Miniemulsión

Una miniemulsión (también conocida como nanoemulsión ) es un tipo particular de emulsión que se obtiene aplicando una alta cizalladura a una mezcla compuesta por dos fases líquidas inmiscibles (por ejemplo, aceite y agua), uno o más tensioactivos y, posiblemente, uno o más cotensioactivos (ejemplos típicos son el hexadecano o el alcohol cetílico ). Suelen tener nanogotas con una distribución de tamaño uniforme (20–500  nm) y también se conocen como emulsiones submicrométricas, mini y de grano ultrafino. ^{[ 1 ]}

La nanoemulsificación es el proceso de emulsificación a nanoescala . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

1. Selección de ingredientes: El primer paso para crear una nanoemulsión es seleccionar los ingredientes, que incluyen el aceite, el agua y el agente emulsionante. El tipo y las proporciones de estos ingredientes afectarán la estabilidad y las propiedades de la emulsión final. ^{[ 4 ]}
2. Preparación de las fases oleosa y acuosa: Las fases oleosa y acuosa se preparan por separado, añadiendo en este paso los ingredientes deseados, como tensioactivos o aromatizantes.
3. Mezcla de aceite y emulsionante con agitador: A continuación, las fases de aceite y agua se mezclan en presencia de un agente emulsionante, generalmente utilizando un dispositivo de mezcla de alto cizallamiento como un homogeneizador . ^{[ 5 ]}
4. Envejecimiento y estabilización: La emulsión se envejece normalmente a temperatura ambiente para permitir que las gotas se estabilicen, después de lo cual se puede enfriar o calentar según sea necesario. ^{[ 5 ]}
5. Optimización y caracterización: El tamaño y la estabilidad de las gotas se optimizan ajustando los ingredientes y los parámetros del proceso, como la temperatura, el pH y las condiciones de mezcla. La nanoemulsión también se esteriliza mediante filtración con un filtro de 0,22 μm. Diversos métodos, como DLS , TEM y SEM , permiten caracterizar las propiedades de la nanoemulsión final. ^{[ 6 ]}

Existen dos tipos generales de métodos para preparar miniemulsiones:

• Métodos de alta energía: para los métodos de alta energía, el cizallamiento se realiza generalmente mediante la exposición a ultrasonido de alta potencia ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} de la mezcla o con un homogeneizador de alta presión , que son procesos de alto cizallamiento.
• Métodos de baja energía: En estos métodos, la emulsión de agua en aceite se prepara y luego se transforma en una miniemulsión de aceite en agua mediante cambios en la composición o la temperatura. La emulsión se diluye gota a gota con agua hasta un punto de inversión o se enfría gradualmente hasta una temperatura de inversión de fase . El punto de inversión de la emulsión y la temperatura de inversión de fase provocan una disminución significativa de la tensión interfacial entre los dos líquidos, generando así diminutas gotas de aceite dispersas en el agua. ^{[ 12 ]}

Las miniemulsiones son cinéticamente estables pero termodinámicamente inestables. ^{[ 13 ]} El aceite y el agua son incompatibles por naturaleza, y la interfaz entre ellos no es favorable. Por lo tanto, dado un tiempo suficiente, el aceite y el agua en las miniemulsiones se separan nuevamente. Varios mecanismos como la separación gravitacional, la floculación , la coalescencia y la maduración de Ostwald dan como resultado inestabilidad. ^{[ 14 ]} En un sistema de miniemulsión ideal, la coalescencia y la maduración de Ostwald se suprimen gracias a la presencia del surfactante y el cosurfactante. ^{[ 9 ]} Con la adición de surfactantes , se obtienen gotas estables , que tienen típicamente un tamaño entre 50 y 500  nm. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

Las miniemulsiones tienen una amplia aplicación en la síntesis de nanomateriales y en las industrias farmacéutica y alimentaria. ^{[ 30 ] [ 31 ]} Por ejemplo, los procesos basados ​​en miniemulsiones son, por lo tanto, particularmente adaptados para la generación de nanomateriales . Hay una diferencia fundamental entre la polimerización en emulsión tradicional y una polimerización en miniemulsión. La formación de partículas en la primera es una mezcla de nucleación micelar y homogénea , sin embargo, las partículas formadas a través de miniemulsiones se forman principalmente por nucleación de gotas. En la industria farmacéutica, las gotas de aceite actúan como pequeños contenedores que transportan fármacos insolubles en agua, y el agua proporciona un entorno suave que es compatible con el cuerpo humano. ^{[ 32 ] [ 33 ]} Además, las nanoemulsiones que transportan fármacos permiten que los fármacos cristalicen en un tamaño controlado con una buena velocidad de disolución. ^{[ 34 ] [ 35 ]} Finalmente, en la industria alimentaria, las miniemulsiones no solo pueden cargarse con nutrientes insolubles en agua, como el betacaroteno y la curcumina , sino que también mejoran la digestibilidad de los nutrientes. ^{[ 12 ]} Las miniemulsiones también se utilizan en la creación de bebidas y alimentos con infusión de cannabinoides. Se ha demostrado que la emulsificación de cannabinoides aumenta la biodisponibilidad y el tiempo de digestión. ^{[ 36 ]}