JP2013534561A - 水性相に分散した疎水性相を備えるエマルション形態の組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 ピッカリングエマルションが有利である、エマルション形態の組成物を提供することである。
【解決手段】 前記組成物は、水性相に分散した疎水性相を備え、この組成物は前記エマルションを安定化できる乳化粒子を含有しており、前記粒子の少なくともいくつかは、長尺形を持つセルロースナノ結晶から成り、これらのセルロースナノ結晶は、以下の特長：２５ｎｍ〜１μｍの長さと５〜３０ｎｍの幅を持つ。
【選択図】 なし

Description

本発明は、水性相に分散した疎水性相から成るエマルション形態の組成物に関する。

エマルションは「水中油」型であるが、それは、（i）分散相が水性相であり、（ii）被分散相が有機相（疎水性相か油相）のときである。こうしたエマルションは、また一般に「Ｏ／Ｗ」という略字で示される。

しかも、そうした物理状態は安定性を欠いている。有機相は結合して単一の連続集合体を形成する傾向にある。それは、特に、水性相と比較して密度差があるためである。

この安定性を得るためには、最初のアプローチは、「安定剤」と呼ぶ化合物を用いることである。これによって、凝集現象を遅延できるエマルションの流動学的性質が与えられる。

エマルションを安定化するためには、もうひとつのアプローチがあり、「乳化薬剤」や「乳化剤」と言われる配合物を用いることである。

こうした乳化薬剤は、時間的に乳化する界面活性剤（「界面−活性薬剤」とも呼ぶ）がほとんどである。これらの界面活性剤は、両親媒性の構造のおかげで、水−油の界面に位置しており、そこに分散している有機液滴を安定化する。

しかしながら、このタイプの乳化薬剤は、期待した安定性を長時間にわたって、常に与えるものではない。これに加えて、合成の界面活性剤は、生態学的視点から有害である欠点がある。

こうした乳化薬剤は、固体粒子で構成してもよく、これら粒子のお陰で、いわゆる「ピッカリングエマルション」を得ることができる。

ピッカリングエマルションは、界面活性剤を欠いているエマルションであって、油−水の界面に定着している懸濁したコロイド粒子によって安定化している。

連続的に吸脱着する界面活性剤とは反対に、懸濁したコロイド粒子は、界面で高吸着する（不可逆的でさえあることも）。

実際には、そうしたピッカリングエマルションは、界面活性剤で安定化した昔からのエマルションと比べると、とても普通でない興味ある特性を備えている。

特に、ミクロンからｃｍの粒度を持つエマルションは、いわゆる「制限された凝集」現象の利点を取ることにより特に、非常に容易に調整できる。これに加えて、結果となる組成物は、界面活性剤が安定させた同族体よりはるかに安定している。

そうしたピッカリングエマルションの適例として言及すべきは、例えば仏国特許第２７９４４６６号がある。この特許には、界面活性剤のない場合にＯ／Ｗエマルション型の化粧品組成物の安定性を確実にするために、その化粧品組成物中にセルロースフィブリルを使用することが記載してある。

使用するセルロースフィブリルは、１μｍより長く、２〜１００間のマノメータ直径に対して、５〜４０μｍの長さを持っていることが好ましい。セルロースフィブリルは、３０以上の直径に対する長さ比を持っている。

さらに、使用するセルロースフィブリルは、一部非晶質の形態である。すなわち、５０％以下、好ましくは１５〜５０％の結晶度を持っていることが好ましい。

しかも、これらの１μｍより長いセルロースフィブリルは、調整されたエマルションを、制御され、そして均一なサイズで生産することができないことが分かった。従って、セルロースフィブリルは、有機液滴の減少した寸法を持つ単分散のエマルションを調整できない。事実、１μｍより長いそうしたセルロースフィブリルがあれば、エマルションの安定化効果は、水−油界面で絡み合ったフィブリルの網状構造の形成を介して得られる。水−油界面は、懸濁した液滴から成る複数のクラスターとして発生している大きな寸法の液滴からなるエマルションを発生する。結果となるエマルションは均質でない。

仏国特許第２７９４４６６号公報

本発明の目的は、水中油エマルションタイプ（ピッカリングエマルション系が有利だが）の新規な組成物であって、界面活性剤なしにかつ長時間に渡って特別に安定したやり方でエマルションを有利に安定化できる乳化粒子を備える新規な組成物を提供することである。

本発明は、かくして、水性相に分散した疎水性相を備えるエマルション形態の組成物に関する。より詳細には、この組成物は、長尺の形態、より有利には、２５ｎｍ〜１μｍの長さと５〜３０ｎｍの幅を持つ針状の形態であるセルロースのナノ結晶から成る乳化粒子を含んでいる。
セルロースのナノ結晶は、その形態と結晶構造を特徴づけようとする試みで特に、広く研究されてきた。

しかしながら、本発明者らが知る限り、そうしたセルロースのナノ結晶は、エマルションを安定化するための乳化薬剤や乳化剤として使用されることはなかった。

しかも、以下の例で検証することになるが、そうした組成物は、界面活性剤がなくとも、長時間に渡って特に安定していることが分かる。さらに、そうしたエマルションは、加熱のみならず、凍結の両方のタイプの熱変態に耐えるものである。

以下に、組み合わせてあるいはお互いに独立して得られる他の有利な特徴を詳細に述べることにする。
セルロースのナノ結晶が、以下の特長：１００ｎｍ〜１μｍの長さと５〜２０ｎｍの幅を充足すること；
セルロースのナノ結晶は、１より高く１００より低い、好ましくは、１０〜５５の長さ対幅比をもっていること；
セルロースのナノ結晶は、最大０.５ｅ．ｎｍ^−２の表面電荷密度、好ましくは、最大０.３１ｅ．ｎｍ^−２の表面電荷密度を持っていること、ここでｅは基本電荷に対応し、第１実施形態では、セルロースのナノ結晶は、帯電表面を持っており、有利には、０．０１ｅ．ｎｍ^−２から０．３１ｅ．ｎｍ^−２の表面電荷密度を有する表面負電荷を持っており、第２実施形態では、セルロースのナノ結晶は中立表面を持っており、表面電荷密度は０．０１ｅ．ｎｍ^−２より低いか等しいこと；
セルロースのナノ結晶は、その表面に疎水性の基を持っていること
である。

本発明は、さらに、水性相に分散した疎水性相から成るエマルションを安定化するために、上で特定したようなセルロースのナノ結晶を使用することに関する。

本発明は、これまでに特定したエマルションの形態で組成物を調整する以下の工程から成る方法に関する：
（ａ） 上で特定したようなセルロースのナノ結晶を調整する工程；
（ｂ） その後、前記エマルションを安定化するために、前記セルロースのナノ結晶を前記組成物の水性相に混和する工程。

工程（ａ）で調整したセルロースのナノ結晶は、セルロースから生産方法を介して有利に得られる。この生産方法は、以下の方法、すなわち、機械的分別、調整した化学的加水分解、および溶解／再結晶化から選定する。

この場合、セルロースのナノ結晶を製造する方法は、前記セルロースのナノ結晶をポスト改質する方法を、その後に行うのが有利である。このポスト改質法の終わりに、ナノ結晶の表面電荷密度と疎水性の両方または一方が変化していることになる。

電荷密度を変えるために、ポスト改質法は、表面の電荷担持基を導入するか加水分解する方法から成ることが有利である。こうした電荷担持基は、スルホン酸塩、カルボン酸塩、燐酸塩、ホスホン酸塩および硫酸塩の基から選択されるのが好ましい。

第１の好ましい実施形態において、製造方法は、表面に硫酸基を持つセルロースのナノ結晶を得るため、硫酸媒介の調整（部分）酸の、セルロースに対する加水分解法から成る。また、選択的なポスト改質法は、前記硫酸基用の制御した加水分解プロセスから成るものである。

第２の好ましい実施形態において、製造方法は、塩酸媒介の調整（部分）酸の、セルロースに対する加水分解法から成り、選択的なポスト改質法は、前記セルロースのナノ結晶のポスト硫酸化プロセスから成るものである。

本発明の組成物
上述したように、本発明の組成物は、水性相に分散した疎水性相から成るエマルション形態の組成物であって、セルロースのナノ結晶から構成される乳化粒子から成る組成物である。

ここで用いられているように、「エマルション」は、マクロ的には均質であるがミクロ的には不均質である、２液体系で混和しない相の混合物を意味するように意図している。

本例では、本発明のエマルションは、「水中油」タイプである、すなわち、（i）分散する相が水性相であり、（ii）分散される相が有機相（疎水性、すなわち油相）である。こうしたエマルションは、また一般に略字「Ｏ／Ｗ」で示される。

安定性を確実にするために、かくして、本発明のエマルションは、セルロースのナノ結晶を備える。

セルロースのナノ結晶は、大抵「セルロースホイスカー」または「セルロースナノホイスカー」という名称で公知のものである。

そうしたセルロースのナノ結晶は、種々の供給源から得ることができる。すなわち、（木材パルプ、木綿や藻類のような）植物、（被嚢動物のような）動物、バクテリア、再生セルロースやシルケット加工したセルロースなどの供給源である。そうしたナノ結晶は、例えばサミール(Ｓａｍｉｒ)等による文献（２００５、生高分子（Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ），Ｖｏｌ．６：６１２−６２６）、または、エラッゾオウジ―ハフラオウイ（Ｅｌａｚｚｏｕｚｉ−Ｈａｆｒａｏｕｉ）等による文献（生高分子（Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ），２００８；９（１）：５７−６５）に記載がある。

より正確に述べれば、セルロースのナノ結晶は、高結晶の固体粒子である。

こうしたセルロースのナノ結晶は、非晶質分率が０か多くとも０近くである。ナノ結晶は、少なくとも６０％、好ましくは６０％と９０％の間の結晶度になっていることが好ましい（例えば、上記のＥｌａｚｚｏｕｚｉ−Ｈａｆｒａｏｕｉ等 ２００８、前掲を参照のこと）。

本発明の組成物としては、セルロースのナノ結晶が、長尺の形態、すなわち、１より高い長さ対幅比を持つのが有利である。

より好ましくは、こうしたセルロースのナノ結晶は、針状形、すなわち、針のような直線で鋭い先端を持つ形態になっている。

この形態は、例えば、電子顕微鏡検査、特に透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を介して観察することができる。

本発明の組成物では、さらに、そうしたセルロースのナノ結晶は、以下の寸法特質を備えている。すなわち、（i）２５ｎｍ−1μｍの長さと、（ii）５−３０ｎｍの幅である。

この明細書で使用しているように、「長さ」は、それぞれの長軸の両端にある２点間の、ナノ結晶内の最大距離を意味することを意図している。

この明細書で使用しているように、「幅」は、ナノ結晶の長さに沿って、結晶のそれぞれの長軸と垂直に測定されかつ最大断面に対応する寸法を意味するように意図している。

好ましい実施例において、セルロースのナノ粒子は、ナノ結晶の完全に均質な粒子群になっている。ナノ結晶の実験的な長さ値は、ナノ結晶個数に割り当てた長さ値に中心を持つガウス分布に従う。こうした好ましい実施例においては、「単一の決定寸法」のセルロースのナノ結晶は、例えば以下の実施例で例示するように、用いることができる。

実際には、ナノ結晶の形態および寸法は、透過型電子顕微鏡学（ＴＥＭ）、原子間力顕微鏡学（ＡＦＭ）、小角Ｘ線分散−中性子分散（それぞれＳＡＸＳおよびＳＡＮＳ）、あるいは動的光散乱（ＤＬＳ）のような種々の作像技術を実施することで決定されてもよい。

好ましい一実施例では、セルロースのナノ結晶は以下の寸法を持っている。すなわち、（i）１００ｎｍ〜１μｍの長さと、（ii）５〜２０ｎｍの幅である。

より有利には、セルロースのナノ結晶は、１より高く１００より低い、好ましくは、１０〜５５の範囲の長さ対幅比を持っている。

この１より高く１００より低い長さ対幅比には、少なくとも以下の比を含んでいる。すなわち２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１，７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８および９９である。

１０と５５の範囲の長さ対幅比は、以下から選んだ比を含んでいる。すなわち、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３および５４である。

一例として、木綿のセルロースから得られるナノ結晶は、１２〜１５ｎｍの幅に対して１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の長さを持つのが有利である。長さ対幅比は、７〜１７、好ましくは１０〜１３の範囲が有利である。

他の一例として、ナノ結晶はバクテリアのセルロースから得ることもできる。こうしたナノ結晶（「バクテリアのセルロースのナノ結晶」すなわち「ＢＣＮ」の名称で知られる）は、１２〜１７ｎｍの幅に対して、６００ｎｍ〜１μｍの範囲の長さを持つことが有利である。長さ対幅比は、３５〜８３、好ましくは４５〜５５の範囲が有利である。

ピッカリングエマルションの安定性を最適化するために、セルロースのナノ結晶は、その表面の特徴に従って選定するのが有利である。すなわち、（i）静電特性と（ii）親水性あるいは疎水性特性との両方あるいは片方を特に考慮するのである。

表面の静電的側面に関する限り、エマルションを安定化するセルロースのナノ結晶は、最大０．５ｅ．ｎｍ^−２の表面電荷密度を持つことが有利であり、最大０．３１ｅ．ｎｍ^−２の表面電荷密度を持つことが好ましい。ここで、「e」は素電荷を表すことに注目されたい。

水性相の表面電荷密度とイオン力は、互いに適合するのが有利である。

そうした表面電荷密度は、伝導度測定法の検定を介して決定するのが有利である。特定の一実施例を以下実施例の所で説明することにする。

より正確にかつ一実施例によれば、セルロースのナノ結晶は帯電した表面を持ち、この表面の電荷密度は０．０１ｅ．ｎｍ^−２から０．３１ｅ．ｎｍ^−２である。

後に実施例で説明することになるが、望ましい表面電荷密度は、ナノ結晶の硫酸化度を制御することによって得ることができる。ナノ結晶の硫酸化度は、セルロースのナノ結晶を硫酸化処理し、また必要ならば、脱硫酸化の後処理をすることにより制御できる。

出願人は、安定なピッカリングエマルションが、殆ど帯電させられていないセルロースのナノ結晶を用いると得ることができたことを示している。

出願人は、また、０．３１ｅ．ｍｍ^−２以上では、ピッカリングエマルションの安定性が非常に重大に変化することを示している。さらに、高過ぎる電荷密度値のセルロースのナノ結晶は、表面が親水性になり過ぎてしまい、エマルションを安定化する油水界面に位置する代わりに水性相に大量に懸濁した状態で見つかることを、出願人は示してきた。

この場合、セルロースのナノ結晶は、その表面に有利に担持された陰イオン基により表面負電荷を有利に有している。

セルロースのナノ結晶の陰イオン基は、例えば、スルホン酸塩基、カルボン酸塩基、燐酸塩基、ホスホン酸塩基、硫酸塩基から選択される。

置換値の度合い（ＤＳ）を、対応する表面電荷密度値（ｅ．ｍｍ^−２）へ転換するのは直接的である。何故なら、それぞれの化学基における電荷数が既知であるからである。一例として、単一電荷を担持している硫酸基に対して、ＤＳ値（単位表面当りの硫酸基の数）は、表面電荷密度値（単位表面当りの同電荷値）と同一である。

換言すれば、こうしたセルロースのナノ結晶は、使用したナノ結晶の形態に依存して、１０^−３〜１０^−２ｅ．ｎｍ^−２の置換度（ＤＳ）か、ＤＳ／０．１９〜ＤＳ／０.４の範囲の表面上の置換度（ＤＳｓ）を持っている。

別の実施例では、セルロースのナノ結晶は、中立の表面を持っている。この場合、表面電荷密度は０.０１ｅ．ｎｍ^−２以下であるのが有利である。

実際では、セルロースのナノ結晶の電荷密度は、組成物の水性相のイオン力に依存して選定するのが有利である。

本発明に従って用いるセルロースのナノ結晶は、いかなる疏水化処理も受けていないセルロースのナノ結晶から成ることが有利である。このナノ結晶は、ヒドロキシル基が原子や疎水基で機能化していないセルロースのナノ結晶を含んでいる。典型的には、このナノ結晶は、そうしたナノ結晶が含まれており、このナノ結晶は、有機酸によってヒドロキシル基のエステル化を介していかなる疎水化処理も受けていないものである。

有利な実施例では、ピッカリングエマルションを得るのに用いるセルロースのナノ結晶は、脱硫酸化や硫酸化処理以外のいかなるポスト生産化学処理もしない。また、注目すべきは、セルロースのナノ結晶が好ましくは使用されることになるが、このナノ結晶は、後にメタクリレートやジメタクリエート基のような基に架橋可能にする基で機能化もグラフト化もされていない。また、セルロースのナノ結晶が好ましくは使用されることになるが、このナノ結晶は、ポリエチレングリコール、ポリ（ヒドロキシエステル）やポリスチレンのようなポリマー分子で機能化もグラフト化もされていない。

本出願人は、ピッカリングエマルションの安定性を、所定の最小イオン力を持つ水性相を実施することで改良できることをさらに論証している。

事実、ピッカリングエマルションの最高の安定性は、このエマルション中の食塩の最終濃度０．０２Ｍに対応するイオン力値で得られる。

いかなる理論にも束縛されるのを望まないで、出願人は以下のように考えている。すなわち、エマルションの最良の安定性が得られる水性相のイオン力の閾値は、水性相にある電荷（反対イオン）が、ナノ結晶にある電荷（イオン）を中立化する値である。

実施例で説明するように、反対イオンが過剰に存在することは、エマルションの安定性特性にそれほど影響しない。実施例のテスト条件では観察されなかったが、反対イオンが過剰の場合には、エマルションの安定性の悪化が、ナノ結晶の沈殿の結果として予測できる。

特定の一実施例によれば、１０ｍＭのＮａＣｌに対応するイオン力より低いイオン力を持つ組成物では、セルロースのナノ結晶は、最大０．０３ｅ．ｎｍ^−２の表面電荷密度を有利にも提示している。

１０ｍＭのＮａＣlに対応するイオン力より高いイオン力を持つ組成物では、セルロースのナノ結晶が支持する表面電荷密度は、エマルションを有効に安定化するのに適したパラメータのようには思えない。

１０ｍＭのＮａＣlに対応するイオン力よりも高いイオン力は、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、１６０、１６５、１７０、１７５、１８０、１８５、１９０、１９５、２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２７５、２８０、２９０、３００、３１０、３１５、３２０、３３０、３３５、３４０、３４５、３５０、３６０、３７０、３７５、３８０、３９０、４００、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０、４８０、４９０または５００ｍＭのＮａＣｌより高いイオン力を含んでいる。好ましくは、該イオン力は、３ＭのＮａＣｌに対応するイオン力よりも低い。

本発明によるエマルションのいくつかの実施例では、例示の結果から、前記エマルションの安定性が組成物に対する２０ｍＭのＮａＣｌのイオン力での最高レベルを既に獲得していることを示し、エマルションの安定度は、テストした全てのイオン力値に対して実質的に不変で、すなわち、少なくとも０．５ＭのＮａＣｌのイオン力に対応するイオン力値までは実質的に不変であることを示している。

エマルションの安定性を最適化する代替物や補足物として、セルロースのナノ結晶は、表面に疎水性基を持っている。

表面上の疎水性基の密度は、界面張力（水性相と油相の性質）を説明する注意を引きつけるパラメータであり得る。

そうした疎水性基は、アセチル、アルキル、アリル、フェニル、ベンジル、ヒドロキシブチル、ヒドロキシプロピル、ポリカプロラクトン(またはＰＣＬ)基から有利に選定される。

セルロースのナノ結晶は、従来から組成物の水性相に混入している。

好ましい実施例によれば、ピッカリングエマルション組成物は、他の乳化薬剤や安定剤を追加することなく、セルロースのナノ結晶で安定化される。

好ましい実施例によれば、ピッカリングエマルション組成物は、セルロースのナノ結晶を除いては、機能化をしているかしていない固体粒子を少しも含んでいない。

代替物として、組成物は、乳化特性と安定化特性（例えば界面活性体が有ろうが無かろうが）の両方または一方を持つ少なくとも一つの他の配合物とともに追加されるセルロースのナノ結晶で安定化される。

例えば、本発明によるピッカリングエマルション組成物は、ＣＴＡＢ（ヘキサデシル トリメチルアンモニウム ブロミド）を含んでいてもよい。

組成物は、その全重量に対して、０．０３５重量％〜２重量％、さらに好ましくは、０．０５重量％〜１重量％のセルロースのナノ結晶を含んでいるのが有利である。

セルロースのナノ結晶の重量割合は、例えば、水性相の固体含有物を介するか加水分解後の糖質定量によって評価することができる。

少なくとも６０％の表面被覆面積を得るのに十分なセルロースのナノ結晶の量が、ピッカリングエマルション組成物を調整するのに好ましいことは、本発明に従って証明されている。

特に、ナノ粒子の重量が油容量に比べて不十分ならば、疎水性相の液滴凝集が形成されるので、６０％の最少表面被覆面積を与える傾向になる。

ここでの記載に特定してあるように、セルロースのナノ結晶による「表面被覆面積」は、水性相で分散させた疎水性相の液滴の、油水界面における表面量を表している。この油水界面はセルロースのナノ結晶で被覆されている。

表面被覆率“Ｃ”は、以下の（ii）に対する（i）の比に対応している。ここで、（i）は、疎水性の内部相−親水性の連続性相界面において安定化するエマルション組成物中に存在するセルロースのナノ結晶の表面であり、（ii）は、前記エマルション組成物中の疎水性相の液滴の全表面である。表面被覆率“Ｃ”は以下の式（I）を介して得られる。
Ｃ=Ｓ_ｐ／Ｓ_ｄ （I）
ここで、
Ｓ_ｐは、界面で安定する可能性のエマルション組成物中のセルロースのナノ結晶の表面積を表し、そして
Ｓ_ｄは、エマルション組成物中の疎水性相の液滴の全表面積を表す。

ナノ結晶表面は、シングル−プレーン表面に近いが、その際、ナノ結晶が前記表面に整合されて平らなリボンを形成すると仮定する。

その結果、ナノ結晶の表面値は、以下の式（II）に従って計算することができる。
Ｓ_ｐ＝Ｎ_ｐＬｌ＝ｍ_ｐ／ｈρ_ｐ （II）
また、
Ｎ_ｐ＝ｍ_ｐ／(Ｖ_ｐ×ρ_ｐ）＝ｍ_ｐ／（Ｌ×ｌ×ｈ×ρ_ｐ）
ここで、
Ｓ_ｐ： エマルション組成物中に存在する界面で安定化できるセルロースのナノ結晶の表面を表し、
Ｎ_ｐ: 水性相中に存在するセルロースのナノ結晶の数を表し、
Ｌ: セルロースのナノ結晶の長さを表し、
ｌ: セルロースのナノ結晶の幅を表し、
ｈ： セルロースのナノ結晶の高さを表し、
ｍ_ｐ： セルロースのナノ結晶の重量を表し、そして
ρ： セルロースのナノ結晶の密度を表す。

液滴の表面は、油−水界面の表面であって、Ｄ（３，２）による各液滴平均直径に対して計算したものである。

その結果、液滴の表面値は、以下の式（III）に従って計算することができる。
Ｓ_ｄ=４πＲ^２×Ｎｇ=４πＲ^２×３Ｖ_ｏｉｌ／４πＲ^３＝３Ｖ_ｏｉｌ／Ｒ （III）
また
Ｎ_ｇ＝Ｖｏｉｌ／４／３πＲ^３ （IV）
ここで、
Ｎｇ： エマルション中に存在する液滴の数を表し、
Ｓ_ｄ： 疎水性相の液滴の表面値を表し、
Ｒ： 液滴の平均半径を表し、そして
Ｖ_ｏｉｌ: 疎水性の内部相の全容量を表す。

表面被覆率“Ｃ”の最終値は、既に上述してある以下の式（I）に従って計算する。
Ｃ=Ｓｐ／Ｓｄ （I）
ここで、
Ｓｐは、エマルション組成物中に存在し界面で安定する可能性のあるセルロースのナノ結晶の表面積を表し、
Ｓｄは、エマルション組成物中の疎水性相液滴の全表面積を表している。

ピッカリングエマルション組成物では、疎水性の分散相が組成物の全容量に対して５０容量％より少ないのは有利であることを表している。

疎水性相が、組成物の全重量に対して５容量％〜４５容量％が有利であることを表している。

以下に述べるように、疎水性相は、植物油、動物油、鉱物油、合成油、疎水性の有機溶媒および疎水性の液体ポリマーから選択される。

本発明によるピッカリングエマルション組成物は、意図した最終用途に適するいかなる他の化合物をさらに含んでいてよい。

このように、ピッカリングエマルション組成物は、食品組成物、化粧品組成物、薬学組成物、および植物衛生組成物から有利に選定した応用例に適合させてよい。

既知のように、期待する応用例に依存して、組成物は、例えば、限定的でないが、防腐剤、ゲル化剤、溶剤、染料等のような活性成分や添加剤を含んでいてもよい。

疎水性相
疎水性相は、植物油、動物油、鉱物油、合成油、疎水性の有機溶媒、および疎水性の液体ポリマーから選択する。

疎水性相は、置換をしたかしなっかったかで、アルカンやシクロアルカンから選択することもできる。

疎水性相のために、５を超える炭素原子を有するアルカンは、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、あるいは、１７以上の炭素原子を持つアルカン、すなわち、注目すべきは、既知の命名法によれば、化学式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２ではＣ_６−Ｃ_１８のアルカンを含む。このアルカンは、直鎖状あるいは分岐状のどちらでもよい。

前記アルカンは、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカンおよびオクタデカンタイプの直鎖式、環式もしくは枝分かれしたアルカンを含んでいる。

置換アルカンは、上述の直鎖式や枝分かれしたアルカンであって、それの少なくとも１個の水素原子が塩素、臭素、沃素、または弗素から選択したハロゲンで置換されている。少なくとも１つの水素原子の置換には、２、３、４または５の水素原子の置換が含まれる。

実施例のいくつかにおいては、前記シクロアルカンは、置換をしたかしていないシクロヘキサンである。このシクロヘキサンは、塩素、臭素、沃素または弗素から選んだ１、２、３または４のハロゲン元素で置換することができる。

疎水性相は、例えば、パラフィン油の形態のそうしたアルカンの混合物をさらに含んでいてよい。

実施例の中では、疎水性相は、既知のタイプの１以上の疎水性の重合性モノマーを含んでいる。

他の実施例では、疎水性相は、疎水性モノマーの組成物や疎水性モノマーの混合物から実質的に成っている。例示すれば、疎水性相は、スチレンモノマーの組成物から実質的に成っていてもよい。

親水性相
ここでは、「親水性相」または「水性相」は、疎水性相と混和しない液体を意味するように意図している。水−混和性の親水性相が好ましくは用いられる。この親水性相は、実施例で以下例示するように、水であってよい。

親水性相は、親水性の溶媒、好ましくは、グリコールのようなヒドロキシル基を持つ溶媒が好ましい。親水性相のために、グリコールは、グリセロールおよびポリエチレングリコールを含んでいる。

親水性相は、また、ポリサッカライド(例えば、デクストランやキサンタン、後者は食物への応用で広く使用されている)のような水溶性の繊維化薬剤、特に増粘剤や粘度増強剤を含んでいてもよい。

親水性相は、その全部または一部が、エタノールやアセトンのようなアルコールから選択した有機液体で作成することもできる。

親水性相は、単一の液体か、あるいはいくつかの液体の混合物であってよい。

本発明の組成物を調製する方法
本発明による組成物を調製する方法は、以下の工程を備えることが有利である。
（ａ） 上で特定したようなセルロースのナノ結晶を調整する工程、その後、
（ｂ） 前記エマルションを安定化するために、前記セルロースのナノ結晶を前記組成物の水性相に混和する工程。

エマルションを調整する一般工程は、古典的な手順、特にピッカリングエマルションの生成物の注入を用いた古典的な手順に従って行ってもよい。

生産方法は、例えば超音波に基づいて、エマルションを調整するのに用いてもよい。

特に、セルロースのナノ結晶を水性相に混和する工程は、ピッカリングエマルションを調整する際コロイド粒子を混和するために実施する工程に対応している。

工程（ａ）で得られるセルロースのナノ結晶は、セルロースに基づく製造方法を介して得ることが有利である。

セルロースは、様々な以下の供給源、すなわち、植物、動物、バクテリア、藻類から、あるいは、市場で得られる変換セルロースから再生するそれらの供給源から少なくとも一つを選定するのが有利である。

セルロースの主な供給源は、植物繊維である。セルロースは、細胞壁の要素として、マイクロフィブリルの束の形態で、植物の中に存在する。

こうしたマイクロフィブリルの一部分は、いわゆる「非晶質のセルロース」で作られ、残りの部分は、いわゆる「結晶質のセルロース」で作られている。

セルロースのナノ結晶は、植物繊維から分離した結晶セルロースから、セルロースの非晶質部分の除去を介して、遊離するのが有利である。

適当な植物性供給源を挙げれば、例えば、木綿、樺の木、麻、カラムシ、亜麻、トウヒである。

藻類の適切な供給源を挙げれば、例えば、ヴァロニア（Ｖａｌｏｎｉａ）またはクラドフォーラ（Ｃｈｌａｄｏｐｈｏｒａ）である。

バクテリアの適切な供給源を挙げれば、例えば、ココナツミルク中の直接培養でナタデココを生産するグルコノアセトバクテル キシリナス（Ｇｌｕｃｏｎｏａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｘｙｌｉｎｕｓ）である。

セルロースの適切な動物供給源は、例えば被嚢類である。

セルロースは、特に紙の形態で市場において得られる変換セルロースから再生産することもできる。

セルロース木綿を調整する適当な例といえば、ホワットマン（Ｗｈａｔｍａｎ）フィルター紙（登録商標）がある。

セルロースは、いわゆる「シルケット加工のセルロース」（シルケット加工は、水酸化ナトリウムに基づく伝統的なセルロース処理から成る）であってもよい。

このセルロースの原料から出発して、ナノ結晶の製造方法は、以下の方法、すなわち、機械的分別、調整した化学的加水分解、および溶解/再結晶化から選択するのが有利である。

ここで用いているように、「機械的分別」は、高圧下での伝統的な均質化法を意味するよう意図している。

ここで用いているように、「調整した化学的加水分解」は、酸性化合物を介し、非晶質部分の除去を確実にする条件でのセルロースの処理を意味するよう意図している。

酸性化合物は、硫酸や塩酸から選択するのが有利である。

以下の実施例で説明するように、表面電荷は、酸の種別、温度や加水分解の時間に依存して調整できる。

このようにして、塩酸が媒介した加水分解であれば、ほぼ中性の表面条件に帰結するが、硫酸が媒介した加水分解であれば、セルロースのナノ結晶表面に硫酸塩電荷（ＳＯ_３基）を導入することになる。

「調整した化学的加水分解」型のそうした処理は、例えば、 Ｅｌａｚｚｏｕｚｉ−Ｈａｆｒａｏｕｉ等（２００８）、ｓｕｐｒａ、またはＥｉｃｈｈｏｒｎ Ｓ．Ｊ．等（「レビュウ：セルロースのナノ繊維とナノ複合材料への現代の国際研究」“Ｒｅｖｉｅｗ：ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｔｏ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ ａｎｄ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ”Ｊ Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ ２０１０．４５，１−３３）に記載がある。

ここで用いているように、「溶解／再結晶化」は、溶媒仲介した処理を意味することを意図しており、この処理には、例えば、燐酸、尿素／ＮａＯＨ、イオン液体等を用いており、その後再結晶化を行う。こうした方法は、例えばＨｅｌｂｅｒｔ等の（セルロース、Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ １９９８，５，１１３−１２２）に記載がある。

組成物に統合する前に、得られたセルロースのナノ結晶は、ポスト改質法で処理するのが有利である。この方法の終わりでは、ナノ結晶の表面電荷密度および疎水性/親水性の両方または片方を変更してある。

このポスト改質法は、セルロースのナノ結晶の表面特性を最適化しようとするが、それの安定化を最善にすべく、導入したエマルションに特に依存している。

表面電荷密度を変更すべく、ポスト改質法は、表面電荷を担持しつつ表面に基を導入したり加水分解したりする方法から成ることが有利である。

この場合、ポスト改質法は、スルホン酸塩、カルボン酸塩、燐酸塩、ホスホン酸塩および硫酸塩の基から選択した表面基を導入するか加水分解する工程を備えている。

一表示例として表面基のそれぞれを導入する方法が、Ｈａｂｉｂｉ Ｙ等の「ＴＥＭＰＯ媒介のセルロースホイスカーの表面酸化」、Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ、２００６、１３（６）、６７９〜６８７により記載されている。

逆に言えば、そうした表面基を加水分解するさらなる指示として、酸処理をしても良い。この酸処理は、以下、一部の実施例や超音波処理型の機械的処理において、実施している。

この状況においては、また第一実施例においては、表面に硫酸基を備えているセルロースのナノ結晶を得るために、生産方法は、硫酸媒介の調整酸のセルロース用酸加水分解法から成る。

そして、ポスト改質法は、前記硫酸基のための制御した加水分解から成る。すなわち、ポスト改質法は、例えば、（塩酸やトリフルオロ酢酸から選定した）酸処理を介して、加水分解の期待した程度に対応する時間、行われる。

第２実施例においては、生産方法は、塩酸媒介の調整酸のセルロース用加水分解法から成るものである。

そして、選択的なポスト改質法は、前記セルロースのナノ結晶のポスト硫酸化法から成っている。こうしたポスト硫酸化法は、硫酸を介してナノ結晶の酸処理によって実行するのが有利である。

疎水性を変化するためには、ポスト改質法は、疎水性の基を導入したり加水分解したりする方法から成ることが有利である。

導入するか除去してもよい疎水基の中では、アルキル基、アリール基、フェニル基、ベンジル基、アセチル基、ヒドロキシブチル基、ヒドロキシプロピル基、ポリカプロラクトン（またはＰＣＬ）基を特に挙げておく。

それぞれの表面基を導入したり加水分解したりする１例として、以下の文献を参照されたい。すなわち、Ｈ．Ｌｏｎｎｂｅｒｇ等による、「ミクロフィブリル化したセルロースをポリ（エプシロン−カプロラクトン）で表面接木すること−合成と特性決定」“Ｓｕｒｆａｃｅ ｇｒａｆｔｉｎｇ ｏｆ ｍｉｃｒｏｆｉｂｒｉｌｌａｔｅｄ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｗｉｔｈ ｐｏｌｙ（ｅｐｓｉｌｏｎ−ｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）−Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｚａｔｉｏｎ”，２００８ Ｅｕｒｏｐｅａｎ ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｎａｌ ４４，２９９１−２９９７、あるいはＲ．Ｄｅｂａｓｈｉｓｈ等による、「ポリマーグラフトによるセルロースの変性：レビュウ」“Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂｙ ｐｏｌｙｍｅｒ ｇｒａｆｔｉｎｇ：ａ ｒｅｖｉｅｗ”Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｒｅｖｉｅｗｓ ２００９ ３８（７），１８２５−２１４８。

本発明を、以下の実施例によってさらに詳細に説明するが、それに限定されるものではない。

図１は、エマルション組成物のイオン力が組成物の安定性に及ぼす影響を図示している。横軸には、水性相におけるＮａＣｌの最終モル濃度で表すイオン力値を取ってある。縦軸には、容量パーセントで表すエマルションの容量分率を取ってある。

セルロースのナノ結晶で安定化した水中油ピッカリングエマルションの調整
Ａ： 手順
手順１： 細菌セルロースのナノ結晶の調整
細菌セルロースのナノ結晶を得る方法は、例えば、ＮＲ Ｇｉｌｋｅｓ等の生物化学誌（Ｊ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ １９９２，２６７（１０），６７３４〜６７４９）に記載されている。
ＢＣＮ破片は、せん断応力と衝撃を組み合わせるべく、アイスキューブを含む水性の懸濁液中で、Ｗａｒｉｎｇミキサで高速で、ナノフィブリル化される。
このようにして得られたパルプは、ポリアミドのフィルターを通して排水され、その後、閉じたフラスコ内で攪拌状態の０．５Ｎの水酸化ナトリウム溶液中で７０℃で２時間懸濁させる。
ｐＨ８の水で繰り返しの水洗手順を介してアルカリ元素を除去した後、中空セルロース型の化合物を得るため、亜塩素酸塩を用いて漂白工程を実行する。これについては、Ｇｉｌｋｅｓ等に記載がある（Ｇｉｌｋｅｓ，Ｎ．Ｒ．；Ｊｅｒｖｉｓ，Ｅ．； Ｈｅｎｒｉｓｓａｔ，Ｂ；Ｔｅｋａｎｔ，Ｂ．；Ｍｉｌｌｅｒ，Ｒ．Ｃ；Ｗａｒｒｅｎ，Ｒ．Ａ．Ｊ．；Ｋｉｌｂｕｒｎ，Ｄ．Ｇ，「細菌セルロースの吸着と、このセルロースの、結晶性セルロースに対する２つの孤立した領域」“Ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｎｄ Ｉｔｓ ２ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｄｏｍａｉｎｓ ｔｏ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ．” Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ． １９９２，２６７（１０）， ６７４３−６７４９）。
代表例としては、１７ｇ／ＬのＮａＣｌＯ_２の溶液が、同容量のアセテート緩衝液ｐＨ４．５（１リッター当り２７ｇのＮａＯＨ＋７５ｇの酢酸）と組み合わされる。
漂白した細菌セルロースは、次に、７０℃で攪拌した状態で還流状態で２時間懸濁させられて加熱される。
こうしたアルカリ処理と漂白処理の工程は、漂白パルプが得られるよう少なくとも１回は繰り返す。
次に、この細菌セルロースは、（２．５Ｎで２時間の還流をした）塩酸溶液を用いて加水分解する。
酸性の配合物は、中性になるまで繰り返しの手順で除去される。すなわち、１８Ｍｏｈｍの精製溶液中で遠心処理（１０，０００ｇで５分間）と分散処理を受けるのである。
このようにして得られたセルロースのナノ結晶は、懸濁液２５０ｍＬに対して液滴ＣＨＣｌ_３を添加して、４℃で懸濁１％の形態で貯蔵される。

手順２： ポスト硫酸化した細菌セルロースのナノ結晶の調整
手順１に従って得られる細菌セルロースのナノ結晶１．３４％の水性懸濁液は、室温での激しい攪拌でＨ_２ＳＯ_４２．２Ｍ(すなわち、３／２のｖ／ｖ比)の溶液と混合される。
次に、ナノ結晶が遠心分離される（１０，０００ｇ／５分）。
結果の生成物には（直径３ｍｍの）ガラスビーズが混合され、その後再び遠心分離される（１０，０００ｇ／１０分）。
硫酸化したナノ結晶で被覆したガラスビーズを４０℃で２時間乾燥場所に貯蔵する。
次に、ビーズは、デシケータ内で、Ｐ_２Ｏ_５の存在下で５０℃で１４時間乾燥される。
セルロースの硫酸化したナノ結晶は、蒸留水でビーズを洗浄することにより再生され、次いで、１０分から３０分の間１０，０００〜７６，０００ｒｐｍで逐次の遠心力を与えて、コロイドの懸濁液を得る。
最後に、集めた生成物を中性まで透析して、残った電解質はイオン交換樹脂（混合ベッド樹脂ＴＭＤ−８、水素および水酸化物の成型品）に除去される。

手順３： ポスト硫酸化した細菌セルロースのナノ結晶の脱硫酸化
手順２に従ってポスト硫酸化した細菌セルロースのナノ結晶２．２％の懸濁液は、１００℃で２．５ＮのＨＣｌ中で３時間加熱されて、その後５分間で６回６，０００ｒｐｍで遠心力洗浄される。
集めた生成物は次に中性まで透析され、残りの電解質はイオン交換樹脂（混合ベッド樹脂ＴＭＤ−８）に除去される。

手順４： 木綿から誘導されるセルロースの硫酸化ナノ結晶の調整
木綿セルロースのナノ結晶を得る方法は、例えば、Ｅｌａｚｚｏｕｚｉ−Ｈａｆｒａｏｕｉ等（２００８）に記載されている。
２５ｇの紙が７００ｍＬの脱イオン水中で給湿され、その後、溶液は、均質な混合物が得られるまで混合される。水の過剰分は次に濾過で除去する。
結果の生成物は、３０分間攪拌して７２℃に維持した６１％の硫酸溶液５００ｍＬ中で懸濁される。
懸濁液は、次に冷却され、８，０００ｒｐｍで１５分間の連続遠心分離手順を通して超純水で洗浄され、蒸留水から成る受取り相で三日間、中性になるまで透析される。
次に、残りの電解質は、混合したベッド樹脂（ＴＭＤ−８、水素とヒドロキシルの成型品）を用いて４日間で除去される。
硫酸化木綿でできた最終分散体は４℃で貯蔵される。

手順５： 硫酸化木綿のナノ結晶の脱硫酸化
手順４による硫酸化木綿のナノ結晶の脱硫酸化は、酸処理という手段で実施される。その実施には、１３ｇ／Ｌに濃縮した硫酸化木綿のナノ結晶の懸濁液５ｍＬに加えたＨＣｌの溶液５Ｎかトリフルオロ酢酸の溶液１０Ｎ（ＴＦＡ）を５ｍＬ用いている。
こうした酸処理は、密閉容器の中で実施され、攪拌状態で９８〜１００℃の温度まで、１、２、５または１０時間加熱される。
別法としては、ＴＦＡ溶液１０Ｍの５ｍＬが、攪拌状態で８０℃での１０時間の培養で、木綿のナノ結晶５ｍＬに加えられる。
こうした２つの結果生成物を、遠心力（６回、６，０００ｒｐｍ、５〜７分間）によって水洗した。

手順６： 電導度滴定を介する硫酸化度の測定
電導度滴定を用いることは、セルロースのナノ結晶の硫酸化度を決定する方法である。
こうした方法は、例えば、Ｇｏｕｓｓｅ等、２００２，Ｐｏｌｙｍｅｒ ４３，２６４５−２６５１に記載がある。
セルロースのナノ結晶（０．１％の重量／容量比）の水性懸濁液５０ｍＬは、ＮａＯＨの０．０１Ｍの溶液で滴定する前に、１０分間ガス抜き攪拌状態で維持される。
グラフト化した硫酸塩の量は以下の考慮をすることにより計算される。すなわち、唯一のヒドロキシル基ＯＨが各グルコース単位で置換できることを考慮するのである。かくして、硫酸塩置換の程度（ＤＳ）が以下の式で与えられる。
ＤＳ＝（Ｖ_ｅｑ×Ｃ_ＮａＯＨ×Ｍ_Ｗ）／ｍ
Ｍ_Ｗ＝１６２／（１−８０×Ｖｅｑ×Ｃ_ＮａＯＨ）／ｍ）
ここで、
Ｖ_ｅｑは、当量点が得られるまでのＮａＯＨのｍｌ量を表し、
Ｃ_ＮａＯＨは、ｍｏｌ/Ｌで表したＮａＯＨの濃度であり、
Ｍ_Ｗは、グルコース単位の平均分子量であり、
ｍは、滴定したセルロースの重量であり、
８０は、硫酸化したグルコース単位の分子量と硫酸化していないグルコース単位の分子量との相違を意味するよう意図している。
これらの等式から帰結する値は、グルコシド単位の表面部分(ＧＳＦ)で訂正して、表面上の置換度（ＤＳｓ）が得られる。
セルロース鎖の構造によれば、第一のＯＨ基(Ｃ６)のみをエステル化してもよく、これらのＯＨ基の５０％だけが、交互の配座故、表面でアクセスできる。このようにして、最大ＤＳは０．５である。
サンプルは、種々の形態を提示しており、全ての異なったセルロース粒子に広く適用できるので、断面比（ｋ）を考慮することによりグルコースの表面部分（ＧＳＦ）の値を決定するために、粒子の長さがどうあれ、一般式が特定された。
かくして、与えられた幅（Ｗｘｌ）と外観比（ｋ）に対しては、
GSF(k)=((2^*((k^*0.596)+0.532))/W×l)-4^*((k^*0.532^*0.596)/W×l²)。

手順７： 透過型電子顕微鏡検査（ＴＥＭ）
セルロースのナノ結晶（０．１％の重量／容量）の２０μＬの水性懸濁液を、電子顕微鏡検査用の炭素コーティングしたグリッドに付着する。吸収した溶媒が過剰の場合、サンプルには、酢酸ウラニル(水中２％)を加えて印付けする。
電子顕微鏡検査用グリッドは、４０℃の炉で乾燥される。
次に、グリッドを、透過型電子顕微鏡ＪＥＯＬ（８０ｋＶ）で検査した。

手順８： ナノ結晶で安定化したＯ／Ｗエマルションの調整
第一のピッカリング水中油エマルションは、既知のセルロースのナノ結晶濃度で水性相を実行することによって調整される。
追加のエマルションは、３０：７０の油水比で調整される。この調整は、（追加の希釈のない）エマルションの重量に対して０．５重量％の濃度のナノ粒子を含む水性相から開始される。
エッペンドルフ管中で、０．３ｍＬのヘキサデカンを０．７ｍＬの水性懸濁液に追加する。混合物は、超音波に基づく２秒間の処理時間と５秒間の休止時間とが交互となる処理を３０秒間受ける。

手順９： 安定性の試験、光学的顕微鏡検査
手順８に従って得られるエマルションは、１０，０００ｇで３０秒間遠心分離される。水に対してヘキサデカンの密度に差異がある結果、クリーミングが観察される。エマルションの容量は遠心分離の前後で評価する。
ピッカリング溶液約１５μＬを蒸留水１ｍＬに混和する。生産物は渦流を用いて混合し、その後液滴をブレードに付着させて、顕微鏡で観察する。
液滴の直径は、得られた写真から、「ＩｍａｇｅＪ」ソフトウェアを用いて、集めた写真を分析することで計測される。
さらに、そうした結果は、光回折装置とフラウンホーファー回折方程式を用いるＭａｌｖｅｒｎ Ｍａｓｔｅｒ Ｓｉｚｅｒ装置を通して決定される液滴の寸法分布に対比された。本実施例では、測定を行う直前にＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）を添加することにより、クラスターになるリスクは制限されることになる。

手順１０： 走査型電子顕微鏡検査ＳＥＭ
走査型電子顕微鏡検査（ＳＥＭ）を介して観察するエマルションサンプルを調整するために、２８０〜３８０ｍｇのスチレン／開始剤の混合物（ｓｔ：Ｖ−６５ １２０：１ 重量／重量比）を、１．０〜１．５ｍＬの水サンプル溶液の０．５％溶液と組み合わせて、１〜２分間超音波に曝して、窒素で１０分間脱ガスする。
エマルションは、超音波によって３０秒間（３秒間のパルスと５秒間の間隔）で得られた。
その後、５００μＬの水を系に加えて、それから渦流に曝す。
この系を、窒素で１０分間脱ガスし、重合化は攪拌しなくとも６３℃、２４時間で起こる。
結果の調整物は、伝統的な走査型電子顕微鏡技術に従う金属化工程を行ってから、観察する。
走査型電子顕微鏡技術による観察のために、エマルションのサンプルは、さらに別の開始剤、すなわち、以下の手順によるＡＩＢＮ（アゾ−ビスイソブチロニトリル）で調整することもできる、すなわち、
１０分間窒素の下で３ｇ／Ｌで５０ｍＭのナノ結晶懸濁液１７．５ｍＬを脱ガスし攪拌する工程と、
７．５ｍＬのスチレンと６９．８ｍｇのＡＩＢＮを添加する工程と、
超音波乳化を１分間行う工程と、
１０分間の脱ガスする工程と、さらに
７０℃で攪拌しながら１〜２４時間重合する工程
である。
結果の調整物は、従来の走査型電子顕微鏡技術による金属化工程を行ってから、観察する。

手順１１： 細菌セルロースのナノ結晶のアセチル化
細菌セルロースのナノ結晶１．３４％を含む懸濁液５ｍＬを１００％の酢酸溶液の４０ｍＬと組み合わせる。
水をロータリエバポレータでの蒸留を介して次第に酢酸と交換し（水浴温度は４０℃より低い）、その後、５回（１０，０００ｇで５分間）の遠心作用を加える。
４０ｍＬの酢酸のサンプルは２部分に分割する。
これら２部分は、組み合わせて４０℃５分間そして５％の触媒６μＬで１分間加熱する。
その後、９８％の無水酢酸と酢酸１００％（容量比で１：１）とから成る混合物２．５ｍＬを加える。
液体結晶の存在を検知するために、サンプル溶液を、偏光された光の下で観察する。
反応は、一部分（Ｂ１）用の１分後あるいは他の部分（Ｂ２）用の３分後に、水（比１：１、ｖ／ｖ）を加えることで停止される。
得られた全ての溶液を最終的に超遠心分離（１０，０００ｇで１０〜３０分間）にかけることで、生成物を集めて洗浄することができる。
結果の生成物は、３時間、混合したベッド樹脂と組み合わせてから濾過する。

手順１２： 木綿セルロースのナノ結晶のアセチル化
木綿の脱硫酸ナノ粒子（手順５−ナノ粒子がＨＣｌの２．５Ｎで３時間脱硫酸されたを参照）の２．４重量％の懸濁液１０ｍＬが９０ｍＬの１００％の酢酸と組み合わされる。
水は、ロータリエバポレータ（水浴温度は４０℃より低かった）で蒸留により酢酸と次第に交換されて、その後、遠心処理が７分間１０，０００ｇで５回実施される。
酢酸中のサンプル容量８０ｍＬが２留分に分割される。

第１の方法
両留分は、触媒の１９０μＬで、すなわち、酢酸中、５重量％の硫酸溶液で６０℃まで加熱されて、攪拌された。
５分後、９８％の無水酢酸と１００％の酢酸とでｖ／ｖで１：１の比で作った５ｍＬの混合物を添加する。そして、サンプル溶液を、偏光で光調整した観察の下に置き、サンプル中における液体結晶の挙動を監視した。
液体結晶への変態を観察すると、反応は氷浴で冷却することで停止する。加えて、８０％の酢酸１０ｍＬ、すなわちサンプル溶液の半量を丸フラスコ、次に水中に混和する。
反応は、最初の留分に対しては、１．５分後に、第２の留分に対しては、０．５分後に停止される。
最後には、得られた第２サンプルの溶液の超遠心作用（１５〜３０分間６５，０００ｒｐｍ）が、生成物を回収し水洗するために行われて、残余の電解質は、濾過前の３時間でイオン交換樹脂に除去される。

第２の方法
サンプル（ｃ−ｗｈ３）の一部を攪拌状態４０℃で５分間加熱してから１分後に５％の触媒１９０μＬ（上を参照）を用いる。
その後、９８％の無水酢酸と１００％の酢酸の混合物（ｖ／ｖで１：１の比）５ｍＬを加え、溶液サンプルを偏光の下で観察し、サンプル中の液体結晶の挙動を制御する。
反応は、１：１ｖ／ｖの比に従って水を加えることで１分後に停止する。
他の部分（ｃ-ｗｈ４）は、攪拌しながら５分間４０℃で加熱し、その後そこに、１：１の比ｖ／ｖに従って９８％の無水酢酸と１００％の酢酸とで調整した混合物５ｍＬを加える。
次いで、５％の触媒（上記を参照）６μＬを混合物に追加し、反応は、水を１：１の比ｖ／ｖに従って加えることで１分以内に停止する。
最後に、生成物を回収し水洗するために、全ての溶液に超遠心作用（１５〜３０分間で６５，０００ｒｐｍの）を受けさせる。残りの電解質は、濾過前３時間イオン交換樹脂に除去される。

９８％の無水酢酸によるアセチル化
（ｃ−ｗｈは３時間ＨＣｌ２．５Ｎで脱硫酸化した）２．４重量％の脱硫酸した木綿ホイスカーの溶液１０ｍＬを、１００％酢酸の９０ｍＬと組み合わせる。水は、ロータリーエバポレータ（得られる水浴温度は４０℃より低い）で除去される。
ａ） ９８％の無水酢酸４ｍＬを、１分間の攪拌後得られる４０ｍＬの溶液に添加する。その後、約９０ｍＬの水をそこへ添加する（１ＡＡ−ｄ−ｃ−ＷＨ）。
ｂ） ９８％の無水酢酸１２ｍＬを、１５分間の攪拌後得られた溶液４０ｍＬに追加する。そこへ約８０ｍＬの水をその後追加する（３ＡＡ−ｄ−ｃ−ＷＨ）。
両サンプルとも、遠心分離で水洗し、３時間樹脂ベッドで貯蔵し、その後、濾過する。

９８％の無水酢酸を用いる段階的アセチル化
２．４重量％の脱硫酸木綿ホイスカー（このｃ−ｗｈは２．５ＮのＨＣｌで３時間脱硫酸してある）の５ｍＬの溶液を、９８％の無水酢酸０．５ｍＬと組み合わせる。反応は、攪拌状態で１０分間維持される。これと同じ手順を９回繰り返す。
次に、混合物を２留分に分割する。
ａ） １留分は、遠心分離法で水洗し、樹脂ベッドで３時間貯蔵し、その後濾過を受けさせる（留分ＳＴＷ１）。
ｂ） 他の留分は、無水酸の存在下４℃で夜通し貯蔵し、遠心分離法で水洗し、樹脂ベッドで３時間貯蔵し、その後濾過する（留分ＳＴＷ２）。

手順１３： ポリ-ｅ-カプロラクトンの表面上のグラフト化
ポリ-ｅ-カプロラクトンの表面上のグラフト化は、ＢＣＮと木綿ホイスカー上で起きる。
５０ｍｇの乾燥したホイスカーを８６０ｍｇのｅ-カプロラクトンと４８時間組み合わせる。
次に、８００ｍｇのポリ−ｅ-カプロラクトンを加えて、分散を５×１０秒間行う。
１．５μＬのベンジルアルコールを、共開始剤として加え、その後窒素で３０分間ガス抜きする。
溶液を、９５℃まで加熱して、そこへ２７μＬのＳｎ（Ｏｃｔ）_２を窒素雰囲気で追加する。
重合は、生成物を２ｍＬのＴＨＦ中に再分散し、濾過しメタノールで洗浄する前に、１８時間継続する。

Ｂ．結果
結果１：細菌セルロースのナノ粒子を用いるエマルションの安定化
細菌セルロースのナノ結晶は、手順１に従って得られ、中性粒子から構成される。
以下に示すように、こうしたナノ結晶は、特に安定なピッカリングエマルションを形成する顕著な特性を持っている。
そうしたエマルションは、異なったヘキサデカン／水相比で、すなわち１０：９０から５０：５０までの比で、手順８に従って調整される。
かくして、エマルション中の粒子濃度は、前記エマルション中の水の体積分率に依存して変動する。
手順９に従う光学的顕微鏡分析は、以下の表１で詳細にする結果を与える。

液滴の数、平均面積、数値での平均直径（平均Ｄｎ）、重量での平均直径（平均Ｄｗ）、多分散性（平均Ｄｗ／平均Ｄｎ）、およびクラスターのパーセントの測定値は、Ｐｕｔａｕｘ等に記載があるように有効である。（１９９９、「生物学的マクロ分子の国際ジャーナル」“Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ”，Ｖｏｌ．２６（２−３）：１４５−１５０、およびＢａｒａｋａｔ等、２００７，「生物マクロ分子」“Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ”，Ｖｏｌ．８（４）：１２３６−１２４５）
これらの種々の比に対しては、ほぼ同一の平均直径が、像解析で、すなわち、１．１３±０．２の多分散を持つ４±２μｍで測定される。
主たる相違は、集塊速度にある。この速度は、疎水性相のｍＬ当りの粒子数の低下と共に減少する。
これらの結果に従ってかつ集塊現象を制限するために、以下の実験用の３０:７０の比を選定する。
種々の条件（天候、温度）下で貯蔵するサンプルの安定性は、手順９に従って評価する。
液滴の寸法の変動は、４℃か４０℃でのサンプルの一ヶ月の貯蔵後でもあるいは８０℃での３時間までの間、観察できなかった。

結果２：セルロースのナノ結晶の特性化
手順１〜５に従って得られる細菌セルロースのナノ結晶は、手順７に従って透過型電子顕微鏡学で特徴付けられる。ナノ結晶の表面特徴とエマルションの特徴は、手順６と９に従って決定される。
得られた結果は、以下の表２に要約される。

表２で注目すべきは、硫酸塩イオンが単一電荷を担持するという事実の故に、電荷密度は、ｅ．ｎｍ^−２か硫酸塩ｎｍ^-2のどちらかで異なることなく表記できることである。
電子顕微鏡学の分析は、粒子が全て縦長の形態をしていることを示している。
セルロースのナノ結晶の全てに対して、硫酸媒介した加水分解は長さを短縮する傾向がある。例えば、硫酸化工程の後は、著しい幅の変動なしに、ＢＣＮは９１９ｎｍから６４４ｎｍまで短縮する。
対照的に、塩酸媒介した加水分解は、表面セルロースのナノ結晶を剥離する傾向があり、従って硫酸塩の基を減少し除去さえする傾向、それ故、対応する電荷を減少させるか除去する傾向がある。
対応するエマルションは、(少なくとも１年の長さも)高度に安定であり、加熱と凍結の温度（８０℃で２時間）に耐えるものである。

結果３：イオン力のエマルション安定に対する影響
エマルションは、手順８で説明した木綿セルロースのナノ結晶から調整された。
エマルションを調整するために、イオン力の増加する値を持つ水性材料を用いた。
より正確に述べれば、以下の表３に表示してあるように、増加するＮａＣｌの最終濃度値を持つ液体の水性材料を用いた。

結果は、表３と図１に同時に提示してある。
表３に表示した結果は、クリーミング（遠心分離）後に得られるエマルションの肉厚発生を表している。結果は、ｍｍで表す相対値、エマルション化した容量百分率、そして添加ＮａＣｌに起因する表面電荷の選別レベルを表示するゼータポテンシャル値である。

第１図に与える結果は、２０ｍＬのＮａＣｌの最終濃度がもたらすイオン力値に達するとすぐに、安定が本発明のエマルションでどのように得られるかをさらに明確に図示している。

Claims (25)

1. 水性相に分散した疎水性相を備えるエマルション形態の組成物であって、この組成物は前記エマルションを安定化できる乳化粒子を含有しており、前記粒子の少なくとも数個は、長尺形をしており、以下の特長：２５ｎｍ〜１μｍの長さと５〜３０ｎｍの幅を充足するセルロースのナノ結晶から成ることを特徴とする組成物。
2. 請求項１の組成物であって、セルロースのナノ結晶は、以下の特長：１００ｎｍ〜１μｍの長さと５〜２０ｎｍの幅を充足することを特徴とする組成物。
3. 請求項１または２の組成物であって、セルロースのナノ結晶は、１より高く１００より低い、好ましくは、１０〜５５の範囲の、長さ対幅比を持つことを特徴とする組成物。
4. 請求項１ないし３の任意の項の組成物であって、セルロースのナノ結晶は、最大０．５ｅ．ｎｍ^−２の表面電荷密度（ｅは素電荷を表す）を持つことを特徴とする組成物。
5. 請求項４の組成物であって、セルロースのナノ結晶は、０.０１ｅ．ｎｍ^−２〜０．３１ｅ．ｎｍ^−２の表面電荷密度の電荷表面を持つことを特徴とする組成物。
6. 請求項５の組成物であって、セルロースのナノ結晶は、表面負電荷を持つことを特徴とする組成物。
7. 請求項６の組成物であって、セルロースのナノ結晶は、その表面に表面電荷担持の陰イオン基を持つことを特徴とする組成物。
8. 請求項７の組成物であって、セルロースのナノ結晶の陰イオン基は、スルホン酸塩、カルボン酸塩、燐酸塩、ホスホン酸塩および硫酸塩の基から選択されることを特徴とする組成物。
9. 請求項４の組成物であって、セルロースのナノ結晶は、中性表面を持っており、この表面の電荷密度は０.０１ｅ．ｎｍ^−２以下であることを特徴とする組成物。
10. 請求項１ないし９の任意の項の組成物であって、前記組成物は、１０ｍＭのＮａＣｌに対応するイオン力より低いイオン力を持ち、セルロースのナノ結晶は、最大０.０３ｅ．ｎｍ^−２の表面電荷密度を持つことを特徴とする組成物。
11. 請求項１ないし１０の任意の項の組成物であって、セルロースナノ結晶は、その表面に疎水基を持つことを特徴とする組成物。
12. 請求項１１の組成物であって、セルロースのナノ結晶の疎水基はアセチル基から成ることを特徴とする組成物。
13. 請求項１ないし１２の任意の項の組成物であって、前記組成物の全重量に対して、０.０３５重量％から２重量％、好ましくは、０.０５重量％から１重量％のセルロースのナノ結晶を持つことを特徴とする組成物。
14. 請求項１ないし１３の任意の項の組成物であって、疎水性相は、前記組成物の全重量に対して５重量％から４５重量％までを示すことを特徴とする組成物。
15. 請求項１ないし１４の任意の項の組成物であって、疎水性相は、植物油、動物油、鉱物油、合成油、疎水性有機溶媒、および疎水性液体ポリマーから選択されることを特徴とする組成物。
16. 請求項１ないし１５の任意の項の組成物であって、組成物は、食品組成物、化粧品組成物、薬組成物および植物衛生の組成物から選択されることを特徴とする組成物。
17. 水性相に分散した疎水性相から成るエマルションを安定化するための、請求項１ないし１２の任意の項に特定したセルロースのナノ結晶の使用。
18. 請求項１ないし１６の任意の項に記載したエマルションの形態の組成物を調整する、以下の工程を備える方法、
    （ａ） 請求項１ないし１２の任意の項に記載したようなセルロースのナノ結晶を調整する工程、および
    （ｂ） その後、前記エマルションを安定化するために、前記セルロースのナノ結晶を前記組成物の水性相に混和する工程。
19. 請求項１８による方法であって、工程(ａ)で得られるセルロースのナノ結晶は、セルロースから生産方法を通して得られ、また、前記生産方法は、以下の方法、すなわち、機械的分別、調整した化学的加水分解、および溶解／再結晶化の方法から選択されることを特徴とする方法。
20. 請求項１９による方法であって、セルロースのナノ結晶を製造する方法には、前記セルロースのナノ結晶のポスト改質方法が続き、この方法の終わりに、ナノ結晶の表面電荷密度と疎水性の両方または一方が改質されることを特徴とする方法。
21. 請求項２０による方法であって、ポスト改質法は、表面の電荷担持基を導入するか加水分解する方法から成ることを特徴とする方法。
22. 請求項２１による方法であって、ポスト改質法は、スルホン酸塩、カルボン酸塩、燐酸塩、ホスホン酸塩および硫酸塩の基から選択される表面基を導入するか加水分解する工程を備えることを特徴とする方法。
23. 請求項２１か２２のどちらかによる方法であって、製造方法は、表面に硫酸基を備えたセルロースのナノ結晶を得るために、硫酸媒介の調整酸のセルロース用加水分解法から構成されていること、追加のポスト改質法は、前記硫酸基のための制御された加水分解から構成されていることを特徴とする方法。
24. 請求項２１か２２のどちらかによる方法であって、製造方法は、塩酸媒介の調整酸のセルロース用加水分解法から構成されており、追加のポスト改質法は、前記セルロースのナノ結晶のポスト硫酸化処理から構成されていることを特徴とする方法。
25. 請求項１８ないし２４の任意の項による方法であって、セルロースは、以下の種々の起源の少なくとも１つの中から、すなわち、植物、動物、バクテリアか藻類からか、あるいは、市場で得られる変換したセルロースから再生したものから選定されることを特徴とする方法。