Emulsioni cosmetiche: Prevedere la stabilità della formulazione per una bellezza di lunga durata

Le formulazioni di emulsioni e sospensioni cosmetiche vengono studiate con attenzione e testate rigorosamente affinché le proprietà benefiche pubblicizzate del prodotto vengano effettivamente trasmesse al consumatore. L'immagine di un'azienda e la notorietà di un marchio si riflettono sulla qualità della formulazione e sulla risposta e recensione del prodotto acquistato da parte dei consumatori. Tuttavia, con tutti i test che si possono fare in un ambiente di ricerca e sviluppo o di controllo qualità, nei laboratori o nelle fabbriche, è ancora difficile proiettare l'efficacia e le prestazioni di un prodotto una volta che è nelle mani del consumatore. Ciò rappresenta un problema, poiché dal momento del confezionamento al consumo trascorre un certo lasso di tempo. Questo tempo può variare da settimane a mesi nel corso della spedizione, del magazzino e della conservazione sugli scaffali.

Gli attuali protocolli di analisi della shelf-life e di previsione della stabilità possono essere realizzati con una miriade di metodi e con una grande varietà di standard. Si va dall'analisi visiva dei campioni a temperature elevate all'analisi della distribuzione granulometrica con particolare attenzione alle proiezioni di stabilità futura, alla viscosità e alla caratterizzazione reologica. Oltre a questi test tipici, i metodi consistono in test di analisi in tempo reale in cui i materiali vengono invecchiati per mesi in un ambiente controllato per determinare l'esatta durata di conservazione.

Analisi delle dimensioni delle particelle - Panoramica di prodotto

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Studio sulla durata di conservazione di nuova generazione

Tutti i metodi sopra menzionati richiedono un certo lasso di tempo per l'analisi e/o una proiezione basata su un singolo parametro di un sistema complicato e multicomponente. Inoltre, poiché la previsione della stabilità delle formulazioni è funzione di molteplici fenomeni, tra cui la sedimentazione ed il "creaming" (affioramento) delle particelle, la flocculazione delle gocce d'olio e il decadimento e il collasso della microstruttura, la quantificazione di tali forze fornirebbe dati più accurati sulle prestazioni delle formule e fornirebbe ai chimici un quadro migliore dell'evoluzione futura del campione. Infatti, analizzando una formulazione nativa non modificata, senza diluizione o stress, si può ottenere una migliore rappresentazione dell'intera formula piuttosto che una proiezione basata su una versione elaborata dell'emulsione o su test indiretti.

Per fornire questa analisi ottimale e ad alta risoluzione, i ricercatori si sono rivolti allo Static Multiple Light Scattering (SMLS) come strumento efficace per quantificare la cinetica di destabilizzazione fisica delle formulazioni concentrate. I campioni vengono analizzati allo stato nativo e le cinetiche di migrazione e variazione dimensionale delle particelle vengono tracciate e confrontate. Questo approccio fornisce una visione approfondita della velocità di rottura della formulazione molto prima che sia rilevabile a occhio nudo. L'accelerazione degli studi di stabilità grazie a questo metodo è preziosa per completare rapidamente i progetti. Inoltre, la natura oggettiva dei risultati fornisce ai chimici formulatori un feedback concreto per prendere le decisioni corrette sui tipi e sulle quantità di additivi da utilizzare in una formula per ottimizzare sia la stabilità che i costi.

Un dispositivo che utilizza SMLS è l'analizzatore di stabilità TURBISCAN. Questo dispositivo analizza quasi tutti i tipi di formulazioni, comprese quelle con viscosità e carichi di concentrazione molto elevati, e consente di analizzare i campioni nel loro stato nativo senza ulteriori lavorazioni, diluizioni o sonde. Tali dati e l'analisi accelerata ad alta risoluzione di questi tipi di campioni sono difficilmente ottenibili con altri metodi di analisi tradizionali.

TURBISCAN viene utilizzato in un'ampia gamma di prodotti dell'industria chimica, tra cui formulazioni alimentari, proteiche e cosmetiche, e l'uso del dispositivo per quantificare l'efficacia e fornire dati affidabili negli studi sulla durata della conservazione (shelf-life) è stato riscontrato soprattutto in diverse categorie di cosmetici. Tra queste, le formulazioni anti-invecchiamento o quelle che contengono vitamine, antiossidanti, alfa-idrossiacidi o nanoparticelle solide da utilizzare come fattore di protezione solare (SPF).

Tutte le formulazioni di questo tipo sostengono la loro efficacia nel ridurre o prevenire i segni visibili dell'invecchiamento quando vengono applicate sulla pelle. Un passo fondamentale nello sviluppo di questi prodotti è assicurarsi che siano fisicamente stabili e che i materiali siano mantenuti in uno stato omogeneo per un lungo periodo di tempo di conservazione. Una certa instabilità renderà gli agenti attivi meno potenti o addirittura completamente inefficaci e le indicazioni previste dalla formula non saranno più valide. Di seguito verranno illustrati diversi studi in cui il TURBISCAN è stato utilizzato per tali analisi, in modo da poter monitorare formulazioni cosmetiche di diverso tipo e in diverse condizioni di conservazione per la previsione della stabilità e per fornire indicazioni su un programma di test accelerato della durata della conservazione (shelf-life).

Studi sulla durata di conservazione delle formulazioni cosmetiche

In uno studio, liposomi e niosomi contenenti resveratrolo sono stati formulati in un progetto volto a creare una crema permeabile alla pelle con l'intento di generare un assorbimento percutaneo dell'antiossidante.¹

Sono stati utilizzati tensioattivi come la fosfatidilcolina di soia (P90), il Peceol e il Plurol oleic CC (PLU), oltre ad altri materiali, ed eccipienti non tossici e biodegradabili noti per essere dei potenziatori della penetrazione cutanea per varie altre formulazioni. Le formulazioni di liposomi e niosomi sono state poi analizzate al TURBISCAN per garantire la previsione di stabilità della formulazione prima del test cutaneo. È stato dimostrato che, sebbene non visibile a occhio nudo, sono state osservate solo quantità minime di migrazione di fase sotto forma di creaming (affioramento) e chiarificazione e non è stata osservata alcuna flocculazione significativa delle particelle. Le destabilizzazioni minori osservate si sono rivelate reversibili e non sono il risultato di un fenomeno permanente, garantendo così che semplici metodi di ridispersione (ad esempio, l'agitazione) possano rendere il materiale omogeneo e l'efficacia della formulazione venga mantenuta. Sebbene i risultati dello studio abbiano dimostrato che il resveratrolo è stato assorbito in minima parte dalla pelle, è possibile effettuare ulteriori test più avanzati, poiché tali miscele derivate da liposomi si sono dimostrate stabili nel tempo.

È stato inoltre dimostrato che le nanocapsule caricate con vitamina K1, se formulate in una crema per uso topico, forniscono una quantità maggiore di vitamina liposolubile rispetto a un'emulsione di controllo contenente la vitamina.² Le nanocapsule di circa 200 nm possono essere caratterizzate con il TURBISCAN per mostrare la minima cremosità e flocculazione che si verifica nel campione, rendendo ancora una volta la formulazione stabile e vitale e fornendo informazioni per un breve studio sui test di durata della conservazione (shelf-life) delle formulazioni cosmetiche.

Un altro studio ha dimostrato l'efficacia di formulazioni a base di lecitina infusa di vitamina E e nanoparticelle di acido ialuronico³, utilizzate per il trattamento delle lesioni cutanee e per la guarigione delle ferite. Ne consegue che le formulazioni di una varietà di design contenenti una serie di materiali diversi possono essere valutate in modo predittivo utilizzando il metodo Static Multiple Light Scattering method.

In un altro studio, due popolazioni di particelle sono state studiate per gli effetti di agglomerazione utilizzando il TURBISCAN. È probabile che le nanoparticelle di CeO₂ e TiO₂ abbiano un comportamento attrattivo, con la conseguente capacità di formare grandi agglomerati nel tempo, migrazione delle particelle (sedimenti) e riduzione dell'area superficiale delle particelle. Quando ciò si verifica, l'efficacia della formulazione di protezione solare diminuisce prevedibilmente e la data di scadenza del prodotto si riduce⁴. Le formulazioni sono state quindi dosate con NaCl, acido umico e una combinazione dei due per verificare gli effetti della salinità e della modifica della superficie delle particelle. Per misurare e quantificare l'etero-aggregazione della miscela di nanoparticelle sono stati utilizzati il TURBISCAN e il TURBISCAN Stability Index (TSI), un sistema completo di classificazione della stabilità con un solo clic. Sono stati testati diversi rapporti tra le nanoparticelle e le fonti d'acqua per fornire un quadro chiaro del fatto che la flocculazione delle particelle è ridotta al minimo con l'aumento del rapporto CeO₂/TiO₂ e che la fonte d'acqua non ha avuto un effetto significativo sui fenomeni di destabilizzazione, identificando così alcune incongruenze con i rapporti precedenti che indicano che tali variabili dell'acqua sono significative. Questo approccio accelerato e semplice fornisce dati rapidi e accurati su queste emulsioni viscose e concentrate, che non sono paragonabili a nessun'altra tecnica attuale.

In sintesi, l'analizzatore di stabilità TURBISCAN offre una soluzione unica e potente nel campo dell'analisi e della previsione della stabilità fisica delle emulsioni cosmetiche. Centinaia di articoli e brevetti pubblicati che riguardano l'uso del TURBISCAN hanno utilizzato il dispositivo nella fase di ricerca e sviluppo della fabbricazione di un'emulsione. Fenomeni come la separazione di fase e la cinetica di aggregazione forniscono dati ad alta risoluzione e in tempo reale per cinetiche altrimenti non rilevabili, anche su campioni altamente concentrati e viscosi. I dati quantitativi forniscono al formulatore informazioni critiche durante l'intero processo e consentono di eliminare le congetture, i risultati e le interpretazioni soggettive.

Alla gamma prodotti "Static Multiple Light Scattering (SMLS)"

Referenze

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