引言：

在生物医药、缓释制剂等领域，聚合物微球扮演着至关重要的“运载者”角色。聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）微球因其优异的生物相容性和可降解性，成为药物递送的热门载体。但如何高效、可控地制备出形貌规整、粒径均一的PLGA微球，却是一项精细的技术活。今天，我们就走进实验室，揭秘PLGA空白微球制备的关键工艺及其影响因素，看科研人员如何在毫厘之间精准调控微球世界。

核心武器：高速均质 + 乳化溶剂挥发法
目前制备PLGA微球的方法众多，如乳化溶剂挥发法、喷雾干燥法和相分离法等。其中，乳化溶剂挥发法凭借设备简单、操作便捷、工艺成熟且易于放大等优势脱颖而出。本次研究的“核心装备”是德国 IKA 高速分散均质机（T18型）。它转速高、运行稳、噪音小，其精密的转子与定子配合能产生强大剪切力，具备优异的搅拌乳化功能，是实验室小批量制备的理想选择。

实验团队采用高速均质技术结合乳化溶剂挥发法，以商品化PLGA(75/25, 酯封端)为骨架材料，聚乙烯醇(PVA)为表面活性剂，系统探究了配方和工艺参数对PLGA空白微球形貌、粒径及其分布的影响规律，为精准调控微球性质提供了科学依据。

关键因素一：溶剂选择与配比——粒径大小的“开关”
溶剂是溶解PLGA形成油相的核心，其选择直接影响微球尺寸。理想的溶剂需具备：溶解力强、与水混溶性差、毒性低、沸点低、挥发快。常用的有二氯甲烷 (DCM)、乙酸乙酯 (EA) 和甲酸乙酯(MEA)。

• DCM vs EA： DCM饱和蒸汽压高，挥发快，但属于毒性稍高的II类溶剂；EA毒性低（III类），但其在水中的溶解度(8.3%)比DCM(1.32%)高，可能导致溶剂萃取过快，影响微球形貌（需后续工艺调节）。最关键的是，溶剂的界面张力决定了液滴大小！EA与水相的界面张力值小于DCM，意味着它更容易形成小液滴。

• 配比影响：实验结果令人惊讶！当溶剂全部为DCM时，微球粒径高达约4095 nm；而当全部使用EA时，粒径锐减至约418 nm，相差近10倍！调整DCM与EA的混合比例（VDCM:VEA），粒径会随之变化：随着EA比例增加，微球粒径显著减小，粒径分布（PDI）也变得更窄（如表2-3所示）。EA是制备小尺寸、窄分布微球的更优选择。

关键因素二：再萃取与水相附加溶剂——形貌规整的“塑形师”
溶剂的萃取速率是形成完美球形微球的关键。太快？易形成非球形沉淀或长丝；太慢？形成的表皮太弱易变形粘连。这就需要“塑形师”出手：

1. 再萃取液体积（针对DCM）：DCM与水混溶性差，萃取慢。研究发现，不进行二次萃取时，微球形貌圆整度较差；而加入30mL或50mL的再萃取液（0.5% PVA水溶液）后，微球变得圆整（见表2-4）。二次萃取加速了DCM的去除，促使坚固表皮更快形成。

2. 水相附加溶剂（针对EA）： EA在水中溶解度高，萃取快，不额外处理时微球表面容易出现凹坑（屈曲）。神奇的是，向水相中附加5%的EA后，这些凹坑消失了，微球变得光滑圆整（见图2-3）。这相当于降低了溶剂从油滴向外扩散的“浓度梯度”，减慢了初始萃取速率，让PLGA能更从容地凝聚形成稳定表皮，抵抗后续应力。

 

图释：简单一招（水相加5% EA），轻松解决微球表面凹坑问题！

关键因素三：工艺参数——能量输入的“艺术”

除了配方，工艺参数的精细控制同样不可或缺：

• 乳化时间与速度（能量输入）： 乳化过程是油相在水相中被剪切分散成小液滴的关键。在固定转速下，延长乳化时间（0.5 min -> 5 min）；或在固定时间下，提高乳化速度（6000 rpm -> 20000 rpm），都能显著减小微球粒径和PDI（见表2-6, 2-7）。原理很简单：更多能量输入（更长时间或更高速度的剪切）能产生更小、更均匀的液滴。但要注意能量输入的“边际效应”，过长的乳化时间（如10 min）或过高的转速（如23000 rpm）可能导致PDI略微增大。

• 溶剂挥发搅拌速度： 与乳化过程不同，溶剂挥发阶段的搅拌速度（450-900 rpm）对最终微球的粒径和分布几乎没有影响（见表2-5）。因为液滴大小在乳化完成的短短几秒至几分钟内就基本定型了（表皮形成）。提高此阶段转速的主要好处是缩短溶剂挥发时间（节省实验周期），但过高转速可能导致PVA溶液起泡。实验优选700 rpm。

关键因素四：配方浓度与比例——体系环境的“调控者”
材料的用量比例也深刻影响着微球的性质：

• PLGA 浓度： PLGA是微球的骨架。浓度越高（5 -> 50 mg/mL），油相粘度越大，在乳化过程中液滴受到的净剪切应力越小，导致形成的微球粒径越大，PDI越宽（见表2-8）。浓度过低（2.5 mg/mL）时，固化慢可能导致少量液滴聚集，PDI略有增大。

• PVA 浓度： PVA是稳定乳液的关键表面活性剂。浓度太低（如0.05%-0.25%）时，稳定作用不足；随着浓度增加（0.5% -> 5%），PVA溶液的粘度增加，对乳滴的保护作用增强，能有效阻止液滴聚集，从而制备出粒径更小、分布更窄（PDI更低）的微球（见表2-9）。实验中发现，低PVA浓度也可能因为体系粘度低、湍流强而意外产生小液滴，但EA溶剂的快速固化在一定程度上弥补了其稳定性不足。

• 油水相体积比：油相（有机溶剂）和水相的比例需要平衡。水相比例过大（油水比1:15）会导致大量EA被快速萃取到水相中，使剩余油相粘度剧增，最终形成大粒径、宽分布的微球甚至沉淀（见表2-10）。油相比例过大（1:1）则固化慢，增加液滴碰撞聚集风险，也导致粒径和PDI增大。适中的比例（如1:2 或 1:5）更有利于获得理想的小粒径、窄分布微球。

形貌对比图：工艺差异一目了然
不同溶剂和再萃取条件对微球形貌的影响在电镜下一览无余：

图释：选择合适的溶剂并搭配恰当的再萃取工艺，是获得完美球形PLGA微球的关键。EA体系需避免二次萃取（易沉淀），而DCM体系则需借助二次萃取（30mL）获得圆整微球。

总结：精准调控的钥匙
本章研究通过系统考察单因素影响，为高速均质-乳化溶剂挥发法制备PLGA微球提供了清晰的调控路径：

1. 控形貌：针对不同溶剂，采用差异化策略。EA体系，水相附加 5% EA 可有效消除表面屈曲；DCM体系，使用 30mL 再萃取液可显著改善圆整度。

2. 控粒径及分布：

• 溶剂：优先选用EA制备更小粒径微球；调整DCM/EA混合比例可精细调控粒径大小。

• 工艺：增加乳化时间（如5 min）和乳化速度（如20000 rpm）可有效减小粒径和PDI（避免过量）

• 配方： 降低PLGA浓度、提高PVA浓度（如5%）、选择适中油水比（如1:2 - 1:5）有利于获得小粒径、窄分布微球。

• 溶剂挥发搅拌速度对粒径分布影响不大，优选700 rpm平衡效率与防泡。

结语：

PLGA微球的制备，是一场在微观尺度上对形貌与尺寸的精准雕琢。从溶剂分子的选择到每一份能量的注入，从配方浓度的配比到工艺参数的拿捏，无不体现着科学研究的严谨与精妙。掌握这些关键影响因素和调控规律，就如同掌握了开启PLGA微球精准制备大门的钥匙，为未来开发性能更优的药物递送系统奠定了坚实的基础。毫厘之间的精益求精，终将服务于宏大的生命科学愿景！