Preparaty emulsyjne kosmetyczne

Rozpuszczanie stosunkowo niewielkich ilości składników olejowych w formulacjach płukanek i szamponów dowodzi podstawowych właściwości emulgujących, których można oczekiwać od alkilopoliglikozydów jako niejonowych środków powierzchniowo czynnych. Jednakże, aby ocenić alkilopoliglikozydy jako silne emulgatory w połączeniu z odpowiednimi hydrofobowymi koemulgatorami, konieczne jest właściwe zrozumienie zachowania faz w układach wieloskładnikowych. Zasadniczo, aktywność międzyfazowa alkilopoliglikozydów jest determinowana przez długość łańcucha węglowego oraz, w mniejszym stopniu, przez stopień polimeryzacji (DP). Aktywność międzyfazowa wzrasta wraz z długością łańcucha alkilowego i osiąga najwyższą wartość w pobliżu lub powyżej CMC, z wartością poniżej 1 mN/m. Na granicy faz woda/olej mineralny, C12-14 APG wykazuje niższe napięcie powierzchniowe niż alkilosiarczan C12-14. Zmierzono napięcia powierzchniowe n-dekanu, mirystynianu izopropylu i 2-oktylododekanolu dla czystych alkilomonoglukozydów (C8, C10, C12) i opisano ich zależność od rozpuszczalności alkilopoliglikozydów w fazie olejowej. Średniołańcuchowe alkilopoliglikozydy mogą być stosowane jako emulgatory w emulsjach typu o/w w połączeniu z hydrofobowymi koemulgatorami.

Alkilopoliglikozydy różnią się od etoksylowanych niejonowych środków powierzchniowo czynnych tym, że nie ulegają przemianie fazowej indukowanej temperaturą z emulsji typu olej w wodzie (O/W) w emulsje typu olej w wodzie (W/O). Zamiast tego właściwości hydrofilowe/lipofilowe można zrównoważyć poprzez zmieszanie z hydrofobowym emulgatorem, takim jak monooleinian glicerolu (GMO) lub odwodniony monolaurynian sorbitolu (SML). W rzeczywistości zachowanie fazowe i napięcie międzyfazowe układu emulgatora alkilopoliglikozydowego są bardzo podobne do tych w przypadku konwencjonalnego układu etoksylatów alkoholi tłuszczowych, jeśli zamiast temperatury jako kluczowego parametru zachowania fazowego użyje się stosunku mieszania hydrofilowego/lipofilowego emulgatora w układzie nieetoksylowanym.

Układ dodekanu, wody, lauryloglukozydu i laurynianu sorbitanu jako hydrofobowego koemulgatora tworzy mikroemulsje przy określonym stosunku mieszania C12-14 APG do SML wynoszącym od 4:6 do 6:4 (rysunek 1). Wyższa zawartość SML prowadzi do emulsji typu w/o, natomiast wyższa zawartość alkilopoliglikozydu prowadzi do emulsji typu o/w. Zmiana całkowitego stężenia emulgatora prowadzi do powstania na diagramie fazowym tzw. „ryby Kahlweita”, której korpus zawiera trójfazowe mikroemulsje, a ogon jednofazowe mikroemulsje, co zaobserwowano w przypadku emulgatorów etoksylowanych w funkcji temperatury. Wysoka zdolność emulgująca mieszaniny C12-14 APG/SML w porównaniu z układem etoksylowanych alkoholi tłuszczowych znajduje odzwierciedlenie w fakcie, że nawet 10% mieszaniny emulgatora wystarcza do utworzenia jednofazowej mikroemulsji.

Podobieństwo wzorów inwersji faz obu typów surfaktantów nie ogranicza się jedynie do zachowania faz, ale można je również zaobserwować w napięciu międzyfazowym układu emulgującego. Właściwości hydrofilowo-lipofilowe mieszaniny emulgatorów osiągnęły stan równowagi, gdy stosunek C12-14 APG/SML wynosił 4:6, a napięcie międzyfazowe było najniższe. Co istotne, minimalne napięcie międzyfazowe było bardzo niskie (ok. 10^-3mN/m) obserwowano przy użyciu mieszaniny C12-14 APG/SML.

W mikroemulsjach zawierających alkiloglikozydy, przyczyną wysokiej aktywności międzyfazowej jest fakt, że hydrofilowe alkiloglikozydy z większymi grupami glikozydowymi i hydrofobowe koemulgatory z mniejszymi grupami mieszają się na granicy faz olej-woda w idealnym stosunku. Hydratacja (i efektywna wielkość główki hydratacyjnej) jest mniej zależna od temperatury niż w przypadku etoksylowanych niejonowych surfaktantów. Zatem równoległe napięcie międzyfazowe obserwuje się jedynie w przypadku nieznacznie zależnego od temperatury zachowania faz mieszaniny nieetoksylowanych emulgatorów.

Daje to interesujące możliwości zastosowań, ponieważ w przeciwieństwie do etoksylatów alkoholi tłuszczowych, glikozydy alkilowe mogą tworzyć mikroemulsje odporne na temperaturę. Zmieniając zawartość surfaktantu, rodzaj użytego surfaktantu oraz stosunek oleju do wody, można uzyskać mikroemulsje o określonych właściwościach, takich jak przezroczystość, lepkość, efekty modyfikujące i właściwości pieniące. Współemulgator w mieszanym układzie siarczanu alkiloeteru i niejonu, powoduje zwiększenie powierzchni mikroemulsji, co pozwala na tworzenie koncentratów lub emulsji olejowo-wodnych o drobnych cząstkach.

Dokonano oceny pseudoternarnych trójkątów fazowych układów wieloskładnikowych zawierających alkilopoliglikozyd/SLES i SML z węglowodorem (dioktylocykloheksan) oraz alkilopoliglikozyd/SLES i GMO z olejami polarnymi (eter dikaprylylowy/oktylododekanol). Wykazały one zmienność i zakres obszarów o/w, w/o lub mikroemulsji dla faz heksagonalnych i dla faz lamelarnych, w zależności od struktury chemicznej i proporcji mieszania składników. Nałożenie tych trójkątów fazowych na spójne trójkąty charakterystyki, wskazujące na przykład na właściwości pieniące i lepkość odpowiednich mieszanin, stanowi cenną pomoc dla twórców formulacji w znalezieniu konkretnych i dobrze zaprojektowanych formulacji mikroemulsji, np. do mycia twarzy lub natłuszczających kąpieli pianowych. Na przykład, na podstawie trójkąta fazowego można wyprowadzić odpowiednią formulację mikroemulsji do natłuszczających kąpieli pianowych.