Emulsiones cosméticas sin tensioactivos mediante ultrasonidos de potencia
- Debido a la creciente demanda de cosméticos respetuosos con el medio ambiente, la industria cosmética se está centrando en la formulación de emulsiones sin tensioactivos.
- Las emulsiones Pickering son mezclas w/o u o/w sin tensioactivos ni emulsionantes, estabilizadas por partículas.
- La mezcla y la emulsificación ultrasónicas son una técnica excelente para formular emulsiones Pickering sin tensioactivos de gran estabilidad.
Emulsificación ultrasónica
Las potentes fuerzas de cizallamiento ultrasónico permiten preparar emulsiones Pickering estables y sin tensioactivos utilizando micropartículas y nanopartículas como estabilizantes. La sonicación es un proceso de emulsificación no térmico que ya se utiliza ampliamente para emulsionar sistemas w/o, o/w y w/o/w y producir emulsiones estables (p. ej., para productos hidratantes, cremas, lociones, protectores solares, pomadas, etc.).
Las arcillas y los productos a base de arcilla ofrecen buenos resultados como estabilizantes en emulsiones Pickering. Las elevadas fuerzas de cizallamiento de la emulsificación ultrasónica permiten incorporar a las formulaciones cosméticas incluso modificadores reológicos que normalmente son difíciles de dispersar, como las arcillas y los productos a base de arcilla. La gran ventaja de las arcillas es su doble función, ya que estabilizan la emulsión y, al mismo tiempo, actúan como modificadores reológicos en la formulación. Esto significa que la sonicación es un método excelente para formular incluso emulsiones cosméticas cuya viscosidad disminuye con el cizallamiento y que también son tixotrópicas, lo que les confiere buenas características de aplicación (p. ej., facilidad de aplicación sobre la piel, productos pulverizables, etc.).
Emulsión de aceite de ricino en agua
Formulación ultrasónica de una emulsión de aceite de ricino en agua
Una emulsión Pickering de aceite en agua puede prepararse de la siguiente manera:
La fase continua consiste en una dispersión de agua y laponite®, y la fase interna o dispersa consiste en aceite de ricino.
- La fase continua se prepara dispersando 2wt% de polvo de laponite® en 0,1M de NaCl (en agua ultrapura) mediante el homogeneizador ultrasónico de Hielscher UP200St o UP200Ht (200 W, 26 kHz) durante unos minutos.
- Para la emulsión o/w, el aceite se añade gradualmente con una pipeta a la fase acuosa mientras se somete la mezcla a sonicación. Tras aproximadamente 2 minutos de sonicación, se forma una emulsión homogénea y estable. Durante el procedimiento de emulsificación, la muestra se enfría en un baño de hielo para evitar que se caliente.
UIP1000hdT con reactor de flujo de vidrio para la producción de productos para el cuidado de la piel, como cremas, lociones y bálsamos
Para la preparación de volúmenes mayores, Hielscher suministra, para todos los sonicadores de laboratorio y sonicadores industriales , celdas de flujo especiales que permiten dispersar/disolver tanto el polvo como las gotas de aceite para obtener una emulsión a escala nanométrica.
La siguiente tabla ofrece una indicación de la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros sonicadores:
| Volumen por lote | Caudal | Equipos recomendados |
|---|---|---|
| 0,5 a 1,5 mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 a 500 mL | 10 a 200 mL/min | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20 L | 0,2 a 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100 L | 2 a 10 L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | conjunto de UIP16000 |
¡Más información sobre la preparación ultrasónica de emulsiones Pickering!
Bibliografía / Referencias
- Sargolzaei, J.; Mosavian, M.T.H.; Hassani, A. (2011): Modeling and Simulation of High Power Ultrasonic Process in Preparation of Stable Oil-in-Water Emulsion. Journal of Software Engineering and Applications 4, 2011. 259-267
- Tabibiazar, M.; Davaran, S.; Hashemi, M.; Homayonirad, A.; Rasoulzadeh, F.; Hamishehkar, H.; Mohammadifar, M.A: (2015): Design and fabrication of a food-grade albumin-stabilized nanoemulsion. Food Hydrocolloids 44, 2015. 220-228.
Información de interés
¿Por qué utilizar emulsiones sin tensioactivos?
La mayoría de los productos para el cuidado de la piel son una mezcla de dos o más sustancias que no son miscibles entre sí. Esto significa que, de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, son intrínsecamente inestables. Para formar una mezcla estable a partir de estos materiales inmiscibles, es necesario utilizar estabilizantes que permitan preparar una emulsión con una vida útil adecuada. Los tensioactivos iónicos o no iónicos se utilizan habitualmente como emulsionantes. En los productos para el cuidado de la piel, el uso de tensioactivos anfifílicos de bajo peso molecular suele provocar intolerancia a los productos cosméticos en personas con piel sensible. Además, un número creciente de consumidores demanda productos cosméticos naturales y limpios. Estos productos se limitan principalmente a los ingredientes activos que nutren la piel y, en su mayoría, no contienen aditivos (p. ej., emulsionantes, fragancias, etc.).
Las emulsiones sin tensioactivos ni emulsionantes son una alternativa deseable a las formulaciones cosméticas convencionales. Las emulsiones Pickering se basan en el uso de emulsionantes biopoliméricos o partículas sólidas como estabilizantes para crear productos cosméticos estables con características agradables. La emulsificación ultrasónica es una herramienta excelente para preparar nanoemulsiones y miniemulsiones estables, así como emulsiones Pickering. Además, la sonicación se utiliza en otras aplicaciones durante la producción de productos cosméticos, como la dispersión de pigmentos, la disolución de polvos o la extracción de ingredientes activos.
Acerca de las emulsiones en productos cosméticos
Una emulsión es un sistema de dos fases. Sus componentes principales son una fase oleosa y una fase acuosa.
La fase acuosa está formada por agua y cualquier combinación de materiales polares que se disuelvan en agua, al menos en cierta medida.
La fase oleosa comprende uno o más materiales oleosos u otros ingredientes apolares que presenten al menos cierta solubilidad en materiales oleosos.
Aceite en agua (o/w): gotas de aceite dispersas en agua; el aceite se denomina fase interna o dispersa, y el agua, fase externa o continua.
Emulsión de agua en aceite (w/o): las gotas de agua están dispersas en aceite; el agua es la fase interna o dispersa, y el aceite, la fase externa o continua.
w/o/w u o/w/o son las denominadas emulsiones complejas o múltiples.
Laponite®
Laponite® es una arcilla sintética smectic que forma un gel transparente y tixotrópico cuando se dispersa en agua. El valor de pH de una suspensión de Laponite® al 2% es de aproximadamente 9,8. Se forma un gel a una concentración del 2%.
Laponite® es una marca registrada de BYK Additives Ltd.