Kuchli ultratovush yordamida Pickering emulsiyalari
- Pickering emulsiyalari qattiq zarrachalar bilan barqarorlashtiriladi.
- Pickering emulsiyalari oʻzining «emulgatorsiz» xususiyati va yuqori barqarorligi bilan eʼtiborni tortadi.
- Ultratovush avval barqarorlashtiruvchi zarrachalarni suv fazasida disperslash, soʻng moy/suv fazasini emulsiyalash orqali Pickering emulsiyalarini hosil qilish uchun mukammal vositadir.
Pickering emulsiyalari
Pickering emulsiyalari emulgator yoki sirt faol modda oʻrniga adsorbsiyalangan qattiq zarrachalar bilan barqarorlashtiriladi. Shu sababli Pickering emulsiyalarini «emulgatorsiz» yoki «sirt faol moddasiz» deb hisoblash mumkin, chunki ular qattiq zarrachalar bilan barqarorlashtiriladi. Moy va suv aralashtirilib, mayda moy tomchilari hosil qilinsa va suv boʻylab disperslansa, oxir-oqibat tomchilar tizimdagi energiya miqdorini kamaytirish uchun bir-biriga qoʻshiladi. Biroq aralashmaga qattiq zarrachalar qoʻshilsa, ular fazalararo chegara sirtiga birikib, tomchilarning bir-biriga qoʻshilishiga yoʻl qoʻymaydi va shu tariqa emulsiyani yanada barqaror qiladi.
Emulgatorsiz hosil qilish, ayniqsa, sirt faol moddalarni qoʻllash salbiy taʼsir koʻrsatadigan mahsulotlar, masalan, farmatsevtika va kosmetika mahsulotlari tarkibini ishlab chiqishda qiziqish uygʻotadi. Bundan tashqari, Pickering emulsiyalari anʼanaviy emulgatorlar bilan barqarorlashtirilgan emulsiyalarga nisbatan yuqoriroq barqarorlikni namoyon etadi. Tomchilarni qoplagan qattiq zarrachalar qatlami ularning bir-biriga qoʻshilishiga qarshi qattiq toʻsiq vazifasini bajaradi. Bu hatto yuqori konsentratsiyali emulsiyalarni ham Pickering emulsiyalari sifatida samarali barqarorlashtirish mumkinligini anglatadi. Moy–suv fazalari chegarasida adsorbsiyalangan qattiq nanozarrachalar suv va moy muhitlariga qisman botgan boʻladi, shuning uchun barqarorlashtiruvchi nanozarrachalar gidrofil, gidrofob yoki amfifil xususiyatlarga ega boʻlishi mumkin. Zarrachalarning shakli va oʻlchami ham emulsiyaning barqarorligiga taʼsir qiladi.
Emulsiyalar uchun ultratovushli reaktor
Ultratovushli gomogenizatsiyaning kuchli mexanik siljish kuchlari fazalararo chegaralardagi energiya toʻsigʻini yengib oʻtadi. Bundan tashqari, ultratovush bilan ishlov berish nanozarrachalarning agregatlari va aglomeratlarini parchalab, yuqori darajada polidispers emulsiyani hosil qiladi.
Ultratovush bilan ishlov berish Pickering emulsiyasini tayyorlashning har ikkala bosqichida qoʻllaniladi:
- adsorbsiyalangan zarrachalarni suv fazasida disperslash uchun
- o/w aralashmasini emulsiyalash uchun
Silika bilan Pickering emulsiyasi
Dastlab, gidrofil pirogen silika kukunlari (masalan, Aerosil® 200 yoki Aerosil® 380) ultratovushli qurilma yordamida suvda 100nm aglomeratlar koʻrinishida disperslandi.
Ikkinchi bosqichda ultratovush bilan ishlov berish orqali moy miqdori 20 wt% va tomchilarining diametri 2–10nm boʻlgan barqaror o/w emulsiyalari tayyorlandi.
Suv fazasida butanol, etilatsetat, butillaktat va dietiladipatning barqaror, shaffof emulsiyalarini olish uchun 6% silika talab qilindi. Diizobutiladipatning barqaror emulsiyasini olish uchun kamida 8% silika talab qilinadi.
Tayyorlangan barcha emulsiyalar kamida 6 oy davomida barqaror boʻlishini koʻrsatdi.
Modifikatsiyalanmagan hamda funksionallashtirilgan silika (SiO2) eng koʻp qoʻllaniladigan zarrachalardan biri boʻlsa-da, boshqa koʻplab qattiq zarrachalar qatorida quyidagi zarrachalar ham:
- Fe3O4,
- gidroksiapatit,
- monodispers polistirol lateks zarrachalari,
- siklodekstrin va maltodekstrin,
- galloysit nanonaychalari,
- gematit (α-Fe2O3) mikrozarrachalari,
- poli(metilmetakrilat) (PMMA),
- erimaydigan xitozan/jelatin-B kompleksi zarrachalari
barqaror Pickering emulsiyalarini hosil qilish uchun muvaffaqiyatli qoʻllanilgan.
Adabiyotlar / Manbalar
- 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.
Bilishga arziydigan faktlar
Suvdagi moy (o/w) Pickering emulsiyalari
Suvdagi moy Pickering emulsiyasi moy tomchilari uzluksiz faza boʻlgan suvda disperslangan emulsiyani anglatadi. Ushbu turdagi Pickering emulsiyalari odatda kontakt burchagi 90º dan kichik boʻlgan nanozarrachalar bilan barqarorlashtiriladi. o/w Pickering emulsiyalarini, masalan, pirogen silika, Fe3O4 nanozarrachalari yordamida barqarorlashtirish mumkin. Ushbu Pickering emulsiyalarining moy fazasi, masalan, mos ravishda suvdagi dodekan, oktadetsenil suksin angidridi (ODSA), toluol va butilbutiratdan iborat boʻlishi mumkin.
Moydagi suv (w/o) Pickering emulsiyalari
Moydagi suv Pickering emulsiyalarida suv tomchilari dispers faza, moy esa uzluksiz faza sifatida mavjud boʻladi. Kontakt burchagi 90º dan katta boʻlgan nanozarrachalar ushbu turdagi emulsiyalar uchun eng yaxshi barqarorlashtiruvchi vositalardir. o/w Pickering emulsiyalarini magnit nanozarrachalar yordamida barqarorlashtirish mumkin.
Murakkab Pickering emulsiyalari
Ikki karra yoki koʻp karra Pickering emulsiyalari (w/o/w yoki o/w/o) murakkab polidispers tizimlar boʻlib, ularda juda mayda tomchilar kattaroq tomchilar ichida muallaq holda boʻladi, kattaroq tomchilar esa oʻz navbatida uzluksiz fazada muallaq holda boʻladi. Koʻp karra Pickering emulsiyalari uchun ikki bosqichli emulsiyalash jarayoni amalga oshiriladi: w/o/w emulsiyasi uchun birinchi emulsiyalash bosqichida w/o emulsiyasi gidrofob nanozarrachalar bilan barqarorlashtiriladi; ikkinchi emulsiyalash bosqichida barqarorlashtiruvchi sifatida gidrofil nanozarrachalar qoʻllaniladi. Koʻp karra emulsiyalar suv ichidagi moy ichidagi suv (w/o/w) yoki moy ichidagi suv ichidagi moy (o/w/o) koʻrinishida hosil qilinishi mumkin.
w/o/w emulsiyalari koʻpincha turli gidrofil faol birikmalar va dori vositalari (masalan, vitaminlar, antioksidantlar, fermentlar, vaksinalar, gormonlar) uchun tashuvchi vositalar / tashuvchilar sifatida qoʻllaniladi, keyinchalik bu moddalar asta-sekin ajralib chiqadi. Ayrim faol moddalar koʻp karra emulsiyaning tashqi fazasidan ichki fazasiga ham oʻtishi sababli, bunday w/o/w emulsiyalari faol moddalarni kechiktirib ajratish / uzoq vaqt davomida ajratib yetkazib berish uchun mukammal ishlaydi.
Tomchilar oʻrtasida koʻprik hosil boʻlishi
Ayrim Pickering emulsiya tizimlarida yuz beradigan oʻziga xos hodisa tomchilar oʻrtasida koʻprik hosil boʻlishidir. Tomchi sirtidan chiqib turgan kolloidlar bir vaqtning oʻzida boshqa fazalararo chegaraga ham adsorbsiyalanib, ikki tomchi oʻrtasida koʻprik hosil qilishi mumkin. Koʻpriklar kolloid zarrachalarning bir qatlamidan iborat boʻlib, tomchilar faqat uzluksiz fazaning yupqa pardasi bilan ajratilgan boʻladi.