Pickering nhũ tương với siêu âm điện
- Nhũ chương Pickering được ổn định bởi các hạt rắn.
- Nhũ tương Pickering thuyết phục bởi đặc tính "không chứa chất nhũ hóa" và độ ổn định nâng cao của chúng.
- Siêu âm là công cụ hoàn hảo để tạo ra nhũ tương Pickering bằng cách trước tiên phân tán các hạt ổn định vào pha nước và thứ hai để nhũ hóa pha dầu / nước.
Nhũ tương Pickering
Nhũ tương Pickering được ổn định bởi các hạt rắn hấp phụ thay vì chất nhũ hóa hoặc chất hoạt động bề mặt. Qua đó, nhũ chương Pickering có thể được coi là "không chứa chất nhũ hóa" hoặc “Không chứa chất hoạt động bề mặt” vì chúng được ổn định bởi các hạt rắn. Nếu dầu và nước được trộn lẫn và các giọt dầu nhỏ được hình thành và phân tán khắp nước, cuối cùng các giọt sẽ kết hợp lại để làm giảm lượng năng lượng trong hệ thống. Tuy nhiên, nếu các hạt rắn được thêm vào hỗn hợp, chúng sẽ liên kết với bề mặt của giao diện và ngăn không cho các giọt kết hợp, do đó làm cho nhũ tương ổn định hơn.
Sự hình thành không có chất nhũ hóa đặc biệt thú vị đối với việc xây dựng các sản phẩm mà việc sử dụng chất hoạt động bề mặt có tác động tiêu cực, ví dụ như đối với các sản phẩm dược phẩm và mỹ phẩm. Hơn nữa, nhũ tương Pickering cho thấy độ ổn định được nâng cao so với nhũ tương được ổn định bởi chất nhũ hóa thông thường. Lớp phủ giọt của các hạt rắn có chức năng như một hàng rào cứng chống lại sự kết dính. Điều này có nghĩa là ngay cả nhũ tương đậm đặc cao cũng có thể được ổn định hiệu quả như nhũ tương Pickering. Các hạt nano rắn, được hấp phụ giữa giao diện dầu-nước, được ngâm một phần trong nước và môi trường dầu, do đó các hạt nano ổn định có thể có đặc tính ưa nước, kỵ nước hoặc lưỡng tính. Hình dạng hạt và kích thước hạt cũng ảnh hưởng đến sự ổn định của nhũ tương.
Lò phản ứng siêu âm cho nhũ tương
Lực cắt cơ học cao của đồng nhất siêu âm vượt qua rào cản năng lượng giữa các giao diện pha. Hơn nữa, siêu âm phá vỡ các tập hợp và kết tụ các hạt nano và tạo ra một nhũ tương đa phân tán cao.
Sonication được sử dụng cho cả hai bước chuẩn bị nhũ tương hái:
- để phân tán các hạt hấp phụ vào pha nước
- Để nhũ hóa hỗn hợp O / W
Nhũ tương Pickering với Silica
Lúc đầu, bột silica bốc khói ưa nước (chẳng hạn như Aerosil® 200 hoặc Aerosil® 380) được phân tán dưới dạng kết tụ 100nm vào nước bằng cách sử dụng thiết bị siêu âm.
Ở bước thứ hai, nhũ tương o / w ổn định với 20% trọng lượng dầu và kích thước giọt đường kính 2–10nm được chuẩn bị bằng sonication.
Để thu được nhũ tương ổn định, trong suốt của butanol, ethyl acetate, butyl lactate và diethyl adipate trong pha nước cần 6% silica. Đối với diisobutyl adipate, cần ít nhất 8% silica để có được nhũ tương ổn định.
Tất cả các nhũ tương đã chuẩn bị đã được chứng minh là ổn định trong ít nhất 6 tháng.
Trong khi silica trần cũng như chức năng (SiO2) là một trong những hạt được sử dụng phổ biến nhất, các hạt khác như
- Fe3O4,
- hydroxyapatit,
- polystyrene đơn phân tán hạt mủ cao su,
- cyclodextrine và maltodextrine,
- ống nano halloysite,
- hematit (α-Fe2O3) vi hạt,
- poly (methyl methacrylate) (PMMA),
- các hạt phức hợp chitosan / gelatin-B không hòa tan
trong số nhiều hạt rắn khác đã được sử dụng thành công để tạo ra nhũ tương Pickering ổn định.
Văn học / Tài liệu tham khảo
- 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.
Sự thật đáng biết
Nhũ tương dầu trong nước (o / w) Pickering
Nhũ tương Pickering dầu trong nước đề cập đến một nhũ tương trong đó các giọt dầu được phân tán trong nước dưới dạng pha liên tục. Loại nhũ tương Pickering này thường được ổn định bởi các hạt nano có góc tiếp xúc nhỏ hơn 90º. o / w nhũ tương Pickering có thể được ổn định, ví dụ như bằng cách sử dụng silica bốc khói, Fe3O4 hạt nano. Giai đoạn dầu của các nhũ tương Pickering đó có thể bao gồm dodecane, octadecenyl succinic anhydride (ODSA), toluene và butyl butyrate trong nước, tương ứng.
Nhũ chương nước trong dầu (không có / o) Pickering
Nhũ tương Pickering có chứa các giọt nước làm pha phân tán và dầu là pha liên tục. Các hạt nano có góc tiếp xúc lớn hơn 90º là chất ổn định tốt nhất cho các loại nhũ tương này. o / w nhũ thảo Pickering có thể được ổn định bằng cách sử dụng các hạt nano từ tính.
Nhũ tương Pickering phức hợp
Nhũ tương Pickering kép hoặc nhiều (w / o / w hoặc o / w / o) là các hệ thống đa phân tán phức tạp trong đó các giọt nhỏ được lơ lửng trong các giọt lớn hơn và hơn nữa còn lơ lửng trong một pha liên tục. Đối với nhiều nhũ tương Pickering, quá trình nhũ hóa hai bước được thực hiện: Đối với nhũ tương w / o / w, trong bước nhũ hóa đầu tiên, nhũ tương w / o được ổn định bởi các hạt nano kỵ nước; Trong bước nhũ hóa thứ hai, các hạt nano ưa nước được sử dụng làm chất ổn định. Nhiều nhũ tương có thể được hình thành dưới dạng nước trong dầu trong nước (w / o / w) hoặc dầu trong nước trong dầu (o / w / o).
Nhũ chương w / o / w thường được sử dụng làm phương tiện / chất mang cho các hợp chất và thuốc hoạt tính ưa nước khác nhau (ví dụ: vitamin, chất chống oxy hóa, enzyme, vắc-xin, hormone), sau đó được giải phóng từ từ. Vì một số hoạt chất cũng di chuyển từ pha ngoài sang pha bên trong của nhiều nhũ tương, nhũ tương w / o / w như vậy hoạt động hoàn hảo cho việc phân phối các hoạt chất giải phóng chậm / giải phóng bền vững.
Cầu nối giọt nước
Một hiện tượng độc đáo xảy ra trong một số hệ thống nhũ tương Pickering là cầu nối giọt. Các chất keo nhô ra từ bề mặt giọt có thể đồng thời hấp phụ vào một giao diện khác, bắc cầu hai giọt. Các cầu bao gồm các lớp đơn của các hạt keo và các giọt chỉ được ngăn cách bởi một màng mỏng của pha liên tục.
