Naturlige, økologiske ingredienser (KFI'er) kombineret med høj effektivitet og biotilgængelighed er kendetegnende for innovative rene skønhedsprodukter. Ultralydbehandling bruges som yderst effektiv og pålidelig teknik til at blande, blande, sprede, nano-emulgere og nano-indkapsle kosmetiske ingredienser.

Hvorfor skal du bruge ultralydbehandling til din Clean Beauty Products?

Blanding, blanding, dispergering, emulgerende ingredienser og indkapslende bioaktive molekyler er centrale processer i fremstillingen af kosmetiske, hudpleje, skønhed og kosmeceutiske produkter. Den pålidelige, effektive og homogene udførelse af disse kerneprocesser er afgørende for at opnå kosmetiske produkter af høj kvalitet med forhøjede effekter, styrke og effektivitet af det endelige produkt. Moderne højteknologiske ingredienser er højt udviklede stoffer, som kræver sofistikeret inkorporering i det endelige produkt for at få de ønskede virkninger.

Lydbehandling – Et bredt spektrum af applikationer

Sonikering er en yderst effektiv og pålidelig teknik til at homogenisere væske-flydende og fast væske suspensioner. Indkapsling af molekyler i lipidiske luftfartsselskaber i nanostørrelse (f.eks. liposomer, niosomer, fastlipidnanopartikler, nanostrukturerede lipidbærere, micelles osv.) er en anden vigtig anvendelse af højtydende ultralyd.
Ultralydbehandling kan anvendes på mange trin i produktionen af rene, helt naturlige, økologiske kosmetiske, skønhed og hudplejeprodukter og forbedre effektiviteten af blanding og indkapsling applikationer. Da ultralydsblandere giver intens blanding og homogenisering, kan brugen af kemiske tilsætningsstoffer, der almindeligvis tilsættes for at opnå langvarig stabilitet og holdbarhed, minimeres eller helt undgås.
Sonikering giver dig en konkurrencemæssig fordel ved at producere overlegne resultater i en hurtig og effektiv proces, der resulterer i ensartede, homogene suspensioner. Dette påvirker produktets stabilitet, holdbarhed og biokompatibilitet positivt.

Lydbehandling – En rent mekanisk behandling

Ultrasonificering er en mild, ikke-termisk behandling, som ikke nedbryder råmaterialerne ved varme. Mange ingredienser såsom lipider, bioaktive molekyler eller æteriske olier er varmefølsomme og gavn derfor i høj grad ved kontrolleret lav temperatur forarbejdning. Hielscher Ultrasonics enheder er præcist kontrollerbare, let justerbare og kan overvåges og betjenes via browser emote kontrol. Smart-softwaren registrerer automatisk behandlingsparametrene på et indbygget SD-kort. Disse funktioner letter proces- og kvalitetsstandardisering samt implementering af god fremstillingspraksis.

Arbejdsprincippet om sonikering

Da sonikering er en rent mekanisk behandling, ingen tilsætningsstof kemikalier, som ville forstyrre filosofien om ren kosmetik, er tilføjet. Ultralydsapplikationer som blanding, blanding, emulgering, indkapsling og ekstraktion er baseret på arbejdsprincippet om akustisk kavitation.
High-power ultralydbølger kobles via en sonde-type ultralydsprocessor ind i gyllen. Meget energiske ultralydbølger bevæger sig gennem væsken og skaber vekslende højtryks- / lavtrykscyklusser, hvilket resulterer i fænomenet akustisk kavitation. Akustisk eller ultralydkavitation fører lokalt til ekstreme temperaturer, tryk, opvarmnings-/kølehastigheder, trykforskelle og høje forskydningskræfter i mediet. Når kavitationsbobler imploderer på overfladen af partikler eller dråber, mikro-jetfly og interparticlulær kollision generere effekter såsom overflade peeling, erosion, partikel opdeling, sonoporation samt dråbe og celle forstyrrelser. Derudover implosion af kavitation bobler i flydende medier skabe makro-turbulenser og mikro-blanding. Ultralydbestråling repræsenterer en effektiv måde at forbedre masseoverførselsprocesser på, da sonikering resulterer i kavitation og dens relaterede mekanismer såsom mikrobevægelse ved væskestråler, kompression og dekompression i materialet med efterfølgende afbrydelse af dråber samt høje opvarmnings- og kølehastigheder.
Sonde-type ultralydapparater kan generere meget høje amplituder, hvilket er nødvendigt for at generere virkningsfulde kavitation. Hielscher Ultrasonic fremstiller højtydende ultralydsprocessorer, som nemt kan skabe amplituder på 200 μm i kontinuerlig 24/7 drift. For endnu højere amplituder tilbyder Hielscher specificerede højamplitudesonnotroder (sonder).
Trykurizable ultralydreaktorer og flowceller bruges til at intensivere kavitationen. Med stigende pres bliver kavitations- og kavitationsforskydningskræfterne mere destruktive og forbedrer dermed ultralydseffekterne.

Fordele ved ultralydblanding og emulgering

Produktionen af homogene blandinger, dispersioner, emulsioner og nanoemulsioner ved sonificering har fået interesse for kosmetiske middelproducenter på grund af dens ekstraordinære energieffektivitet, krav om low-end blandingsinstrumenter, nem systemmanipulation og vigtigst af alt dens lave produktionsomkostninger. Ultralydblanding, blanding og emulgering øger fleksibiliteten til at vælge overfladeaktive stoffer og interne strukturer af emulsioner. (jf. Marzuki et al. 2019)

Molekyle størrelse spørgsmål

Submicron- og nano-størrelse molekyler udviser en signifikant øget transdermal permeation sats. Mens store molekyler sidder på toppen af huden og ikke kan trænge ind i huden på grund af deres størrelse, mindre molekyler er i stand til at passere gennem epidermis.
Det betyder, at de bioaktive forbindelser transporteres ind i dybere dermallag, hvor de der kan opfylde deres "arbejde" ved at nære eller reparere huden.
Et fremtrædende eksempel for relevansen af molekylær størrelse er hyaluronsyre, en langkædet molekyle. Hvis hyaluronsyren har en høj molcular vægt, kan den ikke passere gennem hudbarrieren og forbliver som en film på sit ydre lag. Lav molekylær hyaluronsyre på den anden side transporteres ind i dybere hudlag, hvor det omslutter sine fugtgivende effekter.
Et andet eksempel på partikelstørrelsens relevans er titandioxid og zinkoxid. Begge anvendes som aktive ingredienser i naturlige solcreme produkter (f.eks lotion, fugtighedscreme, sprays). En ensartet lille partikelstørrelse er vigtig for at undgå tilstopning af hudens porer og for at forhindre derved udbrud. Desuden, med mindre partikler kridtning og skinnende effekt af solskærme er reduceret eller undgås.

Ultralyd nano-emulgering bruges til at producere lastede nano-emulsioner, liposomer og solid-lipid nanopartikler. Sonikering producerer en smal dråbefordeling og nanostrukturerede partikler.

Forbedret hud penetration

Kemiske hud penetration smagsforstærkere omfatter materialer såsom l-α-lecithin, urinstof, fedtsyrer, ethanol, og glycoler.

• Vesikulær hud penetration smagsforstærkere omfatter vesikulær bærere såsom liposomer og niosomer. Vesikulær bærere er potente leveringssystemer til aktive molekyler. På grund af deres sammensætning, de tilbyder den fordel, at transporterer hydrofile samt lipofile molekyler. Hydrofile molekyler er indkapslet i den vandige kerne, og lipofile molekyler er indarbejdet i lipidmembranen omkring den vandige kerne. Da vesikelvægge består af fosfolipidtlagayre til henholdsvis liposomer og syntetiske overfladeaktive stoffer til niosomer, er vesiklerne vandopløselige og dermed meget biokompatible.
  Læs mere om ultralydproducerede liposomer!
• Enzymatiske hud penetration smagsforstærkere omfatter enzymer såsom HMGCoA reduktase og acetyl CoA carboxylase, som hæmmer vigtige enzymer af epidermal lipid syntese og ændre den kritiske molære forholdet mellem de vigtigste stratum corneum lipider.
• Urea, også kendt som carbamid, bruges til at øge absorptionen af andre aktive kosmetiske ingredienser, da det øger hudens permeabilitet.

Ultralyd forbedret biotilgængelighed af aktive i hudpleje

Biotilgængeligheden defineres som dækningsgraden for en aktiv forbindelse for at nå sit virkningssted. Den såkaldte fluxhastighed eller mængden af aktiv gennemtrængende over tid bestemmes i mikrogram/cm²/time. For aktive ingredienser i kosmetiske produkter, målet site af handling for en ingrediens er normalt den lavere epidermis. Undtagelser er aktive såsom zinkoxid eller titandioxid, almindelige ingredienser i solcreme lotion og sprays, da disse stoffer har deres arbejdsplads på overfladen af huden, hvor der partiklerne kan omslutte deres maksimale UV absorption kapacitet.
Biotilgængeligheden af aktive ingredienser er stærkt påvirket af de typer af kosmetiske formuleringer, der anvendes. Almindelige formuleringer i skønhed og personlig pleje produkter er olie-i-vand emulsioner (O / W), vand-i-olie emulsioner (W / O), vand-i-olie-i-vand emulsioner (W / O / W), polyol-i-olie emulsioner samt hydrogels. (Polyoler, der anvendes i naturlige kosmetiske formuleringer er sorbitol, mannitol, osv.).

Ultrasonic fremstilling af en emulsion (rødt vand/gul olie). Et par sekunder af sonikering vende de separate vand/olie faser i en fin emulsion.

Sonikering for øget hudpermeabilitet

Hudens permeabilitet og derved biotilgængelighed af kosmetiske aktive og kosmeceuticals kan øges ved enten at påvirke hudbarrieren eller ved at øge opløseligheden af de aktive molekyler.
For at sænke hudbarrieren og lette transporten af de aktive molekyler ind i den nedre epidermis kan manifoldstoffer som opløsningsmidler, fosfolipider og overfladeaktive vesikler fremstillet af fosfolipider samt eksfoolierende stoffer forbedre indtrængen af aktive i dybere hudlag.

• De anvendte opløsningsmidler omfatter dimethylisosombide, ethoxydiglycol, ethanol og oliesyre. Disse opløsningsmidler er meget kompatible med ultralydblandings-, blandings- og emulgeringsprocesser.
• Fosfolipider er velkendte for at forbedre hudens penetration af både olie- og vandopløselige molekyler. Almindeligt anvendte fosfolipider er lecithin, hærdet lecithin, lysolecithin, og tocopherylephosphat. De nyder godt af ultralydsbehandling, da sonikering distribuerede fosfolipiderne jævnt ind i suspensionen.
• Surfactant vesicles: Surfactants can form multilamellar and unilamellar vesicles with actives. Liposomes and solid-lipid nanoparticles are prominent examples for skin penetrating vesicles transporting bioactive compounds to target sites. Ultrasonication is the most efficient and effective method to produce liposomes, nanoliposomes and solid-lipid nanoparticles (SLNs) with a high active load, encapsulation efficiency (%EE), stability and bioavailability.
• Kemiske eksfolianter omfatter mælkesyre, glykolsyre, salicylsyrer og N-acetyl-glucosamin. Mekaniske peelinger omfatter minuscule slibende partikler fra trækul, kokosflager eller kaffescrub. Alle disse stoffer kan spredes effektivt via ultrasonificering.

Opløseligheden af aktive ingredienser i kosmetik kan øges ved inklusionskomplekser, indkapsling, submikron-/nanoemulsioner samt effektiv opløselighed i formuleringen.

• Inklusionskompleksation ved hjælp af cyclodextrins (såsom alfa-, gamma-, hydroxypropyl beta-cyclodextrin) opnås ved ultralydbehandling. Cyclodextrin komplekser udviser et hulrum, hvor bioaktive ingredienser er indkapslet. Indkapslingen/ kompleksringen gør de aktive forbindelser vandopløselige og dermed biotilgængelige. Læs mere om ultralydsinfusionskompleksation!
• Phytoglycogen er en plante-baseret, high-density kulhydrat (polysaccharid) nanopartikel med et hulrum, som kan indkapsle mange forskellige typer af aktive. Phytoglycogen octenylsekyl (PG-OS) er en amfifil kulhydrat nanopartikel, hvis tilføjelse giver emulsioner en høj lipid oxidativ stabilitet. Ultralydemulgering forbedrer genereringen af homogene, stabile phytoglykogenemulsioner.
• Submicron- og nanoemulsioner anvendes som minuttilførselssystemer, som gør forbindelserne vandopløselige og gør det muligt at transportere de aktive ingredienser til målstedet. Dråbernes lille nanoskalastørrelse øger permeabiliteten gennem hudbarrieren til dybere hudlag.
• Meget polære blødgørende stoffer er almindeligt anvendt i formuleringer til at opløse hydrofobe / vand-uopløselige ingredienser som kun få aktive stoffer er ikke-polære. Ofte anvendte er følgende meget polære blødgørere: isopropyl lauroyl sarcosinate, lauryllakta, phenyleethylbenzoat, dioctyl maleat, og dioctyl isosorbide. Forskellige typer solcremer er kendt for at være penetration smagsforstærkere, også. Ultralydblanding og dispergering sikrer en homogen blanding af polære blødgøringsmidler og aktive ingredienser.

Højtydende ultralydsmixere til rene skønhedsprodukter

Som rent mekanisk blandingsbehandling kan sonikering anvendes til fremstilling af alle former for certificerede naturlige kosmetiske produkter. Hielscher Ultrasonics' systemer er pålidelige maskiner, der anvendes til fremstilling af kosmetik og terapi af høj kvalitet til at formulere nanoemulsificerede og liposomale indkapslede bioaktive forbindelser med overlegen absorptionshastighed og biokompatibilitet. For at imødekomme kundernes krav leverer Hielscher ultralydapparater fra den kompakte håndholdte laboratoriehomogenisator og bench-top ultralydapparater til fuldt industrielle ultralydsystemer til produktion af store mængder kosmetiske formuleringer. Ultralyd formulering processer af kosmetik og kosmeceuticals kan køres som batch eller som kontinuerlig inline proces ved hjælp af en ultralyd flow-through reaktor. En bred vifte af ultralydsonnotroder (sonder) og reaktorfartøjer er tilgængelige for at sikre en optimal opsætning til din liposomproduktion. Robustheden af Hielschers ultralydsudstyr giver mulighed for 24/7 drift under kraftig arbejde i krævende miljøer og sikrer en lang maskines livscyklus.
Den præcise kontrol over alle vigtige procesparametre såsom amplitude, tryk, temperatur og sonikeringstid gør ultralydsprocessen pålidelig og reproducerbar. Hielscher Ultrasonics kender til vigtigheden af kontinuerligt høj produktkvalitet og støtter kosmetiske producenter til at gennemføre processtandardisering og GMP (Good Manufacturing Practices) ved hjælp af intelligent software og automatisk dataoptagelse. Vores digitale ultralydhomogenisatorer registrerer automatisk alle ultralydsprocesparametre på et indbygget SD-kort. Digitale berøringsskærme og browserfjernbetjening giver mulighed for kontinuerlig procesovervågning og gør det muligt at justere procesparametrene præcist, når det er nødvendigt. Dette letter procesovervågning og kvalitetskontrol betydeligt.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater: