Farba do brwi i rzęs w termoczułym żelu
- Poniedziałek, 12 sierpień 2019 10:48
Żel jest szczególnym rodzajem układu koloidalnego będący efektem koagulacji zolu.
Żele występują w naszym życiu codziennym. Przygotowanie deseru w postaci galaretki jest tego prostym przykładem. Galaretkę rozpuszczamy w gorącej wodzie następnie studzimy i obserwujemy zmianę konsystencji mieszaniny z ciekłej na „galaretowatą” - tworzy się żel. Żel nie musi mieć konsystencji „galaretowatej”. Przykładem żelu stałego twardego jest żel krzemionkowy tak zwany silikażel. Silikażele, ze względu na dużą porowatość znalazły zastosowanie jako adsorbenty. Spotykamy je często w życiu codziennym np. jako żwirek dla kotów lub w małych saszetkach w pudełkach do butów. Są szeroko stosowane w laboratoriach chemicznych jako środki suszące czy też w technikach chromatograficznych. Zarówno zol jak i żel są przykładami układu koloidalnego czyli układu złożonego z dwóch substancji, gdzie jedna z nich żel lub zol rozproszone są w rozpuszczalniku. Żelowanie polega na samorzutnym łączeniu się cząsteczek zolu w nowe trójwymiarowe struktury, które stanowią rusztowanie - sieć. Utworzona przestrzenna struktura jest utrzymywana dzięki wiązaniom wodorowym, oddziaływaniom jonowym, oddziaływaniom Van der Vaals᾿a. Pomiędzy elementami tego rusztowania zostaje uwięziony rozpuszczalnik. Jeśli jest nim woda tworzy się hydrożel. Rusztowaniem żelu mogą być różne substancje np. polimery. Polimery to grupa związków szeroko reprezentowana w życiu codziennym. Skrobia, celuloza, glikogen, peptydy, kwasy nukleinowe to przykłady polimerów naturalnych-biopolimerów.
PCV/polichlorek winylu/, PET/politereftalan etylenu/, PBTB /politerftalan butylenu/, ABS /kopolimer akrylonitrylowo-butadienowo-styrenowy/, hydroksyetyloceluloza, pochodne kwasu akrylowego to przykłady polimerów syntetycznych.
Ciekawą grupą polimerów zdolnych do tworzenia hydrożeli są poloxamery [1]. Są to amfifilowe kopolimery blokowe zbudowane z poli (tlenku etylenu) - poli (tlenku propylenu) - poli (tlenku etylenu) (PEO-PPO-PEO) o schematycznej budowie przedstawionej na rysunku 1. Poszczególne poloxamery różnią się ilością powtarzających się elementów x=z≠y (rys.1)
Rys.1 Schemat kopolimeru blokowego (PEO-PPO-PEO)
Niektóre z poloxamerów wykazują zdolność do termoasocjacji. Roztwory wodne poloxamerów pod wpływem wzrostu temperatury żelują czyli zachowują się odwrotnie niż większość polimerów, które pod wpływem wzrostu temperatury zmniejszają swoją lepkość. Dodatkowo po obniżeniu temperatury żel przechodzi z powrotem w roztwór i taki proces można wielokrotnie powtarzać.[2]
W firmie Venita FK realizowano projekt w ramach Osi priorytetowej I: Badania, rozwój i komercjalizacja wiedzy Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Łódzkiego na lata 2014-2020. Projekt dotyczył opracowania receptury preparatu do barwienia brwi i rzęs z zastosowaniem innowacyjnego termoczułego polimeru.
Barwienie brwi i rzęs jest zabiegiem kosmetycznym bardzo popularnym. Preparaty do barwienia brwi i rzęs są dwuskładnikowe. Jeden składnik – proszek, krem lub żel jako czynny składnik zawiera barwniki, drugi w postaci cieczy lub emulsji zawiera nadtlenek wodoru i działa jako aktywator dla składnika pierwszego. Bezpośrednio przed użyciem oba składniki należy zmieszać i zaaplikować na odpowiednią ilość czasu po czym zmyć. Do opracowanej receptury nowego produktu wprowadzono termoczuły polimer opatentowany przez firmę PolymerExpert [2]. Zastosowano jeden z gamy surowców producenta Expert Gel. Rysunek 2 przedstawia schematyczną budowę ExpertGeli. Są one rozgałęzionymi kopolimerami zbudowanymi z licznych bloków poloxamerowych PEO-PPO-PEO /bloki B/ przedzielonymi łącznikami mocznikowymi, uretanowymi /U/.
Rys. 2. Schematyczna budowa ExpertGeli
ExpertGele rozpuszczone w wodzie w temperaturze pokojowej zachowują się jak ciecze i wykazują niską lepkość. Po podniesieniu temperatury następuje termoasocjacja, lepkość wzrasta, roztwór przechodzi w żel. Formowanie żelu następuje na skutek samorzutnej asocjacji termoczułych elementów kopolimeru.
Hydrofobowe elementy zbliżają się do siebie tworząc mikrodomeny otoczone elementami hydrofilowymi jak schematycznie pokazano na rysunku 3.
Temp. pokojowa Temp. ciała
Temp. < LCST Temp. > LCST
Rys. 3 ExpertGele rozpuszczone w wodzie w temperaturze pokojowej i temperaturze ciała
Termoasocjacja polimeru związana jest z tym, że ExpertGele rozpuszczone w wodzie wykazują dolną krytyczną temperaturę mieszalności /LCST - lower critical solution temperature/ to znaczy taką temperaturę poniżej której możliwa jest nieograniczona mieszalność dla ściśle określonego stężenia polimeru- układ jest jednofazowy- i powyżej której układ staje się dwufazowy [3] (rys.4). LCST dotyczy także poli(winylopirolidonu), poli(N-izopropyloakryloamidu), pochodnych celulozy.
Rys. 4 Wykres typowych przemian fazowych dwuskładnikowego roztworu polimerów
Do realizacji projektu wybrano ExpertGel, który ma temperaturą żelowania zbliżoną do temperatury ciała. Oba składniki opracowanego produktu są o konsystencji rzadkiej cieczy. Po ich zmieszaniu mieszanina w dalszym ciągu jest półpłynna. Półpłynna konsystencja pozwala na precyzyjne zaaplikowanie preparatu na brwi i rzęsy. Produkt dokładnie pokrywa włoski brwi i rzęs oraz skórę. Dzięki temu jest możliwość precyzyjnego narysowania kreski na łuku brwiowym. Po naniesieniu, dzięki unikatowym własnościom ExpertGelu pod wpływem temperatury ciała preparat zmienia swoją konsystencję z półpłynnej na gęsty żel. Gęsty żel podczas barwienia dokładnie oblepia włoski, nie spływa z miejsca aplikacji i znacznie skraca czas wybarwienia.
Projekt został opracowany w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Łódzkiego Osi priorytetowej I: Badania, rozwój i komercjalizacja wiedzy Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Łódzkiego na lata 2014-2020.
Zofia Tołwińska- Stańczyk, Bogusława Lange, Agnieszka Grzegorzewska
Fabryka Kosmetyków VENITA sp. z o.o., ul. Pojezierska 90A, 91-341 Łódź
Literatura
1. F. Agnely, A. Djedour, A. Bochot, J.-L. Grossiord Properties of various thermoassociating polymers: pharmaceutical and cosmetic application. J. Drug Del. Sci Tech., 16(1) 3-10 2006.
2. Seminarium ExpertGel Technology & Aplication DKSH Warszawa 09.10.2018.
3. G. Bonacucina, G. Ponchel, C. Ringard, G.F., Palmieri, J.-L. Grossiord Rheological and adhesive properties of new thermoresponsive hyperbranched poly[ethylene oxide-b-propylene oxide-b-ethylene oxide] J. Drug Del. Sci Tech., 16(1) 59-64 2006.
4. Charlet G. Delmas G., Thermodynamic properties of polyolefin solutions at high temperature: 1. Lower critical solubility temperatures of polyethylene, polypropylene and ethylene-propylene copolymers in hydrocarbon solvents. Polymer 22:1181-1189 1981.
