Formulace čistých kosmetických produktů s ultrazvukem

Přírodní, organické složky (INCI) v kombinaci s vysokou účinností a biologickou dostupností jsou vlastnostmi inovativních čistých kosmetických produktů. Ultrazvuku se používá jako vysoce účinná a spolehlivá technika pro míchání, míchání, dispergování, nanoemulgaci a nano-zapouzdření kosmetických přísad.

Proč byste měli používat ultrazvuku pro své čisté kosmetické výrobky?

Míchání, míchání, dispergování, emulgace přísad a zapouzdření bioaktivních molekul jsou základními procesy při výrobě kosmetických produktů, produktů pro péči o pleť, kosmetiky a kosmeceutických produktů. Spolehlivé, efektivní a homogenní provedení těchto klíčových procesů je nezbytné pro získání vysoce kvalitních kosmetických produktů se zvýšenými účinky, účinností a účinností konečného produktu. Moderní high-tech přísady jsou vysoce vyvinuté látky, které vyžadují sofistikované zapracování do konečného produktu, aby se dosáhlo požadovaných účinků.

sonikace – Široké spektrum aplikací

Sonikace je vysoce účinná a spolehlivá technika homogenizace suspenzí kapalina-kapalina a pevná látka-kapalina. Zapouzdření molekul do nano-velkých lipidových nosičů (např. liposomů, niozomů, pevných lipidových nanočástic, nanostrukturovaných lipidových nosičů, micel atd.) je další důležitou aplikací vysoce výkonných ultrazvuků.
Ultrazvuku lze aplikovat na mnoho kroků při výrobě čistých, přírodních, organických kosmetických produktů, kosmetických výrobků a produktů péče o pleť a zlepšit účinnost míchání a zapouzdření aplikací. Vzhledem k tomu, že ultrazvukové mixéry poskytují intenzivní míchání a homogenizaci, lze minimalizovat použití chemických přísad, které se běžně přidávají k dosažení prodloužené stability a trvanlivosti, nebo se jim zcela vyhnout.
Sonikace vám dává konkurenční výhodu tím, že produkuje vynikající výsledky v rychlém a efektivním procesu, což vede k jednotným, homogenním suspenzím. To pozitivně ovlivňuje stabilitu produktu, trvanlivost a biokompatibilitu.

sonikace – Čistě mechanické ošetření

Ultrazvuková úprava je mírná, netepelná úprava, při které nedochází k degradaci surovin teplem. Mnoho složek, jako jsou lipidy, bioaktivní molekuly nebo esenciální oleje, je citlivých na teplo, a proto velmi těží z kontrolovaného zpracování při nízkých teplotách. Hielscher Ultrazvuková zařízení jsou přesně ovladatelná, snadno nastavitelná a lze je sledovat a ovládat pomocí ovládání emocí prohlížeče. Inteligentní software automaticky protokoluje parametry zpracování na vestavěnou SD kartu. Tyto vlastnosti usnadňují standardizaci procesů a kvality, jakož i implementaci správné výrobní praxe (GMP).

Pracovní princip sonikace

Vzhledem k tomu, že sonikace je čistě mechanické ošetření, nepřidávají se žádné přísady chemikálií, které by narušovaly filozofii čisté kosmetiky. Ultrazvukové aplikace, jako je míchání, míchání, emulgace, zapouzdření a extrakce, jsou založeny na pracovním principu akustické kavitace.
Vysoce výkonné ultrazvukové vlny jsou do suspenze připojeny pomocí ultrazvukového procesoru typu sondy. Vysoce energetické ultrazvukové vlny se šíří kapalinou a vytvářejí střídavé vysokotlaké / nízkotlaké cykly, což má za následek jev akustické kavitace. Akustická nebo ultrazvuková kavitace vede lokálně k extrémním teplotám, tlakům, rychlostem ohřevu/chlazení, tlakovým rozdílům a vysokým smykovým silám v médiu. Když kavitační bubliny implodují na povrchu částic nebo kapek, mikrotrysky a interpartikulární srážky vytvářejí efekty, jako je odlupování povrchu, eroze, rozpad částic, sonoporace a také narušení kapek a buněk. Imploze kavitačních bublin v kapalných médiích navíc vytváří makroturbulence a mikromíchání. Ultrazvukové ozařování představuje účinný způsob, jak zlepšit procesy přenosu hmoty, protože sonikace má za následek kavitaci a související mechanismy, jako je mikropohyb kapalinovými tryskami, komprese a dekomprese v materiálu s následným narušením kapiček, stejně jako vysoké rychlosti zahřívání a chlazení.
Ultrazvukové přístroje typu sondy mohou generovat velmi vysoké amplitudy, což je nezbytné pro generování působivé kavitace. Hielscher Ultrasonic vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové procesory, které mohou snadno vytvářet amplitudy 200 μm v nepřetržitém provozu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy nabízí Hielscher specifikované sonotrody (sondy) s vysokou amplitudou.
K zesílení kavitace se používají tlakové ultrazvukové reaktory a průtokové cely. Se zvyšujícími se tlaky se kavitace a kavitační smykové síly stávají destruktivnějšími a tím zlepšují ultrazvukové účinky.

Výhody ultrazvukového míchání a emulgace

Výroba homogenních směsí, disperzí, emulzí a nanoemulzí sonifikací si získala zájem výrobců kosmetických receptur díky své výjimečné energetické účinnosti, požadavkům na nízkonákladové míchací nástroje, snadné manipulaci se systémem a hlavně nízkým výrobním nákladům. Ultrazvukové míchání, míchání a emulgace zvyšuje flexibilitu při výběru povrchově aktivní látky a vnitřních struktur emulzí. (srov. Marzuki et al. 2019)

Na velikosti molekul záleží

Molekuly submikronové a nano velikosti vykazují významně zvýšenou rychlost transdermální permeace. Zatímco velké molekuly sedí na povrchu kůže a kvůli své velikosti nemohou proniknout kůží, menší molekuly jsou schopny procházet epidermis.
To znamená, že bioaktivní látky jsou transportovány do hlubších vrstev dermis, kde mohou plnit svou "práci" tím, že vyživují nebo opravují pokožku.
Významným příkladem významu velikosti molekul je kyselina hyaluronová, molekula s dlouhým řetězcem. Pokud má kyselina hyaluronová vysokou molkulární hmotnost, nemůže projít kožní bariérou a zůstává jako film na její vnější vrstvě. Nízkomolekulární kyselina hyaluronová je naopak transportována do hlubších vrstev pokožky, kde v sobě skrývá své hydratační účinky.
Dalším příkladem významu velikosti částic je oxid titaničitý a oxid zinečnatý. Oba se používají jako aktivní složky v přírodních přípravcích na ochranu proti slunečnímu záření (např. pleťové vody, zvlhčovače, spreje). Rovnoměrně malá velikost částic je důležitá, aby se zabránilo ucpání kožních pórů a tím i vzniku pupínků. S menšími částicemi se navíc snižuje nebo se nedaří bělící a lesklý účinek opalovacích krémů.

Ultrazvuková nanoemulgace se používá k výrobě naložených nanoemulzí, lipozomů a pevných lipidových nanočástic. Sonikace vytváří úzkou distribuci kapiček a nanostrukturované částice.

Zlepšený průnik kůží

Chemické látky zvyšující penetraci kůže zahrnují materiály jako l-α-lecitin, močovina, mastné kyseliny, ethanol a glykoly.

• Mezi látky zvyšující průnik kůží patří vezikulární nosiče, jako jsou liposomy a niozomy. Vezikulární nosiče jsou silné systémy pro dodávání aktivních molekul. Díky svému složení mají tu výhodu, že nesou hydrofilní i lipofilní molekuly. Hydrofilní molekuly jsou zapouzdřeny do vodného jádra a lipofilní molekuly jsou začleněny do lipidové membrány obklopující vodné jádro. Vzhledem k tomu, že stěny vezikul se skládají z fosfolipidových dvojvrstev pro liposomy a syntetických povrchově aktivních látek pro niosomy, jsou vezikuly rozpustné ve vodě, a proto jsou vysoce biokompatibilní.
  Přečtěte si více o ultrazvukem produkovaných lipozomech!
• Enzymatické látky zvyšující penetraci kůže zahrnují enzymy, jako je HMGCoA reduktáza a acetylCoA karboxyláza, které inhibují klíčové enzymy syntézy epidermálních lipidů a mění kritický molární poměr klíčových lipidů stratum corneum.
• Močovina, známá také jako karbamid, se používá ke zvýšení vstřebávání dalších aktivních kosmetických složek, protože zvyšuje propustnost pokožky.

Ultrazvukem zlepšená biologická dostupnost aktivních látek v péči o pleť

Biologická dostupnost je definována jako rychlost průniku účinné látky, aby se dostala do místa účinku. Takzvaná rychlost toku nebo množství aktivní penetrace v čase se určuje v mikrogramech/cm²/hodina. U účinných látek v kosmetických přípravcích je cílovým místem působení složky obvykle spodní část epidermis. Výjimkou jsou účinné látky, jako je oxid zinečnatý nebo oxid titaničitý, běžné složky opalovacích krémů a sprejů, protože tyto látky mají své pracovní místo na povrchu kůže, kde částice mohou obalit svou maximální absorpční kapacitu UV záření.
Biologická dostupnost účinných látek je silně ovlivněna typy použitých kosmetických přípravků. Běžnými formulacemi v produktech pro krásu a osobní péči jsou emulze olej ve vodě (O/V), emulze voda v oleji (W/O), emulze voda v oleji ve vodě (W/O/W), emulze polyolu v oleji a také hydrogely. (Polyoly používané v přírodních kosmetických přípravcích jsou sorbitol, mannitol atd.).

Ultrazvuková příprava emulze (červená voda / žlutý olej). Několik sekund sonikace promění oddělené fáze vody / oleje na jemnou emulzi.

Sonikace pro zvýšenou propustnost kůže

Propustnost kůže, a tím i biologickou dostupnost kosmetických účinných látek a kosmeceutik, lze zvýšit buď ovlivněním kožní bariéry, nebo zvýšením rozpustnosti aktivních molekul.
Aby se snížila kožní bariéra a usnadnil transport aktivních molekul do spodní části epidermis, mohou různé látky, jako jsou rozpouštědla, fosfolipidy a povrchově aktivní váčky vyrobené z fosfolipidů, stejně jako exfolianty, zlepšit pronikání účinných látek do hlubších vrstev pokožky.

• Mezi použitá rozpouštědla patří dimethylisosorbid, ethoxydiglykol, ethanol a kyselina olejová. Tato rozpouštědla jsou vysoce kompatibilní s ultrazvukovými procesy míchání, míchání a emulgace.
• Fosfolipidy jsou dobře známé tím, že zvyšují pronikání molekul rozpustných v oleji i ve vodě do pokožky. Běžně používané fosfolipidy jsou lecitin, hydrogenovaný lecitin, lysolecitin a tokoferylfosfát. Těží z ultrazvukového zpracování, protože sonikace distribuovala fosfolipidy rovnoměrně do suspenze.
• Povrchově aktivní váčky: Povrchově aktivní látky mohou tvořit multilamelární a unilamelární vezikuly s aktivními látkami. Liposomy a pevné lipidové nanočástice jsou prominentními příklady pro pronikání kůží do vezikul transportujících bioaktivní sloučeniny do cílových míst. Ultrazvuku je nejúčinnější a nejefektivnější metoda výroby liposomů, nanoliposomů a pevných lipidových nanočástic (SLN) s vysokým aktivním zatížením, účinností zapouzdření (�), stabilitou a biologickou dostupností.
• Mezi chemické exfolianty patří kyselina mléčná, glykolová, salicylová a N-acetyl-glukosamin. Mechanické peelingy zahrnují nepatrné abrazivní částice z dřevěného uhlí, kokosových vloček nebo kávového peelingu. Všechny tyto látky lze účinně dispergovat pomocí ultrazvuku.

Rozpustnost účinných látek v kosmetice lze zvýšit inkluzivními komplexy, enkapsulací, submikronovými/nanoemulzemi a také účinnou solubilizací do formulace.

• Inkluzní komplexace pomocí cyklodextrinů (jako je alfa-, gama-, hydroxypropylbeta-cyklodextrin) je dosažena ultrazvukem. Cyklodextrinové komplexy vykazují dutinu, ve které jsou zapouzdřeny bioaktivní složky. Díky zapouzdření / komplexaci jsou účinné látky rozpustné ve vodě, a tím biologicky dostupné. Přečtěte si více o ultrazvukové infuzní komplexaci!
• Fytoglykogen je rostlinná nanočástice sacharidů (polysacharidů) s vysokou hustotou s dutinou, která může zapouzdřit mnoho různých typů aktivních látek. Fytoglykogen oktenylsukcinát (PG-OS) je amfifilní sacharidová nanočástice, jejíž přídavek dává emulzím vysokou oxidační stabilitu lipidů. Ultrazvuková emulgace zlepšuje tvorbu homogenních, stabilních fytoglykogenních emulzí.
• Submikronové a nanoemulze se používají jako minutové dodávkové systémy, díky nimž jsou sloučeniny rozpustné ve vodě a umožňují transport účinných látek do cílového místa. Malá velikost kapiček v nanoměřítku zvyšuje propustnost přes kožní bariéru do hlubších vrstev kůže.
• Vysoce polární změkčovadla se běžně používají ve formulacích k solubilizaci hydrofobních / ve vodě nerozpustných složek, protože jen málo účinných látek je nepolárních. Často se používají následující vysoce polární změkčovadla: isopropyllauroylsarkosinát, lauryllaktát, fenylethylbenzoát, dioktylmaleát a dioktylisosorbid. Je známo, že různé typy opalovacích krémů také zlepšují penetraci. Ultrazvukové míchání a dispergace zajišťuje homogenní směs polárních změkčovadel a účinných látek.

Vysoce výkonné ultrazvukové mixéry pro čisté kosmetické výrobky

Jako čistě mechanické míchání lze sonikaci použít k výrobě všech druhů certifikovaných přírodních kosmetických produktů. Systémy Hielscher Ultrasonics jsou spolehlivé stroje používané při výrobě vysoce kvalitní kosmetiky a terapeutik k formulaci nanoemulgovaných a lipozomálně zapouzdřených bioaktivních sloučenin s vynikající mírou absorpce a biokompatibilitou. Aby vyhověl požadavkům svých zákazníků, Hielscher dodává ultrasonicators z kompaktního ručního laboratorního homogenizátoru a stolního ultrasonicators až po plně průmyslové ultrazvukové systémy pro výrobu velkých objemů kosmetických přípravků. Ultrazvukové formulační procesy kosmetiky a kosmeceutik mohou být prováděny jako dávkový nebo jako kontinuální inline proces pomocí ultrazvukového průtokového reaktoru. K dispozici je široká škála ultrazvukových sonotrod (sond) a reaktorových nádob, které zajistí optimální nastavení pro vaši výrobu lipozomů. Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje provoz 24 hodin denně, 7 dní v týdnu za náročného provozu v náročných prostředích a zajišťuje dlouhou životnost stroje.
Přesné řízení všech důležitých parametrů procesu, jako je amplituda, tlak, teplota a doba sonikace, činí ultrazvukový proces spolehlivým a reprodukovatelným. Hielscher Ultrasonics ví o důležitosti trvale vysoké kvality produktů a podporuje výrobce kosmetiky k implementaci standardizace procesů a GMP (Správná výrobní praxe) pomocí inteligentního softwaru a automatického záznamu dat. Naše digitální ultrazvukové homogenizátory automaticky zaznamenávají všechny parametry ultrazvukového procesu na vestavěnou SD kartu. Digitální dotykové displeje a dálkové ovládání prohlížeče umožňují nepřetržité monitorování procesu a umožňují přesné nastavení procesních parametrů, kdykoli je to potřeba. To výrazně usnadňuje monitorování procesu a kontrolu kvality.
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators: