[논문]PIC 방법으로 제조된 저점도 W/O 나노에멀젼의 안정성

조완구

doi:10.15230/scsk.2016.42.2.129

PIC 방법으로 제조된 저점도 W/O 나노에멀젼의 안정성
Stability of W/O Nanoemulsions with Low Viscosity Prepared by PIC Method 원문보기

大韓化粧品學會誌 = Journal of the society of cosmetic scientists of Korea, v.42 no.2, 2016년, pp.127 - 133

조완구 (전주대학교 의과학대학 바이오기능성식품학과)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 정제수/Span 80-Nikkol BL 25/오일계의 water-in-oil (W/O) 나노에멀젼을 높은 온도에서 PIC 유화로 제조하였다. 이 방법은 본 시스템에서 미세하게 분산된 저점도의 W/O 나노에멀젼의 형성을 가능케 하였다. 그러나 실온에서 PIC 방법으로 제조된 에멀젼은 나노에멀젼보다는 마크로에멀젼이 제조되었다. 유화온도가 $30^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$로 증가하면 온도에 따른 계면장력의 큰 변화의 결과로 입자 크기는 $2{\mu}m$에서 100 nm 정도로 감소하였다. $80^{\circ}C$에서 제조된 나노에멀젼의 입자 크기는 50 ~ 200 nm 범위에 있었고 내상의 분율은 15 wt%까지 가능하였다. 또한 혼합 유화제의 최적 HLB는 7.0 부근에서 가장 안정한 나노에멀젼이 형성되었다. 제조된 나노에멀젼은 1개월 이상 실온에서 안정하였다. 본 연구 결과는 저점도의 W/O 나노에멀젼의 형성 최적화에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 이 결과는 W/O 나노에멀젼의 저점도로 인한 부드러운 사용감 등으로 화장품 제형으로 유용하게 이용될 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, water-in-oil (W/O) nanoemulsions of water/Span 80-Nikkol BL 25/oil system were prepared by the PIC method at elevated temperature. This method allows the formation of finely dispersed W/O nanoemulsions with low viscosity in this system. However, macroemulsions rather than nanoemulsions were prepared by PIC method at room temperature. As a result of the significant change of interfacial tension with temperature, the emulsion droplet size decreases from $2{\mu}m$ to 100 nm with the increase in temperature from $30^{\circ}C$ to $80^{\circ}C$. The droplet size of nanoemulsions prepared at $80^{\circ}C$ was in the range of 50 ~ 200 nm and the internal phase content could reach as high as 15 wt%. The most stable nanoemulsion was formed in the vicinity of 7.0 of optimum HLB of the emulsifier mixture. The obtained nanoemulsions were stable without obvious change in droplet size in one month. This study provides valuable information for optimizing the formation of W/O nanoemulsions with low viscosity. These results suggest that W/O nanoemulsions of low viscosity could be useful for cosmetics with soft feeling.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

나노에멀젼을 형성한 Span 80 및 Nikkol BL 25의 혼합 계면활성제의 조성에 따른 최적의 나노에멀젼을 제조하기 위하여 혼합계면활성제의 HLB에 따른 에멀젼의 입도 분포를 평가하고자 하였다. 혼합계면활성제의 HLB는 Span 80을 친유성계면활성제로 사용하여 보고된 다음의 산술적 방법으로 계산할 수 있었다[16].
본 연구에서는 유동파라핀을 Span 80 및 Nikkol BL 25을 유화제로 하여 HLB, 내상 비율, 유화제/오일 및 유화제/물의 비율에 따라 PIC 방법을 이용하여 저점도의 W/O 나노에멀젼을 제조하여 안정성을 검토하였다.

제안 방법

Span 80와 Nikkol BL 25의 유화제(S)와 유동파라핀(O) 및 EDTA-2Na를 함유한 정제수로 구성되는 정제수-오일-유화제(W/O/S)계의 상 거동을 조사하였다. SOW의 비율을 4/13/3으로 고정하고 혼합계면활성제는 Span 80, 16.
본 논문에서는 정제수/Span 80-Nikkol BL 25/유동파라핀의 나노에멀젼을 높은 온도에서 PIC 유화로 제조하여 다음과 같은 결과를 도출하였다.
유동파라핀을 같은 탄화수소인 스쿠알란으로 변경하여 에멀젼의 제조 상태를 관찰하였다. 동일한 농도로 대체한 결과 Figure 9의 사진과 같이 스쿠알란을 사용한 시스템에서는 나노에멀젼이 형성되지 않았다.
유화제와 오일의 비율에 따른 유화상태를 관찰하고자 유화제와 오일의 비율을 변화하여 PIC 방법으로 에멀젼을 제조하였다. Figure 7과 같이 유화제의 농도가 10% 이하로 감소하면 나노에멀젼이 형성되지 않고 안정성이 떨어지는 마크로에멀젼이 생성되었다.
저점도의 안정한 W/O 나노에멀젼의 제조 가능성을 실험하고자 Span 80/Nikkol BL 25/유동파라핀을 오일상으로 하고 EDTA-2Na, 0.02 wt%를 함유하는 수용액상에 다양한 온도에서 오일상을 첨가하는 PIC 유화법으로 나노에멀젼을 제조하였다. 여기서 계면활성제는 친유성/친수성 계면활성제 비율을 4.

대상 데이터

내상의 비율에 따른 유화상태를 관찰하고자 Figure 5의 삼성분계도에 해당하는 조성을 PIC 유화로 에멀젼을 제조하였다. Figure 6에 나타낸 것과 같이 내상이 10 ∼ 15% 영역에서는 반투명한 나노에멀젼이 형성되었으나 수용액상이 이 범위를 벗어난 조성에서는 마크로에멀젼이 형성되었으며 안정성이 유지되지 않았다.
친수성유화제인 Nikkol BL 25를 Tween 80으로 변경하여 에멀젼의 제조 상태를 관찰하였다. 동일한 농도의 Nikkol BL 25을 Tween 80으로 대체한 결과 Figure 8의 사진과 같이 Tween 80을 사용한 시스템에서는 나노에멀젼이 형성되지 않았다.
Table 1에 실험에 사용한 시약을 정리하였다. 화장품용 원료는 각 생산업체로부터 받아 그대로 사용하였으며 정제수는 Milli Q (Millepore Co., Milford, MA, USA)에서 18 MW⋅cm로 통과시킨 것을 사용하였다.

이론/모형

조성 상전이 방법을 이용하여 나노에멀젼을 제조하였다. 먼저 유화 직전에 오일상으로 Span 80과 Nikkol BL 25를 유동파라핀에 첨가하여 자석교반기를 이용하여 80 ℃로 용해하였다.
평균 입경과 분포도는 dynamic light scattering 방법을 활용한 입자측정기(ELS-8000, Otsuka, Japan)를 사용하여 에멀젼을 희석 없이 실온에서 측정하였다. 측정할 때의 산란각은 90°에서 진행하였다.

성능/효과

2) 내상은 10 ∼ 15 wt%에서 안정한 반투명의 저점도 W/O 나노에멀젼이 형성되었다.
3) 혼합 유화제의 HLB는 7.0 부근에서 가장 안정한 나노에멀젼이 형성되었다.
4주간의 입자 크기 측정 결과에 추가하여 Figure 10의 60 및 80 ℃에서 제조된 나노에멀젼의 freeze thaw cycle (-5 ℃ 1일 냉동 후 1일 실온 해동) 시험결과 5회 연속 시험 후에도 육안상 및 사용감 평가 결과, 시험 전 시료와 차이를 발견할 수 없었다.
6) 유동파라핀을 스쿠알란으로 동량 대체하면 나노에멀젼이 형성되지 않고 마크로에멀젼이 형성되었다.

후속연구

7) W/O 나노에멀젼의 저점도로 인한 부드러운 사용감과 얼굴에 적용 후 물로 세안하는 경우에는 W/O에서 O/W로 전상이 발생하여 쉽게 제거되므로 클렌징 화장품 제형 등으로 유용하게 이용될 수 있을 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	나노에멀젼의 특징은?	나노에멀젼은 입경이 20 ∼ 200 nm 정도의 크기를 갖으며 입경이 작기 때문에 반투명한 외관을 갖는다[1-3]. 나노에멀젼은 마이크로에멀젼과는 다르게 열역학적으로 안정하지 않지만 장시간 물리적으로 안정할 수 있으며 계면활성제의 함량이 적기 때문에 의약품, 화장품 및 농업 분야에서 다양하게 응용되고 있다[4,5].
	나노에멀젼의 장점 및 응용 분야는?	나노에멀젼은 입경이 20 ∼ 200 nm 정도의 크기를 갖으며 입경이 작기 때문에 반투명한 외관을 갖는다[1-3]. 나노에멀젼은 마이크로에멀젼과는 다르게 열역학적으로 안정하지 않지만 장시간 물리적으로 안정할 수 있으며 계면활성제의 함량이 적기 때문에 의약품, 화장품 및 농업 분야에서 다양하게 응용되고 있다[4,5]. 일반적으로 나노에멀젼은 전단력을 가진 믹서를 이용하여 계에 기계적인 에너지를 가하거나 고압 유화기 또는 초음파 등과 같이 높은 에너지를 사용하는 방법으로 제조된다[6].
	조성 상전이 유화법에서 중심이 되는 사항은 무엇인가?	이러한 변화는 일정 온도에서는 조성의 변화로 달성할 수 있으며 이러한 유화법을 조성 상전이 유화법(phase-inversion composition method, PIC)이라 칭한다[8-10]. PIC 유화방법에서 중심이 되는 사항은 작은 입경의 에멀젼을 얻기 위해서는 유화과정에서 라멜라 액정상 또는 이중 연속상 마이크로에멀젼이 생성되어야 하며 이는 계면활성제 집합체의 평균 곡률이 영이 됨을 의미한다[11-13].

참고문헌 (20)

C. Solans, P. Izquierdo, J. Nolla, N. Azemar, and M. J. Garcia-Celma, Nano-emulsions, Curr. Opin. Colloid Inter. Sci., 10(3-4), 102 (2005).

상세보기
C. Solans, I. Sole, A. Fernandez-Arteaga, J. Nolla, N. Azemar, J. M. Gutierrez, A. Maestro, C. Gonzalez, and C. M. Pey, Surfactant science series, Ed. Hidalgo-Alvarez Roque, 146, 457, Taylor and Francis Group (2010).
J. M. Gutierrez, C. Gonzalez, A. Maestro, I. Sole, C. M. Pey, and J. Nolla, Nano-emulsions: new applications and optimization of their preparation, Curr. Opin. Colloid Interf. Sci., 13(4), 245 (2008).

상세보기
M. Antonietti and K. Landfester, Polyreactions in miniemulsions, Prog. Polym. Sci., 27(4), 689 (2002).

상세보기
J. M. Asua, Miniemulsion polymerization, Prog. Polym. Sci., 27(7), 1283 (2002).

상세보기
T. Delmas, H. Piraux, A. C. Couffin, I. Texier, F. Vinet, P. Poulin, M. E. Cates, and J. Bibette, How to prepare and stabilize very small nanoemulsions, Langmuir, 27(5), 1683 (2011).

상세보기
F. Ganachaud and J. L. Katz, Nanoparticles and nanocapsules created using the ouzo effect: spontaneous emulsification as an alternative to ultrasonic and high-shear devices, Chem. Phys. Chem., 6(2), 209 (2005).

상세보기
A. Forgiarini, J. Esquena, C. Gonzalez, C. Solans, Formation of nano-emulsions by low-energy emulsification methods at constant temperature, Langmuir, 17(7), 2076 (2001).

상세보기
W. Liu, D. Sun, C. Li, Q. Liu, and J. Xu, Formation and stability of paraffin oil-in-water nano-emulsions prepared by the emulsion inversion point method, J. Colloid Interf. Sci., 303(2), 57 (2006).
O. Sonneville-Aubrun, D. Babayan, D. Bordeaux, P. Lindner, G. Rata, and B. Cabane, Phase transition pathways for the production of 100 nm oil-in-water emulsions, Phys. Chem. Chem. Phys., 11(1), 101 (2009).

상세보기
D. Morales, J. M. Gutierrez, M. J. Garcia-Celma, and C. Solans, A study of the relation between bicontinuous microemulsions and oil/water nanoemulsion formation, Langmuir, 19(18), 7196 (2003).

상세보기
P. Izquierdo, J. Esquena, T. F. Tadros, J. C. Dederen, J. Feng, M. J. Garcia-Celma, N. Azemar, and C. Solans, Phase behavior and nano-emulsion formation by the phase inversion temperature method, Langmuir, 20(16), 6594 (2004).

상세보기
E. H. Kim and W. G. Cho, Nano-emulsion formed with phospholipid-nonionic surfactant mixtures and its stability, J. Soc. Cosmet. Sci. Kor., 40(3), 221 (2014).
N. Uson, M. J. Garcia, and C. Solans, Formation of water-in-oil (W/O) nano-emulsions in a water/mixed non-ionic surfactant/oil systems prepared by a low-energy emulsification method, Colloids Surf. A, 250(1), 415 (2004).

상세보기
H. Pan, L. Yu, J. Xu, and D. Sun, Preparation of highly stable concentrated W/O nanoemulsions by PIC method at elevated temperature, Colloids Surf. A, 447, 97 (2014).

상세보기
E. H. Kim and W. G. Cho, Candelilla wax nanoemulsions prepared by phase inversion composition (PIC) method, J. Kor. Oil Chem. Soc., 31(2), 203 (2014).

원문보기 상세보기
S. Setya, S. Talegaonkar, and B. K. Razdan, Nanoemulsions: formulation methods and stability aspects, World J. Pharm. Pharm. Sci., 3(2), 2214 (2014).
E. H. Kim and W. G. Cho, Nanoemulsions containing vitamin E acetate prepared by PIC (phase inversion composition) methods: factors affecting droplets sizes, J. Kor. Oil Chem. Soc., 30(4), 602 (2013).

원문보기 상세보기
E. H. Kim and W. G. Cho, Stable liquid paraffin-in-water nanoemulsions prepared by phase inversion composition method, J. Soc. Cosmet. Sci. Kor., 40(2), 133 (2014).
W. G. Cho, Application of stable o/w nanoemulsions with skin depigmenting agent for integration type of cosmetics, J. of Digital Convergence, 13(4), 417 (2015).

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증