Applications des émulsions de Pickering dans l’industrie pharmaceutique et cosmétique

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Stabilisation des émulsions de Pickering

Structure et mécanismes de stabilisation de l’interface

Structure de l’interface

Les particules peuvent former des structures diverses lorsqu’elles sont adsorbées sur une interface (Figure 6). L’adsorption des particules et leur structure à l’interface dépendent de la compétition entre les forces de répulsion et d’attraction entre les particules, dues aux interactions de Van der Waals, électrostatiques ou capillaires. De plus, le mouvement Brownien contribue, pour les petites particules, à l’arrangement des particules à l’interface. La stabilisation des gouttelettes est due à des phénomènes dépendants de la configuration adoptée par les particules adsorbées et peut faire
intervenir des processus très différents. La première configuration des particules adsorbées décrite est la suivante:
Les particules individuelles forment une mono ou une multicouchere couvrant complètement l’interface [25]. L’utilisation de sel (NaCl entre 10-5et 10-2M) permet de modifier la quantité de particules adsorbées, passant d’une couche incomplète à une monocouche dense ou une multicouche, qui devient rigide si l’on dépasse la concentration critique d’agrégation des particules. Dans certains cas, les particules forment une multicouche qui se répand dans la phase externe en formant un réseau tridimensionnel [26].
Dans d’autres configurations, les particules ne recouvrent pas l’intégralité de l’interface, elles forment des agrégats bidimensionnels à l’interface ou s’arrangent en domaines denses à l’interface tout en laissant une partie de la surface des gouttelettes non couverte. Tarimala et Dai ont observé ce type d’arrangement pour des particules de polystyrène de 1 à 4 μm [27]. Elles forment des structures hexagonales et ne recouvrent pas complètement la surface des gouttelettes, même si la quantité de particules dans le système est suffisante [28]. Plusieurs études montrent qu’il est possible d’obtenir des émulsions stables avec un taux de recouvrement de l’interface faible. Vignati et ses collaborateurs en utilisant des particules de silice de 510 ou 770 nm ont montré qu’un taux de recouvrement de 5% seulement peut suffire pour stabiliser les gouttelettes (Figure 7) [29].

Mécanismes de stabilisation

La stabilisation des gouttelettes peut être assurée de plusieurs façons
Pour des gouttelettes recouvertes complètement de particules, la stabilisation est assurée grâce à la formation d’une barrière mécanique qui empêche la coalescence. Cette barrière a des propriétés viscoélastiques ; la composante élastique croît quand la concentration en particules augmente. La formation d’une barrière rigide permet aussi d’obtenir des gouttelettes déformées, par exemple ellipsoïdales, et stables [29,30].Si deux couches de particules en contact fusionnent en une seule couche, des gouttelettes peuvent rester intactes. Ce phénomène s’appelle pontage [31-33].
Pour des mono et multicouches, le mouvement des particules de l’interface vers le volume et à l’interface peut être empêché stériquement. La stabilité du film de phase continue entre les gouttelettes peut aussi empêcher la coalescence . Le film peut être stabilisé par des forces capillaires et/ou les propriétés rhéologiques de l’interface elle-même [34-36].
Le mécanisme de la stabilisation dans le cas des interfaces non complètement recouvertes n’est pas encore défini. Vignati et coll . ont montré que la formation de ponts par des particules entre des outtelettes améliore la stabilité des émulsions [29]. De même, Arditty et coll.ont prouvé que des gouttelettes non complètement recouvertes par des particules subissent la coalescence, jusqu’à ce que l’interface soit complètement recouverte [37] . Leunissen et coll. ont également montré que la stabilisation provenant uniquement des effets électrostatiques entre des particules est possible, même si des particules sont complètement hydrophobes [28].

Mouillage des particules et positionnement à l’interface

Afin que les particules s’adsorbent à l’interface, il est nécessaire qu’elles soient partiellement mouillées par les deux phases en présence. Le mouillage obtenu est caractérisé par l’angle de contact θ entre la phase aqueuse, la phase huileuse et le solide, mesuré du côté de la phase aqueuse [16]. La valeur de l’angle de contact peut être déterminée expérimentalement sur la surface plane d’un solide (Figure 8). La valeur de l’angle de contact est liée aux énergies interfaciales du solide et des deux liquides par la loi de Young: où θ est l’angle de contact de la particule défini dans la phase aqueuse, γS-H est l’énergie de surface solide / huile, γS-E est l’énergie de surface solide / eau et γH-E est la tension interfaciale huile / eau [16].

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : REVUE DE LA LITTERATURE
Chapitre I: La céramique d’hydroxyapatite
I.1. Définition et structure chimique
I.1.1. Définition
I.1.2. Structure chimique
I.2. Méthodes de synthèse et de caractérisations
I.2.1. Synthèse
I.2.2. Caractérisations
I.3. Utilisations
I.3.1. Recouvrement de prothèse
I.3.2. Comblement osseux
Chapitre II: Généralités sur les émulsions de Pickering
II.1. Formulation et caractérisations des émulsions de Pickering
II.1.1. Formulation
II.1.2. Caractérisations
II.1.2.1. Détermination du sens de l’émulsion
II.1.2.2. Détermination de la granulométrie
II.1.2.3. Détermination de la viscosité
II.1.2.4. Détermination du pH
II.2. Stabilisation des émulsions de Pickering
II.2.1. Structure et mécanismes de stabilisation de l’interface
II.2.1.1. Structure de l’interface
II.2.1.2. Mécanismes de stabilisation
II.2.2. Mouillage des particules et positionnement à l’interface
II.2.3. Mesure de l’angle de contact
II.2.4. Aspect énergétique
II.2.5. Interaction entre particules à l’interface
II.3. Les phénomènes d’instabilité
II.3.1. Sédimentation et crémage
II.3.2. Floculation
II.3.3. Coalescence
II.3.4. Mûrissement d’Ostwald
II.3.5. Inversion de phase
Chapitre III : Applications des émulsions de Pickering dans l’industrie pharmaceutique et cosmétique
DEUXIEME PARTIE: TRAVAIL EXPERIMENTAL
I. Objectifs
III Matériel et méthodes
III.1. Matériel
III.1.1. Appareillage et verrerie
III.1.2. Matières premières
III.1.2.1. Phase huileuse
III.1.2.2. Phase aqueuse
III.1.2.3. Particules solides
III.1.2.4. Autres composés utilisés
III.2. Méthodes
III.2.1. Méthode de préparation de l’hydroxyapatite
III.2.2. Formulation de l’émulsion
III.2.2.1. Préparation d’une phase aqueuse dispersante
III.2.2.2. Emulsification
III.2.3. Caractérisation des émulsions
III.2.3.1. Examen macroscopique
III.2.3.2. Détermination du sens des émulsions
III.2.3.3. Mesure du pH des émulsions
III.2.3.4. Détermination de la taille des gouttelettes
IV. Résultats
IV.1. Aspect macroscopique
IV.2. Sens de l’émulsion
IV.2.1. Conductivité
IV.2.2. Test aux colorants
IV.3. pH des émulsions
IV.4. Taille des gouttelettes
V. Discussion
CONCLUSION
REFERENCES