Emulsioonide korjamine Power Ultrasonicsiga
- Pickering emulsioonid stabiliseeritakse tahkete osakestega.
- Pickering emulsioonid veenavad oma "emulgaatorivaba" iseloomu ja suurema stabiilsusega.
- Ultraheli on ideaalne vahend Pickering emulsioonide loomiseks, hajutades stabiliseerivad osakesed kõigepealt veefaasi ja teiseks õli/ vee faasi emulgeerimiseks.
Pickering emulsioonid
Pickering emulsioonid stabiliseeritakse adsorbeeritud tahkete osakestega emulgaatori või pindaktiivse aine asemel. Seega võib Pickering emulsioone pidada "emulgaatorivabaks" või “Pindaktiivsete ainete vaba” kuna neid stabiliseerivad tahked osakesed. Kui õli ja vesi on segatud ning moodustuvad väikesed õlitilgad ja hajuvad kogu vees, siis lõpuks tilgad ühinevad, et vähendada energia hulka süsteemis. Kui aga segule lisatakse tahkeid osakesi, seonduvad nad liidese pinnaga ja takistavad tilkade koalestseerumist, põhjustades seega emulsiooni stabiilsemaks.
Emulgaatorita moodustamine on eriti huvitav selliste toodete valmistamiseks, mille puhul pindaktiivsete ainete kasutamisel on negatiivne mõju, nt farmaatsia- ja kosmeetikatoodetes. Lisaks näitavad Pickering emulsioonid suuremat stabiilsust võrreldes emulsioonidega, mis on stabiliseeritud tavaliste emulgaatoritega. Tahkete osakeste piiskade katmine toimib jäiga barjäärina koalestsentsi vastu. See tähendab, et isegi väga kontsentreeritud emulsioone saab tõhusalt stabiliseerida Pickering emulsioonidena. Tahked nanoosakesed, mis adsorbeeruvad õli-vee liidese vahel, on osaliselt sukeldatud vette ja õlikeskkonda, nii et stabiliseerivatel nanoosakestel võivad olla hüdrofiilsed, hüdrofoobsed või amfifiilsed omadused. Osakeste kuju ja osakeste suurus mõjutavad ka emulsiooni stabiilsust.
Emulsioonide ultraheli reaktor
Ultraheli homogeniseerimise suured mehaanilised nihkejõud ületavad faasiliideste vahelise energiabarjääri. Lisaks lõhub ultrahelitöötlus nanoosakeste agregaadid ja aglomeraadid ning loob väga polüdispersse emulsiooni.
Sonikatsiooni kasutatakse korjamise emulsiooni valmistamise mõlemas etapis:
- adsorbeerunud osakeste hajutamiseks veefaasi
- O / W segu emulgeerimiseks
Pickering emulsioon ränidioksiidiga
Alguses hajutati hüdrofiilsed aurustatud ränidioksiidipulbrid (näiteks Aerosil® 200 või Aerosil® 380) ultraheliseadme abil 100nm aglomeraatidena vette.
Teises etapis valmistati ultrahelitöötlusega stabiilne o / w emulsioonid, milles oli 20 massiprotsenti õli ja 2–10 nm läbimõõduga tilkade suurus.
Butanooli, etüülatsetaadi, butüüllaktaadi ja dietüüladipaadi stabiilsete, läbipaistvate emulsioonide saamiseks vesifaasis oli vaja 6% ränidioksiidi. Diisobutüüladipaadi puhul on stabiilse emulsiooni saamiseks vaja vähemalt 8% ränidioksiidi.
Kõik ettevalmistatud emulsioonid on osutunud stabiilseks vähemalt 6 kuud.
Kuigi nii paljas kui ka funktsionaliseeritud ränidioksiid (SiO2) on üks kõige sagedamini kasutatavaid osakesi, muud osakesed, näiteks
- Fe3O4,
- hüdroksüapatiit,
- monodispersne polüstüreen lateksi osakesed,
- tsüklodekstriin ja maltodekstriin,
- halloysite nanotorud,
- hematiit (α-Fe2O3) mikroosakesed,
- polü(metüülmetakrülaat) (PMMA),
- lahustumatud kitosaani/želatiin-B kompleksosakesed
paljude teiste tahkete osakeste hulgas on edukalt kasutatud stabiilsete pickering emulsioonide loomiseks.
Kirjandus / Viited
- 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.
Faktid, mida tasub teada
Õli-vees (o/w) Pickering emulsioonid
Õli-vees Pickering emulsioon viitab emulsioonile, kus õlitilgad dispergeeritakse vees pideva faasina. Seda tüüpi Pickering emulsioone stabiliseerivad tavaliselt nanoosakesed, mille kontaktnurk on väiksem kui 90º. Pickering emulsioone saab stabiliseerida nt aurutatud ränidioksiidi, Fe abil3O4 nanoosakesed. Nende Pickering emulsioonide õlifaas võib koosneda näiteks dodekaanist, oktadetsenüülmerevaikhappeanhüdriidist (ODSA), tolueenist ja butüülbutüraadist vees.
Vesi-õlis (w/o) Pickering emulsioonid
Vesi-õlis Pickering emulsioonid sisaldavad dispergeeritud faasina veepiiskasid ja pideva faasina õli. Nanoosakesed, mille kontaktnurk on suurem kui 90º, on seda tüüpi emulsioonide jaoks parimad stabiliseerivad ained. Pickering emulsioone saab stabiliseerida magnetiliste nanoosakeste abil.
Komplekssed pickering emulsioonid
Kahekordsed või mitmekordsed pickering emulsioonid (w / o / w või o / w / o) on keerulised polüdisperssed süsteemid, kus väikesed tilgad suspendeeritakse suuremates tilkades, mis lisaks suspendeeritakse pidevas faasis. Mitme Pickering emulsiooni puhul viiakse läbi kaheastmeline emulgeerimisprotsess: W / o / w emulsiooni puhul stabiliseeritakse esimeses emulgeerimisetapis w / o emulsioon hüdrofoobsete nanoosakestega; Teises emulgeerimisetapis kasutatakse stabilisaatorina hüdrofiilseid nanoosakesi. Mitu emulsiooni võib moodustada vesi-õlis-vees (w/o/w) või õli-vees-õlis (o/w/o).
w / o / w emulsioone kasutatakse sageli mitmesuguste hüdrofiilsete aktiivsete ühendite ja ravimite (nt vitamiinid, antioksüdandid, ensüümid, vaktsiinid, hormoonid) kandjatena / kandjatena, mis seejärel vabanevad aeglaselt. Kuna mõned toimeained migreeruvad ka mitmekordse emulsiooni välimisest faasist sisemisse faasi, toimivad sellised w / o / w emulsioonid suurepäraselt toimeainete aeglustatud vabanemise / püsiva vabanemise kohaletoimetamiseks.
Piiskade sildamine
Ainulaadne nähtus, mis esineb mõnes Pickering emulsioonisüsteemis, on piiskade sildamine. Tilkade pinnalt väljaulatuvad kolloidid võivad samaaegselt adsorbeeruda teise liidesesse, ühendades kaks tilka. Sillad koosnevad kolloidosakeste monokihtidest ja tilgad eraldatakse ainult pideva faasi õhukese kilega.
