Ultrasonik ile Temiz Güzellik Ürünü Formülasyonu

Doğal, organik bileşenler (INCI'ler), yüksek etkinlik ve biyoyararlanım ile birleştiğinde, yenilikçi temiz güzellik ürünlerinin özellikleridir. Ultrasonikasyon, kozmetik bileşenleri karıştırmak, harmanlamak, dağıtmak, nano-emülsifiye etmek ve nano-kapsüllemek için yüksek verimli ve güvenilir bir teknik olarak kullanılır.

Temiz Güzellik Ürünleriniz İçin Neden Ultrasonication Kullanmalısınız?

Biyoaktif moleküllerin karıştırılması, harmanlanması, dağıtılması, emülsifiye edilmesi ve kapsüllenmesi, kozmetik, cilt bakımı, güzellik ve kozmesötik ürünlerin üretiminde temel süreçlerdir. Bu temel süreçlerin güvenilir, verimli ve homojen bir şekilde yürütülmesi, nihai ürünün yüksek etkilerine, potansiyeline ve verimliliğine sahip yüksek kaliteli kozmetik ürünler elde etmek için esastır. Modern yüksek teknoloji ürünü bileşenler, istenen etkileri elde etmek için nihai ürüne sofistike bir şekilde dahil edilmesini gerektiren oldukça gelişmiş maddelerdir.

Sonikasyon – Geniş Bir Uygulama Yelpazesi

Sonikasyon, sıvı-sıvı ve katı-sıvı süspansiyonları homojenleştirmek için oldukça verimli ve güvenilir bir tekniktir. Molekülleri nano boyutlu lipidik taşıyıcılara (örneğin lipozomlar, niozomlar, katı lipid nanopartikülleri, nanoyapılı lipid taşıyıcılar, miseller vb.) kapsüllemek, yüksek performanslı ultrasoniklerin bir başka önemli uygulamasıdır.
Ultrasonication, temiz, tamamen doğal, organik kozmetik, güzellik ve cilt bakım ürünlerinin üretiminde birçok adıma uygulanabilir ve karıştırma ve kapsülleme uygulamalarının verimliliğini artırabilir. Ultrasonik karıştırıcılar yoğun karıştırma ve homojenizasyon sağladığından, uzun süreli stabilite ve raf ömrü elde etmek için yaygın olarak eklenen kimyasal katkı maddelerinin kullanımı en aza indirilebilir veya tamamen önlenebilir.
Sonikasyon, tekdüze, homojen süspansiyonlarla sonuçlanan hızlı ve verimli bir süreçte üstün sonuçlar üreterek size rekabet avantajı sağlar. Bu da ürün stabilitesini, raf ömrünü ve biyouyumluluğu olumlu yönde etkilemektedir.

Sonikasyon – Tamamen mekanik bir işlem

Ultrasonifikasyon, hammaddeleri ısı ile bozmayan hafif, termal olmayan bir işlemdir. Lipitler, biyoaktif moleküller veya uçucu yağlar gibi birçok bileşen ısıya duyarlıdır ve bu nedenle kontrollü düşük sıcaklıkta işlemeden büyük fayda sağlar. Hielscher Ultrasonik cihazlar hassas bir şekilde kontrol edilebilir, kolay ayarlanabilir ve tarayıcı ifade kontrolü ile izlenebilir ve çalıştırılabilir. Akıllı yazılım, işleme parametrelerini dahili bir SD kartta otomatik olarak protokoller. Bu özellikler, süreç ve kalite standardizasyonunun yanı sıra İyi Üretim Uygulamalarının (GMP) uygulanmasını da kolaylaştırır.

Sonication çalışma prensibi

Sonikasyon tamamen mekanik bir işlem olduğundan, temiz kozmetik felsefesine müdahale edecek hiçbir katkı maddesi eklenmez. Karıştırma, harmanlama, emülsifikasyon, kapsülleme ve ekstraksiyon gibi ultrasonik uygulamalar, akustik kavitasyonun çalışma prensibine dayanmaktadır.
Yüksek güçlü ultrasonik dalgalar, prob tipi bir ultrasonik işlemci aracılığıyla bulamacın içine birleştirilir. Yüksek enerjili ultrason dalgaları, alternatif yüksek basınç / düşük basınç döngüleri oluşturarak sıvının içinden geçer ve bu da akustik kavitasyon olgusu ile sonuçlanır. Akustik veya ultrasonik kavitasyon yerel olarak ortamdaki aşırı sıcaklıklara, basınçlara, ısıtma / soğutma hızlarına, basınç farklılıklarına ve yüksek kesme kuvvetlerine yol açar. Kavitasyon kabarcıkları parçacıkların veya damlacıkların yüzeyinde patladığında, mikro jetler ve parçacıklar arası çarpışma, yüzey soyulması, erozyon, parçacık bozulması, sonoporasyonun yanı sıra damlacık ve hücre bozulması gibi etkiler oluşturur. Ek olarak, sıvı ortamdaki kavitasyon kabarcıklarının patlaması makro türbülanslar ve mikro karışım yaratır. Ultrasonik ışınlama, kütle transfer süreçlerini geliştirmek için etkili bir yolu temsil eder, çünkü sonikasyon, kavitasyon ve sıvı jetler tarafından mikro hareket, malzemede sıkıştırma ve dekompresyon gibi ilgili mekanizmalar, daha sonra damlacıkların bozulması ve ayrıca yüksek ısıtma ve soğutma oranları ile sonuçlanır.
Prob tipi ultrasonicators, etkili kavitasyon oluşturmak için gerekli olan çok yüksek genlikler üretebilir. Hielscher Ultrasonic, sürekli 7/24 çalışmada kolayca 200μm genlikler oluşturabilen yüksek performanslı ultrasonik işlemciler üretmektedir. Daha yüksek genlikler için, Hielscher belirtilen yüksek genlikli sonotrodlar (problar) sunar.
Kavitasyonu yoğunlaştırmak için basınçlandırılabilir ultrasonik reaktörler ve akış hücreleri kullanılır. Artan basınçlarla, kavitasyon ve kavitasyonel kesme kuvvetleri daha yıkıcı hale gelir ve böylece ultrasonik etkileri iyileştirir.

Ultrasonik Karıştırma ve Emülsifikasyonun Avantajları

Homojen karışımların, dispersiyonların, emülsiyonların ve nano emülsiyonların sonifikasyon yoluyla üretimi, olağanüstü enerji verimliliği, düşük kaliteli karıştırma cihazlarının gereksinimi, kolay sistem manipülasyonu ve en önemlisi düşük üretim maliyeti nedeniyle kozmetik formülatörlerin ilgisini çekmiştir. Ultrasonik karıştırma, harmanlama ve emülsifikasyon, emülsiyonların yüzey aktif madde ve iç yapılarını seçme esnekliğini arttırır. (bkz. Marzuki ve ark. 2019)

Molekül Boyutu Önemlidir

Mikron altı ve nano boyutlu moleküller, önemli ölçüde artmış bir transdermal geçirgenlik oranı sergiler. Büyük moleküller cildin üst kısmında bulunur ve boyutları nedeniyle cilde nüfuz edemezken, daha küçük moleküller epidermisten geçebilir.
Bu, biyoaktif bileşiklerin daha derin dermal katmanlara taşındığı ve burada cildi besleyerek veya onararak "işlerini" yerine getirebilecekleri anlamına gelir.
Moleküler boyutun alaka düzeyi için öne çıkan bir örnek, uzun zincirli bir molekül olan hyaluronik asittir. Hyaluronik asit yüksek bir molekül ağırlığına sahipse cilt bariyerini geçemez ve dış tabakasında bir film olarak kalır. Düşük moleküler hiyalüronik asit ise daha derin cilt katmanlarına taşınır ve burada nemlendirici etkilerini kapsar.
Parçacık boyutunun alaka düzeyi için başka bir örnek titanyum dioksit ve çinko oksittir. Her ikisi de doğal güneş koruyucu ürünlerde (örn. losyonlar, nemlendiriciler, spreyler) aktif bileşen olarak kullanılır. Cilt gözeneklerinin tıkanmasını önlemek ve dolayısıyla kırılmaları önlemek için eşit derecede küçük bir partikül boyutu önemlidir. Ayrıca, daha küçük parçacıklarla güneş kremlerinin beyazlatma ve parlatma etkisi azaltılır veya önlenir.

Ultrasonik nano emülsifikasyon, yüklü nano emülsiyonlar, lipozomlar ve katı lipid nanopartiküller üretmek için kullanılır. Sonikasyon, dar bir damlacık dağılımı ve nano yapılı parçacıklar üretir.

Geliştirilmiş cilt penetrasyonu

Kimyasal cilt penetrasyon arttırıcılar, l-α-lesitin, üre, yağ asitleri, etanol ve glikoller gibi malzemeleri içerir.

• Veziküler cilt penetrasyon arttırıcıları, lipozomlar ve niozomlar gibi veziküler taşıyıcıları içerir. Veziküler taşıyıcılar, aktif moleküller için güçlü dağıtım sistemleridir. Bileşimleri nedeniyle, hidrofilik ve lipofilik molekülleri taşıma avantajı sunarlar. Hidrofilik moleküller sulu çekirdeğe kapsüllenir ve lipofilik moleküller sulu çekirdeği çevreleyen lipit zarına dahil edilir. Vezikül duvarları, sırasıyla lipozomlar için fosfolipid çift tabakalarından ve niozomlar için sentetik yüzey aktif maddelerden oluştuğundan, veziküller suda çözünür ve dolayısıyla oldukça biyouyumludur.
  Ultrasonik olarak üretilen lipozomlar hakkında daha fazla bilgi edinin!
• Enzimatik cilt penetrasyon arttırıcılar, epidermal lipid sentezinin anahtar enzimlerini inhibe eden ve anahtar stratum corneum lipidlerinin kritik molar oranını değiştiren HMGCoA redüktaz ve asetil CoA karboksilaz gibi enzimleri içerir.
• Karbamid olarak da bilinen üre, cilt geçirgenliğini artırdığı için diğer aktif kozmetik bileşenlerin emilimini artırmak için kullanılır.

Cilt bakımında aktiflerin ultrasonik olarak geliştirilmiş biyoyararlanımı

Biyoyararlanım, aktif bir bileşiğin etki alanına ulaşması için penetrasyon oranı olarak tanımlanır. Sözde akı hızı veya zaman içinde nüfuz eden aktif miktar mikrogram/cm cinsinden belirlenir²/saat. Kozmetik ürünlerdeki aktif bileşenler için, bir bileşen için hedef etki bölgesi genellikle alt epidermistir. İstisnalar, güneş koruyucu losyonlarda ve spreylerde yaygın olarak kullanılan çinko oksit veya titanyum dioksit gibi aktif maddelerdir, çünkü bu maddelerin çalışma alanları cildin yüzeyindedir ve burada parçacıklar maksimum UV emme kapasitelerini sarabilir.
Aktif bileşenlerin biyoyararlanımı, kullanılan kozmetik formülasyon türlerinden büyük ölçüde etkilenir. Güzellik ve kişisel bakım ürünlerindeki yaygın formülasyonlar, su içinde yağ emülsiyonları (O/W), yağda su emülsiyonları (W/O), su içinde su emülsiyonları (W/O/W), yağda poliol emülsiyonları ve hidrojellerdir. (Doğal kozmetik formülasyonlarda kullanılan polioller sorbitol, mannitol vb.'dir).

Bir emülsiyonun ultrasonik hazırlanması (kırmızı su / sarı yağ). Birkaç saniyelik sonikasyon, ayrı su / yağ fazlarını ince bir emülsiyona dönüştürür.

Artan cilt geçirgenliği için sonikasyon

Kozmetik aktiflerin ve kozmesötiklerin cilt geçirgenliği ve dolayısıyla biyoyararlanımı, ya cilt bariyerini etkileyerek ya da aktif moleküllerin çözünürlüğünü artırarak arttırılabilir.
Cilt bariyerini düşürmek ve aktif moleküllerin alt epidermise taşınmasını kolaylaştırmak için, fosfolipidlerden yapılan çözücüler, fosfolipitler ve yüzey aktif madde vezikülleri gibi manifold maddeleri ve eksfolipantlar, aktiflerin daha derin cilt katmanlarına nüfuzunu iyileştirebilir.

• Kullanılan çözücüler arasında dimetil izosorbür, etoksidiglikol, etanol ve oleik asit bulunur. Bu çözücüler ultrasonik karıştırma, harmanlama ve emülsifikasyon işlemleriyle oldukça uyumludur.
• Fosfolipidlerin hem yağda hem de suda çözünür moleküllerin cilde nüfuzunu arttırdığı iyi bilinmektedir. Yaygın olarak kullanılan fosfolipitler lesitin, hidrojene lesitin, lizolesitin ve tokoferil fosfattır. Sonikasyon fosfolipidleri süspansiyona eşit olarak dağıttığı için ultrasonik işlemeden yararlanırlar.
• Yüzey aktif madde vezikülleri: Yüzey aktif maddeler, aktiflerle çok katmanlı ve unilamellar veziküller oluşturabilir. Lipozomlar ve katı lipid nanopartikülleri, biyoaktif bileşikleri hedef bölgelere taşıyan cilde nüfuz eden veziküller için önde gelen örneklerdir. Ultrasonikasyon, yüksek aktif yük, kapsülleme verimliliği (% EE), stabilite ve biyoyararlanım ile lipozomlar, nanolipozomlar ve katı lipid nanopartiküller (SLN'ler) üretmek için en verimli ve etkili yöntemdir.
• Kimyasal eksfoliyantlar arasında laktik, glikolik, salisilik asitler ve N-asetil-glukozamin bulunur. Mekanik peelingler, odun kömürü, hindistancevizi gevreği veya kahve peelinginden gelen küçük aşındırıcı parçacıkları içerir. Tüm bu maddeler ultrasonifikasyon yoluyla verimli bir şekilde dağıtılabilir.

Kozmetikteki aktif bileşenlerin çözünürlüğü, inklüzyon kompleksleri, kapsülleme, mikron altı / nano emülsiyonlar ve ayrıca formülasyona verimli çözündürme ile arttırılabilir.

• Siklodekstrinler (alfa-, gama-, hidroksipropil beta-siklodekstrin gibi) kullanılarak inklüzyon kompleksi ultrasonikasyon ile elde edilir. Siklodekstrin kompleksleri, biyoaktif bileşenlerin kapsüllendiği bir boşluk sergiler. Kapsülleme / kompleksleştirme, aktif bileşikleri suda çözünür ve dolayısıyla biyolojik olarak kullanılabilir hale getirir. Ultrasonik infüzyon kompleksasyonu hakkında daha fazla bilgi edinin!
• Fitoglikojen, birçok farklı aktif türü kapsayabilen bir boşluğa sahip, bitki bazlı, yüksek yoğunluklu bir karbonhidrat (polisakkarit) nanoparçacıktır. Fitoglikojen oktenil süksinat (PG-OS), ilavesi emülsiyonlara yüksek bir lipid oksidatif stabilite veren amfifilik bir karbonhidrat nanopartikülüdür. Ultrasonik emülsifikasyon, homojen, stabil fitoglikojen emülsiyonlarının oluşumunu geliştirir.
• Mikron altı ve nanoemülsiyonlar, bileşikleri suda çözünür hale getiren ve aktif bileşenlerin hedef bölgeye taşınmasına izin veren dakika dağıtım sistemleri olarak kullanılır. Damlacıkların küçük nano ölçekli boyutu, cilt bariyerinden daha derin cilt katmanlarına geçirgenliği arttırır.
• Yüksek polar yumuşatıcılar, hidrofobik / suda çözünmeyen bileşenleri çözündürmek için formülasyonlarda yaygın olarak kullanılır, çünkü yalnızca birkaç aktif madde polar değildir. Sıklıkla kullanılanlar aşağıdaki yüksek polar yumuşatıcılardır: izopropil lauroil sarkosinat, lauril laktat, fenil etil benzoat, dioktil maleat ve dioktil izosorbür. Çeşitli güneş kremlerinin de penetrasyon arttırıcı olduğu bilinmektedir. Ultrasonik karıştırma ve dağıtma, polar yumuşatıcılar ve aktif bileşenlerin homojen bir karışımını sağlar.

Temiz Güzellik Ürünleri için Yüksek Performanslı Ultrasonik Mikserler

Tamamen mekanik karıştırma işlemi olarak, sonikasyon her türlü sertifikalı doğal kozmetik ürünün üretimi için kullanılabilir. Hielscher Ultrasonics'in sistemleri, üstün emilim oranı ve biyouyumluluk ile nano-emülsifiye edilmiş ve lipozomal kapsüllenmiş biyoaktif bileşikleri formüle etmek için yüksek kaliteli kozmetik ve terapötiklerin üretiminde kullanılan güvenilir makinelerdir. Müşterilerinin taleplerini karşılamak için, Hielscher yüksek hacimli kozmetik formülasyonların üretimi için kompakt el tipi laboratuvar homojenizatör ve tezgah üstü ultrasonicators tam endüstriyel ultrasonik sistemlere kadar ultrasonicators tedarik etmektedir. Kozmetiklerin ve kozmesötiklerin ultrasonik formülasyon işlemleri, bir ultrasonik akış reaktörü kullanılarak toplu veya sürekli hat içi işlem olarak çalıştırılabilir. Lipozom üretiminiz için en uygun kurulumu sağlamak için çok çeşitli ultrasonik sonotrodlar (problar) ve reaktör kapları mevcuttur. Hielscher'ın ultrasonik ekipmanının sağlamlığı, zorlu ortamlarda ağır hizmet altında 7/24 çalışmaya izin verir ve uzun bir makine ömrü sağlar.
Genlik, basınç, sıcaklık ve sonikasyon süresi gibi tüm önemli işlem parametreleri üzerinde hassas kontrol, ultrasonik işlemi güvenilir ve tekrarlanabilir hale getirir. Hielscher Ultrasonics, sürekli yüksek ürün kalitesinin önemini bilir ve kozmetik üreticilerini akıllı yazılım ve otomatik veri kaydı ile süreç standardizasyonu ve GMP (İyi Üretim Uygulamaları) uygulamak için destekler. Dijital ultrasonik homojenizatörlerimiz, tüm ultrasonik işlem parametrelerini dahili bir SD karta otomatik olarak kaydeder. Dijital dokunmatik ekranlar ve tarayıcının uzaktan kumandası, sürekli proses izlemesine olanak tanır ve proses parametrelerinin gerektiğinde hassas bir şekilde ayarlanmasını sağlar. Bu, süreç izlemeyi ve kalite kontrolünü önemli ölçüde kolaylaştırır.
Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir: