Pickering Emulsiounen mat Power Ultrasonics
- Pickering Emulsiounen ginn duerch fest Partikel stabiliséiert.
- Pickering Emulsiounen iwwerzeegen duerch hiren "Emulgator-gratis" Charakter an hir verstäerkte Stabilitéit.
- Ultrasonic ass dat perfekt Tool fir Pickering Emulsiounen ze kreéieren andeems se als éischt d'Stabiliséierungspartikelen an d'Waasserphase dispergéieren an zweetens d'Ueleg / Waasserphase emulgéieren.
Pickering Emulsiounen
Pickering Emulsiounen ginn stabiliséiert duerch adsorbéiert fest Partikelen amplaz vun engem Emulgator oder Surfaktant. Doduerch kënnen Pickering Emulsiounen als "Emulgator-gratis" oder “surfactant-gratis” well se duerch feste Partikel stabiliséiert ginn. Wann Ueleg a Waasser gemëscht ginn a kleng Uelegdrëpse geformt ginn an duerch d'Waasser verspreet ginn, schlussendlech wäerten d'Drëpsen zesummekommen fir d'Quantitéit un Energie am System ze reduzéieren. Wann awer fest Partikelen un d'Mëschung bäigefüügt ginn, binden se sech un d'Uewerfläch vun der Interface a verhënneren datt d'Tropfen sech zesummenzéien, sou datt d'Emulsioun méi stabil ass.
D'Bildung ouni Emulgator ass besonnesch interessant fir d'Formuléierung vu Produkter fir déi d'Benotzung vun Surfaktanten negativ Auswierkungen huet, zB fir pharmazeutesch a kosmetesch Produkter. Ausserdeem weisen Pickering Emulsiounen eng verstäerkte Stabilitéit am Verglach mat Emulsiounen déi duerch konventionell Emulgatoren stabiliséiert ginn. D'Drëpsbeschichtung vu festen Partikel funktionéiert als eng steif Barrière géint d'Koaleszenz. Dëst bedeit datt souguer héich konzentréiert Emulsiounen effizient als Pickering Emulsiounen stabiliséiert kënne ginn. Déi zolidd Nanopartikelen, déi tëscht dem Ueleg-Waasser-Interface adsorbéiert sinn, ginn deelweis a Waasser an Uelegmedium ënnerdaucht, sou datt déi stabiliséierend Nanopartikel hydrophil, hydrophob oder amphiphil Eegeschafte kënnen hunn. Partikelform a Partikelgréisst beaflossen och d'Stabilitéit vun der Emulsioun.
Déi héich mechanesch Schéierkraaft vun der Ultraschallhomogeniséierung iwwerwannen d'Energiebarriär tëscht de Phase-Interfaces. Ausserdeem brécht d'Sonicatioun d'Aggregate an d'Agglomeraten vun Nanopartikelen a kreéiert eng héich polydispers Emulsioun.
Sonication gëtt fir béid Schrëtt vun der Virbereedung vun enger Pickering Emulsioun benotzt:
- fir déi adsorbéiert Partikelen an d'Waasserphase ze verdeelen
- fir d'o/w Mëschung ze emulgéieren
Pickering Emulsioun mat Silica
Fir d'éischt goufen hydrophil fuméiert Silikapuder (wéi Aerosil® 200 oder Aerosil® 380) als 100nm Agglomeraten a Waasser mat engem Ultraschallapparat verdeelt.
Am zweete Schrëtt, eng stabil o / w Emulsiounen mat 20 wt% vun Ueleg an 2-10nm Duerchmiesser Tropfen Gréisst goufen duerch sonication preparéiert.
Fir stabil, transparent Emulsiounen vu Butanol, Ethylacetat, Butyllaktat an Diethyladipat an der wässerlecher Phase ze kréien, war 6% Silica néideg. Fir Diisobutyladipat sinn op d'mannst 8% Silika néideg fir eng stabil Emulsioun ze kréien.
All preparéiert Emulsiounen hu gewisen datt se stabil fir op d'mannst 6 Méint sinn.
Wärend blo wéi och funktionaliséiert Silika (SiO2) ass ee vun de meescht benotzte Partikelen, aner Partikelen wéi z
- fe3O4,
- Hydroxyapatit,
- monodisperse Polystyrol Latexpartikelen,
- Cyclodextrin a Maltodextrin,
- halloysite Nanotubes,
- Hämatit (α-Fe2O3) Mikropartikelen,
- poly(Methylmethacrylat) (PMMA),
- insoluble Chitosan / Gelatin-B komplex Partikel
Ënnert vill aner zolidd Partikel goufen erfollegräich benotzt fir stabil Pickering Emulsiounen ze kreéieren.
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.
Fakten Worth Wëssen
Ueleg-am-Waasser (o/w) Pickering Emulsiounen
Ueleg-an-Waasser Pickering Emulsioun bezitt sech op eng Emulsioun wou Drëpsen Ueleg a Waasser als kontinuéierlech Phase verspreet ginn. Dës Zort vu Pickering Emulsiounen ass allgemeng stabiliséiert duerch Nano-Partikelen deenen hire Kontaktwénkel manner wéi 90º ass. o/w Pickering Emulsiounen kënne stabiliséiert ginn zB duerch d'Verwäertung vu fumed Silica, Fe3O4 Nano Partikel. D'Uelephase vun deene Pickering Emulsiounen kënnen z.B. aus Dodekan, Octadecenyl Succinic Anhydride (ODSA), Toluen a Butylbutyrat am Waasser bestoen, respektiv.
Waasser-an-Ueleg (w/o) Pickering Emulsiounen
Waasser-an-Ueleg Pickering Emulsiounen enthalen Drëpsen Waasser als dispergéiert Phase an Ueleg als kontinuéierlech Phase. Nanopartikele mat Kontaktwénkel méi wéi 90º sinn déi bescht Stabiliséierungsmëttel fir dës Aarte vun Emulsiounen. o / w Pickering Emulsiounen kënne stabiliséiert ginn duerch d'Benotzung vu magnetesche Nanopartikelen.
Komplex Pickering Emulsiounen
Duebel oder Multiple Pickering Emulsiounen (w/o/w oder o/w/o) si komplex polydisperse Systemer wou kleng Tropfen a méi groussen Drëpsen suspendéiert ginn, déi och an enger kontinuéierlecher Phase suspendéiert sinn. Fir Multiple Pickering-Emulsiounen gëtt en zwee-Schrëtt-Emulgéierungsprozess duerchgefouert: Fir aw/o/w Emulsioun, am éischte Emulsifikatiounsschrëtt, gëtt d'w/o-Emulsioun duerch hydrophobe Nanopartikel stabiliséiert; an der zweeter Emulsifikatioun Schrëtt, hydrophilic Nanopartikel sinn als Stabilisator benotzt. Multiple Emulsiounen kënnen als Waasser-an-Ueleg-am-Waasser (w/o/w) oder Ueleg-an-Waasser-an-Ueleg (o/w/o) geformt ginn.
w/o/w Emulsiounen ginn dacks als Gefierer / Träger fir verschidde hydrophil aktiv Verbindungen an Drogen benotzt (zB Vitaminnen, Antioxidantien, Enzymen, Impfungen, Hormonen), déi dann lues a lues fräigelooss ginn. Well e puer aktiv Substanzen och vun der baussenzeger an der banneschter Phase vun enger Multiple Emulsioun migréieren, funktionnéieren esou w/o/w Emulsiounen perfekt fir d'retardéiert Verëffentlechung / nohalteg Verëffentlechung vun den aktiven Substanzen.
Droplet Iwwerbréckung
En eenzegaartegt Phänomen, deen an e puer Pickering Emulsiounssystemer geschitt ass, ass d'Drëpsbréckung. Kolloiden, déi aus enger Drëpsfläch erausstinn, kënne gläichzäiteg op eng aner Interface adsorbéieren, zwee Drëpsen iwwerbrécken. D'Brécke besteet aus Monoschichten aus kolloidalen Partikelen an d'Drëpse ginn nëmme vun engem dënnen Film vun der kontinuéierlecher Phase getrennt.