อิมัลชันพิกเคอริงด้วยอัลตราซาวนด์กำลังสูง

• อิมัลชันพิกเคอริงมีความคงตัวด้วยอนุภาคของแข็ง
• อิมัลชันพิกเคอริงโดดเด่นด้วยลักษณะที่ “ปราศจากสารทำอิมัลชัน” และความคงตัวที่เพิ่มขึ้น
• อัลตราซาวนด์เป็นเครื่องมือที่เหมาะสมอย่างยิ่งในการสร้างอิมัลชันพิกเคอริง โดยขั้นแรกกระจายอนุภาคที่ช่วยให้คงตัวลงในเฟสน้ำ และขั้นที่สองทำให้เฟสน้ำมัน/น้ำเกิดอิมัลชัน

อิมัลชันพิกเคอริง

อิมัลชันพิกเคอริงมีความคงตัวด้วยอนุภาคของแข็งที่ดูดซับอยู่บนพื้นผิว แทนการใช้สารทำอิมัลชันหรือสารลดแรงตึงผิว ดังนั้นจึงถือได้ว่าอิมัลชันพิกเคอริง “ปราศจากสารทำอิมัลชัน” หรือ “ปราศจากสารลดแรงตึงผิว” เนื่องจากมีความคงตัวด้วยอนุภาคของแข็ง หากผสมน้ำมันกับน้ำจนเกิดหยดน้ำมันขนาดเล็กที่กระจายทั่วน้ำ ในที่สุดหยดเหล่านี้จะรวมตัวกันเพื่อลดปริมาณพลังงานในระบบ อย่างไรก็ตาม หากเติมอนุภาคของแข็งลงในส่วนผสม อนุภาคเหล่านี้จะยึดเกาะกับพื้นผิวบริเวณรอยต่อระหว่างเฟส และป้องกันไม่ให้หยดรวมตัวกัน จึงทำให้อิมัลชันมีความคงตัวมากขึ้น
การสร้างอิมัลชันโดยไม่ใช้สารทำอิมัลชันน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับการพัฒนาสูตรผลิตภัณฑ์ที่การใช้สารลดแรงตึงผิวส่งผลเสีย เช่น ผลิตภัณฑ์ยาและเครื่องสำอาง นอกจากนี้ อิมัลชันพิกเคอริงยังมีความคงตัวเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับอิมัลชันที่ทำให้คงตัวด้วยสารทำอิมัลชันทั่วไป ชั้นอนุภาคของแข็งที่เคลือบหยดทำหน้าที่เป็นแนวกั้นที่แข็งแกร่งเพื่อป้องกันการรวมตัวกันของหยด ซึ่งหมายความว่าแม้แต่อิมัลชันที่มีความเข้มข้นสูงก็สามารถทำให้คงตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพในรูปอิมัลชันพิกเคอริง อนุภาคนาโนของแข็งที่ดูดซับอยู่บริเวณรอยต่อระหว่างน้ำมัน–น้ำมีบางส่วนจมอยู่ในตัวกลางน้ำและน้ำมัน ดังนั้นอนุภาคนาโนที่ช่วยให้คงตัวจึงอาจมีสมบัติชอบน้ำ ไม่ชอบน้ำ หรือมีทั้งส่วนที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ รูปร่างและขนาดของอนุภาคก็ส่งผลต่อความคงตัวของอิมัลชันเช่นกัน

แรงเฉือนเชิงกลระดับสูงจากการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยอัลตราซาวนด์เอาชนะกำแพงพลังงานบริเวณรอยต่อระหว่างเฟส นอกจากนี้ การใช้อัลตราซาวนด์ยังสลายกลุ่มอนุภาคนาโนที่เกาะกันแน่นและกลุ่มอนุภาคนาโนที่จับกันอย่างหลวม ๆ และสร้างอิมัลชันที่มีการกระจายขนาดของหยดหลากหลายอย่างมาก

การใช้อัลตราซาวนด์นำมาใช้ในทั้งสองขั้นตอนของการเตรียมอิมัลชันพิกเคอริง:

1. เพื่อกระจายอนุภาคที่ดูดซับอยู่บนพื้นผิวลงในเฟสน้ำ
2. เพื่อทำให้ส่วนผสม o/w เกิดอิมัลชัน

อิมัลชันพิกเคอริงที่ใช้ซิลิกา

ขั้นแรก ผงฟูมซิลิกาที่ชอบน้ำ (เช่น Aerosil® 200 หรือ Aerosil® 380) ถูกกระจายลงในน้ำในรูปกลุ่มอนุภาคที่จับกันอย่างหลวม ๆ ขนาด 100nm โดยใช้อุปกรณ์อัลตราโซนิก
ขั้นที่สอง เตรียมอิมัลชัน o/w ที่คงตัว ซึ่งมีน้ำมัน 20 wt% และหยดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2–10nm ด้วยการใช้อัลตราซาวนด์
เพื่อให้ได้อิมัลชันที่คงตัวและโปร่งใสของ butanol, ethyl acetate, butyl lactate และ diethyl adipate ในเฟสน้ำ จำเป็นต้องใช้ซิลิกา 6% สำหรับ diisobutyl adipate จำเป็นต้องใช้ซิลิกาอย่างน้อย 8% เพื่อให้ได้อิมัลชันที่คงตัว
อิมัลชันทั้งหมดที่เตรียมขึ้นแสดงให้เห็นว่ามีความคงตัวเป็นเวลาอย่างน้อย 6 เดือน
 

แม้ว่าซิลิกาทั้งที่ไม่ได้ปรับพื้นผิวและที่ปรับหมู่ฟังก์ชันบนพื้นผิว (SiO₂) จะเป็นหนึ่งในอนุภาคที่ใช้กันมากที่สุด แต่อนุภาคอื่น ๆ เช่น

• Fe₃O₄,
• hydroxyapatite,
• พอลิสไตรีนที่มีขนาดอนุภาคสม่ำเสมอในรูป อนุภาคลาเท็กซ์,
• cyclodextrine และ maltodextrine,
• ท่อนาโนฮัลลอยไซต์,
• อนุภาคเฮมาไทต์ (α-Fe₂O₃) ขนาดไมโคร,
• poly(methyl methacrylate) (PMMA),
• อนุภาคสารเชิงซ้อน chitosan/gelatin-B ที่ไม่ละลาย

รวมถึงอนุภาคของแข็งอื่น ๆ อีกมากมาย ก็ถูกนำมาใช้สร้างอิมัลชันพิกเคอริงที่คงตัวได้สำเร็จ

วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง

• 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.