Emulsii cosmetice fără surfactanți prin ultrasunete de putere
- Datorită cererii tot mai mari de produse cosmetice ecologice, industria cosmetică se concentrează pe formularea emulsiilor fără surfactanți.
- Emulsiile Pickering sunt amestecuri w/o sau o/w fără surfactanți/emulgatori, stabilizate cu particule.
- Amestecarea și emulsionarea cu ultrasunete reprezintă o tehnică excelentă pentru formularea unor emulsii Pickering fără surfactanți, foarte stabile.
Emulsionarea cu ultrasunete
Forțele puternice de forfecare generate de ultrasunete permit prepararea unor emulsii Pickering stabile, fără surfactanți, folosind micro- și nanoparticule ca stabilizator. Sonicarea este un proces de emulsionare non-termic, deja utilizat pe scară largă pentru emulsionarea sistemelor w/o, o/w și w/o/w în vederea obținerii unor emulsii stabile (de ex. pentru hidratante, creme, loțiuni, produse de protecție solară, unguente etc.).
Argilele și produsele pe bază de argilă prezintă rezultate bune ca stabilizatori în emulsiile Pickering. Forțele mari de forfecare ale emulsionării cu ultrasunete permit încorporarea în formulările cosmetice chiar și a modificatorilor de reologie care sunt, în mod normal, greu de dispersat, cum ar fi argilele și produsele pe bază de argilă. Marele avantaj al argilelor este funcția lor dublă, deoarece acestea stabilizează emulsia și acționează simultan ca modificatori de reologie în formulare. Aceasta înseamnă că sonicarea este o metodă excelentă pentru formularea chiar și a emulsiilor cosmetice cu comportament de fluidizare la forfecare, care sunt de asemenea tixotrope și oferă astfel caracteristici bune de aplicare (de ex. aplicare ușoară pe piele, produse pulverizabile etc.).
Emulsie de ulei de ricin în apă
Formularea cu ultrasunete a unei emulsii de ulei de ricin în apă
O emulsie Pickering de tip ulei-în-apă poate fi preparată după cum urmează:
Faza continuă constă într-o dispersie apă – laponite®, iar faza internă/dispersată constă în ulei de ricin.
- Faza continuă se prepară prin dispersarea a 2wt% pulbere de laponite® în 0,1M NaCl (în apă ultrapură), dispersarea realizându-se cu ajutorul omogenizatorului cu ultrasunete Hielscher UP200St sau UP200Ht (200W, 26kHz) timp de câteva minute.
- Pentru emulsia o/w, uleiul se adaugă treptat în faza apoasă cu ajutorul unei pipete, în timp ce amestecul este sonicat. După aprox. 2 minute de sonicare se formează o emulsie omogenă și stabilă. În timpul procedurii de emulsionare, proba este răcită într-o baie de gheață pentru a preveni încălzirea acesteia.
UIP1000hdT cu reactor de flux din sticlă pentru producția de produse de îngrijire a pielii, precum creme, loțiuni și balsamuri
Pentru prepararea unor volume mai mari, Hielscher furnizează pentru toate ultrasonicatoarele de laborator și industriale celule de flux speciale, care permit dispersarea/dizolvarea atât a pulberii, cât și a picăturilor de ulei într-o emulsie la scară nanometrică.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre:
| Volum per lot | Debit | Dispozitive recomandate |
|---|---|---|
| 0,5 până la 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 până la 500mL | 10 până la 200mL/min | UP100H |
| 10 până la 2000mL | 20 până la 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 până la 20L | 0,2 până la 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 până la 100L | 2 până la 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 până la 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | mai mare | cluster de UIP16000 |
Citiți mai multe despre prepararea cu ultrasunete a emulsiilor Pickering!
Literatură / Referințe
- 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.
Informații utile
De ce emulsii fără surfactanți?
Majoritatea produselor de îngrijire a pielii reprezintă un amestec de două sau mai multe substanțe care nu sunt miscibile între ele. Aceasta înseamnă că, în conformitate cu a doua lege a termodinamicii, ele sunt intrinsec instabile. Pentru a forma un amestec stabil din aceste materiale nemiscibile, este necesară utilizarea stabilizatorilor, astfel încât să se prepare o emulsie cu o durată de valabilitate adecvată. Ca emulgatori se utilizează în mod obișnuit surfactanți ionici sau neionici. În cazul produselor de îngrijire a pielii, utilizarea surfactanților amfifilici cu masă moleculară mică provoacă adesea intoleranțe la produsele cosmetice la persoanele cu piele sensibilă. În plus, un număr tot mai mare de consumatori solicită produse cosmetice naturale și curate. Astfel de produse sunt reduse în mare parte la ingredientele active, care hrănesc pielea, și sunt în mare parte lipsite de aditivi (de ex. emulgatori, parfumuri etc.).
Emulsiile fără surfactanți / fără emulgatori reprezintă o alternativă dezirabilă la formulările cosmetice convenționale. Emulsiile Pickering se bazează pe utilizarea emulgatorilor biopolimerici sau a particulelor solide ca stabilizatori, în scopul obținerii unor produse cosmetice stabile, cu caracteristici plăcute. Emulsionarea cu ultrasunete este un instrument excelent pentru prepararea nanoemulsiilor și miniemulsiilor stabile, precum și a emulsiilor Pickering. În plus, sonicarea este utilizată în diverse alte aplicații în timpul producției de produse cosmetice, cum ar fi dispersarea pigmenților, dizolvarea pulberilor sau extracția ingredientelor active.
Despre emulsiile din produsele cosmetice
O emulsie este un sistem bifazic. Componentele principale sunt o fază uleioasă și o fază apoasă.
Faza apoasă este constituită din apă plus orice combinație de materiale care sunt polare și se dizolvă, cel puțin într-o anumită măsură, în apă.
Faza uleioasă cuprinde unul sau mai multe materiale uleioase sau alte ingrediente care sunt nepolare și prezintă cel puțin o anumită solubilitate în materialele uleioase.
Ulei-în-apă (o/w): picături de ulei dispersate în apă; uleiul este denumit faza internă sau dispersată, iar apa faza externă sau continuă.
Emulsie apă-în-ulei (w/o): picăturile de apă sunt dispersate în ulei; apa este faza internă sau dispersată, iar uleiul faza externă sau continuă.
w/o/w sau o/w/o sunt așa-numitele emulsii complexe sau multiple.
Laponite®
Laponite® este o argilă smectică sintetică, care formează un gel limpede, tixotrop, atunci când este dispersată în apă. Valoarea pH-ului unei suspensii de Laponite® 2% este de aproximativ 9,8. La o concentrație de 2% se formează un gel.
Laponite® este o marcă înregistrată a BYK Additives Ltd.