Miniemulsion

En miniemulsion (även känd som nanoemulsion ) är en speciell typ av emulsion . En miniemulsion erhålls genom skjuvning av en blandning innefattande två oblandbara vätskefaser (till exempel olja och vatten), en eller flera ytaktiva ämnen och, möjligen, en eller flera hjälpytaktiva ämnen (typiska exempel är hexadekan eller cetylalkohol).

Hur man förbereder en miniemulsion

1. Urval av ingredienser: Det första steget för att skapa en nanoemulsion är att välja ingredienser, som inkluderar olja, vatten och emulgeringsmedel. Typen och proportionerna av dessa ingredienser kommer att påverka stabiliteten och egenskaperna hos den slutliga emulsionen.
2. Framställning av olje- och vattenfas: Olje- och vattenfaserna framställs separat, med alla önskade ingredienser, såsom ytaktiva ämnen eller smakämnen, tillsatta i detta steg.
3. Blandning av olja och emulgeringsmedel med omrörare: Därefter blandas olje- och vattenfaserna i närvaro av ett emulgeringsmedel, vanligtvis med användning av en högskjuvningsblandningsanordning såsom en homogenisator eller en högtryckshomogenisator.
4. Åldring och stabilisering: Emulsionen åldras vanligtvis vid rumstemperatur för att låta dropparna stabiliseras, varefter den kan kylas eller värmas efter behov.
5. Optimering och karakterisering: Droppstorleken och stabiliteten optimeras sedan genom att justera ingredienserna och processparametrarna, såsom temperatur, pH och blandningsförhållanden. Nanoemulsionen steriliseras också genom filtrering med 0,22μm. Flera metoder, såsom DLS, TEM och SEM, kan karakterisera den slutliga nanoemulsionens egenskaper.
6. Analysera kvaliteten på partikelstorleken

IUPAC definition

Miniemulsion : emulsion i vilken partiklarna i den dispergerade fasen har diametrar i intervallet från cirka 50 nm till 1 μm.

Note 1 : Miniemulsioner stabiliseras vanligtvis mot diffusionsnedbrytning (Ostwald-mognad (ref. )) av en förening som är olöslig i den kontinuerliga fasen .

Anmärkning 2 : Den dispergerade fasen innehåller blandade stabilisatorer, t.ex. ett joniskt ytaktivt ämne, såsom natriumdodecylsulfat ( n -dodecylsulfatnatrium) och en alkohol med kort kedja av alifatisk ("co-surfactant") för kolloidal stabilitet, eller en vattenolöslig förening, såsom ett kolväte ("samstabilisator" ofta och felaktigt kallad "samytaktivt medel") som begränsar diffusionsnedbrytning. Miniemulsioner är vanligtvis stabila i minst flera dagar.

Miniemulsionspolymerisation : Polymerisation av en miniemulsion av monomer där all polymerisation sker inom redan existerande monomerpartiklar utan att nya partiklar bildas.

Metoder för framställning av nanoemulsioner/miniemulsioner

Det finns två allmänna typer av metoder för framställning av miniemulsioner:

• Högenergimetoder - För högenergimetoderna sker skjuvningen vanligtvis genom exponering för högeffekts ultraljud av blandningen eller med en högtryckshomogenisator, som är processer med hög skjuvning.
• Lågenergimetoder - För lågenergimetoderna framställs vanligtvis vatten-i-olja-emulsionen och omvandlas sedan till en olja-i-vatten-miniemulsion genom att antingen ändra sammansättning eller temperatur. Vatten-i-olja-emulsionen späds droppvis med vatten till en inversionspunkt eller kyls gradvis till en fasinversionstemperatur . Emulsionsinversionspunkten och fasinversionstemperaturen orsakar en signifikant minskning av gränsytspänningen mellan två vätskor, och genererar därigenom mycket små oljedroppar dispergerade i vattnet.

Miniemulsioner är kinetiskt stabila men termodynamiskt instabila. Olja och vatten är oförenliga till sin natur, och gränssnittet mellan dem gynnas inte. Därför separeras oljan och vattnet i miniemulsioner igen med tillräckligt lång tid. Olika mekanismer som gravitationsseparation, flockning , koalescens och Ostwald-mognad resulterar i instabilitet. I ett idealiskt miniemulsionssystem undertrycks koalescens och Ostwald-mognad tack vare närvaron av det ytaktiva medlet och det medytaktiva medlet. Med tillsats av ytaktiva ämnen erhålls sedan stabila droppar , som vanligtvis har en storlek mellan 50 och 500 nm.

Instrument som behövs i nanoemulsioner

Sterilt filter

Ett sterilfilter är en anordning som används för att avlägsna mikroorganismer och andra föroreningar från en vätska eller gas, vilket gör den steril. Sterila filter används ofta inom medicin-, läkemedels- och bioteknikindustrin för att säkerställa att de producerade produkterna är fria från bakterier och andra skadliga organismer.

Det finns olika typer av filter som inkluderar:

• Membranfilter : Dessa filter använder ett poröst membran för att blockera mikroorganismer och andra partiklar fysiskt. De finns i olika porstorlekar och material, såsom cellulosaacetat, polypropen och nylon, för att passa olika applikationer.
• Djupfilter : Dessa filter använder en matris av fibrer, pärlor eller pulver för att fånga upp partiklar och mikroorganismer. Exempel på djupfilter inkluderar cellulosa, glasfiber och kiselgur.
• Adsorptionsfilter: Dessa filter använder adsorberande material, såsom aktivt kol, eller specialiserade hartser eller pärlor, för att avlägsna vissa typer av föroreningar genom kemisk adsorption.

Nanogeniserare

En nanogenisator, även känd som en högtryckshomogenisator eller en mikrofluidisator, är en anordning som används för att skapa små droppar eller partiklar genom att applicera högt tryck på en flytande blandning . Dessa enheter kan användas för att producera nanoemulsioner, såväl som andra typer av emulsioner och suspensioner. De fungerar genom att passera blandningen genom en liten öppning under högt tryck, vilket gör att vätskan skärs och bryts i små droppar eller partiklar. Storleken på dropparna eller partiklarna kan styras genom att justera trycket och utformningen av öppningen.

Nanopartikelstorleksmätare

En icke-partikelanalysator

En nanopartikelmätare , även känd som en nanopartikelanalysator, är en enhet som används för att mäta storleken, storleksfördelningen och koncentrationen av nanopartiklar i ett prov. Storleken på nanopartiklar är vanligtvis i intervallet 1 till 100 nanometer (nm), och de är mycket mindre än de partiklar som kan mätas med konventionella partikelstorleksanalysatorer .

Ansökningar

Miniemulsioner har bred tillämpning vid syntes av nanomaterial och inom läkemedels- och livsmedelsindustrin. Till exempel är miniemulsionsbaserade processer därför särskilt anpassade för generering av nanomaterial . Det finns en grundläggande skillnad mellan traditionell emulsionspolymerisation och en miniemulsionspolymerisation. Partikelbildning i den förra är en blandning av micellär och homogen kärnbildning , partiklar som bildas via miniemulsion bildas dock huvudsakligen genom droppkärnbildning. Inom läkemedelsindustrin fungerar oljedroppar som små behållare som innehåller vattenolösliga läkemedel, och vattnet ger en mild miljö som är kompatibel med människokroppen. Dessutom tillåter nanoemulsioner som bär läkemedel läkemedlen att kristallisera i en kontrollerad storlek med en god upplösningshastighet. Slutligen, inom livsmedelsindustrin kan miniemulsioner inte bara laddas med vattenolösliga näringsämnen, såsom betakaroten och curcumin , utan också förbättra näringsämnenas smältbarhet.