Emulsione Pickering me ultratinguj me fuqi të lartë

• Emulsionet Pickering stabilizohen nga grimcat e ngurta.
• Emulsionet Pickering bindin me karakterin e tyre “pa emulgator” dhe qëndrueshmërinë e tyre të shtuar.
• Ultratingulli është mjeti i përsosur për të krijuar emulsione Pickering duke shpërndarë fillimisht grimcat stabilizuese në fazën ujore dhe më pas duke emulguar fazën vaj/ujë.

Emulsionet Pickering

Emulsionet Pickering stabilizohen nga grimca të ngurta të adsorbuara në vend të një emulgatori ose lënde tensioaktive. Kështu, emulsionet Pickering mund të konsiderohen si “pa emulgator” ose “pa lëndë tensioaktive”, pasi stabilizohen nga grimcat e ngurta. Nëse vaji dhe uji përzihen dhe formohen pikëza të vogla vaji që shpërndahen në të gjithë ujin, me kalimin e kohës pikëzat do të bashkohen për të ulur sasinë e energjisë në sistem. Megjithatë, nëse përzierjes i shtohen grimca të ngurta, ato do të lidhen me sipërfaqen ndërfazore dhe do të pengojnë bashkimin e pikëzave, duke e bërë kështu emulsionin më të qëndrueshëm.
Formimi pa emulgator është veçanërisht interesant për formulimin e produkteve për të cilat përdorimi i lëndëve tensioaktive ka efekte negative, p.sh. për produktet farmaceutike dhe kozmetike. Për më tepër, emulsionet Pickering shfaqin qëndrueshmëri të shtuar në krahasim me emulsionet që stabilizohen nga emulgatorët konvencionalë. Veshja e pikëzave me grimca të ngurta funksionon si një barrierë e ngurtë kundër bashkimit të tyre. Kjo do të thotë se edhe emulsionet shumë të përqendruara mund të stabilizohen me efikasitet si emulsione Pickering. Nanogrimcat e ngurta, të cilat adsorbohen në ndërfaqen vaj–ujë, janë pjesërisht të zhytura në mjedisin ujor dhe atë vajor, kështu që nanogrimcat stabilizuese mund të kenë veti hidrofile, hidrofobe ose amfifile. Forma dhe madhësia e grimcave ndikojnë gjithashtu në qëndrueshmërinë e emulsionit.

Forcat e larta mekanike të prerjes gjatë homogjenizimit ultrasonik kapërcejnë barrierën energjetike midis ndërfaqeve të fazave. Për më tepër, trajtimi me ultratinguj shpërbën agregatet dhe aglomeratet e nanogrimcave dhe krijon një emulsion me polidispersitet të lartë.

Trajtimi me ultratinguj përdoret për të dy hapat e përgatitjes së një emulsioni Pickering:

1. për të shpërndarë grimcat e adsorbuara në fazën ujore
2. për të emulguar përzierjen o/w

Emulsion Pickering me silicë

Fillimisht, pluhurat hidrofile të silicës pirogjenike (si Aerosil® 200 ose Aerosil® 380) u shpërndanë në ujë si aglomerate 100nm duke përdorur një pajisje ultrasonike.
Në hapin e dytë, me anë të trajtimit me ultratinguj u përgatitën emulsione të qëndrueshme o/w me 20 wt% vaj dhe me diametër të pikëzave 2–10nm.
Për të përftuar emulsione të qëndrueshme dhe transparente të butanolit, acetatit të etilit, laktatit të butilit dhe adipatit të dietilit në fazën ujore, nevojitej 6% silicë. Për adipatin e diizobutilit nevojitet të paktën 8% silicë për të përftuar një emulsion të qëndrueshëm.
Të gjitha emulsionet e përgatitura kanë rezultuar të qëndrueshme për të paktën 6 muaj.
 

Ndërsa silica si e pamodifikuar ashtu edhe e funksionalizuar (SiO₂) është një nga grimcat më të përdorura, grimca të tjera si

• Fe₃O₄,
• hidroksiapatiti,
• grimcat monodisperse të lateksit të polistirenit,
• ciklodekstrina dhe maltodekstrina,
• nanotubat e haloizitit,
• mikrogrimcat e hematitit (α-Fe₂O₃),
• poli(metakrilati i metilit) (PMMA),
• grimcat e patretshme të kompleksit kitozan/xhelatinë-B

krahas shumë grimcave të tjera të ngurta, janë përdorur me sukses për të krijuar emulsione të qëndrueshme Pickering.

Literatura / Referencat

• 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.