Pickering Emulsioner med Power Ultrasonics
- Pickering emulsioner stabiliseres af faste partikler.
- Pickering emulsioner overbeviser med deres ”emulgator-fri” karakter og deres forbedrede stabilitet.
- Ultrasonic er det perfekte værktøj til at skabe Pickering emulsioner ved først at dispergere de stabiliserende partikler i vandfasen og for det andet at emulgere olie / vand-fasen.
Pickering Emulsioner
Pickering emulsioner er stabiliseret med adsorberede faste partikler i stedet for en emulgator eller overfladeaktivt middel. Derved kan Pickering emulsioner betragtes som ”emulgator-fri” eller “fri for overfladeaktive midler” da de stabiliseres af faste partikler. Hvis olie og vand blandes, og små oliedråber dannes og dispergeres gennem vandet, vil dråberne til sidst samle sig for at reducere mængden af energi i systemet. Men hvis faste partikler tilsættes til blandingen, binder de sig til overfladen af grænsefladen og forhindrer dråberne i at koalesceres, hvilket får emulsionen til at være mere stabil.
Dannelsen uden emulgeringsmidlet er særligt interessant for formuleringen af produkter, for hvilke anvendelsen af overfladeaktive midler har negative virkninger, fx for farmaceutiske og kosmetiske produkter. Desuden viser Pickering-emulsioner en forbedret stabilitet i sammenligning med emulsioner, der stabiliseres ved hjælp af traditionelle emulgeringsmidler. Dråbebelægningen af faste partikler fungerer som en stiv barriere mod koalescens. Dette betyder, at selv stærkt koncentrerede emulsioner kan stabiliseres effektivt som Pickering-emulsioner. De faste nanopartikler, der er adsorberet mellem olie-vand-grænsefladen, nedsænkes delvist i vand og oliemedium, således at de stabiliserende nanopartikler kan have hydrofile, hydrofobe eller amfifile egenskaber. Partikelform og partikelstørrelse påvirker også stabiliteten af emulsionen.
De høje forskydningskræfter af ultralydshomogenisering mekaniske overvinde den energi barriere mellem fase grænseflader. Endvidere lydbehandling bryder aggregater og agglomerater af nanopartikler og skaber en meget polydispers emulsion.
Lydbehandling anvendes til begge trin i fremstillingen af en pickering emulsion:
- at dispergere de adsorberede partikler i vandfasen
- at emulgere o / w blanding
Pickering Emulsion med Silica
Ved første, hydrofile pyrogene silica pulvere (såsom Aerosil® 200 eller Aerosil® 380) blev dispergeret som 100 nm agglomerater i vand under anvendelse af en ultralyds-enhed.
På det andet trin, en stabil o / w-emulsioner med 20 vægt% olie og dråber 2-10nm diameter størrelse blev fremstillet ved sonikering.
At opnå stabile, transparente emulsioner af butanol, ethylacetat, butyllactat, og diethyladipat i den vandige fase 6% silica var påkrævet. For diisobutyladipat mindst 8% silica er påkrævet til opnåelse af en stabil emulsion.
Alle fremstillede emulsioner har vist sig at være stabil i mindst 6 måneder.
Mens nøgne samt funktionaliseret silica (SiO2) Er en af de mest almindeligt anvendte partikel, andre partikler, såsom Fe3den4, hydroxyapatitMonodisperst polystyren latexpartikler, cyclodextrin og maltodextrin, nanorør af halloysite, hæmatit (α-fe2den3) mikropartikler, poly (methylmethacrylat) (PMMA), uopløselig chitosan / gelatine-B komplekse partikler etc. er med held blevet anvendt til at skabe stabile Pickering emulsioner.
Ultralydsreaktoren for emulsioner
Fakta Værd at vide
Olie-i-vand (o / v) Pickering emulsioner
Olie-i-vand Pickering emulsion henviser til en emulsion, hvor dråber af olie er dispergeret i vand som den kontinuerte fase. Denne type Pickering emulsioner er generelt stabiliseret af nanopartikler, hvis kontaktvinkel er mindre end 90 °. o / w Pickering emulsioner kan stabiliseres fx ved anvendelse af pyrogen silica, Fe3den4 nanopartikler. Den olier fase af disse Pickering emulsioner kan bestå fx i dodecan, octadecenyl ravsyreanhydrid (ODSA), toluen og butylbutyrat i vand hhv.
Vand-i-olie (v / o) Pickering emulsioner
Vand-i-olie Pickering emulsioner indeholder dråber af vand som den dispergerede fase og olie som den kontinuerte fase. Nanopartikler med kontaktvinkel større end 90 ° er de bedste stabiliserende midler til disse typer af emulsioner. o / w Pickering emulsioner kan stabiliseres ved anvendelse af magnetiske nanopartikler.
Komplekse Pickering emulsioner
Dobbelte eller multiple Pickering emulsioner (v / o / w eller o / v / o) er komplekse polydisperse systemer, hvor bittesmå dråber er ophængt inden for større dråber, som er yderligere suspenderet i en kontinuerlig fase. For multiple Pickering emulsioner, er en totrins emulgeringsproces udføres: for en w / o / w-emulsion, i første emulgeringstrinet, w / o-emulsionen stabiliseres ved hydrofobe nanopartikler; i det andet emulgeringstrinet, er hydrofile nanopartikler anvendes som stabilisator. Flerkomponentemulsioner kan være udformet som vand-i-olie-i-vand (w / o / w) eller olie-i-vand-i-olie (o / w / o).
w/o/w emulsioner bruges ofte som køretøjer/bærere til forskellige hydrofile aktive forbindelser og lægemidler (f.eks. vitaminer, antioxidanter, enzymer, vacciner, hormoner), som derefter langsomt frigives. Da nogle aktive stoffer også migrerer fra den ydre til den indre fase af en flerlig emulsion, fungerer sådanne w/o/w emulsioner perfekt til den retarderede frigivelse / vedvarende frigivelse af de aktive stoffer.
Droplet brobygning
En enestående fænomen forekommer i nogle Pickering emulsionssystemer er dråbe brodannelse. Kolloider rager ud fra en dråbe overflade kan samtidig adsorbere til en anden grænseflade, bridging to dråber. Broerne består af monolag af kolloide partikler og de små dråber er kun adskilt af en tynd film af den kontinuerlige fase.
Caution: Video "duration" is missing
