Pickering Emulsi dengan Kekuatan Ultrasonik
- Emulsi Pickering distabilkan oleh partikel padat.
- Emulsi Pickering meyakinkan oleh karakternya yang "bebas pengemulsi" dan stabilitasnya yang ditingkatkan.
- Ultrasonik adalah alat yang sempurna untuk membuat emulsi Pickering dengan pertama-tama menyebarkan partikel penstabil ke dalam fase air dan kedua untuk mengemulsi fase minyak / air.
Emulsi Pickering
Emulsi Pickering distabilkan oleh partikel padat yang teradsorpsi, bukan pengemulsi atau surfaktan. Dengan demikian, emulsi Pickering dapat dianggap sebagai "bebas pengemulsi" atau “bebas surfaktan” karena mereka distabilkan oleh partikel padat. Jika minyak dan air dicampur dan tetesan minyak kecil terbentuk dan tersebar di seluruh air, akhirnya tetesan akan menyatu untuk mengurangi jumlah energi dalam sistem. Namun, jika partikel padat ditambahkan ke dalam campuran, mereka akan mengikat permukaan antarmuka dan mencegah tetesan menyatu, sehingga menyebabkan emulsi menjadi lebih stabil.
Pembentukan tanpa pengemulsi sangat menarik untuk formulasi produk yang penggunaan surfaktan memiliki efek negatif, misalnya untuk produk farmasi dan kosmetik. Selain itu, emulsi Pickering menunjukkan stabilitas yang ditingkatkan dibandingkan dengan emulsi yang distabilkan oleh pengemulsi konvensional. Lapisan tetesan partikel padat berfungsi sebagai penghalang kaku terhadap penggabungan. Ini berarti bahwa bahkan emulsi yang sangat pekat dapat distabilkan secara efisien sebagai emulsi Pickering. Nanopartikel padat, yang teradsorpsi di antara antarmuka minyak-air, sebagian direndam dalam air dan media minyak, sehingga nanopartikel penstabil dapat memiliki sifat hidrofilik, hidrofobik atau amfifilik. Bentuk partikel dan ukuran partikel juga mempengaruhi stabilitas emulsi.
Reaktor ultrasonik untuk emulsi
Gaya geser mekanis yang tinggi dari homogenisasi ultrasonik mengatasi penghalang energi antara antarmuka fase. Selanjutnya, sonikasi memecah agregat dan aglomerat nanopartikel dan menciptakan emulsi yang sangat polidispersi.
Sonikasi digunakan untuk kedua langkah persiapan emulsi pickering:
- untuk membubarkan partikel yang teradsorpsi ke dalam fase air
- Untuk mengemulsi campuran O/W
Pickering Emulsion dengan Silika
Pada awalnya, bubuk silika berasap hidrofilik (seperti Aerosil® 200 atau Aerosil® 380) tersebar sebagai aglomerat 100nm ke dalam air menggunakan perangkat ultrasonik.
Pada langkah kedua, emulsi o / w yang stabil dengan 20% minyak dan ukuran tetesan diameter 2-10nm disiapkan dengan sonikasi.
Untuk mendapatkan emulsi butanol, etil asetat, butil laktat, dan dietil adipat yang stabil dan transparan dalam fase berair diperlukan 6% silika. Untuk diisobutyl adipate setidaknya 8% silika diperlukan untuk mendapatkan emulsi yang stabil.
Semua emulsi yang disiapkan telah terbukti stabil setidaknya selama 6 bulan.
Sementara silika telanjang dan fungsional (SiO2) adalah salah satu partikel yang paling umum digunakan, partikel lain seperti
- Fe3O4,
- hydroxyapatite,
- polistirena monodisperse partikel lateks,
- siklodekstrin dan maltodekstrin,
- tabung nano halloysite,
- hematit (α-Fe2O3) mikropartikel,
- poli (metil metakrilat) (PMMA),
- partikel kompleks kitosan / gelatin-B yang tidak larut
di antara banyak partikel padat lainnya telah berhasil digunakan untuk membuat emulsi Pickering yang stabil.
Literatur / Referensi
- 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.
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
Emulsi Pickering minyak dalam air (o/w)
Emulsi Pickering minyak dalam air mengacu pada emulsi di mana tetesan minyak tersebar dalam air sebagai fase kontinu. Jenis emulsi Pickering ini umumnya distabilkan oleh partikel nano yang sudut kontaknya kurang dari 90º. emulsi Pickering dapat distabilkan misalnya dengan menggunakan silika berasap, Fe3O4 partikel nano. Fase minyak dari emulsi Pickering tersebut dapat terdiri dari misalnya dodecane, octadecenyl succinic anhydride (ODSA), toluena dan butil butirat dalam air, masing-masing.
Air-dalam-minyak (tanpa emulsi Pickering)
Emulsi Pickering air dalam minyak mengandung tetesan air sebagai fase terdispersi dan minyak sebagai fase kontinu. Partikel nano dengan sudut kontak lebih besar dari 90º adalah agen penstabil terbaik untuk jenis emulsi ini. emulsi Pickering dapat distabilkan dengan menggunakan partikel nano magnetik.
Emulsi Pickering Kompleks
Emulsi Pickering ganda atau ganda (w/o/w atau o/w/o) adalah sistem polidisperse kompleks di mana tetesan kecil tersuspensi dalam tetesan yang lebih besar yang selanjutnya tersuspensi dalam fase kontinu. Untuk beberapa emulsi Pickering, proses emulsifikasi dua langkah dilakukan: Untuk emulsi w/o/w, pada langkah emulsifikasi pertama, emulsi w/o distabilkan oleh nanopartikel hidrofobik; Pada langkah emulsifikasi kedua, nanopartikel hidrofilik digunakan sebagai penstabil. Beberapa emulsi dapat dibentuk sebagai air-dalam-minyak-dalam-air (w/o/w) atau minyak-dalam-air-dalam-minyak (o/w/o).
Emulsi W/O/W sering digunakan sebagai kendaraan / pembawa untuk berbagai senyawa dan obat aktif hidrofilik (misalnya vitamin, antioksidan, enzim, vaksin, hormon), yang kemudian dilepaskan secara perlahan. Karena beberapa zat aktif juga bermigrasi dari fase luar ke dalam dari beberapa emulsi, emulsi w / o / w tersebut bekerja dengan sempurna untuk pengiriman zat aktif pelepasan / pelepasan berkelanjutan yang terhambat.
Penjembatan Tetesan
Fenomena unik yang terjadi pada beberapa sistem emulsi Pickering adalah penjembatan tetesan. Koloid yang menonjol dari permukaan tetesan dapat secara bersamaan menyerap ke antarmuka lain, menjembatani dua tetesan. Jembatan terdiri dari monolayer partikel koloid dan tetesan hanya dipisahkan oleh lapisan tipis fase kontinu.
