Los investigadores de ETH, liderados por Lucio Isa, han desarrollado micropartículas con una rugosidad, Superficie similar a la frambuesa que estabiliza las emulsiones siguiendo un nuevo principio.

Investigadores liderados por Lucio Isa, Profesor de Interfaces, Soft Matter and Assembly en el Departamento de Materiales de ETH Zurich, han creado un nuevo tipo de partícula de sílice capaz de estabilizar emulsiones de una forma nueva. Una emulsión es una mezcla finamente dispersa de dos líquidos inmiscibles, constituido por gotitas de un líquido dispersas en el segundo.

Un ejemplo cotidiano de esto es un aderezo para ensaladas a base de aceite y vinagre:sus componentes principales, vinagre (efectivamente agua) y aceite, no se mezclan solos y se deben batir vigorosamente para crear una mezcla uniforme. Si esta mezcla se deja reposar, las gotitas de vinagre finamente dispersas se fusionarán de nuevo y los líquidos se separarán por completo.

Se necesitan diferentes emulsionantes

Por eso es necesario estabilizar las emulsiones; esto se puede lograr utilizando numerosos emulsionantes diferentes, como tensioactivos, polímeros o proteínas. Ya a principios de la década de 1900, los químicos británicos W. Ramsden y S. U. Pickering también demostraron que las emulsiones podían estabilizarse utilizando partículas sólidas muy finas, como partículas esféricas de sílice (SiO2).

En este proceso, las partículas entran y se unen espontáneamente a la interfaz entre los dos líquidos. Forman una especie de armadura alrededor de las gotas e impiden su fusión. estabilizando así la emulsión prácticamente indefinidamente. Sin embargo, hasta ahora, esto requirió dos tipos de partículas:aquellas con superficies hidrófilas, es decir, mayormente sentado en el agua, que estabilizan solo emulsiones de aceite en agua y aquellas con superficies hidrofóbicas, es decir, mayormente sentado en el aceite, que estabilizan solo mezclas de agua en aceite.

Un emulsionante estabiliza ambas emulsiones.

Ahora, esto puede que ya no sea necesario:los investigadores de ETH dirigidos por Isa han endurecido las superficies de estas diminutas esferas de sílice, que miden de uno a seis micrómetros de diámetro, cargándolos con nanopartículas de sílice de un diámetro mucho más pequeño. Como resultado, estas bolitas toman la forma de frambuesas. Michele Zanini, un estudiante de doctorado en el grupo de Isa, fue capaz de alterar la rugosidad de la superficie de forma controlada y crear una colección completa de tales partículas.

En un estudio publicado recientemente en Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores han demostrado que pueden estabilizar ambos tipos de emulsión utilizando solo un tipo de estas partículas con forma de frambuesa. Esto depende únicamente del líquido en el que se introducen las partículas antes de que se forme la emulsión. Si los investigadores agregan las partículas a la fase oleosa, se forma una emulsión de agua en aceite. En cambio, son capaces de estabilizar una emulsión de aceite en agua (gotitas de aceite finamente dispersas en agua), si primero disuelven sus nuevas partículas en agua. "Por lo tanto, estas partículas se pueden utilizar como una herramienta universal para crear emulsiones, "dice Isa.

Las partículas gruesas se atascan antes

Esto se debe a que la superficie rugosa reduce la movilidad de las partículas a través de la superficie de la gota, el explica. "Aunque avanzan en la superficie entre los líquidos, no pueden moverse a través de él como lo hacen las partículas de sílice comparables con una superficie lisa:las partículas rugosas se atascan antes de que puedan alcanzar la posición energéticamente más favorable en la interfaz, "dice el profesor de ETH.

Con sus partículas en forma de frambuesa, Isa y sus colegas han sentado las bases para futuras investigaciones en esta área, y han presentado una patente para su nuevo proceso de producción de partículas como estabilizadores de emulsión.

Nuevas aplicaciones a la vista

Hay muchas aplicaciones posibles para estas partículas, a saber, siempre que sea necesario estabilizar las emulsiones; p.ej. en la industria química. Aunque esta investigación se centró en sistemas de modelos de laboratorio, los mismos principios pueden extenderse al uso de partículas rugosas naturales como estabilizadores de emulsión, para encontrar otros usos potenciales en la comida, industria cosmética y farmacéutica, aunque se necesitan más investigaciones en esta dirección.