Миниэмульсия
Миниэмульсия ) представляет (также известная как наноэмульсия собой особый тип эмульсии . Миниэмульсию получают путем обработки ультразвуком смеси, содержащей две несмешивающиеся жидкие фазы (например, масло и воду), одно или несколько поверхностно-активных веществ и, возможно, одно или несколько со-поверхностно-активных веществ (типичными примерами являются гексадекан или цетиловый спирт). Они обычно имеют нанокапли с равномерным распределением размеров (20–500 нм) и также известны как субмикронные, мини- и ультрамелкозернистые эмульсии. [1]
Как приготовить миниэмульсию
[ редактировать ]- Выбор ингредиентов. Первым шагом в создании наноэмульсии является выбор ингредиентов, которые включают масло, воду и эмульгатор. Тип и пропорции этих ингредиентов будут влиять на стабильность и свойства конечной эмульсии. [3]
- Приготовление масляной и водной фаз. Масляную и водную фазы готовят отдельно, добавляя на этом этапе любые желаемые ингредиенты, такие как поверхностно-активные вещества или ароматизаторы.
- Смешивание масла и эмульгатора с помощью мешалки. Затем масляную и водную фазы смешивают в присутствии эмульгатора, обычно с использованием смесительного устройства с высоким сдвиговым усилием, такого как гомогенизатор или гомогенизатор высокого давления. [4]
- Старение и стабилизация. Эмульсию обычно выдерживают при комнатной температуре, чтобы капли стабилизировались, после чего ее можно охладить или нагреть по мере необходимости. [4]
- Оптимизация и определение характеристик: размер и стабильность капель затем оптимизируются путем корректировки ингредиентов и параметров процесса, таких как температура, pH и условия смешивания. Наноэмульсию также стерилизуют фильтрованием с размером пор 0,22 мкм. Несколько методов, таких как DLS, TEM и SEM, могут охарактеризовать свойства конечной наноэмульсии. [5]
- Анализ качества прибора для измерения размера частиц
Мини-эмульсия : эмульсия, в которой частицы дисперсной фазы имеют диаметры в диапазоне примерно от 50 нм до 1 мкм.
Примечание 1 : Мини-эмульсии обычно стабилизируют против диффузионного разложения (созревание по Оствальду (ссылка. [6] )) соединением, нерастворимым в непрерывной фазе .
Примечание 2 : Дисперсная фаза содержит смешанные стабилизаторы, например, ионное поверхностно-активное вещество, такое как додецилсульфат натрия ( н -додецилсульфат натрия) и спирт с короткой алифатической цепью («со-поверхностно-активное вещество») для коллоидной стабильности, или нерастворимое в воде соединение, такое как углеводород («состабилизатор», часто и неправильно называемый «соповерхностно-активным веществом»), ограничивающее диффузионную деградацию. Мини-эмульсии обычно стабильны в течение как минимум нескольких дней. [7]
Полимеризация в мини-эмульсии : Полимеризация мини-эмульсии мономера, при которой вся полимеризация происходит внутри ранее существовавших частиц мономера без образования новых частиц. [8]
Методы приготовления наноэмульсий/миниэмульсий
[ редактировать ]Существует два основных типа методов приготовления миниэмульсий:
- Высокоэнергетические методы. При высокоэнергетических методах резка обычно происходит под воздействием ультразвука высокой мощности. [9] [10] [11] смеси или с помощью гомогенизатора высокого давления , что представляет собой процесс с высоким сдвигом.
- Низкоэнергетические методы. Для низкоэнергетических методов обычно готовят эмульсию «вода в масле», а затем преобразуют ее в миниэмульсию «масло в воде» путем изменения состава или температуры. Эмульсию «вода в масле» по каплям разбавляют водой до точки инверсии или постепенно охлаждают до температуры инверсии фаз . Точка инверсии эмульсии и температура инверсии фаз вызывают значительное уменьшение межфазного натяжения между двумя жидкостями, в результате чего образуются очень мелкие капли масла, диспергированные в воде. [12]
Миниэмульсии кинетически стабильны, но термодинамически нестабильны. [13] Нефть и вода несовместимы по своей природе, и граница между ними не является предпочтительной. Поэтому по прошествии достаточного времени масло и вода в миниэмульсиях снова разделяются. Различные механизмы, такие как гравитационное разделение, флокуляция , коалесценция и оствальдовское созревание , приводят к нестабильности. [14] В идеальной миниэмульсионной системе коалесценция и оствальдовское созревание подавляются благодаря присутствию поверхностно-активного вещества и со-поверхностно-активного вещества. [9] При добавлении поверхностно-активных веществ стабильные капли , размер которых обычно составляет от 50 до 500 нм. получают [15] [16]
Инструменты, необходимые для работы с наноэмульсиями
[ редактировать ]Стерильный фильтр
[ редактировать ]— Стерильный фильтр это устройство, используемое для удаления микроорганизмов и других загрязнений из жидкости или газа, делая их стерильными. [17] [18] Стерильные фильтры обычно используются в медицинской, фармацевтической и биотехнологической промышленности, чтобы гарантировать, что производимая продукция не содержит бактерий и других вредных организмов.
Существуют различные типы фильтров, среди которых:
- Мембранные фильтры : в этих фильтрах используется пористая мембрана для физической блокировки микроорганизмов и других частиц. [19] Они доступны с различными размерами пор и материалами, такими как ацетат целлюлозы, полипропилен и нейлон, для различных применений. [ нужна ссылка ]
- Глубинные фильтры . В этих фильтрах используется матрица из волокон, шариков или порошков для улавливания частиц и микроорганизмов. [20] Примеры глубинных фильтров включают целлюлозу, стекловолокно и диатомит. [ нужна ссылка ]
- Адсорбционные фильтры. В этих фильтрах используются адсорбирующие материалы, такие как активированный уголь или специальные смолы или шарики, для удаления определенных типов загрязнений путем химической адсорбции. [21] [22] [23]
Наногенизатор
[ редактировать ]Наногенизатор, также известный как гомогенизатор высокого давления или микрофлюидизатор, представляет собой устройство, используемое для создания небольших капель или частиц путем приложения высокого давления к жидкой смеси. [24] Эти устройства можно использовать для получения наноэмульсий, а также других типов эмульсий и суспензий. [25] Они работают, пропуская смесь через небольшое отверстие под высоким давлением, в результате чего жидкость раскалывается и разбивается на мелкие капли или частицы. Размер капель или частиц можно контролировать, регулируя давление и конструкцию отверстия. [26]
Измеритель наночастиц
[ редактировать ]
Измеритель наночастиц , также известный как анализатор наночастиц, представляет собой устройство, используемое для измерения размера, распределения по размерам и концентрации наночастиц в образце. [27] [28] Размер наночастиц обычно находится в диапазоне от 1 до 100 нанометров (нм), и они намного меньше, чем частицы, которые можно измерить с помощью обычных анализаторов размера частиц . [29]
Приложения
[ редактировать ]Миниэмульсии находят широкое применение при синтезе наноматериалов, в фармацевтической и пищевой промышленности. [30] [31] Например, поэтому процессы на основе миниэмульсий особенно подходят для производства наноматериалов . Существует фундаментальное различие между традиционной эмульсионной полимеризацией и миниэмульсионной полимеризацией. Образование частиц в первом случае представляет собой смесь мицеллярной и гомогенной нуклеации , однако частицы, образующиеся посредством миниэмульсии, в основном образуются за счет капельной нуклеации. В фармацевтической промышленности капли масла действуют как крошечные контейнеры, содержащие нерастворимые в воде лекарства, а вода обеспечивает мягкую среду, совместимую с человеческим организмом. [32] [33] Более того, наноэмульсии, содержащие лекарства, позволяют лекарствам кристаллизоваться до контролируемого размера с хорошей скоростью растворения. [34] [35] Наконец, в пищевой промышленности миниэмульсии могут не только насыщать водонерастворимыми питательными веществами, такими как бета-каротин и куркумин , но и улучшать усвояемость питательных веществ. [12] Миниэмульсии также используются при создании напитков и продуктов питания, наполненных каннабиноидами. Было доказано, что эмульгирование каннабиниодов увеличивает биодоступность и время переваривания. [36]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Могассеми, Саид; Дадашзаде, Арезу; АЗЕВЕДО, Рикардо Бентес; Аморим, Кристиани А. (1 ноября 2022 г.). «Применение наноэмульсии в фотодинамической терапии». Журнал контролируемого выпуска . 351 : 164–173. дои : 10.1016/j.jconrel.2022.09.035 . ISSN 0168-3659 . ПМИД 36165834 .
- ^ Могассеми, Саид; Дадашзаде, Арезу; АЗЕВЕДО, Рикардо Бентес; Аморим, Кристиани А. (1 ноября 2022 г.). «Применение наноэмульсии в фотодинамической терапии». Журнал контролируемого выпуска . 351 : 164–173. дои : 10.1016/j.jconrel.2022.09.035 . ISSN 0168-3659 . ПМИД 36165834 .
- ^ Дельмас, Томас; Пиро, Элен; Куффен, Анн-Клод; Тексье, Изабель; Вине, Франсуаза; Пулен, Филипп; Кейтс, Майкл Э.; Бибетт, Жером (01 марта 2011 г.). «Как приготовить и стабилизировать очень мелкие наноэмульсии» . Ленгмюр . 27 (5): 1683–1692. дои : 10.1021/la104221q . ISSN 0743-7463 . ПМИД 21226496 .
- ^ Jump up to: а б Альберт, Клэр; Беладжин, Мохамед; Цапис, Николас; Фаттал, Элиас; Агнели, Флоренция; Хуанг, Николас (10 сентября 2019 г.). «Эмульсии Пикеринга: процессы приготовления, ключевые параметры, определяющие их свойства, и потенциал для фармацевтического применения» . Журнал контролируемого выпуска . 309 : 302–332. дои : 10.1016/j.jconrel.2019.07.003 . ISSN 0168-3659 . ПМИД 31295541 . S2CID 195892409 .
- ^ Джессер, Эмилиано; Йегерман, Кристиан; Гили, Валерия; Сантильян, Грасиела; Мюррей, Ана Паула; Домини, Клаудия; Вердин-Гонсалес, Хорхе Омар (01.06.2020). «Оптимизация и характеристика наноэмульсий эфирных масел с использованием ультразвука для получения новых экологически чистых инсектицидов» . ACS Устойчивая химия и инженерия . 8 (21): 7981–7992. doi : 10.1021/acssuschemeng.0c02224 . hdl : 11336/144299 . ISSN 2168-0485 . S2CID 219489077 .
- ^ Ричард Дж. Джонс; Эдвард С. Уилкс; В. Вал Метаномски; Ярослав Каховец; Майкл Хесс; Роберт Степто; Тацуки Китаяма, ред. (2009). Сборник терминологии и номенклатуры полимеров (Рекомендации ИЮПАК 2008 г.) («Пурпурная книга») . Издательство РСК. ISBN 978-1-84755-942-5 .
- ^ Сломковский, Станислав; Алеман, Хосе В.; Гилберт, Роберт Г.; Хесс, Майкл; Хорие, Казуюки; Джонс, Ричард Г.; Кубиса, Пшемыслав; Мейзель, Ингрид; Морманн, Вернер; Пенчек, Станислав; Степто, Роберт FT (2011). «Терминология полимеров и процессов полимеризации в дисперсных системах (Рекомендации ИЮПАК 2011 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 83 (12): 2229–2259. doi : 10.1351/PAC-REC-10-06-03 . S2CID 96812603 .
- ^ Сломковский, Станислав; Алеман, Хосе В.; Гилберт, Роберт Г.; Хесс, Майкл; Хорие, Казуюки; Джонс, Ричард Г.; Кубиса, Пшемыслав; Мейзель, Ингрид; Морманн, Вернер; Пенчек, Станислав; Степто, Роберт FT (2011). «Терминология полимеров и процессов полимеризации в дисперсных системах (Рекомендации ИЮПАК 2011 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 83 (12): 2229–2259. doi : 10.1351/PAC-REC-10-06-03 . S2CID 96812603 .
- ^ Jump up to: а б Мейсон Т.Г., Уилкинг Дж.Н., Мелесон К., Чанг С.Б., Грейвс С.М., «Наноэмульсии: образование, структура и физические свойства», Журнал физики: конденсированная материя, 2006, 18 (41): R635-R666.
- ^ Пешковский А, Пешковский С, «Теория акустической кавитации и принципы проектирования оборудования для промышленного применения ультразвука высокой интенсивности», Физические исследования и технологии, Nova Science Pub. Инк., 31 октября 2010 г., ISBN 1-61761-093-3
- ^ «Прозрачные наноэмульсии масло в воде», Industrial Sonomechanics, LLC, 2011
«Наноэмульсии, используемые для парентерального питания», ООО «Промышленная Сономеханика», 2011 г.
«Липосомы и наноэмульсии-носители лекарств», ООО «Промышленная Сономеханика», 2011 г. - ^ Jump up to: а б Гупта, Анкур; Эрал, Х. Бурак; Хаттон, Т. Алан; Дойл, Патрик С. (2016). «Наноэмульсии: образование, свойства и применение» . Мягкая материя . 12 (11): http://pubs.rsc.org/-/content/articlehtml/2016/sm/c5sm02958a . Бибкод : 2016SMat...12.2826G . дои : 10.1039/C5SM02958A . hdl : 1721.1/107439 . ПМИД 26924445 . S2CID 40966606 .
- ^ Чапек, Игнац (19 марта 2004 г.). «Деградация кинетически стабильных эмульсий масло/вода» . Достижения в области коллоидной и интерфейсной науки . 107 (2–3): 125–155. дои : 10.1016/S0001-8686(03)00115-5 . ISSN 0001-8686 . ПМИД 15026289 .
- ^ Джафари, Сеид Махди; Макклементс, Д. Джулиан (2018). Наноэмульсии: состав, применение и характеристика, 1-е издание . Академическая пресса. п. 10. ISBN 978-0128118382 .
- ^ Готье, Гаэль; Капрон, Изабель (01 декабря 2021 г.). «Наноэмульсии Пикеринга: обзор производственных процессов, составов и применений» . JCIS Open . 4 : 100036. doi : 10.1016/j.jciso.2021.100036 . ISSN 2666-934X . S2CID 244683109 .
- ^ Сахид, Омар; Диби, Манар; Рамеш, Кантети ВРНС (17 декабря 2020 г.). «Исследования влияния масла и поверхностно-активного вещества на формирование лидокаиновых наноносителей на основе альгината на основе масла с использованием шаблона наноэмульсии» . Фармацевтика . 12 (12): 1223. doi : 10.3390/pharmaceutics12121223 . ISSN 1999-4923 . ПМК 7766092 . ПМИД 33348692 .
- ^ Темы, НЛО (09.05.2021). «Стерильная фильтрация жидкостей и газов» . Базовый медицинский ключ . Проверено 12 января 2023 г.
- ^ Кумар, Маниш; Бишной, Рам Сингх; Шукла, Аджай Кумар; Джайн, Чандра Пракаш (30 сентября 2019 г.). «Методы создания наноэмульсионной системы доставки лекарств: обзор» . Профилактическое питание и пищевая наука . 24 (3): 225–234. дои : 10.3746/pnf.2019.24.3.225 . ISSN 2287-1098 . ПМК 6779084 . ПМИД 31608247 .
- ^ «Различные типы мембранных фильтров и их применение» . Наука следующего дня . Проверено 12 января 2023 г.
- ^ Бейкер, Ричард; Бейкер, Ричард В. (31 мая 2004 г.). Мембранные технологии и их применение . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-470-85445-7 .
- ^ Эдвардс, Марк; Бенджамин, Марк М. (1989). «Адсорбционная фильтрация с использованием песка с покрытием: новый подход к очистке металлосодержащих отходов» . Исследовательский журнал Федерации контроля загрязнения воды . 61 (9/10): 1523–1533. ISSN 1047-7624 . JSTOR 25043770 .
- ^ «Адсорбция – ключ к успеху | Ресурсы | Danamark Watercare» . Данамарк . 20 июня 2018 г. Проверено 12 января 2023 г.
- ^ Онур, Айсу; Нг, Аарон; Бэтчелор, Уоррен; Гарнье, Жиль (2018). «Многослойные фильтры: механизмы адсорбции и фильтрации для улучшения разделения» . Границы в химии . 6 : 417. Бибкод : 2018FrCh....6..417O . дои : 10.3389/fchem.2018.00417 . ISSN 2296-2646 . ПМК 6143674 . ПМИД 30258839 .
- ^ «Все, что вам следует знать о гомогенизации» . AZoNano.com . 28 июня 2022 г. Проверено 12 января 2023 г.
- ^ «NanoGenizer Гомогенизатор высокого давления для наноматериалов» . Технологические сети . Проверено 12 января 2023 г.
- ^ Брониарз-Пресс, Л.; Влодарчак, С.; Матушак, М.; Оховяк, М.; Идзиак, Р.; Собеч, Л.; Шульц, Т.; Скшипчак, Г. (01 апреля 2016 г.). «Влияние формы отверстия и давления впрыска на улучшение процесса распыления вихревых распылителей». Защита урожая . 82 : 65–74. Бибкод : 2016CrPro..82...65B . дои : 10.1016/j.cropro.2016.01.005 . ISSN 0261-2194 .
- ^ Альджельда, Мохаммед Мубарак; Ясин, Мохамед Таха; Мостафа, Ашраф Абдель-Фаттах; Абул-Суд, Мурад А.М. (6 января 2023 г.). «Синергетический антибактериальный потенциал зелено-синтезированных наночастиц серебра с фосфомицином против некоторых внутрибольничных бактериальных патогенов» . Инфекции и устойчивость к лекарствам . 16 : 125–142. дои : 10.2147/IDR.S394600 . ПМЦ 9831080 . ПМИД 36636381 . S2CID 255592211 .
- ^ «Двойной световой прибор для определения размера наночастиц» . www.genizer.com . Проверено 12 января 2023 г.
- ^ Хошьяр, Назанин; Грей, Саманта; Хан, Хонбин; Бао, Банда (март 2016 г.). «Влияние размера наночастиц на фармакокинетику и клеточное взаимодействие in vivo» . Наномедицина . 11 (6): 673–692. дои : 10.2217/nnm.16.5 . ISSN 1743-5889 . ПМК 5561790 . ПМИД 27003448 .
- ^ Азми, Нор Азрини Надиха; Эльгарбави, Амаль AM; Мотлах, Шива Резаи; Самсудин, сестринское дело; Саллех, Хамза Мохд (сентябрь 2019 г.). «Наноэмульсии: Фабрика продуктов питания, фармацевтики и косметики» . Процессы . 7 (9):617.doi : 10.3390 /pr7090617 . ISSN 2227-9717 .
- ^ Ашаолу, Толулоп Джошуа (01 августа 2021 г.). «Наноэмульсии для здоровья, продуктов питания и косметики: обзор» . Письма по экологической химии . 19 (4): 3381–3395. Бибкод : 2021EnvCL..19.3381A . дои : 10.1007/s10311-021-01216-9 . ISSN 1610-3661 . ПМЦ 7956871 . ПМИД 33746662 .
- ^ Го, И; Тео, Виктория Л.; Тинг, С.Р. Саймон; Зеттерлунд, Пер Б. (май 2012 г.). «Миниэмульсионная полимеризация, основанная на образовании поверхностно-активных веществ in situ без высокоэнергетической гомогенизации: влияние органической кислоты и противоиона» . Полимерный журнал . 44 (5): 375–381. дои : 10.1038/pj.2012.7 . ISSN 1349-0540 .
- ^ Айзпуруа, Иманол; Барандиаран, Мария Дж. (1 июня 1999 г.). «Сравнение традиционной эмульсионной и миниэмульсионной полимеризации винилацетата в реакторе непрерывного действия с мешалкой». Полимер . 40 (14): 4105–4115. дои : 10.1016/S0032-3861(98)00641-7 . ISSN 0032-3861 .
- ^ Азим, Аднан; Ризван, Мохаммед; Ахмад, Фархан Дж.; Икбал, Зинат; Хар, Руп К.; Акил, М.; Талегаонкар, Сушама (март 2009 г.). «Отбор и отбор компонентов наноэмульсии: техническое примечание» . AAPS PharmSciTech . 10 (1): 69–76. дои : 10.1208/s12249-008-9178-x . ISSN 1530-9932 . ПМЦ 2663668 . ПМИД 19148761 .
- ^ Джейкоб, Шери; Наир, Анруп Б.; Шах, Джигар (декабрь 2020 г.). «Новая роль наносуспензий в системах доставки лекарств» . Исследования биоматериалов . 24 (1): 3. дои : 10.1186/s40824-020-0184-8 . ISSN 2055-7124 . ПМК 6964012 . ПМИД 31969986 .
- ^ Накано, Юкако; Тадзима, Масатака; Сугияма, Эрика; Сато, Виласини Хирунпанич; Сато, Хитоши (сентябрь 2019 г.). «Разработка нового состава наноэмульсии для улучшения кишечной абсорбции каннабидиола» . Медицинский каннабис и каннабиноиды . 2 (1): 35–42. дои : 10.1159/000497361 . ISSN 2504-3889 . ПМЦ 8489317 . ПМИД 34676332 .