Herramienta sistemática de formulación : uso de diseño de mezclas para evaluar el efecto de las variables de formulación sobre la estabilidad y textura en emulsiones cosméticas

Abstract

Las emulsiones son sistemas claves en la industria cosmética debido a su versatilidad y alta demanda. Sin embargo, para cumplir con las expectativas del consumidor, el diseño de estos productos presenta grandes desafíos en cuanto a su formulación. En el presente trabajo, se evaluó el efecto de emulsificantes, emolientes y modificadores reológicos, ingredientes clave para controlar la estabilidad y la textura de las emulsiones. Como primera fase del proyecto, mediante un diseño de mezclas, se variaron tres emulsificantes (Tensoactivo 1, Tensoactivo 2 y Tensoactivo 3) y tres emolientes (triglicérido caprílico/cáprico, cocoato de isoamilo y aceite de jojoba) en una fórmula base logrando optimizar una emulsión en función de la estabilidad y textura. Con la emulsión optimizada obtenida como un sistema estable y fluido, se evaluó el impacto de tres modificadores reológicos (goma xantana, hidroxietilcelulosa y carbómero) siguiendo de nuevo, un diseño de mezclas. Para caracterizar los sistemas, se utilizó centrifugación analítica, reología, tensión interfacial y texturómetro.

Con el diseño se identificó que el Tensoactivo 1 generó emulsiones más estables, con índices de inestabilidad menores a 0,7 y velocidad de separación inferiores a 28,54 µm/s. Contrario al Tensoactivo 2 y Tensoactivo 3 que presentaron índices de inestabilidad superiores a 0,75 y velocidades de separación de hasta 59 y 194 µm/s respectivamente. Además, se evidenció que los modificadores reológicos aumentan la estabilidad de los sistemas, reduciendo los índices de inestabilidad y disminuyendo hasta tres veces la velocidad de separación.

Los modificadores reológicos demostraron tener la mayor influencia en: índice de consistencia, módulo elástico, extensibilidad y trabajo de adhesión. Esto se refleja en un aumento significativo en estos parámetros en comparación con las formulaciones que contenían solo tensoactivos. Todo lo anterior permite concluir que, con ayuda del diseño de mezclas, se logró evaluar el efecto de los ingredientes en las emulsiones para optimizar la estabilidad y predecir la textura. Lo encontrado permite realizar formulaciones de manera eficiente y sistemática con ayuda de las ecuaciones obtenidas (Texto tomado de la fuente).

Emulsions are key systems in the cosmetics industry due to their versatility and high demand. However, to satisfy the consumer expectations, the design of these products presents big challenges in their formulation. In the present work, the effect of emulsifiers, emollients and rheological modifiers, key ingredients to control the stability and texture of emulsions, was evaluated. As a first phase of the project, through a mixture design, three emulsifiers (Surfactant 1, Surfactant 2 and Surfactant 3) and three emollients (caprylic/capric triglyceride, isoamyl cocoate and jojoba oil) were varied in a base formula, obtaining an emulsion optimization based on stability and texture. With the optimized emulsion obtained as a stable and fluid system, the impact of three rheological modifiers (Xanthan gum, Hydroxyethylcellulose and Carbomer) was evaluated again following a mixture design. To characterize the systems, analytical centrifugation, rheology, interfacial tension and texturometer were used.

The design identified that Surfactant 1 generated more stable emulsions, with instability indices less than 0.7 and separation velocity lower than 28.54 µm/s. In contrast, Surfactant 2 and Surfactant 3 has instability indices greater than 0.75 and separation velocities of up to 59 and 194 µm/s respectively. In addition, rheological modifiers increase the stability of the systems, reducing instability indices and decreasing the separation speed up to three times. Rheological modifiers have the most influence on: consistency index, elastic modulus, extensibility and work of adhesion. This is seen in a significant increase in these parameters compared to formulations containing only surfactants. All of the above allows us to conclude, with the help of mixture design, it was possible to evaluate the effect of ingredients in emulsions to optimize stability and predict texture. This results allow formulations to be made efficiently and systematically with the help of the equations obtained.