Search

Cosmetic Emulsions: Predicting Formulation Stability for Long-Lasting Beauty

Cosmetic emulsions and suspension formulations are carefully researched and rigorously tested so that the advertised beneficial properties of the product are effectively passed along to the consumer. The image of a company and the notoriety of a brand are reflected by the quality of the formulation and by the consumer response to and review of the product that they purchased. However, with all the testing that can be done in an R&D or QC setting, in laboratories or factories, it is still difficult to project the efficacy and performance of a product once it is in the consumer’s hands. This poses a problem as there is a certain amount of time that elapses from the time of packaging to consumption. This can range from weeks to months over a period of shipping, warehouse, and shelf storage.

Current shelf-life testing protocols and stability prediction can be accomplished by a myriad of methods with a wide variety of standards. These range from visual analysis of samples at elevated temperatures to particle size distribution analysis with a focus on future stability projections, viscosity, and rheological characterization. Beyond these typical tests, methods lie in real-time analysis testing where materials are aged for months in a controlled setting to determine the exact shelf-life.

Análisis del tamaño de las partículas - Resumen de productos


Microtrac ofrece productos para todas las tecnologías destinadas al análisis granulométrico.

Next Generation Shelf-Life Study

Todos los métodos mencionados precisan cierto tiempo para el análisis y/o requieren alguna proyección basada en un único parámetro de un sistema complicado y multicomponente. Además, dado que la predicción de la estabilidad de las formulaciones es una función de múltiples fenómenos que incluyen la sedimentación y el cremado de las partículas, la floculación de las gotas de aceite y la descomposición y el colapso de la microestructura, la cuantificación de dichas fuerzas proporcionaría datos más precisos sobre el rendimiento de las fórmulas y ofrecería a los químicos una mejor imagen de la evolución futura de la muestra. En efecto, mediante el análisis de una formulación nativa no modificada, sin dilución ni esfuerzo, puede obtenerse una mejor representación de la fórmula en su conjunto, en lugar de proyecciones basadas en una versión elaborada de la emulsión o en ensayos indirectos.

Para proporcionar este análisis optimizado y de alta resolución, los investigadores han recurrido a la dispersión de luz múltiple estática (SMLS) como herramienta eficaz para cuantificar la cinética de desestabilización física de las formulaciones concentradas. Las muestras se analizan en su estado nativo y se traza y compara la cinética de migración de las partículas y el cambio de su tamaño. Este enfoque proporciona una visión aguda de la velocidad de descomposición de la formulación mucho antes de que nada sea detectable a simple vista. La aceleración de los estudios de estabilidad mediante este método es inestimable para completar los proyectos con rapidez. Además, la naturaleza objetiva de los resultados proporciona información concreta a los químicos formuladores para tomar las decisiones correctas sobre los tipos y cantidades de aditivos que deben utilizarse en una fórmula para optimizar tanto la estabilidad como el coste.

Un dispositivo que utiliza SMLS es el analizador de estabilidad TURBISCAN. Este dispositivo analiza casi todos los tipos de formulaciones, incluidas aquellas con viscosidades y cargas de concentración muy elevadas, y permite analizar las muestras en su estado nativo sin necesidad de trabajo adicional, dilución o sondeo. Estos datos y el análisis acelerado y de alta resolución de este tipo de muestras difícilmente se obtienen con otros métodos de ensayo tradicionales.

El TURBISCAN se utiliza en una gran variedad de productos de la industria química, incluidas las fórmulas alimentarias, proteínicas y cosméticas, y el uso del dispositivo para cuantificar la eficacia y proporcionar algunos datos fiables en estudios de vida útil se ha observado en gran medida en diversas categorías cosméticas. Entre ellas se incluyen las formulaciones anti-edad o las que poseen vitaminas infundidas, antioxidantes, alfahidroxiácidos o nanopartículas sólidas para su uso como factor de protección solar (SPF).

Todas estas formulaciones afirman o tienen algún respaldo científico de su eficacia para reducir o prevenir los signos visibles del envejecimiento cuando se aplican sobre la piel. Un paso imprescindible en el desarrollo de estos productos es asegurarse de que son físicamente estables y de que los materiales se mantienen en un estado homogéneo durante un periodo prolongado de tiempo en condiciones de almacenamiento. Un cierto grado de inestabilidad hará que los agentes activos sean menos potentes o incluso completamente ineficaces y las alegaciones previstas de la fórmula dejarán de ser válidas. A continuación, se describen varios estudios en los que se ha utilizado el TURBISCAN para este tipo de análisis, de modo que las fórmulas cosméticas de distintos tipos y condiciones de almacenamiento puedan controlarse para predecir la estabilidad y proporcionar información para un programa de ensayos de caducidad acelerada.

Shelf-Life Studies of Cosmetic Formulations

En un estudio, se formularon liposomas y niosomas que contenían resveratrol en un proyecto diseñado para crear una crema permeable a la piel con el propósito de generar una absorción percutánea del antioxidante.1

Se utilizaron tensioactivos como fosfatidilcolina de soja (P90), Peceol y Plurol oleico CC (PLU), junto con otros materiales, así como excipientes no tóxicos y biodegradables conocidos por ser potenciadores de la penetración cutánea para otras formulaciones diversas. Las formulaciones de liposomas y niosomas se analizaron a continuación en el TURBISCAN para garantizar la predicción de estabilidad de la formulación antes de los ensayos cutáneos. Se demostró que, aunque no era visible a simple vista, sólo se observaron cantidades mínimas de migración de fase en forma de cremado y clarificación y no se observó ninguna floculación significativa de las partículas. También se observó que cualquiera de las desestabilizaciones menores observadas eran reversibles y no el resultado de ningún fenómeno permanente, garantizando así que métodos simples de redispersión (p.ej., agitación) son capaces de homogeneizar el material y mantener la eficacia de la formulación. Aunque los resultados del estudio mostraron que la piel absorbió una cantidad mínima de resveratrol, se pueden realizar pruebas más avanzadas, dado que se ha demostrado que estas mezclas derivadas de liposomas son estables en el transcurso del tiempo.

También se demostró que las nanocápsulas cargadas de vitamina K1, tras ser formuladas en una crema tópica, liberaban más cantidad de la vitamina liposoluble que una emulsión de control que contenía la vitamina2. Las nanocápsulas de aproximadamente 200 nm pueden ser caracterizadas por el TURBISCAN para mostrar un mínimo de cremado y floculación que se produce en la muestra, de nuevo haciendo la formulación estable y viable, y aportando información a un breve estudio sobre ensayos de vida útil de las fórmulas cosméticas.

Además, otro estudio ha demostrado la eficacia de formulaciones elaboradas con lecitina enriquecida con vitamina E y nanopartículas de ácido hialurónico 3, que se utilizan para el tratamiento de lesiones cutáneas y la cicatrización de heridas. De ello se deduce que las formulaciones de una amplia variedad de diseños que contienen una serie de materiales diferentes pueden evaluarse de forma predictiva utilizando este método de dispersión de luz múltiple estática.

En otro estudio, se estudiaron los efectos de aglomeración de dos poblaciones de partículas utilizando el TURBISCAN. Es probable que las nanopartículas diseñadas con CeO2 y TiO2 tengan un comportamiento atractivo, lo que se traduce en la capacidad de formar grandes aglomerados con el paso del tiempo y, a continuación, en la migración de las partículas (sedimentación), así como en la reducción de su superficie. Cuando esto ocurre, la eficacia de la formulación de protección solar disminuye previsiblemente y se reduce la fecha de caducidad del producto4. A continuación, las formulaciones se dosificaron con NaCl, ácido húmico y una combinación de ambos para comprobar los efectos de la salinidad, así como la modificación de la superficie de las partículas. Para medir y cuantificar la heteroagregación de la mezcla de nanopartículas se utilizaron el TURBISCAN y el índice de estabilidad TURBISCAN (TSI), un sistema integral de clasificación de la predicción de estabilidad con un solo clic. Se probaron diferentes proporciones de las nanopartículas y fuentes de agua para ofrecer una imagen clara de que la floculación de las partículas se minimiza al aumentar las proporciones CeO2/TiO2 y la fuente de agua no tuvo un efecto significativo en los fenómenos de desestabilización, identificando así algunas inconsistencias con informes anteriores que indican que tales variables del agua son significativas. Este método acelerado y sencillo proporciona datos rápidos y precisos sobre estas emulsiones viscosas y concentradas, incomparables con cualquier otra técnica actual.

En resumen, el analizador de estabilidad TURBISCAN ofrece una solución única y potente en el campo del análisis y la predicción de la estabilidad física de las emulsiones cosméticas. Cientos de artículos con revisión científica y patentes publicadas que cubren el uso del TURBISCAN han utilizado el dispositivo en la fase de investigación y desarrollo de la fabricación de una emulsión. Fenómenos como la separación de fases y la cinética de agregación proporcionan datos de alta resolución y en tiempo real de la cinética, de otro modo indetectable, incluso en muestras altamente concentradas y viscosas. Los datos cuantitativos proporcionan al formulador información fundamental durante todo el proceso y permiten eliminar suposiciones y resultados e interpretaciones subjetivos.

Póngase en contacto para una consulta gratuita

Caracterización de partículas - ¡Contáctenos!

En última instancia, la elección de utilizar una solución de tamizado simple o invertir en difracción láser o análisis de imagen dinámica dependerá del volumen de pruebas, los presupuestos y el personal disponible y cualquier norma internacional específica o requisito del cliente al que se enfrente.

¿Por qué no se pone en contacto con Microtrac para realizar una consulta gratuita y averiguar qué solución le proporcionará el resultado y el rendimiento de la inversión que necesita?