Получение наноэмульсий м/в, стабилизированных Brij30

9

С 1h 6 X Uz в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. № 7

УДК 544.35+539.21

К.С. Поджарая, М.Ю. Королева

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия ПОЛУЧЕНИЕ НАНОЭМУЛЬСИЙ MZB, СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ Brij30

Formation of oil-in-water nanoemulsions in decane/Brij30/water systems by the phase inversion temperature method has been studied. Emulsification was carried out above the corresponding HLB temperature and rapid cooling. The influence of surfactant and oil concentrations on conductivity, nanoemulsion droplet size, and stability was studied. Stable nanoemulsions with internal phase droplets 20-50 mn were prepared.

Наноэмульсий типа масло-в-воде были получены в системе н-дска н/Brij30/вода методом температурной инверсии фаз. Эмульгирование проводилось при температуре более высокой, чем температура ГЛБ, и быстром охлаждении системы. Исследовалось влияние концентрации поверхностно-активного вещества и масла на электропроводность эмульсии, размер капель наноэмульсии, устойчивость полученных систем. Были получены устойчивые наноэмульсии с размером капель внутренней фазы 20-50 нм.

Наноэмульсии - это вид эмульсий с размером капель внутренней фазы менее 100 нм. Основное отличие наноэмульсий от микроэмульсиям заключается в том, что наноэмульсии термодинамически не стабильны, в то время как микроэмульсии - термодинамически стабильны и образуются самопроизвольно. Однако наноэмульсии могут обладать высокой кинетической стабильностью из-за небольшого размера капель внутренней фазы. Такие системы в большинстве своем устойчивым к седиментации и последующему расслаиванию.

Так как наноэмульсии являются неравновесными системами, не могут образовываться самопроизвольно, то для получения таких дисперсных систем необходимо внесение энергии извне. Образование наноэмульсий происходит при использовании высокоэнергетических методов (механическое диспергирование, ультразвуковое воздействие, гомогенизация под давлением) и низкоэнергетических методов (спонтанное эмульгирование, инверсия фаз при изменении температуры или состава). В последнее время значительно возрос интерес к низкоэнергетическим методам, поскольку при их использовании не происходит разрушения молекул, инкапсулированных в каплях внутренней фазы наноэмульсий [1-3].

При использовании высокоэнергетических методов общие затраты энергии и времени проведения процесса зависят от того, какой объем наноэмульсии необходимо получить. При использовании низкоэнергетических методов подобной зависимости нет. Поэтому низкоэнергетические методы являются более выгодными с точки зрения энергетических затрат в случае крупномасштабного промышленного производства.

Одним из самых важных преимуществ высокоэнергетических методов является возможность инкапсулировать в каплях внутренней фазы многие соединения. При использовании низкоэнергетических методов получаются наноэмульсии с относительной низкой долей внутренней фазы, как правило, не превышающей 0,3. В случае применения высокоэнергетических

9

С 11 6 X и в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. N0 7

методов доля внутренней фазы может быть увеличена, но при этом увеличивается диаметр капель внутренней фазы, и получаются не наноэмульсии, а традиционные макроэмульсии.

Благодаря своим свойствам, наноэмульсии могут использоваться в агрохимической промышленности (создание водонерастворимых пестицидов), в пищевой области, для получения косметических средств, в фармакологии. Наноэмульсии, во внутренней фазе которых растворены лекарственные препараты, могут быть использованы целевой доставки лекарств при лечении различных заболеваний.

В данной работе были получены наноэмульсии в системе н-декан -ВгуЗО - 10"2 моль/л водный раствор хлорида натрия методом температурной инверсии фаз. Компоненты эмульсии диспергировались при комнатной температуре (около 25°С). Затем полученные эмульсии термостатировались при температуре выше температуры ГЛБ на 10 °С и резко охлаждались при интенсивном перемешивании.

Для определения температуры ГЛБ были исследованы зависимости электропроводности систем с различным составом от температуры (рис. 1). При высокой температуре электропроводность системы была практически равна нулю. Уменьшение температуры ниже определенной величины приводило к резкому возрастанию электропроводности системы. При дальнейшем уменьшении температуры электропроводность линейно снижалась.

1,4 п

О 10 20 30 40 50

Температура, °С

Рис. 1. Зависимости электропроводности от температуры при различном содержании органической фазы.

На основании полученных зависимостей были определены диаграммы существования эмульсионных систем при различных температурах (рис. 2). При температуре, выше температуры ГЛБ образуется обратная эмульсия. Уменьшение температуры приводит к инверсии фаз в системе, обратная

9

С 1h 6 X Uz в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. № 7

эмульсия переходит в бинепрерывную эмульсию, затем образуется прямая наноэмульсия. Благодаря быстрому охлаждению системы можно предотвратить коалесценцию капель внутренней фазы в наноэмульсии М/В. В результате получается наноэмульсия с каплями менее 100 нм.

15 17 19 21 23

Концентрация органической фазы

25

Рис. 2. Температурные диапазоны существования различных типов эмульсий

состава декан / ВгцЗО / вода

На рис. 3 представлены зависимости размера капель в наноэмульсиях от доли внутренней фазы при различных концентрациях ВгуЗО.

Рис. 3. Зависимости диаметра капель от доли внутренней фазы в наноэмульсии при

различной концентрации ВгцЗО

При более низких концентрациях ПАВ в системе адсорбционный слой на поверхности капель масла, образовавшихся при переходе бинепрерывная

9

С 11 6 X U/ в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. № 7

эмульсия - наноэмульсия М/В, ненасыщенный. В системе интенсивно протекает коалесценция, и формируются более крупные капли внутренней фа-

В случае более высокой концентрации ПАВ происходит стабилизация большей поверхности капель, в результате получается наноэмульсия с более мелкими каплями.

Таким образом, были получены наноэмульсии М/В с размером капель внутренней фазы 20-50 нм. Такие дисперсные системы были устойчивы, размер капель лишь незначительно увеличивался с течением времени из-за изотермической перегонки. Включение в состав капель внутренней фазы различных лекарственных препаратов с низкой растворимостью в водной фазе позволило бы практически остановить процесс изотермической перегонки, что позволило бы использовать такие наноэмульсии в медицинской практике.

Библиографические ссылки

1. Izquierdo P. Formation and stability of nano-emulsions prepared using the phase inversion temperature method./ Izquierdo P., Esquena J., Tadros Th. F., Dederen C., Garcia M. J., Azemar N., Solans C. // Langmuir, 2002. V. 18. P. 2630.

2. Izquierdo P. Phase behavior and nano-emulsion formation by the phase inversion temperature method./ Izquierdo P., Esquena J., Tadros Th. F., Dederen C., Feng J., Garcia M. J., Azemar N., and Solans C. // Langmuir, 2004. V. 20. P. 6594-6598.

3. Gutierrez J.M. Nano-emulsions: new applications and optimization of their preparation./ Gutierrez J.M., Gonzalez C., Maestro A., Sole I., Pey C.M., Nolla J. // Current Opinion in Colloid & Interface Science, 2008. V. 13. P. 245-251.

УДК 54-386

B.C. Попов, В.Г. Севастьянов, Е.П. Симоненко, П.А. Игнатов, Н.Т. Кузнецов Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Москва, Россия

АДДУКТЫ ТЕТРАХЛОРИДА ОЛОВА С КРАУН-ЭФИРОМ КАК ПРЕКУРСОРЫ ХЕМОСЕНСОРНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

[Sn(H20)2C14] • 18К6 (I) and [Sn(H20)2Cl4]-18K6-2H20 (II) have been synthesized and examined by IR-spectrometry, CH-analysis and X-ray phase analysis.

Compound (I) examined as precursor for chemical vapor deposition (CVD) of Sn02 thin films. The morphology of films have been investigated by scanning electron microscopy and the composition have been determinate by mass spectrometric analysis.