ミニエマルジョン

ミニエマルジョン（ナノエマルジョンとも呼ばれる）は、混ざり合わない2つの液体相（例えば油と水）、1つ以上の界面活性剤、そして場合によっては1つ以上の共界面活性剤（代表的な例としてはヘキサデカンやセチルアルコール）からなる混合物に高せん断を加えることによって得られる特殊なタイプのエマルジョンです。通常、均一なサイズ分布（20～500 nm）のナノ液滴を持ち、サブミクロン、ミニ、超微粒子エマルジョンとも呼ばれます。^{[ 1 ]} 

ナノ乳化とは、ナノスケールでの乳化プロセスである。^{[ 2 ] [ 3 ]}

1. 成分の選択：ナノエマルションを作成する最初のステップは、油、水、乳化剤などの成分を選択することです。これらの成分の種類と比率は、最終的なエマルションの安定性と特性に影響を与えます。^{[ 4 ]}
2. 油相と水相の調製：油相と水相は別々に調製され、界面活性剤や香料などの必要な成分はこの段階で添加される。
3. 攪拌機で油と乳化剤を混合する: 次に、油相と水相を乳化剤の存在下で混合します。通常は、ホモジナイザーなどの高せん断混合装置を使用します。^{[ 5 ]}
4. 熟成と安定化：エマルジョンは通常、液滴が安定するまで室温で熟成され、その後必要に応じて冷却または加熱されます。^{[ 5 ]}
5. 最適化と特性評価：次に、温度、pH、混合条件などの成分とプロセスパラメータを調整することにより、液滴のサイズと安定性を最適化します。ナノエマルションは、0.22μmのフィルターでろ過して滅菌します。DLS 、TEM、SEMなどのいくつかの方法で、最終的なナノエマルションの特性を評価できます。^{[ 6 ]}

ミニエマルションを調製する方法には、大きく分けて2種類あります。

• 高エネルギー法 - 高エネルギー法では、通常、混合物に高出力超音波^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}を照射するか、高圧ホモジナイザーを使用することでせん断が行われます。これらは高せん断プロセスです。
• 低エネルギー法 - 低エネルギー法では、通常、水中油型エマルジョンを調製し、組成または温度を変化させることで水中油型ミニエマルジョンに変換します。水中油型エマルジョンを水で滴下して反転点まで希釈するか、または徐々に冷却して相転換温度にします。エマルジョンの反転点と相転換温度により、2つの液体間の界面張力が大幅に低下し、水中に非常に小さな油滴が分散します。^{[ 12 ]}

ミニエマルションは、運動学的には安定ですが、熱力学的には不安定です。^{[ 13 ]}油と水は本質的に相溶性がなく、両者の界面は好ましくありません。したがって、十分な時間が経過すると、ミニエマルション中の油と水は再び分離します。重力分離、凝集、合体、オストワルド熟成などのさまざまなメカニズムが不安定性をもたらします。^{[ 14 ]}理想的なミニエマルションシステムでは、界面活性剤と共界面活性剤の存在により、合体とオストワルド熟成が抑制されます。 ^{[ 9 ]}界面活性剤を添加すると、通常50～500 nmのサイズの安定した液滴 が得られます。^{[ 15 ] [ 16 ]}

ミニエマルションは、ナノ材料の合成や医薬品および食品産業において幅広く応用されています。^{[ 30 ] [ 31 ]}例えば、ミニエマルションベースのプロセスは、ナノ材料の生成に特に適しています。従来の乳化重合とミニエマルション重合には根本的な違いがあります。前者の粒子形成はミセル核形成と均一核形成の混合物ですが、ミニエマルションを介して形成される粒子は主に液滴核形成によって形成されます。医薬品産業では、油滴は水に不溶性の薬物を運ぶ小さな容器として機能し、水は人体と適合する穏やかな環境を提供します。^{[ 32 ] [ 33 ]}さらに、薬物を運ぶナノエマルションは、薬物を制御されたサイズで結晶化させ、良好な溶解速度を実現します。^{[ 34 ] [ 35 ]}最後に、食品業界では、ミニエマルジョンはベータカロテンやクルクミンなどの水不溶性栄養素を豊富に含ませるだけでなく、栄養素の消化率を向上させることもできます。^{[ 12 ]}ミニエマルジョンは、カンナビノイドを注入した飲料や食品の製造にも使用されています。カンナビノイドを乳化することで、バイオアベイラビリティと消化時間が増加することが示されています。^{[ 36 ]}