Emulsje

Emulsja - płyn składający się dwu nie mieszających się i nierozpuszczalnych w sobie cieczy, niejednorodny układ dwu faz ciekłych, w postaci zawiesiny kropelek jednej cieczy rozproszonej w drugiej cieczy. Aby układ taki był trwały, niezbędna jest obecność trzeciej substancji - emulgatora utrwalającego taki układ. Jeżeli zawiesina składa się z kropelek dostatecznie małych, może być mowa nawet o układzie koloidalnym. Przykładem emulsji występujących w naturze są wszelkie produkty mleczne zawierające tłuszcz.

Emulsjami nazywamy dwufazowe, ciekłe układy dyspersyjne, czyli mówiąc bardziej przystępnym językiem układy, w których w jednej cieczy, zwanej fazą ciągłą lub zewnętrzną, zawieszone są subtelne kropelki drugiej cieczy, zwanej fazą rozproszoną lub wewnętrzną. Emulsją jest mleko, majonez, kremy, maści, tzw. mleczka itp.

Emulsje - dwufazowe, ciekłe układy utworzone z dwóch niemieszających się cieczy. W jednej cieczy, zwanej fazą ciągłą lub zewnętrzną, zawieszone są subtelne kropelki drugiej cieczy, zwanej fazą rozproszoną lub wewnętrzną. Emulsją jest mleko, majonez, kremy, maści czy mleczka kosmetyczne. Wszystkie emulsje muszą być stabilizowane poprzez dodanie emulgatorów - środków obniżających napięcie powierzchniowe. Emulsje otrzymuje się poprzez wlewanie olejów do fazy wodnej przy intensywnym mieszaniu.

Przeważająca część pielęgnacyjnych środków kosmetycznych, czy środków dermatologicznych wytwarzana jest nie tylko z olejów, past czy żeli, lecz przede wszystkim z emulsji, będących trwałymi mieszaninami dwóch wysoce zdyspergowanych niemieszających się cieczy, z których najczęściej jedną jest woda. Wysoka trwałość emulsji uzależniona jest od dodatku właściwego emulgatora, stabilizującego jej właściwości na bardzo długi, nawet kilkuletni okres.

Rozróżniamy dwa główne typy emulsji:
O/W - emulsja typu olej w wodzie - fazą ciągłą jest faza wodna, emulsja taka zmieszana z woda tworzy mleczka. Przykładowe emulsje O/W:
- (przy zawartości fazy olejowej poniżej 25%) - kremy nawilżające, podkładowe, balsamy do ciała, szampony kremowe, maseczki, odzywki do włosów;
- (fazy olejowej powyżej 25%) - kremy uniwersalne, na noc, lekkie pod oczy, mleczka, odżywki do włosów, cold-kremy. w której olej, w postaci bardzo drobnych kropelek, zdyspergowany jest w wodzie.

W/O - emulsja typu woda w oleju - fazą ciągłą jest faza olejowa, emulsja taka po zmieszaniu z wodą tworzy kłaczki, grudki. Przykładowe emulsjke W/O:
- kremy tłuste, na noc, pod oczy, ochronne, uniwersalne, do masażu, mleczka do demakijażu. W której woda, w postaci bardzo drobnych kropelek, zdyspergowana jest w oleju,

W zależności od zastosowanego emulgatora, można uzyskać dwa najbardziej reprezentatywne typy emulsji:

Typ emulsji nie determinuje stosunków ilościowych obydwu głównych składników, gdyż np. w emulsji W/O można w oleju zdyspergować dziesięciokrotnie większą ilość wody. Typ emulsji określa jednakże wrażenie, jakie odnosimy w kontakcie skóry z emulsją. Emulsja typu W/O zawsze wydaje się być tłustą, niezależnie od ilości zdyspergowanej w niej wody. Emulsje O/W natomiast wrażenia tłustości nie dają.
Istnieją liczne kryteria preferujące stosowanie określonego typu emulsji, biorące pod uwagę ich zalety i wady. Z dermatologicznego punktu widzenia jako bardziej korzystne przyjmuje się emulsje typu W/O. Oprócz tego istnieją podstawowe reguły, określające dziedziny zastosowań obydwu typów emulsji:
Emulsje typu O/W stosuje się:
        · do prawie wszystkich lotionów
        · do preparatów dla tłustej skóry
Emulsja typu W/O stosuje się:
        · do kremów na noc, pod oczy i odżywczych
        · do preparatów dla cery wrażliwej, czy starzejącej się
        · do preparatów wodoodpornych (ochrona przed słońcem)
        · do preparatów niekonserwowanych, bądź o umiarkowanym stopniu
           konserwacji.
Zasadniczym czynnikiem wpływającym na wybór określonego typu emulsji jest również postać sporządzanego preparatu, czy ma on być ciekły (lotiony, mleczka), czy o niepłynnej konsystencji (kremy, maści).
Emulsje o zastosowaniach farmaceutycznych czy kosmetycznych uzyskuje się dogodnie przy pomocy tzw. baz. Z baz i wody, przy użyciu najczęściej niewielkich ilości gliceryny (dla poprawy stabilności emulsji w niskich temperaturach) i siarczanu magnezu (dla poprawy stabilności emulsji O/W w podwyższonych temperaturach) uzyskuje się prostymi metodami obydwa rodzaje emulsji (W/O i O/W).

Emulsje wielokrotne

Innym typem emulsji, który znalazł szczególne zastosowanie w kosmetyce jest emulsja wielokrotna. Tego rodzaju układy znane są już od kilkudziesięciu lat, lecz dopiero w ostatnich latach można zaobserwować szczególne zainteresowanie emulsjami wielokrotnymi.

Emulsje wielokrotne nazywane są także emulsjami potrójnymi. W rzeczywistości można by powiedzieć, że są to układy złożone z dwóch emulsji, w których fazą ciągłą dla jednej emulsji jest woda, a dla drugiej faza olejowa. Są to układy dużo bardziej skomplikowane niż emulsje typu O/W i W/O, a ich wytworzenie wymaga dużo bardziej zaawansowanych technologii. Bardzo istotny jest dobór odpowiedniego emulgatora i właściwa stabilizacja tego typu emulsji.

Wśród emulsji wielokrotnych istnieją układy typu W/O/W i O/W/O. Emulsje typu W/O/W zawierają emulsję typu W/O rozproszoną w fazie wodnej. Są to niewielkie kropelki wody, które zostały rozproszone w większych kroplach fazy olejowej, natomiast faza olejowa rozproszona jest w fazie wodnej.

Emulsje typu O/W/O stanowią układ odwrotny - tutaj emulsja typu O/W rozproszona jest w fazie olejowej. Ze względu na swoje wyjątkowe własności emulsje wielokrotne znalazły szczególne zastosowanie we współczesnej kosmetyce. Stwarzają one szerokie spektrum możliwości, które nie są możliwe do osiągnięcia przy zastosowaniu klasycznych emulsji typu woda w oleju lub olej w wodzie. Zastosowanie emulsji wielokrotnych umożliwia bardzo często wprowadzenie obok siebie dwóch niekompatybilnych substancji. W przypadku emulsji typu W/O/W faza olejowa tworzy swoistego rodzaju membranę olejową pomiędzy obiema częściami fazy wodnej - membrana ta izoluje od siebie substancje, które w innych warunkach mogłyby ze sobą reagować.

Taka struktura emulsji umożliwia także kontrolę szybkości uwalniania z kosmetyku substancji aktywnych. Wewnątrz emulsji typu W/O/W znajdują się krople rozproszonej fazy wodnej, w których umieścić można substancje biologicznie czynne. Po uszkodzeniu membrany olejowej substancja czynna przedostaje się z fazy wodnej wewnętrznej do fazy wodnej zewnętrznej. Również dyfuzja tej substancji z kropel wewnętrznej fazy wodnej do zewnętrznej wodnej fazy ciągłej prowadzi do jej uwolnienia. Stopniowe uwalnianie substancji aktywnych z kosmetyku może mieć jeszcze inną zaletę - znacznie zmniejsza ono ryzyko podrażnienia skóry, które występuje, gdy substancje czynne uwolnione są jednocześnie. Emulsje wielokrotne stwarzają również możliwość przedłużenia nawilżającego działania kosmetyku. W celu osiągnięcia takiego efektu należy w kroplach wewnętrznej fazy wodnej umieścić związek o charakterze higroskopijnym, który uwolniony zostanie dopiero po upływie określonego czasu.

Zalety emulsji wielokrotnej

 stwarza możliwość wprowadzenia obok siebie dwóch niekompatybilnych substancji

 umożliwia kontrolowanie szybkości uwalniania z kosmetyku substancji biologicznie czynnych

 umożliwia przedłużenie nawilżającego działania kosmetyku

 dzięki powolnemu uwalnianiu substancji aktywnych obniżone zostaje ryzyko podrażnienia skóry

Produktami A.T.W. o strukturze emulsji wielokrotnej są Krem Trójfazowy na dzień i Krem Trójfazowy na noc z linii A.T.W. Terapie Urody. Produkty te, dzięki zawartym substancjom aktywnym spowalniają procesy starzenia skóry, wspomagają jej regenerację, działają uelastyczniająco i wzmacniająco. Dzięki temu, że stanowią one emulsje wielokrotne substancje aktywne w nich zawarte mogą być uwalniane stopniowo, oddziałując na naszą skórę przez dłuższy czas. Krem trójfazowy na noc to emulsja typu O/W/O - jej struktura pozwala chronić nietrwałą witaminę C zawartą w kosmetyku przed procesem utleniania.

Emulgatory

Emulgator - związek chemiczny umożliwiający powstanie emulsji, oraz zapewniający jej trwałość. Gromadzi się na powierzchni granicznej obu faz tworzących emulsję, silnie zmniejszając napięcie powierzchniowe tej powierzchni, a nawet powiększając tę powierzchnię.
W naturze ważnym emulgatorem jest lecytyna rozpraszająca drobiny tłuszczy w wodnych roztworach białek i węglowodanów.
W przemyśle emulgatory mają duże zastosowanie nie tylko w produkcji żywności, ale także np. w górnictwie, produkcji farb, klejów, leków, kosmetyków, materiałów budowlanych, tworzyw gumowych itd...

Mieszanie oleju z wodą nie jest możliwe bez emulgatora.  Emulgatory umożliwiają tworzenie emulsji m. in. kremy i lotiony, z fazy tłuszczowej i wodnej.

Ponieważ w emulsjach powierzchnia styku dwóch faz (niemieszajacych się składników) jest bardzo duża, układ może być trwały tyko w przypadku, gdy siły napięcia powierzchniowego między fazami będą bliskie zeru. W przypadku przeciwnym faza rozproszona w bardzo krótkim czasie łączy się w fazę ciągłą i emulsja rozdziela się na dwie fazy ciągłe (zjawisko zwane koalescencją). Tak w przyrodzie, jak i w emulsjach tworzonych przez człowieka w celu obniżenia napięcia powierzchniowego między fazami wykorzystuje się substancje trzecie, zwane emulgatorami, tenzydami, środkami powierzchniowoczynnymi, których budowa powoduje, że umieszczają się one na granicy faz, jedną częścią "zanurzone" w fazie hydrofilowej a drugą w hydrofobowej. Tworząc taką monomolekularną warstewkę przyjmują na siebie "bycie granicą faz", a ponieważ ich powinowactwo do obu faz jest podobne, powodują praktycznie zanik napięcia powierzchniowego (dobre emulgatory) lub przynajmniej jego poważne obniżenie (środki powierzchniowe czynne) i tym sposobem stabilizują emulsje. Powinowactwo emulgatora do fazy olejowej i fazy wodnej określa parametr HLB (Hydrophilic-Liophilic Balance). Wartość HLB, zależna głównie od budowy cząsteczki, a dokładniej od stosunku części hydrofilowej do hydrofobowej, określa, czy dany środek powierzchniowo czynny stabilizuje lepiej emulsje O/W czy W/O. Umownie przyjęto skale HLB w zakresie 1 - 40. Wartość 1 odnosi się do kwasu olejowego, wartość 40 do laurylosiarczanu sodowego. Emulgatory o HLB <10 pozwalają wytwarzać emulsje typu W/O (są lepiej rozpuszczalne w fazie niepolarnej). HLB powyżej 10 predysponuje emulgator do użycia w emulsji O/W. Liczba HLB charakteryzuje się addytywnością , tzn. dla mieszaniny emulgatorów można ją obliczyć na podstawie wartości HLB poszczególnych składników i ich względnego udziału w mieszaninie.

Schemat budowy cząsteczki emulgatora

 

emulsja W/O

Ponieważ mechanizm obniżania napięcia powierzchniowego polega na tworzeniu cienkiej, najczęściej monomolekularnej warstewki na granicy faz, emulgator dodany do emulsji tylko do pewnego stężenia wspomaga tworzenie i utrzymanie emulsji, dodany w nadmiernej ilości nie powoduje już obniżenia napięcia powierzchniowego i nie gromadzi się więcej na granicy faz tylko tworzy skupiska (micele) w fazie ciągłej.

Emulgatory łączą ze sobą to co samo łączyć się nie chce (jak na zdjęciu obok) - fazę wodną i fazę olejową. Cząsteczki emulgatora ustawiają się na granicy faz, częściowo rozpuszczając się w jednej fazie i częściowo w drugiej. Dzięki temu stabilizują granicę między fazami i stąd krem, mleczko czy inny kosmetyk nie rozwarstwiają się.

---