From polyethyleneimine hydrogels to Pickering-like smart “On/Off” emulgels switched by pH and temperature
Résumé
Hypothesis
According to the so-called colloidal tectonic concept, we assumed that a single self-complementary polymer-based tecton could be used to design self-assembled emulsions. The polymer must be of high-molecular weight with balanced bipolar properties generating those of rigidity and flexibility. Linear polyethyleneimine (LPEI, 25 kDa) was used because it acts as a buffer by continuous protonation/deprotonation of the amine groups.
Experiments
The relationships between the physicochemical properties of LPEI (protonation, charge, size, aggregation and gelation) and emulsions (type, droplet size, rheological behavior and stability) were investigated to highlight the self-assembly and stabilization mechanisms during the construction events as well as the inherent properties of emulsions (responsiveness to external stimuli).
Findings
In aqueous solution, after a first heat and cool cycle, the adequate and spontaneous self-assembly of hydrophobic and hydrophilic sections leads to hydrogels by the formation of a 3D network where the crystallized hydrophobic domains act as knots. In the presence of various oils, the hydrogels provide long-term stable Pickering emulgels. The as-prepared emulsions are highly controllable due to their self-assembled nature (up to 10 consecutive runs). Consequently, this new approach provides a facile route to construct self-assembled, reversible and dynamics Pickering-like emulsions by simplifying the colloidal tectonics concept.
Hypothèse
Selon le concept tectonique colloïdal, nous avons supposé qu'un seul tectonique auto-complémentaire à base de polymère pouvait être utilisé pour concevoir des émulsions auto-assemblées. Le polymère doit être de poids moléculaire élevé avec des propriétés bipolaires équilibrées générant celles de rigidité et de flexibilité. La polyéthylèneimine linéaire (LPEI, 25 kDa) a été utilisée car elle agit comme un tampon par protonation/déprotonation continue des groupes amine.
Expériences
Les relations entre les propriétés physicochimiques du LPEI (protonation, charge, taille, agrégation et gélification) et des émulsions (type, taille des gouttelettes, comportement rhéologique et stabilité) ont été étudiées pour mettre en évidence les mécanismes d'auto-assemblage et de stabilisation lors des événements de construction ainsi que les propriétés inhérentes aux émulsions (réactivité aux stimuli externes).
Résultats
En solution aqueuse, après un premier cycle de chaleur et de refroidissement, l'auto-assemblage adéquat et spontané des sections hydrophobes et hydrophiles conduit à des hydrogels par formation d'un réseau 3D où les domaines hydrophobes cristallisés agissent comme des nœuds. En présence de diverses huiles, les hydrogels fournissent des émulgels Pickering stables à long terme. Les émulsions telles que préparées sont hautement contrôlables en raison de leur nature auto-assemblée (jusqu'à 10 cycles consécutifs). Par conséquent, cette nouvelle approche fournit une voie facile pour construire des émulsions auto-assemblées, réversibles et dynamiques de type Pickering en simplifiant le concept de tectonique colloïdale.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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