პიკერინგის ემულსიები მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერით

• პიკერინგის ემულსიები სტაბილიზდება მყარი ნაწილაკებით.
• პიკერინგის ემულსიები იმსახურებს ყურადღებას მათი “ემულგატორის გარეშე” ხასიათითა და გაზრდილი სტაბილურობით.
• ულტრაბგერა არის იდეალური ინსტრუმენტი პიკერინგის ემულსიების შესაქმნელად, ჯერ სტაბილიზაციის ნაწილაკების წყლის ფაზაში დისპერგირებით, ხოლო მეორეც – ზეთის/წყლის ფაზის ემულგირებით.

პიკერინგის ემულსიები

პიკერინგის ემულსიები სტაბილიზდება ადსორბირებული მყარი ნაწილაკებით ემულგატორის ან ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების ნაცვლად. შესაბამისად, პიკერინგის ემულსიები შეიძლება განხილულ იქნას როგორც “ემულგატორის გარეშე” ან “ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების გარეშე”, რადგან ისინი სტაბილიზდება მყარი ნაწილაკებით. თუ ზეთი და წყალი აირევა და მცირე ზეთის წვეთები წარმოიქმნება და გავრცელდება წყალში, საბოლოოდ წვეთები შეერთდებიან სისტემაში ენერგიის რაოდენობის შესამცირებლად. თუმცა, თუ ნარევს მყარ ნაწილაკებს დაამატებენ, ისინი შეუერთდებიან საზღვრის ზედაპირს და ხელს შეუშლიან წვეთების შეერთებას, რაც ემულსიას უფრო სტაბილურს ხდის.
ფორმირება ემულგატორის გარეშე განსაკუთრებით საინტერესოა იმ პროდუქტების ფორმულირებისთვის, რომლებშიც ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების გამოყენება უარყოფით გავლენას ახდენს, მაგალითად, ფარმაცევტული და კოსმეტიკური პროდუქტებისთვის. გარდა ამისა, პიკერინგის ემულსიები აჩვენებს გაზრდილ სტაბილურობას ჩვეულებრივი ემულგატორებით სტაბილიზებულ ემულსიებთან შედარებით. წვეთების მყარი ნაწილაკებით დაფარვა ქმნის ხისტ ბარიერს მათი შეერთების წინააღმდეგ. ეს ნიშნავს, რომ მაღალკონცენტრირებული ემულსიებიც კი შეიძლება ეფექტურად სტაბილიზდებოდეს როგორც პიკერინგის ემულსიები. მყარი ნანონაწილაკები, რომლებიც ადსორბირებულია ზეთ–წყლის საზღვარზე, ნაწილობრივ ჩაძირულია წყლისა და ზეთის გარემოში, ისე რომ სტაბილიზაციის ნანონაწილაკებს შეიძლება ჰქონდეთ ჰიდროფილური, ჰიდროფობური ან ამფიფილური თვისებები. ნაწილაკის ფორმა და ნაწილაკის ზომა ასევე მოქმედებს ემულსიის სტაბილურობაზე.

ულტრაბგერითი ჰომოგენიზაციის მაღალი მექანიკური ძვრის ძალები აღმოფხვრის ენერგეტიკულ ბარიერს ფაზებს შორის საზღვრებზე. გარდა ამისა, ულტრაბგერითი დამუშავება არღვევს ნანონაწილაკების აგრეგატებს და აგლომერატებს და ქმნის მაღალპოლიდისპერსიულ ემულსიას.

ულტრაბგერითი დამუშავება გამოიყენება პიკერინგის ემულსიის მომზადების ორივე ეტაპზე:

1. ადსორბირებული ნაწილაკების წყლის ფაზაში დისპერგირება
2. o/w ნარევის ემულგირება

პიკერინგის ემულსია სილიციუმის დიოქსიდით

თავდაპირველად, ჰიდროფილური პიროგენული სილიციუმის დიოქსიდის ფხვნილები (როგორიცაა Aerosil® 200 ან Aerosil® 380) ულტრაბგერითი მოწყობილობის გამოყენებით წყალში დისპერგირდა 100nm აგლომერატების სახით.
მეორე ეტაპზე, სტაბილური o/w ემულსიები 20 wt% ზეთით და 2–10nm დიამეტრის წვეთის ზომით მომზადდა ულტრაბგერითი დამუშავებით.
წყლის ფაზაში ბუტანოლის, ეთილის აცეტატის, ბუტილის ლაქტატისა და დიეთილის ადიპატის სტაბილური, გამჭვირვალე ემულსიების მისაღებად საჭირო იყო 6% სილიციუმის დიოქსიდი. დიიზობუტილის ადიპატისთვის სტაბილური ემულსიის მისაღებად საჭიროა მინიმუმ 8% სილიციუმის დიოქსიდი.
ყველა მომზადებული ემულსია სტაბილური აღმოჩნდა მინიმუმ 6 თვის განმავლობაში.
 

მიუხედავად იმისა, რომ როგორც არაფუნქციონალიზებული, ისე ფუნქციონალიზებული სილიციუმის დიოქსიდი (SiO₂) არის ერთ-ერთი ყველაზე ხშირად გამოყენებული ნაწილაკი, სხვა ნაწილაკები, როგორიცაა

• Fe₃O₄,
• ჰიდროქსიაპატიტი,
• მონოდისპერსიული პოლისტიროლის ლატექსის ნაწილაკები,
• ციკლოდექსტრინი და მალტოდექსტრინი,
• ჰალოიზიტის ნანომილაკები,
• ჰემატიტის (α-Fe₂O₃) მიკრონაწილაკები,
• პოლი(მეთილმეტაკრილატი) (PMMA),
• ქიტოზანისა და ჟელატინ-B-ის უხსნადი კომპლექსის ნაწილაკები

მრავალ სხვა მყარ ნაწილაკთან ერთად წარმატებით იქნა გამოყენებული სტაბილური პიკერინგის ემულსიების შესაქმნელად.

ლიტერატურა / რეფერენსები

• 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.