Dieter Horn

Organic Nanoparticles in the Aqueous Phase—Theory, Experiment, and Use

Many active organic compounds and organic effect materials are poorly soluble in water, or even insoluble. Aqueous forms of application thus require special formulation techniques to utilize or optimize the physiological (pharmaceuticals, cosmetics, plant protection, nutrition) or technical (varnishes, printing inks, toners) action. The most interesting properties of nanodispersions of active organic compounds and effect materials include the impressive increase in solubility, the improvement in biological resorption, and the modification of optical, electrooptical, and other physical properties which are achievable only with particle sizes in the middle or lower nanometer range (50-500 nm). Hence in addition to economic and ecological constraints there are also technical demands which appear to urgently require the development of new processes for the production of organic nanoparticles as alternatives to the established mechanical milling processes. In this context attention is drawn to the recent increase in research activities which have as their objective the continuous, automatic preparation of nanodispersed systems by precipitation from molecular solution. In this review the current state of knowledge of the fundamentals of particle formation from homogeneous solution and the effect of solvent and polymer additives on the morphology and supramolecular structure of the nanoparticle will be discussed. The practical implementation of this new formulation technology will be explored in detail for the carotenoids, a class of compounds of both physiological and technical interest.

Organische Nanopartikel in wässriger Phase – Theorie, Experiment und Anwendung

Viele organische Wirk- und Effektstoffe sind in Wasser schwer loslich oder sogar unloslich. Wassrige Anwendungsformen erfordern daher besondere Formulierungsverfahren, um die physiologische (Pharma, Kosmetik, Pflanzenschutz, Ernahrung) oder technologische Wirkung (Lacke, Druckfarben, Toner) nutzen zu konnen oder zu optimieren. Zu den interessantesten Eigenschaften nanodisperser Verteilungen organischer Wirk- und Effektstoffe gehoren die drastische Erhohung der Loslichkeit, die Verbesserung der biologischen Resorption sowie die Modifizierung optischer, elektrooptischer und anderer physikalischer Eigenschaften, die erst mit Teilchengrosen im mittleren und unteren Nanometerbereich (50–500 nm) erzielbar sind. So sind es neben okonomischen und okologischen Zwangen auch technologische Herausforderungen, die als Alternative zu den etablierten mechanischen Zerkleinerungsverfahren die Entwicklung neuer Verfahren zur Herstellung organischer Nanopartikel als dringend geboten erscheinen lassen. In diesem Sinne sind in jungster Zeit vermehrt Forschungsaktivitaten zu verzeichnen, die die kontinuierliche, automatisierte Herstellung nanodisperser Systeme durch Fallung aus molekularer Losung zum Ziel haben. Im vorliegenden Aufsatz wird der aktuelle Kenntnisstand zu den Grundlagen der Partikelbildung aus homogener Losung, zum Einfluss des Losungsmittels und polymerer Additive auf die Morphologie und auf die supramolekulare Struktur der Nanopartikel dargestellt. Anhand der sowohl physiologisch als auch technologisch interessanten Stoffklasse der Carotinoide wird die praktische Umsetzung dieser neuen Formulierungstechnologie eingehend erlautert.

Study of the Interactions between Poly(vinyl pyrrolidone) and Sodium Dodecyl Sulfate by Fluorescence Correlation Spectroscopy

Polymer-surfactant interactions are operative in a variety of industrial processes and important consumer products. Fluorescence correlation spectroscopy is a powerful method for investigating the complex formation and was used to study the well-known reference system involving the aggregation of sodium dodecyl sulfate (█) and poly(vinyl pyrrolidone) (█) in the presence of a fluorescence-marked sodium decylsulfate probe (█, see picture). CT =surfactant concentration, dfl =hydrodynamic size of the probe.

Diffusing-wave spectroscopy in concentrated latex dispersions: An investigation using single-mode fibers

Abstract It is shown that diffusing-wave spectroscopy (DWS) of multiple light scattering from concentrated dispersions can be performed using immersed single-mode fibers to emit and collect the light. The intensity autocorrelation functions (ACFs) were measured from a 270 nm poly(styrene) latex dispersion (weight fractions 5, 10 and 30%) as a function of the separation between the source and detector fiber faces. Different orientations between the fiber axes (0, 10, 45 and 180°) were studied. As expected from a photon diffusion approximation the logarithms of the ACFs of the multiply scattered light at the larger fiber separations were linear functions of the square root of time. As further predicted by the theory, the slopes of these curves were linear with fiber separation and were independent of fiber orientation. The slopes are proportional to the square root of the particle diffusion coefficient and depend on the static scattering properties of the dispersion.

Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Polyvinylpyrrolidon und Natriumdodecylsulfat durch Fluoreszenz‐Korrelationsspektroskopie

Polymer-Tensid-Wechselwirkungen sind bei vielen industriellen Prozessen und in Konsumgutern von Bedeutung. Die Fluoreszenz-Korrelationsspektroskopie ist eine sehr nutzliche Methode fur die Untersuchung der Komplexbildung, was hier an einem etablierten Modellsystem, der Aggregation von Natriumdodecylsulfat (█) und Polyvinylpyrrolidon (█), in Gegenwart von fluoreszenzmarkierten Natriumdecylsulfatmolekulen (█) als Sonde gezeigt wird (siehe Bild). cT = Tensidkonzentration, dfl = hydrodynamische Grose der Sonde.