ما هي فئات مكثفات مستحضرات التجميل

تُعدّ المُكثّفات البنيةَ الأساسيةَ والأساسَ الأساسيَّ لمختلف تركيبات مستحضرات التجميل، وهي بالغةُ الأهميةِ لمظهرِ المنتجاتِ وخصائصِها الريولوجيةِ وثباتِها وملمسِها على البشرة. يتمُّ اختيارُ أنواعٍ مُختلفةٍ شائعةِ الاستخدام من المُكثّفات، وتحضيرُها في محاليلَ مائيةٍ بتركيزاتٍ مُختلفة، واختبارُ خصائصها الفيزيائية والكيميائية، مثل اللزوجةِ ودرجةِ الحموضة (pH)، واستخدامُ التحليلِ الوصفيِّ الكميِّ للتحققِ من مظهرِها وشفافيتها وأحاسيسِها المتعددةِ على البشرةِ أثناءَ الاستخدامِ وبعدَه. أُجريت اختباراتٌ حسيةٌ على المؤشرات، وجرى البحثُ في المراجعِ العلميةِ لتلخيصِ أنواعِ المُكثّفاتِ المُختلفة، مما يُمكِنُ أن يُوفرَ مرجعًا مُعينًا لتصميمِ تركيباتِ مستحضراتِ التجميل.

1. وصف المُكثِّف

هناك العديد من المواد التي يمكن استخدامها كمكثفات. من حيث الوزن الجزيئي النسبي، هناك مكثفات منخفضة الوزن الجزيئي ومكثفات عالية الوزن الجزيئي؛ ومن حيث المجموعات الوظيفية، هناك إلكتروليتات، وكحولات، وأميدات، وأحماض كربوكسيلية، وإسترات، إلخ. انتظر. تُصنف المكثفات وفقًا لطريقة تصنيف المواد الخام التجميلية.

1. مُكثِّف ذو وزن جزيئي منخفض

1.1.1 الأملاح غير العضوية

النظام الذي يستخدم الملح غير العضوي كمكثف هو عادةً نظام محلول مائي من المواد الخافضة للتوتر السطحي. أكثر مُكثِّفات الملح غير العضوي شيوعًا هو كلوريد الصوديوم، الذي يتميز بتأثير مُكثِّف واضح. تُشكِّل المواد الخافضة للتوتر السطحي مُذيلات في المحلول المائي، ويزيد وجود الإلكتروليتات من عدد ارتباطات المُذيلات، مما يؤدي إلى تحويل المُذيلات الكروية إلى مُذيلات على شكل قضيب، مما يزيد من مقاومة الحركة، وبالتالي زيادة لزوجة النظام. ومع ذلك، عندما يكون الإلكتروليت زائدًا، فإنه سيؤثر على بنية المُذيلات، ويقلل من مقاومة الحركة، ويقلل من لزوجة النظام، وهو ما يُسمى "التمليح الخارج". لذلك، تتراوح كمية الإلكتروليت المُضافة عادةً بين 1% و2% من الكتلة، وتعمل مع أنواع أخرى من المُكثِّفات لجعل النظام أكثر استقرارًا.

1.1.2 الكحولات الدهنية والأحماض الدهنية

الكحولات الدهنية والأحماض الدهنية مواد عضوية قطبية. تُصنّفها بعض الدراسات كمواد خافضة للتوتر السطحي غير أيونية لاحتوائها على مجموعات محبة للدهون ومجموعات محبة للماء. يؤثر وجود كمية صغيرة من هذه المواد العضوية بشكل كبير على التوتر السطحي، ودرجة حرارة التفاعل، وخصائص أخرى للمادة الخافضة للتوتر السطحي، ويزداد حجم التأثير مع طول السلسلة الكربونية، وعادةً ما يكون ذلك بعلاقة خطية. مبدأ عملها هو أن الكحولات الدهنية والأحماض الدهنية يمكنها دمج (ربط) ميسيلات المادة الخافضة للتوتر السطحي لتعزيز تكوينها. يؤدي تأثير الرابطة الهيدروجينية بين الرؤوس القطبية إلى ترتيب الجزيئين بشكل متقارب على السطح، مما يُغيّر بشكل كبير خصائص ميسيلات المادة الخافضة للتوتر السطحي ويحقق تأثير التكثيف.

2. تصنيف المكثفات

2.1 المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية

2.1.1 الأملاح غير العضوية

كلوريد الصوديوم، كلوريد البوتاسيوم، كلوريد الأمونيوم، كلوريد أحادي إيثانول أمين، كلوريد ثنائي إيثانول أمين، كبريتات الصوديوم، فوسفات ثلاثي الصوديوم، فوسفات الهيدروجين ثنائي الصوديوم، ثلاثي فوسفات الصوديوم، إلخ.

2.1.2 الكحولات الدهنية والأحماض الدهنية

كحول لوريل، كحول ميريستيل، كحول C12-15، كحول C12-16، كحول ديسيل، كحول هكسيل، كحول أوكتيل، كحول سيتيل، كحول ستياريلي، كحول بيهينيل، حمض اللوريك، حمض C18-36، حمض اللينوليك، حمض اللينولينيك، حمض الميريستيك، حمض دهني، حمض بيهينيك، إلخ.

2.1.3 ألكانولاميدات

ثنائي إيثانول أميد جوز الهند، أحادي إيثانول أميد جوز الهند، أحادي إيزوبروبانولاميد جوز الهند، كوكاميد، ثنائي إيثانول أميد لورويل-لينوليويل، ثنائي إيثانول أميد لورويل-ميريستويل، ثنائي إيثانول أميد إيزوستياريل، ثنائي إيثانول أميد لينوليك، ثنائي إيثانول أميد الهيل، أحادي إيثانول أميد الهيل، ثنائي إيثانول أميد الزيت، أحادي إيثانول أميد النخيل، أحادي إيثانول أميد زيت الخروع، ثنائي إيثانول أميد السمسم، ثنائي إيثانول أميد فول الصويا، ستيريل ثنائي إيثانول أميد، ستيرين أحادي إيثانول أميد، ستيريل أحادي إيثانول أميد ستيرات، ستيراميد، أحادي إيثانول أميد الشحم، ثنائي إيثانول أميد جنين القمح، لوراميد PEG (بولي إيثيلين جليكول)-3، أولياميد PEG-4، أميد الشحم PEG-50، إلخ.

2.1.4 الأثيرات

سيتيل بولي أوكسي إيثيلين (3) إيثر، إيزوستييل بولي أوكسي إيثيلين (10) إيثر، لوريل بولي أوكسي إيثيلين (3) إيثر، لوريل بولي أوكسي إيثيلين (10) إيثر، بولوكسامر-ن (إيثر بولي أوكسي بروبيلين إيثوكسيليد) (ن=105، 124، 185، 237، 238، 338، 407)، إلخ؛

2.1.5 الإسترات

إستر شحم الجلسرين PEG-80، ثنائي إيزوستيرات بولي بروبيلين جليكول PEC-8PPG-3، بالميتات جلسرين مهدرج PEG-200، شمع عسل PEG-n (عدد 6، 8، 12)، أيزوستيرات PEG-4، ثنائي ستيرات PEG-n (عدد 3، 4، 8، 150)، أوليات/كوكوات جلسرين PEG-18، ثنائي أوليات PEG-8، ستيرات جلسرين PEG-200، زبدة شيا جلسرين PEG-n (عدد 28، 200)، زيت الخروع المهدرج PEG-7، زيت الجوجوبا PEG-40، لورات PEG-2، ثنائي أوليات ميثيل الجلوكوز PEG-120، ستيرات بنتا إريثريتول PEG-150، بروبيلين جليكول PEG-55 أوليات، PEG-160 سوربيتان ثلاثي أيزوستيرات، PEG-n (n=8، 75، 100) ستيرات، كوبوليمر PEG-150/ديسيل/SMDI (كوبوليمر بولي إيثيلين جليكول-150/ديسيل/ميثاكريلات)، كوبوليمر PEG-150/ستياريل/SMDI، PEG-90. أيزوستيرات، ثنائي لوريت PEG-8PPG-3، ميريستات سيتيل، بالميتات سيتيل، حمض إيثيلين جليكول C18-36، ستيرات بنتايريثريتول، بهينات بنتايريثريتول، ستيرات بروبيلين جليكول، إستر بيهينيل، إستر سيتيل، تريب هينات جليسريل، ثلاثي هيدروكسي ستيرات جليسريل، إلخ.

2.1.6 أكاسيد الأمين

أكسيد ميريستيل أمين، أكسيد إيزوستياريل أمينوبروبيل أمين، أكسيد أمينوبروبيل أمين زيت جوز الهند، أكسيد أمينوبروبيل أمين جنين القمح، أكسيد أمينوبروبيل أمين فول الصويا، أكسيد لوريل أمين PEG-3، إلخ.

2.2 المواد الخافضة للتوتر السطحي الأمفوتيرية

سيتيل بيتايين، كوكو أمينوسلفوبيتين، وما إلى ذلك؛

2.3 المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية

أوليات البوتاسيوم، ستيرات البوتاسيوم، وما إلى ذلك؛

2.4 البوليمرات القابلة للذوبان في الماء

2.4.1 السليلوز

السليلوز، صمغ السليلوز،كربوكسي ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز، سيتيل هيدروكسي إيثيل سليلوز، إيثيل سليلوز، هيدروكسي إيثيل سليلوز، هيدروكسي بروبيل سليلوز، هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز، فورمازان سليلوز أساسي، كاربوكسي ميثيل سليلوز، إلخ.

2.4.2 بولي أوكسي إيثيلين

PEG-n (ن = 5 م، 9 م، 23 م، 45 م، 90 م، 160 م)، وما إلى ذلك؛

2.4.3 حمض البولي أكريليك

أكريلات/C10-30 ألكيل أكريلات كروسبوليمر، أكريلات/سيتيل إيثوكسي(20) كوبوليمر إيتاكونات، أكريلات/سيتيل إيثوكسي(20) ميثيل أكريلات كوبوليمر، أكريلات/تيتراديسيل إيثوكسي(25) كوبوليمر أكريلات، أكريلات/أوكتاديكيان إيثوكسي(20) كوبوليمر إيتاكونات، أكريلات/أوكتاديكيان إيثوكسي(20) كوبوليمر ميثاكريلات، أكريلات/أوكاريل إيثوكسي(50) كوبوليمر أكريلات، أكريلات/VA كروسبوليمر، PAA (حمض بولي أكريليك)، بوليمر متشابك أكريلات الصوديوم/فينيل إيزوديكانوات، كاربومير (حمض بولي أكريليك) وملح الصوديوم الخاص به، إلخ.

2.4.4 المطاط الطبيعي ومنتجاته المعدلة

حمض الألجينيك وأملاحه (الأمونيوم والكالسيوم والبوتاسيوم)، البكتين، هيالورونات الصوديوم، صمغ الغوار، صمغ الغوار الكاتيوني، صمغ الغوار هيدروكسي بروبيل، صمغ التراجكانث، الكاراجينان وأملاحه (الكالسيوم والصوديوم)، صمغ الزانثان، صمغ السكليروتين، إلخ.

2.4.5 البوليمرات غير العضوية ومنتجاتها المعدلة

سيليكات المغنيسيوم والألومنيوم، السيليكا، سيليكات الصوديوم والمغنيسيوم، السيليكا المائية، مونتموريلونيت، سيليكات الصوديوم والليثيوم والمغنيسيوم، الهكتوريت، مونتموريلونيت ستياريلي الأمونيوم، هكتوريت ستياريلي الأمونيوم، ملح الأمونيوم الرباعي -90 مونتموريلونيت، مونتموريلونيت رباعي الأمونيوم -18، هكتوريت رباعي الأمونيوم -18، إلخ.

2.4.6 آخرون

بوليمر متشابك من PVM/MA ديكاديين (بوليمر متشابك من بولي فينيل ميثيل إيثر/ميثيل أكريلات وديكاديين)، PVP (بولي فينيل بيروليدون)، إلخ.

2.5 المواد الخافضة للتوتر السطحي

2.5.1 ألكانولاميدات

الأكثر استخدامًا هو ثنائي إيثانولاميد جوز الهند. تتوافق الألكانولاميدات مع الإلكتروليتات لزيادة الكثافة، وتُعطي أفضل النتائج. آلية زيادة كثافة الألكانولاميدات هي تفاعلها مع ميسيلات المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية لتكوين سوائل غير نيوتونية. تختلف الألكانولاميدات المختلفة اختلافًا كبيرًا في الأداء، كما تختلف تأثيراتها عند استخدامها منفردة أو مجتمعة. تشير بعض المقالات إلى خصائص التكثيف والرغوة لمختلف الألكانولاميدات. مؤخرًا، أُفيد بأن الألكانولاميدات تحمل خطرًا محتملًا يتمثل في إنتاج نيتروزامينات مسرطنة عند استخدامها في مستحضرات التجميل. من بين شوائب الألكانولاميدات الأمينات الحرة، وهي مصادر محتملة للنيتروزامينات. لا يوجد حاليًا أي رأي رسمي من صناعة العناية الشخصية بشأن حظر الألكانولاميدات في مستحضرات التجميل.

2.5.2 الأثيرات

في التركيبة التي تحتوي على بولي أوكسي إيثيلين إيثر كبريتات الصوديوم الكحولية الدهنية (AES) كمادة فعالة رئيسية، لا يمكن استخدام سوى الأملاح غير العضوية لضبط اللزوجة المناسبة. وقد أظهرت الدراسات أن هذا يرجع إلى وجود إيثوكسيلات الكحول الدهنية غير المكبرتة في AES، والتي تساهم بشكل كبير في تكثيف محلول المادة الخافضة للتوتر السطحي. ووجد البحث المتعمق أن: متوسط ​​درجة الإيثوكسيلات حوالي 3EO أو 10EO للعب الدور الأفضل. بالإضافة إلى ذلك، فإن تأثير تكثيف إيثوكسيلات الكحول الدهنية له علاقة كبيرة بعرض توزيع الكحولات غير المتفاعلة والنظائر الموجودة في منتجاتها. عندما يكون توزيع المتماثلات أوسع، يكون تأثير تكثيف المنتج ضعيفًا، وكلما كان توزيع المتماثلات أضيق، زاد تأثير التكثيف الذي يمكن الحصول عليه.

2.5.3 الإسترات

الإسترات هي أكثر المُكثِّفات استخدامًا. مؤخرًا، تم الإبلاغ عن ثنائي أيزوستيرات PEG-8PPG-3، وثنائي أيزوستيرات PEG-90، وثنائي ديوريت PEG-8PPG-3 في الخارج. ينتمي هذا النوع من المُكثِّفات إلى المُكثِّفات غير الأيونية، ويُستخدم بشكل رئيسي في أنظمة المحاليل المائية للفاعل بالسطح. لا تتحلل هذه المُكثِّفات بسهولة، ولها لزوجة مستقرة على نطاق واسع من درجة الحموضة ودرجة الحرارة. حاليًا، يُعد ثنائي ستيرات PEG-150 هو الأكثر استخدامًا. تتميز الإسترات المستخدمة كمُكثِّفات بأوزان جزيئية كبيرة نسبيًا، لذا فهي تمتلك بعض خصائص المركبات البوليمرية. ترجع آلية التكثيف إلى تكوين شبكة ترطيب ثلاثية الأبعاد في الطور المائي، مما يُدمج ميسيلات الفاعل بالسطح. تعمل هذه المركبات كمُطرِّيات ومُرطبات بالإضافة إلى استخدامها كمُكثِّفات في مستحضرات التجميل.

2.5.4 أكاسيد الأمين

أكسيد الأمين نوع من المواد الخافضة للتوتر السطحي القطبية غير الأيونية، ويتميز بما يلي: في المحاليل المائية، نظرًا لاختلاف قيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول، يُظهر خصائص غير أيونية، ويمكن أن يُظهر أيضًا خصائص أيونية قوية. في الظروف المتعادلة أو القلوية، أي عندما يكون الرقم الهيدروجيني أكبر من أو يساوي 7، يوجد أكسيد الأمين كهيدرات غير مؤينة في المحلول المائي، مما يُظهر عدم أيونية. في المحاليل الحمضية، يُظهر كاتيونية ضعيفة. عندما يكون الرقم الهيدروجيني للمحلول أقل من 3، تكون كاتيونية أكسيد الأمين واضحة بشكل خاص، لذلك يمكن أن يعمل بشكل جيد مع المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية والأنيونية وغير الأيونية والزويترية في ظروف مختلفة. يتميز بتوافق جيد وتأثير تآزري. يُعد أكسيد الأمين مُكثِّفًا فعالًا. عندما يكون الرقم الهيدروجيني 6.4-7.5، يمكن لأكسيد ثنائي ميثيل أمين الألكيل أن يجعل لزوجة المركب تصل إلى 13.5 باسكال.ثانية - 18 باسكال.ثانية، في حين يمكن لأكسيد ثنائي ميثيل أمين الألكيل أميدوبروبيل أن يجعل لزوجة المركب تصل إلى 34 باسكال.ثانية - 49 باسكال.ثانية، وإضافة الملح إلى الأخير لن يقلل من اللزوجة.

2.5.5 آخرون

يمكن أيضًا استخدام بعض البيتايينات والصابون كمكثفات. آلية تكثيفها مشابهة لآلية الجزيئات الصغيرة الأخرى، وتحقق جميعها تأثير التكثيف بالتفاعل مع الميسيلات النشطة على السطح. يمكن استخدام الصابون لتكثيف مستحضرات التجميل، ويُستخدم البيتايين بشكل رئيسي في أنظمة الماء الخافضة للتوتر السطحي.

2.6 مُكثِّف بوليمر قابل للذوبان في الماء

لا تتأثر الأنظمة المُكثّفة بالعديد من المُكثّفات البوليمرية بدرجة حموضة المحلول أو تركيز الإلكتروليت. إضافةً إلى ذلك، تحتاج مُكثّفات البوليمر إلى كمية أقل لتحقيق اللزوجة المطلوبة. على سبيل المثال، يتطلب المنتج مُكثّفًا سطحيًا مثل ثنائي إيثانولاميد زيت جوز الهند بنسبة كتلة 3.0%. ولتحقيق نفس التأثير، يكفي استخدام ألياف بنسبة 0.5% فقط من البوليمر العادي. لا تُستخدم معظم مركبات البوليمر القابلة للذوبان في الماء كمُكثّفات في صناعة مستحضرات التجميل فحسب، بل تُستخدم أيضًا كعوامل تعليق ومشتّتات وعوامل تصفيف.

2.6.1 السليلوز

السليلوز مُكثِّف فعّال للغاية في الأنظمة القائمة على الماء، ويُستخدم على نطاق واسع في مختلف مجالات مستحضرات التجميل. السليلوز مادة عضوية طبيعية تحتوي على وحدات جلوكوزيد متكررة، تحتوي كل وحدة جلوكوزيد على ثلاث مجموعات هيدروكسيل، والتي يمكن من خلالها تكوين مشتقات مختلفة. تُكثِّف المُكثِّفات السليلوزية من خلال سلاسل طويلة مُنتفخة بالترطيب، ويُظهر النظام المُكثِّف بالسليلوز مورفولوجيا ريولوجية زائفة واضحة. تبلغ النسبة الكتلية العامة للاستخدام حوالي 1%.

2.6.2 حمض البولي أكريليك

هناك آليتان لتكثيف مُكثِّفات حمض البولي أكريليك، وهما: التكثيف المُعادل والتكثيف الرابط الهيدروجيني. التكثيف والتعادل هو معادلة مُكثِّف حمض البولي أكريليك الحمضي لتأين جزيئاته وتوليد شحنات سالبة على طول السلسلة الرئيسية للبوليمر. يُحفِّز التنافر بين الشحنات من نفس الجنس الجزيئات على الاستقامة والانفتاح لتكوين شبكة. يحقق الهيكل تأثير التكثيف؛ التكثيف الرابط الهيدروجيني هو أن مُكثِّف حمض البولي أكريليك يُدمج أولاً مع الماء لتكوين جزيء ترطيب، ثم يُدمج مع مانح هيدروكسيل بنسبة كتلة تتراوح بين 10% و20% (مثل وجود 5 مجموعات إيثوكسي أو أكثر، مواد خافضة للتوتر السطحي غير أيونية) مُدمجة لفك تشابك الجزيئات المُجعَّدة في النظام المائي لتكوين بنية شبكية لتحقيق تأثير التكثيف. تؤثر قيم الرقم الهيدروجيني المختلفة، والمُعادلات المختلفة، ووجود الأملاح الذائبة بشكل كبير على لزوجة نظام التكثيف. عندما تكون قيمة الرقم الهيدروجيني أقل من 5، تزداد اللزوجة مع زيادة قيمة الرقم الهيدروجيني؛ وعندما تتراوح بين 5 و10، تبقى اللزوجة ثابتة تقريبًا؛ ولكن مع استمرار ارتفاع قيمة الرقم الهيدروجيني، تنخفض كفاءة التكثيف مجددًا. تُقلل الأيونات أحادية التكافؤ فقط من كفاءة التكثيف في النظام، بينما لا تُخفف الأيونات ثنائية التكافؤ أو ثلاثية التكافؤ النظام فحسب، بل تُنتج أيضًا رواسب غير قابلة للذوبان عندما يكون محتواها كافيًا.

2.6.3 المطاط الطبيعي ومنتجاته المعدلة

يتكون الصمغ الطبيعي بشكل رئيسي من الكولاجين والسكريات المتعددة، إلا أن الصمغ الطبيعي المستخدم كمكثف يتكون أساسًا من السكريات المتعددة. تتمثل آلية التكثيف في تكوين شبكة ترطيب ثلاثية الأبعاد من خلال تفاعل ثلاث مجموعات هيدروكسيل في وحدة السكاريد المتعددة مع جزيئات الماء، وذلك لتحقيق تأثير التكثيف. الأشكال الريولوجية لمحاليلها المائية هي في الغالب سوائل غير نيوتونية، إلا أن الخصائص الريولوجية لبعض المحاليل المخففة قريبة من السوائل النيوتونية. يرتبط تأثير التكثيف عادةً بقيمة الرقم الهيدروجيني (pH) ودرجة الحرارة والتركيز والمواد المذابة الأخرى في النظام. يُعد هذا مكثفًا فعالًا للغاية، وتتراوح الجرعة العامة بين 0.1% و1.0%.

2.6.4 البوليمرات غير العضوية ومنتجاتها المعدلة

تتميز مُكثِّفات البوليمرات غير العضوية عادةً ببنية ثلاثية الطبقات أو بنية شبكية ممتدة. أكثر نوعين استخدامًا تجاريًا هما المونتموريلونيت والهكتوريت. تتمثل آلية التكثيف في أنه عند تشتت البوليمر غير العضوي في الماء، تنتشر أيونات المعدن الموجودة فيه من الرقاقة، ومع استمرار الترطيب، ينتفخ، وفي النهاية تنفصل البلورات الصفائحية تمامًا، مما يؤدي إلى تكوين بنية صفائحية أنيونية (بلورات صفائحية). في هذه الحالة، تحمل الصفائح شحنة سطحية سالبة وكمية صغيرة من الشحنة الموجبة عند زواياها بسبب كسور الشبكة. في المحلول المخفف، تكون الشحنات السالبة على السطح أكبر من الشحنات الموجبة على الزوايا، وتتنافر الجسيمات، لذلك لا يكون هناك تأثير تكثيف. مع إضافة وتركيز الإلكتروليت، يزداد تركيز الأيونات في المحلول وتنخفض الشحنة السطحية للصفائح. في هذه المرحلة، يتحول التفاعل الرئيسي من قوة التنافر بين الصفائح إلى قوة التجاذب بين الشحنات السالبة على سطحها والشحنات الموجبة عند زوايا الحواف، وتترابط الصفائح المتوازية بشكل عمودي مع بعضها البعض لتشكل ما يُسمى "بشكل الكرتون". يتسبب هيكل "الفراغ البينيّ" في الانتفاخ والتكتل لتحقيق تأثير التكثيف. ستؤدي زيادة تركيز الأيونات إلى تدمير الهيكل.