Kararlı nanoemülsiyonlar oluşturmak için Microfluidizer® Homojenizatörlerin Göreceli Verimliliği ile Yüksek Basınçlı Homojenizatör Teknolojisinin Karşılaştırılması

Emülsiyonlar, biyoaktif bileşiklerin taşınması için etkili araçlardır. Buna göre, başka türlü karışmayan sıvılardan oluşan damlacıkların bu mikroskobik karışımları, ilaç, kozmetik ve gıda gibi endüstriler için büyük önem taşır.

Bu endüstrilerdeki proses mühendisleri için zorluk, mümkün olan en verimli şekilde uygun kararlı emülsiyonlar oluşturmaktır. Çoğu durumda, kararlılık ve biyoyararlanım arasında uygun bir denge elde etmek için 1 μm veya daha küçük damlacık boyutlarına ulaşmak gerekir.

Nanoteknoloji Çağında Emülsiyonlar

Bu günlerde giderek daha fazla sayıda üretici, 50-200 nm gibi yok denecek kadar küçük bir aralıktaki parçacıklarla karakterize edilen nanoemülsiyonların yaratılmasının peşinde koşuyor. Bu boyutta, parçacıklar şeffaf veya yarı saydam hale gelir ve esasen çıplak gözle görülemez.

Bu, bazı bariz avantajlar sunar: Örneğin, bir nanoemülsiyon cilde uygulandığında neredeyse görünmez olur; tüketiciler arasında bu estetik açıdan hoş olarak değerlendirilen bir özelliktir. Aynı zamanda, bir nanoemülsiyonun son derece küçük parçacıkları, biyoaktif molekülleri hücresel hedeflerine daha etkili bir şekilde iletmek için epidermisin üst katmanlarına daha kolay nüfuz eder.

Elbette, nanoemülsiyonlar oluşturmak için yeterli damlacık bozulması elde etmek, önemli miktarda enerji girdisi gerektirir. İki etkili yöntem ortaya çıktı:

• Microfluidizer® teknolojisi ile yüksek basınçlı homojenleştirme veya
• Yüksek basınçlı valf homojenizasyonu (HPVH).

Her iki durumda da kesme kuvvetleri, iyi emülsiyonlar oluşturmak için uygun olan yağ damlacıklarının bozulmasından sorumludur. Bununla birlikte, bu rakip yöntemlerle oluşturulan emülsiyonların fizikokimyasal özellikleri büyük ölçüde değişebilir.

Yüksek Basınçlı Homojenizasyon Yoluyla Nanoemülsiyonlar

Soru şu: Hangi yöntem daha küçük parçacıklar, daha kararlı emülsiyonlar üretir ve daha az ısı enerjisi üretir?

Nanoemülsiyonlar doğası gereği termodinamik olarak kararsızdır, bu nedenle uygun bir emülgatör kullanımı da başarıyı veya başarısızlığı belirleyebilen bir faktördür. “Journal of Dispersion Science and Technology”de 2010 yılında yayınlanan bir makalede belirtildiği gibi, Pekin’deki Çin Ziraat Üniversitesi’nde araştırmacılar, çeşitli aday emülgatörlerle kombinasyon halinde bu iki homojenleştirme teknolojisi kullanılarak oluşturulan β-karoten nanoemülsiyonların fizyokimyasal özelliklerini belirlemek için yola çıktı.

Deneyleri, yüksek basınçlı homojenizasyon yoluyla bir nanoemülsiyon oluşturmak için kullanılan enerjinin yüzde 99’a kadarının ısıya dönüştürüldüğünü gösterdi. Bu, elbette, emülsiyonun sıcaklığını yükseltme eğilimindedir. Viskozite, damlacık boyutu ve nihayetinde kararlılık gibi özelliklerin tümü sıcaklığa bağlıdır. Bu nedenle, nanoemülsifikasyon işlemi sırasında sıcaklık kontrolü çok önemlidir.Çinli araştırmacılar, Microfluidics firmasından alınan M110-EH Microfluidizer® homojenizatörün, HPVH makinesinden çok daha küçük sıcaklık artışları sağladığını gösterdi.

Esasen, çeşitli testlerde, çeşitli basınç ve diğer koşullar altında, Microfluidizer® işlemcisi daha küçük β-karoten içeren damlacık boyutları üretmeyi başardı.

Araştırmacılar, “Microfluidizer® teknolojisi yoluyla elde edilen emülsiyonların, aynı homojenleştirme koşulları altında HPVH ile karşılaştırıldığında çok daha küçük damlacık boyutlarına sahiptir” sonucuna ulaştı.

Araştırmacılar, Microfluidizer® Homojenizatörlerin valf homojenizasyonundan daha yüksek emülsifikasyon verimliliği sağladığını gösterdi. Her iki yöntem de nispeten daha dar parçacık boyutu dağılımları üretti, ancak daha verimli bir nanoemülsifikasyon işlemi için yalnızca Microfluidizer® homojenizatörleri, daha az ısı üreterek en küçük parçacık boyutlarına ulaştı.

Proses mühendisleri, ısı kaybının daha yüksek üretim maliyetleri ve azalan proses verimliliği ile ilişkili olduğunu anlayacaklardır. Açıkça, bu iyi belgelenmiş deneylerin gösterdiği gibi, Microfluidizer® teknolojisi kararlı nanoemülsiyonların yaratılmasında HPVH’den üstündür.

Kaynak: https://www.microfluidics-mpt.com/blog/microfluidizer-processors-vs-high-pressure-homogenizer-nanoemulsions