תחליבי פיקרינג באמצעות אולטרסוניקה בעוצמה גבוהה

• תחליבי פיקרינג מיוצבים באמצעות חלקיקים מוצקים.
• תחליבי פיקרינג מצטיינים באופיים ה"נטול חומרים מתחלבים" וביציבותם המשופרת.
• אולטרסאונד הוא הכלי המושלם ליצירת תחליבי פיקרינג באמצעות פיזור החלקיקים המייצבים בפאזה המימית בשלב הראשון, ותחלוב פאזת השמן/מים בשלב השני.

תחליבי פיקרינג

תחליבי פיקרינג מיוצבים באמצעות חלקיקים מוצקים שנספחו לממשק, במקום באמצעות חומר מתחלב או חומר פעיל שטח. לפיכך, ניתן לראות בתחליבי פיקרינג תחליבים "נטולי חומרים מתחלבים" או "נטולי חומרים פעילי שטח", שכן הם מיוצבים באמצעות חלקיקים מוצקים. כאשר מערבבים שמן ומים ונוצרות טיפות שמן קטנות המתפזרות ברחבי המים, הטיפות יתלכדו בסופו של דבר כדי להפחית את כמות האנרגיה במערכת. עם זאת, אם מוסיפים לתערובת חלקיקים מוצקים, הם ייקשרו לפני הממשק וימנעו את התלכדות הטיפות, וכך התחליב יהיה יציב יותר.
יצירת תחליבים ללא חומר מתחלב מעניינת במיוחד לצורך פיתוח פורמולציות של מוצרים שבהם לשימוש בחומרים פעילי שטח יש השפעות שליליות, למשל מוצרי תרופות וקוסמטיקה. נוסף על כך, תחליבי פיקרינג מפגינים יציבות משופרת בהשוואה לתחליבים המיוצבים באמצעות חומרים מתחלבים מקובלים. ציפוי הטיפות בחלקיקים מוצקים מתפקד כמחסום קשיח בפני התלכדות. משמעות הדבר היא שניתן לייצב ביעילות אפילו תחליבים מרוכזים מאוד כתחליבי פיקרינג. הננו־חלקיקים המוצקים, הנספחים בממשק השמן–מים, שקועים בחלקם במים ובחלקם בשמן, כך שלננו־חלקיקים המייצבים יכולות להיות תכונות הידרופיליות, הידרופוביות או אמפיפיליות. גם צורת החלקיקים וגודלם משפיעים על יציבות התחליב.

כוחות הגזירה המכניים הגבוהים של ההומוגניזציה האולטרסונית מתגברים על מחסום האנרגיה בין ממשקי הפאזות. נוסף על כך, סוניקציה מפרקת את האגרגטים והאגלומרטים של הננו־חלקיקים ויוצרת תחליב בעל פיזור גדלים רחב מאוד.

סוניקציה משמשת בשני שלבי ההכנה של תחליב פיקרינג:

1. לפיזור החלקיקים הספוחים בפאזה המימית
2. לתחלוב תערובת ה־o/w

תחליב פיקרינג עם סיליקה

תחילה פוזרו במים אבקות סיליקה פירוגנית הידרופילית (כגון Aerosil® 200 או Aerosil® 380) כאגלומרטים בגודל 100nm באמצעות מכשיר אולטרסוני.
בשלב השני הוכנו באמצעות סוניקציה תחליבי o/w יציבים עם תכולת שמן של 20 wt% וטיפות בקוטר 2–10nm.
לקבלת תחליבים יציבים ושקופים של בוטנול, אתיל אצטט, בוטיל לקטט ודיאתיל אדיפט בפאזה המימית, נדרשו 6% סיליקה. עבור דיאיזובוטיל אדיפט נדרשים לפחות 8% סיליקה לקבלת תחליב יציב.
כל התחליבים שהוכנו נמצאו יציבים למשך 6 חודשים לפחות.
 

אף שסיליקה ללא שינוי פני שטח וגם סיליקה שעברה פונקציונליזציה (SiO₂) הן מסוגי החלקיקים הנפוצים ביותר בשימוש, חלקיקים אחרים כגון

• Fe₃O₄,
• הידרוקסיאפטיט,
• פוליסטירן מונודיספרסי בצורת חלקיקי לטקס,
• ציקלודקסטרין ומלטודקסטרין,
• ננו־צינוריות הלויסיט,
• מיקרו־חלקיקי המטיט (α-Fe₂O₃),
• פולי(מתיל מתאקרילט) (PMMA),
• חלקיקי קומפלקס בלתי מסיס של כיטוזן/ג'לטין-B

שימשו בהצלחה, לצד חלקיקים מוצקים רבים אחרים, ליצירת תחליבי פיקרינג יציבים.

ספרות / מקורות

• 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.