Produktioun vu stabilen Nanoemulsioune mat Ultraschall

• Nanoemulsiounen – och als Miniemulsiounen oder Submikronemulsioune bekannt – ginn a ville verschiddenen Uwendungen an der Chimie, a Faarwen, Beschichtungen, Kosmetik, Pharmazeutika a Liewensmëttel agesat.
• Ultraschallapparater si bekannt als eng héicheffizient an zouverlässeg Technik fir d’Produktioun vun Nanoemulsiounen, déi laangfristeg stabil sinn.

Firwat Ultraschall fir d’Nanoemulgéierung

D’Nanoemulgéierung mat Ultraschall ass eng Technik, déi Ultraschallwelle mat niddreger Frequenz an héijer Leeschtung benotzt, fir stabil a gläichméisseg Emulsiounen aus winzegen Drëpsen ze produzéieren, typescherweis am Beräich vun 10–200 nm. Dës Technik huet verschidde Virdeeler géintiwwer traditionellen Emulgéierungsmethoden, déi hir a verschiddenen Uwendungen eng Iwwerleeënheet ginn. E puer vun dëse Virdeeler sinn:

• Gläichméisseg Partikelgréisst: D’Nanoemulgéierung mat Ultraschall produzéiert kleng a gläichméisseg Drëpsen, déi eng besser Stabilitéit a Bioverfügbarkeet bidden. Dës Drëpsen hunn en héicht Verhältnes vun Uewerfläch zu Volumen, wat se a verschiddenen Uwendunge méi reaktiv a méi wierksam mécht.
• Héich Stabilitéit: Nanoemulsiounen, déi mat Ultraschall produzéiert ginn, hunn duerch hir kleng Gréisst a Gläichméissegkeet eng héich kinetesch Stabilitéit, déi se resistent géint Koaleszenz, Flockulatioun a Sedimentatioun mécht. Dës Stabilitéit mécht se ideal fir den Asaz a Liewensmëttel, Pharmazeutika, kosmeteschen a cheemeschen Uwendungen.
• Reduzéierten Energieverbrauch: D’Nanoemulgéierung mat Ultraschall erfuerdert manner Energiezoufuer wéi traditionell Emulgéierungsmethoden, wéi Homogeniséierung oder Mikrofluidiséierung, wat se méi energieeffizient a méi käschtegënschteg mécht.
• Villsäitegkeet: D’Nanoemulgéierung mat Ultraschall ka benotzt ginn, fir eng breet Palett vu Materialien ze emulgéieren, dorënner Lipiden, hydrophil Verbindungen a Substanzen, déi net am Waasser léislech sinn. Dat mécht se zu enger villsäiteger Technik, déi a verschiddenen Uwendunge kann agesat ginn.
  Kuerz Veraarbechtungszäit: D’Nanoemulgéierung mat Ultraschall ass e séiere Prozess, deen a Minutte kann ofgeschloss ginn, wat se fir d’Produktioun am grousse Moossstaf eegent.

Am Ganze bitt d’Nanoemulgéierung mat Ultraschall verschidde Virdeeler géintiwwer traditionellen Emulgéierungsmethoden, wat se zu enger iwwerleeëner Technik fir verschidden Uwendunge mécht.
 

Bildung vun Nanoemulsioune mat Ultraschall

D’Emulgéierung mat Ultraschall gëtt duerch d’Akopplung vun de Welle vum Leeschtungsultraschall an e flëssege System verursaacht. Wann eng Flëssegkeet mat Ultraschall behandelt gëtt, trieden zwee Mechanismen op:

1. D’akustescht Feld generéiert Wellen, déi sech duerch d’Flëssegkeet ausbreeden a Mikroturbulenzen an eng Beweegung un der Grenzfläch verursaachen. Doduerch gëtt d’Grenzphas instabil, soudatt déi dispergéiert (bannenzeg) Phas schliisslech zerbrécht an Drëpsen an der kontinuéierlecher (baussenzeger) Phas formt.
2. Den Asaz vun Ultraschall mat niddreger Frequenz an héijer Leeschtung generéiert Kavitatioun (Kentish et al. 2008). Bei der Ultraschallkavitatioun entstinn duerch d’Drockzyklen vun der Ultraschallwell Mikroblosen oder Huelraim am Medium. D’Mikroblosen / Huelraim wuessen iwwer e puer Wellenzyklen, bis se hefteg zesummebriechen. Dës Blosenimplosioun verursaacht lokal extrem Bedéngungen, wéi ganz héich Schéierkräften, Flëssegkeetsstralen an extrem Erhëtzungs- an Ofkillraten. (Suslick 1999).

Dës extrem Kräfte zerbriechen déi primär Drëpse vun der dispergéierter (bannenzeger) Phas zu Drëpsen an Nanogréisst a vermësche se homogen an déi kontinuéierlech (baussenzeg) Phas.
Liest hei méi iwwer d’Auswierkunge vun der Ultraschallkavitatioun op d’Emulgéierung!

Pharmazeutesch Nanoemulsiounen

Lipid-Miniemulsiounen – mat Ultraschall hiergestallt – gi breet als Dréier fir pharmakologesch Wierkstoffer a pharmazeutesche Formuléierunge benotzt. Zum Beispill kënne Miniemulsiounen als parenteral Medikamentendréier oder als System fir d’Liwwerung vu Medikamenter un Zilgeweebe déngen. Nieft der héijer Bioverfügbarkeet vun den agekapselten aktive Verbindunge leien d’Virdeeler vu Miniemulsiounen an hirer héijer Biokompatibilitéit, biologescher Ofbaubarkeet, Stabilitéit an der einfacher Hierstellung a groussem Moossstaf. Duerch hir strukturell Eegenschafte kënne si souwuel hydrophob wéi och amphipathesch Moleküllen ophuelen. Mat Ultraschall hiergestallt Nanoemulsioune goufe mat Tocopherolen, Vitaminnen, Curcurmin a ville weidere pharmakologesche Substanze belueden.
D’Ultraschallsystemer vun Hielscher sinn zouverlässeg Emulgatore fir d’Hierstellung vun Nanoemulsiounen, déi mat Medikamenter beluede sinn. Fir d’Emulgéiere mat Ultraschall bitt Hielscher verschidden Accessoiren un, fir den Emulgéierprozess ze optiméieren. Den Hielscher MultiPhaseCavitator ass eng eenzegaarteg Ergänzung fir Ultraschall-Duerchflusszellen, bei där déi zweet Phas als ganz schmuele Stroum direkt an d’Ultraschall-Hotspotzon vum Emulgéierprozess agesprëtzt gëtt.

Nanoemulsioune mat Liewensmëttelqualitéit

Nanoemulsioune bidde verschidde Virdeeler fir d’Formuléierung vu Liewensmëttelprodukter. Nanoemulsioune weisen eng gutt Stabilitéit géintiwwer gravitativer Trennung, Flockulatioun a Koaleszenz a bidden duerch hir kleng Drëpsengréisst a grouss Uewerfläch eng kontrolléiert Fräisetzung an/oder Absorptioun vu funktionellen Inhaltsstoffer. Zousätzlech bidde si eng héich Bioverfügbarkeet vun aktive Verbindungen, wat fir d’Liwwerung vun Nährstoffer an aktive Substanze wichteg ass. Ausserdeem bidde si gutt Formuléierungseegenschaften, well si transparent oder visuell duerchschéngend sinn an hir Drëpsen am Submikrometer- / Nanoberäich e glat a cremegt Mondgefill bewierken. Dofir ass d’Hierstellung vu stabilen Nanoemulsiounen eng allgéigewäerteg Aufgab fir d’Liewensmëttelindustrie, z. B. fir Produkter ze formuléieren, déi mat Vitaminnen oder Fettsaieren ugeräichert sinn (z. B. Vitamin C, Vitamin E, Omega-3, Omega-6, Omega-9 aus Planzesomen oder Fëschueleg), oder fir aromatiséiert Produkter hierzestellen (z. B. mat äthereschen Ueleger).

Verdeelung vun Drëpsen am Nanoberäich an enger mat Ultraschall dispergéierter Nanoemulsioun (Lavendelueleg-an-Waasser-Emulsioun). D’Emulsioun gouf mat der Ultraschallsond UP400St hiergestallt.

Kosmetesch Nanoemulsiounen

Besonnesch Waasser-an-Ueleg-Nanoemulsiounen (W/O) bidde verschidde Virdeeler fir d’Akapselung vu bioaktiver hydrophiller Substanz an Drëpsen am Nanoberäich (an einfachen oder duebelen Emulsiounen).
Klickt hei, fir méi iwwer d’tensidfräi Formuléierung vu kosmeteschen Emulsioune mat Ultraschall ze liesen!

Miniemulsiounspolymerisatioun

Mat Ultraschall ënnerstëtzt Miniemulsiounspolymerisatioun gëtt a verschiddene Prozesser agesat – vun der Akapselung vun anorganesche Partikele bis zur Synthes vu Latexpartikelen. D’Uwendung vu leeschtungsstaarkem Ultraschall op cheemesch Reaktioune wéi Polymerisatioun, Synthes asw. ass als Sonochemie bekannt.
Klickt hei, fir méi ze liesen iwwer d’Sonochemie, d’Ultraschallsynthes vu Latex an d’Ultraschallfällung!

Stabiliséierung vun Emulsiounen

Obwuel verschidden Nanoemulsiounen duerch hir Drëpsengréisst am Nanoberäich an hir Drëpseverdeelung ouni den Asaz vun iergendwellechen Tensiden oder Emulgatore lagerstabil kënne sinn, erfuerderen aner Nanoemulsiounen den Asaz vu Stabiliséierungsmëttelen, fir eng laangfristeg Stabilitéit an eng optimal Produktqualitéit ze erreechen. D’Stabiliséierung kann duerch d’Zousaz vun entweder iwwerflächenaktive Substanzen (Tensiden) oder feste Partikelen, déi als Stabilisatore wierken, erreecht ginn. Emulsiounen, déi duerch fest Partikele stabiliséiert ginn, sinn als Pickering-Emulsioune bekannt. Laktos, Albumin, Lecithin, Chitosan, Cyclodextrin, Maltodextrin, Stäerkt asw. kënnen als kolloidal Stabilisatoren a Pickering-Emulsioune benotzt ginn. Klickt hei, fir méi iwwer mat Ultraschall hiergestallt Pickering-Emulsiounen ze gewuer ze ginn!
D’Emulgéierung mat Ultraschall kann fir all Zorte vun Emulsiounen duerchgefouert ginn. Ob fir eng bestëmmten Emulsioun e Stabiliséierungsmëttel néideg ass, léisst sech einfach a klengem Moossstaf testen.
Beuecht wgl., datt déi néideg Quantitéit un Tensid zouhëlt, wann d’Drëpsegréisst ofhëlt, well d’Verhältnis vun der Uewerfläch zum Volumen (S/V) fir Kugele wéi follegt uginn ass: S/V = 3/R. Zum Beispill: Wat den Duerchmiesser vun engem Partikel oder enger Drëps méi kleng ass, wat seng Uewerfläch am Verhältnis zu sengem Volumen méi grouss ass.

Ausrüstung fir d’Emulgéierung mat Ultraschall

D’Produktioun vu stabilen Emulsiounen am Submikrometer- an Nanoberäich erfuerdert leeschtungsstaark Ultraschallausrüstung. D’Ultraschallemulgéierungsausrüstung vun Hielscher liwwert ganz héich Amplituden (bis zu 200µm bei industriellen Ultraschallapparater, méi héich Amplituden op Ufro), fir en intensivt akustescht Feld ze generéieren.
Fir d’Produktioun vu stabilen Nanoemulsiounen geet d’Ausrüstung fir Héichleeschtungsultraschall eleng awer dacks net duer. Nieft enger genuch héijer Ultraschallleeschtung sinn eng prezis Kontroll vun de Prozessparameteren a sophistikéiert Accessoiren (wéi Sonotroden, Duerchflosszellreakteren, Killung) néideg, fir Drëpsen am Nanoberäich an eng homogen Dispersioun vun der waassereger Phas an der Uelegphas an ëmgedréint ze kréien.
Hielscher MultiPhaseCavitator: Fir iwwerleeën Emulsioune mat enger ganz enker Drëpsegréissteverdeelung ze produzéieren, huet Hielscher en eenzegaartegen Asaz fir Duerchflosszellen entwéckelt – de MultiPhaseCavitator. Mat dëser spezieller Erweiderung fir Duerchflosszelle gëtt déi zweet Phas vun der Emulsioun kontinuéierlech iwwer 48 kleng Kanülen an d’Kavitatiounszon agesprëtzt. Dës Technologie erméiglecht déi zouverlässeg an effikass Produktioun vu ganz klengen Drëpsen am Nanoberäich an héichstabilen Emulsiounen.

Hielscher Ultrasonics ass op d’Liwwerung vun iwwerleeënen Ultraschallsystemer an Accessoirë fir optimal Veraarbechtungsresultater spezialiséiert. Eis laangjäreg Erfarung an der Ultraschallveraarbechtung an eis enk Zesummenaarbecht mat eise Cliente garantéieren déi erfollegräich Integratioun vun Ultraschall a Produktiounslinnen.
Fir éischt Tester, Prozessentwécklung a Prozessoptimiséierung bidde mir e komplett ekipéiert Prozesslaboratoire an Technikzenter un.
Ausserdeem bidde mir eng detailléiert Berodung, d’Entwécklung vu moossgeschneiderten Ultraschallsystemer an e fundéierten technesche Service fir Installatioun, Formatioun an Ënnerhalt un.