stringtranslate.com

Миниэмульсия

Миниэмульсия (также известная как наноэмульсия ) — это особый тип эмульсии . Миниэмульсия получается путем ультразвуковой обработки смеси, содержащей две несмешивающиеся жидкие фазы (например, масло и воду), одно или несколько поверхностно-активных веществ и, возможно, одно или несколько дополнительных поверхностно-активных веществ (типичными примерами являются гексадекан или цетиловый спирт). Обычно они имеют нанокапли с равномерным распределением размеров (20–500 нм) и также известны как субмикронные, мини- и ультратонкозернистые эмульсии. [1]

Схематическая иллюстрация структуры наноэмульсии, включая двухфазные системы (М/В или В/М), в которых соответствующий объем внутренней масляной фазы распределен в объеме водного раствора или наоборот; и множественные системы (В/М/В или М/В/М), в одной системе внутренняя водная фаза распределена в масляной фазе, которая затем распределена в объеме водной фазы или наоборот. [2]

Как приготовить миниэмульсию

  1. 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]
  2. Подготовка масляной и водной фаз: Масляная и водная фазы готовятся отдельно, на этом этапе добавляются любые необходимые ингредиенты, такие как поверхностно-активные вещества или ароматизаторы.
  3. Смешивание масла и эмульгатора с помощью мешалки: Затем масляная и водная фазы смешиваются в присутствии эмульгирующего агента, обычно с использованием устройства для смешивания с высоким сдвигом, такого как гомогенизатор или гомогенизатор высокого давления. [4]
  4. Старение и стабилизация: эмульсия обычно выдерживается при комнатной температуре, чтобы капли стабилизировались, после чего ее можно охлаждать или нагревать по мере необходимости. [4]
  5. Оптимизация и характеристика: Размер капель и стабильность затем оптимизируются путем корректировки ингредиентов и параметров процесса, таких как температура, pH и условия смешивания. Наноэмульсия также стерилизуется фильтрацией с 0,22 мкм. Несколько методов, таких как DLS, TEM и SEM, могут характеризовать свойства конечной наноэмульсии. [5]
  6. Анализ качества измерителя размера частиц
Определение ИЮПАК

Мини-эмульсия : эмульсия, в которой частицы дисперсной фазы имеют диаметр в диапазоне приблизительно от 50 нм до 1 мкм.

Примечание 1 : Мини-эмульсии обычно стабилизируются против диффузионной деградации (созревания Оствальда (ссылка [6] )) с помощью соединения, нерастворимого в непрерывной фазе .

Примечание 2 : Дисперсная фаза содержит смешанные стабилизаторы, например, ионное поверхностно-активное вещество, такое как додецилсульфат натрия ( n -додецилсульфат натрия) и спирт с короткой алифатической цепью («со-ПАВ») для коллоидной стабильности или нерастворимое в воде соединение, такое как углеводород («со-стабилизатор», часто и неправильно называемый «со-ПАВ»), ограничивающий диффузионную деградацию. Мини-эмульсии обычно стабильны в течение как минимум нескольких дней. [7]

Мини-эмульсионная полимеризация : полимеризация мини-эмульсии мономера, при которой вся полимеризация происходит внутри уже существующих частиц мономера без образования новых частиц. [8]

Методы приготовления наноэмульсий/миниэмульсий

Существует два основных типа методов приготовления миниэмульсий:

Миниэмульсии кинетически стабильны, но термодинамически нестабильны. [13] Масло и вода несовместимы по своей природе, и интерфейс между ними не благоприятен. Поэтому при достаточном количестве времени масло и вода в миниэмульсиях снова разделяются. Различные механизмы, такие как гравитационное разделение, флокуляция , коалесценция и созревание Оствальда , приводят к нестабильности. [14] В идеальной системе миниэмульсий коалесценция и созревание Оствальда подавляются благодаря присутствию поверхностно-активного вещества и дополнительного поверхностно-активного вещества. [9] При добавлении поверхностно-активных веществ затем получаются стабильные капли , которые обычно имеют размер от 50 до 500 нм. [15] [16]

Инструменты, необходимые для наноэмульсий

Стерильный фильтр

Стерильный фильтр — это устройство, используемое для удаления микроорганизмов и других загрязняющих веществ из жидкости или газа, что делает их стерильными. [17] [18] Стерильные фильтры обычно используются в медицинской, фармацевтической и биотехнологической промышленности для обеспечения того, чтобы производимая продукция не содержала бактерий и других вредных организмов.

Существуют различные типы фильтров, в том числе:

Наногенизатор

Наногенизатор, также известный как гомогенизатор высокого давления или микрофлюидизатор, представляет собой устройство, используемое для создания мелких капель или частиц путем приложения высокого давления к жидкой смеси. [24] Эти устройства могут использоваться для производства наноэмульсий, а также других типов эмульсий и суспензий. [25] Они работают, пропуская смесь через небольшое отверстие под высоким давлением, что приводит к сдвигу жидкости и ее разбиению на мелкие капли или частицы. Размер капель или частиц можно контролировать, регулируя давление и конструкцию отверстия. [26]

Измеритель размера наночастиц

анализатор частиц
Двухсветовой анализатор частиц

Измеритель размера наночастиц , также известный как анализатор размера наночастиц, представляет собой устройство, используемое для измерения размера, распределения размера и концентрации наночастиц в образце. [27] [28] Размер наночастиц обычно находится в диапазоне от 1 до 100 нанометров (нм), и они намного меньше частиц, которые можно измерить с помощью обычных анализаторов размера частиц . [29]

Приложения

Миниэмульсии широко применяются в синтезе наноматериалов, а также в фармацевтической и пищевой промышленности. [30] [31] Например, процессы на основе миниэмульсий, таким образом, особенно адаптированы для получения наноматериалов . Существует фундаментальное различие между традиционной эмульсионной полимеризацией и миниэмульсионной полимеризацией. Образование частиц в первом случае представляет собой смесь мицеллярного и гомогенного зародышеобразования , однако частицы, образованные посредством миниэмульсии, в основном образуются путем капельного зародышеобразования. В фармацевтической промышленности капли масла действуют как крошечные контейнеры, которые переносят нерастворимые в воде лекарства, а вода обеспечивает мягкую среду, совместимую с человеческим организмом. [32] [33] Более того, наноэмульсии, переносящие лекарства, позволяют лекарствам кристаллизоваться в контролируемом размере с хорошей скоростью растворения. [34] [35] Наконец, в пищевой промышленности миниэмульсии могут быть не только загружены нерастворимыми в воде питательными веществами, такими как бета-каротин и куркумин , но и улучшают усвояемость питательных веществ. [12] Миниэмульсии также используются при создании напитков и продуктов питания, содержащих каннабиноиды. Эмульгирование каннабиноидов показало увеличение биодоступности и времени переваривания. [36]

Ссылки

  1. ^ Могассеми, Саид; Дадашзаде, Арезу; Азеведо, Рикардо Бентес; Аморим, Кристиани А. (1 ноября 2022 г.). «Применение наноэмульсий в фотодинамической терапии». Журнал контролируемого выпуска . 351 : 164–173. doi : 10.1016/j.jconrel.2022.09.035. ISSN  0168-3659. ПМИД  36165834.
  2. ^ Могассеми, Саид; Дадашзаде, Арезу; Азеведо, Рикардо Бентес; Аморим, Кристиани А. (1 ноября 2022 г.). «Применение наноэмульсий в фотодинамической терапии». Журнал контролируемого выпуска . 351 : 164–173. doi : 10.1016/j.jconrel.2022.09.035. ISSN  0168-3659. ПМИД  36165834.
  3. ^ 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.
  4. ^ ab Альберт, Клэр; Беладжин, Мохамед; Цапис, Николас; Фаттал, Элиас; Агнели, Флоренс; Хуан, Николас (2019-09-10). «Эмульсии Пикеринга: процессы приготовления, ключевые параметры, определяющие их свойства и потенциал для фармацевтического применения». Журнал контролируемого высвобождения . 309 : 302–332. doi : 10.1016/j.jconrel.2019.07.003 . ISSN  0168-3659. PMID  31295541. S2CID  195892409.
  5. ^ Джессер, Эмилиано; Йегерман, Кристиан; Гили, Валерия; Сантильян, Грасиела; Мюррей, Ана Паула; Домини, Клаудия; Вердин-Гонсалес, Хорхе Омар (2020-06-01). «Оптимизация и характеристика наноэмульсий эфирных масел с использованием ультразвука для новых экологически чистых инсектицидов». ACS Sustainable Chemistry & Engineering . 8 (21): 7981–7992. doi :10.1021/acssuschemeng.0c02224. hdl : 11336/144299 . ISSN  2168-0485. S2CID  219489077.
  6. ^ Ричард Г. Джонс; Эдвард С. Уилкс; В. Вал Метаномски; Ярослав Каховец; Майкл Хесс; Роберт Степто; Тацуки Китаяма, ред. (2009). Компендиум терминологии и номенклатуры полимеров (рекомендации ИЮПАК 2008 г.) («Пурпурная книга») . Издательство RSC. ISBN 978-1-84755-942-5.
  7. ^ Сломковский, Станислав; Алеман, Хосе В.; Гилберт, Роберт Г.; Хесс, Майкл; Хори, Казуюки; Джонс, Ричард Г.; Кубиса, Пшемыслав; Мейсель, 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.
  8. ^ Сломковский, Станислав; Алеман, Хосе В.; Гилберт, Роберт Г.; Хесс, Майкл; Хори, Казуюки; Джонс, Ричард Г.; Кубиса, Пшемыслав; Мейсель, 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.
  9. ^ ab Mason TG, Wilking JN, Meleson K, Chang CB, Graves SM, «Наноэмульсии: образование, структура и физические свойства», Journal of Physics: Condensed Matter, 2006, 18(41): R635-R666
  10. ^ Пешковский А., Пешковский С., «Теория акустической кавитации и принципы проектирования оборудования для промышленного применения высокоинтенсивного ультразвука», Физические исследования и технологии, Nova Science Pub. Inc., 31 октября 2010 г., ISBN 1-61761-093-3 
  11. ^ «Прозрачные наноэмульсии типа «масло в воде»», Industrial Sonomechanics, LLC, 2011
    «Наноэмульсии, используемые для парентерального питания», Industrial Sonomechanics, LLC, 2011
    «Липосомы и наноэмульсии для переноса лекарств», Industrial Sonomechanics, LLC, 2011
  12. ^ ab Gupta, Ankur; Eral, H. Burak; Hatton, T. Alan; Doyle, Patrick S. (2016). «Наноэмульсии: формирование, свойства и применение». Soft Matter . 12 (11): http://pubs.rsc.org/-/content/articlehtml/2016/sm/c5sm02958a. Bibcode : 2016SMat...12.2826G. doi : 10.1039/C5SM02958A. hdl : 1721.1/107439 . PMID  26924445. S2CID  40966606.
  13. ^ Чапек, Игнац (2004-03-19). «Деградация кинетически стабильных эмульсий типа «масло в воде»». Advances in Colloid and Interface Science . 107 (2–3): 125–155. doi :10.1016/S0001-8686(03)00115-5. ISSN  0001-8686. PMID  15026289.
  14. ^ Джафари, Сейд Махди; МакКлементс, Д. Джулиан (2018). Наноэмульсии: формулирование, применение и характеристика 1-е издание . Academic Press. стр. 10. ISBN 978-0128118382.
  15. ^ Готье, Гаэль; Капрон, Изабель (2021-12-01). «Наноэмульсии Пикеринга: обзор производственных процессов, формул и применений». JCIS Open . 4 : 100036. doi : 10.1016/j.jciso.2021.100036 . ISSN  2666-934X. S2CID  244683109.
  16. ^ Сархид, Омар; Диби, Манар; Рамеш, Кантети VRNS (17.12.2020). «Исследования влияния масла и поверхностно-активного вещества на формирование наноносителей лидокаина на основе альгината O/W с использованием шаблона наноэмульсии». Фармацевтика . 12 ( 12): 1223. doi : 10.3390/pharmaceutics12121223 . ISSN  1999-4923. PMC 7766092. PMID  33348692. 
  17. ^ Темы, НЛО (2021-05-09). "Стерильная фильтрация жидкостей и газов". Basicmedical Key . Получено 2023-01-12 .
  18. ^ Кумар, Маниш; Бишной, Рам Сингх; Шукла, Аджай Кумар; Джейн, Чандра Пракаш (30.09.2019). «Методы разработки наноэмульсионной системы доставки лекарств: обзор». Профилактическое питание и наука о продуктах питания . 24 (3): 225–234. doi :10.3746/pnf.2019.24.3.225. ISSN 2287-1098  . PMC 6779084. PMID  31608247. 
  19. ^ "Различные типы мембранных фильтров и их применение". Next Day Science . Получено 2023-01-12 .
  20. ^ Бейкер, Ричард; Бейкер, Ричард В. (2004-05-31). Мембранные технологии и их применение. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-85445-7.
  21. ^ Эдвардс, Марк; Бенджамин, Марк М. (1989). «Адсорбционная фильтрация с использованием покрытого песка: новый подход к обработке отходов, содержащих металл». Научно-исследовательский журнал Федерации по контролю за загрязнением воды . 61 (9/10): 1523–1533. ISSN  1047-7624. JSTOR  25043770.
  22. ^ "Адсорбция — ключ к успеху | Ресурсы | Danamark Watercare". Danamark . 2018-06-20 . Получено 2023-01-12 .
  23. ^ Онур, Айсу; Нг, Аарон; Батчелор, Уоррен; Гарнье, Джил (2018). «Многослойные фильтры: механизмы адсорбции и фильтрации для улучшенного разделения». Frontiers in Chemistry . 6 : 417. Bibcode : 2018FrCh....6..417O. doi : 10.3389 /fchem.2018.00417 . ISSN  2296-2646. PMC 6143674. PMID  30258839. 
  24. ^ "Все, что вы должны знать о гомогенизации". AZoNano.com . 2022-06-28 . Получено 2023-01-12 .
  25. ^ "NanoGenizer Высоконапорный гомогенизатор для наноматериалов". Technology Networks . Получено 2023-01-12 .
  26. ^ 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. doi :10.1016/j.cropro.2016.01.005. ISSN  0261-2194.
  27. ^ Aljeldah, Mohammed Mubarak; Yassin, Mohamed Taha; Mostafa, Ashraf Abdel-Fattah; Aboul-Soud, Mourad AM (2023-01-06). «Синергический антибактериальный потенциал зелёно синтезированных наночастиц серебра с фосфомицином против некоторых внутрибольничных бактериальных патогенов». Инфекция и лекарственная устойчивость . 16 : 125–142. doi : 10.2147/IDR.S394600 . PMC 9831080. PMID  36636381. S2CID  255592211. 
  28. ^ "Dual-Light Nano Particle Sizer". www.genizer.com . Получено 2023-01-12 .
  29. ^ 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. 
  30. ^ Азми, Нор Азрини Надиха; Эльгарбави, Амаль AM; Мотлах, Шива Резаи; Самсудин, Нурхусна; Саллех, Хамза Мохд (сентябрь 2019 г.). «Наноэмульсии: завод пищевой, фармацевтической и косметической продукции». Процессы . 7 (9): 617. дои : 10.3390/pr7090617 . ISSN  2227-9717.
  31. ^ Ашаолу, Толулоп Джошуа (2021-08-01). «Наноэмульсии для здоровья, продуктов питания и косметики: обзор». Environmental Chemistry Letters . 19 (4): 3381–3395. Bibcode : 2021EnvCL..19.3381A. doi : 10.1007/s10311-021-01216-9. ISSN  1610-3661. PMC 7956871. PMID 33746662  . 
  32. ^ Guo, Yi; Teo, Victoria L.; Ting, SR Simon; Zetterlund, Per B. (май 2012 г.). «Миниэмульсионная полимеризация на основе образования поверхностно-активного вещества in situ без высокоэнергетической гомогенизации: эффекты органической кислоты и противоиона». Polymer Journal . 44 (5): 375–381. doi : 10.1038/pj.2012.7 . ISSN  1349-0540.
  33. ^ Айзпуруа, Иманол; Барандиаран, Мария Дж. (1999-06-01). «Сравнение обычной эмульсионной и миниэмульсионной полимеризации винилацетата в реакторе с непрерывным перемешиванием». Полимер . 40 (14): 4105–4115. doi :10.1016/S0032-3861(98)00641-7. ISSN  0032-3861.
  34. ^ Азим, Аднан; Ризван, Мохаммед; Ахмад, Фархан Дж.; Икбал, Зинат; Хар, Руп К.; Акил, М.; Талегаонкар, Сушама (март 2009 г.). «Проверка и выбор компонентов наноэмульсии: техническое примечание». AAPS PharmSciTech . 10 (1): 69–76. дои : 10.1208/s12249-008-9178-x. ISSN  1530-9932. ПМЦ 2663668 . ПМИД  19148761. 
  35. ^ Jacob, Shery; Nair, Anroop B.; Shah, Jigar (декабрь 2020 г.). «Возникающая роль наносуспензий в системах доставки лекарств». Biomaterials Research . 24 (1): 3. doi : 10.1186/s40824-020-0184-8 . ISSN  2055-7124. PMC 6964012. PMID 31969986  . 
  36. ^ Накано, Юкако; Таджима, Масатака; Сугияма, Эрика; Сато, Виласини Хирунпанич; Сато, Хитоши (сентябрь 2019 г.). «Разработка новой наноэмульсионной формулы для улучшения кишечной абсорбции каннабидиола». Медицинская конопля и каннабиноиды . 2 (1): 35–42. doi :10.1159/000497361. ISSN  2504-3889. PMC 8489317. PMID 34676332  .