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Contrôler la formation des émulsions multiples

Dinhill On
Contrôler la formation des émulsions multiples

Les chercheurs ont observé la formation d'émulsions multiples stables au pH de 5,8.

© © CEA

Une équipe de chercheurs français a mis au point un émulsifiant flexible permettant de stabiliser une émulsion multiple stimulable. Cette découverte pourrait avoir des applications dans l'industrie cosmétique et pharmaceutique pour la libération de molécules encapsulées.

Et si on avait trouvé un moyen d'influer sur la stabilité d'émulsions multiples selon le besoin ? C'est en tout cas ce que pense avoir réussi une équipe de recherche du laboratoire interdisciplinaire sur l'organisation nanométrique et supramoléculaire (LIONS-IRAMIS, CEA Saclay) et du laboratoire de Sciences et ingénierie de la matière molle (Université Pierre et Marie Curie/ESPCI ParisTech/CNRS). Le mélange de deux liquides non miscibles naturellement - dite émulsion - nécessite pour sa stabilisation l'emploi d'une molécule tensioactive : l'émulsifiant. Le problème, c'est que dès que l'émulsion implique plus de deux tensioactifs à mélanger, la stabilisation de la solution se révèle beaucoup plus complexe. Ainsi habituellement, les émulsions multiples nécessitent au minimum deux étapes de préparation par homogénéisation pour un résultat peu probant, le mélange restant très instable.

Dans ce cadre, l'équipe menée par le docteur Patrick Guenoun a réalisé une avancée notable pour la stabilisation des multi-émulsions. Les chercheurs sont parvenus à mettre au point un polymère capable de permettre la formation en une seule étape de différents types d'émulsions multiples :

(eau/huile/eau et eau/huile /eau/huile/eau), de manière stable. « Nous avons mis au point un polymère combinant un bloc de polystyrène (hydrophobe) avec un bloc composite de polystyrène et de polyDMAEMA hydrophile (ndlr : 2-(diméthylamino)éthyl methacrylate). L'intérêt d'avoir associé du DMAEMA avec le polystyrène, c'est que le premier permet au polymère de réagir en fonction du pH et de la température », indique Patrick Guenoun. Avant d'avouer : « Au départ, nous effectuions des travaux davantage centrés sur les émulsions stimulables simples, dont l'inversion de phase peut être influencée par des changements de paramètres tels que la température, le pH ou la lumière ». Ce polymère possède des propriétés chimiques qui se révèlent intéressantes pour stabiliser les multi-émulsions. A un pH acide, la molécule est chargée électriquement, ce qui la rend soluble dans l'eau. La solubilité du polymère dans le milieu peut être modifiée en raison de la disparition des charges électriques avec une augmentation du pH, tandis qu'une hausse de température permet de rompre les interactions entre le polymère et son milieu. « Nous avons procédé à une étude de l'interface entre les deux liquides, via des mesures de la tension interfaciale et des observations en microscopie confocale. Nous avons observé que le polymère parvenait à stabiliser durablement les émulsions multiples dans certaines conditions de pH et de température », explique Patrick Guenoun. Avant de détailler : « La formation d'émulsions multiples a été détectée en association à la présence de structures d'équilibre caractéristiques dénommées mi croémulsions ». Pour vérifier ces observations, l'équipe de chercheurs commence à étudier l'interface entre les deux liquides par réflectivité de neutrons tandis que la cryo-microscopie électronique sur grille permet de caractériser les émulsions à l'état vitreux.

 

Un polymère prometteur

 

Si les résultats sont avérés, le polymère élaboré par les chercheurs présente un grand potentiel d'applications. « A ce jour, nous ne fabriquons que quelques grammes par synthèse, mais avec des conditions de production moins astreignantes, il doit être possible d'en produire beaucoup plus », affirme Patrick Guenoun. En termes de recherche, la molécule va aider à mieux comprendre le mécanisme d'apparition des multi-émulsions. Concernant les champs applicatifs, le polymère va permettre d'utiliser les possibilités d'encapsulation offertes par les émulsions multiples, notamment pour les secteurs cosmétiques, pharmaceutiques ou encore dans l'agroalimentaire. « Ce polymère va, par exemple, pouvoir entrer dans la composition de pommades ou de lotions. Les principes actifs ou les vitamines pourront ainsi être protégés de l'environnement ou de l'oxydation, rendant les produits plus faciles à conserver », précise Patrick Guenoun. Avant de compléter : « Au niveau des perspectives, nous souhaitons utiliser des produits plus biocompatibles. Par exemple, cela passera par un procédé de synthèse du polymère actif avec des huiles vertes. Nous voudrions également décliner le principe de construction d'un polymère émulsifiant stimulable et ainsi développer d'autres types de polymères, notamment pour la délivrance de médicaments ».

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