Formulação de produtos de beleza limpa com ultrassom
Ingredientes naturais e orgânicos (INCIs) combinados com alta eficácia e biodisponibilidade são as características dos produtos inovadores de beleza limpa. A ultrassonografia é usada como técnica altamente eficiente e confiável para misturar, misturar, dispersar, nanoemulsionar e nanoencapsular ingredientes cosméticos.
Por que você deve usar o ultrassom para seus produtos de beleza limpos?
Misturar, misturar, dispersar, emulsionar ingredientes e encapsular moléculas bioativas são processos essenciais na fabricação de produtos cosméticos, cuidados com a pele, beleza e cosmecêuticos. A execução confiável, eficiente e homogênea desses processos essenciais é essencial para obter produtos cosméticos de alta qualidade com efeitos, potência e eficiência elevados do produto final. Os ingredientes modernos de alta tecnologia são substâncias altamente desenvolvidas, que requerem incorporação sofisticada no produto final para obter os efeitos desejados.
Sonication – Um amplo espectro de aplicações
A sonicação é uma técnica altamente eficiente e confiável de homogeneização de suspensões líquido-líquido e sólido-líquido. O encapsulamento de moléculas em transportadores lipídicos nanométricos (por exemplo, lipossomas, niossomos, nanopartículas lipídicas sólidas, transportadores lipídicos nanoestruturados, micelas, etc.) é outra aplicação importante do ultrassom de alto desempenho.
A ultrassonografia pode ser aplicada a muitas etapas da produção de produtos cosméticos, de beleza e cuidados com a pele limpos, totalmente naturais e orgânicos e melhorar a eficiência das aplicações de mistura e encapsulamento. Como os misturadores ultrassônicos fornecem mistura e homogeneização intensas, o uso de aditivos químicos que são comumente adicionados para obter estabilidade e vida útil prolongadas pode ser minimizado ou completamente evitado.
A sonicação oferece uma vantagem competitiva ao produzir resultados superiores em um processo rápido e eficiente, resultando em suspensões uniformes e homogêneas. Isso afeta positivamente a estabilidade do produto, o prazo de validade e a biocompatibilidade.
- mistura & Mistura
- Emulsificação & Nanoemulsificação
- redução do tamanho das partículas
- Encapsulamento de moléculas (lipossomas, niossomos)
- Extração de moléculas bioativas de plantas
Sonication – Um tratamento puramente mecânico
A ultrassonificação é um tratamento suave e não térmico, que não degrada as matérias-primas pelo calor. Muitos ingredientes, como lipídios, moléculas bioativas ou óleos essenciais, são sensíveis ao calor e, portanto, se beneficiam muito do processamento controlado em baixa temperatura. Os dispositivos Hielscher Ultrasonics são controláveis com precisão, facilmente ajustáveis e podem ser monitorados e operados por meio do controle de emotes do navegador. O software inteligente protocola automaticamente os parâmetros de processamento em um cartão SD integrado. Esses recursos facilitam a padronização de processos e qualidade, bem como a implementação de Boas Práticas de Fabricação (BPF).

UIP1000hdT com reator de fluxo de vidro para a produção de produtos de cuidados com a pele, como cremes, loções e bálsamos
O princípio de funcionamento da sonicação
Como a sonicação é um tratamento puramente mecânico, nenhum produto químico aditivo, que interfira na filosofia de cosméticos limpos, é adicionado. Aplicações ultrassônicas, como mistura, mistura, emulsificação, encapsulamento e extração, são baseadas no princípio de funcionamento da cavitação acústica.
As ondas ultrassônicas de alta potência são acopladas por meio de um processador ultrassônico do tipo sonda na pasta. Ondas de ultrassom altamente energéticas viajam através do líquido criando ciclos alternados de alta pressão / baixa pressão, o que resulta no fenômeno da cavitação acústica. A cavitação acústica ou ultrassônica leva localmente a temperaturas extremas, pressões, taxas de aquecimento/resfriamento, diferenciais de pressão e altas forças de cisalhamento no meio. Quando as bolhas de cavitação implodem na superfície de partículas ou gotículas, microjatos e colisões interparticlulares geram efeitos como descamação da superfície, erosão, quebra de partículas, sonoporação, bem como ruptura de gotículas e células. Além disso, a implosão de bolhas de cavitação em meios líquidos cria macroturbulências e micromisturas. A irradiação ultrassônica representa uma maneira eficiente de melhorar os processos de transferência de massa, uma vez que a sonicação resulta em cavitação e seus mecanismos relacionados, como micros-movimento por jatos líquidos, compressão e descompressão no material com a subsequente ruptura de gotículas, bem como altas taxas de aquecimento e resfriamento.
Os ultrassônicos do tipo sonda podem gerar amplitudes muito altas, o que é necessário para gerar cavitação impactante. A Hielscher Ultrasonic fabrica processadores ultrassônicos de alto desempenho, que podem facilmente criar amplitudes de 200μm em operação contínua 24 horas por dia, 7 dias por semana. Para amplitudes ainda maiores, a Hielscher oferece sonotrodos (sondas) de alta amplitude especificados.
Reatores ultrassônicos pressurizáveis e células de fluxo são usados para intensificar a cavitação. Com o aumento das pressões, as forças de cavitação e cisalhamento cavitacional tornam-se mais destrutivas e melhoram assim os efeitos ultrassônicos.
Vantagens da mistura e emulsificação ultrassônica
A produção de misturas homogêneas, dispersões, emulsões e nanoemulsões por sonificação tem despertado o interesse dos formuladores de cosméticos devido à sua excepcional eficiência energética, exigência de instrumentos de mistura de baixo custo, fácil manipulação do sistema e, o mais importante, seu baixo custo de produção. A mistura, mistura e emulsificação ultrassônica aumentam a flexibilidade para selecionar surfactantes e estruturas internas de emulsões. (cf. Marzuki et al. 2019)

UIP4000hdT, um potente ultrassônico de 4 kW, usado para aplicações contínuas de dispersão e emulsificação em linha na formulação de produtos cosméticos
O tamanho da molécula é importante
Moléculas submicrônicas e nanométricas exibem uma taxa de permeação transdérmica significativamente aumentada. Enquanto moléculas grandes ficam na parte superior da pele e não podem penetrar na pele devido ao seu tamanho, moléculas menores são capazes de passar pela epiderme.
Isso significa que os compostos bioativos são transportados para camadas dérmicas mais profundas, onde podem cumprir seu "trabalho" nutrindo ou reparando a pele.
Um exemplo proeminente da relevância do tamanho molecular é o ácido hialurônico, uma molécula de cadeia longa. Se o ácido hialurônico tiver um alto peso molcular, ele não pode passar pela barreira da pele e permanece como um filme em sua camada externa. O ácido hialurônico de baixo peso molecular, por outro lado, é transportado para as camadas mais profundas da pele, onde envolve seus efeitos hidratantes.
Outro exemplo da relevância do tamanho das partículas são o dióxido de titânio e o óxido de zinco. Ambos são usados como ingredientes ativos em protetores solares naturais (por exemplo, loções, hidratantes, sprays). Um tamanho de partícula uniformemente pequeno é importante para evitar o entupimento dos poros da pele e, assim, evitar fugas. Além disso, com partículas menores, o efeito clareador e brilhante dos protetores solares é reduzido ou evitado.

A nanoemulsificação ultrassônica é usada para produzir nanoemulsões carregadas, lipossomas e nanopartículas lipídicas sólidas. A sonicação produz uma distribuição estreita de gotículas e partículas nanoestruturadas.
Melhor penetração na pele
Os intensificadores químicos da penetração na pele incluem materiais como l-α-lecitina, uréia, ácidos graxos, etanol e glicóis.
- Os intensificadores da penetração vesicular da pele incluem portadores vesiculares, como lipossomas e niossomos. Os transportadores vesiculares são sistemas de entrega potentes para moléculas ativas. Devido à sua composição, oferecem a vantagem de transportar moléculas hidrofílicas e lipofílicas. As moléculas hidrofílicas são encapsuladas no núcleo aquoso e as moléculas lipofílicas são incorporadas à membrana lipídica que envolve o núcleo aquoso. Como as paredes das vesículas são compostas de bicamadas fosfolipídicas para lipossomas e surfactantes sintéticos para niossomos, respectivamente, as vesículas são solúveis em água e, portanto, altamente biocompatíveis.
Leia mais sobre lipossomas produzidos por ultrassomas! - Os intensificadores enzimáticos da penetração na pele incluem enzimas como HMGCoA redutase e acetil CoA carboxilase, que inibem as principais enzimas da síntese de lipídios epidérmicos e alteram a razão molar crítica dos lipídios do estrato córneo chave.
- A uréia, também conhecida como carbamida, é usada para aumentar a absorção de outros ingredientes cosméticos ativos, pois aumenta a permeabilidade da pele.

Homogeneizador ultrassônico UIP2000hdT (2kW) com reator de batelada continuamente agitado
Biodisponibilidade Ultrassonicamente Melhorada de Ativos em Cuidados com a Pele
A biodisponibilidade é definida como a taxa de penetração de um composto ativo para atingir seu local de ação. A chamada taxa de fluxo ou a quantidade de penetração ativa ao longo do tempo é determinada em microgramas/cm2/hora. Para ingredientes ativos em produtos cosméticos, o local de ação alvo de um ingrediente geralmente é a epiderme inferior. As exceções são ativos como óxido de zinco ou dióxido de titânio, ingredientes comuns em protetores solares e sprays, uma vez que essas substâncias têm seu local de trabalho na superfície da pele, onde as partículas podem envolver sua capacidade máxima de absorção de UV.
A biodisponibilidade dos ingredientes ativos é fortemente influenciada pelos tipos de formulações cosméticas utilizadas. As formulações comuns em produtos de beleza e cuidados pessoais são emulsões de óleo em água (O/A), emulsões de água em óleo (A/O), emulsões de água em óleo em água (A/O/A), emulsões de poliol em óleo e hidrogéis. (Os polióis usados em formulações cosméticas naturais são sorbitol, manitol, etc.).

Preparação ultrassônica de uma emulsão (água vermelha / óleo amarelo). Alguns segundos de sonicação transformam as fases separadas de água / óleo em uma emulsão fina.
Sonicação para aumento da permeabilidade da pele
A permeabilidade cutânea e, portanto, a biodisponibilidade de ativos cosméticos e cosmecêuticos podem ser aumentadas influenciando a barreira cutânea ou aumentando a solubilidade das moléculas ativas.
Para diminuir a barreira cutânea e facilitar o transporte das moléculas ativas para a epiderme inferior, várias substâncias, como solventes, fosfolipídios e vesículas surfactantes feitas de fosfolipídios, bem como esfoliantes, podem melhorar a penetração dos ativos nas camadas mais profundas da pele.
- Os solventes usados incluem dimetil isossorbida, etoxidiglicol, etanol e ácido oleico. Esses solventes são altamente compatíveis com os processos de mistura, mistura e emulsificação ultrassônica.
- Os fosfolipídios são bem conhecidos por aumentar a penetração na pele de moléculas solúveis em óleo e água. Os fosfolipídios comumente usados são lecitina, lecitina hidrogenada, lisolecitina e fosfato de tocoferol. Eles se beneficiam do processamento ultrassônico, pois a sonicação distribuiu os fosfolipídios uniformemente na suspensão.
- Vesículas surfactantes: Os surfactantes podem formar vesículas multilamelares e unilamelares com ativos. Lipossomas e nanopartículas lipídicas-sólidas são exemplos proeminentes de vesículas que penetram na pele transportando compostos bioativos para locais-alvo. A ultrassonografia é o método mais eficiente e eficaz para produzir lipossomas, nanolipossomas e nanopartículas sólido-lipídicas (SLNs) com alta carga ativa, eficiência de encapsulação (�), estabilidade e biodisponibilidade.
- Os esfoliantes químicos incluem ácidos lático, glicólico, salicílico e N-acetil-glucosamina. Os peelings mecânicos incluem minúsculas partículas abrasivas de carvão, flocos de coco ou esfoliante de café. Todas essas substâncias podem ser dispersas de forma eficiente por meio de ultrassonificação.
A solubilidade dos ingredientes ativos em cosméticos pode ser aumentada por complexos de inclusão, encapsulamento, submicron / nanoemulsões, bem como a solubilização eficiente na formulação.
- A complexação de inclusão usando ciclodextrinas (como alfa, gama, hidroxipropilbeta-ciclodextrina) é obtida por ultrassom. Os complexos de ciclodextrina exibem uma cavidade na qual os ingredientes bioativos são encapsulados. A encapsulação / complexação torna os compostos ativos solúveis em água e, portanto, biodisponíveis. Leia mais sobre a complexação de infusão ultrassônica!
- O fitoglicogênio é uma nanopartícula de carboidrato de alta densidade (polissacarídeo) à base de plantas com uma cavidade que pode encapsular muitos tipos diferentes de ativos. O fitoglicogênio octenil succinato (PG-OS) é uma nanopartícula de carboidrato anfifílico, cuja adição confere às emulsões uma alta estabilidade oxidativa lipídica. A emulsificação ultrassônica melhora a geração de emulsões de fitoglicogênio homogêneas e estáveis.
- Submicron e nanoemulsões são usadas como sistemas de entrega de minutos, que tornam os compostos solúveis em água e permitem o transporte dos ingredientes ativos para o local alvo. O pequeno tamanho em nanoescala das gotículas aumenta a permeabilidade através da barreira da pele em camadas mais profundas da pele.
- Emolientes altamente polares são comumente usados em formulações para solubilizar ingredientes hidrofóbicos / insolúveis em água, pois apenas algumas substâncias ativas são apolares. Freqüentemente usados são os seguintes emolientes altamente polares: lauroil sarcosinato de isopropil, lauril lactato, fenil etilbenzoato, maleato de dioctilo e dioctil isossorbida. Vários tipos de protetores solares também são conhecidos por serem intensificadores de penetração. A mistura e dispersão ultrassônica garantem uma mistura homogênea de emolientes polares e ingredientes ativos.
Misturadores ultrassônicos de alto desempenho para produtos de beleza limpa
Como tratamento de mistura puramente mecânico, a sonicação pode ser usada para a produção de todos os tipos de produtos cosméticos naturais certificados. Os sistemas da Hielscher Ultrasonics são máquinas confiáveis usadas na produção de cosméticos e terapêuticas de alta qualidade para formular compostos bioativos encapsulados nanoemulsionados e lipossomais com taxa de absorção e biocompatibilidade superiores. Para atender às demandas de seus clientes, a Hielscher fornece ultrassônicos desde o homogeneizador de laboratório portátil compacto e ultrassônicos de bancada até sistemas ultrassônicos totalmente industriais para a produção de grandes volumes de formulações cosméticas. Os processos de formulação ultrassônica de cosméticos e cosmecêuticos podem ser executados como lote ou como processo contínuo em linha usando um reator ultrassônico de fluxo. Uma ampla gama de sonotrodos ultrassônicos (sondas) e vasos de reatores estão disponíveis para garantir uma configuração ideal para sua produção de lipossomas. A robustez do equipamento ultrassônico da Hielscher permite uma operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, sob serviço pesado em ambientes exigentes e garante um longo ciclo de vida da máquina.
O controle preciso sobre todos os parâmetros importantes do processo, como amplitude, pressão, temperatura e tempo de sonicação, torna o processo ultrassônico confiável e reprodutível. A Hielscher Ultrasonics sabe da importância da alta qualidade contínua do produto e apoia os fabricantes de cosméticos a implementar a padronização de processos e GMP (Boas Práticas de Fabricação) por software inteligente e registro automático de dados. Nossos homogeneizadores ultrassônicos digitais registram automaticamente todos os parâmetros do processo ultrassônico em um cartão SD integrado. Os monitores digitais sensíveis ao toque e o controle remoto do navegador permitem o monitoramento contínuo do processo e permitem ajustar os parâmetros do processo com precisão sempre que necessário. Isso facilita significativamente o monitoramento do processo e o controle de qualidade.
A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos:
Volume do lote | Vazão | Dispositivos recomendados |
---|---|---|
1 a 500mL | 10 a 200mL/min | UP100H |
10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 a 20L | 0.2 a 4L/min | UIP2000hdT |
10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
n.a. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
n.a. | maior | cluster de UIP16000 |
Entre em contato conosco! / Pergunte-nos!

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Literatura / Referências
- Kentish, S.; Wooster, T.; Ashokkumar, M.; Simons, L. (2008): The use of ultrasonics for nanoemulsion preparation. Innovative Food Science Emerging Technologies 9(2):170-175.
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, PharmDa, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2013): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
- Harshita Krishnatreyya, Sanjay Dey, Paulami Pal, Pranab Jyoti Das, Vipin Kumar Sharma, Bhaskar Mazumder (2019): Piroxicam Loaded Solid Lipid Nanoparticles (SLNs): Potential for Topical Delivery. Indian Journal of Pharmaceutical Education and Research Vol 53, Issue 2, 2019. 82-92.
- Kiran A. Ramisetty; R. Shyamsunder (2011): Effect of Ultrasonication on Stability of Oil in Water Emulsions. International Journal of Drug Delivery 3, 2011. 133-142.
- Shabbar Abbas, Khizar Hayat, Eric Karangwa, Mohanad Bashari, Xiaoming Zhang (2013): An Overview of Ultrasound-Assisted Food-Grade Nanoemulsions. Food Engineering Reviews 2013.
- Ng Sook Han, Mahiran Basri, Mohd Basyaruddin Abd Rahman, Raja Noor Zaliha Raja Abd Rahman, Abu Bakar Salleh, Zahariah Ismail (2012): Preparation of emulsions by rotor–stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science 63, September/October 2012. 333–344.
Fatos, vale a pena conhecer
O que são produtos de beleza limpa?
Cosméticos de beleza limpa são produtos de beleza, feitos de ingredientes naturais e não tóxicos. Embora o cosmético orgânico ou natural não seja um termo uniformemente definido e protegido, o cosmético natural se concentra no uso de matérias-primas naturais cultivadas organicamente. As substâncias que podem ser nocivas (por exemplo, desreguladores endócrinos) são excluídas dos produtos cosméticos limpos, enquanto a pureza das matérias-primas utilizadas é um importante fator de qualidade.
De acordo com uma definição amplamente reconhecida na União Europeia, os cosméticos naturais são produtos feitos de substâncias naturais. Para conservantes e emulsificantes contidos em produtos cosméticos naturais, esta definição é parcialmente esticada. As substâncias naturais são definidas como substâncias de origem vegetal, animal ou mineral, bem como suas misturas e produtos de reação entre si. Para a extração e processamento posterior, apenas processos físicos / mecânicos, como agitação mecânica, secagem, filtragem e extração com solventes especificados são permitidos. Além disso, os processos enzimáticos e microbiológicos são permitidos se apenas forem utilizadas enzimas naturais ou microrganismos que não sejam geneticamente modificados (não OGM).
Os cosméticos orgânicos e naturais incluem produtos de beleza e cuidados com a pele feitos exclusivamente de substâncias naturais e derivados ou substâncias permitidas para preservação. Os produtos de beleza e cuidados com a pele naturais / orgânicos estão sujeitos aos mesmos regulamentos legais que outros cosméticos.
Esses ingredientes (INCIs / Ingredientes Cosméticos da Nomenclatura Internacional) são matérias-primas comumente usadas e preferidas usadas em formulações de beleza limpa:
- Solventes: fase aquosa: água, água infundida, como água de rosas, etc.; etanol orgânico; glicerina vegetal etc.
- Surfactantes / estabilizantes / emulsificantes: lecitina, fosfolipídios; glicosídeos como lauril glicosídeo, decil glicosídeo, caprilil / decil glicosídeo, coco glicosídeo; cocoamidopropil betaína; álcool cetearílico, etc.
- Óleos transportadores / fase oleosa: óleos e manteigas como óleo de amêndoa doce, óleo de abacate, óleo de noz, óleo de coco, óleo de cânhamo, óleo de semente de girassol, óleo de rícino, óleo de órgão, óleo de semente de brócolis, óleo de semente preta, óleo de cenoura, óleo de semente de baobá, etc.
- Manteigas e ceras: manteiga de karité, manteiga de coco, manteiga de manga, manteiga de cacau, cera de abelha orgânica, etc.
- Extratos botânicos como água de camomila, extrato de flor de arnica, extrato de calêndula, extrato de raiz de bardana, água de rosas, extrato de semente de rosa nobre, tintura de urtiga, extrato de glicerol de mamão, etc.
- Óleos essenciais naturais, como lavanda, hortelã-pimenta, tea tree, rosa mosqueta, menthe (os óleos essenciais usados em produtos cosméticos naturais devem ser extraídos de matéria-prima natural, não sintetizados artificialmente)
- Os ingredientes ativos são as substâncias que fazem com que os produtos cosméticos realmente funcionem, ou seja, dá-lhes a sua hidratação, rejuvenescimento & efeitos antienvelhecimento. Ingredientes ativos / moléculas bioativas como resveratrol, ácido hialurônico, uréia, vitamina C, CoQ10, ceramidas, vitamina E / alfa-tocoferol, vitaminas B, ácido ferúlico, retinol & retinóides, peptídeos, dióxido de titânio, óxido de zinco, carvão ativado, ácido lático natural, ácido pirrolidona carboxílico, sais minerais, D-pantenol, extrato de uva, extrato de folha de oliveira, aloe vera, oligogalactomananos etc.
- Fragrâncias e ingredientes de perfumes usados em cosméticos naturais são principalmente óleos essenciais, óleos naturais e compostos aromáticos específicos. Óleos essenciais de laranja, lavanda, hortelã-pimenta, limão, sândalo, jasmim, neroli, patchouli, rosa e ylang-ylang são ingredientes de fragrâncias populares em produtos cosméticos naturais.
A extração ultrassônica é o método superior para produzir óleos essenciais de alta qualidade a partir de botânicos. Leia mais sobre hidrodestilação ultrassônica de óleos essenciais!
Ingredientes ativos comuns em produtos cosméticos naturais
pantenol é uma substância que ocorre na natureza conhecida como pró-vitamina B5, e é utilizada em produtos cosméticos como agente emoliente e hidratante. Nas formulações capilares é adicionado como umectante, emoliente, glossificante, desembaraçador e agente hidratante. O pantenol está disponível na forma D, ou como uma mistura racêmica, o DL-pantenol. O D-pantenol é a forma preferível, uma vez que apenas o D-pantenol é convertido em vitamina B5.
polifenóis como resveratrol, quercetina e rutina são potentes antioxidantes naturais, que podem ser extraídos de vegetais. Eles são usados em cosméticos e cosmecêuticos para inibir reações oxidativas em cadeia na pele humana e, portanto, apoiar a saúde geral da pele e podem prevenir algumas doenças de pele, bem como o envelhecimento prematuro.
Cosméticos Naturais Certificados
Não existe um único padrão de certificação globalmente válido para produtos orgânicos de beleza e cosméticos naturais. Os fabricantes de cosméticos podem obter seus produtos certificados de acordo com diferentes padrões de certificação, que são aceitos em países ou regiões específicas.
Uma certificação proeminente e reconhecida internacionalmente é o padrão COSMOS (COSMetic Organic Standard) que distingue entre cosméticos naturais (Cosmos-natural) e cosméticos orgânicos (Cosmos-orgânico) e estabelece os respectivos requisitos para a certificação. Um produto de cuidados cosméticos é certificado pela COSMOS ORGANIC somente se 95% das plantas que ele contém forem orgânicas e pelo menos 20% dos ingredientes orgânicos estiverem presentes na fórmula total (10% para produtos com enxágue).