Pickering emulziók Power ultrahanggal
- A Pickering emulziókat szilárd részecskék stabilizálják.
- A Pickering emulziók meggyőznek "emulgeálószer-mentes" jellegükkel és fokozott stabilitásukkal.
- Az ultrahangos a tökéletes eszköz a Pickering emulziók létrehozásához először diszpergálja a stabilizáló részecskéket a vízfázisba, másodszor pedig az olaj / víz fázis emulgeálására.
Pickering emulziók
A Pickering emulziókat emulgeálószer vagy felületaktív anyag helyett adszorbeált szilárd részecskék stabilizálják. Ezáltal a Pickering emulziók "emulgeálószer-mentesnek" tekinthetők, vagy “felületaktív anyagtól mentes” mivel szilárd részecskék stabilizálják őket. Ha az olajat és a vizet összekeverik, és kis olajcseppek képződnek és szétszóródnak a vízben, végül a cseppek összeolvadnak, hogy csökkentsék a rendszerben lévő energia mennyiségét. Ha azonban szilárd részecskéket adunk a keverékhez, akkor azok kötődnek az interfész felületéhez, és megakadályozzák a cseppek összeolvadását, ezáltal az emulzió stabilabbá válik.
Az emulgeálószer nélküli képződés különösen érdekes olyan termékek előállításánál, amelyeknél a felületaktív anyagok használata negatív hatással van, pl. gyógyszerészeti és kozmetikai termékek esetében. Ezenkívül a Pickering-emulziók fokozott stabilitást mutatnak a hagyományos emulgeálószerekkel stabilizált emulziókhoz képest. A szilárd részecskék cseppbevonata merev gátként működik az összeolvadás ellen. Ez azt jelenti, hogy még a nagy koncentrációjú emulziók is hatékonyan stabilizálhatók Pickering-emulzióként. Az olaj-víz határfelület között adszorbeálódó szilárd nanorészecskék részben vízbe és olajközegbe merülnek, így a stabilizáló nanorészecskék hidrofil, hidrofób vagy amfifil tulajdonságokkal rendelkezhetnek. A szemcsék alakja és mérete befolyásolja az emulzió stabilitását is.
Ultrahangos reaktor emulziókhoz
Az ultrahangos homogenizáció nagy mechanikai nyíróerői leküzdik a fázishatárfelületek közötti energiagátat. Továbbá, szonikálás megszakítja az aggregátumokat és agglomerátumok nanorészecskék, és létrehoz egy erősen polidiszperz emulziót.
A szonikálást a pickering emulzió előállításának mindkét lépéséhez használják:
- az adszorbeált részecskék diszpergálása a vízfázisba
- az O/W keverék emulgeálásához
Pickering emulzió szilícium-dioxiddal
Először hidrofil füstölt szilícium-dioxid porokat (például Aerosil® 200 vagy Aerosil® 380) diszpergáltak 100nm agglomerátumként vízbe ultrahangos készülék segítségével.
A második lépésben stabil o / w emulziókat készítettünk 20 tömeg% olajjal és 2–10nm átmérőjű cseppmérettel szonikálással.
A butanol, etil-acetát, butil-laktát és dietil-adipát stabil, átlátszó emulzióinak előállításához vizes fázisban 6% szilícium-dioxidra volt szükség. A diizobutil-adipát esetében legalább 8% szilícium-dioxid szükséges a stabil emulzió előállításához.
Minden elkészített emulzió legalább 6 hónapig stabilnak bizonyult.
Míg csupasz és funkcionalizált szilícium-dioxid (SiO2) az egyik leggyakrabban használt részecske, más részecskék, mint például
- Fe3O4,
- hidroxiapatit,
- monodiszperz polisztirol latex részecskék,
- ciklodextrin és maltodextrin,
- halloysite nanocsövek,
- hematit (α-Fe2O3) mikrorészecskék,
- poli(metil-metakrilát) (PMMA),
- oldhatatlan kitozán/zselatin-B komplex részecskék
sok más szilárd részecske mellett sikeresen használták stabil Pickering emulziók létrehozására.
Irodalom / Hivatkozások
- 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.
Tények, amelyeket érdemes tudni
Olaj a vízben (o/w) Pickering emulziók
Olaj a vízben A Pickering emulzió olyan emulzióra utal, ahol az olajcseppek folyamatos fázisként vízben diszpergálódnak. Az ilyen típusú Pickering-emulziókat általában olyan nanorészecskék stabilizálják, amelyek érintkezési szöge kisebb, mint 90º. o/w A Pickering emulziók stabilizálhatók pl. füstölt szilícium-dioxid, Fe használatával3O4 nano részecskék. Ezeknek a Pickering-emulzióknak az olajfázisa állhat például vízben lévő dodekánból, oktadecenil-borostyánkősav-anhidridből (ODSA), toluolból és butil-butirátból.
Víz az olajban (nélkül) Pickering emulziók
Víz az olajban A Pickering emulziók diszpergált fázisként vízcseppeket, folyamatos fázisként olajat tartalmaznak. A 90º-nál nagyobb érintkezési szögű nanorészecskék a legjobb stabilizáló szerek az ilyen típusú emulziókhoz. o / w A Pickering emulziók stabilizálhatók mágneses nanorészecskék használatával.
Komplex Pickering emulziók
A kettős vagy többszörös Pickering-emulziók (w/o/w vagy o/w/o) összetett polidiszperz rendszerek, ahol apró cseppek szuszpendálódnak nagyobb cseppekben, amelyek ráadásul folyamatos fázisban szuszpendálódnak. Több Pickering-emulzió esetén kétlépcsős emulgeálási eljárást hajtanak végre: W / o / w emulzió esetén az első emulgeálási lépésben a w / o emulziót hidrofób nanorészecskékkel stabilizálják; A második emulgeálási lépésben stabilizátorként hidrofil nanorészecskéket használunk. Több emulzió képződhet víz az olajban vízben (w / o / w) vagy olaj-in-water-in-oil (o / w / o).
A W/O/W emulziókat gyakran használják különböző hidrofil hatóanyagok és gyógyszerek (pl. Vitaminok, antioxidánsok, enzimek, vakcinák, hormonok) vivőanyagaként / hordozójaként, amelyeket ezután lassan szabadítanak fel. Mivel egyes hatóanyagok a többszörös emulzió külső fázisából a belső fázisába is vándorolnak, az ilyen w/o / w emulziók tökéletesen működnek a hatóanyagok késleltetett felszabadulásához / tartós felszabadulásához.
Csepp áthidalás
Néhány Pickering emulziós rendszerben előforduló egyedülálló jelenség a cseppáthidalás. A cseppek felületéből kiálló kolloidok egyidejűleg adszorbeálódhatnak egy másik interfészhez, áthidalva két cseppet. A hidak kolloid részecskék egyrétegű rétegeiből állnak, és a cseppeket csak a folytonos fázis vékony filmje választja el egymástól.
