W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Mogą Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej "Polityce prywatności Cookies"

Rozumiem i zgadzam się

REKLAMA

Podstawowe właściwości i zastosowania kosmetyczne emulsji Pickeringa

2024-11-11 / Autor: Tomoko Sekine, Shiseido MIRAI Technology Institute

Emulsja Pickeringa to emulsja stabilizowana przez adsorpcję cząstek stałych na granicy faz ciecz – ciecz (np. olej – woda). Minęło już ponad 100 lat odkąd Pickering, od nazwiska którego pochodzi nazwa emulsji, opisał w 1907 roku zjawisko adsorpcji hydrofilnych cząstek stałych na granicy faz olej – woda i ich stabilizującego wpływu na emulsje typu olej w wodzie, który jest zbliżony do działania surfaktantów (gwoli ścisłości to W. Ramsden jako pierwszy opisał zjawisko stabilizacji emulsji z zastosowaniem cząstek stałych oraz stabilizacji pęcherzyków). Jednak dopiero pod koniec lat 80. XX wieku podjęto szersze badania nad tym zjawiskiem.

W pierwszej kolejności badacze zajęli się zagadnieniem stabilizacji emulsji cząstkami stałymi w aspekcie energii adsorpcji cząstek na granicy faz. Pod koniec lat 90. XX wieku Binks, Lumsdon, Clint i inni naukowcy z Uniwersytetu w Hull przeprowadzili szereg systematycznych badań nad emulsjami opracowywanymi z dodatkiem częściowo hydrofobizowanej krzemionki. Szczegółowe informacje na temat procesu emulgacji można znaleźć w ciekawej pracy przeglądowej opracowanej przez tych badaczy. Oprócz cząstek nieorganicznych, takich jak krzemionka i minerały ilaste, jako emulgatory wykorzystywane są też cząstki organiczne, np. polistyren i nanokryształy celulozy. Chociaż emulgację przeprowadza się zwykle przy użyciu cząstek jednego typu, opisywane są także techniki stabilizacji wykorzystujące dwa lub więcej rodzajów cząstek. Przykładową emulsją typu olej w wodzie – zawierającą uwięzione pęcherzyki powietrza – jest bita śmietana. Chociaż nie jest to emulsja Pickeringa, jest to układ, w którym pęcherzyki powietrza są stabilizowane przez cząstki stałe, takie jak kuleczki tłuszczu czy białka. W dziedzinie kosmetologii proces emulgacji z wykorzystaniem cząstek stałych jest intensywnie badany od około 2000 roku. Emulsje Pickeringa, czyli emulsje opracowywane z wykorzystaniem substancji stałych nierozpuszczalnych ani w oleju, ani w wodzie, wykazują odmienne cechy w porównaniu z emulsjami otrzymywanymi z zastosowaniem surfaktantów. W pracy przedstawiono podstawowe informacje dotyczące emulsji Pickeringa oraz opisano ich przykładowe zastosowania w kosmetyce.

Mechanizm stabilizacji w emulsjach Pickeringa

Emulsje stabilizowane przez cząstki stałe wykazują określone właściwości opisane poniżej.

(a) Ważne jest, aby cząstki miały właściwości amfifilne; cząstki nadmiernie hydrofilne lub hydrofobowe nie są odpowiednie jako stabilizatory.

(b) Zazwyczaj faza rozpuszczalnika, w której cząstki są dokładnie zwilżane, pełni rolę fazy zewnętrznej. Jednak to, która faza będzie fazą zewnętrzną, można modyfikować w zależności od stosunku faz[14] lub od tego, w której fazie cząstki pierwotnie ulegają dyspersji.

(c) Krople emulsji nie mogą być mniejsze od cząstek stałych.

(d) Powstanie stabilnej emulsji wymaga odpowiednich interakcji między cząstkami; korzystnym zjawiskiem jest nieznaczny stopień aglomeracji.

Pierwsza z wymienionych powyżej cech, która ma szczególnie duże znaczenie, dotyczy wartości energii adsorpcji cząstek na granicy faz olej-woda. Choć koncepcja HLB nie ma zastosowania do emulgatorów w postaci cząstek stałych, możliwe jest określenie hydrofilności powierzchni cząstek, która ma istotny wpływ na przebieg emulgacji, poprzez pomiar kąta θ, jaki tworzą cząstki na granicy faz olej-woda. Kąt utworzony przez cząstki na granicy faz olej-woda jest oznaczony jako θ na Rycinie 1. Jeśli cząstki łatwiej ulegają zwilżeniu przez wodę niż przez olej, kąt θ jest definiowany jako kąt tworzony przez cząstki w stosunku do powierzchni wody (Rycina 1c). I odwrotnie: jeśli cząstki łatwiej ulegają zwilżeniu przez olej, kąt θ jest tworzony przez cząstki w stosunku do powierzchni oleju. Zasadniczo emulsje typu olej-w-wodzie powstają, gdy cząsteczki są w większym stopniu zwilżane przez wodę niż przez olej, natomiast w emulsjach typu woda-w-oleju obserwowana jest odwrotna prawidłowość.