Una emulsión de Ramsden , a veces llamada emulsión de Pickering , es una emulsión que se estabiliza mediante partículas sólidas (por ejemplo, sílice coloidal ) que se adsorben en la interfaz entre las fases de agua y aceite . Por lo general, las emulsiones son emulsiones de agua en aceite o de aceite en agua, pero también existen otros sistemas más complejos como agua en agua, aceite en aceite, agua en aceite en agua y aceite en agua en aceite. Las emulsiones de Pickering recibieron su nombre de SU Pickering , quien describió el fenómeno en 1907, aunque el efecto fue reconocido por primera vez por Walter Ramsden en 1903. [1] [2]
Si se mezclan aceite y agua y se forman pequeñas gotas de aceite que se dispersan en el agua (emulsión de aceite en agua), con el tiempo las gotas se unirán para disminuir la cantidad de energía en el sistema. Sin embargo, si se agregan partículas sólidas a la mezcla, se unirán a la superficie de la interfaz y evitarán que las gotas se unan, lo que hará que la emulsión sea más estable.
Las propiedades de las partículas, como la hidrofobicidad , la forma y el tamaño, así como la concentración de electrolitos de la fase continua y la relación de volumen de las dos fases, pueden tener un efecto sobre la estabilidad de la emulsión. El ángulo de contacto de la partícula con la superficie de la gota es una característica de la hidrofobicidad de la partícula. Si el ángulo de contacto de la partícula con la interfaz es bajo, la partícula estará mayormente humedecida por la gota y, por lo tanto, no será probable que impida la coalescencia de las gotas. Las partículas que son parcialmente hidrófobas son mejores estabilizadores porque son parcialmente humectables por ambos líquidos y, por lo tanto, se unen mejor a la superficie de las gotas. El ángulo de contacto óptimo para una emulsión estable se logra cuando la partícula está igualmente humedecida por las dos fases (es decir, un ángulo de contacto de 90°). La energía de estabilización está dada por
donde r es el radio de la partícula, es la tensión interfacial y es el ángulo de contacto de la partícula con la interfaz.
Cuando el ángulo de contacto es de aproximadamente 90°, la energía necesaria para estabilizar el sistema es mínima. [3] Generalmente, la fase que humedece preferentemente la partícula será la fase continua en el sistema de emulsión. El tipo más común de emulsiones de Ramsden son las emulsiones de aceite en agua debido a la hidrofilicidad de la mayoría de las partículas orgánicas.
Un ejemplo de una emulsión estabilizada por Ramsden es la leche homogeneizada. Las unidades de proteína de la leche ( caseína ) se adsorben en la superficie de los glóbulos de grasa de la leche y actúan como surfactantes . La caseína reemplaza la membrana del glóbulo de grasa de la leche, que se daña durante la homogeneización. Otros ejemplos de emulsiones en las que las partículas de Ramsden pueden ser las especies estabilizadoras son, por ejemplo, los detergentes, los chocolates bajos en grasa, las mayonesas y las margarinas.
Las emulsiones de Ramsden han ganado una mayor atención e interés de investigación durante los últimos 20 años, cuando el uso de surfactantes tradicionales fue cuestionado debido a problemas ambientales, de salud y de costo. Las nanopartículas sintéticas como estabilizadores de emulsiones de Ramsden con tamaños y composiciones bien definidos han sido las partículas de interés principales hasta hace poco, cuando también las partículas orgánicas naturales han ganado una mayor atención. Se cree que tienen ventajas como la rentabilidad y la degradabilidad, y se emiten a partir de recursos renovables. [4] Las emulsiones de Pickering encuentran aplicaciones para la recuperación mejorada de petróleo [5] o la remediación de agua . [6] Ciertas emulsiones de Pickering permanecen estables incluso en condiciones gástricas y muestran una resistencia extraordinaria contra la lipólisis gástrica , [7] facilitando su uso para la digestión y saciedad controladas de lípidos [8] o sistemas de administración oral. [9]
Además, se ha demostrado que la estabilidad de las emulsiones de Ramsden se puede mejorar mediante el uso de " partículas Janus " anfifílicas, es decir, partículas que tienen un lado hidrófobo y otro hidrófilo, debido a la mayor energía de adsorción de las partículas en la interfaz líquido-líquido. [10] Esto es evidente al observar la estabilización de la emulsión utilizando polielectrolitos .
También es posible utilizar partículas de látex para la estabilización de Ramsden y luego fusionar estas partículas para formar una cubierta o cápsula permeable, llamada coloidosoma. [11] Además, las gotas de emulsión de Ramsden también son plantillas adecuadas para la microencapsulación y la formación de cápsulas cerradas e impermeables. [12] Esta forma de encapsulación también se puede aplicar a emulsiones de agua en agua (dispersiones de soluciones poliméricas acuosas separadas por fases) y también puede ser reversible. [13] Las microburbujas estabilizadas por Pickering pueden tener aplicaciones como agentes de contraste de ultrasonidos . [14] [15]
