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miniemulsión

Una miniemulsión (también conocida como nanoemulsión ) es un tipo particular de emulsión . Una miniemulsión se obtiene sometiendo a ultrasonidos una mezcla que comprende dos fases líquidas inmiscibles (por ejemplo, aceite y agua), uno o más tensioactivos y, posiblemente, uno o más cotensioactivos (ejemplos típicos son hexadecano o alcohol cetílico). Por lo general, tienen nanogotitas con una distribución de tamaño uniforme (20 a 500 nm) y también se conocen como emulsiones de grano submicrónico, mini y ultrafino. [1]

Ilustración esquemática de la estructura de la nanoemulsión, incluidos los sistemas bifásicos (O/W o W/O), en los que un volumen apropiado de la fase oleosa interna se disemina en la solución acuosa a granel o viceversa; y los sistemas múltiples (W/O/W u O/W/O), dentro de un solo sistema, la fase acuosa interna se dispersa en una fase oleosa, que luego se dispersa en una fase acuosa a granel o viceversa. [2]

Cómo preparar una miniemulsión

  1. Selección de ingredientes: el primer paso para crear una nanoemulsión es seleccionar los ingredientes, que incluyen aceite, agua y agente emulsionante. El tipo y las proporciones de estos ingredientes afectarán la estabilidad y las propiedades de la emulsión final. [3]
  2. Preparación de las fases oleosa y acuosa: Las fases oleosa y acuosa se preparan por separado, agregándose en este paso cualquier ingrediente deseado, como tensioactivos o agentes aromatizantes.
  3. Mezclar aceite y emulsionante con agitador: a continuación, las fases de aceite y agua se mezclan en presencia de un agente emulsionante, normalmente utilizando un dispositivo mezclador de alto cizallamiento, como un homogeneizador o un homogeneizador de alta presión. [4]
  4. Envejecimiento y estabilización: la emulsión generalmente se envejece a temperatura ambiente para permitir que las gotas se estabilicen, después de lo cual se puede enfriar o calentar según sea necesario. [4]
  5. Optimización y caracterización: Luego, el tamaño y la estabilidad de las gotas se optimizan ajustando los ingredientes y los parámetros del proceso, como la temperatura, el pH y las condiciones de mezcla. La nanoemulsión también se esteriliza mediante filtración con 0,22 μm. Varios métodos, como DLS, TEM y SEM, pueden caracterizar las propiedades de la nanoemulsión final. [5]
  6. Análisis de la calidad del medidor de partículas.
Definición de la IUPAC

Miniemulsión : emulsión en la que las partículas de la fase dispersa tienen diámetros en el rango de aproximadamente 50 nm a 1 μm.

Nota 1 : Las miniemulsiones generalmente se estabilizan contra la degradación por difusión (maduración de Ostwald (ref. [6] )) mediante un compuesto insoluble en la fase continua .

Nota 2 : La fase dispersa contiene estabilizadores mixtos, por ejemplo, un tensioactivo iónico, como dodecilsulfato de sodio ( n -dodecilsulfato de sodio) y un alcohol de cadena alifática corta ("co-tensioactivo") para la estabilidad coloidal, o un alcohol insoluble en agua. compuesto, tal como un hidrocarburo ("coestabilizador" frecuente e incorrectamente llamado "cotensioactivo") que limita la degradación por difusión. Las miniemulsiones suelen ser estables durante al menos varios días. [7]

Polimerización en miniemulsión : Polimerización de una miniemulsión de monómero en la que toda la polimerización ocurre dentro de partículas de monómero preexistentes sin la formación de nuevas partículas. [8]

Métodos de preparación de nanoemulsiones/miniemulsiones.

Existen dos tipos generales de métodos para preparar miniemulsiones:

Las miniemulsiones son cinéticamente estables pero termodinámicamente inestables. [13] El petróleo y el agua son incompatibles por naturaleza y la interfaz entre ellos no se ve favorecida. Por lo tanto, con el tiempo suficiente, el aceite y el agua de las miniemulsiones se vuelven a separar. Varios mecanismos, como la separación gravitacional, la floculación , la coalescencia y la maduración de Ostwald, provocan inestabilidad. [14] En un sistema de miniemulsión ideal, la coalescencia y la maduración de Ostwald se suprimen gracias a la presencia del tensioactivo y el cotensioactivo. [9] Con la adición de tensioactivos se obtienen gotas estables , que suelen tener un tamaño de entre 50 y 500 nm. [15] [16]

Instrumentos necesarios en Nanoemulsiones

Filtro estéril

Un filtro estéril es un dispositivo que se utiliza para eliminar microorganismos y otros contaminantes de un líquido o gas, volviéndolo estéril. [17] [18] Los filtros estériles se utilizan comúnmente en las industrias médica, farmacéutica y biotecnológica para garantizar que los productos producidos estén libres de bacterias y otros organismos nocivos.

Existen diferentes tipos de filtros que incluyen:

Nanogenizador

Un nanogenizador, también conocido como homogeneizador de alta presión o microfluidizador, es un dispositivo que se utiliza para crear pequeñas gotas o partículas aplicando alta presión a una mezcla líquida. [24] Estos dispositivos se pueden utilizar para producir nanoemulsiones, así como otros tipos de emulsiones y suspensiones. [25] Funcionan haciendo pasar la mezcla a través de un pequeño orificio a alta presión, lo que hace que el líquido se corte y se rompa en pequeñas gotas o partículas. El tamaño de las gotas o partículas se puede controlar ajustando la presión y el diseño del orificio. [26]

Medidor de nanopartículas

analizador sin partículas
El analizador de partículas de doble luz.

Un medidor de nanopartículas , también conocido como analizador de nanopartículas, es un dispositivo que se utiliza para medir el tamaño, la distribución de tamaños y la concentración de nanopartículas en una muestra. [27] [28] El tamaño de las nanopartículas suele estar en el rango de 1 a 100 nanómetros (nm) y son mucho más pequeñas que las partículas que se pueden medir con analizadores de tamaño de partículas convencionales . [29]

Aplicaciones

Las miniemulsiones tienen amplia aplicación en la síntesis de nanomateriales y en las industrias farmacéutica y alimentaria. [30] [31] Por lo tanto, los procesos basados ​​en miniemulsiones están particularmente adaptados para la generación de nanomateriales . Existe una diferencia fundamental entre la polimerización en emulsión tradicional y una polimerización en miniemulsión. La formación de partículas en el primero es una mezcla de nucleación micelar y homogénea ; sin embargo, las partículas formadas mediante miniemulsión se forman principalmente mediante nucleación de gotitas. En la industria farmacéutica, las gotas de aceite actúan como pequeños contenedores que transportan medicamentos insolubles en agua, y el agua proporciona un ambiente suave que es compatible con el cuerpo humano. [32] [33] Además, las nanoemulsiones que transportan fármacos permiten que los fármacos cristalicen en un tamaño controlado con una buena velocidad de disolución. [34] [35] Finalmente, en la industria alimentaria, las miniemulsiones no solo pueden cargarse con nutrientes insolubles en agua, como betacaroteno y curcumina , sino que también mejoran la digestibilidad de los nutrientes. [12] Las miniemulsiones también se utilizan en la creación de bebidas y alimentos con infusión de cannabinoides. Se ha demostrado que los cannabinoides emulsionantes aumentan la biodisponibilidad y el tiempo de digestión. [36]

Referencias

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