Emulsioni cosmetiche senza tensioattivi mediante ultrasuoni di potenza
- A causa della crescente domanda di cosmetici ecocompatibili, l’industria cosmetica si sta concentrando sulla formulazione di emulsioni senza tensioattivi.
- Le emulsioni Pickering sono miscele w/o oppure o/w prive di tensioattivi/emulsionanti, stabilizzate da particelle.
- La miscelazione e l’emulsificazione a ultrasuoni sono una tecnica eccellente per formulare emulsioni Pickering altamente stabili e prive di tensioattivi.
Emulsificazione a ultrasuoni
Le potenti forze di taglio generate dagli ultrasuoni consentono di preparare emulsioni Pickering stabili e prive di tensioattivi, utilizzando particelle micrometriche e nanometriche come stabilizzanti. La sonicazione è un processo di emulsificazione non termico già ampiamente utilizzato per emulsionare sistemi w/o, o/w e w/o/w e produrre emulsioni stabili (ad esempio per prodotti idratanti, creme, lozioni, prodotti solari, unguenti ecc.).
Le argille e i prodotti a base di argilla danno buoni risultati come stabilizzanti nelle emulsioni Pickering. Le elevate forze di taglio dell’emulsificazione a ultrasuoni consentono di incorporare nelle formulazioni cosmetiche anche modificatori reologici normalmente difficili da disperdere, come le argille e i prodotti a base di argilla. Il grande vantaggio delle argille è la loro doppia funzione, poiché stabilizzano l’emulsione e agiscono contemporaneamente come modificatori reologici nella formulazione. Ciò significa che la sonicazione è un metodo eccellente per formulare anche emulsioni cosmetiche con caratteristiche pseudoplastiche, la cui viscosità diminuisce all’aumentare del taglio, che sono anche tissotropiche e offrono quindi buone caratteristiche applicative (ad esempio facilità di applicazione sulla pelle, prodotti spruzzabili ecc.).
Emulsione di olio di ricino in acqua
Formulazione mediante ultrasuoni di un’emulsione di olio di ricino in acqua
Un’emulsione Pickering di olio in acqua può essere preparata nel modo seguente:
La fase continua è costituita da una dispersione di acqua e laponite®, mentre la fase interna/dispersa è costituita da olio di ricino.
- La fase continua viene preparata disperdendo polvere di laponite® al 2wt% in NaCl 0,1M (in acqua ultrapura), utilizzando l’omogeneizzatore a ultrasuoni Hielscher UP200St oppure UP200Ht (200W, 26kHz) per alcuni minuti.
- Per l’emulsione o/w, l’olio viene aggiunto gradualmente alla fase acquosa mediante una pipetta, mentre la miscela viene sottoposta a sonicazione. Dopo circa 2 minuti di sonicazione si forma un’emulsione omogenea e stabile. Durante la procedura di emulsificazione, il campione viene raffreddato in un bagno di ghiaccio per evitarne il riscaldamento.
UIP1000hdT con reattore di flusso in vetro per la produzione di prodotti per la cura della pelle come creme, lozioni e balsami
Per la preparazione di volumi maggiori, Hielscher fornisce per tutti i sonicatori da laboratorio e sonicatori industriali speciali celle di flusso che consentono di disperdere/dissolvere sia la polvere sia le goccioline d’olio in un’emulsione su scala nanometrica.
La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori:
| Volume del lotto | Portata | Dispositivi consigliati |
|---|---|---|
| Da 0,5 a 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| Da 1 a 500mL | Da 10 a 200mL/min | UP100H |
| Da 10 a 2000mL | Da 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| Da 0,1 a 20L | Da 0,2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| Da 10 a 100L | Da 2 a 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | Da 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | superiore | gruppo di UIP16000 |
Scopri di più sulla preparazione delle emulsioni Pickering mediante ultrasuoni!
Bibliografia / Riferimenti
- 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.
Informazioni utili
Perché emulsioni senza tensioattivi?
La maggior parte dei prodotti per la cura della pelle è costituita da una miscela di due o più sostanze non miscibili tra loro. Ciò significa che, secondo il secondo principio della termodinamica, sono intrinsecamente instabili. Per formare una miscela stabile a partire da questi materiali immiscibili, è necessario utilizzare stabilizzanti per preparare un’emulsione con una durata di conservazione adeguata. Come emulsionanti si utilizzano comunemente tensioattivi ionici o non ionici. Nei prodotti per la cura della pelle, l’uso di tensioattivi anfifilici a basso peso molecolare causa spesso intolleranza ai prodotti cosmetici nelle persone con pelle sensibile. Inoltre, un numero crescente di consumatori richiede prodotti cosmetici naturali e privi di ingredienti superflui. Tali prodotti sono costituiti principalmente dai principi attivi che nutrono la pelle e sono per lo più privi di additivi (ad esempio emulsionanti, profumi ecc.).
Le emulsioni prive di tensioattivi/emulsionanti sono un’alternativa auspicabile alle formulazioni cosmetiche convenzionali. Le emulsioni Pickering si basano sull’uso di emulsionanti biopolimerici o di particelle solide come stabilizzanti per creare prodotti cosmetici stabili con caratteristiche gradevoli. L’emulsificazione a ultrasuoni è uno strumento eccellente per preparare nanoemulsioni e miniemulsioni stabili, nonché emulsioni Pickering. Inoltre, la sonicazione viene utilizzata in varie altre applicazioni durante la produzione di prodotti cosmetici, come la dispersione di pigmenti, la dissoluzione di polveri o l’estrazione di principi attivi.
Le emulsioni nei prodotti cosmetici
Un’emulsione è un sistema bifasico. I componenti principali sono una fase oleosa e una fase acquosa.
La fase acquosa è costituita da acqua e da qualsiasi combinazione di materiali polari che si dissolvono, almeno in una certa misura, in acqua.
La fase oleosa comprende uno o più materiali oleosi oppure altri ingredienti apolari che presentano almeno una certa solubilità nei materiali oleosi.
Olio in acqua (o/w): goccioline d’olio disperse in acqua; l’olio viene definito fase interna o dispersa e l’acqua fase esterna o continua.
Emulsione di acqua in olio (w/o): le goccioline d’acqua sono disperse nell’olio; l’acqua è la fase interna o dispersa e l’olio la fase esterna o continua.
w/o/w oppure o/w/o sono le cosiddette emulsioni complesse o multiple.
Laponite®
Laponite® è un’argilla smectica sintetica che, quando viene dispersa in acqua, forma un gel trasparente e tissotropico. Il valore di pH di una sospensione di Laponite® al 2% è circa 9,8. Alla concentrazione del 2% si forma un gel.
Laponite® è un marchio registrato di BYK Additives Ltd.