مستحلبات بيكرينغ مع الموجات فوق الصوتية السلطة
- يتم تثبيت مستحلبات بيكرينغ بواسطة جزيئات صلبة.
- تقنع مستحلبات بيكرينغ بطابعها "الخالي من المستحلب" واستقرارها المعزز.
- الموجات فوق الصوتية هي الأداة المثالية لإنشاء مستحلبات بيكرينغ عن طريق تشتيت جزيئات التثبيت أولا في مرحلة الماء وثانيا لاستحلاب مرحلة الزيت / الماء.
مستحلبات بيكرينغ
يتم تثبيت مستحلبات بيكرينغ بواسطة جزيئات صلبة ممتزة بدلا من مستحلب أو خافض للتوتر السطحي. وبالتالي ، يمكن اعتبار مستحلبات بيكرينغ "خالية من المستحلب" أو “خالية من الفاعل بالسطح” لأنها استقرت بواسطة جزيئات صلبة. إذا تم خلط الزيت والماء وتشكلت قطرات زيت صغيرة وتناثرت في جميع أنحاء الماء ، فسوف تتجمع القطرات في النهاية لتقليل كمية الطاقة في النظام. ومع ذلك ، إذا تمت إضافة جزيئات صلبة إلى الخليط ، فسوف ترتبط بسطح الواجهة وتمنع القطرات من الاندماج ، مما يتسبب في أن يكون المستحلب أكثر استقرارا.
إن التكوين بدون مستحلب مثير للاهتمام بشكل خاص لصياغة المنتجات التي يكون لاستخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي آثار سلبية ، على سبيل المثال للمنتجات الصيدلانية ومستحضرات التجميل. علاوة على ذلك ، تظهر مستحلبات بيكرينغ ثباتا معززا مقارنة بالمستحلبات التي يتم تثبيتها بواسطة المستحلبات التقليدية. يعمل طلاء القطيرات للجزيئات الصلبة كحاجز صلب ضد الاندماج. هذا يعني أنه حتى المستحلبات عالية التركيز يمكن تثبيتها بكفاءة مثل مستحلبات بيكرينغ. الجسيمات النانوية الصلبة، التي تمتز بين السطح البيني بين الزيت والماء، مغمورة جزئيا في الماء ووسط الزيت؛ بحيث يمكن أن يكون للجسيمات النانوية المستقرة خواص محبة للماء أو كارهة للماء أو محبة للبرمائيات. يؤثر شكل الجسيمات وحجم الجسيمات على استقرار المستحلب أيضا.
مفاعل بالموجات فوق الصوتية للمستحلبات
تتغلب قوى القص الميكانيكية العالية للتجانس بالموجات فوق الصوتية على حاجز الطاقة بين واجهات الطور. علاوة على ذلك ، يكسر صوتنة المجاميع والتكتلات من الجسيمات النانوية ويخلق مستحلب متعدد التشتت للغاية.
يستخدم Sonication لكلتا خطوتي تحضير مستحلب البيكرينج:
- لتفريق الجسيمات الممتصة في مرحلة الماء
- لاستحلاب خليط O / W
مستحلب بيكرينغ مع السيليكا
في البداية ، تم تشتيت مساحيق السيليكا المدخنة المحبة للماء (مثل Aerosil® 200 أو Aerosil® 380) على شكل تكتلات 100 نانومتر في الماء باستخدام جهاز الموجات فوق الصوتية.
في الخطوة الثانية ، تم تحضير مستحلبات o / w مستقرة مع 20٪ بالوزن من الزيت وحجم قطرها 2-10 نانومتر عن طريق الصوتنة.
للحصول على مستحلبات مستقرة وشفافة من البيوتانول ، أسيتات الإيثيل ، لاكتات البوتيل ، وثنائي إيثيل أديبات في المرحلة المائية ، كانت هناك حاجة إلى 6٪ من السيليكا. بالنسبة إلى ثنائي إيزوبوتيل أديبات ، يلزم وجود 8٪ سيليكا على الأقل للحصول على مستحلب مستقر.
أظهرت جميع المستحلبات المحضرة أنها مستقرة لمدة 6 أشهر على الأقل.
في حين أن السيليكا العارية والوظيفية (SiO2) هو أحد الجسيمات الأكثر استخداما ، والجسيمات الأخرى مثل
- ف3O4,
- هيدروكسيباتيت,
- البوليسترين أحادي التشتت جسيمات اللاتكس,
- سيكلودكسترين ومالتوديكسترين ،
- أنابيب نانوية هالويزيت,
- الهيماتيت (α-Fe2O3) الجسيمات الدقيقة،
- بولي (ميثيل ميثاكريلات) (PMMA) ،
- جزيئات الشيتوزان / الجيلاتين B المعقدة غير القابلة للذوبان
من بين العديد من الجسيمات الصلبة الأخرى التي تم استخدامها بنجاح لإنشاء مستحلبات بيكرينغ مستقرة.
الأدب / المراجع
- Xu, Yayuan; Song, Jiangfeng; Dai, Zhuqing; Niu, Liying; Dajing, Li; Wu, Caie (2022): Study on physicochemical characteristics of lutein nanoemulsions stabilized by chickpea protein isolate-stevioside complex. Journal of the Science of Food and Agriculture 102; 2022. 1872-1882.
- Xiao-Yan Wang and Marie-Claude Heuzey (2016): Chitosan-Based Conventional and Pickering Emulsions with Long-Term Stability. Langmuir 32, 4; 2016. 929–936.
- Bordes, C.; Bolzinger, M.-A.; El Achak, M.; Pirot, F.; Arquier, D.; Agusti, G.; Chevalier, Y. (2021): Formulation of Pickering emulsions for the development of surfactant-free sunscreen creams. International Journal of Cosmetic Science 43, 2021. 432-445.
حقائق تستحق المعرفة
مستحلبات بيكرينغ من الزيت في الماء (o / w)
يشير مستحلب بيكرينغ بالزيت في الماء إلى مستحلب حيث تنتشر قطرات الزيت في الماء كمرحلة مستمرة. يتم تثبيت هذا النوع من مستحلبات بيكرينغ بشكل عام بواسطة جزيئات النانو التي تقل زاوية ملامستها عن 90 درجة. o / w يمكن تثبيت مستحلبات بيكرينغ على سبيل المثال عن طريق استخدام السيليكا المدخنة ، Fe3O4 جزيئات النانو. يمكن أن تتكون مرحلة الزيوت من مستحلبات بيكرينغ هذه على سبيل المثال في دوديكان ، أوكتاديسينيل سكسينيك أنهيدريد (ODSA) ، التولوين وبوتيل الزبدات في الماء ، على التوالي.
الماء في الزيت (بدون مستحلبات بيكرينغ
تحتوي مستحلبات بيكرينغ للماء في الزيت على قطرات من الماء كمرحلة مشتتة والزيت كمرحلة مستمرة. جسيمات النانو ذات زاوية التلامس الأكبر من 90 درجة هي أفضل عوامل التثبيت لهذه الأنواع من المستحلبات. يمكن تثبيت مستحلبات بيكرينغ باستخدام جزيئات النانو المغناطيسية.
مستحلبات بيكرينغ المعقدة
مستحلبات بيكرينغ المزدوجة أو المتعددة (w / o / w أو o / w / o) هي أنظمة معقدة متعددة التشتت حيث يتم تعليق قطرات صغيرة داخل قطرات أكبر يتم تعليقها علاوة على ذلك في مرحلة مستمرة. بالنسبة لمستحلبات بيكرينغ المتعددة ، يتم تنفيذ عملية استحلاب من خطوتين: بالنسبة لمستحلب w / o / w ، في خطوة الاستحلاب الأولى ، يتم تثبيت مستحلب w / o بواسطة جسيمات نانوية كارهة للماء ؛ في خطوة الاستحلاب الثانية ، يتم استخدام الجسيمات النانوية المحبة للماء كمثبت. يمكن تشكيل مستحلبات متعددة مثل الماء في الماء (w / o / w) أو الزيت في الماء في الزيت (o / w / o).
كثيرا ما تستخدم مستحلبات W / O / W كمركبات / ناقلات لمختلف المركبات والأدوية النشطة المحبة للماء (مثل الفيتامينات ومضادات الأكسدة والإنزيمات واللقاحات والهرمونات) ، والتي يتم إطلاقها بعد ذلك ببطء. نظرا لأن بعض المواد الفعالة تهاجر أيضا من المرحلة الخارجية إلى المرحلة الداخلية لمستحلب متعدد ، فإن هذه المستحلبات بدون / وزن تعمل بشكل مثالي من أجل الإطلاق المتخلف / التسليم المستمر للمواد الفعالة.
سد القطرات
ظاهرة فريدة تحدث في بعض أنظمة مستحلب بيكرينغ هي سد القطيرات. يمكن للغرويات البارزة من سطح القطيرات أن تمتز في وقت واحد إلى واجهة أخرى ، مما يؤدي إلى سد قطرتين. تتكون الجسور من طبقات أحادية من الجسيمات الغروية ويتم فصل القطرات فقط بواسطة طبقة رقيقة من الطور المستمر.
