Тенденции мирового рынка потребления косметических средств за последние годы свидетельствуют о постоянном росте, причем, доля средств по уходу за кожей динамически увеличивается. Для того чтобы угнаться за потребителем, чьи требования к косметической продукции постоянно растут, производители косметики должны максимально использовать научные инновации в области технологии производства.
Большую часть средств по уходу за кожей составляют различные эмульсионные системы: крема для лица, рук, ног, тела, молочко для снятия макияжа, солнцезащитные средства и т.д.
Тип эмульсиикосметического средства, а также вещества, составляющие его основу, являются одними из важнейших факторов, определяющих проникновение активных компонентов в эпидермис.
Как известно, эмульсия представляет собой дисперсию частиц одной жидкости в другой. Эмульсии могут быть образованы двумя любыми несмешивающимися жидкостями. В большинстве случаев одной из фаз эмульсий является вода. Эмульсии типа «масло в воде» (М/В) это эмульсии, в которых непрерывной фазой является вода, а дисперсной фазой - нерастворимая в воде «маслянистая» жидкость. Эмульсии типа «вода в масле» (В/М) это эмульсии, в которых непрерывной фазой является масло, а дисперсной фазой - вода.
Эмульсии могут иметь больше двух фаз.
Множественными эмульсиями называют комплексные системы, в которых капли дисперсной фазы сами содержат еще более мелкие капельки, которые идентичны или, по меньшей мере, похожи на непрерывную фазу, т.е. множественные эмульсии состоят как минимум из трех фаз. У эмульсии типа в/м/вво внешней водной фазе находятся диспергированные капельки масла, которые, в свою очередь, представляют собой дисперсионную среду для водной фазы. У систем м/в/м противоположная структура.
Как показано на слайде, разные типы эмульсий по отношению к коже проявляют разные действия:
- пережиривающее (восстановление целостности липидов кожи, разрушенных действием ПАВ)
- окклюзивность (способность образовывать пленку для защиты кожи)
- гидратирующее (способность удерживать влагу в коже)
Уменьшаются в сторону прямых эмульсий: охлаждающий эффект (за счет испарения воды) и косметическая привлекательность
Уменьшаются в сторону обратных эмульсий: увлажняющие и питательные свойства косметического средства. Они у эмульсии типа в/м лучше, но их потребительские свойства создают сложности при использовании, так как представляют собой жирную густую субстанцию, которая при нанесении плохо распределяется и с трудом впитывается.
Так зачем же нужны нам множественные эмульсии?
Почему это направления является перспективным?
- Они имеют хорошие потребительские свойства, легко распределяются, не утяжелены большим количеством масел, но в тоже время выполняют свои питательные и увлажняющие функции;
- Перспективным является и капсулирование биологически-активных компонентов во внутренней водной фазе, которая не имеет контакта с воздухом, что предотвратит их окисление. При соблюдении определенных технологических условий возможно получить эмульсии с внутренней водной фазой без консервантов, а также снизить общую консервантную нагрузку. Внутренняя водная фаза защитит биологически-активные вещества от взаимодействия с другими компонентами водной фазы, такими как консерванты, которые будут находиться во внешней водной фазе;
- Капсулированием веществ во внутренней фазе можно скрыть компоненты с резким запахом, которые трудно замаскировать отдушкой;
- Множественные эмульсии позволяют ввести в рецептуру несовместимые вещества, поместив их во внутреннюю и внешнюю фазу;
- Также, подобрав определенное ингредиентное соотношение, можно добиться последовательного высвобождения активных компонентов (сначала из внешней фазы, а затем из внутренней).
Но технология получения множественных эмульсий имеет свои особенности и сложности.
Рассмотрим способы получения множественных эмульсий
- Одноступенчатый
- И двухступенчатый.
Рассмотрим одноступенчатый метод на примере частичного обращения фаз:
- сначала получают обычную эмульсию (в/м или м/в) с использованием эмульгаторов, поведение которых изменяется в зависимости от каких-либо факторов (температура, введение электролитов и прочее);
- затем создают условия для изменения природы эмульгатора;
- капельки эмульсии начинают деформироваться, внешняя и внутренняя фазы эмульсии начинают меняться местами;
- если на этапе частичного обращения фаз зафиксировать одну из фаз, или вывести из системы электролит, то получится множественная эмульсия.
Капельки эмульсии, полученной таким методом – разные по размеру, количество содержащейся в них внутренней фазы – тоже различное. Внутренняя и внешняя фазы одинаковые.
Такой метод является простым и не требует дополнительного оборудования.
Двухступенчатый метод заключается в следующем:
- на первом этапе получают эмульсию (в/м или м/в);
- затем полученную эмульсию используют в качестве одной из фаз для эмульсии следующего уровня.
Полученная таким методом эмульсия, дает возможность использования абсолютно разных внутренней и внешней фаз.
Рассмотрим процесс получения множественной эмульсии в/м/в в две ступени мембранным методом.
Полученную на первом этапе эмульсию типа в/м под определенным давлением пропускают через перфорированную трубку, вокруг которой находится раствор поверхностно-активного вещества.
Под действием давления эмульсия продавливается сквозь мембраны, где встречается с молекулами ПАВ
Движение фаз осуществляется в противотоке, поэтому небольшие частицы эмульсии обрываются
Таким образом, образуется множественная эмульсия в/м/в.
Подобрав оптимальные условия (давление и скорость потока), можно получить множественную эмульсию с каплями одинакового размера, содержащую внутреннюю и внешнюю фазы разного ингредиентного состава.
Метод частичного обращения фаз не позволяет капсулировать во внутренней фазе определенные компоненты, так как в процессе обращения фаз эмульсия частично разрушается, и вещества частично переходят во внешнюю водную фазу. Двухстухступенчатый метод получения множественных эмульсий решает данную проблему, так как стадии получения внутренней и внешней эмульсии последовательны, что позволяет использовать фазы разного ингредиентного состава.
Контроль наличия множественной эмульсии также требует от производителя больших затрат.
Определив размер частиц, и, построив график распределения по размерам, мы можем только сказать, что в системе присутствуют частицы двух размеров, но заключены ли они друг в друга?
Подтверждение формирования множественного состава эмульсии возможно только методами микроскопии.
Только при использовании различных методов микроскопии можно визуально определить наличие внутренней фазы в шариках эмульсии.
Не нужно забывать и про безопасность множественных эмульсий.
В первую очередь это косметические эмульсии и должны отвечать требованиям безопасности как косметические эмульсии.
Необходимо также оценивать их стабильность при хранении, так как множественные эмульсии требуют дополнительной стабилизации фаз. Особое внимание следует уделить целостности множественного состава, стабильности размера частиц во времени и перемещение веществ сквозь пограничную фазу.
Если капельки внутренней фазы имеют нано-размер, то предъявляются дополнительные требования к продукции, аналогичные нано-продуктам.
Если во внутреннюю фазу капсулируется вещество, то необходимо проверять его отсутствие во внешней фазе.
ВЫВОДЫ:
Множественные эмульсии - идеальные системы для косметических изделий:
- ввод активных компонентов возможен в трех фазах;
- двойственное действие продукта на кожу;
- возможен ввод несовместимых веществ;
- последовательное высвобождение активных веществ.
Примеры множественных эмульсий:
Таким образом, множественные эмульсии являются перспективным направлением в косметических средствах по уходу за кожей, и с успехом применяются, несмотря на сложности технологии.
Но в практическом применении могут возникнуть серьезные проблемы, связанные с их термодинамической неустойчивостью. Капельки эмульсии имеют сильную тенденцию к слипанию, что в конечном итоге может привести к расслаиванию эмульсии.
Стабильность множественной эмульсии находится под влиянием множества различных факторов, таких как тип используемых ПАВ, поверхностное соотношение, а также физические свойства системы, такие как размер капель, вязкость, коэффициент фазового объема.
Множественные эмульсии требуют дополнительной стабилизации фаз, чтобы не произошло обращения фаз в процессе хранения. Они также очень чувствительны к температурным перепадам и замораживанию.
Можно получить множественную эмульсию с улучшенной стабильностью за счет уменьшения размера капель внутренней эмульсии и подбора оптимального соотношения смеси ПАВ.
Контроль наличия множественной эмульсии также требует от производителя больших затрат для оборудования лабораторий, так как методика подтверждения наличия частиц во внутренней фазе предполагает использование дорогостоящего оборудования для микроскопического анализа.
Частным случаем множественных эмульсий являются нано-эмульсии, входящие в состав внутренней фазы. На рынке сырья представлены готовые нано-эмульсии, предназначенные для введения в косметические средства в качестве активного ингредиента.
Одно остается без сомнения – все больше производителей будет отдавать предпочтение множественным эмульсиям, стараясь следовать за новыми тенденциями и за принципиально новым подходом к производству косметических средств.
ЛИТЕРАТУРА
- Automated image analysis as a control tool for multiple emulsions IntaScherzea, Ralf Knofelb, Gerald Muschiolika.
- Multiple Emulsion: Technology and Applications. AbrahamAserin, 2008.
- Косметические эмульсии и кремы. Состав, методы получения и испытаний. Автор: Герд Кутц Под редакцией: д.х.н. М.Ю. Плетнева. М.: Издательский дом «Косметика и медицина», 2004.
- Марголина А.А., Эрнандес Е.И. Новая косметология. Практическое пособие. Том 1. М.: Издательский дом «Косметика и медицина», 2005.
- Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. М.: Высш. шк., 1992.
- Эмульсии. Под редакцией Ф. Шермана. Пер. с англ, под ред. А- А. Абрамзона. Изд-во «Химия», Л., 1972.
