Новости химической науки > капли внутри капель: новые жидкостные микрореакторы

Новый жидкостной микрореактор, разработанный физиком Дэвидом Вейцем (David A. Weitz) совместно с коллегами из Гарвардского университета, позволяет получать в одну стадию двойные эмульсии с контролируемыми свойствами.

Как известно, в эмульсии капельки одной жидкости взвешены в объеме второй жидкости, при этом обе жидкости не смешиваются. Двойные эмульсии - капли внутри капель - весьма перспективны с точки зрения их использования для инкапсулирования и транспорта лекарств, косметики и пищевых добавок. Как правило, приготовление двойных эмульсий протекает в две стадии последовательного эмульгирования; контролировать же размер формирующихся при этом капель удается с трудом.

Жидкостной микрореактор образует капли одинакового размера. На рисунке показана двойная микроэмульсия: одиночные капли силиконового масла внутри капли воды.

"В наши задачи входит разработка прибора для создания инкапсулированных структур", - говорит Вейц. - "При создании таких структур все зависит прежде всего от кинетики, от того, как вы смешиваете две жидкости. Именно микрореакторы позволяют контролировать такой процесс".

По словам профессора Игнасьо Лосцерталеса (Ignacio G. Loscertalez) из университета Малаги (Испания), разработанный Вейцем прибор "использует новый и весьма многообещающий подход" для приготовления микроэмульсий с узкой функцией распределения капель по размеру.

Схема трехкапиллярного жидкостного микрореактора для приготовления двойных эмульсий. Направления движения жидкостей показаны стрелками. Рисунок журнала Science.

Устройство состоит из трех стеклянных капилляров, заполненных тремя жидкостями, образующими поток двойной эмульсии, - внешнего квадратного капилляра и двух внутренних цилиндрических капилляров, расположенных соосно. Внутренняя жидкость закачивается вдоль оси потока средней жидкости. При этом направления движения двух этих жидкостей совпадают. Внешняя же жидкость закачивается в противоположном направлении. Образующаяся система проходит через специальный капилляр, настройки которого позволяют менять соотношение жидкостей в формирующейся эмульсии, а также размер внешних и внутренних капель.

По мнению Такаси Нисисако (Takasi Nisisako), инженера из университета Токио, разработавшего в свое время плоский прибор для приготовления двойных эмульсий, основные достоинство разработки Вейца - его трехмерность, течение жидкостей в виде трехмерного коаксиального потока. "Ни внутренняя, ни средняя жидкости не касаются капилляра при формировании микроэмульсии", - говорит он. - "Вам не нужно беспокоиться о смачиваемости материала, из которого изготовлен капилляр, этими двумя жидкостями - основной проблеме двумерных приборов для приготовления двойных микроэмульсий".

Внутренняя жидкость остается изолированной от внешней жидкости на протяжении всего процесса образования эмульсии. "Поскольку эти жидкости разделены, представляется возможным эффективно инкапсулировать различные вещества", - говорит Вейц. - "Это очень важно для лекарств и других дорогостоящих препаратов".

Автор разработки уверен, что подобное устройство после соответствующей доработки может быть использовано для производства микроэмульсий в количестве до нескольких сотен грамм в день. Однако, по его словам, крупнотоннажные производства данным способом невозможны.

Источник: Chemical & Engineering News, по данным журнала Science