Pickering emulsii cu ultrasunete de putere
- Emulsiile Pickering sunt stabilizate de particule solide.
- Emulsiile Pickering conving prin caracterul lor "fără emulgatori" și stabilitatea lor sporită.
- Ultrasonic este instrumentul perfect pentru a crea emulsii Pickering prin dispersarea în primul rând a particulelor stabilizatoare în faza de apă și în al doilea rând pentru a emulsiona faza ulei/apă.
Emulsii Pickering
Emulsiile Pickering sunt stabilizate de particule solide adsorbite în loc de un emulgator sau surfactant. Astfel, emulsiile Pickering pot fi considerate ca fiind "fără emulgatori" sau “fără agenți tensioactivi” deoarece sunt stabilizate de particule solide. Dacă uleiul și apa sunt amestecate și picături mici de ulei sunt formate și dispersate în apă, în cele din urmă picăturile se vor uni pentru a reduce cantitatea de energie din sistem. Cu toate acestea, dacă se adaugă particule solide la amestec, acestea se vor lega de suprafața interfeței și vor împiedica coagularea picăturilor, determinând astfel emulsia să fie mai stabilă.
Formarea fără emulgator este deosebit de interesantă pentru formularea produselor pentru care utilizarea agenților tensioactivi are efecte negative, de exemplu pentru produsele farmaceutice și cosmetice. În plus, emulsiile Pickering prezintă o stabilitate îmbunătățită în comparație cu emulsiile care sunt stabilizate de emulgatorii convenționali. Acoperirea picăturilor de particule solide funcționează ca o barieră rigidă împotriva coalescenței. Aceasta înseamnă că chiar și emulsiile foarte concentrate pot fi stabilizate eficient ca emulsii Pickering. Nanoparticulele solide, care sunt adsorbite între interfața ulei-apă, sunt parțial scufundate în apă și mediu uleios, astfel încât nanoparticulele stabilizatoare pot avea proprietăți hidrofile, hidrofobe sau amfifile. Forma particulelor și dimensiunea particulelor afectează și stabilitatea emulsiei.
Reactor cu ultrasunete pentru emulsii
Forțele mecanice de forfecare ridicate ale omogenizării cu ultrasunete depășesc bariera energetică dintre interfețele de fază. În plus, sonicare rupe agregatele și aglomeratele de nanoparticule și creează o emulsie foarte polidispersată.
Sonicare este utilizat pentru ambele etape ale preparării unei emulsii de pichetare:
- pentru a dispersa particulele adsorbite în faza apoasă
- Pentru emulsionarea amestecului O/W
Pickering emulsie cu siliciu
La început, pulberile hidrofile de siliciu fumat (cum ar fi Aerosil® 200 sau Aerosil® 380) au fost dispersate ca aglomerate de 100nm în apă folosind un dispozitiv cu ultrasunete.
La a doua etapă, o emulsii stabile o / w cu 20% wt% de ulei și dimensiunea picăturii cu diametrul de 2-10nm au fost preparate prin sonicare.
Pentru a obține emulsii stabile și transparente de butanol, acetat de etil, lactat de butil și adipat de dietil în faza apoasă a fost necesară 6% silice. Pentru adipatul de diizobutil sunt necesare cel puțin 8% silice pentru a obține o emulsie stabilă.
Toate emulsiile preparate s-au dovedit a fi stabile timp de cel puțin 6 luni.
În timp ce siliciul gol și funcționalizat (SiO2) este una dintre cele mai frecvent utilizate particule, alte particule, cum ar fi
- f3O4,
- hidroxiapatită,
- polistiren monodispers particule de latex,
- ciclodentrină și maltodextrină,
- nanotuburi de aliaj,
- hematit (α-Fe2O3) microparticule,
- poli(metacrilat de metil) (PMMA);
- particule insolubile de chitosan / complex gelatină-B
printre multe alte particule solide au fost utilizate cu succes pentru a crea emulsii Pickering stabile.
Literatură / Referințe
- 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.
Fapte care merită știute
Emulsii ulei-în-apă (o/w) Pickering
Emulsia Pickering ulei-în-apă se referă la o emulsie în care picăturile de ulei sunt dispersate în apă ca fază continuă. Acest tip de emulsii Pickering este în general stabilizat de nanoparticule al căror unghi de contact este mai mic de 90º. o/w Emulsiile Pickering pot fi stabilizate, de exemplu, prin utilizarea de silice fumegândă, Fe3O4 nanoparticule. Faza uleioasă a acestor emulsii Pickering poate consta, de exemplu, în dodecan, anhidridă octadecenil succinică (ODSA), toluen și, respectiv, butirat de butil în apă.
Apă-în-ulei (fără ulei) Emulsii Pickering
Emulsiile Pickering apă-în-ulei conțin picături de apă ca fază dispersată și ulei ca fază continuă. Nano particulele cu unghi de contact mai mare de 90 ° sunt cei mai buni agenți stabilizatori pentru aceste tipuri de emulsii. Emulsiile Pickering pot fi stabilizate prin utilizarea nanoparticulelor magnetice.
Emulsii complexe Pickering
Emulsiile Pickering duble sau multiple (w / o / w sau o / w / o) sunt sisteme complexe de polidispersie în care picăturile mici sunt suspendate în picături mai mari, care sunt în plus suspendate într-o fază continuă. Pentru mai multe emulsii Pickering, se efectuează un proces de emulsionare în două etape: Pentru o emulsie w/o/w, în prima etapă de emulsionare, emulsia w/o este stabilizată de nanoparticule hidrofobe; În a doua etapă de emulsionare, nanoparticulele hidrofile sunt utilizate ca stabilizator. Emulsiile multiple pot fi formate ca apă-în-ulei-în-apă (w / o / w) sau ulei-in-water-in-oil (o / w / o).
Emulsiile w / o / w sunt frecvent utilizate ca vehicule / purtători pentru diferiți compuși activi hidrofili și medicamente (de exemplu, vitamine, antioxidanți, enzime, vaccinuri, hormoni), care sunt apoi eliberate lent. Deoarece unele substanțe active migrează, de asemenea, din faza exterioară în cea interioară a unei emulsii multiple, astfel de emulsii w / o / w funcționează perfect pentru eliberarea întârziată / eliberarea susținută a substanțelor active.
Punți de legătură cu picăturile
Un fenomen unic care apare în unele sisteme de emulsie Pickering este puntea picăturilor. Coloizii care ies dintr-o suprafață de picături se pot adsorbi simultan la o altă interfață, legând două picături. Podurile constau din monostraturi de particule coloidale, iar picăturile sunt separate doar printr-o peliculă subțire a fazei continue.
