Емульсії Пікерінга за допомогою потужного ультразвуку

• Емульсії Пікерінга стабілізуються твердими частинками.
• Емульсії Пікерінга переконують своїм характером «без емульгаторів» та підвищеною стабільністю.
• Ультразвук є ідеальним інструментом для створення емульсій Пікерінга шляхом спочатку диспергування стабілізуючих частинок у водну фазу, а потім емульгування фази олія/вода.

Емульсії Пікерінга

Емульсії Пікерінга стабілізуються адсорбованими твердими частинками замість емульгатора або поверхнево-активної речовини. Таким чином, емульсії Пікерінга можна вважати «без емульгаторів» або «без ПАР», оскільки вони стабілізуються твердими частинками. Якщо змішати олію та воду, утворюються невеликі краплі олії, які диспергуються у воді, і зрештою краплі зливаються, щоб зменшити кількість енергії в системі. Однак, якщо до суміші додати тверді частинки, вони зв’яжуться з поверхнею межі розділу фаз і завадять зливанню крапель, що робить емульсію більш стабільною.
Утворення без емульгатора особливо цікаве для формулювання продуктів, для яких використання поверхнево-активних речовин має негативні наслідки, наприклад, для фармацевтичних і косметичних продуктів. Крім того, емульсії Пікерінга демонструють підвищену стабільність порівняно з емульсіями, які стабілізуються звичайними емульгаторами. Покриття крапель твердими частинками функціонує як жорсткий бар’єр проти зливання. Це означає, що навіть висококонцентровані емульсії можна ефективно стабілізувати як емульсії Пікерінга. Тверді наночастинки, які адсорбуються на межі розділу олія–вода, частково занурені у водне та олійне середовище, так що стабілізуючі наночастинки можуть мати гідрофільні, гідрофобні або амфіфільні властивості. Форма частинок і розмір частинок також впливають на стабільність емульсії.

Високі механічні зсувні сили ультразвукової гомогенізації долають енергетичний бар’єр між межами розділу фаз. Крім того, ультразвукова обробка руйнує агрегати та агломерати наночастинок і створює сильно полідисперсну емульсію.

Ультразвукова обробка використовується для обох етапів приготування емульсії Пікерінга:

1. для диспергування адсорбованих частинок у водну фазу
2. для емульгування суміші о/в

Емульсія Пікерінга з кремнеземом

Спочатку гідрофільні порошки пірогенного кремнезему (такі як Aerosil® 200 або Aerosil® 380) були дисперговані як агломерати розміром 100nm у воді за допомогою ультразвукового пристрою.
На другому етапі стабільні емульсії о/в з 20 wt% олії та розміром крапель 2–10nm за діаметром були отримані за допомогою ультразвукової обробки.
Для отримання стабільних, прозорих емульсій бутанолу, етилацетату, бутилактату та діетиладипату у водній фазі було потрібно 6% кремнезему. Для діізобутиладипату потрібно щонайменше 8% кремнезему, щоб отримати стабільну емульсію.
Усі підготовлені емульсії показали стабільність протягом щонайменше 6 місяців.

Хоча чистий, а також функціоналізований кремнезем (SiO₂) є одним із найбільш часто використовуваних частинок, інші частинки, такі як

• Fe₃O₄,
• гідроксиапатит,
• монодисперсні полістирольні частинки латексу,
• циклодекстрин і мальтодекстрин,
• нанотрубки галлуїзиту,
• гематит (α-Fe₂O₃) мікрочастинки,
• полі(метилметакрилат) (PMMA),
• нерозчинні комплексні частинки хітозан/желатин-B

серед багатьох інших твердих частинок успішно використовувалися для створення стабільних емульсій Пікерінга.

Література / Посилання

• 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.