Pickering ემულსიები Power Ultrasonics
- პიკერი ემულსიები სტაბილიზდება მყარი ნაწილაკებით.
- პიკერი ემულსიები არწმუნებენ თავიანთი „ემულგატორისგან თავისუფალი“ ხასიათით და გაძლიერებული სტაბილურობით.
- ულტრაბგერითი არის შესანიშნავი ინსტრუმენტი პიკერინგის ემულსიების შესაქმნელად, პირველ რიგში, სტაბილიზაციის ნაწილაკების წყლის ფაზაში დაშლით და მეორეც ზეთის/წყლის ფაზის ემულგირებისთვის.
პიკერი ემულსიები
პიკერი ემულსიები სტაბილიზდება ადსორბირებული მყარი ნაწილაკებით ემულგატორის ან ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების ნაცვლად. ამგვარად, პიკერინგის ემულსიები შეიძლება ჩაითვალოს როგორც „ემულგატორის გარეშე“ ან “სურფაქტანტის გარეშე” ვინაიდან ისინი სტაბილიზირებულია მყარი ნაწილაკებით. თუ ზეთი და წყალი შერეულია და მცირე ზომის ზეთის წვეთები წარმოიქმნება და გაიფანტება წყალში, საბოლოოდ წვეთები გაერთიანდება სისტემაში ენერგიის რაოდენობის შესამცირებლად. თუმცა, თუ ნარევს დაემატება მყარი ნაწილაკები, ისინი შეაერთებენ ინტერფეისის ზედაპირს და ხელს უშლიან წვეთების გაერთიანებას, რაც გამოიწვევს ემულსიის უფრო სტაბილურობას.
ემულგატორის გარეშე წარმოქმნა განსაკუთრებით საინტერესოა იმ პროდუქტების ფორმულირებისთვის, რომლებზეც სურფაქტანტების გამოყენებას აქვს უარყოფითი ეფექტი, მაგ. ფარმაცევტულ და კოსმეტიკურ პროდუქტებზე. გარდა ამისა, Pickering ემულსიები აჩვენებს გაძლიერებულ სტაბილურობას ემულსიებთან შედარებით, რომლებიც სტაბილიზირებულია ჩვეულებრივი ემულგატორებით. მყარი ნაწილაკების წვეთოვანი საფარი ფუნქციონირებს როგორც ხისტი ბარიერი შერწყმის წინააღმდეგ. ეს ნიშნავს, რომ მაღალი კონცენტრირებული ემულსიებიც კი შეიძლება ეფექტურად სტაბილიზდეს როგორც Pickering ემულსიები. მყარი ნანონაწილაკები, რომლებიც ადსორბირებულია ზეთი-წყლის ინტერფეისს შორის, ნაწილობრივ ჩაეფლო წყალსა და ზეთოვან გარემოში, ასე რომ, სტაბილიზირებელ ნანონაწილაკებს შეიძლება ჰქონდეთ ჰიდროფილური, ჰიდროფობიური ან ამფიფილური თვისებები. ნაწილაკების ფორმა და ნაწილაკების ზომა ასევე მოქმედებს ემულსიის სტაბილურობაზე.
ულტრაბგერითი რეაქტორი ემულსიებისთვის
ულტრაბგერითი ჰომოგენიზაციის მაღალი მექანიკური ათვლის ძალები გადალახავს ენერგეტიკულ ბარიერს ფაზურ ინტერფეისებს შორის. გარდა ამისა, sonication არღვევს ნანონაწილაკების აგრეგატებსა და აგლომერატებს და ქმნის ძლიერ პოლიდისპერსულ ემულსიას.
Sonication გამოიყენება პიკერის ემულსიის მომზადების ორივე ეტაპისთვის:
- ადსორბირებული ნაწილაკების წყლის ფაზაში გასაფანტად
- o/w ნარევის ემულგირება
პიკერის ემულსია სილიციუმით
თავდაპირველად, ჰიდროფილური აორთქლებული სილიციუმის ფხვნილები (როგორიცაა Aerosil® 200 ან Aerosil® 380) 100 ნმ აგლომერატების სახით იშლება წყალში ულტრაბგერითი მოწყობილობის გამოყენებით.
მეორე საფეხურზე მომზადდა სტაბილური ო/ვ ემულსიები 20 wt% ზეთით და 2-10nm დიამეტრის წვეთების ზომით sonication.
ბუტანოლის, ეთილის აცეტატის, ბუტილ ლაქტატის და დიეთილ ადიპატის სტაბილური, გამჭვირვალე ემულსიების მისაღებად წყალხსნარში 6% სილიციუმი იყო საჭირო. დიიზობუტილ ადიპატისთვის საჭიროა მინიმუმ 8% სილიციუმი სტაბილური ემულსიის მისაღებად.
ყველა მომზადებული ემულსია სტაბილურია მინიმუმ 6 თვის განმავლობაში.
მიუხედავად იმისა, რომ შიშველი, ისევე როგორც ფუნქციონალიზებული სილიციუმი (SiO2) არის ერთ-ერთი ყველაზე ხშირად გამოყენებული ნაწილაკი, სხვა ნაწილაკები, როგორიცაა
- ფე3ო4,
- ჰიდროქსიაპატიტი,
- მონოდისპერსიული პოლისტირონი ლატექსის ნაწილაკები,
- ციკლოდექსტრინი და მალტოდექსტრინი,
- ჰალოიზიტის ნანომილები,
- ჰემატიტი (α-Fe2ო3) მიკრონაწილაკები,
- პოლი(მეთილის მეთაკრილატი) (PMMA),
- უხსნადი ქიტოზანი/ჟელატინი-B კომპლექსის ნაწილაკები
მრავალ სხვა მყარ ნაწილაკს შორის წარმატებით იქნა გამოყენებული პიკერინგის სტაბილური ემულსიების შესაქმნელად.
ლიტერატურა / ლიტერატურა
- 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.
ფაქტები, რომელთა ცოდნაც ღირს
ზეთი წყალში (o/w) პიკერი ემულსიები
Oil-in-water Pickering ემულსია ეხება ემულსიას, სადაც ზეთის წვეთები იშლება წყალში, როგორც უწყვეტი ფაზა. ამ ტიპის პიკერინგის ემულსიები ზოგადად სტაბილიზდება ნანო ნაწილაკებით, რომელთა კონტაქტის კუთხე 90º-ზე ნაკლებია. o/w პიკერინგ ემულსიები შეიძლება სტაბილიზირებული იყოს მაგ.3ო4 ნანო ნაწილაკები. ამ პიკერინგის ემულსიების ზეთოვანი ფაზა შეიძლება შედგებოდეს მაგ: დოდეკანი, ოქტადეცენილ სუქცინის ანჰიდრიდი (ODSA), ტოლუენი და ბუტილ ბუტირატი წყალში, შესაბამისად.
Water-in-Oil (w/o) Pickering ემულსიები
წყლის ზეთში ამომრჩევი ემულსიები შეიცავს წყლის წვეთებს, როგორც დისპერსიულ ფაზას და ზეთს, როგორც უწყვეტ ფაზას. 90º-ზე მეტი შეხების კუთხით ნანო ნაწილაკები საუკეთესო სტაბილიზატორია ამ ტიპის ემულსიებისთვის. o/w პიკერინგის ემულსიების სტაბილიზაცია შესაძლებელია მაგნიტური ნანო ნაწილაკების გამოყენებით.
კომპლექსური პიკერინგის ემულსიები
ორმაგი ან მრავალჯერადი პიკერინგის ემულსიები (w/o/w ან o/w/o) არის რთული პოლიდისპერსიული სისტემები, სადაც პაწაწინა წვეთები შეჩერებულია უფრო დიდ წვეთებში, რომლებიც ასევე შეჩერებულია უწყვეტ ფაზაში. მრავალჯერადი პიკერინგის ემულსიებისთვის ტარდება ორეტაპიანი ემულსიფიკაციის პროცესი: aw/o/w ემულსიისთვის, ემულსიფიკაციის პირველ ეტაპზე, w/o ემულსია სტაბილიზდება ჰიდროფობიური ნანონაწილაკებით; ემულსიფიკაციის მეორე საფეხურზე სტაბილიზატორის სახით გამოიყენება ჰიდროფილური ნანონაწილაკები. მრავალი ემულსია შეიძლება ჩამოყალიბდეს როგორც წყალი ზეთში წყალში (w/o/w) ან ნავთობი წყალში ზეთში (o/w/o).
w/o/w ემულსიები ხშირად გამოიყენება, როგორც სატრანსპორტო საშუალებები/მატარებლები სხვადასხვა ჰიდროფილური აქტიური ნაერთებისა და მედიკამენტებისთვის (მაგ. ვიტამინები, ანტიოქსიდანტები, ფერმენტები, ვაქცინები, ჰორმონები), რომლებიც შემდეგ გამოიყოფა ნელა. ვინაიდან ზოგიერთი აქტიური ნივთიერება ასევე მიგრირებს მრავალჯერადი ემულსიის გარედან შიდა ფაზაში, ასეთი ემულსიები მშვენივრად მუშაობს აქტიური ნივთიერებების შეფერხებული გამოთავისუფლების / მდგრადი გამოთავისუფლებისთვის.
წვეთოვანი ხიდი
უნიკალური ფენომენი, რომელიც გვხვდება პიკერინგის ემულსიის ზოგიერთ სისტემაში, არის წვეთოვანი ხიდი. წვეთოვანი ზედაპირიდან გამოსულ კოლოიდებს შეუძლიათ ერთდროულად ადსორბირდნენ სხვა ინტერფეისში, ახლდნენ ორ წვეთს. ხიდები შედგება კოლოიდური ნაწილაკების მონოშრეებისგან და წვეთები გამოყოფილია მხოლოდ უწყვეტი ფაზის თხელი ფილმით.
