Cellulose nanocrystals (CNCs) are bio-based nanoparticles with the ability to stabilize oil and water emulsions thanks to their intermediate wettability and nanometric size. These and other types of particle-stabilized emulsions, commonly referred to as Pickering emulsions, are of great academic and industrial interest due to their superior stability against drop coalescence compared to classical surfactant-stabilized emulsions. In addition, the presence of a densely packed layer of particles at the oil-water interface is expected to impact the encapsulation ability of the emulsion droplets opening up for the possibility to use these systems to modulate the release of active substances in the context of oral or topical delivery formulations used in pharmaceutical and cosmetic applications. In these types of applications, the use of emulsions with nano-sized drops is advantageous due to their longtermcolloidal stability, improved dermal and mucosal transport of actives, improved bioavailability and greater aesthetic appeal and skin feel. This study had two main objectives. The first one was to explore to possibility to produce o/w emulsions with submicron-size drops by means of microfluidization using a combination of CNCs and hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), a surface-active cellulose derivative that has been shown to have the ability to modify the wettability of CNCs (thereby enhancing their ability to adsorb at the oil/water interface). An important aspect of this first part of the study also involved gaining better understanding on the separate contributions of CNCs and HPMC to the properties of the resulting emulsions. The second objective of the work was to assess the performance of selected o/w CNC/HPMC compared to that of surfactant-stabilised emulsions in terms of their ability to deliver lutein, a hydrophobic prototype active of interest for topical delivery applications. / Cellulosa-nanokristaller (CNC) är biobaserade nanopartiklar med förmågan att stabilisera emulsioner av olja i vatten (o/w) tack vare deras medelhöga vätbarhet och storlek i nanometerskalan. Dessa och andra typer av partikelstabiliserade emulsioner, så kallade Pickering-emulsioner, är av stort akademiskt och industriellt intresse på grund av deras överlägsna stabilitet mot droppkoalescens jämfört med klassiska tensidstabiliserade emulsioner. Det tätt packade skiktet av partiklar vid gränsytan mellan olja och vatten påverkar också inkapslingsförmågan hos emulsionsdropparna vilket kan utnyttjas för att reglera frisättning av aktiva substanser i läkemedel eller kosmetiska produkter. I dessa typer av applikationer är användningen av emulsioner med droppar i nano-storlek fördelaktig på grund av deras långsiktiga kolloidala stabilitet, förbättrad hud- och slemhinnetransport, förbättrad biotillgänglighet och hudkänsla. Denna studie hade två huvudmål. Det första var att undersöka möjligheten att producera o/w emulsioner med droppar av submikron-storlek med hjälp av mikrofluidisering och genom att använda en kombination av CNC och hydroxypropylmetylcellulosa (HPMC), ett ytaktivt cellulosa-derivat som har visat sig ha förmågan att modifiera vätbarheten hos CNC och därigenom förbättra dess förmåga att adsorbera vid olja/vatten-gränsytan. En viktig aspekt av denna första del av studien var att få bättre förståelse för hur CNC och HPMC var för sig påverkar egenskaperna hos emulsionerna. Det andra målet med arbetet var att bedöma prestandan hos o/w CNC/HPMC-emulsioner för frisättning av lutein, ett hydrofob aktivt ämne, och jämföra med tensidstabiliserade emulsioner. / nanocellulosa, hydroxipropylmetylcellulosa, Pickering emulsioner, microfluidization, drogleverans
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-279319 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Maccagno, Marco |
| Publisher | KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2020:174 |
Page generated in 0.0025 seconds