Power Ultrasonics를 사용한 Pickering 에멀젼
- 피커링 에멀젼은 고체 입자에 의해 안정화됩니다.
- Pickering 에멀젼은 "유화제가 없는" 특성과 향상된 안정성으로 확신합니다.
- 초음파는 먼저 안정화 입자를 수상으로 분산시키고 두 번째로 오일 / 수상을 유화하여 피커링 에멀젼을 만드는 완벽한 도구입니다.
피커링 에멀젼
피커링 에멀젼은 유화제 또는 계면활성제 대신 흡착된 고체 입자에 의해 안정화됩니다. 따라서 Pickering 에멀젼은 "유화제가 없는" 것으로 간주될 수 있습니다. “계면활성제 무함유” 그들은 고체 입자에 의해 안정화되기 때문에. 기름과 물이 혼합되고 작은 기름 방울이 형성되어 물 전체에 분산되면 결국 방울이 합쳐져 시스템의 에너지 양을 줄입니다. 그러나 고체 입자가 혼합물에 첨가되면 계면 표면에 결합되어 방울이 유착되는 것을 방지하여 에멀젼이 더 안정적입니다.
유화제가 없는 형성은 계면활성제의 사용이 부정적인 영향을 미치는 제품(예: 제약 및 화장품)의 제형에 특히 흥미롭습니다. 또한, 피커링 에멀젼은 기존 에멀시스제에 의해 안정화되는 에멀젼에 비해 향상된 안정성을 보여줍니다. 고체 입자의 액적 코팅은 유착에 대한 견고한 장벽으로 기능합니다. 이는 고농축 에멀젼조차도 피커링 에멀젼으로 효율적으로 안정화될 수 있음을 의미합니다. 오일-물 계면 사이에 흡착된 고체 나노 입자는 물과 오일 매체에 부분적으로 가라앉아 안정화 나노 입자가 친수성, 소수성 또는 친친성 특성을 가질 수 있습니다. 입자 모양과 입자 크기도 에멀젼의 안정성에 영향을 미칩니다.
에멀젼용 초음파 반응기
초음파 균질화의 높은 기계적 전단력은 위상 계면 사이의 에너지 장벽을 극복합니다. 또한, 초음파 처리는 나노 입자의 응집체와 응집체를 파괴하고 고도의 다분산 에멀젼을 생성합니다.
초음파 처리는 피커링 에멀젼 제조의 두 단계 모두에 사용됩니다.
- 흡착된 입자를 물 상태로 분산시키기 위해
- O/W 혼합물을 유화시키기 위해
Pickering 에멀젼 with Silica
처음에는 친수성 흄드 실리카 분말(예: Aerosil® 200 또는 Aerosil® 380)을 초음파 장치를 사용하여 100nm 응집체로 물에 분산시켰습니다.
두 번째 단계에서, 20 wt%의 오일과 2-10nm 직경의 액적 크기를 가진 안정적인 o / w 에멀젼을 초음파 처리로 제조했습니다.
수성상에서 부탄올, 에틸 아세테이트, 부틸 락테이트 및 디에틸 아디페이트의 안정적이고 투명한 에멀젼을 얻기 위해서는 6%의 실리카가 필요했습니다. 디이소부틸 아디페이트의 경우 안정적인 에멀젼을 얻기 위해 최소 8% 실리카가 필요합니다.
준비된 모든 에멀젼은 최소 6개월 동안 안정적인 것으로 나타났습니다.
벌거벗은 실리카와 기능화된 실리카(SiO2)는 가장 일반적으로 사용되는 입자 중 하나이며 다음과 같은 다른 입자입니다.
- 철3O4,
- 하이드록시아파타이트,
- 단분산 폴리스티렌 라텍스 입자,
- 사이클로덱스트린과 말토덱스트린,
- halloysite 나노 튜브,
- 적철광 (α-Fe2O3) 미립자,
- 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA),
- 불용성 키토산/젤라틴-B 복합체 입자
다른 많은 고체 입자 중에서도 안정적인 피커링 에멀젼을 만드는 데 성공적으로 사용되었습니다.
문헌 / 참고문헌
- 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.
알아 둘 만한 가치가 있는 사실
수중유(o/w) 피커링 에멀젼
Oil-in-water Pickering 에멀젼은 오일 방울이 연속상으로 물에 분산되는 에멀젼을 말합니다. 이러한 유형의 피커링 에멀젼은 일반적으로 접촉각이 90º 미만인 나노 입자에 의해 안정화됩니다. o/w 피커링 에멀젼은 예를 들어 흄드 실리카, Fe를 사용하여 안정화할 수 있습니다.3O4 나노 입자. 그들의 Pickering 에멀젼의 오일 단계는 예를 들어 도데칸, 옥타데세닐 숙신산 무수물(ODSA), 톨루엔 및 부틸 부티레이트로 각각 구성될 수 있습니다.
유중수(w/o) 피커링 에멀젼
Water-in-oil Pickering 에멀젼은 분산상으로 물방울을 포함하고 연속상으로 오일을 포함합니다. 접촉각이 90º보다 큰 나노 입자는 이러한 유형의 에멀젼에 가장 적합한 안정화제입니다. o / w 피커링 에멀젼은 자성 나노 입자를 사용하여 안정화 할 수 있습니다.
복합 피커링 에멀젼
이중 또는 다중 피커링 에멀젼(w/o/w 또는 o/w/o)은 작은 액적이 연속상으로 부유하는 더 큰 액적 내에 부유하는 복잡한 다분산 시스템입니다. 다중 피커링 에멀젼의 경우, 2단계 유화 공정이 수행됩니다: w/o/w 에멀젼의 경우, 첫 번째 유화 단계에서 w/o 에멀젼은 소수성 나노입자에 의해 안정화됩니다. 두 번째 유화 단계에서는 친수성 나노 입자가 안정제로 사용됩니다. 여러 에멀젼은 수중유수(w/o/w) 또는 유유수(o/w/o)로 형성할 수 있습니다.
W/O/W 에멀젼은 다양한 친수성 활성 화합물 및 약물(예: 비타민, 항산화제, 효소, 백신, 호르몬)의 매개체/운반체로 자주 사용되며, 이러한 약물은 천천히 방출됩니다. 일부 활성 물질은 또한 다중 에멀젼의 외부 단계에서 내부 단계로 이동하기 때문에, 이러한 w/o/w 에멀젼은 활성 물질의 지연 방출/지속 방출 전달을 위해 완벽하게 작동합니다.
액적 브리징(Droplet Bridging)
일부 Pickering 에멀젼 시스템에서 발생하는 독특한 현상은 액적 브리징입니다. 액적 표면에서 돌출된 콜로이드는 동시에 다른 계면에 흡착되어 두 액적을 연결할 수 있습니다. 브리지는 콜로이드 입자의 단층으로 구성되며 액적은 연속상의 박막에 의해서만 분리됩니다.
