Emulsiones cosméticas sin tensioactivos mediante ultrasonidos potentes

  • Debido a la creciente demanda de cosméticos ecológicos, la industria cosmética se está centrando en la formulación de emulsiones sin tensioactivos.
  • Las emulsiones Pickering son mezclas w/o o o/w estabilizadas por partículas sin tensioactivos ni emulsionantes.
  • La mezcla y emulsificación por ultrasonidos es una técnica excelente para formular emulsiones Pickering sin tensioactivos altamente estables.

emulsificación ultrasónica

Las potentes fuerzas de cizallamiento ultrasónicas permiten preparar emulsiones Pickering estables y sin tensioactivos utilizando micropartículas y nanopartículas como estabilizador. 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 para producir emulsiones estables (por ejemplo, para cremas hidratantes, cremas, lociones, protectores solares, ungüentos, etc.).
Las arcillas y los productos a base de arcilla dan buenos resultados como estabilizadores en emulsiones Pickering. Las elevadas fuerzas de cizallamiento de la emulsificación ultrasónica permiten mezclar en 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 actúan simultáneamente como modificadores reológicos en la formulación. Esto significa que la sonicación es un método excelente para formular incluso emulsiones cosméticas con características de adelgazamiento por cizallamiento que también son tixotrópicas y ofrecen así buenas características de aplicación (por ejemplo, fácil aplicación sobre la piel, productos pulverizables, etc.).

Emulsión de aceite de ricino en agua

Formulación ultrasónica de una emulsión de ricino en agua
Una emulsión Pickering de aceite en agua puede prepararse de la siguiente manera:
La fase continua consiste en un agua – laponite® dispersión, la fase interna/dispersa consiste en aceite de ricino.

  1. La fase continua se prepara dispersando polvo de laponita® al 2wt% en NaCl 0,1M (en agua ultrapura), dispersando mediante el homogeneizador ultrasónico de Hielscher UP200St o UP200Ht (200W, 26kHz) durante unos minutos.
  2. Para la emulsión o/w, el aceite se añade gradualmente con una pipeta a la fase acuosa, mientras se hace sonar la mezcla. Tras unos 2 minutos de sonicación, se forma una emulsión homogénea y estable. Durante el proceso de emulsificación, la muestra se enfría en un baño de hielo para evitar que se caliente.
La emulsificación ultrasónica se utiliza para elaborar productos para el cuidado de la piel, como cremas y lociones, con una gran carga de sustancias activas.

UIP1000hdT con reactor de flujo de vidrio para la producción de productos para el cuidado de la piel como cremas, lociones y bálsamos

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Para formar una emulsión con una fracción de volumen menor, la emulsión original (φ = 0,70) puede diluirse con un 2wt% de polvo de laponite® en NaCl 0,1M.

Para la preparación de grandes volúmenes, Hielscher suministra para todo laboratorio y ultrasonicadores industriales celdas de flujo especiales, que permiten dispersar/disolver tanto el polvo como las gotitas de aceite en una emulsión a nanoescala.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del loteTasa de flujoDispositivos recomendados
0,5 a 1,5 mLn.a.VialTweeter
1 a 500 mL10 a 200 mL/min.UP100H
10 a 2000 mL20 a 400 mL/min.UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L0,2 a 4 L/minUIP2000hdT
10 a 100 L2 a 10 L/minUIP4000
n.a.10 a 100 L/minUIP16000
n.a.mayorGrupo de UIP16000

Más información sobre la preparación ultrasónica de emulsiones Pickering.

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Este vídeo muestra cómo el procesador ultrasónico UP400S de Hielscher prepara una emulsión nanométrica de aceite vegetal en agua.

Emulsionado de aceite vegetal en agua con el UP400S

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Dispersión ultrasónica de sílice pirógena: El homogeneizador ultrasónico UP400S de Hielscher dispersa el polvo de sílice de forma rápida y eficiente en nano partículas individuales.

Dispersión de sílice pirogénica en agua con el UP400S

Vídeo en miniatura



Literatura / Referencias

Información interesante

¿Por qué emulsiones sin tensioactivos?

La mayoría de los productos para el cuidado de la piel representan 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, se requiere el uso de estabilizadores para preparar una emulsión con una vida útil adecuada. Los tensioactivos iónicos o no iónicos se utilizan habitualmente como emulsionantes. En el caso de los productos para el cuidado de la piel, el uso de tensioactivos anfifílicos de bajo peso molecular suele provocar intolerancias en los productos cosméticos para pieles sensibles. Además, un número creciente de consumidores demanda productos cosméticos naturales y limpios. Tales productos se reducen sobre todo a los ingredientes activos, que nutren la piel, y en su mayoría están libres de aditivos (por ejemplo, emulsionantes, fragancias, etc.).
Las emulsiones sin tensioactivos/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 estabilizadores para crear productos cosméticos estables con características agradables. La emulsificación ultrasónica es una herramienta excelente para preparar nano- y miniemulsiones estables, así como emulsiones Pickering. Además, la sonicación se aplica a varias 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 los productos cosméticos

Una emulsión es un sistema bifásico. Los componentes principales son una fase oleosa y una fase acuosa.
La fase acuosa es agua más cualquier combinación de materiales que sean polares y se disuelvan, al menos en cierta medida, en agua.
La fase oleosa comprende uno o más materiales oleosos, u otros ingredientes que no sean polares y 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 se dispersan en aceite; el agua es la fase interna o dispersa y el aceite la fase externa o continua.
w/o/w o o/w/o son las llamadas emulsiones complejas o múltiples.

Laponita

Laponite® es una arcilla esméctica sintética que forma un gel tixotrópico transparente cuando se dispersa en agua. El pH de una suspensión de Laponite® al 2% es de aproximadamente 9,8. A una concentración del 2% se forma un gel.
Laponite® es una marca registrada de BYK Additives Ltd.

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