表7的成分产生一种基于卵磷脂的微乳液。
表7.
| 成分 | 量 |
| YELKIN T牌卵磷脂 | 44.1％ |
| 聚山梨醇酯80 | 12.74％ |
| 脂肪酸 | 3.92％ |
| 88％强度乳酸 | 9.8％ |
| 乳酸钠 | 22.54％ |
| ZnO纳米粉末(<100nm) | 2 |
| 乳酸乙酯 | 4.9％ |
一种卵磷脂-助表面活性剂共混物是通过混合以下项制备的：该YELKIN T牌卵磷脂(可购自阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司，迪凯特，伊利诺伊州)；一种助表面活性剂，聚山梨醇酯80(可购自巴斯夫，新泽西州)；以及脂肪酸。在50℃将这些组分在连续搅拌下混合持续30分钟至60分钟之间，由此产生了琥珀色的、透明的卵磷脂浓缩物。该卵磷脂-助表面活性剂共混物是亲水的并且易于分散于水中。
乳酸钠(可购自阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司，迪凯特，伊利诺伊州)、88％强度乳酸(可购自阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司，迪凯特，伊利诺伊州)和ZnO纳米粉末(可购自西格玛奥德里奇，<100nm)的清澈共混物是通过混合来制备的。将该共混物与该卵磷脂-助表面活性剂共混物混合。向其中添加乳酸乙酯(可购自阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司，迪凯特，伊利诺伊州)。这些成分在室温下被连续搅拌三十分钟以获得一种清澈的系统，该系统易于在水中形成一种稳定的、乳白色的分散体，从而形成该基于卵磷脂的含纳米材料的微乳液。此外，包含该乳酸乙酯和封装的氧化锌纳米粉末的微乳液可进一步用乳酸乙酯/水稀释为所希望的浓度而不损失该微乳液的纳米粒子稳定功能。
实例24和25证明，预制备的纳米材料可被封装于本发明的基于卵磷脂的微乳液中。可在制备该微乳液之后，或者在用于制备该微乳液的该工艺期间，封装该纳米材料。
在此已经参考某些示例性实施例、组合物及其用途对本披露进行了描述。然而，本领域的普通技术人员应该认识到，在不背离本披露的精神和范围的情况下，可以对任何这些示例性实施例做出各种替换、改变或组合。因此，本披露并不受这些示例性实施例的描述限制，而是受原始提交的所附权利要求书限制。
Claims (58)
1.一种形成纳米材料的方法，该方法包括：
将一种基于卵磷脂的微乳液与一种第一反应物和一种第二反应物混合。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该第一反应物和该第二反应物之间的相互作用产生该纳米材料。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中在与该第二反应物混合之前将该基于卵磷脂的微乳液与该第一反应物混合。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括在混合该第一反应物和该第二反应物之前混合该第二反应物与一种基于卵磷脂的微乳液。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中在与该第一反应物混合之前将该基于卵磷脂的微乳液与该第二反应物混合。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括在混合该第一反应物和该第二反应物之前混合该第一反应物与一种基于卵磷脂的微乳液。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，进一步包括：
混合该基于卵磷脂的微乳液与该第一反应物，从而产生一种第一微乳液；
混合该基于卵磷脂的微乳液与该第二反应物，从而产生一种第二微乳液；
并且
混合该第一微乳液与该第二微乳液。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中该第二反应物是一种催化剂。
9.根据权利要求8所述的方法，其中该催化剂选自下组，该组由以下各项组成：还原剂、氧化剂、酶、辅酶、金属催化剂、配体、螯合剂、及其任何组合。
10.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，进一步包括分散该基于卵磷脂的微乳液于一种具有2-80之间的介电常数的溶剂中。
11.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，进一步包括分散该基于卵磷脂的微乳液于一种选自下组的非极性溶剂中，该组由以下各项组成：非极性有机溶剂、离子液体、植物油、矿物油、精油、石蜡、石油馏分、及其任何组合。
12.根据权利要求8所述的方法，其中该催化剂是一种选自下组的还原剂，该组由以下各项组成：硼氢化钠、柠檬酸钠、绿茶提取物、多元酚、多元酚衍生物、儿茶酸、类黄酮、黄烷醇、丹宁酸、木质素、及其任何组合。
13.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中该第一反应物选自下组，该组由以下各项组成：金属盐、金属合金、金属复合物、蛋白质、用于聚合物合成的单体、用于聚合物合成的低聚物、及其任何组合。
14.根据权利要求2所述的方法，其中该纳米材料在生产时同时被封装于该基于卵磷脂的微乳液中。
15.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中该纳米材料具有2-500纳米之间的粒度。
16.根据权利要求15所述的方法，其中在该基于卵磷脂的微乳液内的纳米材料具有5-50纳米之间的粒度。
17.根据权利要求13所述的方法，其中该第一反应物是一种金属盐并且具有约0.01M至约3M之间的浓度。
18.根据权利要求8所述的方法，其中该催化剂以按重量计0.01％-25％的浓度存在。
19.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中该纳米材料以按重量计0.01％-20％的浓度存在。
20.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中该基于卵磷脂的微乳液包括卵磷脂、一种助表面活性剂、以及一种选自下组的酸化剂，该组由以下各项组成：一种羧酸、一种羧酸的一种盐、一种羧酸的一种酯、及其任何组合。
21.根据权利要求20所述的方法，其中该基于卵磷脂的微乳液进一步包括分离的或纯化的脂肪酸。
22.一种组合物，包括：
一种基于卵磷脂的微乳液；
一种第一反应物；以及
一种第二反应物。
23.如权利要求22所述的组合物，其中该第一反应物和该第二反应物中的一种是选自下组的一种催化剂，该组由以下各项组成：还原剂、氧化剂、金属催化剂、辅酶、配体、螯合剂、和酶。
24.如权利要求22或权利要求23所述的组合物，其中该第一反应物和该第二反应物中的一种选自下组，该组由以下各项组成：金属盐、金属氧化物、金属合金、金属复合物、用于聚合物合成的单体、用于聚合物合成的低聚物、蛋白质、及其任何组合。
25.如权利要求22或权利要求23所述的组合物，其中该组合物是基于生物的。
26.如权利要求22或权利要求23所述的组合物，其中该第一反应物、该第二反应物、或其组合被封装于该基于卵磷脂的微乳液中。
27.如权利要求22或权利要求23所述的组合物，其中该基于卵磷脂的微乳液包括：
卵磷脂；
一种助表面活性剂；以及
一种选自下组的酸化剂，该组由以下各项组成：一种羧酸、一种羧酸的一种盐、一种羧酸的一种酯、及其任何组合。
28.如权利要求27所述的组合物，其中该基于卵磷脂的微乳液进一步包括一种分离的或纯化的脂肪酸。
29.如权利要求27所述的组合物，其中该助表面活性剂是聚山梨醇酯。
30.如权利要求27所述的组合物，其中该酸化剂是该羧酸、该羧酸的盐、以及该羧酸的酯。
31.如权利要求30所述的组合物，其中该羧酸是乳酸。
32.一种组合物，包括：
一种基于卵磷脂的微乳液；以及
一种纳米材料；
其中该组合物在一种水性溶液、一种极性溶液、或一种非极性溶液中形成一种分散体。
33.如权利要求32所述的组合物，进一步包括一种具有2-80之间的介电常数的溶剂。
34.如权利要求32或权利要求33所述的组合物，进一步包括一种非极性溶剂。
35.如权利要求32或权利要求33所述的组合物，进一步包括一种极性溶剂。
36.如权利要求32或权利要求33所述的组合物，其中该纳米材料具有2-500纳米的粒度。
37.如权利要求36所述的组合物，其中该纳米材料具有5-50纳米的粒度。
38.如权利要求32或权利要求33所述的组合物，其中该纳米材料以按重量计0.01％-20％的浓度存在。
39.如权利要求32或权利要求33所述的组合物，其中该纳米材料包括金属、金属盐、金属氧化物、金属酶、金属氧化物组合物、金属化合物、活性炭、碳纳米纤维、碳纳米板、碳纳米管、富勒烯、石墨烯、石墨烯纳米粉末、石墨烯纳米板、石墨烯氧化物富勒烯、有机营养素、无机营养素、金属硫化物、金属合金、金属复合物、蛋白质、聚合物、及其任何组合。
40.如权利要求32或权利要求33所述的组合物，其中将该纳米材料以一种包括该基于卵磷脂的微乳液的自组装结构的核心被封装。
41.如权利要求32或权利要求33所述的组合物，其中该组合物是基于生物的。
42.如权利要求32或权利要求33所述的组合物，其中该组合物保持稳定持续至少两周。
43.如权利要求32或权利要求33所述的组合物，其中该基于卵磷脂的微乳液包括：
卵磷脂；
一种助表面活性剂；以及
一种选自下组的酸化剂，该组由以下各项组成：一种羧酸、一种羧酸的一种盐、一种羧酸的一种酯、及其任何组合。
44.如权利要求43所述的组合物，其中该基于卵磷脂的微乳液进一步包括一种分离的或纯化的脂肪酸。
45.如权利要求43所述的组合物，其中该助表面活性剂是聚山梨醇酯。
46.如权利要求43所述的组合物，其中该酸化剂是该羧酸、该羧酸的盐、以及该羧酸的酯。
47.如权利要求46所述的组合物，其中该羧酸是乳酸。
48.如权利要求32或权利要求33所述的组合物的作为一种生物修复组合物，用于一种纳米材料、一种生物医学组合物、一种美容组合物、一种纳米反应器、一种纳米流体、一种食品成分的一种递送运载体，作为一种传热流体，作为一种变压器流体，作为一种冷却剂添加剂、一种生物润滑剂、腐蚀抑制剂、除垢剂、海上应用添加剂、粘度调节剂、润滑剂、或油田应用钻井添加剂的用途。
49.如权利要求48所述的组合物的用途，其中该纳米材料选自下组，该组由以下各项组成：金属、金属盐、金属氧化物、金属酶、金属氧化物组合物、金属化合物、活性炭、碳纳米纤维、碳纳米板、碳纳米管、富勒烯、石墨烯、石墨烯纳米粉末、石墨烯纳米板、石墨烯氧化物富勒烯、有机营养素、无机营养素、金属硫化物、金属合金、金属复合物、蛋白质、聚合物、营养品、药剂、生物活性和食品成分。
50.一种将纳米材料封装于一种基于卵磷脂的微乳液中的方法，该方法包括：
混合该基于卵磷脂的微乳液与该纳米材料，从而封装和稳定化该纳米材料。
51.如权利要求50所述的方法，进一步包括分散该基于卵磷脂的微乳液于一种具有2-80之间的介电常数的溶剂中。
52.如权利要求50所述的方法，进一步包括分散该基于卵磷脂的微乳液于一种选自下组的非极性溶剂中，该组由以下各项组成：非极性有机溶剂、离子液体、植物油、矿物油、精油、石蜡、石油馏分、及其任何组合。
53.如权利要求50所述的方法，其中该纳米材料具有2-500纳米之间的粒度。
54.如权利要求50所述的方法，其中该纳米材料具有5-50纳米之间的粒度。
55.如权利要求50所述的方法，其中该纳米材料具有5-200纳米的粒度。
56.如权利要求50所述的方法，其中在该基于卵磷脂的微乳液内的该纳米材料具有5-50纳米之间的粒度。
57.如权利要求50或权利要求51所述的方法，其中该基于卵磷脂的微乳液包括卵磷脂、一种助表面活性剂、以及一种选自下组的酸化剂，该组由以下各项组成：一种羧酸、一种羧酸的一种盐、一种羧酸的一种酯、及其任何组合。
58.如权利要求50所述的方法，进一步包括：
将一种第一反应物和一种第二反应物与该基于卵磷脂的微乳液混合；
其中该第一反应物和该第二反应物之间的相互作用形成该纳米材料。
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