Technologia żeli kosmetycznych.doc

ŻELOWE PREPARATY KOSMETYCZNE

ŻELE KOSMETYCZNE

Żel jest szczególnym rodzajem układu koloidalnego, będący efektem koagulacji zolu. Zazwyczaj posiada konsystencję galaretowatą, choć niektóre rodzaje żelu są sztywne. Żel powstaje w momencie, gdy w układzie koloidalnym znajduje się tak dużo cząstek koloidalnych, że stykają się one lub łączą się ze sobą w wielu punktach, tworząc strukturę sieci przestrzennej, która rozprzestrzenia się w całej objętości substancji uniemożliwiając swobodne przemieszczanie się cząsteczek fazy rozpraszającej (cieczy lub gazu). Nazywa się to procesem koagulacji. W przypadku żeli tworzonych przez polimery proces koagulacji może też następować na skutek chemicznej reakcji sieciowania. Warunkiem niezbędnym dla wytworzenia się żelu jest niemieszalność jego składników (np. liofilowość jednego i hydrofilowość drugiego). Niektóre żele mogą zachowywać sztywność (stabilność kształtu) przy obecności cieczy lub gazu nawet do 99%.

Zdolność tworzenia żeli wykorzystują głównie koloidy liofilowe, których trwałość uzależniona jest nie tylko od ładunku elektrycznego, lecz przede wszystkim od ich solwatacji. Żele otrzymane przy korzystaniu wody jako środka dyspersyjnego noszą nazwę hydrożeli, a w przypadku korzystania z organicznych cieczy organożeli. Przy odpowiednim stężeniu i chłodzeniu uzyskamy początkowo zol, który może przekształcić się w żel. Jeżeli fazę stałą tworzą cząsteczki substancji nieorganicznej, np. bentonit, otrzymany żel określa się mianem magma. Natomiast żele wielkocząsteczkowych substancji organicznych określa się liożelami lub galaretkami. Są one bardziej trwałe niż żele substancji nieorganicznych.

Zol jest roztworem koloidalnym czyli zawiesiną ciała stałego w cieczy.

Zole, które posiadają  ośrodek  rozpraszający w postaci cieczy, których cząstki koloidalne są tak blisko siebie, że układ zachowuje stabilność kształtu,są nazywane wlasnie wspomnianmi  żelami.

Stężenie przy którym następuje przekształcenie roztworu koloidalnego (zolu) w żel, zależy od kształtu oraz energii wzajemnego przyciągania się cząstek. Im mniej symetryczny jest ich kształt, tym więcej istnieje miejsc styku i tym łatwiej otrzymać żel. Koloidy liofilowe o kształcie cienkich nitek, wzajemnie ze sobą splątanych, tworzą zwykle dostatecznie sztywny żel już przy 1% stężeniu (np. żelatyna, skrobia). Cząsteczki koloidów liofilowych mogą mieć również kształt: włókien połączonych w wyniku asocjacji w pęczki; dłuższych fragmentów igieł krystalicznych, a także płaskich płytek. W przypadku koloidów liofilowych, których cząsteczki mają kształt sferyczny, przekształcenie fazy rozproszonej w ciągłą jest uwarunkowane odpowiednio większym stężeniem. Dla trwałości układu, jakim jest żel ważne jest, aby cząsteczki fazy stałej były dostatecznie zsolwatowane. W przeciwnym wypadku może nastąpić samorzutny rozdział fazowy, jako wynik stopniowej koagulacji cząstek o niedostatecznej otoczce solwatacyjnej. Duży stopień powiązania obu faz przez solwatacją cząstek sprawia, że z trudem można je mechanicznie rozdzielić.

Kserożele (żele suche) można otrzymać wtedy, gdy ośrodek rozpraszający jest lotny. W wyniku jego odparowania otrzymuje się elastyczny lub kruchy suchy żel, lecz nie jest on jednolity. Składa się z bardziej lub mniej skupionych cząsteczek koloidalnych, pomiędzy którymi wolna przestrzeń układa się z zawiłe kanaliki, wypełnione cieczą, z której dany żel został wyodrębniony. Dzięki tej niejednolitej  strukturze bardzo dużo kserożeli ma zdolność do pęcznienia.

Istnieją również żele suche wchłaniające ciecze lub ich pary bez zmiany swojej objętości, są to tzw. żele nieelastyczne. Przedstawicielem tego typu kserożeli jest znany absorbent żel krzemionkowy (silikażel), który otrzymuje się z kwasu krzemowego, przez wytrącenie i wysuszenie. Dokładnie wysuszony wchłania wilgoć z powietrza, dlatego jest stosowany jako środek osuszający w eksykatorach. Kserożele tego typu swój charakterystyczny brak zmiany objętości, przy wchłanianiu cieczy i ich par, zawdzięczają wiązaniom kowalencyjnym i siłom międzycząsteczkowym.

Suche żele naturalne i półsyntetyczne jak agar, skronia, pektyny, żelatyna, pochodne celulozy są w praktyce farmaceutycznej wykorzystywane jako surowiec wyjściowy do otrzymywania roztworów koloidalnych, jak również do sporządzania roztworów bardziej stężonych, śluzowatych o dużej lepkości, tzw. kleików oraz półstałych liożeli plastycznych lub elastycznych, charakteryzujących się dużą lepkością strukturalną. Niektóre z suchych żeli wykorzystywane są do sporządzania pożywek bakteriologicznych.

Lipożele- żele tłuszczowe fazę stałą stanowią jedno- dwu- i trójglicerydy nasyconych kwasów tłuszczowych oraz woski, zaś fazę ciekłą glicerydy nienasyconych kwasów tłuszczowych, przedstawiciel smalec

Żele polietylenoglikolowe- są mieszaninami polimerów o różnej masie drobinowej

1              różnej konsystencji. Faza stała polimery polietylenoglikolowe o większym ciężarze cząsteczkowym (powyżej 1000), faza płynna polimery o mniejszym ciężarze cząsteczkowy (poniżej 1000)

-Żele silikonowe- substancja rozproszona otoczona jest filmem silikonowym

- Liożele(galaretki)-żele wielkocząsteczkowych substancji organicznych. Ogólna metoda sporządzania liożeli (galaretek) przedstawia się następująco: rozdrobniony suchy żel rozprasza się na powierzchni cieczy(najczęściej woda). W przypadku substancji pęczniejącej całość ostrożnie się ogrzewa, przy jednoczesnym mieszaniu, do momentu uzyskania zolu. Uzyskany roztwór studzi się do zestalenia galarety. Pozostawia się otrzymaną galaretę przez dłuższy czas w spokoju, w celu uzyskania przez układ ostatecznej trwałości.

Liożele można przeprowadzić z powrotem w zol przez zwykłe rozcieńczenie bądź ogrzanie- stanowi układ odwracalny.

Hydrożele- czyli żele uwodnione, w których fazę ciekłą stanowi woda

-Organiczne-poza substancjami żelotwórczymi pochodzenia naturalnego takimi jak: agar, tragakanta, alginiany obecnie stosowane są przede wszystkim półsyntetyczne i syntetyczne: metyloceluloza, kanneloza sodowa, hydroksyetyloceluloza, alkohol poliwinylowy

-Nieorganiczne- niektóre substancje nieorganiczne mają zdolność tworzenia struktur usieciowanych w skali mikroskopowej i żelowych w skali makroskopowej. W tym celu wykorzystane zostały: bentonit i koloidalna krzemionka

Żele nieorganiczne w przeciwieństwie do organicznych nie tworzą po wyschnięciu filmu na skórze, lecz dają efekt lekkiego przypudrowania skóry, Gdy nie ulegają wchłanianiu.

Żele węglowodorowe- fazę stała stanowią węglowodory o łańcuchu dłuższym, fazę płynną, olejową-węglowodory o łańcuchach krótszych. Typowym reprezentantem tej grupy jest wazelina.

Należy wiedzieć,że większość żeli wykazuje zjawisko tiksotropii czyli przemiany żelu w zol pod wpływem bodźca mechanicznego - wstrząsania lub mieszania, galarety żelatynowe i agarowe nie są tiksotropowe - raz porozrywane nie wracają po dłuższym czasie samorzutnie do poprzedniej spoistości.

Ponadto istnieją żele:

o   elastyczne -np. galaretki agarowe pod naciskiem palca uginają się, po zdjęciu

palca wracają do poprzedniego kształtu o   plastyczne - wazelina, smalec; dają się formować w palcach, a dołek wyciśnięty

na ich powierzchni naciskiem palca zostaje

ŻELOWE PREPARATY KOSMETYCZNE

W kosmetyce coraz powszechniejsza jest produkcja preparatów pielęgnacyjnych w postaci żeli. Wyroby te doskonale nawilżają i lekko natłuszczają skórę oraz ulegają szybkiemu  wchłonięciu. Nadają się również dla cer tłustych, dzięki małej zawartości tłuszczu . Wprowadzane są do układu substancje nawilżające, takie jak: mocznik, kwas hialuronowy, bisabolol, witaminy, które w znaczący sposób wpływają na poziom nawilżenia skóry, wygładzają zmarszczki, działają kojąco oraz przeciwzapalnie. Tego typu preparaty są polecane w szczególności do delikatnej pielęgnacji okolic oczu. Należy również pamiętać, że np. żele do mycia twarzy różnią się konsystencją od innych środków do demakijażu takich jak np. krem lub pianka, oprócz tego, że są bardziej wydajne, lepiej się pienią. Tego typu żele są polecane w szczególności do cery tłustej oraz trądzikowej.

W formach żelu występują również :

Maseczki kosmetyczne

Maseczki nawilżające w postaci żelu są   często wybierane ze względu na dostarczanie skórze odpowiednich substancji o działaniu higroskopijnym, poprawiają tym samym stan nawodnienia naskórka a ze względu na brak zawartości tłuszczu przeznaczone są szczególnie dla cer tłustych i mieszanych, między innymi do oczyszczania porów. żelowe maseczki kosmetyczne wzmacniają ściany naczyń krwionośnych, tym samym zmniejszając ich skłonność do pękania, regenerują naskórek oraz wygładzają zmarszczki, skutecznie łagodzą podrażnienia.

Maski pod oczy

Maska pod oczy przeznaczona jest specjalnie dla tych bardzo wrażliwych okolic, zwykle są to kosmetyki o bardzo delikatnej konsystencji, dobrze się wchłaniają. Maseczki pod oczy mają za zadanie dobrze odżywić, nawilżyć skórę, odbudować struktury błon komórkowych, likwidować (lub zmniejszać) zmarszczki pod oczami, obrzęki, worki, sińce usprawnić mikrokrążenie i odprowadzić zastoiny limfatyczne, wzmacniać ścianki naczyń krwionośnych, uszczelnić i chroni je przed mikrowylewami, z tego względu często występują w postaci żelu.

Odżywki do brwi i rzęs

Odżywki te  najczęściej mają  postać przezroczystego żelu, mogą  mieć też formę olejku lub kremu. W użyciu  najwygodniejsze są odżywki w opakowaniach takich jak tusze do rzęs, ponieważ  preparat można wygodnie nałożyć za pomocą spiralki. Odżywki te można stosować codziennie, zawierają one podobne substancje co odżywki do włosów - ceramidy, proteiny, witaminy, w tym witaminę  E oraz prowitaminę B5. Dzięki ich specjalnym właściwościom  rzęsy  pokryte odżywką wydają  się dłuższe, ciemniejsze. Może być także stosowana pod tusz do rzęs, aby wzmocnić jego odporność na wodę. Przy regularnym stosowaniu rzęsy stają się coraz lepiej nawilżone. Oprócz działania upiększającego odzywki w formie żelu chronią i kurują rzęsy.  Stosowana również  do wzmacniania i układania  brwi , które można wygładzić za pomocą przezroczystej, żelowej odżywki.

Henna w postaci żelu

Henna w postaci żelu jest znacznie łagodniejsza dla włosów i łatwiej się ją stosuje do barwienia. Zaletą tego preparatu jest jego łatwe i wygodne użycie.

Żele do włosów

Żele do włosów mają działanie kondycjonujące i ułatwiające układania włosów. Preparaty te zawierają w swoim składzie substancje usztywniające fryzurę przez tworzenie na włosach sztywnej błonki (syntetyczne polimery: polioctan winylu), substancje nadające fryzurze pewną elastyczność (glikol polietylenowy) oraz zagęstniki pełniące po wyschnięciu rolę czynnika usztywniającego (pochodne celulozy).

W skład żeli jako podstawowe składniki wchodzą wodorozpuszczalne polimery, jak pochodne celulozy (Methylcellulose*), polimery akrylowe lub karagen. Ich zadaniem jest nadanie preparatom odpowiedniej żelowej konsystencji. Gdy stosowanym wielkocząsteczkowym związkiem jest Carbomer*, wówczas ze względu na jego światłoczułość obecne są ultrafiltry oraz sekwestranty (EDTA). Ponadto w żelu obecne są związki zasadowe w celu zobojętnienia środowiska. Głównie stosuje się wodorotlenek sodu (wówczas uzyskuje się twarde żele. Natomiast zastosowanie TEA (Triethanoloamine*) powoduje otrzymanie miękkich żeli. W recepturze obecna jest także druga grupa polimerów, która odpowiada za działanie usztywniające włosów. Przede wszystkim są to wielkocząsteczkowe związki takie jak w lakierach do włosów, czyli poliwinylopirolidon (PVP, Polyvinylpyrrolidone*) czy kopolimery akrylowe. W składzie żeli do włosów występuje gliceryna jako humektant (nawilżacz)

Żele po goleniu

Żele po goleniu to często roztwory wodno-alkoholowe, na bazie carbomeru lub pochodnych celulozy. Zawierają między innymi filtry słoneczne, substancje zwalczające wolne rodniki. Po zastosowaniu żele do golenia zamieniają się w pianę. Żele aerozolowe są zmieniającymi się w pianę roztworami środków powierzchniowo czynnych z rozpuszczonym izopentanem. Aerozolowy pojemnik utrzymuje ciśnienie, aby izopentan nie mógł odparować i dopiero podczas naniesienia żelu na wilgotną, ciepłą skórę izopentan szybko odparowuje i klarowny żel zmienia się w obfitą pianę. Żele przemieniające się w pianę są stosowane również w środkach do mycia ciała pod prysznicem.

Serum to nowa forma preparatów do pielęgnacji. Ma lekką konsystencję, jest beztłuszczowa, występuje zazwyczaj w formie żelu lub kremo – żelu. W jego  w skład wchodzą substancje biologicznie aktywne, o dużo większym stężeniu niż w kremach. Dzięki dużej ilości tych substancji, ciśnienie osmotyczne preparatu jest bliskie ciśnieniu osmotycznemu płynów ustrojowych. Ma to znaczenie przy szybkości wchłaniania składników odżywczych, które zostają lepiej przyswojone przez skórę. Skóra staje się bardziej elastyczna, wygładzona oraz jaśniejsza.

Żelowa pasta do zębów zawiera wodę, środek pochłaniający wilgoć (gliceryna lub sorbitol), środek powierzchniowo czynny, środki aromatyczne i inne dodatki. Żelową pastę do zębów o wysokiej lepkości można otrzymać przez zagęszczenie układu dodatkiem w ilości 20 do 25% dwutlenku krzemu. Krzemionka nadaje paście także właściwości ścierające, to znaczy czyszczące zęby. Jednak sama krzemionka nie wiąże dostatecznie wody, aby utrzymać  trwały żel i dlatego należy wprowadzić żywicę stabilizującą cały układ. Jako żywice stosuje się pochodne celulozy, żywicę ksantanową i karagen.

PROCES TECHNOLOGICZNY ŻELI

Stosując w reaktorach ze stali kwasoodpornej na przemian procesy ogrzewania i chłodzenia wytwarza się ciekłe produkty w postaci żeli. Wykorzystując specjalne szybkoobrotowe mieszadła uzyskuje się produkt o różnej strukturze (lepkości).

Niektóre produkty żelowe wymagają użycia specjalnego reaktora pozwalającego na okresowe włączenie próżni podczas mieszania. Taki typ reaktora może być używany do wytwarzania żelowej pasty do żelowej pasty do zębów. Okresowe mieszanie i ogrzewanie składników podczas produkcji nie obejmuje substancji zagęszczających, które dodawane są na końcu tego procesu. Istnieją jednak środki zagęszczające, które można dodawać do fazy wodnej na początku procesu, ponieważ nie zagęszczają mieszaniny do chwili ustalenia się określonego pH. Jest to użyteczny sposób otrzymywania żelu, ponieważ stosowane środki zagęszczające są często w postaci proszku i łatwiej są dyspergowane, jeśli wprowadzane są na początku procesu. Jeśli pozostałe składniki dodaje się w następnych etapach wytwarzania należy pamiętać, aby nie dopuścić do zapowietrzenia mieszaniny.

RECEPTURA ŻELI

Emulgin L

Zastosowanie: Ciekły stabilizator  niejonowy, stosowany szczególnie w recepturach o niskiej zawartości alkoholu. Zastosowanie znajduje w preparatach pielęgnacyjnych dla skóry suchej i włosów oraz w produktach kosmetycznych zawierających alkohol. Ma właściwości myjące, emulgujące i nawilżające. Nie ma toksycznego działania na organizm ludzki.

Carbomer

Zastosowanie: Jest kosmetycznym hydrokoloidem wytwarzanym syntetycznie przez polimeryzacje kwasu akrylowego, najprostszego z nienasyconych kwasów alifatycznych.

Cechą charakterystyczną Carbopoli (usieciowanych polimerów kwasu akrylowego) jest ich zdolność do pęcznienia po zdyspergowaniu w wodzie.

Funkcje: Zagęszczanie – służą do zagęszczania nie tylko wody, ale i innych ośrodków, np. gliceryna, sorbitol.  Tworzenie trwałych zawiesin składników nierozpuszczalnych – cząsteczki nierozpuszczalnych składników zostają trwale zawieszone w ośrodku i nie ulegają strąceniu. Stabilizacja emulsji typu O/W – Carbopole stabilizują takie emulsje wraz z odpowiedni dobranymi emulgatorami.

Methylparaben

Nazwa handlowa: Konserwant

Funkcje: Wykazuje działanie bakteriostatyczne. W porównaniu do innych estrów jest najlepiej rozpuszczalny w wodzie o temperaturze 80*C.

Dobry środek konserwujący powinien być:

·         Nietoksyczny, niedrażniący, nie uczulający;

·         Aktywny wobec szerokiego spektrum mikroorganizmów (drożdży, pleśni);

·         Efektywny w niskich stężeniach i szerokim zakresie pH (od 2 do 11);

·         Rozpuszczalny  w wodzie i zgodny z innym składnikami receptury i opakowania;

·         Odporny na dezaktywujące działanie pozostałych składników receptury;

·         Nie powinien ulegać hydrolizie;

...