Uma solução natural e efetiva para redescobrir as emulsões A/O – Coluna ABC Cosmetologia

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A grande maioria das emulsões disponíveis no mercado cosméticos são indiscutivelmente sistemas óleo-em-água. As emulsões água-em-óleo ou seja, com fase externa/dispersante oleosa, são tradicionalmente restritas na área cosmética a filtros solares e make up. Um diferencial natural deste tipo de emulsão é a resistência à água que estes sistemas doam aos produtos cosméticos. A escassez relativa destas emulsões água-em-óleo (A/O) no mercado cosmético convencional pode estar relacionada a propriedades sensoriais desagradáveis às vezes observadas neste tipo de produto. Além disso, o desenvolvimento de emulsões A/O pode representar uma tarefa mais complexa para o formulador inexperiente. Como parte de seu programa de desenvolvimento PolyAquolTM (Personal Care Asia, Setembro 2017), a Innovacos expandiu sua plataforma de ingredientes à base de poligliceróis criando um emulsionante para sistemas A/O, batizado de PolyAquolTM-OS2.

O emulsionante A/O derivado de um polímero de glicerina (ou simplesmente poliglicerol) chamado PolyAquolTM-OS2 foi criado pela associação do oleato de poliglicerila-2, do ácido polihidroxiesteárico e do estearato de poliglicerila-2. Por ser um produto totalmente natural e livre de derivados de palma, este emulsionante conseguiu as certificações Ecocert e Cosmos. Além de trabalhar independente de EHL (Equilíbrio Hidrófilo-Lipófilo) devido a sua potente capacidade emulsionante, este ingrediente não necessita do uso associado de co-emulsionantes.

Uma característica interessante dos emulsionantes à base de poliglicerol é o fato de que eles podem ser processados a frio, sendo um ingrediente eficaz e fácil de trabalhar, uma ferramenta ideal para criar emulsões A/O com sensorial único.

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Tal como outros membros da série PolyAquolTM, este emulsionante à base de poliglicerol é obtido a partir de uma fina recalibração da química do poliglicerol. De fato, apenas ácidos graxos altamente purificados e diglicerol são selecionados e, são “montados como blocos de construção” no seu processo de fabricação. Estas moléculas são interligadas em um ambiente livre de solvente, respeitando uma estequiometria molecular muito precisa para obter derivados de oleato de poliglicerol-2 e estearato de poliglicerol-2. O que diferencia esse emulsionante à base de poliglicerol é a presença de um núcleo de ácido polihidroxiesteárico em torno do qual os derivados de poliglicerol/ácidos graxos se fundirão. Embora não seja de natureza iônica, a possibilidade de interações eletrostáticas entre os componentes individuais deste emulsificante suportaria sua configuração oligomérica. Além disso, o controle da densidade do grupo gliceril-OH permite uma polaridade consistente do emulsionante (Fig.1). Isso leva a propriedades uniformes deste emulsionante a cada lote produzido. Esse ambiente reativo meticulosamente controlado também evita a presença de diglicerol livre, importante para manter as propriedades sensoriais ideais da emulsão produzida com o produto

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As múltiplas propriedades destes emulsionantes à base de poliglicerol são demonstradas pela sua capacidade de criar emulsões estáveis em processos à frio ou à quente (Fig. 2).

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O emulsionante à base de poliglicerol é adicionado na fase oleosa e a fase aquosa adicionada à fase oleosa, de acordo com a temperatura da mesma. A opção de formular a frio com emulsionantes à base de poliglicerol é muito interessante, especialmente quando se trabalha com óleos e/ou extratos sensíveis ao calor. A performance superior deste emulsionante foi demonstrada em avaliações comparativas com outros emulsionantes à base de glicerol disponíveis no mercado (Fig. 3). Nas condições testadas apenas a emulsão produzida com o novo emulsionante à base de poliglicerol permaneceu estável por um mês sob temperatura de 50oC. Também pode-se observar que o novo emulsionante produz uma emulsão bastante homogênea. Estes resultados demonstram as propriedades autoemulsionantes deste novo emulsionante à base de poliglicerol.

Testes semelhantes foram realizados com emulsões produzidas a frio. Nestas condições, o oleato de poliglicerol-3, isoestearato de poliglicerol-2 e dipolihidroxiestearato de poliglicerol-2 não produziram emulsões estáveis (Fig.4.A, B e D respectivamente). Enquanto que a emulsão produzida com diisoestearoil poliglicerol-3 dimer dilinoleato se manteve estável por um mês a 50oC, mas separou após 3 meses a temperatura ambiente (Fig.4 C). Na última emulsão, notam-se gotículas de água polidispersas que eventualmente podem coalescer, causando uma separação de fases. A emulsão produzida com o novo emulsionante à base de poliglicerol se manteve estável por um mês a 50oC e por 12 meses a temperatura ambiente (Fig.4.E). A microestrutura da emulsão formada é uniforme e não demonstra nenhuma gotícula de água polidispersa

O capacidade de um emulsificante conter uma grande quantidade de fase aquosa (70% ou mais) em uma fase contínua oleosa é um fator chave na estabilidade destes sistemas A/O.

Como observado nos testes realizados, a coalescência das gotículas de água e separação da fase aquosa são fenômenos que levarão à instabilidade e espessamento dos sistemas A/O. A coalescência das partículas de água é induzida principalmente pelas forças de Van der Waals, favorecendo a atração das gotículas de água próximas.1 Eventualmente, as gotículas se fundem e a coalescência ocorre. A interação entre água e óleo na interface dessas duas fases imiscíveis prediz a estabilidade de uma emulsão. Enquanto o emulsionante representa inquestionavelmente a pedra angular de uma emulsão estável, sabe-se que outros fatores contribuem para a robustez do sistema. Particularmente para emulsões A/O, a presença de eletrólitos complementa a ação de um emulsionante eficaz para conferir estabilidade.2

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As forças de Van der Waals são de natureza eletrostática e, portanto, dependem da polarizabilidade (ambiente eletrônico ou nuvem) de partículas individuais (gotículas de água) e do meio circundante (fase oleosa).3 É conhecido que a polarizabilidade de uma substância afetará como a luz (uma onda eletromagnética) é desviada quando passa através dela. Portanto, o índice de refração pode ser usado para medir a polarizabilidade de um líquido.4 No caso de uma emulsão A/O, tais forças de atração serão determinadas pela diferença entre a polarizabilidade das gotículas de água presentes na fase contínua oleosa. O índice de refração da água pura é aproximadamente 1.33, enquanto o de um óleo vegetal é de 1.47. Esta diferença entre a polarizabilidade da fase aquosa e oleosa favorecerá a interação entre as gotículas de água. Na verdade, partículas com índices de refração semelhantes – polarizabilidade similar – tenderão a se atrair.3 Em um ambiente A/O, quanto menor for a diferença entre o índice de refração das gotículas de água e da fase oleosa, menor será a atração entre as gotículas de água. A adição de eletrólitos na fase aquosa aumentará o índice de refração tornando-o mais próximo ao índice de refração da fase oleosa. Assim, a diferença no potencial de polarização entre as gotículas de água e a fase oleosa será menor deixando as gotículas de água mais “confortáveis” na fase externa oleosa.5 Este fato contribuirá para reduzir as forças de atração de Van der Waals entre as gotículas de água adjacentes reduzindo a coalescência.

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Outra ação dos eletrólitos é favorecer a densidade de adsorção do emulsificante na interface água/óleo.6,7 A composição exclusiva do emulsionante à base de poliglicerol permite interações eletrostáticas entre cada um dos seus componentes (Fig.1). Além disso, essa configuração levaria a uma interação mais funcional entre o emulsionante oligomérico e os eletrólitos. Essa ação será intensificada pela estrutura molecular oligomérica “ramificada” do emulsificante à base de poliglicerol. Os eletrólitos podem influenciar positivamente a interação eletrostática, especialmente entre os resíduos de hidroxila do emulsionante, reduzindo a tensão interfacial. Esse reforço colateral da estrutura oligomérica deste emulsionante pode desempenhar um papel importante na estabilização estérica (Fig. 5). A estabilização estérica atua como uma restrição de volume, separando duas gotículas de água vizinhas.8,9 Em nosso modelo, as cadeias lipofílicas oligoméricas salientes atraem mais fase oleosa entre as gotículas de água, repelindo-as umas das outras. Finalmente, a interação entre o emulsionante derivado de poliglicerol e os eletrólitos ajudaria a reduzir a coalescência, melhorando a estabilidade das emulsões.

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Compatibilidade com silicones e melhora da performance de emulsionantes derivados de silicone

A compatibilidade deste novo emulsionante à base de poliglicerol com silicones também foi avaliada. Pode-se desenvolver uma emulsão estável (1 mês à 50oC) com silicone representando 50% do total da fase oleosa (Fig. 6). A compatibilidade de emulsionantes de silicone com esse novo emulsionante à base de de poliglicerol também foi avaliada. Na verdade, o novo emulsionante melhora a performance dos emulsionantes de silicone. Quando avaliado sozinho, o novo emulsionante produziu emulsões estáveis com microestrutura bem homogênea (Fig.7), No entanto, nas condições testadas, os emulsionantes de silicone não produziram emulsões estáveis. A associação com esse novo emulsionante natural tornou as emulsões estáveis. Além disso, a combinação dos emulsionantes melhorou a microestrutura da emulsão. Entende-se, portanto, que a adição do novo emulsionante derivado de poliglicerol poderia funcionar como um co-emulsionante, melhorando a performance destes emulsionantes de silicone. A fase oleosa destas emulsões avaliadas na Figura 7, foi a mesma praticada na Figura 6 (10% de ciclometicone e 15% de Neopentanoato de Isodecila, Óleo mineral e Estearato de Magnésio).

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Desenvolvendo formulações com pigmentos coloridos e filtros UV utilizando novo emulsionante derivado de poliglicerol

Há uma crescente demanda pelo desenvolvimento de emulsões naturais para a pele contendo pigmentos. A habilidade deste novo emulsionante natural, derivado de um polímero de glicerina, em dispersar pigmentos coloridos foi avaliada comparativamente com emulsionantes à base de silicone. Nas condições avaliadas as emulsões desenvolvidas com emulsionantes de silicone ficaram estáveis, ou não, mas todas elas demonstraram a presença de aglomerados de pigmentos de 10 a 20 µm (Fig. 8). As emulsões desenvolvidas com o novo emulsionante natural ficaram estáveis (sem separação após 1 mês a 50oC), além de dispersar completamente os pigmentos. As propriedades anfifílicas deste emulsinante à base de poliglicerol podem melhorar a molhabilidade destes pigmentos preenchendo eventuais microbolhas de ar na superfície destes aglomerados de pigmentos, podendo também reduzir a tensão interfacial entre os aglomerados e a fase dispersante oleosa. Em outras palavras, este novo emulsionante natural seria “uma ponte” entre a superfície destas partículas e o meio oleoso em que elas estão dispersas. Uma vez dispersos, os pigmentos tendem a se reaglomerar pelo processo conhecido como floculação. Esse processo também envolve as já mencionadas anteriormente, forças de atração de Van der Waals.10

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O emulsionante natural à base de poliglicerol pode desempenhar um segundo papel como agente dispersante, reduzindo as forças de atração entre as partículas impedindo a floculação e controlando o tamanho das partículas. Anteriormente neste artigo nós propusemos um mecanismo de estabilização estérica prevenindo a coalescência de partículas de água (Fig. 5). A configuração oligomérica deste emulsionante natural pode também prevenir a reaglomeração de pigmentos, pois age como uma barreira entre estas partículas. As boas propriedades molhantes/dispersoras deste emulsionante derivado de poliglicerol se aplicam diretamente às formulações de cosméticos coloridos, como BB, CC creams, bases, batons ou bálsamos anidros. Nestes cosméticos, a dispersão adequada de pigmentos é um fator primordial para se ter uma distribuição uniforme na superfície da pele e ter um bom poder de cobertura.

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Enquanto as dispersões de pigmentos afetam diretamente a performance e o sensorial de maquiagens em geral, em protetores solares eles podem otimizar a performance daquelas formulações que aplicam filtros físicos. Aqui, novamente, a distribuição homogênea das partículas inorgânicas garantirá um sensorial e performance UV adequados e/ou desejados para estas formulações. O emulsionante à base de poliglicerol demonstra alta compatibilidade tanto com filtros inorgânicos como filtros orgânicos. Formulações de protetores solares com FPS 15 (somente filtros inorgânicos) e FPS 25 (filtros orgânicos e inorgânicos), produzidas à frio foram desenvolvidas com este novo emulsionante natural e demostraram ser totalmente estáveis, sendo avaliadas após serem armazenadas por um mês à temperatura de 50oC (Fig. 9). Fórmulas de FPS 50 também podem ser desenvolvidas com este emulsionante natural combinando filtros orgânicos e inorgânicos.

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Conclusão

O emulsionante natural à base de poliglicerol descrito neste artigo permitirá o redescobrimento das emulsões A/O e também abrirá portas para diversas outras aplicações cosméticas. A tecnologia por trás de PolyAquolTM-OS2 (patente requerida) permitiu a formação de uma configuração oligomérica que oferece inúmeros benefícios no desenvolvimento de formulações. Alto nível de estabilidade, robustez, sensorial único, multifuncionalidade e aceitação regulatória global são todos atributos característicos do PolyAquolTM-OS2. Nós temos demonstrado os benefícios de nosso emulsionante A/O para make up em geral e protetores solares. Ele também pode ser aplicado em sistemas anidros e pode se tornar um carreador, permitindo inserir pequenas quantidades de água em protetores labiais. Sua origem natural aliada a seu excelente perfil de segurança faz de PolyAquolTM-OS2 um excelente produto para o desenvolvimento de formulações para bebês. Na verdade, nós já produzimos com PolyAquolTM-OS2 um creme para tratamento de assaduras com 15% de ZnO, estável e com bom sensorial.

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Devido ao sensorial único que PolyAquolTM-OS2 entrega às formulações, ele é muito indicado para o desenvolvimento de formulações para o cuidado da pele. Sua performance especial como um ingrediente autoemulsionante permite inseri-lo em incontáveis desenvolvimentos de produtos cosméticos. Poder contar com PolyAquolTM-OS2 para desenvolver novos produtos é ter a certeza de que não há fronteiras para quimicos e cosmetologistas concretizarem a criação de novos cosméticos multifuncionais e eficazes.

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Referências

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Original de: Alain Thibodeaux pHD, Innovacos Corporation USA
Traduzido por: Ricardo Azzini, Innovacos Latin America

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