超音波によるクリーンビューティー製品の処方

天然の有機成分(INCI)と高い効果とバイオアベイラビリティの組み合わせは、革新的なクリーンビューティー製品の特徴です。超音波処理は、化粧品成分を混合、ブレンド、分散、ナノ乳化およびナノカプセル化するための非常に効率的で信頼性の高い技術として使用されます。

なぜあなたはあなたのきれいな美容製品に超音波を使うべきですか?

混合、ブレンド、分散、乳化成分、および生理活性分子のカプセル化は、化粧品、スキンケア、美容、および薬用化粧品の製造における主要なプロセスです。これらのコアプロセスの信頼性、効率性、均質な実行は、最終製品の効果、効力、効率を高めた高品質の化粧品を得るために不可欠です。現代のハイテク成分は高度に開発された物質であり、望ましい効果を得るためには最終製品に高度に組み込まれる必要があります。

超音波 – 幅広いアプリケーション

超音波処理は、液 - 液体および固 - 液体懸濁液を均質化するための非常に効率的で信頼性の高い技術です。分子をナノサイズの脂質担体(例えば、リポソーム、ニオソーム、固体脂質ナノ粒子、ナノ構造脂質担体、ミセルなど)にカプセル化することは、高性能超音波のもう一つの重要な応用です。
超音波処理は、清潔で、すべて天然の、有機化粧品、美容およびスキンケア製品の製造における多くのステップに適用することができ、混合およびカプセル化アプリケーションの効率を改善することができる。超音波ミキサーは集中的な混合と均質化を提供するため、安定性と貯蔵寿命を延ばすために一般的に添加される化学添加物の使用を最小限に抑えるか、完全に回避することができます。
超音波処理は、迅速かつ効率的なプロセスで優れた結果を生み出し、均一で均質な懸濁液をもたらすことにより、競争上の優位性をもたらします。これは、製品の安定性、貯蔵寿命、生体適合性にプラスの影響を与えます。

超音波 – 純粋に機械的な処理

超音波処理は、熱によって原材料を劣化させない、マイルドな非熱処理です。脂質、生理活性分子、エッセンシャルオイルなどの多くの成分は熱に敏感であるため、制御された低温処理によって大きなメリットが得られます。ヒールシャー超音波装置は、正確に制御可能で、簡単に調整可能で、ブラウザのエモート制御を介して監視および操作することができます。スマートソフトウェアは、内蔵SDカード上の処理パラメータを自動的にプロトコル化します。これらの機能により、プロセスと品質の標準化、およびGMP(Good Manufacturing Practices)の実施が容易になります。

超音波処理の動作原理

超音波処理は純粋に機械的な処理であるため、クリーンな化粧品の哲学を妨げるような添加化学物質は添加されません。混合、ブレンド、乳化、カプセル化および抽出などの超音波アプリケーションは、音響キャビテーションの動作原理に基づいている。
高出力の超音波は、プローブタイプの超音波プロセッサを介してスラリーに結合されます。高エネルギーの超音波が液体中を伝わり、高圧と低圧のサイクルが交互に発生し、音響キャビテーションの現象が発生します。音響キャビテーションまたは超音波キャビテーションは、局所的に極端な温度、圧力、加熱/冷却速度、圧力差、および媒体内の高いせん断力につながります。キャビテーション気泡が粒子や液滴の表面で爆縮すると、マイクロジェットや分派間衝突により、表面剥離、侵食、粒子破壊、ソノポレーション、液滴や細胞の破壊などの効果が発生します。さらに、液体媒体中のキャビテーション気泡の爆縮は、マクロ乱流とミクロミキシングを引き起こします。超音波照射は、キャビテーションおよび液体ジェットによる微小移動、液滴のその後の破壊を伴う材料中の圧縮および減圧、ならびに高い加熱および冷却速度。
プローブ型超音波装置は、衝撃的なキャビテーションを生成するために必要な非常に高い振幅を生成することができます。ヒールシャー超音波は、容易に連続24 / 7操作で200μmの振幅を作成することができる高性能超音波プロセッサを製造しています。さらに高い振幅のために、ヒールシャーは指定された高振幅ソノトロード(プローブ)を提供しています。
加圧可能な超音波反応器とフローセルを使用してキャビテーションを強化します。圧力が増加すると、キャビテーションとキャビテーションのせん断力はより破壊的になり、それによって超音波効果が向上します。

超音波ブレンドと乳化の利点

ソニフィケーションによる均質な混合物、分散液、エマルジョン、およびナノエマルジョンの製造は、その優れたエネルギー効率、ローエンドの混合機器の要件、簡単なシステム操作、そして最も重要なことに、その低い製造コストのために化粧品配合者の関心を集めています。超音波混合、ブレンドおよび乳化は、界面活性剤およびエマルジョンの内部構造を選択するための柔軟性を高める。(参照:Marzuki et al. 2019)

分子サイズの問題

サブミクロンおよびナノサイズの分子は、経皮透過率が有意に増加しました。大きな分子は皮膚の上部にあり、その大きさのために皮膚に浸透することはできませんが、小さな分子は表皮を通過することができます。
これは、生理活性化合物が真皮のより深い層に運ばれ、そこで皮膚に栄養を与えたり修復したりすることで「仕事」を果たすことができることを意味します。
分子サイズの関連性の顕著な例は、長鎖分子であるヒアルロン酸です。ヒアルロン酸の分子量が多いと、皮膚のバリアを通過できず、外層に膜として留まります。一方、低分子ヒアルロン酸は肌の深層に運ばれ、保湿効果を包み込みます。
粒子径の関連性を示す別の例は、二酸化チタンと酸化亜鉛です。どちらも天然の日焼け止め製品(ローション、保湿剤、スプレーなど)の有効成分として使用されています。均一に小さい粒子サイズは、皮膚の毛穴の詰まりを防ぎ、それによって吹き出物を防ぐために重要です。さらに、粒子が小さいと、日焼け止めの美白効果と光沢効果が減少または回避されます。

超音波ナノ乳化は、装填されたナノエマルジョン、リポソームおよび固体脂質ナノ粒子を製造するために使用される。超音波処理は、狭い液滴分布およびナノ構造粒子を生成する。

皮膚への浸透性の向上

化学的皮膚浸透促進剤には、l-α-レシチン、尿素、脂肪酸、エタノール、グリコールなどの材料が含まれます。

• 水疱性皮膚浸透促進剤には、リポソームやニオソームなどの水疱性担体が含まれます。小胞キャリアは、活性分子の強力な送達システムです。その組成により、親水性分子と親油性分子を運ぶという利点があります。水性コアには親水性分子が内包され、水性コアを囲む脂質膜には親油性分子が取り込まれます。小胞壁は、それぞれリポソーム用のリン脂質二重層とニオソーム用の合成界面活性剤で構成されているため、水溶性であり、生体親和性が高いです。
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• 酵素による皮膚浸透促進剤には、HMGCoAレダクターゼやアセチルCoAカルボキシラーゼなどの酵素が含まれ、表皮脂質合成の主要な酵素を阻害し、主要な角質層脂質の臨界モル比を変化させます。
• 尿素は、カルバミドとも呼ばれ、皮膚の透過性を高めるため、他の化粧品有効成分の吸収を高めるために使用されます。

スキンケアにおける活性物質の超音波改善されたバイオアベイラビリティ

バイオアベイラビリティは、活性化合物がその作用部位に到達するまでの浸透速度として定義されます。いわゆるフラックス率または経時的な活性浸透量は、マイクログラム/cmで決定されます²/時。化粧品の有効成分の場合、成分の標的作用部位は通常、下部表皮です。例外は、酸化亜鉛や二酸化チタンなどの活性物質で、日焼け止めローションやスプレーの一般的な成分であり、これらの物質は皮膚の表面に作業部位があり、そこで粒子が最大のUV吸収能力を包み込むことができます。
有効成分のバイオアベイラビリティは、使用する化粧品処方の種類に大きく影響されます。美容およびパーソナルケア製品の一般的な配合は、水中油型エマルジョン(O / W)、油中水型エマルジョン(W / O)、水中油中水型エマルジョン(W / O / W)、油中ポリオールエマルジョン、およびハイドロゲルです。(天然化粧品の配合物に使用されているポリオールは、ソルビトール、マンニトールなどです)。

エマルジョン(赤水/黄色油)の超音波調製。数秒の超音波処理により、別々の水/油相が微細なエマルジョンに変わります。

皮膚透過性を高めるための超音波処理

化粧品活性物質および化粧品の皮膚透過性、ひいてはバイオアベイラビリティは、皮膚バリアに影響を与えるか、または活性分子の溶解度を高めることによって増加させることができる。
皮膚のバリアを下げ、活性分子の下部表皮への輸送を促進するために、リン脂質から作られた溶剤、リン脂質、界面活性剤小胞、角質除去剤などの多様な物質は、皮膚の深層への活性物質の浸透を改善することができます。

• 使用される溶媒には、ジメチルイソソルビド、エトキシジグリコール、エタノール、オレイン酸などがあります。これらの溶媒は、超音波混合、混合および乳化プロセスと高い適合性を有する。
• リン脂質は、油溶性分子と水溶性分子の両方の皮膚浸透を促進することがよく知られています。一般的に使用されるリン脂質は、レシチン、水素化レシチン、リゾレシチン、およびリン酸トコフェロールです。彼らは、超音波処理がリン脂質を懸濁液に均一に分布させるので、超音波処理の恩恵を受ける。
• 界面活性剤小胞:界面活性剤は、活性物質と多層および単層小胞を形成することができます。リポソームと固体脂質ナノ粒子は、生理活性化合物を標的部位に輸送する皮膚貫通小胞の顕著な例です。超音波処理は、高い活性負荷、カプセル化効率(�)、安定性およびバイオアベイラビリティを有するリポソーム、ナノリポソームおよび固体脂質ナノ粒子(SLN)を製造するための最も効率的かつ効果的な方法である。
• 化学的な角質除去剤には、乳酸、グリコール酸、サリチル酸、N-アセチル-グルコサミンが含まれます。メカニカルピーリングには、木炭、ココナッツフレーク、またはコーヒースクラブからの微小な研磨粒子が含まれます。これらの物質はすべて、超音波処理によって効率的に分散させることができます。

化粧品中の有効成分の溶解度は、包接複合体、カプセル化、サブミクロン/ナノエマルジョン、および製剤への効率的な可溶化によって向上させることができます。

• シクロデキストリン(α-、γ-、ヒドロキシプロピルβ-シクロデキストリンなど)を用いた包接錯体化は、超音波処理によって達成される。シクロデキストリン錯体は、生理活性成分がカプセル化された空洞を示します。カプセル化/錯体化により、活性化合物は水溶性になり、それにより生物学的に利用可能になります。 超音波注入複合体化についてもっと読む!
• フィトグリコーゲンは、植物由来の高密度炭水化物(多糖類)ナノ粒子で、多くの異なる種類の活性物質をカプセル化できる空洞を持っています。コハク酸植物グリコーゲンオクテニル(PG-OS)は両親媒性炭水化物ナノ粒子であり、その添加によりエマルジョンに高い脂質酸化安定性が与えられます。超音波乳化は、均質で安定した植物グリコーゲンエマルジョンの生成を改善します。
• サブミクロンおよびナノエマルジョンは、化合物を水溶性にし、活性成分を標的部位に輸送することを可能にする微小送達システムとして使用される。液滴の小さなナノスケールサイズは、皮膚バリアを介してより深い皮膚層への透過性を高めます。
• 高極性皮膚軟化剤は、非極性の活性物質が少ないため、疎水性/水に不溶性の成分を可溶化するための製剤に一般的に使用されます。頻繁に使用されるのは、次の高極性皮膚軟化剤です:ラウロイルサルコシン酸イソプロピル、ラウリル乳酸、安息香酸フェニルエチル、マレイン酸ジオクチル、およびイソソルビドジオクチル。さまざまな種類の日焼け止めも浸透力を高めることで知られています。超音波混合および分散は、極性皮膚軟化剤および有効成分の均質な混合物を確実にする。

クリーンビューティー製品用の高性能超音波ミキサー

純粋に機械的な混合処理として、超音波処理は、認定された天然化粧品のすべての種類の生産に使用できます。ヒールシャー超音波のシステムは、優れた吸収率と生体適合性を備えたナノ乳化およびリポソームカプセル化生物活性化合物を処方するために、高品質の化粧品および治療薬の製造に使用される信頼性の高い機械です。その顧客の要求を満たすために、ヒールシャーは、コンパクトなハンドヘルドラボホモジナイザーとベンチトップ超音波装置から、大量の化粧品製剤の生産のための完全工業用超音波システムに超音波装置を供給しています。化粧品および化粧品の超音波製剤プロセスは、超音波フロースルーリアクターを使用してバッチまたは連続インラインプロセスとして実行できます。幅広い超音波ソノトロード(プローブ)と反応容器をご用意しており、リポソーム生産に最適なセットアップを実現します。ヒールシャーの超音波装置の堅牢性は、要求の厳しい環境でのヘビーデューティの下で24 / 7の操作を可能にし、長い機械のライフサイクルを確保します。
振幅、圧力、温度、超音波処理時間などのすべての重要なプロセスパラメータを正確に制御することで、超音波プロセスの信頼性と再現性が向上します。ヒールシャー超音波は、継続的に高い製品品質の重要性を知っており、インテリジェントなソフトウェアと自動データ記録により、化粧品メーカーがプロセスの標準化とGMP(適正製造基準)を実装するのをサポートします。当社のデジタル超音波ホモジナイザーは、内蔵SDカードにすべての超音波プロセスパラメータを自動的に記録します。デジタルタッチディスプレイとブラウザのリモートコントロールにより、継続的なプロセス監視が可能になり、必要なときにいつでもプロセスパラメータを正確に調整できます。これにより、プロセスの監視と品質管理が大幅に容易になります。
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。