Güclü ultrasəslə Pickering emulsiyaları

Pickering emulsiyaları bərk hissəciklərlə stabilləşdirilir.
Pickering emulsiyaları öz «emulqatorsuz» xarakteri və daha yüksək stabilliyi ilə cəlbedicidir.
Ultrasəs əvvəlcə stabilləşdirici hissəcikləri su fazasında dispersləşdirməklə, sonra isə yağ/su fazasını emulsiyalaşdırmaqla Pickering emulsiyalarını yaratmaq üçün mükəmməl vasitədir.

Pickering emulsiyaları

Pickering emulsiyaları emulqator və ya səthi-aktiv maddə əvəzinə adsorbsiya olunmuş bərk hissəciklərlə stabilləşdirilir. Buna görə də Pickering emulsiyaları bərk hissəciklərlə stabilləşdirildiyindən «emulqatorsuz» və ya «səthi-aktiv maddəsiz» hesab edilə bilər. Yağ və su qarışdırıldıqda, kiçik yağ damcıları əmələ gəlib suyun bütün həcmi boyunca dispersləşdikdə, damcılar sonda sistemdəki enerjinin miqdarını azaltmaq üçün birləşəcək. Lakin qarışığa bərk hissəciklər əlavə olunarsa, onlar fazalararası sərhədin səthinə bağlanaraq damcıların birləşməsinin qarşısını alacaq və bununla emulsiyanı daha stabil edəcək.
Emulqatorsuz əmələgəlmə səthi-aktiv maddələrin istifadəsinin mənfi təsir göstərdiyi məhsulların, məsələn, əczaçılıq və kosmetika məhsullarının formulalarının hazırlanması üçün xüsusilə maraqlıdır. Bundan əlavə, Pickering emulsiyaları ənənəvi emulqatorlarla stabilləşdirilən emulsiyalarla müqayisədə daha yüksək stabillik göstərir. Damcıları örtən bərk hissəciklər təbəqəsi birləşməyə qarşı sərt maneə rolunu oynayır. Bu o deməkdir ki, hətta yüksək konsentrasiyalı emulsiyalar da Pickering emulsiyaları şəklində səmərəli stabilləşdirilə bilər. Yağ–su fazalararası sərhədində adsorbsiya olunmuş bərk nanohissəciklər qismən su və yağ mühitlərinə batır, buna görə də stabilləşdirici nanohissəciklər hidrofil, hidrofob və ya amfifil xüsusiyyətlərə malik ola bilər. Hissəciklərin forması və ölçüsü də emulsiyanın stabilliyinə təsir göstərir.

Yüksək intensivlikli ultrasəs dalğalarından istifadə etməklə axın xəttində homogenləşdirmə, dispersləşdirmə, emulsiyalaşdırma, eləcə də sonokimyəvi reaksiyalar üçün ultrasəs axın hüceyrəsi.

Emulsiyalar üçün ultrasəs reaktoru

Ultrasəslə homogenləşdirmənin yaratdığı yüksək mexaniki kəsilmə qüvvələri fazalararası sərhədlər arasındakı enerji maneəsini aşır. Bundan əlavə, ultrasəs emalı nanohissəciklərin aqreqatlarını və aqlomeratlarını parçalayır və yüksək dərəcədə polidispers emulsiya yaradır.

Ultrasəs emalı Pickering emulsiyasının hazırlanmasının hər iki mərhələsində istifadə olunur:

adsorbsiya olunmuş hissəcikləri su fazasında dispersləşdirmək üçün
o/w qarışığını emulsiyalaşdırmaq üçün

Silisium dioksidlə Pickering emulsiyası

Əvvəlcə hidrofil pirogen silisium dioksid tozları (məsələn, Aerosil® 200 və ya Aerosil® 380) ultrasəs cihazından istifadə edilərək suda 100nm ölçülü aqlomeratlar şəklində dispersləşdirildi.
İkinci mərhələdə ultrasəs emalı ilə yağın kütlə payı 20 wt% və damcılarının diametri 2–10nm olan stabil o/w emulsiyaları hazırlandı.
Su fazasında butanol, etil asetat, butil laktat və dietil adipatın stabil, şəffaf emulsiyalarını əldə etmək üçün 6% silisium dioksid tələb olundu. Diizobutil adipatın stabil emulsiyasını əldə etmək üçün ən azı 8% silisium dioksid tələb olunur.
Hazırlanmış bütün emulsiyaların ən azı 6 ay stabil qaldığı göstərildi.

Ultrasəslə nanoemulsiyalar: bu video yağın suda nanoemulsiyasının sürətlə hazırlanmasını nümayiş etdirir. UP200Ht yağı və suyu saniyələr ərzində homogenləşdirir.

Həm səthi modifikasiya olunmamış, həm də funksionallaşdırılmış silisium dioksid (SiO₂) ən çox istifadə olunan hissəcik növlərindən biri olsa da, aşağıdakı kimi digər hissəciklərdən də

Fe₃O₄,
hidroksiapatit,
monodispers polistirol lateks hissəcikləri,
siklodekstrin və maltodekstrin,
halloyzit nanoboruları,
hematit (α-Fe₂O₃) mikrohissəcikləri,
poli(metil metakrilat) (PMMA),
həll olmayan xitozan/jelatin-B kompleks hissəcikləri

bir çox başqa bərk hissəciklə yanaşı, stabil Pickering emulsiyaları yaratmaq üçün uğurla istifadə edilmişdir.

Əlaqəli mövzular

Ədəbiyyat / İstinadlar

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.

Bilməyə dəyər faktlar

Suda yağ (o/w) tipli Pickering emulsiyaları

Suda yağ tipli Pickering emulsiyası yağ damcılarının fasiləsiz faza olan suda dispersləşdiyi emulsiyadır. Bu tip Pickering emulsiyaları adətən təmas bucağı 90º-dən kiçik olan nanohissəciklərlə stabilləşdirilir. o/w tipli Pickering emulsiyaları, məsələn, pirogen silisium dioksiddən və Fe₃O₄ nanohissəciklərindən istifadə etməklə stabilləşdirilə bilər. Bu Pickering emulsiyalarının yağ fazası, məsələn, müvafiq olaraq suda dodekan, oktadesenil süksin anhidridi (ODSA), toluol və butil butiratdan ibarət ola bilər.

Yağda su (w/o) tipli Pickering emulsiyaları

Yağda su tipli Pickering emulsiyalarında dispers faza su damcılarından, fasiləsiz faza isə yağdan ibarətdir. Təmas bucağı 90º-dən böyük olan nanohissəciklər bu tip emulsiyalar üçün ən yaxşı stabilləşdirici vasitələrdir. o/w tipli Pickering emulsiyaları maqnit nanohissəciklərindən istifadə etməklə stabilləşdirilə bilər.

Mürəkkəb Pickering emulsiyaları

İkiqat və ya çoxqatlı Pickering emulsiyaları (w/o/w və ya o/w/o) kiçik damcıların daha böyük damcıların daxilində asılı vəziyyətdə olduğu, həmin böyük damcıların isə öz növbəsində fasiləsiz fazada asılı vəziyyətdə olduğu mürəkkəb polidispers sistemlərdir. Çoxqatlı Pickering emulsiyaları üçün iki mərhələli emulsiyalaşdırma prosesi aparılır: w/o/w emulsiyası üçün birinci emulsiyalaşdırma mərhələsində w/o emulsiyası hidrofob nanohissəciklərlə stabilləşdirilir; ikinci emulsiyalaşdırma mərhələsində isə stabilləşdirici kimi hidrofil nanohissəciklərdən istifadə olunur. Çoxqatlı emulsiyalar suda yağda su (w/o/w) və ya yağda suda yağ (o/w/o) şəklində əmələ gələ bilər.
w/o/w emulsiyaları müxtəlif hidrofil aktiv birləşmələr və dərmanlar (məsələn, vitaminlər, antioksidantlar, fermentlər, vaksinlər, hormonlar) üçün çox vaxt daşıyıcı vasitələr kimi istifadə olunur; bu maddələr daha sonra tədricən sərbəst buraxılır. Bəzi aktiv maddələr həmçinin çoxqatlı emulsiyanın xarici fazasından daxili fazasına keçdiyindən, belə w/o/w emulsiyaları aktiv maddələrin gecikdirilmiş / davamlı sərbəst buraxılmaqla çatdırılması üçün mükəmməl işləyir.

Damcılar arasında körpülərin yaranması

Bəzi Pickering emulsiya sistemlərində baş verən unikal hadisə damcılar arasında körpülərin yaranmasıdır. Damcının səthindən kənara çıxan kolloidlər eyni vaxtda başqa bir fazalararası sərhəddə də adsorbsiya olunaraq iki damcı arasında körpü yarada bilər. Körpülər kolloid hissəciklərin monotəbəqələrindən ibarətdir və damcılar bir-birindən yalnız fasiləsiz fazanın nazik təbəqəsi ilə ayrılır.