Download - Chuyen de Nanoemulsion
NANO-EMULSION(NANO NHŨ TƯƠNG)
Emulsion
Particle size
( μ m)Appearance
Tyndall effect
Reflected
light
Scattering
light
Unstable1 - 10
Nano
emulsion
Thermo
dynamic
stability
(Macro)
emulsion
0.1 - 1
Opaque No No
BluishWeak blue
Weak red
Microemulsion
0.05 - 0.1
0.005 - 0.02
Blue RedTranslucency
Transparency
Solubilizasion No No
Stable
0.02 - 0.05
Stable or un-stable
Classification
Source : Yukagaku, Abe, 41, p117(1992)
Transparency
Stable
I.1. Hệ nhũ tương (emulsion)I.1.1. Tổng quan Tính chất và độ bền của hệ nhũ tương
Particle sizes and optical properties
The Tyndall effect is light scattering by particles in a colloid or particles, in that the intensity of the scattered light depends on the fourth power of the frequency, so blue light is scattered more strongly than red light
Microemulsion:
• Sức căng bề mặt ~ 0
• Dịch trong suốt
• Độ nhớt thấp
Đặc điểm phân biệt cơ bản giữa microemulsion và các
nhũ khác:
-Kích thước giọt
-Mức độ đục
-Độ bền động học
I.2. Phân loại
Giới thiệu
Type of emulsion Particle size
Macroemulsion (B) >400nm (0,4 )
Nanoemulsion(A) 100 – 400nm
Microemulsion(C) <100nm
m
CParticle size Appearance
>400nm White
100 – 400 Blue White
< 100 Translucent
< 50nm Transparent
I.3. Nhũ Nano (nanoemulsion – miniemulsion – finely dispersed emulsion sub-micronemulsion (SME)- utrafine emulsion)
· Hệ nhũ nano: kích thước phần tử phân tán (droplet) từ 100-400nm (20 – 500nm), có màu hơi xanh nhạt.
· Tính chất hệ nhũ nano phụ thuộc vào thành phân pha, điều kiện cân bằng nhiệt động pha và phương pháp tạo hệ nhũ.
· Phương pháp tạo hệ nhũ nano: sử dụng phương pháp đồng hóa dưới áp suất cao.
· Độ bền: thêm chất HĐBM, nồng độ khoảng 1-3%.
Ouzo effect Pha phân tán tự nó có vai trò là chất HĐBM, phân tán dưới kích thước nano trong pha liên tục tạo hệ nhũ nano.
PHƯƠ NG PHÁP TẠO HỆ NANO -NHŨ TƯƠNG
Nhũ hóa bằng NL thấp
(Low Energy)
Nhũ hóa tự động
Phase Inversion
Temperature
Phase Inversion
Composition
Nhũ hóa bằng năng lượng đầu vào cao
Ultrasonication
Đồng hóa áp suất cao
Microfluidization
1. ULTRASONICATION
1.1. Tác động của sóng siêu âm trong dung dịch lỏng
Sóng siêu âm là sóng dọc, có chiều dài sóng khoảng 10 -10-3cm không đủ năng lượng để tương tác vào liên kết hóa học
Khi chiếu xạ siêu âm trong môi trường lỏng lại sinh ra năng lượng lớn do hiện tượng vật lý cavitation (hiện tượng khí thực):
• Sự co giãn chất lỏng
Chất lỏng +
ultrasoni
c
• Tạo lỗ hổng (bọt)
Negative
perssure
vượt độ
bền kéo của chất lỏng
• Vỡ bọtKích
thước bọt tăng
dần
Hot
spot
B. PHƯƠ NG PHÁP TẠO HỆ NANO -NHŨ TƯƠNG
Hot-spot
Sự tăng dần kích thước dẫn đến sự bỡ bọt trong lòng chất lỏng dưới tác dụng của ultrasonic
1. ULTRASONICATION
Hot-spot có to ~ 5000oC, p ~1000atm, thời gian sống ngắn hơn 1microsecond, tốc độ gia nhiệt-làm lạnh >10tỉ oC/giây (do trong môi trường xung quanh là lỏng lạnh nên sự gia nhiệt nhanh chóng được dập tắt, nên nó tồn tại trong thời gian ngắn.)
Nhũ tương hóa bằng sóng siêu âm
1. ULTRASONICATION
Một dạng máy tạo ultrasonic
Cavitation là hiện tượng chủ đạo trong quá trình tạo nano nhũ tương bằng ultrasonic nhờ vào hot-spot. Sự phá vỡ các bọt tạo ra những sóng cực mạnh lan tỏa trong dung dịch phá vỡ các phân tán lỏng thành các vi hạt hình thành nên hệ nhũ tương.
1. ULTRASONICATION
1.2. Nhũ tương hóa bằng sóng siêu âm
Cơ chế hình thành hệ nhũ tương bằng siêu âm gồm hai bước:
Bước đầu tiên: sóng siêu âm tác động của vào bề mặt phân chia pha giữa pha liên tục và pha phân tán, giúp phân tán các giọt vào pha liên tục.
Bước thứ hai: dước tác động của hiện tượng cavitation tạo nên các hiệu ứng mạnh mẽ của sóng làm phá vỡ các giọt phân tán lỏng thành những vi giọt có kích thước rất nhỏ. Hình thành nên hệ nano nhũ tương
2. MICROFLUIDIZATION
Từ hơn hai thập kỉ qua, các nhà nghiên cứu và sản xuất dược phẩm đã sử dụng hệ thống xử lý cao Microfluidizer® để tạo các dung dịch phân tán đồng nhất với kích thước hạt phân tán cỡ nano.
Ban đầu, hai dung dịch (thường là pha nước và pha dầu – một là pha phân tán và một là pha liên tục) có thể được trộn với nhau và được xử lý để tạo ra dung dịch nhũ tương thô (tức kích thước các hạt phân tán lớn). Sau đó nhũ tương thô sẽ được đưa vào hệ thống xử lý cao Microfluidizer để tiếp tục xử lý nhằm thu được hệ nano-nhũ tương đồng nhất và ổn định
2. MICROFLUIDIZATION
Quá trình xử lý trong Microfluidizer được mô tả theo sơ đồ sau:
2. MICROFLUIDIZATION
Bơm áp suất cao (1.500 - 40.000psi) đẩy sp vào buồng
tương tác (v>400m/s)
Sp va chạm trong các vi kênh cực
nhỏ phá vỡ các hạt phân tán thành vi hạt
Sp được làm lạnh hệ nano-nhũ
tương
3. ĐỒNG HÓA ÁP SUẤT CAO
Đồng hóa áp suất cao thực hiện bằng cách cho dòng phân tán đi qua một kênh hoặc lỗ rất hẹp dưới tác động của áp suất rất cao nhằm phá vỡ các hạt có kích thước lớn thành vi hạt.
Hệ thống đồng hóa áp cao gồm ba khu vực chính: Bơm áp suất cao Khoang đồng hóa Khoang trao đổi nhiệt
3. ĐỒNG HÓA ÁP SUẤT CAO
Cấu tạo chính của khoang đồng hóa:
3. ĐỒNG HÓA ÁP SUẤT CAO
Cấu tạo chính của khoang đồng hóa:
(a)
(b)
(c)
(a) Van (valve)(b) Vòng đệm (impact ring)(c) Mặt đệm cố định (seat)
Mặt đệm vát
cạnh
Mặt đệm cong
3. ĐỒNG HÓA ÁP SUẤT CAO
Đồng hóa áp suất cao được thực hiện theo các bước như sau:
Bơm áp suất cao đẩy dòng sp với tốc độc cực lớn
đến khoang đồng hóa.
- Lực xoáy dòng chảy cao và sự
chuyển động hỗn độn
- Sự va chạm mạnh vào van và
vòng đệm phá vỡ size hạt
Đưa sp đồng hóa vào khoang trao đổi nhiệt
để hạ to chuẩn bị cho cycle tiếp theo
3. ĐỒNG HÓA ÁP SUẤT CAO
Như vậy, để đạt được hiệu quả đồng hóa cao, ta thường xem xét các số liệu sau:
Áp suất Nhiệt độ Thiết kế của mặt đệm (seat) và vòng đệm Lưu lượng Số cycle.
Các máy đồng hóa áp cao có thể đạt dung lượng từ 55 – 4.500 lít tùy theo qui mô.
Bơm cao áp dùng một piston chạy bằng môtơ trong một hình trụ bằng thép có thể nâng áp lên đến 40.000 psi.
Quá trình này sinh ra lượng nhiệt đáng kể nên các piston và xi-lanh phải được làm mát bằng nước.
3. ĐỒNG HÓA ÁP SUẤT CAO
Ứng dụng của hệ nano nhũ tương
Mỹ phẩm
Y học
Thực phẩm
Mỹ phẩm
Kem dưỡng ẩmNhũ tương dưỡng
tóc
Nhũ tương làm trắng daSữa săn chắc da Sữa phục hồi cho da
Mỹ phẩm-COENZYME Q10
Phân bố nhiều trong cơ thể người và có trong tự nhiên Là yếu tố kết hợp (cofactor) của ít nhất 3 enzyme tại ti thể của mỗi tế
bào để tạo ra ATP (adenosin triphosphat) cho năng lượng Là chất chống oxy hóa
CÔNG NGHỆ “NẨY MẦM” CHO LÀN DA
Y học
The inner core consisting of any
oil
Drug or nutrient molecules within the core
The emulsifier layer surrounding the nano-particle.
MicroFluidics Technology Fair
Y học
Thuốc kháng vi
trùng(Antiambir
al emulsion) Vắc-xin
chất nhờn(mucosal vaccines)
Kỹ thuật cấy ghép
tế bào(cell
culture technology
)
Phòng ngừa bệnh(prophylati
c in bio-terrorism attack)
Y học
Sự thay đổi của nấm Bacillus trong hệ nano nhũ tương
Prepared by Holly R-Fischer, MFA,
For NanoBio: 01/13/2009
ANTI-OXIDANT SYNERGY FORMATION (ASF) STUDIES (IN VIVO)
• Nude Mice• since they lack a fully-functional immune system
• Injection of Cancer Cells• by subcutaneous injection of Mouse or Human Cancer
cells (300,000 cells /ml) • Injection of ASF solution
• once tumors were detected• Measure the tumor diameter
• quantified daily in accordance with the longest diameter
The neuroblastoma in the nude mice
ASF Nano-emulsion
Control (no treatment)
Tumor
No Tumor
Subcut inj Subcut inj Transdermal
- 65% - 63%
- 4%
Subcut Injection vs Topical Delivery of ASF containing-
nanoemulsions on neuroblastoma–induced tumor growth rate
Thực phẩm
Nanoemulsions are stable dispersions which do not agglomerate and which demonstrate antimicrobial activity
Microemulsion versus Nanoemulsion of Soy Protein
Homogenized Nanoemulsified
Gram + Staph Aureus Bacteria
Staph Aureus Control Staph aureus streaked empty nanoemulsion