Los tensioactivos son esenciales en la generación de gotas microfluídicas, donde resulta crucial un control preciso sobre la formación y la estabilidad de las gotas. Al reducir la tensión interfacial y estabilizar las emulsiones, los tensioactivos permiten la producción de gotas uniformes, lo que los convierte en indispensables en sectores como el farmacéutico, el cosmético, el biotecnológico y el alimentario.
En este blog, analizaremos algunos de los tensioactivos más utilizados para la generación de gotas en microfluídica y destacaremos las ventajas de FluoSurf™, los tensioactivos de alto rendimiento de Emulseo.
Resumen de los tensioactivos más comunes para la generación de gotas
La elección del tensioactivo adecuado es fundamental para lograr una formación de gotitas en microfluídica. Dependiendo del tipo de emulsión, se utilizan diferentes tensioactivos para estabilizar los sistemas de aceite en agua (O/W) o de agua en aceite (W/O).
- Los emulsionantes O/W ayudan a dispersar las gotitas de aceite en una fase acuosa continua. Se trata, por lo general, de tensioactivos hidrófilos con un valor elevado de HLB (equilibrio hidrófilo-lipófilo).
- Los emulsionantes «W/O» estabilizan las gotas de agua en una fase oleosa, lo que requiere tensioactivos más lipofílicos con un valor HLB más bajo.
En los siguientes apartados se describirán algunos de los tensioactivos más utilizados para la emulsificación tanto de tipo «O/W» como de tipo «W/O» en la generación de gotas microfluídicas.
Tensioactivos habituales para la formación de gotitas de aceite en agua
En las emulsiones O/W, la fase continua es el agua, mientras que la fase dispersa es el aceite. Por lo tanto, estas emulsiones requieren tensioactivos hidrófilos con un elevado equilibrio hidrofílico-lipofílico (HLB) (normalmente superior a 8 o 9) para estabilizar eficazmente las gotitas y evitar su coalescencia. La estabilización se produce mediante repulsión electrostática (tensioactivos cargados) o impedimento estérico (tensioactivos no iónicos), dependiendo de la formulación. Muchos tensioactivos para emulsiones O/W son biocompatibles, lo que los hace adecuados para aplicaciones farmacéuticas y biológicas.
Entre los tensioactivos más habituales utilizados en las emulsiones de tipo «aceite en agua» se encuentran:
- Tween 20 (polisorbato 20) – Tensioactivo no iónico muy utilizado, conocido por su biocompatibilidad y su eficacia para estabilizar emulsiones, que se emplea habitualmente en ensayos biológicos, en la administración de fármacos y en emulsiones alimentarias.
- Tween 80 (polisorbato 80) – Similar al Tween 20, pero con mayor hidrofobicidad, lo que lo hace adecuado para emulsionar una gama más amplia de aceites; se emplea con frecuencia en formulaciones farmacéuticas y cosméticos.
- Dodecilsulfato de sodio (SDS) – Un tensioactivo aniónico que proporciona una fuerte estabilización electrostática, lo que evita la coalescencia de las gotas; se utiliza ampliamente en la solubilización de proteínas y en la extracción de ADN y ARN.
- Pluronic F-68 – Un tensioactivo copolímero tribloque no iónico que se utiliza habitualmente en aplicaciones biológicas y farmacéuticas, como los medios de cultivo celular y la administración de fármacos.
- CTAB (bromuro de cetiltrimetilamonio) – Tensioactivo catiónico utilizado en aplicaciones especializadas que requieren un control de las cargas superficiales; se emplea a menudo en la síntesis de nanopartículas, la extracción de ADN y las formulaciones antimicrobianas.
Tensioactivos habituales para la formación de gotitas de agua en aceite
En las emulsiones «agua en aceite» (W/O), la fase continua es el aceite, mientras que la fase dispersa está formada por gotitas de agua. Estas emulsiones requieren tensioactivos lipofílicos con un bajo índice de equilibrio hidrofílico-lipofílico (HLB) (normalmente inferior a 7) para estabilizar las gotitas de agua y evitar su coalescencia. Los mecanismos de estabilización varían: los tensioactivos no iónicos proporcionan un impedimento estérico, mientras que los tensioactivos fluorados especializados ofrecen un mayor control de las gotitas.
Entre los tensioactivos más habituales utilizados en las emulsiones W/O se encuentran:
- Span 80 (monooleato de sorbitán) – Un tensioactivo no iónico muy utilizado, conocido por su eficacia a la hora de estabilizar las gotas de agua en el aceite, que se aplica habitualmente en emulsiones alimentarias y formulaciones farmacéuticas.
- Otros ésteres de sorbitán (p. ej., Span 60, Span 85 …) – Grupo de tensioactivos con excelentes propiedades emulsionantes, ampliamente utilizados en cosmética, productos farmacéuticos y aplicaciones industriales.
- PGPR (polirricinoleato de poliglicerol – E476) – Se utiliza con frecuencia en las industrias alimentaria y farmacéutica, especialmente en la producción de chocolate y en los sistemas de administración de fármacos.
💡 En algunas aplicaciones, la combinación de varios tensioactivos puede mejorar la estabilidad de las gotitas y el rendimiento. Mediante una selección y mezcla cuidadosas de tensioactivos con propiedades complementarias—como un tensioactivo no iónico para la estabilización estérica y un tensioactivo iónico para la repulsión electrostática—, es posible ajustar con precisión la estabilidad de la emulsión, el tamaño de las gotitas y las propiedades interfaciales para satisfacer necesidades experimentales específicas.
La selección del tensioactivo adecuado es fundamental para garantizar una generación de gotas estable y eficiente. La herramienta que se muestra a continuación ofrece una forma sencilla de identificar tensioactivos adecuados en función del tipo de emulsión (O/W o W/O), al tiempo que muestra propiedades fisicoquímicas clave, como la concentración micelar crítica (CMC), el equilibrio hidrofílico-lipofílico (HLB) y el peso molecular. Sirve como referencia rápida para aplicaciones microfluídicas que requieren una selección precisa del tensioactivo.
🚨 El sistema de equilibrio hidrofílico-lipofílico (HLB) oscila tradicionalmente entre 0 y 20, pero algunos tensioactivos superan el 20 debido a métodos de cálculo alternativos o a una hidrofílicidad extrema. A los tensioactivos altamente solubles en agua, especialmente a los iónicos, se les pueden asignar valores de HLB más altos para clasificar mejor sus propiedades emulsionantes. Aunque la escala HLB estándar sigue siendo ampliamente utilizada, estos valores ampliados ayudan a diferenciar los tensioactivos altamente hidrofílicos.
FluoSurf deEmulseo
Los tensioactivos FluoSurf™ son tensioactivos no iónicos fluorados avanzados, formulados específicamente para estabilizar gotitas acuosas en aceites fluorados (W/O) para aplicaciones químicas y biotecnológicas. Desarrollados por Emulseo, estos tensioactivos de alto rendimiento son especialmente adecuados para experimentos microfluídicos basados en gotitas, como la PCR digital con gotitas (ddPCR) y el análisis « single-cell ».
Gracias a su excepcional estabilidad, biocompatibilidad y pureza, los tensioactivos FluoSurf garantizan una generación fiable de gotas, al tiempo que minimizan las fugas y mantienen la consistencia en todos los experimentos. Su producción escalable y su estricto control de calidad garantizan la reproducibilidad, lo que los convierte en la opción ideal para investigadores y empresas que requieren precisión y eficiencia en los flujos de trabajo microfluídicos.
Cada variante de FluoSurf está diseñada para aplicaciones específicas, al tiempo que conserva las ventajas fundamentales de alta monodispersidad, estabilidad de las gotas y biocompatibilidad. A continuación , analizamos los diferentes tensioactivos FluoSurf que ofrece Emulseo, destacando sus propiedades fisicoquímicas y sus aplicaciones.
FluoSurf™ - Neat
FluoSurf™ puro es la forma pura y sin diluir de FluoSurf, lo que permite a los investigadores ajustar con precisión las concentraciones de tensioactivo a sus necesidades experimentales específicas. Antes de su uso, debe diluirse en un aceite fluorado, como elFluo-Oil 7500 o Fluo-Oil 40— y dejarse reposar toda la noche para garantizar un rendimiento óptimo. Para mayor comodidad, también está disponible como formulación prediluida y lista para usar en la concentración deseada.
FluoSurf-C™
FluoSurf-C™ es un tensioactivo fluorado de alto rendimiento optimizado para estabilizar gotitas acuosas en aceites fluorados. Es ideal para aplicaciones microfluídicas, como la PCR digital con gotitas (ddPCR) y el análisis « single-cell », ya que garantiza una formación de gotitas estable y reproducible. Con la misma fórmula de confianza que el FluoSurf™, ofrece un rendimiento fiable para una amplia variedad de aplicaciones químicas y biotecnológicas.
FluoSurf-O™
FluoSurf-O™ está diseñado para aplicaciones basadas en fluorescencia en las que es esencial contar con una señal de fondo mínima. Conserva todas las ventajas de FluoSurf-C™ y, al mismo tiempo, ofrece una autofluorescencia ultrabaja, lo que lo hace especialmente adecuado para experimentos que requieren una detección óptica precisa a bajas concentraciones de colorante.
FluoSurf-S™
FluoSurf-S™ está diseñado para aplicaciones exigentes que requieren la generación de gotas a alta frecuencia y estabilidad en condiciones extremas, como los ciclos térmicos en la ddPCR. Su menor peso molecular mejora la compatibilidad con soluciones acuosas viscosas. Sin embargo, no se recomienda su uso con colorantes debido al riesgo de contaminación cruzada.
Para facilitar la comprensión de las características clave que influyen en el rendimiento de los tensioactivos FluoSurf™, a continuación se presenta una tabla en la que se resumen las propiedades fisicoquímicas más importantes.
| Tensioactivo | FluoSurf™ | FluoSurf-C™ | FluoSurf-O™ | FluoSurf-S™ |
|---|---|---|---|---|
| CMC en HFE 7500 (% p/p) | 0.03 | 0.2 | 0.2 | 0.03 |
| Valor HLB | 3.9 | 1.5 | 1.5 | 3.9 |
| Peso molecular (kg/mol) | 7-13 | 7-13 | 7-13 | 3-5 |
| Tensión interfacial al 4 % en peso de en HFE 7500 (mN/m) | 4 | 10 | 10 | 4 |
💡 Los tensioactivosFluoSurf™ deben diluirse adecuadamente enFluo-Oil 7500, Fluo-Oil 40, Fluo-Oil 200 o Fluo-Oil 135 de Emulseo antes de su uso. Para mayor comodidad, estos tensioactivos también pueden suministrarse ya diluidos en la concentración deseada.
¿Qué tensioactivo FluoSurf™ es el más adecuado para tu aplicación?
Los tensioactivos FluoSurf™ están diseñados para facilitar una amplia gama de aplicaciones microfluídicas, ofreciendo una estabilidad, biocompatibilidad y pureza excepcionales. Son ideales para la generación de gotitas de agua en aceite, el análisis de «single-cell », la clasificación celular, la encapsulación y las técnicas basadas en la PCR. Además, los tensioactivos FluoSurf™ estabilizan las gotitas utilizadas para la formación de microesferas de alginato, poliacrilato, agarosa y epoxi, así como para aplicaciones de cultivo celular en 3D. Ya sea para investigación básica o para procesos biotecnológicos avanzados, garantizan un rendimiento fiable y una reproducibilidad en diversos flujos de trabajo experimentales.
Las tablas siguientes muestran la idoneidad de los tensioactivos FluoSurf™ para diversas aplicaciones, en función de sus formulaciones específicas; cada una de ellas corresponde a una variante de FluoSurf™ (C, O o S) diluida en diferentes disolventesEmulseo de Emulseo (Fluo-Oil 40, Fluo-Oil 135, Fluo-Oil 200 o Fluo-Oil 7500). Estas formulaciones determinan el rendimiento del tensioactivo en las distintas aplicaciones.
💡 Las clasificaciones —A, B, C y D— ayudan a identificar la formulación más adecuada, donde:
- A indica la recomendación principal,
- La letra «B» indica una gran idoneidad,
- La letra «C» indica un rendimiento aceptable, aunque no óptimo,
- La letra «D» indica que la formulación no se recomienda para esa aplicación.
Idoneidad de las formulaciones de FluoSurf™-C para diferentes aplicaciones
Aceite de dilución Aplicación | Fluo-Oil 40 | Fluo-Oil 135 | Fluo-Oil 200 | Fluo-Oil 7500 |
|---|---|---|---|---|
| ddPCR (30 ciclos de PCR) | D | A | D | A |
| ddPCR (40 ciclos de PCR) | D | D | D | D |
| Encapsulación de pequeños colorantes es / problemas de fugas | A | B | A | C |
| Mediciones de fluorescencia | C | C | C | C |
Idoneidad de las formulaciones de FluoSurf™-O para diferentes aplicaciones
Aceite de dilución Aplicación | Fluo-Oil 40 | Fluo-Oil 135 | Fluo-Oil 200 | Fluo-Oil 7500 |
|---|---|---|---|---|
| ddPCR (30 ciclos de PCR) | D | A | D | A |
| ddPCR (40 ciclos de PCR) | D | D | D | D |
| Encapsulación de pequeños colorantes es / problemas de fugas | A | B | A | C |
| Mediciones de fluorescencia | A | A | A | A |
Idoneidad de las formulaciones de FluoSurf™-S para diferentes aplicaciones
Aceite de dilución Aplicación | Fluo-Oil 40 | Fluo-Oil 135 | Fluo-Oil 200 | Fluo-Oil 7500 |
|---|---|---|---|---|
| ddPCR (30 ciclos de PCR) | D | A | D | A |
| ddPCR (40 ciclos de PCR) | D | A | D | A |
| Encapsulación de pequeños colorantes es / problemas de fugas | D | D | D | D |
| Mediciones de fluorescencia | B | B | B | B |
💡 Conclusión
Los tensioactivos desempeñan un papel fundamental en la generación de gotas microfluídicas, ya que garantizan la estabilidad, la precisión y la reproducibilidad de las gotas en una amplia gama de aplicaciones. La elección del tensioactivo adecuado depende del tipo específico de emulsión, de las condiciones experimentales y de las características de rendimiento deseadas. Un conocimiento profundo de las propiedades de los tensioactivos permite a los investigadores optimizar sus flujos de trabajo, ya sea para ensayos biológicos, síntesis de materiales o tecnologías avanzadas de «laboratorio en un chip».
No te pierdas más información sobre las innovaciones en microfluídica y soluciones prácticas para mejorar los experimentos basados en gotas. Hasta entonces, ¡no revientes tu gota 🫧!
📧 Si tienes alguna pregunta o comentario, no dudes en ponerte en contacto con nosotros en contact@darwin-microfluidics.com.
