WYKŁAD 7

9.

Hydrokoloidy

Hydrokoloidy są syntetycznymi lub naturalnymi polimerami.
Polimery liniowe są słabiej rozpuszczalne niż rozgałęzione.
Hydrokoloidy ulegają w wodzie hydratacji i pęcznieniu tworząc
roztwory koloidalne (hydrozole). Przy dużych stężeniach
hydrokoloidu rośnie lepkość i w końcu powstaje hydrożel, w
którym cząsteczki wody nie przemieszczają się swobodnie.
W kosmetyce hydrokoloidy są stosowane jako zagęszczacze
emulsji, przeciwdziałające ich wysychaniu, jako lepiszcza w
pudrach oraz w kremach beztłuszczowych i żelach (galaretach).
Hydrokoloidy można podzielić na kilka grup:
a) naturalne i modyfikowane polisacharydy
b) polipeptydy (np. żelatyna)
c) hydrokoloidy syntetyczne
d) hydrokoloidy nieorganiczne

9.1.

Polisacharydy

Naturalne polisacharydy:

glukany, galaktany, gumy, śluzy, poliuronidy, pektyny.

Glukany

to polimery glukopiranozy powiązanej wiązaniem

glikozydowym - lub -1,4. Są to na przykład skrobia i

celuloza. Skrobia składa się w 20% z amylozy (300-4000 reszt
cukrowych), która rozpuszcza się w wodzie i w 80% z
nierozpuszczalnej amylopektyny (rozgałęziony polimer
złożony z 9000-10000 reszt, rozgałęzienia poprzez wiązania
glikozydowe -1,6). Amyloza jest w ziarnach skrobiowych

otoczona amylopektyną. Skrobia pęcznieje w gorącej wodzie
i tworzy koloidy, które na zimno żelują. Jest wykorzystywana
w pudrach.

Celuloza

zawiera wiązania glikozydowe 1,4- i jest

nierozpuszczalna w wodzie (polimer zawierający ponad
10000 monomerów), ponieważ tworzy silne
międzyłańcuchowe wiązania wodorowe. Częściowa
degradacja kwasem solnym prowadzi do zmniejszenia
ciężaru cząsteczkowego i tak spreparowana celuloza
(celuloza krystaliczna, Avicel, Elcema) tworzy z wodą
żele. Stosowana jest jako stabilizator emulsji i czynnik
wiążący. Zapobiega rozdzielaniu się składników
ciekłych i stałych. Stosowana jest w pastach do zębów,
pudrach i maseczkach do twarzy.

Alkilocelulozy

otrzymuje się chemicznie z celulozy przez

alkilowanie (np. jodkiem metylu). W wyniku tego
alkilocelulozy są lepiej rozpuszczalne w wodzie. Otrzymane
etery, zawierają średnio od 0,7 do 2 grup metylowych na 3
możliwe. Metyloceluloza jest stosowana do wyrobu żeli
kosmetycznych (maseczki do twarzy, pasty do zębów), jest
regulatorem konsystencji w szamponach i kremach do
golenia, pełni też rolę stabilizatora emulsji, koloidu
ochronnego i emulgatora tłuszczów, olejów mineralnych i
olejków eterycznych (Cellotyhl, Cellumeth, Tylose, Methocel
MC, Tylopur M, Viscotran MC), etyloceluloza (AT-cellulose,
Ethocel) – nie rozpuszcza się w wodzie, natomiast dobrze
rozpuszcza się w rozpuszczalnikach organicznych, dlatego jest
stosowana w lakierach do paznokci.

Karboksymetyloceluloza

zawiera w podstawniki (-CH

2

-COOCH

3

)

na atomach tlenu grup hydroksylowych (CMC, Cellolax,
Cethyloce, Carmethose, Tylose (MGA,C), Tylopur C)
podstawienie jest na poziomie 0,7-0,8 grup hydroksylowych.
Sól sodowa jest używana jako środek wiążący i zagęszczający
(w preparatach do pielęgnacji włosów, pastach do zębów).

Galaktany

to polimery innego cukru – galaktozy. Są nimi

agar-agar (izolowany z krasnorostów; 70% agarozy i 30%
agaropektyny, i karagenina (polimer siarczanu
galaktopiranozy o masie 1-8x10

5

, tworzy sole, z których sól

sodowa tworzy lepkie roztwory wodne, a sole wapnia –
żele). Agar-agar i karagenina są składnikami past do zębów,
szamponów i środków do pielęgnacji włosów i kremów jako
czynnik zagęszczający.

Gumy

(arabska i taragakenotowa) są polimerami

cukrowymi.

Tragalanta

zawiera frakcję

nierozpuszczalną w wodzie (basoryna) i frakcję
rozpuszczalną w wodzie (tragakentyna)
zbudowaną z reszt kwasu galakturonowego.
Tragakanta jest substancją wiążącą wodę i
zagęszczającą i jest stosowana w pastach do
zebów, jako stabilizator emulsji.

Guma arabska

jest otrzymywana z gałęzi drzew rodzaju Accacia
(Afryka) j chemicznie jest solą sodową,
magnezową lub wapniową kwasu
poliarabinowego (i innych cukrów: arabinozy,
galaktozy, ramnozy i kwasu L-glukuronowego w
proporcjach 3:3:1:1). Guma arabska rozpuszcza
się w glicerynie i glikolu propylenowym. Guma
arabska jest stosowana w kosmetyce jako środek
wiążący wodę, zagęszczający, koloid ochronny
lub emulgator.

Śluzy

są złożonymi polisacharydami izolowanymi np. z

nasion lnu. Pęcznieją w wodzie i przechodzą w gęste
,ciągliwe ciecze. Są stosowane jako środki łagodzące
podrażnienia skóry oraz

emolienty

.

Poliuronidy

to polimery kwasów uronowych (kwasy

uronowe mają grupę kwasową; karboksylową
powstałą z utlenienia grupy hydroksymetylowej w
pozycji 6 heksopiranoz). Wśród poliuronidów ważne
są:

kwas alginowy

(polimer kwasu D-mannurowego z

wiązaniami glikozydowymi 1,4). Występuje w ścianach
komórkowych alg morskich w postaci soli Ca i Mg, jest
rozpuszczalny w gorącej wodzie i wiąże aż 200-300
razy więcej wody niż wynosi jego masa. Nazwy
techniczne: Kelacid, Norgine, Sazio. Zastosowanie w
kosmetyce mają sole sodowe (Algin, Alto, Alloid,
Kelgin, Kelcosol, Texamide) w maseczkach do twarzy,
pastach do zębów, środkach do kąpieli i żelach.

Pektyny

występują w ścianach komórkowych roślin jako

spoiwo (skórki pomarańczy i cytryn – zawartość do
30%). Są to liniowe polimery kwasu galakturonowego z
wiązaniami -1-4. Rozpuszczają się w wodzie dając 5%

lepkie roztwory, tworzą żele i są stosowane w pastach
do zębów i kremach, jako koloidy ochronne i
emulgatory.

9.2.

Żelatyna

Żelatyna jest polipeptydem pozyskiwanym z
hydrolitycznej degradacji kolagenu. Gotowanie
kolagenu degraduje go do ok. 1/3 masy. W skład
żelatyny wchodzą głównie: glicyna, prolina,
hydroksyprolina, kwas glutaminowy, alanina, arginina,
lizyna, seryna, i leucyna. Żelatyna rozpuszcza się w
wodzie, a jej 1% roztwory wodne zestalają się po
ochłodzeniu do 35-40°C.
Żelatyna jest dobrą pożywką dla drobnoustrojów,
dlatego może być stosowana tylko w obecności
środków konserwujących.
W kosmetyce jest stosowana do wytwarzania maseczek
do twarzy oraz w mieszance z agar-agarem i gliceryną
w preparatach nawilżających skórę.

9.3.

Hydrokoloidy

syntetyczne

Syntetyczne hydrokoloidy
to polimery kwasu
akrylowego (karbopol),
alkoholu winylowego
(PVA), winylopirolidonu
(PVP) lub kwasu
krzemowego (żel
krzemionkowy).

CLXXXVII Karbapol

CH

2

CH

HO

O

CH

2

CH CH

2

HO

O

n

CLXXXVIII PVA

CH

2

CH

OH

CH

2

CH CH

2

OH

n

CH

2

CH CH

2

CH CH

2

n

N

N

O

O

CLXXXIX PVP

Karbopol

(nazwa handlowa Carboxypolymethylene,

Carbomer) jest polimerem kwasu akrylowego (CH

2

=CH-

COOH) - CLXXXVII. Roztwory wodne karbapolu mają małą
lepkośc, ale po zobojętnieniu grup kwaśnych zasadą lepkość
jest duża (pH 6-10). Sole karbapolu są używane jako środki
zagęszczające i dyspergujące (szampony, pasty do zębów),

PVA

(CLXXXVII) (Elvanol, Gelvatol, Moviol, Polyviol, Vinol)

jest ciałem stałym, dobrze rozpuszcza się w wodzie, jest
stosowany jako stabilizator emulsji, koloid ochronny, środek
zagęszczający i zapobiegający wysychaniu preparatów
(mydła, pasty do zębów, kremy). Tworzy żele z krzemionką.

PVP

(CLXXXVII) (Kollidon, Periston, Povidone, Vinisil) jest

polimerem winylopirolidonu o masie ok. 1 mln. Daltonów.
Dobrze rozpuszcza się w wodzie i rozpuszczalnikach
organicznych, wymaga konserwacji, jest dobrze tolerowany
przez skórę. Jest stosowany jako stabilizator emulsji, koloid
ochronny w emulsjach oraz środek dyspergujący,
zagęszczający i wiążący.
PVP jest składnikiem preparatów do pielęgnacji włosów –
nadaje im połysk i elastyczność oraz ułatwia ich układanie.
Do tego celu jest używany jako kopolimer winylopirolidonu,
octanu winylu i soli amonowej kwasu akrylowego (pod
nazwą Luviflex). Ma on duże powinowactwo do keratyny
włosów.

9.4.

Hydrokoloidy nieorganiczne

Żel krzemionkowy (silikażel, SiO

2

·nH

2

O) stosuje się jako

stabilizator emulsji i zawiesin, środek zagęszczający i czynnik
zapobiegający wysychaniu. Grupy hydroksylowe Si-O-H tworzą
wiązania wodorowe, które powodują wzrost gęstości
preparatów po czasie chroniąc żel przed sedymentacją
(zjawisko tiksotropii). Żele są tworzone w rozpuszczalnikach
niepolarnych.

Glinokrzemiany

–

bentonit

(montmorylonit) jest minerałem o

wzorze ogólnym AlSi

2

O

5

(OH)·nH

2

O ma budowę warstwową,

ujemnie naładowane warstwy glinokrzemianu są przedzielone
dodatnio naładowanymi kationami Na

+

i Ca

2+

. Wiąże on dużą

ilość wody zwiększając znacznie objętość. W preparatach
kosmetycznych występuje w stężeniach 2-3% i pełni rolę
stabilizatora emulsji i czynnika zagęszczającego. Jest
stosowany w maściach i pudrach (jako suchy składnik)