Čista formulacija proizvoda za ljepotu s ultrazvukom

Prirodni, organski sastojci (INCI) u kombinaciji s visokom učinkovitošću i bioraspoloživošću značajke su inovativnih čistih kozmetičkih proizvoda. Ultrasonication se koristi kao vrlo učinkovita i pouzdana tehnika za miješanje, miješanje, raspršivanje, nano-emulzifikaciju i nano-inkapsulaciju kozmetičkih sastojaka.

Zašto biste trebali koristiti ultrazvučnu obradu za svoje čiste kozmetičke proizvode?

Miješanje, miješanje, raspršivanje, emulgiranje sastojaka i kapsuliranje bioaktivnih molekula temeljni su procesi u proizvodnji kozmetičkih proizvoda, proizvoda za njegu kože, ljepote i kozmetičkih proizvoda. Pouzdano, učinkovito i homogeno izvođenje ovih temeljnih procesa ključno je za dobivanje visokokvalitetnih kozmetičkih proizvoda s povišenim učincima, snagom i učinkovitošću konačnog proizvoda. Suvremeni high-tech sastojak su visoko razvijene tvari, koje zahtijevaju sofisticiranu ugradnju u finalni proizvod kako bi se postigli željeni učinci.

sonikacija – Široki spektar primjena

Sonikacija je vrlo učinkovita i pouzdana tehnika homogeniziranja suspenzija tekućina-tekućina i krutina-tekućina. Enkapsulacija molekula u lipidne nosače nano veličine (npr. liposome, niosome, čvrste lipidne nanočestice, nanostrukturirane lipidne nosače, micele itd.) još je jedna važna primjena ultrazvuka visokih performansi.
Ultrasonication se može primijeniti na mnoge korake u proizvodnji čistih, potpuno prirodnih, organskih kozmetičkih proizvoda, proizvoda za uljepšavanje i njegu kože te poboljšati učinkovitost miješanja i kapsuliranja aplikacija. Budući da ultrazvučne miješalice pružaju intenzivno miješanje i homogenizaciju, upotreba kemijskih aditiva koji se obično dodaju za postizanje produžene stabilnosti i roka trajanja može se svesti na minimum ili potpuno izbjeći.
Sonikacija vam daje konkurentsku prednost stvaranjem vrhunskih rezultata u brzom i učinkovitom procesu koji rezultira ujednačenim, homogenim suspenzijama. To pozitivno utječe na stabilnost proizvoda, rok trajanja i biokompatibilnost.

sonikacija – Čisto mehanički tretman

Ultrazvuk je blaga, netermalna obrada, koja ne razgrađuje sirovine toplinom. Mnogi sastojci kao što su lipidi, bioaktivne molekule ili eterična ulja osjetljivi su na toplinu i stoga imaju velike koristi od kontrolirane obrade na niskim temperaturama. Hielscher Ultrasonics uređaji se mogu precizno kontrolirati, lako se podešavaju i mogu se nadzirati i njima se može upravljati putem kontrole emocija u pregledniku. Pametni softver automatski protokolira parametre obrade na ugrađenoj SD kartici. Ove značajke olakšavaju standardizaciju procesa i kvalitete, kao i provedbu dobre proizvođačke prakse (GMP).

Princip rada sonikacije

Budući da je ultrazvuk čisto mehanički tretman, ne dodaju se nikakve dodatne kemikalije koje bi ometale filozofiju čiste kozmetike. Ultrazvučne primjene kao što su miješanje, miješanje, emulgiranje, kapsuliranje i ekstrakcija temelje se na principu rada akustične kavitacije.
Ultrazvučni valovi velike snage spajaju se preko ultrazvučnog procesora tipa sonde u gnojnicu. Ultrazvučni valovi visoke energije putuju kroz tekućinu stvarajući naizmjenične cikluse visokog i niskog tlaka, što rezultira fenomenom akustične kavitacije. Akustična ili ultrazvučna kavitacija lokalno dovodi do ekstremnih temperatura, pritisaka, brzina grijanja/hlađenja, razlika u tlaku i velikih posmičnih sila u mediju. Kada kavitacijski mjehurići implodiraju na površini čestica ili kapljica, mikromlazovi i međučestični sudar stvaraju učinke kao što su površinsko ljuštenje, erozija, razgradnja čestica, sonoporacija kao i ometanje kapljica i stanica. Dodatno, implozija kavitacijskih mjehurića u tekućem mediju stvara makro-turbulencije i mikro-miješanje. Ultrazvučno zračenje predstavlja učinkovit način za poboljšanje procesa prijenosa mase, budući da sonikacija rezultira kavitacijom i s njom povezanim mehanizmima kao što su mikrokretanje mlazovima tekućine, kompresija i dekompresija u materijalu s naknadnim prekidom kapljica, kao i visoko zagrijavanje i hlađenje stope.
Ultrasonicators tipa sonde mogu generirati vrlo visoke amplitude, što je neophodno za stvaranje jake kavitacije. Hielscher Ultrasonic proizvodi ultrazvučne procesore visokih performansi, koji mogu lako stvoriti amplitude od 200µm u kontinuiranom radu 24/7. Za još veće amplitude, Hielscher nudi određene sonotrode visoke amplitude (sonde).
Ultrazvučni reaktori pod tlakom i protočne ćelije koriste se za pojačavanje kavitacije. S povećanjem tlaka, kavitacija i kavitacijske sile smicanja postaju destruktivnije i time poboljšavaju ultrazvučne učinke.

Prednosti ultrazvučnog miješanja i emulgiranja

Proizvodnja homogenih smjesa, disperzija, emulzija i nano-emulzija sonizacijom zainteresirala je kozmetičke formulatore zbog svoje iznimne energetske učinkovitosti, zahtjeva za jeftinim instrumentima za miješanje, jednostavne manipulacije sustavom i što je najvažnije, niskih troškova proizvodnje. Ultrazvučno miješanje, miješanje i emulgiranje povećava fleksibilnost za odabir surfaktanta i unutarnje strukture emulzija. (usp. Marzuki i dr. 2019.)

Veličina molekule je važna

Molekule submikronske i nano veličine pokazuju značajno povećanu transdermalnu stopu prodiranja. Dok se velike molekule nalaze na vrhu kože i ne mogu prodrijeti kroz kožu zbog svoje veličine, manje molekule mogu proći kroz epidermu.
This means the bioactive compounds are transported into deeper dermal layers, where there they can fulfil their “raditi” by nourishing or repairing the skin.
Istaknuti primjer važnosti veličine molekule je hijaluronska kiselina, molekula dugog lanca. Ako hijaluronska kiselina ima veliku molekularnu težinu, ne može proći kroz kožnu barijeru i ostaje kao film na njenom vanjskom sloju. S druge strane, niskomolekularna hijaluronska kiselina prenosi se u dublje slojeve kože, gdje ostvaruje svoje hidratantne učinke.
Drugi primjer za relevantnost veličine čestica su titanijev dioksid i cink oksid. Oba se koriste kao aktivni sastojci u prirodnim proizvodima za zaštitu od sunca (npr. losioni, hidratantne kreme, sprejevi). Jednako mala veličina čestica važna je kako bi se izbjeglo začepljenje pora kože i spriječilo njihovo izbijanje. Nadalje, s manjim česticama smanjuje se ili izbjegava učinak izbjeljivanja i sjaja krema za sunčanje.

Ultrazvučna nano-emulgacija koristi se za proizvodnju napunjenih nano-emulzija, liposoma i čvrstih lipidnih nanočestica. Sonikacija proizvodi usku distribuciju kapljica i nano-strukturirane čestice.

Poboljšano prodiranje u kožu

Kemijski pojačivači prodiranja kroz kožu uključuju materijale kao što su l-α-lecitin, urea, masne kiseline, etanol i glikoli.

• Vezikularni pojačivači prodiranja kroz kožu uključuju vezikularne nosače kao što su liposomi i niosomi. Vezikularni nosači su snažni sustavi za isporuku aktivnih molekula. Zbog svog sastava, oni nude prednost nošenja hidrofilnih kao i lipofilnih molekula. Hidrofilne molekule su inkapsulirane u vodenu jezgru, a lipofilne molekule ugrađene su u lipidnu membranu koja okružuje vodenu jezgru. Budući da se stijenke vezikula sastoje od fosfolipidnih dvoslojeva za liposome i sintetičkih surfaktanata za niosome, vezikule su topljive u vodi i stoga visoko biokompatibilne.
  Pročitajte više o ultrazvučno proizvedenim liposomima!
• Enzimski pojačivači prodiranja u kožu uključuju enzime kao što su HMGCoA reduktaza i acetil CoA karboksilaza, koji inhibiraju ključne enzime sinteze epidermalnih lipida i mijenjaju kritični molarni omjer ključnih lipida stratum corneuma.
• Urea, također poznata kao karbamid, koristi se za poboljšanje apsorpcije drugih aktivnih kozmetičkih sastojaka jer povećava propusnost kože.

Ultrazvučno poboljšana bioraspoloživost aktivnih tvari u njezi kože

Bioraspoloživost se definira kao brzina prodiranja aktivnog spoja do mjesta djelovanja. Takozvana brzina protoka ili količina aktivnog prodiranja tijekom vremena određena je u mikrogramima/cm²/sat. Za aktivne sastojke u kozmetičkim proizvodima, ciljno mjesto djelovanja sastojka obično je donja epiderma. Iznimke su aktivne tvari poput cinkovog oksida ili titanijevog dioksida, uobičajenih sastojaka losiona i sprejeva za zaštitu od sunca, budući da te tvari rade na površini kože, gdje čestice mogu iskoristiti svoj maksimalni kapacitet upijanja UV zraka.
Na bioraspoloživost aktivnih sastojaka uvelike utječu vrste kozmetičkih formulacija koje se koriste. Uobičajene formulacije u kozmetičkim proizvodima i proizvodima za osobnu njegu su emulzije ulje u vodi (O/V), emulzije voda u ulju (V/O), emulzije voda u ulju u vodi (V/U/V) , poliol-u-ulju emulzije kao i hidrogelovi. (Polioli koji se koriste u prirodnim kozmetičkim formulacijama su sorbitol, manitol, itd.).

Ultrazvučna priprema emulzije (crvena voda? žuto ulje). Nekoliko sekundi sonikacije pretvara odvojene faze vode/ulja u finu emulziju.

Sonikacija za povećanu propusnost kože

Propusnost kože, a time i bioraspoloživost kozmetičkih aktivnih tvari i kozmeceutika, može se povećati ili utjecajem na kožnu barijeru ili povećanjem topljivosti aktivnih molekula.
Kako bi se smanjila kožna barijera i olakšao transport aktivnih molekula u donji epidermis, različite tvari poput otapala, fosfolipida i surfaktantnih vezikula napravljenih od fosfolipida, kao i pilingi mogu poboljšati prodiranje aktivnih tvari u dublje slojeve kože.

• Korištena otapala uključuju dimetil izosorbid, etoksidiglikol, etanol i oleinsku kiselinu. Ova su otapala visoko kompatibilna s ultrazvučnim procesima miješanja, miješanja i emulgiranja.
• Dobro je poznato da fosfolipidi poboljšavaju prodiranje u kožu molekula topivih u ulju i vodi. Često korišteni fosfolipidi su lecitin, hidrogenirani lecitin, lizolecitin i tokoferil fosfat. Imaju koristi od ultrazvučne obrade jer sonikacija ravnomjerno raspoređuje fosfolipide u suspenziju.
• Surfaktantne vezikule: Surfaktanti mogu formirati multilamelarne i unilamelarne vezikule s aktivnim tvarima. Liposomi i čvrste lipidne nanočestice istaknuti su primjeri vezikula koje prodiru kroz kožu i prenose bioaktivne spojeve do ciljanih mjesta. Ultrasonication je najučinkovitija i najučinkovitija metoda za proizvodnju liposoma, nanoliposoma i čvrstih lipidnih nanočestica (SLNs) s visokim aktivnim opterećenjem, učinkovitosti kapsulacije (�), stabilnosti i bioraspoloživosti.
• Kemijski pilinzi uključuju mliječnu, glikolnu, salicilnu kiselinu i N-acetil-glukozamin. Mehanički pilinzi uključuju sitne abrazivne čestice od ugljena, kokosovih pahuljica ili pilinga od kave. Sve te tvari mogu se učinkovito raspršiti ultrazvukom.

Topivost aktivnih sastojaka u kozmetici može se povećati inkluzijskim kompleksima, inkapsulacijom, submikronskim/nano-emulzijama kao i učinkovitom solubilizacijom u formulaciju.

• Kompleksiranje inkluzije pomoću ciklodekstrina (kao što su alfa-, gama-, hidroksipropil beta-ciklodekstrin) postiže se ultrazvučnom obradom. Kompleksi ciklodekstrina pokazuju šupljinu u kojoj su inkapsulirani bioaktivni sastojci. Inkapsulacija/kompleksiranje čini aktivne spojeve topivim u vodi i time bioraspoloživim. Pročitajte više o ultrazvučnoj infuziji kompleksa!
• Fitoglikogen je nanočestica ugljikohidrata (polisaharida) visoke gustoće biljnog podrijetla sa šupljinom koja može inkapsulirati mnoge različite vrste aktivnih tvari. Fitoglikogen oktenil sukcinat (PG-OS) je amfifilna ugljikohidratna nanočestica čiji dodatak daje emulzijama visoku lipidno-oksidativnu stabilnost. Ultrazvučna emulgacija poboljšava stvaranje homogenih, stabilnih emulzija fitoglikogena.
• Submikronske i nanoemulzije koriste se kao sićušni sustavi za isporuku, koji spojeve čine topivim u vodi i omogućuju prijenos aktivnih sastojaka do ciljanog mjesta. Mala nano veličina kapljica povećava propusnost kroz kožnu barijeru u dublje slojeve kože.
• Visoko polarni emolijensi obično se koriste u formulacijama za solubilizaciju hidrofobnih/u vodi netopljivih sastojaka budući da je samo nekoliko aktivnih tvari nepolarno. Često se koriste sljedeći izrazito polarni emolijensi: izopropil lauroil sarkozinat, lauril laktat, fenil etil benzoat, dioktil maleat i dioktil izosorbid. Poznato je da razne vrste krema za sunčanje također pospješuju prodiranje. Ultrazvučno miješanje i raspršivanje osigurava homogenu mješavinu polarnih omekšivača i aktivnih sastojaka.

Ultrazvučni mikseri visokih performansi za čiste kozmetičke proizvode

As purely mechanical mixing treatment, sonication can used for the production of all kinds of certified natural cosmetic products. Hielscher Ultrasonics’ systems are reliable machines used in the production of high quality cosmetics and therapeutics to formulate nano-emulsified and liposomal encapsulated bioactive compounds with superior absorption rate and biocompatibility. To meet its customers’ demands, Hielscher supplies ultrasonicators from the compact hand-held lab homogenizer and bench-top ultrasonicators to fully industrial ultrasonic systems for the production of high-volumes of cosmetic formulations. Ultrasonic formulation processes of cosmetics and cosmeceuticals can be run as batch or as continuous inline process using an ultrasonic flow-through reactor. A broad range of ultrasonic sonotrodes (probes) and reactor vessels are available to ensure an optimal setup for your liposome production. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation under heavy duty in demanding environments and ensure a long machine life cycle.
Precizna kontrola nad svim važnim parametrima procesa kao što su amplituda, tlak, temperatura i vrijeme sonikacije čine ultrazvučni proces pouzdanim i ponovljivim. Hielscher Ultrasonics svjestan je važnosti kontinuirano visoke kvalitete proizvoda i podržava proizvođače kozmetike u implementaciji standardizacije procesa i GMP-a (dobre proizvodne prakse) inteligentnim softverom i automatskim snimanjem podataka. Naši digitalni ultrazvučni homogenizatori automatski bilježe sve parametre ultrazvučnog procesa na ugrađenu SD karticu. Digitalni zasloni osjetljivi na dodir i daljinski upravljač preglednika omogućuju kontinuirano praćenje procesa i omogućuju precizno podešavanje parametara procesa kad god je potrebno. Ovo značajno olakšava praćenje procesa i kontrolu kvalitete.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: