Universitatea “Ovidius” Constanța Facultatea de Științe aplicate și inginerie Chimia și managementul produselor de consum în relație cu mediul Anul II
UTILIZAREA NANOMATERIALELOR ÎN
INDUSTRIA COSMETICĂ
STUDENȚI: IVANOV IRINA MATEI GABRIELA - ELISABETA MIHAI CRISTINA - VALERIA
2016
Cuprins INTRODUCERE ................................................................................................ ......................... 3 1. Materii prime și auxiliare ..................................................................................................... 4 2. Tipuri de produse cosmetice ................................................................................................ 5 3. Tehnologia de obținere ......................................................................................................... 6 4. Diagnosticul cosmetic al pielii ............................................................................................. 7 5. Nanomateriale utilizate în industria cosmetică .................................................................... 8 5.1. Nanoemulsiile și nanozomii.......................................................................................... 8 5.2. Nanopigmenții ............................................................................................................ 10 5.3. Avantajele utilizării nanoparticulelor în cosmetică ........................................................ 11 5.4.
Dezavantajele utilizării nanoparticulelor în cosmetică ............................................... 12
5.5. Aplicații ale nanoparticulelor în cosmetice .................................................................... 12 Concluzii.................................................................................................................................... 14 Bibliografie ................................................................................................................................ 15
INTRODUCERE Produsele cosmetice şi de parfumerie sunt amestecuri de substanţe chimice naturale sau sintetice, care se folosesc în scopul îngrijirii corpului omenesc, în vederea asigurării și
menţinerii echilibrului fiziologic şi a stării de sănătate corespunzătoare. Denumirea lor derivă de la cuvântul grecesc “Kosmeticos”, care înseamnă igiena pielii.
Progresele ştiinţei şi tehnicii au precizat şi fundamentat factorii care intervin în fizilogia pielii. Acesta a determinat o lărgire a gamei de materii prime şi implicit a sortimentelor care să acopere necesităţile de utilizare. Trebuie remarcat faptul că produsele cosmetice şi de parfumerie sunt folosite pentru organismul sănătos. Deci,cosmetică se bazează pe igienă şi estetică. Noţiunea de “cosmetică” cuprinde o sferă mai largă şi anume: - Cosmetică fiziologică bazată pe îngrijirea pielii, fetei, corpului, a părului etc., pentru a le
asigura funcţii de nutriţie şi dezvoltare normală. - Cosmetică decorativă bazată pe obţinerea unui aspect cât mai plăcut, curat şi atrăgător. Înainte de a introduce în consum un produs cosmetic, după ce cercetările şi probele de
laborator au dat completă satisfacţie, se efectuează aplicaţii sistematice şi “teste epicutanale” în clinici de specialitate, atât cu produsul respectiv, cât şi - după caz – cu unii componenţi ai
reţetei spre a verifica eficiența produselor şi respectiv inofensivitatea acestora sau a componenţilor pe care îi conţin.
1. Materii prime și auxiliare Datorită multitudinii scopurilor şi utilizărilor produselor cosmetice care determină diversitatea lor, precum şi formele complexe de realizare a produselor comerciale, industria fabricării acestora necesită un număr mare de materii prime şi auxiliare, pe atât de diverse şi care cunosc o dinamică de dezvolatare ascendentă, permanentă şi în continuă completare. O trăsătură comună tuturor materiilor prime cosmetice , în afară de marea lor diversitate, o constituie puritatea deosebită pe care trebuie să o prezinte. Industria cosmetică îşi are resursele de materii prime din toate cele trei regnuri naturale animal, vegetal şi mineral, precum şi produse de sinteză, care ocupă, de asemenea, un rol
important şi care sunt din ce în ce mai mult asimilate şi diversificate (aşa cum este cazul glicerinei sintetice, al vitaminelor, al hormonilor etc).
Gruparea principalelor clase de materii prime folosite în industria cosmetică se regăsește în Tabelul 1.1. Tabelul 1.1. Clasificarea principalelor materii prime folosite în industria produselor cosmetice Naturale
După sursa lor Sintetice
După structura chimică Materii prime pentru industria produselor cosmetice
După rolul îndeplinit
După starea fizică
Animale Vegetale minerale Anorganice Organice
Hidrocarburi, alcooli și polioli, acizi, aldehide și cetone, gliceride, esteri, vitamin, hormoni Componente active Ingredient Emolienți Antiseptici Coloranți Pulverulente Lichide Păstoase
Vitamine Hormoni Biostimulatori
2. Tipuri de produse cosmetice Cosmetologia are două părţi importante: -cosmetica integrală;
-cosmetica decorativă.
Cosmetica integrală, cuprinde regulile generale care privesc menţinerea în stare corespunzătoare a sănătăţii corpului şi pielii, procedee ca: băi, duşuri, masaje, gimnastică, produse de parfumerie.
Cosmetica decorativă se referă la tratamentele cosmetice, de produsele cosmetice şi de produsele de machiere (farduri, rujuri, pudră). În ultimul timp a fost posibilă diferenţierea preparatelor cosmetice de cele biocosmetice care conţin substanţe biologic active, apropiate de prepar atele de uz dermatologic şi care realizează o cosmetică terapeutică. Substanţele biologic active acţionează ca un adjuvant eficient în revitalizarea şi menţinerea troficităţii pielii. D’Arcy arată că preparatele cosmetice conţinând medicamente fac tr ecerea între preparatele cosmetice şi dermatologice, Janistyn realizează următoarea clasificare a preparatelor cosmetice: 1. Preparate cosmetice cu acţiune de întreţinere, curăţire şi protecţie; 2. Preparate cosmetice care se folosesc în retuşarea aspectului exterior; 3. Farmaco-cosmetice, care conţin ca substanţe biologic active hormoni, vitamine, enzime,
alcaloizi, aminoacizi, antibiotice, antiseptice, astringente, dezodorizante, substanţe fotoprotectoare, compuşi cu fluor. Realizarea acestor preparate impune respectarea unor condiţii: să nu se resoarbă şi să nu exercite un efect nociv în organism, să fie stabilite , iar întrebuinţarea lor să fie simplă şi comodă. Principalele acţiuni urmărite prin aplicarea biocosmeticelor sunt: menţinerea hidratării normale, a gresării fiziologice a tegumentului, revitalizarea pielii, creşterea turgescenţei, a conţinutului în elemente minerale şi proteine. Procedeele sau tratamentele cosmetice, se adresează pielii, părului, unghiilor, mâinilor, picioarelor şi altor organe.
3. Tehnologia de obținere Tehnologia obţinerii produselor cosmetice şi de parfumerie reprezintă o specialitate a chimiei organice, caracterizată prin specificitatea operaţiunilor, a utilajelor şi a metodologiei de lucru. Operaţiunile sunt, în general, fizice, de condiţionare a amestecurilor obţinute din materiile prime folosite conform rețetelor de fabricație.
Tehnologiile de obţinere a produselor cosmetice şi de parfumerie pot fi grupate prin ceea ce au ele în comun în funcţie de produsul final care trebuie realizat. Astfel, există o
tehnologie generală pentru obţinerea produselor cosmetice solide (ruj, rimel, creioane, contur etc), alta pentru obţinerea produselor de parfumerie, alta pentru obţinerea cremelor şi aşa mai departe. Indiferent de produsul fabricat, tehnologia produselor cosmetice se bazează pe câteva
operaţii comune care au un caracter general, ca topire, solubilizare, decantare, filtrare, amestecare (malaxare) etc., operaţii care se realizează în utilaje specifice. De menţionat este faptul că utilajele necesare realizării operaţiilor de sinteză şi condiţionare a produselor cosmetice sunt specifice domeniului. Din punct de vedere al utilajelor specifice, ele se folosesc atât pentru pregătirea materiilor prime, precum şi pentru efectuarea pr oceselor propriu-zise, au o flexibilitate şi o
elasticitate din punct de vedere al sorturilor de produse care se obţin.
4. Diagnosticul cosmetic al pielii Pentru stabilirea măsurilor destinate realizării unei îngrijiri raţionale şi eficiente a tenului, trebuie să cunoaştem caracteristicile acestuia. În acest scop se realizează o autodiagnosticare cosmetică sau auto-identificare pentru a ne orienta asupra produselor şi preparatelor cosmetice care urmează să le utilizăm. Definirea tipului de piele se poate face prin autoexaminare sau cu ajutorul unui
specialist, folosind de cele mai multe ori procedee simple sau metode ştiinţifice bazate pe utilizarea unei aparaturi adecvate (pH-metre, sebometre). E xamenul vizual determină aspectul aparent al pielii, culoarea, prezenţa unor anomalii
de natură pigmentară sau vasculară. E xamenul prin palpare evidenţiază granulaţia pielii (netedă sau aspră), gradul de
hidratare/deshidratare, caracterul său tonic sau flasc, consistenţa şi grosimea stratului adipos. E xamenul cu lupa completează examinarea cu ochiul liber; se pot observa mai bine
porii deschişi, coloraţia şi grosimea pielii, fapt care ajută la stabilirea mai uşoară a tipului de ten. Cu ajutorul lămpii Wood, se determină fluorescenţa pielii, care diferă în funcţie de conţinutul în apă al acesteia.
O metodă simplă dar eficientă de autodiagnosticare a tipului de piele se bazează pe aprecierea producţiei de sebum de pe nas, de-a lungul zilei. Practic, în momentul determinării, se apasă cu un deget pe nas, de sus în jos. Dacă nu se constată o secreţie de sebum până la ora 17, tenul este foarte uscat; o secreţie minimă la aceeaşi oră este expresia unui ten normal; dacă pielea este aco perită de sebum la ora 12, tenul este gras, iar dacă această situaţie se constată la
o oră după spălarea feţei dimineaţa, tenul este foarte gras. Deşi există diverse criterii de clasificare a pielii, criteriul unanim acceptat este acela care ţine seama de conţinutul în grăsimi al pielii. Conform acestui criteriu, există 3 tipuri fundamentale de piele: - piele normală; - piele grasă; - piele uscată.
5. Nanomateriale utilizate în industria cosmetică Utilizat în cosmetică, termenul de "nanomaterial" se referă la un material insolubil sau biopersistent, produs în mod intenționat cu una sau mai multe dimensiuni externe, sau o structură internă, la o scară de la 1 nm la 100 nm, totuși aglomerate lor pot fi mai mari. Nanomaterialele utilizate în produsele cosmetice diferă de nanomateriale utilizate de
alte industrii. Ele se deosebesc prin forma lor, structura lor moleculară, modul lor de utilizare și interacțiunile lor specifice cu lumea vie și mediul înconjurător. Nanomaterialele în produsele cosmetice sunt nanoemulsii, nanozomi și nanopigmenți.
Aceste nanomateriale sunt utilizate, de exemplu, în loțiuni solare, creme pentru piele sau produse pentru igienă orală. 5.1. Nanoemulsiile și nanozomii Nanoemulsiile sunt preparate macroscopice care conțin picături de apă și ulei, dar și surfactanți reduse la dimensiuni nanometrice pentru a mări conținutul de de ulei hrănitor și pentru a păstra transparența și intensitatea formulei Uneori ingredientele active, care sunt fragile în aer - cum ar fi vitaminele - sunt
protejate și păstrate în stare proaspătă în interiorul unor bule nanometrice (capsule) sau nanozomi (lipozomi). Ingredientele active sunt eliberate după contactul cu pielea, la momentul aplicării când nanoemulsiile și nanozomii se deschid. Nanozomii sunt vezicule globulare compuse din molecule amfofilice care sunt associate sub forma unui strat dublu (vezicule unilamelare) sau straturi duble multiple (vezicule multilamelare). Nanoemulsiile și nanozomii nu sunt incluse în definiția legală a unui nanomaterial pentru produse cosmetice.
Ulei
Apă
Figura 1. Nanoemulsie (50-80 nm)
Figura 2. Lipozom de Cafeină (150-300 nm)
Figura 3. Nanocapsule pentru viataminele A și E (150-600 nm) Nanoparticulele de argint sunt folosite în pastele de dinți, săpunuri și crème pentru față, ambalaje alimentare, imbraăcăminte, utilizări casnice, dezinfectanți și pentru răni deschide. Nanoparticulele de argint au abilitatea de a omorî bacteriile.
Figura 4. Nanoparticule de argint Nanoparticulele sunt în prezent utilizate la scară largă pentru toate produsele de îngrijire personală disponibil pe piață: deodorant, săpunuri, paste de dinți, produse pentru păr, creme anti-îmbătrânire, hidratante, fonduri de ten, pudre pentru față, rujuri, creioane
dermatografe, oje, parfumuri și soluții after -shave. Proprietățile fizice și chimice ale nanoparticulelor care pot influența absorbț ia în piele și care necesită investigații sunt: mărimea și forma particulelor , inclusiv caracteristicile suprafeței și prezența acoperirilor, încărcătura electronică și doza. Tehnicile de încapsulare au fost propuse în desfășurarea activităților cosmetice.
5.2. Nanopigmenții Nanopigmenții sunt minerale deja prezente în mediul nostru natural, sub formă de argilă și nisip, de exemplu:
Dioxidul de titan (TiO2) este unul dintre cei mai cunoscuți nanopigmenți. Este un material total insolubil și inert. Este o referință a nontoxicității motiv pe ntru care se folosește pe scară largă în produsele alimentare (agent de colorare E171), precum și produsele dentare / igienă orală, inclusiv pasta de dinti.
Figura 5. Aglomerate de nanoparticule de TiO2 și utilizarea lor in crème pentru protecție solară
Oxidul de zinc (ZnO) este un alt nanomaterial bine cunoscut. TiO2 și ZnO sunt utilizate în produsele de protecție solară, deoarece acestea sunt
cunoscute pentru a reflecta și împrăștia lumina UV, protejând pielea împotriva efectelor adverse ale luminii UV, inclusiv forme de cancer de piele.
Negru de fum este un colorant cosmetic intens, care poate fi utilizat în nano-formă și este un bun exemplu de modul în care reducerea pigmentului granulometrică poate modifica puterea și opacitatea culorii.
5.3. Avantajele utilizării nanoparticulelor în cosmetică 1. Utilizarea nanotehnologiei în produsele cosmetice are ca scop să facă aromele să dureze mai mult, să mărească eficiența produselor de protecție solară și creme anti-îmbătrânire. 2. Pentru optimizarea condițiilor de fabricație pentru formulele de îngrijire pentru pielii. 3. Pentru a preveni albirea părului și, de asemenea, pentru prevenirea căderii părului. 4. Pentru păstrarea ingredientelor active, cum ar fi vitamine și antioxidanți, dar și intensitatea
și transparența acestora 5. Pentru a îmbunătăți protecția UV în combinație cu produsele de protecție solară organice, cum ar fi 2-hidroxi-4-metoxi benzofenona aceasta permite o reducere a concentrației de absorbant UV.
5.4. Dezavantajele utilizării nanoparticulelor în cosmetică 1. Particulele mai mici au o reactivitate mai mare, sunt mai reactive chimic pentru de a
produce un număr mai mare de specii reactive de oxigen. 2. Aceasta poate duce la stres oxidativ, inflamație, si daune pentru proteine, membrane și ADN. 3. Nanomaterialul s-a dovedit a fi toxic pentru culturi de țesuturi și celule umane, având ca rezultat creșterea de stres oxidativ si moartea celulelor. 4. Nanoparticulele de dioxid de titan foto-activate poate provoca daune oxidative pentru AND în fibroblaste umane cultivate. 5. Nanoparticulele de dioxid de titan foto-activate sunt toxice pentru fibroblastelor și acizii nucleici cutanați, dar și pentru celulele de carcinom de colon uman. 6.Particulele ultrafine induc inflamația pulmonară, atunci când particulele sunt cuarț, minerale,
praf, cărbune, silicat și azbest. Acestea pot induce fibroza pulmonară, citotoxicitate, și chiar tumori maligne.
5.5. Aplicații ale nanoparticulelor în cosmetice 1. protecție solară: - filtrele UV, cum ar fi dioxidul de titan și oxid de zinc, sunt utilizate sub forma nano, ca factor de protecție solară. 2. crema de sâni: - este o combinație de extracte din plante medicinale și datorită nanotehnlogiei cu niozomi
aceasta are capacitatea de a extinde substructura celulelor și dezvoltarea lobulilor și alvelolelor sânilor, accelerand creșterea în mărime. 3. îngrijirea parului: - realizarea de produse cu nano clusterele care au capacitatea de a da parului o stralucire sanatoasa. 5. creme anti-rid: -crema anti-rid ce conține nanozomi de Pro-Retinol A.
6. pasta de dinti: - folosirea nanoparticulelor de hidroxiapatită 7. fulerene: - Noi tipuri de materiale pot fi produse prin utilizarea nanotehnologiei, cum ar fi carbonul fulerene. Se susține că aceste sfere de carbon mici au proprietăți anti-îmbătrânire. 8. altele a) emulsii nano și nanozomi - utilizate pentru a păstra ingredientele active, cum ar fi
vitaminele și antioxidanții, precum și ușurința și transparența acestora. b) alte materiale utilizate în dimensiune nano - o întreagă gamă de materiale pot fi utilizate în
dimensiune nano în scopul de a le oferi proprietăți diferite în comparație cu forma lor mai mare.
Concluzii Nanomaterialele sunt regăsite şi în numeroase produse cosmetice care includ: loţiuni de protecţie solară şi produse împotriva îmbătrânirii. În produsele de protecţie solară se utilizează dioxidul de titan şi oxidul de zinc. Acest lucru permite loţiunii să se absoarbe mai repede şi poate fi distribuită uniform pe toată suprafaţa corpului. Datorită caracterului relativ nou al tehnologiei în domeniul fabricării de produse cosmetice, există unele îngrijorări privind nivelul de siguranţă al cosmeticelor pe bază de nanotehnologie şi privind efectele acestora pe termen lung. Până în prezent, nu au existat probe credibile cum că loţiunile de protecţie solară ce conţin nanoparticule ar presupune vreun risc de sănătate (dimpotrivă, există numeroase dovezi potrivit cărora loţiunile de protecţie solară pot ajuta la reducerea riscului de cancer de piele). Toate produsele cosmetice, inclusiv cele care conțin nanomateriale, sunt subiectul
evaluărilor și testărilor riguroase, impuse de UE.
Bibliografie
1. https://www.cosmeticseurope.eu/safety-and-science-cosmetics-europe/products-andingredients/nanotechnology-.html 2. http://ec.europa.eu/consumers/sectors/cosmetics/cosmeti cproducts/nanomaterials/index_en.html
