不穩(wěn)定性指數解讀

摘要

本技術說明描述了一個新引入的不穩(wěn)定性指數及其計算的理論背景。該說明基于乳液或懸濁液顆粒濃度的降低（透光率圖譜的變化過程，澄清），該技術適用于不同溫度條件下技術性懸濁液、化妝品、乳液以及水包硅油乳液的穩(wěn)定性排序。不穩(wěn)定性指數可有效地對樣品的相分離和不穩(wěn)定現象進行比較。它是同類型樣品在相同條件下快速排序以及質量控制的選擇方法。

定義

不穩(wěn)定性指數通過在給定的分離時間下的澄清度除以澄清度來量化。澄清度量化了由于沉降或乳析引起的相分離而導致的透光率升高（顆粒濃度降低）。

不穩(wěn)定性指數是介于0-1之間的數值。“0”表示顆粒濃度未發(fā)生變化（非常穩(wěn)定），“1”表示分散體已經分離（非常不穩(wěn)定）。不穩(wěn)定性指數的絕|對值取決于程序設置的 SOP和分離時間。

通過比較相同 ROI（目標區(qū)域-分析的樣品范圍）， RCA（相對離心加速度，只有 LUMiFuge和LUMiSizer）和分離時間下的不穩(wěn)定性指數的值，可以輕松地對樣品穩(wěn)定性進行排序。

示例1 –由LUMiFuge / LUMiSizer量化的加速老化測試

該示例說明了不穩(wěn)定性指數在加速評估化妝品穩(wěn)定性中的應用。凍融循環(huán)可用于水包油乳液，以加速聚并。

對基礎和非離子型親水性乳霜以及護手乳液進行評估。在配制后和應用冷凍/融化循環(huán)后立即測定不穩(wěn)定性指數（在-20℃下24小時，在室溫下24小時）。 使用PC 2 mm樣品管，在RCA = 2300和T = 45℃下離心2小時后，獲得不穩(wěn)定性指數。

圖1比較了樣品在制備完成后、老化試驗前的不穩(wěn)定性指數。非離子親水性乳霜顯示出非常低的不穩(wěn)定性指數，表明相應乳霜的高穩(wěn)定性。基礎霜和護手乳液顯示出更高的不穩(wěn)定性指數。

有趣的是，后兩者在凍結/解凍應力測試方面表現非常不同。如圖2所示，非離子型親水性乳霜和基礎乳霜不易受凍融循環(huán)的影響，認為其具有抗聚并穩(wěn)定性。相比之下，手部護理乳液不穩(wěn)定指數波動劇烈，這表明其液滴易于發(fā)生聚并。

圖1：不同的水包油乳液制備后立即使用不穩(wěn)定性指數進行穩(wěn)定性排序  

圖2：水包油乳液的不穩(wěn)定性指數與冷凍/解凍循環(huán)次數的關系圖

示例2 –用LUMiReader測量乳液穩(wěn)定性隨溫度的變化

用去離子水將多分散穩(wěn)定水包硅油乳液（抗團聚和聚并穩(wěn)定）從10%m/m乳液（siliconeoil, Wacker AK 100, Wacker Chemie AG, Germany) 稀釋至0.2%。

使用1％m/m乳化劑(Lutensol TO 10, BASF AG, Germany)制備預乳液后，用高速均質器（UltraTurrax, IKA Werke GmbH & Co.KG, Germany ）以24,000rpm的轉速制得原始乳液。

對于稀釋的乳液，通過LUMiReader PSA（PC2mm樣品管，無傾角，波長870nm）獲得不穩(wěn)定性指數。在25℃，30℃和45℃下分析樣品。獲得37mm至47 mm的ROI區(qū)域的不穩(wěn)定性指數（圖3）。

圖3 在不同的測試溫度下，通過提高水包硅油乳液的溫度來加速穩(wěn)定性測試

*，溫度升高會導致不穩(wěn)定現象的加速。在上面的實驗中，可以通過不穩(wěn)定性指數輕松地將該變化記錄下來（圖3）。

可以討論兩個基本原因。首先，隨著溫度的升高，連續(xù)相的粘度降低，并且根據Stokes定律，將導致油滴更快的分離（乳析）。相較于25℃，30℃時水的粘度降低12％，不穩(wěn)定性指數增加14％。在45℃下，不能僅用粘度解釋不穩(wěn)定性指數的增加，我們必須考慮較高溫度下聚并現象的增強。從圖3中可以明顯看出，與25℃時相比，在45℃下不穩(wěn)定性指數增加了74％，粘度變化應僅占約49％。

較高的聚并現象是不穩(wěn)定指數增加74％的第二個原因。而且，乳化劑的極性在高溫條件下變得更疏水，降低了乳化劑穩(wěn)定性能力。上述原因導致乳液失穩(wěn)，并導致其在45℃下不穩(wěn)定性指數高得多。

結論

不穩(wěn)定指數已被證明是一種功能強大且易于使用的工具，可用于早期樣品相分離和樣品失穩(wěn)的比較。它是在相同條件下對同一類型的樣品進行快速產品排名和質量控制的方法。