طبق قانون دوم ترمودینامیک، بیشتر محصولات مراقبت از پوست ذاتاً ناپایدار هستند، زیرا این محصولات نشان‌دهنده ترکیبی از دو یا چند ماده است که در یکدیگر غیرقابل اختلاط هستند. برای افزایش ماندگاری، تثبیت‌کننده‌های مناسب باید به این محصولات اضافه شود. به طور معمول، سورفکتانت‌های یونی یا سورفکتانت‌های غیر یونی به عنوان امولسیفایر اضافه می‌شوند.
آمفیفیلی‌ها با وزن مولکولی پایین مشخص می‌شود که باعث ناسازگاری لوازم آرایشی با پوست می‌شود. از این رو، صنعت آرایشی به دنبال امولسیون‌های بدون سورفاکتانت برای جایگزینی فرمولاسیون سنتی بوده است. برای تولید محصولات با ثبات کافی و ظاهر دلپذیر، از امولسیفایر پلیمری یا ذرات جامد به عنوان تثبیت کننده در بالقوه ترین جایگزین ها استفاده می‌شود.
افزودن پلیمرها برای افزایش پایداری امولسیون‌ها
به جای استفاده از روش‌های رایج فرمولاسیون، امولسیون‌ها را می‌توان با استفاده از ماکرومولکول‌های مناسب به جای سورفکتانت با وزن مولکولی کم تثبیت کرد. ثبات یک امولسیون اغلب با افزودن پلیمرها برای ضخیم شدن و افزودن مقدار عملکرد به فاز پیوسته افزایش می‌یابد.
با این حال، برای بهره وری بیشتر، پلیمرهای فعال سطح مانند هیدروکسی پروپیل متیل سلولز یا کربومر 1342 را می‌توان به عنوان امولسیفایرهای اولیه استفاده کرد. فیلم‌های سطحی ساختار یافته‌ای که با موفقیت از ترکیب قطرات روغن جلوگیری می‌کنند، توسط این پلیمرها تولید می‌شوند. در چنین مواردی، افزایش ویسکوزیته فاز خارجی نقش ناچیزی در تثبیت دارد.
خواص امولسیفایر پلیمری
یک مفهوم فرمولاسیون مانند این معمولاً به عنوان پراکندگی هیدرولیپید یا ژل پراکندگی هیدرولیپید نامیده می‌شود، که بیشتر برای محصولات مراقبت از آفتاب استفاده می‌شود که فرمولاسیون‌های “بدون امولسیفایر” نامیده می‌شوند.
از نظر فیزیکوشیمیایی، این نادرست است. (طبق اتحادیه بین‌المللی شیمی خالص و کاربردی، ویژگی‌های امولسیفایر به شرح زیر تعریف می‌شود: امولسیفایر یک ماده فعال سطحی است. این کشش سطحی محیطی را که در آن حل شده است کاهش می‌دهد و بر این اساس، به طور مثبت در سطوح سطحی جذب می‌شود. مقادیر کم امولسیفایرها تشکیل امولسیون را تسهیل می‌کنند یا تقویت می‌کنند ثبات کلوئیدی آن با کاهش هر هر دو نرخ تجمع و ادغام افزایش می‌یابد.)
امولسیفایر پلیمری و امولسیفایر سنتی
این فرمول ها را می توان از امولسیون‌های تثبیت شده با امولسیفایرهای “سنتی” که مربوط به پتانسیل تحریک‌کننده آن‌هاست، متمایز کرد. بنابراین، فعل و انفعالات نامطلوب مانند آکنه پیش‌بینی نشده است. به همین دلیل، آن‌ها را “بدون امولسیفایر” می نامند. در جدول زیر چند نمونه کلاسیک ذکر شده است.
نمونه‌هایی از امولسیون‌های تثبیت شده با پلیمر
| عملکرد | وزن (% m/m) | مواد تشکیل‌دهنده | فرمولاسیون A |
| رقیق‌کننده | 73،37 | آب | فاز آبی |
| مرطوب‌کننده | 2،50 | گلیسیرین | |
| عامل کیلیت، تثبیت‌کننده | 0،03 | ادتا 2 سدیم | |
| فیلتر UV B | 7،50 | اکتیل متوکسی سینامات | فاز چربی |
| فیلتر UV با طیف گسترده | 5،00 | اکتیل سالیسیلات | |
| فیلتر UV با طیف گسترده | 5،00 | بنزوفنون-3 | |
| نرم‌کننده | 4،00 | C12-C15 آلکیل بنزوات | |
| امولسیفایر آب در روغن | 0،30 | سوربیتان مونو اولئات | |
| امولسیفایر پلیمری | 0،30 | اکریلات ها/ C10-30 پلیمرهای الکیل اکریلات دارای پیوند عرضی | |
| غلیظ‌کننده | 0،30 | کربومر 1342 | |
| مرطوب‌کننده | 0،80 | پروپیلن گلیکول | مواد افزودنی، آب‌دوست |
| نگهدارنده | 0،80 | دی ازولیدینیل اوره پارابن | |
| خنثی‌کننده | 0،70 | تری اتانول آمین | |
|
فرمولاسیون B |
|||
| رقیق‌کننده | 78،0 | آب | فاز آبی |
| امولسیفایر پلیمری | 2،0 | هیدروکسی پروپیل متیل سلولز | |
| نرم‌کننده | 15،0 | کاپریلیک/کاپریک تری گلیسیرید | فاز چربی |
| نرم‌کننده | 5،0 | روغن جوانه گندم تریتیکوم وولگاره | |
امولسیفایرهای پلیمری کربومر 1342
امولسیفایرهای پلیمری کربومر 1342 در فاز آبی با غلظت الکترولیت کم، لایه‌های ضخیم ژل محافظ را در اطراف هر قطره روغن تشکیل می‌دهند، جایی که زنجیره‌های آلکیل آبگریز در فاز روغن لنگر انداخته‌اند. امولسیون تا 20 درصد روغن با سطوح مصرف استاندارد فقط 0.1 تا 0.3 درصد امولسیفایر پلیمری فعال می‌شود.
وقتی امولسیفایرهای کربومر 1342ی پلیمری سطح پوست حاوی الکترولیت را لمس می‌کنند، چه اتفاقی می‌افتد؟
امولسیون‌ها به محض تماس با سطح حاوی الکترولیت پوست ناپایدار می‌شوند، زیرا لایه ژل محافظ بلافاصله متورم می‌شود. پس از تخلیه فاز چربی، یک لایه چربی نازک روی پوست رسوب می‌کند. این فرآیند فرمول بندی آسان محصولات مراقبت از آفتاب را که حتی با خواص آب دوستی آن‌ها ضد آب هستند، در حین استفاده امکان‌پذیر می‌کند.
آماده‌سازی امولسیون‌های تثبیت شده با استفاده از روش همگن غیر مستقیم یا مستقیم
امولسیون‌هایی که با پلیمر متقاطع آکریلات/C10-30 آلکیل اکریلات تثبیت می‌شوند را می‌توان با روش مستقیم یا روش غیر مستقیم تولید کرد.
طرح تهیه ژل‌های پراکندگی هیدرولیکی با امولسیفایر پلیمری به روش غیر مستقیم یا مستقیم
| روش مستقیم | روش غیر مستقیم | |
| همه اجزای فاز روغنی را به صورت یکنواخت مخلوط کنید. | همه اجزای فاز روغنی را به صورت یکنواخت مخلوط کنید. | 1 |
| ترکیبات فاز آب (بدون خنثی‌سازی قلیا) را با هم ترکیب کنید تا یک محلول شفاف به دست آید. | ترکیبات فاز آب (از جمله باز خنثی کننده) را با هم ترکیب کنید تا یک محلول شفاف به دست آید. | 2 |
| امولسیفایر پلیمری 1 را با الک کردن به آرامی در فاز آبی که سریع همزده می‌شود، پراکنده کنید. | امولسیفایر پلیمری 1 را در فاز روغن همگن پراکنده کنید. | 3 |
| فاز روغن را به صورت یکنواخت در فاز آب (حاوی امولسیفایر پلیمری 1) تحت همزن شدید (15-30 دقیقه) پخش کنید. | فاز روغن (حاوی امولسیفایر پلیمری 1) را به فاز آب (حاوی باز خنثی‌کننده) تحت هم زدن شدید (15-30 دقیقه) اضافه کنید. | 4 |
| با یک باز مناسب خنثی کنید و مخلوط کنید تا یکدست و یککنواخت شود. مواد باقی‌مانده (مواد نگهدارنده، عطر) را با هم زدن متوسط اضافه کنید. |
مواد باقی مانده (مواد نگهدارنده، عطر) را اضافه کرده و به طور یکنواخت پراکنده کنید.
|
5 |
روش پردازش هموژنایزرهای با عملکرد بالا
برای جلوگیری از تخریب مکانیکی امولسیفایر پلیمری با وزن مولکولی بالا، از هموژنایزرهای با عملکرد بالا باید با احتیاط استفاده شود، زیرا ثبات امولسیون کاهش می‌یابد. به طور کلی، چنین فرمولاسیون قطر متوسط قطرات 20-50 میکرومتر را نشان می‌دهد. اما این تأثیر منفی بر ثبات فیزیکی ندارد.
توصیه می‌شود اگر یک سیستم پراکنده (1 تا 5 میکرومتر) برای اهداف زیبایی انتخاب شده است، یک امولسیفایر آمفیفیلیک مانند مونولئات سوربیتان اضافه کنید. با این حال، فرمولاسیون‌هایی از این قبیل هرگز نمی‌توانند “عاری از امولسیفایر” باشند.
- خرید اینترنتی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC)
استفاده از هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) به عنوان امولسیفایر پلیمری
اگرچه فرمول B (قسمت پایینی جدول بالا را ببینید) نیز از نوع پراکندگی هیدرولیپید است، اما فقط از هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) به عنوان امولسیفایر پلیمری استفاده می‌کند.
وقتی از هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) به عنوان امولسیفایر پلیمری استفاده می‌شود چه نتایجی وجود دارد؟
برخلاف پراکندگی های هیدرولیپیدی با امولسیفایر پلیمری کربومر 1342، آماده سازی با HPMC به عنوان امولسیفایر پلیمری نسبت به الکترولیت‌ها واکنش پذیرتر است. در نتیجه، امولسیون‌های o/w که در آن‌ها از محلول نرمال سالین به عنوان فاز خارجی استفاده می‌شود، در ذخیره سازی پایدار می‌مانند.
ممکن است در اثر فشار مکانیکی بر روی پوست، تجزیه جزئی امولسیون‌ها رخ دهد و یک لایه چربی نازک روی پوست ایجاد شود، بنابراین خیس شدن پوست را به حداقل می‌رساند. پس از تبخیر آب، امولسیون تا حدی بر روی پوست باقی می‌ماند، بنابراین یک فیلم انعطاف‌پذیر ایجاد می‌شود که در آن قطرات روغن در یک ماتریس پلیمری ثابت می‌شوند.
نحوه تهیه امولسیون‌های تثبیت شده هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC)
امولسیون تثبیت شده HPMC با استفاده از همگن کننده روتور استاتور تهیه می‌شود. هموژنایزر اندازه قطرات کوچک 2 تا 5 میکرومتر تولید می‌کند. ورودی انرژی بالا از اولتراسوند یا همگن‌سازی با فشار بالا را می توان برای دستیابی به نانوامولسیون‌ها با قطر متوسط 100-500 نانومتر استفاده کرد.
تکنیک پردازش سرد هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) امولسیون‌های تثبیت شده از مراحل لیپید مایع
امکان پردازش سرد نانوامولسیون‌های تثبیت شده با HPMC از مراحل لیپید مایع وجود دارد. برای به دست آوردن پیش امولسیون خام، فاز روغن مایع و محلول پلیمری آبی در دمای اتاق ترکیب می‌شوند. پیش امولسیون چندین بار از طریق هموژنایزر فشار بالا در فشارهای 20-90 مگاپاسکال عبور داده می‌شود تا نانوامولسیون نهایی به دست آید.
اگرچه افزایش فشار بیشتر از محدوده مطلوب از نظر فنی بدون هیچ‌گونه مشکلی امکان‌پذیر است، اما معمولاً منجر به افزایش اندازه قطرات می‌شود و نه میزان پراکندگی مطلوب بالاتر همانطور که پیش‌بینی می‌شد. این پدیده، که به عنوان پردازش بیش از حد شناخته می‌شود، یک ویژگی مشترک امولسیون‌های تثبیت شده با پلیمر است.
استریل کردن امولسیون‌های تثبیت شده با هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) در اتوکلاو
یکی از ویژگی‌های بارز امولسیون‌های تثبیت شده با HPMC این است که می‌توان آن‌ها را در اتوکلاو بدون تاثیر قابل توجهی بر کیفیت آن‌ها استریل کرد. این به این دلیل است که آن‌ها یک انتقال سل-ژل حرارتی برگشت‌پذیر را نشان می‌دهند. فاز خارجی ژل کرده و حرکت قطرات روغن پراکنده را در دمای بالای 60 درجه سانتی‌گراد متوقف می‌کند.
قطرات قادر به برخورد نیستند و میزان ادغام تقریباً ناچیز است. بنابراین، اگر از بسته‌بندی مقاوم در برابر آلودگی استفاده شود، می‌توان یک امولسیون o/w بدون نگهدارنده را توسط فرمولاسیون فرموله کرد.
شبه امولسیون‌ها چیست؟
همانطور که قبلاً گفته شد، امولسیون‌ها را می توان منحصراً با اثر بهینه‌سازی ویسکوزیته پلیمر اضافه شده مانند کربومر 1342 (پلی اکریلیک اسید) تثبیت کرد. این آماده‌سازی‌ها به عنوان شبه امولسیون نامیده می‌شوند، زیرا هیچ فعالیت سطحی در عملکرد تثبیت‌کننده پلیمر وجود ندارد.محصولات تجاری مناسب که معمولاً “مومیایی” نامیده می‌شوند اغلب حاوی مقادیر بسیار کمتری از لیپیدها هستند که در یک هیدروژل پخش شده‌اند.
