Emulsions cosmétiques sans tensioactifs par ultrasons de puissance
- En raison de 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 très stables et sans tensioactifs.
Emulsification par ultrasons
Les puissantes forces de cisaillement ultrasoniques permettent de préparer des émulsions de Pickering stables et sans tensioactifs en utilisant des microparticules et des nanoparticules comme stabilisants. La sonication est un processus d'émulsification non thermique qui est déjà largement utilisé pour émulsifier des systèmes w/o-, o/w- et w/o/w afin de produire des émulsions stables (par exemple, pour les crèmes hydratantes, les crèmes, les lotions, les crèmes solaires, les pommades, etc.)
Les argiles et les produits à base d'argile donnent de bons résultats en tant que stabilisateurs dans les émulsions de Pickering. Les forces de cisaillement élevées de l'émulsification ultrasonique permettent de mélanger même les modificateurs de rhéologie, qui sont normalement difficiles à disperser, tels que les argiles et les produits à base d'argile, dans les formulations cosmétiques. Le grand avantage des argiles est leur double fonction, puisqu'elles stabilisent l'émulsion et agissent simultanément comme modificateurs de rhéologie dans la formulation. Cela signifie que la sonication est une excellente méthode pour formuler des émulsions cosmétiques ayant des caractéristiques d'amincissement par cisaillement, qui sont également thixotropes et offrent ainsi de bonnes caractéristiques d'application (par exemple, application facile sur la peau, produits pulvérisables, etc.)
Emulsion d'huile de ricin dans l'eau
Formulation ultrasonique d'une émulsion huile de ricin dans l'eau
Les émulsions huile dans eau de Pickering peuvent être préparées de la manière suivante :
La phase continue est constituée d'eau – laponite®, la phase interne/dispersée est constituée d'huile de ricin.
- La phase continue est préparée en dispersant 2wt% de poudre de laponite® dans 0.1M NaCl (dans de l'eau ultra-pure), en utilisant l'homogénéisateur ultrasonique 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 sonifié. Après environ 2 minutes de sonication, une émulsion homogène et stable se forme. Pendant la procédure d'émulsification, l'échantillon est refroidi dans un bain de glace pour éviter qu'il ne chauffe.
UIP1000hdT avec réacteur à flux de verre pour la production de produits de soin de la peau tels que les crèmes, les lotions et les baumes
Pour la préparation de volumes plus importants, Hielscher fournit pour tout laboratoires et ultrasons industriels des cellules d'écoulement spéciales, qui permettent de disperser/dissoudre à la fois la poudre et les gouttelettes d'huile en une émulsion à l'échelle nanométrique.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :
| Volume du lot | Débit | Dispositifs recommandés |
|---|---|---|
| 00,5 à 1,5 ml | n.d. | 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.d. | 10 à 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | plus grande | groupe de UIP16000 |
En savoir plus sur la préparation ultrasonique des émulsions de Pickering !
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Littérature / 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.
Qu'il faut savoir
Pourquoi des émulsions sans tensioactifs ?
La plupart des produits de soin de la peau représentent un mélange de deux substances ou plus qui ne sont pas miscibles entre elles. Cela signifie qu'ils sont intrinsèquement instables, conformément à la deuxième loi de la thermodynamique. Pour former un mélange stable à partir de ces matériaux non miscibles, l'utilisation de stabilisateurs est nécessaire pour préparer une émulsion ayant une durée de conservation appropriée. Les tensioactifs ioniques ou non ioniques sont couramment utilisés comme émulsifiants. Pour les produits de soin de la peau, l'utilisation de tensioactifs amphiphiles de faible poids moléculaire provoque souvent des intolérances aux produits cosmétiques pour les peaux sensibles. En outre, un nombre croissant de consommateurs exigent des produits cosmétiques naturels et propres. Ces produits se réduisent principalement aux ingrédients actifs, qui nourrissent la peau, et sont pour la plupart exempts d'additifs (par exemple, émulsifiants, parfums, etc.).
Les émulsions sans tensioactifs / sans émulsifiants sont une alternative souhaitable aux formulations cosmétiques conventionnelles. Les émulsions de Pickering sont basées sur l'utilisation d'émulsifiants biopolymériques ou de particules solides comme stabilisateurs afin de créer des produits cosmétiques stables aux caractéristiques agréables. L'émulsification par ultrasons est un excellent outil pour préparer des nano- et miniémulsions stables ainsi que des émulsions de Pickering. En outre, la sonication est appliquée à diverses autres applications au cours 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. Les principaux composants sont une phase huileuse et une phase aqueuse.
La phase aqueuse est constituée d'eau et de toute combinaison de matériaux polaires qui se dissolvent, au moins dans une certaine mesure, dans l'eau.
La phase huileuse comprend une ou plusieurs matières huileuses ou d'autres ingrédients non polaires qui présentent au moins une certaine solubilité dans les matières huileuses.
Huile dans l'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 l'huile (w/o) : les gouttelettes d'eau sont dispersées dans l'huile ; l'eau est la phase interne ou dispersée et l'huile la phase externe ou continue.
p/p/p ou p/p/p/p sont des émulsions dites complexes ou multiples.
Laponite
La Laponite® est une argile smectique synthétique qui forme un gel clair 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.