Émulsions cosmétiques sans tensioactifs par ultrasons de puissance
- Face à la demande croissante de cosmétiques respectueux de l’environnement, l’industrie cosmétique se concentre sur la formulation d’émulsions sans tensioactifs.
- Les émulsions de Pickering sont des mélanges w/o ou o/w sans tensioactifs ni émulsifiants, stabilisés par des particules.
- Le mélange et l’émulsification par ultrasons constituent une excellente technique pour formuler des émulsions de Pickering sans tensioactifs très stables.
Émulsification par ultrasons
Les puissantes forces de cisaillement ultrasonore permettent de préparer des émulsions de Pickering stables, sans tensioactifs, en utilisant des microparticules et des nanoparticules comme stabilisants. La sonication est un procédé d’émulsification non thermique déjà largement utilisé pour émulsifier des systèmes w/o, o/w et w/o/w afin de produire des émulsions stables (par exemple pour des soins hydratants, des crèmes, des lotions, des produits solaires, des pommades, etc.).
Les argiles et les produits à base d’argile donnent de bons résultats comme stabilisants dans les émulsions de Pickering. Les forces de cisaillement élevées de l’émulsification par ultrasons permettent d’incorporer dans les formulations cosmétiques même des modificateurs de rhéologie habituellement difficiles à disperser, tels que les argiles et les produits à base d’argile. Le grand avantage des argiles réside dans leur double fonction : elles stabilisent l’émulsion tout en agissant comme modificateurs de rhéologie dans la formulation. La sonication constitue donc une excellente méthode pour formuler également des émulsions cosmétiques présentant un comportement rhéofluidifiant et thixotrope, ce qui leur confère de bonnes propriétés d’application (par exemple une application facile sur la peau, des produits pulvérisables, etc.).
Émulsion d’huile de ricin dans l’eau
Formulation par ultrasons d’une émulsion d’huile de ricin dans l’eau
Une émulsion de Pickering huile dans eau peut être préparée de la manière suivante :
La phase continue est constituée d’une dispersion de laponite® dans l’eau, tandis que la phase interne ou dispersée est constituée d’huile de ricin.
- La phase continue est préparée en dispersant 2wt% de poudre de laponite® dans une solution de NaCl à 0,1M (dans de l’eau ultrapure), à l’aide de l’homogénéisateur à ultrasons de Hielscher UP200St ou UP200Ht (200W, 26kHz) pendant quelques minutes.
- Pour l’émulsion o/w, l’huile est ajoutée progressivement à la phase aqueuse à l’aide d’une pipette, tandis que le mélange est soumis à la sonication. Après environ 2 minutes de sonication, une émulsion homogène et stable se forme. Pendant l’émulsification, l’échantillon est refroidi dans un bain de glace pour éviter son échauffement.
UIP1000hdT avec réacteur à circulation en verre pour la production de soins cutanés tels que des crèmes, des lotions et des baumes
Pour la préparation de volumes plus importants, Hielscher fournit, pour tous ses appareils à ultrasons de laboratoire et appareils à ultrasons industriels, des cellules à circulation spéciales qui permettent de disperser ou de dissoudre à la fois la poudre et les gouttelettes d’huile pour former une émulsion à l’échelle nanométrique.
Le tableau ci-dessous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos appareils à ultrasons :
| Volume du lot | Débit | Appareils recommandés |
|---|---|---|
| 0,5 à 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 à 500mL | 10 à 200mL/min | UP100H |
| 10 à 2000mL | 20 à 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 à 20L | 0,2 à 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 à 100L | 2 à 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 à 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | supérieur | ensemble de UIP16000 |
En savoir plus sur la préparation d’émulsions de Pickering par ultrasons !
Bibliographie / Références
- 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.
Informations utiles
Pourquoi des émulsions sans tensioactifs ?
La plupart des produits de soin cutané sont des mélanges de deux substances ou plus qui ne sont pas miscibles entre elles. Cela signifie que, conformément au deuxième principe de la thermodynamique, ils sont intrinsèquement instables. Pour former un mélange stable à partir de ces substances non miscibles, il est nécessaire d’utiliser des stabilisants afin de préparer une émulsion présentant une durée de conservation appropriée. Des tensioactifs ioniques ou non ioniques sont couramment utilisés comme émulsifiants. Dans les produits de soin cutané, l’utilisation de tensioactifs amphiphiles de faible masse moléculaire provoque souvent des réactions d’intolérance aux produits cosmétiques chez les personnes ayant la peau sensible. En outre, un nombre croissant de consommateurs recherchent des produits cosmétiques naturels et épurés. Ces produits se limitent généralement aux ingrédients actifs qui nourrissent la peau et sont le plus souvent exempts d’additifs (par exemple d’émulsifiants, de parfums, etc.).
Les émulsions sans tensioactifs ni émulsifiants constituent une alternative souhaitable aux formulations cosmétiques classiques. Les émulsions de Pickering reposent sur l’utilisation d’émulsifiants biopolymériques ou de particules solides comme stabilisants afin de créer des produits cosmétiques stables aux propriétés agréables. L’émulsification par ultrasons est un excellent outil pour préparer des nanoémulsions et des miniémulsions stables, ainsi que des émulsions de Pickering. La sonication est également utilisée dans diverses autres applications lors de la production de produits cosmétiques, telles que la dispersion de pigments, la dissolution de poudres ou l’extraction d’ingrédients actifs.
Les émulsions dans les produits cosmétiques
Une émulsion est un système à deux phases. Ses principaux composants sont une phase huileuse et une phase aqueuse.
La phase aqueuse est constituée d’eau et d’une combinaison quelconque de substances polaires qui se dissolvent, au moins dans une certaine mesure, dans l’eau.
La phase huileuse comprend une ou plusieurs substances huileuses, ou d’autres ingrédients apolaires présentant au moins une certaine solubilité dans les substances huileuses.
Huile dans eau (o/w) : gouttelettes d’huile dispersées dans l’eau ; l’huile est appelée phase interne ou dispersée et l’eau phase externe ou continue.
Émulsion eau dans huile (w/o) : des gouttelettes d’eau sont dispersées dans l’huile ; l’eau constitue la phase interne ou dispersée et l’huile la phase externe ou continue.
w/o/w ou o/w/o sont des émulsions dites complexes ou multiples.
Laponite®
Laponite® est une argile smectique synthétique qui forme un gel transparent et thixotrope lorsqu’elle est dispersée dans l’eau. Le pH d’une suspension de Laponite® à 2% est d’environ 9,8. Un gel se forme à une concentration de 2%.
Laponite® est une marque déposée de BYK Additives Ltd.