強力超音波によるピッカリングエマルション

• ピッカリングエマルションは固体粒子によって安定化されます。
• ピッカリングエマルションは、「乳化剤不使用」という特性と高い安定性が魅力です。
• 超音波は、まず安定化粒子を水相に分散させ、次に油相と水相を乳化することでピッカリングエマルションを作製するための最適なツールです。

ピッカリングエマルション

ピッカリングエマルションは、乳化剤や界面活性剤の代わりに、吸着した固体粒子によって安定化されます。このように固体粒子によって安定化されるため、ピッカリングエマルションは「乳化剤不使用」または「界面活性剤不使用」とみなすことができます。油と水を混合し、小さな油滴が形成されて水全体に分散すると、最終的には液滴が合一し、系内のエネルギー量が減少します。しかし、混合物に固体粒子を加えると、粒子が界面の表面に結合して液滴の合一を防ぎ、エマルションの安定性を高めます。
乳化剤を使わずにエマルションを形成できることは、医薬品や化粧品など、界面活性剤の使用が悪影響を及ぼす製品の処方において特に興味深い点です。さらに、ピッカリングエマルションは、従来の乳化剤で安定化されたエマルションに比べて高い安定性を示します。液滴を覆う固体粒子の層は、合一を防ぐ強固な障壁として機能します。つまり、高濃度のエマルションであっても、ピッカリングエマルションとして効率的に安定化できるということです。油–水界面に吸着した固体ナノ粒子は、水と油の媒体に部分的に浸っているため、安定化ナノ粒子は親水性、疎水性、または両親媒性を持つことができます。粒子の形状と粒径も、エマルションの安定性に影響します。

超音波ホモジナイゼーションによる強い機械的せん断力は、相界面間のエネルギー障壁を克服します。さらに、超音波処理はナノ粒子の凝集体と集塊を破壊し、多分散性の非常に高いエマルションを作製します。

超音波処理は、ピッカリングエマルションの調製における次の両方の工程に使用されます。

1. 吸着した粒子を水相に分散させる
2. o/w混合物を乳化する

シリカを用いたピッカリングエマルション

まず、超音波装置を使用して、親水性ヒュームドシリカ粉末（Aerosil® 200やAerosil® 380など）を100nmの集塊として水中に分散させました。
次の工程では、超音波処理によって、油を20 wt%含み、液滴の直径が2–10nmの安定したo/wエマルションを調製しました。
水相中でブタノール、酢酸エチル、乳酸ブチル、アジピン酸ジエチルの安定した透明なエマルションを得るには、6%のシリカが必要でした。アジピン酸ジイソブチルでは、安定したエマルションを得るために少なくとも8%のシリカが必要です。
調製したすべてのエマルションは、少なくとも6か月間安定していることが示されました。
 

未修飾シリカおよび官能基化シリカ（SiO₂）は、最も一般的に使用される粒子の一つですが、他にも、

• Fe₃O₄,
• ヒドロキシアパタイト,
• 単分散ポリスチレン ラテックス粒子,
• シクロデキストリンおよびマルトデキストリン、
• ハロイサイトナノチューブ、
• ヘマタイト（α-Fe₂O₃）微粒子、
• ポリメタクリル酸メチル（PMMA）、
• 不溶性キトサン／ゼラチン-B複合粒子

など、多くの固体粒子が、安定したピッカリングエマルションの作製に使用され、成功を収めています。

文献／参考文献

• 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.