Wydział Chemiczny Politechnika Warszawska. Zakład Technologii i Biotechnologii Środków Leczniczych

Transkrypt

1 Wydział Chemiczny Politechnika Warszawska Zakład Technologii i Biotechnologii Środków Leczniczych Laboratorium podstaw syntezy i technologii związków biologicznie czynnych KOSMETYKI Ćwiczenia wspierane przez dział Care Chemicals firmy BASF Polska Warszawa 2015

2 Wybrane zagadnienia z technologii kosmetyków. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest nabycie umiejętności otrzymywania różnych form kosmetycznych, w tym toników, żeli, szamponów oraz przede wszystkim emulsji typu O/W i W/O i poznanie ich podstawowych właściwości. Wstęp teoretyczny Większość preparatów kosmetycznych ma formę ciekłych układów heterofazowych (roztwory koloidalne, układy micelarne, ciekłokrystaliczne, emulsje), które zawierają dużą liczbę składników. Rzadko są to roztwory rzeczywiste. Znajomość chemii fizycznej (zwłaszcza działów dotyczących roztworów, układów dyspersyjnych, reologii) ułatwia projektowanie i wytwarzanie stabilnych form kosmetycznych. Roztwory 1 Roztwór jest jednorodnym materiałem, który nie ma określonego składu, w przeciwieństwie do substancji, która jest jednorodnym materiałem o określonym składzie chemicznym. Słowem roztwór określa się najczęściej ciecze, ale definicja obejmuje też roztwory gazowe i roztwory stałe. Sól kuchenna, cukier, woda, tlen, żelazo są substancjami. Roztwór soli kuchennej lub cukru w wodzie są nadal materiałami jednorodnymi, ale ich skład może zmieniać się w szerokich granicach zależnie od ilości soli lub cukru rozpuszczonych w określonej ilości wody. Nielotna substancja rozpuszczona w czystym rozpuszczalniku, wprowadza elementy nieporządku, wywołuje zmianę entropii układu co powoduje powszechnie znane (kurs chemii ogólnej i chemii fizycznej) zmiany właściwości rozpuszczalnika : obniżenie ciśnienia pary nasyconej podwyższenie temperatury wrzenia obniżenie temperatury krzepnięcia pojawienie się ciśnienia osmotycznego. Układy koloidalne (dyspersyjne) 1,2 Układ koloidalny składa się z małych cząstek jednej substancji rozproszonych w ciągłej fazie molekularnej drugiej substancji. Ponieważ grubość powierzchni międzyfazowej wynosi ok. 0,5-2nm, mała cząstka będzie postrzegana jako osobna faza, jeżeli będzie miała średnicę równą co najmniej podwójnej grubości powierzchni międzyfazowej, czyli 1 nm. Górną granicę wymiaru cząstki koloidalnej przyjmuje się (zależnie od źródła) na 100nm, poniżej 500nm, lub nawet 1000nm 1,2,3 Cząstek o wymiarach poniżej 500nm nie jesteśmy w stanie obserwować pod zwykłym mikroskopem optycznym. Lepkość układów koloidalnych jest znacznie większa niż roztworów rzeczywistych ponieważ układ koloidalny zawiera znacznie większe cząstki. O lepkości decyduje ponadto kształt tych cząstek (mogą być trójwymiarowe, jeżeli wszystkie trzy wymiary są rzędu rozdrobnienia koloidalnego, dwuwymiarowe w postaci płytek lub blaszek, gdy dwa wymiary są rzędu koloidalnego lub jednowymiarowe w postaci nitek, gdy jeden wymiar spełnia powyższy warunek) Układy koloidalne pozornie jednorodne rozpraszają padające światło, jeżeli długość fali światła jest większa od wymiarów cząstek koloidu(efekt Tyndalla). Ze względu na różne oddziaływania między substancjami rozproszonymi a ośrodkiem ciągłym układy koloidalne możemy podzielić na:

3 koloidy fazowe (liofobowe) koloidy cząsteczkowe (liofilowe) koloidy asocjacyjne (micelarne) 2 (Dutkiewicz rozdział 8) Micele, solubilizacja Koloidy asocjacyjne powstają w wyniku rozpuszczenia w ciekłym układzie cząsteczek lub jonów o stosunkowo małych wymiarach, które ulegają samoasocjacji w większe skupiska micele. Proces ten dotyczy cząsteczek lub jonów o właściwościach amfifilowych czyli związków powierzchniowo czynnych. Wodne roztwory związków powierzchniowo czynnych mają zdolność całkowitego rozpuszczenia substancji trudno rozpuszczalnych w wodzie. Zjawisko to nazywamy solubilizacją. Solubilazacja nie zachodzi przy stężeniu związku powierzchniowo czynnego mniejszym niż jego cmc(krytyczne stężenie micelizacji). Rozpuszczenie nierozpuszczalnego w czystej wodzie hydrofobowego związku organicznego następuje poprzez włączenie jego cząsteczek do wnętrza miceli. Reologia opisuje odkształcenia ciał pod wpływem naprężenia. Odkształceniom mogą ulegać ciała stałe, ciecze i gazy. Najprostszymi pojęciami reologicznymi są lepkość i sprężystość. Idealne ciała stałe odkształcają się w sposób sprężysty i powracają do stanu wyjściowego po usunięciu naprężenia. Idealne ośrodki płynne: ciecze i gazy odkształcają się w sposób nieodwracalny płyną. Wśród cieczy rzeczywistych tylko nieliczne zachowują się w sposób zbliżony do cieczy idealnych. Ze względu na właściwości reologiczne większość cieczy rzeczywistych należałoby zaklasyfikować pośrodku pomiędzy cieczami a ciałami stałymi; są one w różnym stopniu lepkie, ale i sprężyste. Można je nazwać cieczami lepkosprężystymi. Ośrodki płynne mogą być poddawane jedynie naprężeniom ścinającym. Definicje podstawowych wielkości występujących w reologii Pomiar lepkości cieczy wymaga zdefiniowania wszystkich parametrów opisujących przepływ. Prawo lepkości Newtona opisuje zachowanie się cieczy idealnej τ = η. γ naprężenie ścinające = lepkość. szybkość ścinania Przepływ między dwiema równoległymi płytami: 1 ścinana ciecz, 2 ruchoma płyta z powierzchnią ścinania A, stykająca się z cieczą znajdującą się poniżej, 3 płyta nieruchoma Naprężenie ścinające Siła F przyłożona do powierzchni A(powierzchnia styku między górną płytą i cieczą) wywołuje przepływ w warstwie cieczy. Prędkość przepływu zależy od wewnętrznego oporu cieczy tzn. od jej lepkości

4 Szybkość ścinania Naprężenie ścinające τ powoduje, że przepływ cieczy zachodzi w specyficzny sposób: Największa prędkość przepływu v max występuje tuż przy poruszającej się powierzchni płyty. Prędkość przepływu w kolejnych warstwach cieczy jest coraz mniejsza. Spadek prędkości wzdłuż szerokości szczeliny między płytą ruchomą i nieruchomą y, nazywamy szybkością ścinania i matematycznie określamy jako pochodną: γ = dv/dy [s -1 ] Można zapoznać się z następującymi pojęciami: lepkość dynamiczna, lepkość kinematyczna, jednostki, krzywe płynięcia i krzywe lepkości, klasyfikacja cieczy. 4 Przykłady substancji stosowanych jako zagęstniki (substancje konsystencjotwórcze, dodatki reologiczne) oraz polimery filmotwórcze Wodę lub olej ciecze występujące w większości form kosmetycznych możemy zasadniczo zaliczyć do cieczy newtonowskich spełniających prawo Newtona. Natomiast układy koloidalne, emulsje, zawiesiny wykazują najczęściej własności reologiczne charakterystyczne dla cieczy lepkosprężystych, nienewtonowskich. Substancje zagęszczające, które w dużej mierze odpowiadają za właściwości cieczy nienewtonowskich, umożliwiają otrzymywanie względnie trwałych zawiesin, nie ulegających sedymentacji, układów tiksotropowych, żeli. Pomiary reologiczne są bardzo użyteczne przy ustalaniu wewnętrznej struktury oraz trwałości kosmetyku. Są też niezbędne przy projektowaniu aparatury. Ponadto substancje zagęszczające mogą pełnić w recepturze dodatkowe role związane z ich właściwościami fizykochemicznymi lub działaniem biologicznym. Większość substancji zagęszczających umieszczono w tabeli pt.: Classification of water soluble polymers 5 Toniki, lotiony Są to zazwyczaj przezroczyste, ciekłe produkty kosmetyczne stosowane do zmywania powierzchni skóry w celu oczyszczenia i rozprowadzenia substancji biologicznie czynnych o korzystnym działaniu na skórę (np. związki o lekko kwaśnym ph, nawilżające, ściagające). Ułatwiają one utrzymanie skóry w dobrej kondycji. Podstawowe informacje na temat w/w form zawiera rozdział z podręcznika New Cosmetic Science 3 Żele Zgodnie z definicją żele powstają z liofilowego zolu, gdy cząsteczki zolu wiążą całą fazę ciągłą w półsztywną galaretę. Ze względu na własności reologiczne możemy podzielić żele na dwie grupy mocne (strong) i słabe (weak). Mocne żele zachowują się jak ciała lepkosprężyste, przypominające bardziej ciała stałe niż ciecze i pod wpływem przyłożonego naprężenia ulegają odkształceniu, a po przekroczeniu pewnej wartości naprężenia mechanicznej

5 destrukcji. Słabe żele pod wpływem przyłożonego naprężenia zaczynają płynąć jak typowe ciecze. Zdecydowanie najpopularniejszą formą kosmetyków są jednak emulsje, czyli wieloskładnikowe układy heterofazowe. Emulsja składa się z co najmniej dwóch nie mieszających się ze sobą faz ciekłych, z których jedna jest rozproszona w drugiej w postaci kropel i/lub ciekłych kryształów. W nie mieszających się ze sobą cieczach cząsteczki, ze względu na różnice w budowie, nie mogą ze sobą oddziaływać. Między takimi cieczami istnieje napięcie międzyfazowe jest to obszar o podwyższonej energii wewnętrznej. Z punktu widzenia termodynamiki: im większa powierzchnia styku tych cieczy, tym większe napięcie międzyfazowe i tym większa energia swobodna układu i entropia. ( G = H + TS, gdzie G energia wewnętrzna układu, H energia swobodna układu, S entropia układu). Czyste nie mieszające się ciecze nie mogą wytworzyć stabilnej emulsji, ponieważ jest to układ z punktu widzenia termodynamiki wysoce niestabilny o bardzo dużej powierzchni międzyfazowej ( rzędu wielu metrów kwadratowych na gram układu). Po zmieszaniu takich cieczy następuje spontaniczny proces rozdziału jest on następstwem obniżenia entalpii swobodnej cieczy nie zmieszanych w stosunku do entalpii swobodnej cieczy zdyspergowanych. Stosunkowo stabilna emulsja powstanie dopiero po obniżeniu napięcia międzyfazowego, po zaadsorbowaniu na granicy faz cząsteczek środka powierzchniowo czynnego - emulgatora. Emulsje kosmetyczne prawie zawsze złożone z fazy wodnej i olejowej dzielimy na układy typu olej w wodzie O/W faza olejowa rozproszona lub wewnętrzna, faza wodna ciągła lub zewnętrzna oraz woda w oleju W/O faza wodna rozproszona (wewnętrzna), faza olejowa ciągła (zewnętrzna). Określenie olej oznacza fazę organiczną nierozpuszczalną w wodzie Można też wytworzyć emulsje wielokrotne W/O/W lub O/W/O i znajdują one od czasu do czasu zastosowanie w kosmetyce. Emulgator to spc o budowie amfifilowej rozpuszczalny w specyficzny sposób w obu nie mieszających się fazach. Część hydrofilowa cząsteczki emulgatora ma powinowactwo do fazy wodnej a część lipofilowa do fazy olejowej. Dzięki temu cząsteczki emulgatora ustawiają się na granicy faz i powodują zmniejszenie napięcia międzyfazowego. Oczywiście nie można obniżyć napięcia międzyfazowego do zera i emulsja zawsze będzie układem termodynamicznie niestabilnym. Emulsje otrzymuje się przede wszystkimi poprzez rozproszenie jednej cieczy w drugiej ( fazy wewnętrznej w zewnętrznej) wymaga to dość dużego nakładu energii. Różnice we właściwościach fizykochemicznych emulsji typu o/w i w/o są przede wszystkim wynikiem odmiennej polarności fazy zewnętrznej (ciągłej) i jej oddziaływań z otoczeniem. Dzięki temu można stosunkowo łatwo określić rodzaj emulsji. Niestabilność emulsji [1] Śmietanowanie Sedymentacja Flokulacja Złamanie emulsji Mechanizmy fizykochemiczne odpowiedzialne za niestabilność emulsji [1,2] Prawo Stokesa Siły Van der Waalsa Ruchy Browna Zjawisko Ostwalda

6 Stabilizacja emulsji Podstawową metoda zwiększenia stabilności emulsji i ułatwienia jej wytworzenia jest wprowadzenie do układu emulgatora. Efektywność emulgatorów zależy od ich zdolności obniżania napięcia międzyfazowego, a także możliwości uczestniczenia w innych zjawiskach stabilizujących emulsje: tworzeniu kompleksowego filmu na powierzchni kropli fazy rozproszonej, tworzeniu warstw elektrycznych wokół kropel emulsji, powstawaniu ciekłokrystalicznych lub żelowych struktur w fazie ciągłej i in. Metody stabililizacji emulsji opisano dokładnie w odnośnikach literaturowych [1,2] Rys. Schemat budowy emulgatora. Konsystencja i właściwości reologiczne Jednym z czynników, które wpływają na właściwości aplikacyjne kosmetyków jest konsystencja emulsji. Lepkość emulsji zwykle decyduje o zaklasyfikowaniu kosmetyku do odpowiedniej grupy produktów rynkowych: mleczka, balsamu czy kremu. Właściwości reologiczne emulsji i jej konsystencja zależą od: ilości fazy olejowej rodzaju składników fazy olejowej obecności składników konsystencjotwórczych w fazie olejowej i w fazie wodnej. Odpowiednią konsystencję emulsji o/w uzyskuje się zwykle poprzez: Dodatek tzw. stałych wosków czyli substancji tłuszczowych, które w temperaturze pokojowej są ciałami stałymi. (Mogą to być estry kwasów tłuszczowych i alkoholi tłuszczowych o długich łańcuchach węglowodorowych czyli prawdziwe woski ale także związki o stosunkowo dużej masie cząsteczkowej, zawierające w swojej strukturze długie łańcuchy węglowodorowe np. kwasy i alkohole tłuszczowe, mono- i diglicerydy kwasów tłuszczowych, woski mineralne). Dodatek hydrofilowych polimerów, które po wprowadzeniu do emulsji zwiększają lepkość fazy wodnej. Substancje te, powodując wzrost lepkości fazy wodnej działania konsystencjotwórczego, wpływają również na stabilność emulsji. Polimery, poprzez zwiększenie lepkości fazy ciągłej zapobiegają śmietanowaniu i dodatkowo utrudniają przemieszczanie się kropel fazy wewnętrznej, co w pewnym stopniu przeciwdziała koalescencji. Z kolei alkohole tłuszczowe, jako związki posiadające w strukturze hydrofilowe grupy funkcyjne, mogą lokować się na granicy faz, wpływając na stabilność kropel fazy rozproszonej w układzie.

7 Rys. Schemat emulsji typu o/w Substancje wchodzące w skład emulsji kosmetycznych: Woda Emulgatory Emolienty składniki fazy olejowej odpowiedzialne za takie właściwości użykowe emulsji jak: wygładzenie i zmiękczenie naskórka, łatwość rozprowadzenia emulsji, wytworzenie filmu okluzyjnego na powierzchni skóry Substancje nawilżające ( o budowie hydrofilowej) jak gliceryna, glikole, aminokwasy, mocznik i inne Substancje zwiększające lepkość fazy zewnętrznej poprawiają stabilność emulsji, nadają jej pożądaną formę użytkową np. karbomery, pochodne celulozy itp. Substancje czynne np. filtry UV, witaminy, antyutleniacze Konserwanty zapobiegające rozwojowi bakterii zwłaszcza w emulsjach O/W Kompozycje zapachowe, barwniki nadające produktom miłe dla potencjalnych konsumentów właściwości użytkowe Emulsje w/o obok emulsji typu o/w są najczęściej spotykanymi formami preparatów do pielęgnacji skóry. Emulsje te czasem kojarzą się z ciężkimi, tłustymi, lepkimi kremami. Ale nie jest to nieodłączna cecha emulsji typu w/o przy umiejętnym doborze bazy emulgującej i składników fazy olejowej można wytworzyć emulsję w/o o bardzo dobrych właściwościach użytkowych. Działanie emulsji w/o polega przede wszystkim na tworzeniu warstwy okluzyjnej hamującej TEWL i poprawiającej nawilżenie skóry. Emulsje takie są podstawą odpornych na zmywanie wodą kosmetyków chroniących przed słońcem, kremów na noc, kremów ochronnych na dzień i kremów dla dzieci. Cechy emulsji w/o Powinowactwo do naturalnej warstwy lipidowej naskórka Efektywna ochrona skóry przed działaniem czynników zewnętrznych związana z utworzeniem warstewki lipidowej na powierzchni skóry po zastosowaniu emulsji Efekt nawilżający związany z bardzo wydajnym obniżeniem transepidermalnej utraty wody (TEWL) Poprawa przenikania substancji lipofilowych a także hydrofilowych Mniejsze prawdopodobieństwo rozwoju mikroorganizmów w preparacie Odporność na niskie temperatury (nie zestalają się)

8 Otrzymanie stabilnej emulsji w/o jest technologicznie trudniejsze niż otrzymanie stabilnej emulsji o/w. Do wytworzenia stabilnych emulsji w/o niezbędne są emulgatory różniące się budową chemiczną i właściwościami od emulgatorów używanych do stabilizacji emulsji o/w. Są to najczęściej pochodne lanoliny, oksyetylenowanego oleju rycynowego, polialkoholi i sorbitanu. Właściwości emulgatorów mają również sole wapniowe, magnezowe i cynkowe kwasów tłuszczowych. Stosowane są one zazwyczaj jako składniki stabilizujące emulsje w/o oraz konsystencjotwórcze. Stabilność emulsji w/o poprawia dodatek uwodnionego siarczanu magnezu w ilości 0.5 1%[1,2,3]. Emulsje wielokrotne Emulsje wielokrotne to układy, w których emulsja typu W/O jest rozproszona w fazie wodnej lub emulsja typu O/W jest rozproszona w fazie olejowej. Oznaczamy je odpowiednio W/O/W i O/W/O. Pierwsze doniesienia literaturowe na temat emulsji wielokrotnych mówią o otrzymywaniu tych układów przypadkowo. Pierwszym etapem otrzymywania emulsji typu W/O/W jest powstanie układu W/O w obecności emulgatora hydrofobowego o niskim HLB. W drugim etapie tworzy się emulsja typu O/W z zastosowaniem emulgatora o wysokim HLB. Emulsje wielokrotne umożliwiają zamknięcie w jednej formie kosmetycznej kilku substancji aktywnych, które nie powinny się ze sobą stykać ze względu na niestabilność lub możliwość reagowania. Z punktu widzenia efektu kosmetycznego emulsje te umożliwiają przedłużone działanie kosmetyku na skutek kontrolowanej szybkości uwalniania związku (związków) aktywnych z wewnętrznej fazy wodnej ( w przypadku W/O/W). Ze względu na skomplikowany sposób otrzymywania i kłopoty ze stabilnością preparatów w dłuższym przedziale czasu emulsje te nie są zbyt popularne. Mikroemulsje Mikroemulsje odróżnia się od zwykłych emulsji na podstawie rozmiarów rozproszonych cząstek. Rozmiar cząstek fazy rozproszonej waha się od kilku do kilkudziesięciu nanometrów ze względu na tak małe rozmiary nie rozpraszają one światła z zakresu widzialnego i układ jest dla oka ludzkiego idealnie przezroczysty. Mikroemulsje tworzą się spontanicznie po zmieszaniu ze sobą odpowiednio dobranych składników; są układami stabilnymi.[4] Emolienty, sensoryczna ocena emulsji Emolienty Emolienty to składniki, zmiękczające, wygładzające naskórek poprawiające jego kondycję. Do substancji o takim działaniu zaliczamy przede wszystkim składniki o charakterze lipidowym, które po aplikacji preparatu tworzą warstwę okluzyjną. Odpowiedni dobór emolientów może mieć decydujący wpływ na własności aplikacyjne formulacji, takie jak lepkość, łatwość rozprowadzania, odczucia na skórze po aplikacji szybkość wchłaniania, tłuszczenie, itp. Z reguły wśród emolientów możemy wyróżnić dwie główne grupy: tzw. dry emolliens (np. lotne silikony, niskocząsteczkowe ciekłe woski) oraz rich emollients (np. triglicerydy, węglowodory) różniące się skrajnie własnościami sensorycznymi Sensoryczna ocena preparatów kosmetycznych W procesie opracowania receptury preparatu kosmetycznego możemy wyróżnić dwa etapy: - optymalizacja skuteczności działania kosmetycznego, - optymalizacja właściwości użytkowych. Pisząc o właściwościach uzytkowych preparatu najczęściej mamy na myśli: sposób i wygodę aplikacji, łatwość rozprowadzania,

9 wrażenia organoleptyczne po aplikacji. Optymalizacja formy preparatu kosmeycznego po tym kątem jest ważnym elementem przygotowania produktu do wprowadzenia na rynek. O powodzeniu danego produktu, oraz jego wyborze przez konsumentów decyduje w dużym stopniu przyjemność stosowania. Optymalizacja właściwości aplikacyjnych nie jest zagadnieniem łatwym. Nie opracowano dotychczas metodyki oceny sensorycznej z wykorzystaniem metod instrumentalnych, w zasadzie jedyne znane metody oceny sensorycznej to badania panelowe z udziałem probantów. Badania sensoryczne ocena jakościowa i hedonistyczna Każdy parametr jest oceniany w skali liczbowej od 1 do 5 (1 wartość najgorsza, 5 wartość najlepsza ). Przykładowo: przyczepność 1 = kosmetyk nie przylega do palca, szybko spływa, przyczepność 5 = kosmetyk dobrze przylega do palca tworzy duży stożek. parametr definicja opis procedury badawczej Na stole postawić 50-ml zlewkę z przyczepność ok. 20 ml emulsji, swobodnie pobrać określa możliwość nabrania opuszkiem palca emulsję; emulsja o preparatu opuszkiem palca, krem o dobrej przyczepności łatwo się dobrej przyczepności łatwo jest nabiera, nie spływa i tworzy na nabrać ze słoiczka palcem opuszce palca charakterystyczny stożek (nie rozlewa się) konsystencja jednolitość efekt poduszki rozprowadzanie wchłanianie określa gęstość oraz spójność emulsji określa jakość emulsji, dobra emulsja powinna być jednorodna, o gładkiej powierzchni bez widocznych pęcherzyków powietrza określa ilość kremu odczuwaną pomiędzy palcami podczas pocierania palców o siebie. Im więcej produktu odczuwa się pomiędzy palcami tym silniejszy efekt poduszki określa łatwość rozprowadzania emulsji na powierzchni skóry określa szybkość wchłaniania się emulsji w naskórek Na stole postawić 50-ml zlewkę z ok. 20 ml emulsji, swobodnie zanurzyć palec w emulsji pod kątem ok. 60 o i szybko wyciągnąć Ocenić gładkość i jednolitość powierzchni emulsji w zlewce, następnie na oczyszczoną skórę przedramienia nanieść 0,5 ml emulsji i rozsmarować ruchem kolistym oceniając obecność grudek, pęcherzyków powietrza itp. 0,5 ml emulsji umieścić pomiędzy kciukiem a palcem wskazującym, pocierając palcami o siebie określić wyczuwaną ilość kremu Na oczyszczoną skórę lewego przedramienia nanieść 0,5 ml badanej emulsji, rozprowadzić na skórze palcami prawej ręki, ocenić opór jaki stawia emulsja przy rozprowadzaniu Na oczyszczoną skórę lewego przedramienia nanieść 0,5ml

10 tłustość natłuszczanie (tłuszczenie) wygładzanie określa na ile emulsja pozostawia na powierzchni skóry tłusty film bezpośrednio po aplikacji określa czy po upływie 1/2 godziny od chwili aplikacji emulsja pozostawia na skórze wyczuwalny tłusty depozyt określa stopień wygładzenia skóry po zastosowaniu emulsji badanej emulsji, rozprowadzić na skórze palcami prawej ręki, po chwili ocenić czy preparat całkowicie wniknął w naskórek na oczyszczoną skórę lewego przedramienia nanieść 0,5ml badanej emulsji, rozprowadzić na skórze palcami prawej ręki, zaraz potem palcami prawej ręki ocenić czy na skórze pozostał tłusty film na oczyszczoną skórę lewego przedramienia nanieść 0,5ml badanej emulsji, rozprowadzić na skórze palcami prawej ręki, po godzinie palcami prawej ręki ocenić czy na skórze pozostał tłusty film na oczyszczoną skórę lewego przedramienia nanieść 0,5ml badanej emulsji, rozprowadzić na skórze palcami prawej ręki, po godzinie palcami prawej ręki ocenić gładkość skóry porównując ją z obszarem nie smarowanym emulsją. Uzyskane średnie wartości liczbowe parametrów sensorycznych przedstawia się zwykle na wykresach tzw.profilach sensorycznych. Przykładowy profil sensoryczny przedstawia poniższy wykres (dla rozszerzonej skali 1-10).

11 Literatura uzupełniająca 1. Atkins P.W., Podstawy chemii fizycznej, WN PWN, Warszawa Dutkiewicz E.T., Fizykochemia powierzchni, WNT, Warszawa New Cosmetic Science ed. by Takeo Mitsui, Elsevier Schramm,G. Reologia. Podstawy i zastosowania, Ośrodek Wydawnictw Naukowych Poznań 1998, str New Cosmetic Science, ed. by Takeo Mitsui, Elsevier p Majeti N.V. Ravi Kumar, Reactive & Functional Polymers 46 (2000), Fabianowski W.,Wiadomości PTK, 4, nr3/4 listopad 2001, J. Arct, K. Pytkowska, Emulsje kosmetyczne, Wiadomości PTK, Vol.3 (2/3), listopad 2000, s J. Knowlton, S. Pearce Handbook of Cosmetic Science and Technology, Elsevier K.F. De Polo A short textbook of cosmetology str , M. Gronwald Emulgatory w produktach kosmetycznych, Wiadomości PTK, Vol.3 (2/3), listopad 2000, s M. Kowalski, I.Panek Produkcja stabilnych emulsji na skalę przemysłową ibid.s C.Schutz, Mikroemulsja: niezwykłe połączenie idealnej przejrzystości oraz maksymalnej efektywności, Wiadomości PTK, Vol.6 Nr 2, wrzesień 2003, s Wiadomości PTK, nr specjalny Listopad 2004, str Wykonanie ćwiczenia: 1. Wykonanie szeregu form kosmetycznych na podstawie przykładowych receptur. 2. Ocena otrzymanych produktów. 3. Ocena jednorodności otrzymanych emulsji. 4. Ocena sensoryczna otrzymanych emulsji. 5. Obserwacja emulsji pod mikroskopem

12 MATERIAŁY DO ĆWICZEŃ Przykładowe receptury kosmetyków Ćwiczenie 1. Tonik alkoholowy do cery tłustej Nazwa INCI Ilość [%] Allantoin 0,1 PEG-40 hydrogenated castor oil lub PEG-60 hydrogenated castor oil 2,0 Salvia officinalis (and) propylene glycol* 1,0 Alcohol 20,0 Konserwant, barwnik, kompozycja zapachowa q.s. 1. Rozpuścić w wodzie solubilzator 2. Dodać wyciąg roślinny 3. Dodać pozostałe składniki 4. Mieszać do uzyskania jednorodnego roztworu *Wyciąg z szałwii można zastąpić innym wyciągiem, odpowiednim dla cery tłustej. Tonik bezalkoholowy do cery suchej Nazwa INCI Ilość [%] PEG-7 Glyceryl Cocoate 0,2 [hydrolizat protein] 0,2 Glycerin 1,0 Panthenol 0,1 [solubilizator] q.s. [wyciąg roślinny] 1,0 Konserwant, barwnik, kompozycja q.s. zapachowa 1. Rozpuścić w wodzie solubilzator 2. Dodać wyciąg roślinny 3. Dodać pozostałe składniki 4. Mieszać do uzyskania jednorodnego roztworu

13 Preparat wzmacniający końcówki włosów Faza Nazwa INCI Ilość (% wag.) Chitosan 0.4 I Glycolic Acid 0.2 Aqua 9.5 Hydroxyethylcellulose 0.4 Aqua 20 Hydrolized Rice 4 Protein, Hydrolized II Vegetables Protein Panthenol 0.5 Glycerine 55 III Ethanol 10 IV Parfum, Preservative q.s. 1. Składniki fazy pierwszej mieszać w temperaturze pokojowej do uzyskania jednolitej konsystencji. 2. Oddzielnie zawiesić pochodną celulozy w wodzie, doprowadzić ph do 8 i mieszać do uzyskania jednorodnego roztworu; po czym ustalić ph = 5,5. 3. Do fazy pierwszej dodać po kolei składniki fazy trzeciej ciągle mieszając, ph< Następnie wprowadzić fazę drugą a po uzyskaniu jednolitej konsystencji dodać etanol. 5. Dodać konserwant i zapach. 6. Doprowadzić ph do wartości 4.5. Dezodorant typu roll-on Faza Nazwa INCI Ilość (% wag.) Hydroxypropylcellulose 1,2 I Woda 86,8 Chitosan 0,1 Kwas glikolowy 0,05 II Woda 9,85 Gliceryna 2,0 1. Mieszać składniki fazy I do uzyskania jednolitej konsystencji (aby poprawić rozprowadzenie hydroksypropylocelulozy dodać niewielką ilość roztworu TEA a po uzyskaniu jednolitej konsystencji zakwasić do ph ok. 4) 2. Mieszać składniki fazy II do uzyskania jednolitej konsystencji. 3. Połączyć obydwie fazy i mieszać do uzyskania jednolitej konsystencji

14 Hydrożel Nazwa INCI Ilość (% wag.) Carbomer 0.3 Hamamelis virginiana 5 PEG-7 Glyceryl Cocoate 0.5 Polysorbate Hydrolyzed Almond Protein 0.5 Triethanolamine Rozproszyć Carbomer w wodzie (dodawać małymi porcjami, aby nie powstał zgęstki), mieszać aż do uzyskania jednolitej konsystencji. 2.Dodać pozostałe składniki. 3.Następnie dodać trietanoloaminę w ilości niezbędnej do uzyskania pożądanej konsystencji żelu. (Karbomer optymalną lepkość i klarowność uzyskuje w ph ok. 6,5) Żel do mycia twarzy Nazwa INCI Ilość [%] Xanthan gum 1,5 Glycerin 3,0 [wyciąg ziołowy glikolowy] 1,0 Polyquaternium-39 2,0 TEA Lauryl Sulfate 7,50 Polysorbate 20 lub PEG-40 Hydrogenated Castor 1,0 Oil Lactic acid Do ph 5,5 Konserwant itp. q.s. 1. W części wody uwodnić gumę ksantanową. 2. Oddzielnie zsolubilizować wyciąg ziołowy 3. Do pozostałej części wody dodać resztę składników receptury, a następnie połączyć z solubilizowanym wyciągiem. 4. Dodać do uwodnionej gumy ksantanowej i wymieszać do uzyskania jednolitej konsystencji.

15 Klarowny płyn do mycia INCI ilość Sodium Myreth Sulfate 15,0 Decyl Glucoside 10,0 Laureth-2 1,5 Aqua do 100 konserwant, barwnik q.s 1. Roztworzyć w wodzie Sodium Myreth Sulfate 2.Dodać pozostałe składniki. Mieszać do uzyskania jednorodnego, klarownego roztworu. Renatłuszczający żel pod prysznic INCI ilość Sodium Laureth Sulfate (35%)* 15,0 Cocamidopropyl Betaine 4,5 Coco Glucoside and Glyceryl Oleate 5,0 Sodium Chloride 1,1 Aqua do 100 Perfume q.s konserwant, barwnik q.s. *Uwaga! SLES handlowy jest 70%, należy najpierw przygotować rozcieńczony roztwór surowca 1. Roztworzyć w wodzie SLS 2. Dodać pozostałe składniki. Mieszać do uzyskania jednorodnego, klarownego roztworu. Szampon kondycjonujący INCI ilość PEG-7 Glyceryl Cocoate 0,5 Sodium Myreth Sulfate 40 Potassium Cocoyl Hydrolyzed Collagen 10 Guar Hydroxypropyl Trimonium Chloride 0,5 Glycol Distearate, Laureth-4, 1,0 Cocamidopropyl Betaine Glycerin 2 Hydrolyzed Collagen 5 Laureth-2 2,5 Aqua do 100 konserwant, barwnik q.s 1. Roztworzyć w wodzie Sodium Myreth Sulfate 2. Dodać pozostałe składniki. Mieszać do uzyskania jednorodnego, klarownego roztworu.

16 Krystaliczny szampon do włosów INCI ilość Sodium Laureth Sulfate* 25,0 Decyl Glucoside 5,0 Cocamidopropyl Betaine 10,0 PPG-5 Laureth-5 1,0 Laureth-2 3,5 Aqua do 100 Parfume q.s konserwant, barwnik q.s *Uwaga! SLES handlowy jest 70%, należy najpierw przygotować rozcieńczony roztwór surowca 1. Roztworzyć w wodzie SLS 2. Dodać pozostałe składniki. Mieszać do uzyskania jednorodnego, klarownego roztworu. Klarowny szampon z proteinami INCI ilość Lauryl Glucoside 13,0 Ammonium Lauryl Sulfate 11,0 Hydrolyzed Keratin 3,0 Sodium chloride q.s Aqua do 100 Perfume q.s konserwant, barwnik q.s 1. Roztworzyć w wodzie pierwsze 3 składniki do uzyskania klarownego 2. Dodać chlorek sodu do uzyskania odpowiedniej konsystencji 3. Dodać pozostałe składniki

17 Ćwiczenie 2. Krem promieniochronny Nazwa INCI Ilość [%] Glyceryl Stearate, Ceteareth-20, 6,0 Ceteareth-12 Cetearyl Alcohol, Cetyl Palmitate Coco-Caprylate/Caprate 3,0 Catearyl Isononaoate 3,0 Butyrospermum parkii 2,0 Tocopheryl Acetate 1,0 Ethylhexyl Methoxycinnamate 4,0 Benzophenone-3 1,0 Glycerin 3,0 Aqua do 100 Carbomer 0,3 Potassium Hydroxide 0,04 Bisabolol 0,2 preservative, parfum q.s. 1. Faza wodna: Karbomer zawiesić w wodzie, uzyskując jednolitą konsystencję. Dodać glicerynę. Podgrzać do temperatury ok.80 o C 2. Fazę olejową podgrzać do temperatury ok.80 o C i dodać do fazy wodnej stale mieszając. 3. Mieszając schłodzić do temperatury 40 o C 4. Dodać wodorotlenek potasu doprowadzając do ph ok.6,5 5. Dodać bisabolol i pozostałe składniki, przy temperaturze 30 o C zakończyć mieszanie. Nawilżający balsam do ciała Nazwa INCI Ilość [%] Cetearyl Glucoside, Cetearyl Alcohol 1,0 Disodium Cetearyl Sulfosuccinate 0,2 Glyceryl Stearate 1,0 Pentaerythrityl Distearate 0,5 Myristyl Myristate 0,75 Butyrospermum Parkii Butter 0,75 Dicaprylyl Ether 2,0 Ethylhexyl Stearate 2,0 Olus Oil [EU], Vegetable Oil [CTFA] 2,0 Carbomer 0,2 Glycerin 5,0 Potassium Hydroxide (10%) 1,0 Parfum Preservative

18 1. Podgrzać fazę olejową do 80 o C, mieszać 2. Zawiesić w fazie wodnej karbomer, dodać glicerynę i podgrzać do 80 o C. 3. Do fazy olejowej dodać fazę wodną mieszając 4. Schłodzić emulsję mieszając do 40 o C 5. Doprowadzić ph do max. 6,5 6. Dodać zapach, konserwant 7. Zakończyć mieszanie przy 30 o C Mleczko do demakijażu o/w Nazwa INCI Ilość [%] Glyceryl Stearate, PEG-100 Stearate 5,00 Cetearyl alcohol 0,50 Sorbitan stearate 0,50 Polysorbate-60 0,90 Petrolatum 3,00 Dimethicone 1,00 Triticum vulgare 5,00 Mineral oil 8,00 Glycerin 5,00 Xantan gum 0,10 Konserwant, barwnik, kompozycja zapachowa q.s. 1. Faza wodna: Gumę ksantanową uwodnić, dodać glicerynę. Podgrzać do 80 o C 2. Podgrzać fazę olejową do 80 o C 3. Do fazy wodnej dodać fazę olejową mieszając 4. Mieszając schłodzić do 30 o C 5. Dodać pozostałe składniki Krem z hydroksykwasami Nazwa INCI % Cetearyl alcohol lub cetyl alcohol 2,0 Glyceryl stearate, Ceteareth-20, 8,0 Ceteareth-12, Cetearyl alcohol, Cetyl palmitate Paraffinum liquidum 3,0 Dimethicone 0,5 Octyldodecanol 3,0 Tocopheryl acetate 2,0 Isostearyl Neopentanoate 3,0 Malic acid 0,15 Lactic acid 0,8 Tartaric acid 0,15 Citric acid 0,1

19 Glycerin 3,0 Aqua do 100 Sodium hydroxide 20% 1,0 Konserwant, barwnik, kompozycja q.s. zapachowa 1. Fazę olejową i wodną podgrzać do 80 o C 2. Do fazy wodnej dodać fazę olejową mieszając 3. Mieszając schłodzić emulsję do 40 o C 4. Dodać wodorotlenek sodu doprowadzając do ph ok. 5,5 5. Dodać pozostałe składniki Nawilżający krem na dzień Faza Nazwa INCI % Sodium Stearoyl Glutamate 0,5 Cetearyl Alcohol 2,5 Dicaprylyl Carbonate 5,0 A Coco-Caprylate/Caprate 2,0 Olus Oil [EU], Vegetable Oil [CTFA] 5,0 Sodium Polyacrylate 0,4 B Glycerin 3 C Parfum Preservative 1. Podgrzać fazę A do temperatury o C, mieszać 2. Podgrzać fazę B do temperatury o C 3. Fazę B dodać do fazy A mieszając 4. Mieszając schłodzić emulsję do 40 o C 5. Dodać składniki fazy C 6. Mieszać do schłodzenia do temparatury 30 o C Young Care Cream Faza INCI ilość [%] Polyquaternium-37, Dicaprylyl 1,8 A Carbonate, Lauryl Glucoside Glycerin 3,0 Distearoylethyl Hydroxyethylmonium 0,5 Methosulfate, Cetearyl Alcohol Cetearyl Alcohol 1,0 B Gyceryl Stearate 1,0 Dicaprylyl Carbonate 3,0 Ethylhexyl Stearate 3,0 Cetearyl Isononanoate 1,0 Tocopherol 0,5

20 Parfum C Preservative 1. Rozproszyć Polyquaternium-37, Dicaprylyl Carbonate, Lauryl Glucoside w mieszaninie wody i gliceryny w temperaturze 85 o C, mieszać do uzyskania jednorodnego żelu. 2. Składniki fazy B podgrzać do 85 o C i dodać do fazy stale mieszając. 3. Schłodzić emulsję mieszając do 40 o C 4. Dodać fazę C sprawdzając ph, które powinno być w granicach 4,5-5 Krem nawilżający INCI ilość [%] Glyceryl Stearate 4,0 Ceteareth-12 1,5 Ceteareth-20 1,5 Vitis vinifera 3,0 Octyldodecanol 3,0 Cetyl alcohol 4,0 Tocopheryl Acetate 2,0 Panthenol 1,0 Propylene Glycol 2,0 1. Fazę wodną i fazę olejową podgrzać max. Do 80 o C 2. Fazę olejową dodać powoli do fazy wodnej, mieszając cały czas 3. Schłodzić mieszając do 30 o C Emulsja do demakijażu wodoodpornego Faza INCI ilość [%] A Lauryl Glucoside (and) Polyglyceryl-2 2,0 Dipolyhydroxystearate (and) Glycerin B C Ethylhexyl Stearate 3,0 Vegetable Oil 1,0 Hexyldecanol (and) Hexyldecyl Laurate 3,0 Sodium Polyarcylate 0,6 Parfum Presarvative 1. Podgrzać fazę A i B do 75 o C 2. Dodać fazę A do B mieszając do schłodzenia do 40 o C 3.Dodać fazę C i schłodzić do 30 o C

21 Krem promieniochronny na dzień SPF 15 Faza INCI ilość [%] Ceteareth-25 0,2 A Isopropyl Myristate 5,0 Ethylhexyl Methoxycinnamate, Diethylamino 10,0 Hydroxybenzoyl Hexyl Benzoate B Propylene Glycol 5,0 Glycerin 2,0 Xanthan Gum 0,2 C Caprylic/Capric Triglyceride, Sodium 2,0 Acrylates Copolymer Parfum D Panthenol 1,0 Preservative 1. Fazę A podgrzać do 60 o C aż do rozpuszczania Ceteareth-25. Następnie schłodzić ją do temperatury pokojowej. 2. Wymieszać składniki fazy B 3. Dodać fazę A do fazy B mieszając, zhomogenizować 4. Dodać fazę C, zhomogenizować 5. Dodać składniki fazy D w kolejności podanej w tabelce. 6. Mieszać Krem promieniochronny SPF 10 na zimno Faza INCI ilość [%] Ethylhexyl Methoxycinnamate, Diethylamino 5,0 Hydroxybenzoyl Hexyl Benzoate A Dibutyl Adipate 3,5 Hydrogenated Dimer 1,0 Dilinoleyl/Dimethylcarbonate Copolymer B Disodium EDTA 0,2 C Coco-Caprylate 2,0 D Sodium Acrylates Copolymer, Hydrogenated 1,4 Polydecene, PPG-1 Trideceth-6 Methylene Bis-Benzotriazolyl 2,0 E Tetramethylbutylphenol (nano), Aqua, Decyl Glucoside, Propylene Glycol, Xanthan Gum F Preservative Parfum Wykonianie: 1. Zmieszać składniki fazy A i B oddzielnie 2. Dodać fazę A do fazy B mieszając

22 3. Dodać fazę C, mieszać 4. Dodać fazę D, mieszać 5. Dodać fazę E i F. Ćwiczenie 3. Emulsja W/O Krem półtłusty w/o INCI Ilość Aqua do 100 Glycerin 3,0 Carbomer 0,3 Xanthan Gum 0,1 Sodium Lauryl Glucose Carboxylate (and) 1,5 Lauryl Glucoside Polyglyceryl-2 Dipolyhydroxystearate 4,0 Glyceryl Stearate 3,0 Coco-Caprylate 1,0 Ethylhexyl Stearate 4,5 Caprylic/Capric Triglyceride 4,5 Potassium Hydroxide (10%) 1,5 Preservatives, Parfum q.s. 1. Składniki fazy olejowej podgrzać do o C i dobrze wymieszać 2. Zawiesić karbomer i gumę ksantanową w wodzie, podgrzać do o C, mieszać do uzyskania formy żelowej, następnie dodać Sodium Lauryl Glucose Carboxylate (and) Lauryl Glucoside 3. Zlewkę z fazą wodną ustawić pod mieszadłem 4. Bardzo wolno dodawać fazę olejową do wodnej cały czas mieszając. 5. Mieszać w tej temperaturze przez 5 minut 6. Przy ciągłym mieszaniu schłodzić emulsję do 40 o C 7. Dodać pozostałe składniki. 8. Ustalić ph 6,0-6,5 9. Przy 30 o C przestać mieszać Balsam na zimno w/o Nazwa INCI Ilość PEG-7 Hydrogenated Castor Oil 7.0 Paraffinum Liquidum 10.0 Decyl Oleate 10.0 Tocopherol 5.0 Glycerin 5.0 Magnesium Sulphate 0.5

23 Aqua do 100 Preservatives, Parfum q.s. 1. Zmieszać składniki fazy olejowej do uzyskania jednorodnego układu. 2. Zmieszać składniki fazy wodnej 3. Do fazy olejowej dodać fazę wodną mieszając 4. Zhomogenizować Krem na noc Nazwa INCI Ilość [%] Polyglyceryl-2 3,0 Dipolyhydroxystearate Polyglyceryl-3 Diisostearate 2,0 Beeswax/ Cera alba 1,5 Magnesium Stearate 1,5 Dicaprylyl Carbonate 8,0 Coco-Caprylate/Caprate 7,0 Olej roślinny 2,5 Tocopheryl Acetate 1,5 Glycerin 5,0 Magnesium Sulfate 1,0 Hydrolyzed Soy Protein 2,4 Preservatives, Parfum 1. Składniki fazy olejowej podgrzać do 80-85oC. 2. Składniki fazy wodnej podgrzać do 80-85oC. 3. Zlewkę z fazą olejową ustawić pod mieszadłem 4. Bardzo wolno dodawać fazę wodną do olejowej cały czas mieszając. 5. Mieszać w tej temperaturze aż do utworzenia emulsji 6. Przy ciągłym mieszaniu schłodzić emulsję do 30 o C 7. Dodać hydrolizat protein i pozostałych składników Naturcare - W/O krem na noc na zimno Nazwa INCI Ilość [%] Polyglyceryl-2 3,0 Dipolyhydroxystearate Polyglyceryl-3 Diisostearate 1,5 Magnesium Stearate 1,0 Coco-Caprylate/Caprate 20,0 Tocopherol 0,5 Olej roślinny 1,0 Glycerin 7,0 Magnesium Sulfate 1,0

24 Alcohol 7,0 Parfum 1. Wymieszać dokładnie składniki fazy olejowej aż do uzyskania jednorodnego roztworu 2. Wymieszać składniki fazy wodnej 3. Dodać bardzo powoli fazę wodną do fazy olejowej cały czas mieszając 4. Po utworzeniu emulsji dodać alkohol i dalej mieszać delikatnie 5. Dodać zapach cały czas mieszając Lekki krem nawilżający Nazwa INCI Ilość [%] PEG-30 2,5 Dipolyhydroxystearate Butyrospermum parkii 1,0 Dicaprylyl Ether 1,5 Coco-caprylate 1,5 Hydrogenated Polyiso butene 6,0 Dimethicone 2,0 Dicaprylyl Carbonate (and) 2,0 Stearalkonium Hectorite (and) Propylene (and) Carbonate Magnesium Sulfate 1,0 Heptahydrate Xantham Gum 0,3 Preservative 1. Składniki fazy olejowej podgrzać do o C. 2. Składniki fazy wodnej podgrzać do 80-85oC. 3. Zlewkę z fazą olejową ustawić pod mieszadłem 4. Bardzo wolno dodawać fazę wodną do olejowej cały czas mieszając. 5. Mieszać przez 5 minut w tej temperaturze. 6. Przy ciągłym mieszaniu schłodzić emulsję do 30 o C. Light Cooling Fluid Nazwa INCI Ilość [%] Polyglyceryl-2 2,0 Dipolyhydroxystearate PEG-30 2,0 Dipolyhydroxystearate Dicaprylyl Ether 6,0 Hexyl Laurate 6,0 Cetearyl Isononanoate 7,0

25 Hexyldecanol 3,0 Glycerin 5,0 Magnesium Sulfate 1,0 Alcohol 4,0 Preservative Preservative 1. Składniki fazy olejowej podgrzać do o C. 2. Składniki fazy wodnej podgrzać do 80-85oC. 3. Zlewkę z fazą olejową ustawić pod mieszadłem 4. Bardzo wolno dodawać fazę wodną do olejowej cały czas mieszając. 5. Mieszać przez 5 minut w tej temperaturze. 6. Przy ciągłym mieszaniu schłodzić emulsję do 30 o C.

26 Ćwiczenie 4. Arkusz oceny dla analizy sensorycznej jakościowej parametr przyczepność konsystencja jednolitość efekt poduszki rozprowadzanie wchłanianie kleistość tłustość natłuszczanie wygładzanie

27 Arkusz oceny dla analizy sensorycznej hedonistycznej Rozsmarowywalność Pozostałość na skórze Zapach Ogólna ocena preparatu Zdecydo wanie mi się nie podoba Nie podoba mi się Trochę mi się nie podoba Nie mam zdania Trochę mi się podoba Podoba mi się Bardzo mi się podoba