Emulsões de Pickering com ultrassons de potência
- As emulsões de Pickering são estabilizadas por partículas sólidas.
- As emulsões de Pickering convencem pelo seu caráter «sem emulsionantes» e pela sua maior estabilidade.
- Os ultrassons são a ferramenta perfeita para criar emulsões de Pickering, primeiro dispersando as partículas estabilizadoras na fase aquosa e depois emulsionando a fase óleo/água.
Emulsões de Pickering
As emulsões de Pickering são estabilizadas por partículas sólidas adsorvidas, em vez de um emulsionante ou tensioativo. Assim, as emulsões de Pickering podem ser consideradas «sem emulsionantes» ou «sem tensioativos», uma vez que são estabilizadas por partículas sólidas. Se óleo e água forem misturados e se formarem pequenas gotículas de óleo dispersas por toda a água, as gotículas acabarão por coalescer para diminuir a quantidade de energia no sistema. No entanto, se forem adicionadas partículas sólidas à mistura, estas ligar-se-ão à superfície da interface e impedirão a coalescência das gotículas, tornando assim a emulsão mais estável.
A formação sem emulsionante é especialmente interessante para a formulação de produtos nos quais a utilização de tensioativos tem efeitos negativos, por exemplo, produtos farmacêuticos e cosméticos. Além disso, as emulsões de Pickering apresentam uma maior estabilidade em comparação com emulsões estabilizadas por emulsionantes convencionais. O revestimento das gotículas por partículas sólidas funciona como uma barreira rígida contra a coalescência. Isto significa que mesmo emulsões altamente concentradas podem ser eficientemente estabilizadas como emulsões de Pickering. As nanopartículas sólidas, adsorvidas na interface óleo–água, estão parcialmente imersas nos meios aquoso e oleoso, pelo que as nanopartículas estabilizadoras podem ter propriedades hidrofílicas, hidrofóbicas ou anfifílicas. A forma e o tamanho das partículas também afetam a estabilidade da emulsão.
Reator ultrassónico para emulsões
As elevadas forças mecânicas de cisalhamento da homogeneização ultrassónica superam a barreira energética entre as interfaces das fases. Além disso, a sonicação desagrega os agregados e aglomerados de nanopartículas e cria uma emulsão altamente polidispersa.
A sonicação é utilizada nas duas etapas da preparação de uma emulsão de Pickering:
- para dispersar as partículas adsorvidas na fase aquosa
- para emulsionar a mistura o/w
Emulsão de Pickering com sílica
Primeiro, pós de sílica pirogénica hidrofílica (como Aerosil® 200 ou Aerosil® 380) foram dispersos em água sob a forma de aglomerados de 100nm, utilizando um dispositivo ultrassónico.
Na segunda etapa, foram preparadas por sonicação emulsões o/w estáveis com 20 wt% de óleo e gotículas com um diâmetro de 2–10nm.
Para obter emulsões estáveis e transparentes de butanol, acetato de etilo, lactato de butilo e adipato de dietilo na fase aquosa, foram necessários 6% de sílica. Para o adipato de di-isobutilo, são necessários pelo menos 8% de sílica para obter uma emulsão estável.
Todas as emulsões preparadas demonstraram ser estáveis durante pelo menos 6 meses.
Embora a sílica, tanto não funcionalizada como funcionalizada (SiO2), seja um dos tipos de partículas mais utilizados, outras partículas, como
- Fe3O4,
- hidroxiapatite,
- partículas monodispersas de látex de poliestireno,
- ciclodextrina e maltodextrina,
- nanotubos de haloisite,
- micropartículas de hematite (α-Fe2O3),
- poli(metacrilato de metilo) (PMMA),
- partículas insolúveis do complexo quitosano/gelatina-B
entre muitas outras partículas sólidas, têm sido utilizadas com sucesso para criar emulsões de Pickering estáveis.
Bibliografia / 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.
Informações úteis
Emulsões de Pickering de óleo em água (o/w)
Uma emulsão de Pickering de óleo em água é uma emulsão em que gotículas de óleo estão dispersas em água, que constitui a fase contínua. Este tipo de emulsão de Pickering é geralmente estabilizado por nanopartículas cujo ângulo de contacto é inferior a 90º. As emulsões de Pickering o/w podem ser estabilizadas, por exemplo, através da utilização de sílica pirogénica ou de nanopartículas de Fe3O4 . A fase oleosa destas emulsões de Pickering pode consistir, por exemplo, em dodecano, anidrido octadecenilsuccínico (ODSA), tolueno e butirato de butilo em água, respetivamente.
Emulsões de Pickering de água em óleo (w/o)
As emulsões de Pickering de água em óleo contêm gotículas de água como fase dispersa e óleo como fase contínua. As nanopartículas com um ângulo de contacto superior a 90º são os melhores agentes estabilizadores para estes tipos de emulsões. As emulsões de Pickering o/w podem ser estabilizadas através da utilização de nanopartículas magnéticas.
Emulsões de Pickering complexas
As emulsões de Pickering duplas ou múltiplas (w/o/w ou o/w/o) são sistemas polidispersos complexos nos quais gotículas minúsculas estão suspensas dentro de gotículas maiores que, por sua vez, estão suspensas numa fase contínua. Para as emulsões de Pickering múltiplas, realiza-se um processo de emulsificação em duas etapas: para uma emulsão w/o/w, na primeira etapa de emulsificação, a emulsão w/o é estabilizada por nanopartículas hidrofóbicas; na segunda etapa de emulsificação, utilizam-se nanopartículas hidrofílicas como estabilizador. As emulsões múltiplas podem formar-se como água em óleo em água (w/o/w) ou óleo em água em óleo (o/w/o).
As emulsões w/o/w são frequentemente utilizadas como veículos / transportadores de vários compostos ativos hidrofílicos e fármacos (por exemplo, vitaminas, antioxidantes, enzimas, vacinas e hormonas), que são depois libertados lentamente. Como algumas substâncias ativas também migram da fase externa para a fase interna de uma emulsão múltipla, estas emulsões w/o/w funcionam perfeitamente para a administração das substâncias ativas por libertação retardada / libertação sustentada.
Formação de pontes entre gotículas
Um fenómeno único que ocorre em alguns sistemas de emulsões de Pickering é a formação de pontes entre gotículas. Os coloides que sobressaem da superfície de uma gotícula podem adsorver-se simultaneamente noutra interface, formando uma ponte entre duas gotículas. As pontes consistem em monocamadas de partículas coloidais e as gotículas estão separadas apenas por uma película fina da fase contínua.