Post on 26-Oct-2015
NANO-EMULSION
(NANO NHŨ TƯƠNG)
TS. LÊ THỊ HỒNG NHAN
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 Red
Translucency
Transparency
Solubilizasion No No
Stable
0.02 - 0.05
Stable or
unstable
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 effectPha 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 hóatự động
Phase Inversion
Temperature
Phase Inversion
Composition
Nhũ hóa bằng năng lượng đầu
vào cao
Ultrasonication
Đồng hóa áp suất cao
Microfluidization
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+
ultrasonic
Tạo lỗ hổng (bọt)
Negative perssure vượt độ bền kéo của chất
lỏng
Vỡ bọt
Kích thước
bọt tăng dần
Hot
spo
t
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
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
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.
1.2. 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
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
Quá trình xử lý trong Microfluidizer được mô tả theo sơ
đồ sau:
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
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
Cấu tạo chính của khoang đồng hóa:
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
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
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.
Mỹ phẩm
Y học
Thực phẩm
Kem dưỡng ẩm Nhũ tương dưỡng tóc
Nhũ tương làm trắng daSữa săn chắc da Sữa phục hồi cho da
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
The inner core
consisting of any
oil
Drug or nutrient
molecules within
the core
The emulsifier
layer surrounding
the nano-particle.
MicroFluidics Technology Fair
Thuốc kháng vi trùng
(Antiambiral emulsion)
Vắc-xin chất nhờn
(mucosal vaccines)
Kỹ thuật cấy ghép tế bào
(cell culture technology)
Chất tẩy uế không độc hại
(non-toxic disinfectant cleaners)
Phòng ngừa bệnh
(prophylatic in bio-terrorism attack)
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