Emulsões Pickering com ultrassom de potência
- As emulsões de Pickering são estabilizadas por partículas sólidas.
- As emulsões Pickering convencem por seu caráter "livre de emulsificantes" e sua estabilidade aprimorada.
- O ultrassônico é a ferramenta perfeita para criar emulsões de Pickering, em primeiro lugar, dispersando as partículas estabilizadoras na fase aquosa e, em segundo lugar, emulsionando a fase óleo/água.
Emulsões de Pickering
As emulsões Pickering são estabilizadas por partículas sólidas adsorvidas em vez de um emulsificante ou surfactante. Assim, as emulsões de Pickering podem ser consideradas como "livres de emulsificantes" ou “sem surfactante” uma vez que são estabilizados por partículas sólidas. Se o óleo e a água forem misturados e pequenas gotículas de óleo forem formadas e dispersas por toda a água, eventualmente as gotículas se aglutinarão para diminuir a quantidade de energia no sistema. No entanto, se partículas sólidas forem adicionadas à mistura, elas se ligarão à superfície da interface e impedirão que as gotículas se aglutinem, fazendo com que a emulsão seja mais estável.
A formação sem emulsificante é especialmente interessante para a formulação de produtos para os quais o uso de surfactantes tem efeitos negativos, por exemplo, para produtos farmacêuticos e cosméticos. Além disso, as emulsões Pickering mostram uma estabilidade aprimorada em comparação com as emulsões estabilizadas por emulsificantes convencionais. O revestimento de gotículas de partículas sólidas funciona como uma barreira rígida contra a coalescência. Isso significa que mesmo emulsões altamente concentradas podem ser estabilizadas com eficiência como emulsões de Pickering. As nanopartículas sólidas, que são adsorvidas entre a interface óleo-água, são parcialmente imersas em água e meio de óleo, de modo que as nanopartículas estabilizadoras podem ter propriedades hidrofílicas, hidrofóbicas ou anfifílicas. A forma e o tamanho da partícula também afetam a estabilidade da emulsão.
Reator ultrassônico para emulsões
As altas forças de cisalhamento mecânico da homogeneização ultrassônica superam a barreira de energia entre as interfaces de fase. Além disso, a sonicação quebra os agregados e aglomerados de nanopartículas e cria uma emulsão altamente polidispersa.
A sonicação é usada para ambas as etapas da preparação de uma emulsão pickering:
- para dispersar as partículas adsorvidas na fase aquosa
- Para emulsionar a mistura O/A
Emulsão Pickering com Sílica
No início, pós de sílica pirogênica hidrofílica (como Aerosil® 200 ou Aerosil® 380) foram dispersos como aglomerados de 100 nm na água usando um dispositivo ultrassônico.
Na segunda etapa, emulsões o / a estáveis com 20% em peso de óleo e tamanho de gotícula de 2 a 10 nm de diâmetro foram preparadas por sonicação.
Para obter emulsões estáveis e transparentes de butanol, acetato de etila, lactato de butila e adipato de dietila na fase aquosa foram necessários 6% de sílica. Para adipato de diisobutil, são necessários pelo menos 8% de sílica para obter uma emulsão estável.
Todas as emulsões preparadas mostraram-se estáveis por pelo menos 6 meses.
Enquanto a sílica nua e funcionalizada (SiO2) é uma das partículas mais comumente usadas, outras partículas, como
- Fe3O4,
- hidroxiapatita,
- poliestireno monodisperso partículas de látex,
- ciclodextrina e maltodextrina,
- nanotubos de haloisita,
- hematita (α-Fe2O3) micropartículas,
- poli(metacrilato de metilo) (PMMA),
- partículas insolúveis do complexo de quitosana/gelatina-B
entre muitas outras partículas sólidas foram usadas com sucesso para criar emulsões de Pickering estáveis.
Literatura / Referências
- 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.
Fatos, vale a pena conhecer
Emulsões Pickering de óleo em água (o/a)
A emulsão de Pickering de óleo em água refere-se a uma emulsão em que gotículas de óleo são dispersas em água como a fase contínua. Este tipo de emulsões de Pickering é geralmente estabilizado por nanopartículas cujo ângulo de contato é inferior a 90º. o/w As emulsões de Pickering podem ser estabilizadas, por exemplo, pelo uso de sílica pirogênica, Fe3O4 nano partículas. A fase de óleos dessas emulsões de Pickering pode consistir, por exemplo, em dodecano, anidrido octadecenil succínico (ODSA), tolueno e butirato de butila em água, respectivamente.
Água em óleo (sem emulsões de Pickering
As emulsões de Pickering de água em óleo contêm gotículas de água como fase dispersa e óleo como fase contínua. As nanopartículas com ângulo de contato superior a 90º são os melhores agentes estabilizantes para esses tipos de emulsões. as emulsões de Pickering podem ser estabilizadas pelo uso de nanopartículas magnéticas.
Emulsões Pickering complexas
Emulsões de Pickering duplas ou múltiplas (w/o/w ou o/w/o) são sistemas polidispersos complexos onde gotículas minúsculas são suspensas dentro de gotículas maiores que, além disso, são suspensas em uma fase contínua. Para várias emulsões de Pickering, é realizado um processo de emulsificação em duas etapas: Para uma emulsão sem p/a, na primeira etapa de emulsificação, a emulsão sem emulsão é estabilizada por nanopartículas hidrofóbicas; Na segunda etapa de emulsificação, nanopartículas hidrofílicas são usadas como estabilizador. Várias emulsões podem ser formadas como água em óleo em água (a/o/a) ou óleo em água em óleo (o/a/o).
As emulsões a/o/a são frequentemente usadas como veículos/transportadores de vários compostos ativos hidrofílicos e drogas (por exemplo, vitaminas, antioxidantes, enzimas, vacinas, hormônios), que são então liberados lentamente. Como algumas substâncias ativas também migram da fase externa para a interna de uma emulsão múltipla, essas emulsões a/o/a funcionam perfeitamente para a liberação retardada / liberação sustentada das substâncias ativas.
Ponte de gotículas
Um fenômeno único que ocorre em alguns sistemas de emulsão de Pickering é a ponte de gotículas. Os colóides que se projetam de uma superfície de gotícula podem adsorver simultaneamente para outra interface, conectando duas gotículas. As pontes consistem em monocamadas de partículas coloidais e as gotículas são separadas apenas por uma fina película da fase contínua.
