Power Ultrasonik ile Pickering Emülsiyonları
- Pickering emülsiyonları katı parçacıklar tarafından stabilize edilir.
- Pickering emülsiyonları, "emülgatör içermeyen" karakterleri ve gelişmiş stabiliteleri ile ikna eder.
- Ultrasonik, öncelikle stabilize edici parçacıkları su fazına dağıtarak ve ikinci olarak yağ / su fazını emülsifiye ederek Pickering emülsiyonları oluşturmak için mükemmel bir araçtır.
Pickering emülsiyonları
Pickering emülsiyonları, bir emülgatör veya yüzey aktif madde yerine adsorbe edilmiş katı parçacıklar ile stabilize edilir. Böylece, Pickering emülsiyonları "emülgatör içermeyen" olarak kabul edilebilir veya “yüzey aktif madde içermez” katı parçacıklar tarafından stabilize edildikleri için. Yağ ve su karıştırılırsa ve küçük yağ damlacıkları oluşur ve su boyunca dağılırsa, sonunda damlacıklar sistemdeki enerji miktarını azaltmak için birleşir. Bununla birlikte, karışıma katı parçacıklar eklenirse, bunlar arayüzün yüzeyine bağlanacak ve damlacıkların birleşmesini önleyecek, böylece emülsiyonun daha kararlı olmasına neden olacaktır.
Emülgatörsüz oluşum, örneğin farmasötik ve kozmetik ürünler gibi, yüzey aktif maddelerin kullanımının olumsuz etkilere sahip olduğu ürünlerin formülasyonu için özellikle ilgi çekicidir. Ayrıca, Pickering emülsiyonları, geleneksel emülgatörler tarafından stabilize edilen emülsiyonlara kıyasla gelişmiş bir stabilite gösterir. Katı parçacıkların damlacık kaplaması, birleşmeye karşı sert bir bariyer görevi görür. Bu, yüksek konsantrasyonlu emülsiyonların bile Pickering emülsiyonları olarak verimli bir şekilde stabilize edilebileceği anlamına gelir. Yağ-su arayüzü arasında adsorbe edilen katı nanopartiküller, kısmen su ve yağ ortamına daldırılır, böylece stabilize edici nanopartiküller hidrofilik, hidrofobik veya amfifilik özelliklere sahip olabilir. Partikül şekli ve partikül boyutu da emülsiyonun stabilitesini etkiler.
Emülsiyonlar için ultrasonik reaktör
Ultrasonik homojenizasyonun yüksek mekanik kesme kuvvetleri, faz arayüzleri arasındaki enerji bariyerini aşar. Ayrıca, sonikasyon nanopartiküllerin agregalarını ve aglomeralarını kırar ve oldukça polidispers bir emülsiyon oluşturur.
Sonikasyon, bir pickering emülsiyonunun hazırlanmasının her iki adımı için de kullanılır:
- adsorbe edilen partikülleri su fazına dağıtmak için
- O/W karışımını emülsifiye etmek için
Silika ile Pickering Emülsiyonu
İlk başta, hidrofilik füme silika tozları (Aerosil 200 veya Aerosil®® 380 gibi), ultrasonik bir cihaz kullanılarak suya 100nm aglomeralar halinde dağıtıldı.
İkinci adımda, ağırlıkça% 20 yağ ve 2-10nm çaplı damlacık boyutuna sahip kararlı bir o / w emülsiyonları sonikasyon ile hazırlandı.
Sulu fazda kararlı, şeffaf bütanol, etil asetat, bütil laktat ve dietil adipat emülsiyonları elde etmek için silikanın %6'sı gerekliydi. Diizobütil adipat için, kararlı bir emülsiyon elde etmek için en az% 8 silika gereklidir.
Hazırlanan tüm emülsiyonların en az 6 ay boyunca stabil olduğu gösterilmiştir.
Çıplak ve işlevselleştirilmiş silika (SiO2) en yaygın kullanılan parçacıklardan biridir, diğer parçacıklar gibi
- Fe3O4,
- Hidroksiapatit,
- monodispers polistiren lateks parçacıkları,
- siklodekstrin ve maltodekstrin,
- halloysite nanotüpler,
- hematit (α-Fe2O3) mikropartiküller,
- poli (metil metakrilat) (PMMA),
- çözünmeyen kitosan/jelatin-B kompleks parçacıkları
diğer birçok katı parçacığın yanı sıra, kararlı Pickering emülsiyonları oluşturmak için başarıyla kullanılmıştır.
Literatür / Referanslar
- 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.
Bilmeye Değer Gerçekler
Su içinde yağ (o/w) Pickering emülsiyonları
Su içinde yağ Pickering emülsiyonu, yağ damlacıklarının sürekli faz olarak suda dağıldığı bir emülsiyonu ifade eder. Bu tip Pickering emülsiyonları genellikle temas açısı 90º'den az olan nano parçacıklar tarafından stabilize edilir. o/w Pickering emülsiyonları, örneğin füme silika, Fe kullanılarak stabilize edilebilir.3O4 nano parçacıklar. Bu Pickering emülsiyonlarının yağ fazı, örneğin sudaki dodekan, oktadekenil süksinik anhidrit (ODSA), toluen ve bütil bütirattan oluşabilir.
Yağda su (w/o) Pickering emülsiyonları
Yağda su Pickering emülsiyonları, dağılmış faz olarak su damlacıkları ve sürekli faz olarak yağ içerir. Temas açısı 90º'den büyük olan nano partiküller, bu tür emülsiyonlar için en iyi stabilize edici maddelerdir. o/w Pickering emülsiyonları, manyetik nano parçacıklar kullanılarak stabilize edilebilir.
Kompleks Pickering emülsiyonları
Çift veya çoklu Pickering emülsiyonları (w/o/w veya o/w/o), küçük damlacıkların daha büyük damlacıklar içinde süspanse edildiği ve ayrıca sürekli bir fazda süspanse edildiği karmaşık polidispers sistemlerdir. Çoklu Pickering emülsiyonları için, iki aşamalı bir emülsifikasyon işlemi gerçekleştirilir: Bir w / o / w emülsiyonu için, ilk emülsifikasyon adımında, w / o emülsiyonu hidrofobik nanopartiküller ile stabilize edilir; İkinci emülsifikasyon adımında, stabilizatör olarak hidrofilik nanopartiküller kullanılır. Su içinde su (w/o/w) veya yağ içinde su (o/w/o) olarak çoklu emülsiyonlar oluşturulabilir.
W/O/W emülsiyonları, daha sonra yavaş yavaş salınan çeşitli hidrofilik aktif bileşikler ve ilaçlar (örneğin vitaminler, antioksidanlar, enzimler, aşılar, hormonlar) için sıklıkla araç / taşıyıcı olarak kullanılır. Bazı aktif maddeler aynı zamanda çoklu bir emülsiyonun dış fazından iç fazına da göç ettiğinden, bu tür w / o / w emülsiyonları, aktif maddelerin gecikmeli salınımı / sürekli salım iletimi için mükemmel çalışır.
Damlacık Köprüleme
Bazı Pickering emülsiyon sistemlerinde meydana gelen benzersiz bir fenomen damlacık köprülemesidir. Bir damlacık yüzeyinden çıkıntı yapan kolloidler, iki damlacık arasında köprü kurarak aynı anda başka bir arayüze adsorbe olabilir. Köprüler, kolloidal parçacıkların tek katmanlarından oluşur ve damlacıklar sadece sürekli fazın ince bir filmi ile ayrılır.
