Pickering-Emulsioune mat Héichleeschtungsultraschall

• Pickering-Emulsioune gi vu Feststoffpartikele stabiliséiert.
• Pickering-Emulsiounen iwwerzeegen duerch hiren „emulgatorfräie“ Charakter an hir erhéicht Stabilitéit.
• Ultraschall ass dat perfekt Instrument, fir Pickering-Emulsiounen hierzestellen, andeems fir d’éischt déi stabiliséierend Partikelen an der Waasserphas dispergéiert ginn an duerno d’Ueleg-/Waasserphas emulgéiert gëtt.

Pickering-Emulsiounen

Pickering-Emulsioune gi vun adsorbéierte Feststoffpartikelen amplaz vun engem Emulgator oder engem Tensid stabiliséiert. Dofir kënne Pickering-Emulsiounen als „emulgatorfräi“ oder „tensidfräi“ ugesi ginn, well si vu Feststoffpartikele stabiliséiert ginn. Wann Ueleg a Waasser gemëscht ginn a kleng Uelegdrëpse gebilt an am ganze Waasser dispergéiert ginn, fléissen d’Drëpse schliisslech zesummen, fir d’Energiemeng am System ze reduzéieren. Wa Feststoffpartikelen der Mëschung bäigefüügt ginn, banne si sech awer un d’Uewerfläch vun der Grenzfläch a verhënneren, datt d’Drëpsen zesummefléissen, wouduerch d’Emulsioun méi stabil gëtt.
D’Bildung ouni Emulgator ass besonnesch interessant fir d’Formuléierung vu Produkter, bei deenen d’Benotzung vun Tensiden negativ Effekter huet, z. B. fir pharmazeutesch a kosmetesch Produkter. Ausserdeem weise Pickering-Emulsiounen eng erhéicht Stabilitéit am Verglach mat Emulsiounen, déi vu konventionellen Emulgatore stabiliséiert ginn. D’Beschichtung vun den Drëpse mat Feststoffpartikele wierkt als steif Barrière géint d’Zesummefléissen. Dat bedeit, datt souguer héich konzentréiert Emulsiounen effizient als Pickering-Emulsioune stabiliséiert kënne ginn. Déi fest Nanopartikelen, déi un der Ueleg–Waasser-Grenzfläch adsorbéiert sinn, sinn deelweis an d’Waasser- an an d’Uelegmedium agedaucht, soudatt déi stabiliséierend Nanopartikelen hydrophil, hydrophob oder amphiphil Eegenschafte kënnen hunn. D’Form an d’Gréisst vun de Partikele beaflossen och d’Stabilitéit vun der Emulsioun.

Déi héich mechanesch Schéierkräfte vun der Ultraschallhomogeniséierung iwwerwannen d’Energiebarrière tëscht de Phasegrenzflächen. Ausserdeem brécht d’Ultraschallbehandlung d’Aggregater an d’Agglomerater vun den Nanopartikelen op a produzéiert eng héich polydispers Emulsioun.

D’Ultraschallbehandlung gëtt fir béid Schrëtt vun der Hierstellung vun enger Pickering-Emulsioun benotzt:

1. fir déi adsorbéiert Partikelen an der Waasserphas ze dispergéieren
2. fir d’o/w-Mëschung ze emulgéieren

Pickering-Emulsioun mat Siliziumdioxid

Fir d’éischt goufen hydrophil Puddere vu pyrogenem Siliziumdioxid (wéi Aerosil® 200 oder Aerosil® 380) mat engem Ultraschallapparat als 100nm-Agglomerater a Waasser dispergéiert.
Am zweete Schrëtt goufen duerch Ultraschallbehandlung stabil o/w-Emulsioune mat 20 wt% Ueleg an engem Drëpsenduerchmiesser vun 2–10nm hiergestallt.
Fir stabil, transparent Emulsioune vu Butanol, Ethylacetat, Butyllaktat an Diethyladipat an der wässerlecher Phas ze kréien, ware 6% Siliziumdioxid néideg. Fir Diisobutyladipat sinn op d’mannst 8% Siliziumdioxid néideg, fir eng stabil Emulsioun ze kréien.
All hiergestallt Emulsiounen hu sech als stabil iwwer op d’mannst 6 Méint erwisen.
 

Wärend souwuel onmodifizéierte wéi och funktionaliséierte Siliziumdioxid (SiO₂) zu de Partikele gehéiert, déi am heefegste benotzt ginn, goufen aner Partikele wéi

• Fe₃O₄,
• Hydroxyapatit,
• monodispers Polystyrol- Latexpartikelen,
• Cyclodextrin a Maltodextrin,
• Halloysit-Nanoréier,
• Hämatit (α-Fe₂O₃)-Mikropartikelen,
• Poly(methylmethacrylat) (PMMA),
• onléislech Chitosan/Gelatin-B-Komplexpartikelen

nieft ville weidere Feststoffpartikelen erfollegräich benotzt, fir stabil Pickering-Emulsiounen hierzestellen.

Literatur / Referenzen

• 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.