Emulsões cosméticas livres de surfactantes por ultra-sons de potência
- Devido à crescente procura de cosméticos ecológicos, a indústria cosmética está a centrar-se na formulação de emulsões sem surfactantes.
- As emulsões de Pickering são misturas sem tensioactivos/emulsionantes, o/o ou o/w, estabilizadas por partículas.
- A mistura e emulsificação por ultra-sons é uma excelente técnica para formular emulsões Pickering sem tensioactivos altamente estáveis.
Emulsificação por ultra-sons
Poderosas forças de cisalhamento ultra-sónicas permitem preparar emulsões Pickering estáveis, sem surfactantes, utilizando micron- e nano-partículas como estabilizador. A sonicação é um processo de emulsificação não térmico que já é amplamente utilizado para emulsionar sistemas w/o-, o/w- e w/o/w para produzir emulsões estáveis (por exemplo, para hidratantes, cremes, loções, protectores solares, pomadas, etc.).
As argilas e os produtos à base de argila apresentam bons resultados como estabilizadores em emulsões Pickering. As elevadas forças de cisalhamento da emulsificação ultra-sónica permitem misturar até modificadores de reologia, que são normalmente difíceis de dispersar, tais como argilas e produtos à base de argila em formulações cosméticas. A grande vantagem das argilas é a sua dupla função, uma vez que estabilizam a emulsão e actuam simultaneamente como modificadores de reologia na formulação. Isto significa que a sonicação é um excelente método para formular emulsões cosméticas com caraterísticas de diluição por cisalhamento que também são tixotrópicas e oferecem, assim, boas caraterísticas de aplicação (por exemplo, fácil aplicação na pele, produtos pulverizáveis, etc.).
Emulsão de óleo de rícino em água
Formulação ultra-sónica de uma emulsão de óleo de rícino em água
As emulsões Pickering de óleo em água podem ser preparadas da seguinte forma:
A fase contínua é constituída por uma água – laponite® dispersão, a fase interna/dispersa consiste em óleo de rícino.
- A fase contínua é preparada através da dispersão de 2wt% de pó de laponite® em NaCl 0,1M (em água ultra-pura), dispersando utilizando o homogeneizador ultrassónico de Hielscher UP200St OU UP200Ht (200W, 26kHz) durante alguns minutos.
- No caso da emulsão o/w, o óleo é gradualmente adicionado à fase aquosa com uma pipeta, enquanto a mistura é submetida a uma sonicação. Após cerca de 2 minutos de sonicação, forma-se uma emulsão homogénea e estável. Durante o processo de emulsificação, a amostra é arrefecida num banho de gelo para evitar o aquecimento da amostra.
UIP1000hdT com reator de fluxo de vidro para a produção de produtos de cuidados da pele, tais como cremes, loções e bálsamos
Para a preparação de volumes maiores, a Hielscher fornece para todos laboratório e ultrassons industriais células de fluxo especiais, que permitem dispersar/dissolver tanto o pó como as gotículas de óleo numa emulsão à nanoescala.
O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons:
| Volume do lote | caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 0.5 a 1,5mL | n.d. | VialTweeter |
| 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 | UIP4000 |
| n.d. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | maior | grupo de UIP16000 |
Leia mais sobre a preparação ultra-sónica de emulsões Pickering!
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Literatura / Referências
- 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.
Fatos, vale a pena conhecer
Porquê emulsões sem surfactantes?
A maioria dos produtos de cuidados da pele representa uma mistura de duas ou mais substâncias que não são miscíveis entre si. Isto significa que, de acordo com a segunda lei da termodinâmica, são inerentemente instáveis. Para formar uma mistura estável a partir destes materiais imiscíveis, é necessária a utilização de estabilizadores para preparar uma emulsão com um prazo de validade adequado. Os tensioactivos iónicos ou não iónicos são normalmente utilizados como emulsionantes. No caso dos produtos de cuidados da pele, a utilização de tensioactivos anfifílicos de baixo peso molecular provoca frequentemente intolerâncias nos produtos cosméticos para peles sensíveis. Além disso, um número crescente de consumidores está a exigir produtos cosméticos naturais e limpos. Tais produtos são reduzidos principalmente aos ingredientes activos, que nutrem a pele, e são maioritariamente isentos de aditivos (por exemplo, emulsionantes, fragrâncias, etc.).
As emulsões sem surfactantes / sem emulsionantes são uma alternativa desejável às formulações cosméticas convencionais. As emulsões Pickering baseiam-se na utilização de emulsionantes biopoliméricos ou partículas sólidas como estabilizadores, a fim de criar produtos cosméticos estáveis com caraterísticas de produto agradáveis. A emulsificação ultra-sónica é uma excelente ferramenta para preparar nano- e miniemulsões estáveis, bem como emulsões Pickering. Além disso, a sonicação é aplicada a várias outras aplicações durante a produção de produtos cosméticos, tais como a dispersão de pigmentos, a dissolução de pós, ou a extração de ingredientes activos.
Sobre Emulsões em Produtos Cosméticos
Uma emulsão é um sistema de duas fases. Os componentes principais são uma fase oleosa e uma fase aquosa.
A fase aquosa é constituída por água e por qualquer combinação de materiais que sejam polares e que se dissolvam, pelo menos em certa medida, na água.
A fase oleosa compreende um ou mais materiais oleosos, ou outros ingredientes que são não-polares e exibem pelo menos alguma solubilidade em materiais oleosos.
Óleo em água (o/w): gotículas de óleo dispersas em água; o óleo é referido como a fase interna ou dispersa e a água como a fase externa ou contínua.
Emulsão de água em óleo (w/o): as gotículas de água estão dispersas em óleo; a água é a fase interna ou dispersa e o óleo a fase externa ou contínua.
p/p/p ou o/p/p/p/p são as chamadas emulsões complexas ou múltiplas.
Laponite
A Laponite® é uma argila esmética sintética, que forma um gel claro e tixotrópico quando dispersa em água. O valor do pH de uma suspensão de Laponite® a 2% é de cerca de 9,8. Forma-se um gel a uma concentração de 2%.
Laponite® é uma marca registada da BYK Additives Ltd.