Պիկերինգի էմուլսիաներ՝ հզոր ուլտրաձայնի կիրառմամբ

• Պիկերինգի էմուլսիաները կայունացվում են պինդ մասնիկներով։
• Պիկերինգի էմուլսիաները գրավիչ են իրենց «առանց էմուլգատորի» բնույթով և բարձրացված կայունությամբ։
• Ուլտրաձայնը կատարյալ գործիք է Պիկերինգի էմուլսիաներ ստեղծելու համար՝ նախ կայունացնող մասնիկները ջրային ֆազում դիսպերսելով, ապա յուղ/ջուր ֆազը էմուլգացնելով։

Պիկերինգի էմուլսիաներ

Պիկերինգի էմուլսիաները կայունացվում են ադսորբցված պինդ մասնիկներով՝ էմուլգատորի կամ մակերևութաակտիվ նյութի փոխարեն։ Այսպիսով, Պիկերինգի էմուլսիաները կարելի է համարել «առանց էմուլգատորի» կամ «առանց մակերևութաակտիվ նյութի», քանի որ դրանք կայունացվում են պինդ մասնիկներով։ Եթե յուղն ու ջուրը խառնվում են, և առաջանում են յուղի փոքր կաթիլներ, որոնք դիսպերսվում են ջրի ամբողջ ծավալում, ապա ժամանակի ընթացքում կաթիլները միաձուլվում են՝ համակարգի էներգիայի քանակը նվազեցնելու համար։ Սակայն, եթե խառնուրդին ավելացվում են պինդ մասնիկներ, դրանք կապվում են ֆազերի բաժանման մակերևույթին և կանխում կաթիլների միաձուլումը՝ այդպիսով էմուլսիան դարձնելով ավելի կայուն։
Առանց էմուլգատորի ձևավորումը հատկապես հետաքրքիր է այն արտադրանքների բաղադրակազմերի մշակման համար, որոնց դեպքում մակերևութաակտիվ նյութերի օգտագործումն ունի բացասական ազդեցություն, օրինակ՝ դեղագործական և կոսմետիկ արտադրանքների համար։ Բացի այդ, Պիկերինգի էմուլսիաներն ունեն բարձրացված կայունություն՝ սովորական էմուլգատորներով կայունացված էմուլսիաների համեմատ։ Կաթիլները պատող պինդ մասնիկների շերտը գործում է որպես կոշտ պատնեշ՝ միաձուլման դեմ։ Սա նշանակում է, որ նույնիսկ բարձր խտությամբ էմուլսիաները կարող են արդյունավետորեն կայունացվել որպես Պիկերինգի էմուլսիաներ։ Յուղ–ջուր միջֆազային սահմանին ադսորբցված պինդ նանոմասնիկները մասամբ ընկղմված են ջրային և յուղային միջավայրերում, այնպես որ կայունացնող նանոմասնիկները կարող են ունենալ հիդրոֆիլ, հիդրոֆոբ կամ ամֆիֆիլ հատկություններ։ Մասնիկների ձևն ու չափը նույնպես ազդում են էմուլսիայի կայունության վրա։

Ուլտրաձայնային հոմոգենացման ընթացքում առաջացող մեխանիկական սահքի մեծ ուժերը հաղթահարում են ֆազերի բաժանման մակերևույթների միջև եղած էներգետիկ պատնեշը։ Բացի այդ, ուլտրաձայնային մշակումը քայքայում է նանոմասնիկների ագրեգատներն ու ագլոմերատները և ստեղծում խիստ պոլիդիսպերս էմուլսիա։

Ուլտրաձայնային մշակումն օգտագործվում է Պիկերինգի էմուլսիայի պատրաստման երկու փուլերում էլ՝

1. ադսորբցված մասնիկները ջրային ֆազում դիսպերսելու համար
2. o/w խառնուրդը էմուլգացնելու համար

Պիկերինգի էմուլսիա՝ սիլիցիումի երկօքսիդով

Սկզբում հիդրոֆիլ պիրոգեն սիլիցիումի երկօքսիդի փոշիները (օրինակ՝ Aerosil® 200 կամ Aerosil® 380) ուլտրաձայնային սարքի միջոցով դիսպերսվել են ջրում՝ 100nm չափի ագլոմերատների ձևով։
Երկրորդ փուլում ուլտրաձայնային մշակմամբ պատրաստվել են կայուն o/w էմուլսիաներ՝ յուղի 20 wt% պարունակությամբ և 2–10nm տրամագծով կաթիլներով։
Ջրային ֆազում բութանոլի, էթիլացետատի, բութիլլակտատի և դիէթիլադիպատի կայուն, թափանցիկ էմուլսիաներ ստանալու համար պահանջվել է 6% սիլիցիումի երկօքսիդ։ Դիիզոբութիլադիպատի դեպքում կայուն էմուլսիա ստանալու համար պահանջվում է առնվազն 8% սիլիցիումի երկօքսիդ։
Պատրաստված բոլոր էմուլսիաները ցուցաբերել են կայունություն առնվազն 6 ամսվա ընթացքում։
 

Թեև ինչպես չֆունկցիոնալացված, այնպես էլ ֆունկցիոնալացված սիլիցիումի երկօքսիդը (SiO₂) մասնիկների ամենահաճախ օգտագործվող տեսակներից մեկն է, այլ մասնիկներ, ինչպիսիք են՝

• Fe₃O₄,
• հիդրօքսիապատիտը,
• մոնոդիսպերս պոլիստիրոլային լատեքսային մասնիկները,
• ցիկլոդեքստրինը և մալտոդեքստրինը,
• հալուազիտային նանոխողովակները,
• հեմատիտի (α-Fe₂O₃) միկրոմասնիկները,
• պոլի(մեթիլմեթակրիլատը) (PMMA),
• չլուծվող խիտոզան/ժելատին-B համալիրի մասնիկները

բազմաթիվ այլ պինդ մասնիկների հետ միասին հաջողությամբ օգտագործվել են կայուն Պիկերինգի էմուլսիաներ ստեղծելու համար։

Գրականություն / Հղումներ

• 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.