Emulsões Pickering com ultra-sons de potência
- As emulsões Pickering são estabilizadas por partículas sólidas.
- As emulsões Pickering convencem pelo seu carácter "sem emulsionante" e pela sua maior estabilidade.
- O ultrassom é a ferramenta perfeita para criar emulsões Pickering, em primeiro lugar dispersando as partículas estabilizadoras na fase aquosa e, em segundo lugar, para emulsionar a fase óleo/água.
Emulsões Pickering
As emulsões Pickering são estabilizadas por partículas sólidas adsorvidas em vez de um emulsionante ou tensioativo. Deste modo, as emulsões Pickering podem ser consideradas como "sem emulsionantes" ou “sem tensioactivos” uma vez que são estabilizadas por partículas sólidas. Se o óleo e a água forem misturados e pequenas gotículas de óleo forem formadas e dispersas na água, eventualmente as gotículas irão 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 para os quais a utilização de surfactantes tem efeitos negativos, por exemplo, para produtos farmacêuticos e cosméticos. Além disso, as emulsões Pickering mostram uma estabilidade melhorada em comparação com as emulsões que são estabilizadas por emulsionantes convencionais. O revestimento de gotículas de partículas sólidas funciona como uma barreira rígida contra a coalescência. Isto significa que mesmo as emulsões altamente concentradas podem ser estabilizadas eficientemente como emulsões Pickering. As nanopartículas sólidas, que são adsorvidas entre a interface óleo-água, estão parcialmente imersas no meio de água e óleo, pelo que as nanopartículas estabilizadoras podem ter propriedades hidrofílicas, hidrofóbicas ou anfifílicas. A forma e o tamanho das partículas também afectam a estabilidade da emulsão.
Reator ultrassónico para emulsões
As elevadas forças de cisalhamento mecânico da homogeneização ultra-sónica ultrapassam 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 utilizada em ambas as etapas da preparação de uma emulsão de decapagem:
- para dispersar as partículas adsorvidas na fase aquosa
- para emulsionar a mistura o/w
Emulsão de Pickering com sílica
Em primeiro lugar, os pós de sílica pirogénica hidrofílica (tais como Aerosil® 200 ou Aerosil® 380) foram dispersos como aglomerados de 100 nm em água utilizando um dispositivo ultrassónico.
Na segunda etapa, foram preparadas por sonicação emulsões o/w estáveis com 20% em peso de óleo e gotículas de 2-10 nm de diâmetro.
Para obter emulsões estáveis e transparentes de butanol, acetato de etilo, lactato de butilo e adipato de dietilo na fase aquosa, é necessário 6% de sílica. Para o adipato de diisobutilo, são necessários pelo menos 8% de sílica para obter uma emulsão estável.
Todas as emulsões preparadas demonstraram ser estáveis durante pelo menos 6 meses.
Enquanto que a sílica nua e a sílica funcionalizada (SiO2) é uma das partículas mais utilizadas, outras partículas como
- fe3O4,
- hidroxiapatite,
- poliestireno monodisperso partículas de látex,
- ciclodextrina e maltodextrina,
- nanotubos de halloysite,
- hematite (α-Fe2O3) micropartículas,
- poli(metacrilato de metilo) (PMMA),
- partículas insolúveis de complexo quitosano/gelatina-B
entre muitas outras partículas sólidas foram utilizadas com sucesso para criar emulsões 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/w)
A emulsão de Pickering óleo em água refere-se a uma emulsão em que as gotículas de óleo estão dispersas em água como fase contínua. Este tipo de emulsões Pickering é geralmente estabilizado por nano partículas cujo ângulo de contacto é inferior a 90º. As emulsões Pickering o/w podem ser estabilizadas, por exemplo, pela utilização de sílica pirogénica, Fe3O4 nano partículas. A fase oleosa destas emulsões Pickering pode consistir, por exemplo, em dodecano, anidrido octadecenil succínico (ODSA), tolueno e butirato de butilo em água, respetivamente.
Emulsões de Pickering de água em óleo (w/o)
As emulsões de Pickering água-em-óleo contêm gotículas de água como fase dispersa e óleo como fase contínua. As nano partículas com ângulo de contacto superior a 90º são os melhores agentes estabilizadores para este tipo de emulsões. As emulsões o/w Pickering podem ser estabilizadas através da utilização de nano partículas magnéticas.
Emulsões complexas de Pickering
As emulsões Pickering duplas ou múltiplas (p/p ou o/p/p/p) são sistemas polidispersos complexos em que gotículas minúsculas estão suspensas em gotículas maiores que, além disso, estão suspensas numa fase contínua. Para emulsões Pickering múltiplas, é efectuado um processo de emulsificação em duas etapas: Para uma emulsão p/p, na primeira fase de emulsificação, a emulsão p/p é estabilizada por nanopartículas hidrofóbicas; na segunda fase de emulsificação, são utilizadas nanopartículas hidrofílicas como estabilizador. As emulsões múltiplas podem ser formadas como água-em-óleo-em-água (w/o/w) ou óleo em água-em-óleo (o/w/o).
As emulsões p/p são frequentemente utilizadas como veículos/transportadores para vários compostos activos hidrofílicos e medicamentos (por exemplo, vitaminas, antioxidantes, enzimas, vacinas, hormonas), que são depois libertados lentamente. Como algumas substâncias activas também migram da fase exterior para a fase interior de uma emulsão múltipla, estas emulsões p/p funcionam perfeitamente para a libertação retardada / libertação sustentada das substâncias activas.
Ligação em ponte de gotículas
Um fenómeno único que ocorre em alguns sistemas de emulsão Pickering é a formação de pontes entre gotículas. Os colóides que sobressaem da superfície de uma gota podem adsorver-se simultaneamente noutra interface, formando uma ponte entre duas gotas. As pontes consistem em monocamadas de partículas coloidais e as gotículas são separadas apenas por uma fina película da fase contínua.
