Le Emulsioni in cosmetica. Le emulsioni rappresentano una delle principali forme cosmetiche, si tratta di sistemi bifasici molto apprezzati in cosmetologia in virtù dell'elevata versatilità.

Da un punto di vista tecnologico, le emulsioni rientrano nella categoria delle dispersioni colloidali, termine con il quale vengono indicati dei sistemi eterogenei che generalmente appaiono torbidi e sono costituiti da una sostanza (liquida, solida o gassosa) dispersa in una seconda sostanza (liquida o gassosa) definita fase disperdente. Le particelle che costituiscono le dispersioni colloidali hanno dimensioni comprese tra 1 nm e 1 µm e in base allo stato di aggregazione delle due fasi, i sistemi colloidali vengono divisi in sol, gel, aerosol ed emulsioni.

I sol sono costituiti da piccolissime particelle di solido disperse in un solvente e risultano abbastanza simili alle soluzioni vere e proprie.
I gel sono dispersioni colloidali nelle quali la fase dispersa non è più libera di muoversi, ma forma un reticolo tridimensionale che trattiene, al suo interno, la fase disperdente.
La differenza tra i sol e i gel è la consistenza, fluida nel primo caso e gelatinosa nel secondo. Aumentando la concentrazione delle particelle, da un sol si può passare allo stato di gel; viceversa, per diluizione di un gel si può tornare a un sol. Anche la temperatura può favorire la transizione da sol a gel e viceversa. Ad esempio, la gelatina animale è un gel reversibile, in quanto al variare della temperatura può passare da gel a sol e viceversa. L’albume d’uovo, invece, una volta coagulato in seguito a riscaldamento, non torna più allo stato di sol. Gli aerosol sono costituiti da particelle solide disperse in un gas (fumo, smog) o da particelle liquide disperse in un gas (nebbia).
Infine le emulsioni sono formate da due liquidi, uno dei quali è disperso nell’altro in forma di goccioline. Il liquido disperso costituisce la cosiddetta “fase interna” (fase discontinua), mentre l’altro liquido è defi nito “fase esterna” (fase continua). Per fare un esempio di sistema bifasico, basta pensare a una miscela di acqua e olio: trattandosi di liquidi non miscibili, essi tendono a rimanere separati in due fasi ben distinte. Con il termine “fase oleosa” si intende qualsiasi sostanza che si comporta come l’olio nei confronti dell’acqua; al contrario, con il termine “fase acquosa” si intendono quelle sostanze che, nei confronti dell’olio, si comportano come l’acqua.
Torniamo all’esempio precedente e versiamo un po’ di olio in un recipiente contenente acqua: l’olio si dispone in superficie e galleggia, restando ben separato dall’acqua. Se agitiamo intensamente il recipiente per un po’ di tempo, otteniamo una dispersione di goccioline di olio in acqua; tuttavia, dopo poco tempo, le goccioline di olio si riuniscono tra loro formando un’unica fase che torna a galleggiare. Se ripetiamo l’esperimento aggiungendo qualche goccia di detersivo, osserviamo che le goccioline di olio risultano stabilizzate. Da queste semplici osservazioni si capisce che le emulsioni sono dei sistemi instabili, in quanto le goccioline della fase dispersa, per affinità, tendono a riunirsi tra loro per formare uno strato liquido distinto. Per questo, nella preparazione delle emulsioni, si aggiungono degli agenti specifi ci (emulsionanti), che si dispongono sulla superfi cie delle particelle liquide disperse e ne aumentano l’affinità per le particelle della fase disperdente.

Le emulsioni cosmetiche
Pare che le emulsioni cosmetiche fossero note già ai tempi degli antichi Greci, che utilizzavano il Ceratum galeni, una preparazione cosmetica di consistenza cremosa formata da olio d’oliva, cera d’api e acqua di rosa. In campo dermocosmetico le emulsioni, rispetto ai prodotti monofasici (idroliti, oleoliti), offrono numerosi vantaggi, in particolare consentono di incorporare all’interno dello stesso prodotto ingredienti diversi per proprietà chimicofisiche, che manifestano un’azione sinergica a livello cutaneo. Inoltre, la variazione qualiquantitativa dei componenti di base delle emulsioni consente di modulare la texture dei prodotti, ottimizzandone le proprietà sensoriali.
Le emulsioni cosmetiche possono essere fluide (latti) o cremose (creme) e a livello cutaneo sono in grado di svolgere funzioni detergenti, idratanti, nutrienti, a seconda della loro composizione e delle proprietà delle sostanze funzionali in esse contenute.
Da un punto di vista formulativo le emulsioni vengono prodotte fornendo al sistema energia meccanica (agitazione) e termica (riscaldamento) in modo da ridurre al minimo le dimensioni degli aggregati molecolari e, di conseguenza, la tensione interfacciale tra le fasi. Attraverso questo processo la fase dispersa viene ridotta a minuscole goccioline che, grazie all’azione degli emulsionanti, risultano stabilizzate nella fase disperdente.

Tipi di emulsioni
In campo cosmetico si utilizzano diversi tipi di emulsioni, che differiscono tra loro per la composizione quali-quantitativa delle fasi, per i sistemi emulsionanti utilizzati oppure, semplicemente, per le sostanze funzionali in esse incorporate. In generale, quando la fase interna è acquosa e quella esterna oleosa, le emulsioni vengono definite “acqua in olio” (A/O); in caso contrario si parla di emulsioni “olio in acqua” (O/A).
Per farsi un’idea delle percentuali di ingredienti utilizzate in questi due tipi di emulsione è sufficiente ricorrere al seguente schema:

EMULSIONI O/A
fase disperdente: acqua 75%
fase dispersa: olio 20%
emulsionanti: 5%

EMULSIONI A/O
fase disperdente: olio 30-40%
fase dispersa: acqua 50-65%
emulsionanti: 5-10%

Le emulsioni O/A sono particolarmente indicate per veicolare sostanze idrofile (affini all’acqua) e risultano gradevoli al tatto in virtù della bassa untuosità; esse manifestano un eff etto idratante immediato, inoltre l’evaporazione dell’acqua presente nella fase disperdente consente di ottenere un effetto rinfrescante in seguito all’applicazione cutanea.
Le emulsioni A/O risultano più untuose al tatto e manifestano un ottimo effetto emolliente grazie alla fase disperdente lipofila che forma un sottile film sulla pelle e manifesta proprietà occlusive e idratanti a lungo termine. In virtù della loro composizione, queste emulsioni consentono di incorporare e proteggere sostanze liposolubili come le vitamine. In generale le emulsioni A/O risultano particolarmente scorrevoli, lubrifi canti e adatte al massaggio, tuttavia la fase disperdente (grassa) le rende suscettibili a fenomeni di ossidazione in seguito all’esposizione ad agenti esterni (luce...). Sebbene la cosmetologia moderna abbia a disposizione oli più leggeri, rispetto a quelli utilizzati nel passato, le emulsioni A/O sono poco indicate per le pelli particolarmente grasse e nelle zone in cui il clima è eccessivamente caldo e umido.
Infine esistono le emulsioni multiple, complessi indicati come A/O/A o O/A/O a seconda delle percentuali delle fasi. Queste emulsioni tecnologicamente avanzate consentono un rilascio protratto delle sostanze funzionali in esse contenute, inoltre permettono di incorporare in un’unica preparazione ingredienti tra loro incompatibili, migliorandone la stabilità.

Come riconoscere il tipo di emulsione

metodo della diluizione: si distende sul palmo di una mano una piccola quantità di emulsione e si aggiungono alcune gocce di acqua. Se queste si diluiscono immediatamente si tratta di un’emulsione O/A, in caso contrario si tratta di un’emulsione A/O.
metodo dei coloranti: è più complesso e si basa sul principio secondo cui l’aggiunta di un colorante idrosolubile in polvere determina una colorazione uniforme nelle emulsioni O/A e disomogenea nelle emulsioni A/O. La situazione si inverte nel caso di un colorante liposolubile.
metodo della conducibilità: si tratta di un metodo strumentale che sfrutta il principio secondo cui l’acqua presenta una maggiore conducibilità elettrica rispetto all’olio. Per questo, se attraverso un’emulsione si registra passaggio di corrente, si tratta di un sistema O/A.
L’aspetto delle emulsioni dipende dalle dimensioni della fase dispersa: nelle emulsioni comuni, che appaiono bianche od opache, il diametro delle goccioline disperse varia tra 0,5 e 20 µm. Quando le goccioline assumono dimensioni colloidali (da 1 nm a 1 µm), non si osservano più fenomeni di rifrazione della luce, di conseguenza le emulsioni appaiono trasparenti e si parla di microemulsioni.

Gli emulsionanti
Gli emulsionanti possono essere divisi in due grandi gruppi: i tensioattivi e le sostanze ad azione stabilizzante.
I tensioattivi sono molecole formate da una parte idrofila (affine all’ambiente acquoso) e da una lipofila (affine all’ambiente oleoso). Grazie a questa doppia affinità, gli emulsionanti agiscono sulla superficie di contatto tra le diverse fasi e riducono la tensione interfacciale tra esse, permettendo l’interazione di sostanze che normalmente non si mescolerebbero e favorendo così il processo di emulsionamento. I tensioattivi vengono classificati in base al sistema dell’HLB (Hydrophilic Lipophilic Balance) di William C. Griffin, che viene calcolato facendo il rapporto tra il peso molecolare della parte idrofila e quello totale del tensioattivo, diviso 5:
HLB=1/5(PM parte idrofila/PM totale)
Un tensioattivo esclusivamente idrofilo presenta HLB = 20, mentre un tensioattivo esclusivamente lipofilo presenta HLB = 0, pertanto l’intervallo di definizione della scala HLB è compreso fra 0 e 20 e tanto maggiore è il numero di HLB, tanto più la molecola è idrofila. I tensioattivi con HLB compreso tra 2 e 6 risultano particolarmente lipofili e vengono utilizzati per stabilizzare le emulsioni A/O; i tensioattivi con HLB compreso tra 8 e 16 sono idrofili e vengono utilizzati nella formulazione delle emulsioni O/A; i tensioattivi con HLB compreso tra 6 e 8 presentano un’idrofilia intermedia e vengono utilizzati in miscela con altri tipi di emulsionanti.
Le sostanze ad attività stabilizzante rafforzano il film interfacciale tra i due liquidi dell’emulsione e aumentano la viscosità della fase disperdente, ritardando i fenomeni di cremaggio e coalescenza. Generalmente si tratta di colloidi idrofili che possono essere di origine naturale (gomma arabica, gomma adragante, alginati, bentonite), semisintetica (metilcellulosa, idrossietilcellulosa) o sintetica (polivinilpirrolidone PVP).

Instabilità fisica delle emulsioni
La stabilità delle emulsioni è fondamentale per garantire l’efficacia degli ingredienti, il mantenimento delle proprietà organolettiche e, più in generale, la conservazione del prodotto nel tempo. Tuttavia può capitare di osservare contro luce il contenitore di un cosmetico e di vedere che all’interno il contenuto non appare omogeneo, ma si presenta sedimentato o diviso in due fasi. In questo caso, ovviamente, il prodotto non deve essere utilizzato e la prima cosa da fare è cercare di capire la causa di questo fenomeno, che può essere il risultato dello stoccaggio del prodotto in un luogo non adatto (ad esempio, in presenza di fonti di calore) oppure di un difetto di formulazione. Le cause che provocano l’instabilità di un’emulsione possono dipendere dalla scelta sbagliata del tipo e della quantità di emulsionante, ma anche dall’errata valutazione del rapporto tra la fase acquosa e quella oleosa. Errori comuni, che tuttavia possono costare molto cari alle aziende e ai professionisti. Esistono poi altre cause che possono portare alla “rottura” delle emulsioni, tra cui: reazioni di incompatibilità tra i componenti, temperature eccessive durante le fasi di riscaldamento e raffreddamento, difetti del packaging...
Al fine di migliorare il rapporto con le aziende e con i clienti è bene saper riconoscere le principali modificazioni strutturali che si possono osservare nelle emulsioni.
Il cremaggio indica una situazione piuttosto comune nelle emulsioni fluide O/A e prende il nome dal comportamento del latte, che in alcuni casi presenta uno strato di grasso in superficie. Per quanto riguarda le emulsioni A/O si osserva una situazione particolare, definita sedimentazione, in cui le goccioline della fase dispersa tendono ad aggregarsi verso il basso. Questi fenomeni sono conseguenti all’azione della forza di gravità, che agisce diversamente sulle due fasi, favorendone la separazione. Generalmente il cremaggio e la sedimentazione sono processi reversibili ed è possibile ripristinare la struttura dell’emulsione agitando il prodotto.
Talvolta, tuttavia, l’agitazione non è sufficiente a far tornare l’emulsione nelle condizioni iniziali, in quanto ha avuto inizio il processo della flocculazione, attraverso il quale le particelle della fase dispersa si uniscono a gruppi tra loro separati da un sottile strato di fase disperdente. Questa situazione anticipa la “rottura” irreversibile dell’emulsione. In seguito alla flocculazione gli agglomerati della fase dispersa possono unirsi tra loro e formare un unico aggregato di dimensioni maggiori; questo processo, definito coalescenza, può continuare fino alla rottura totale dell’emulsione e alla sua separazione definitiva nelle due fasi.

Oltre alla giusta percentuale delle fasi e alla scelta del miglior sistema emulsionante, esistono alcuni additivi fondamentali ad assicurare la buona conservazione delle emulsioni, tra questi:
antiossidanti: proteggono le emulsioni e le sostanze funzionali in esse contenute dai fenomeni di ossidazione. Inoltre, molti di essi svolgono un’azione antiossidante a livello cutaneo, catturando i radicali liberi e contrastando lo stress ossidativo;
umettanti: riducono l’evaporazione dell’acqua non solo nel contenitore (evitando che il prodotto si disidrati e si secchi), ma anche in seguito ad applicazione cutanea (aumentando la durata dell’effetto del trattamento);
preservanti: le emulsioni O/A risultano più facilmente inquinabili, in quanto presentano un maggior contenuto di acqua (terreno di crescita per i microrganismi). È bene tenere presente che l’inquinamento microbico del prodotto può verificarsi tutte le volte che lo si utilizza, prelevandolo dal contenitore con le mani. Per questo il sistema preservante risulta particolarmente importante.

Altre emulsioni
Per rispondere alle esigenze sempre più specifiche dei consumatori, la ricerca cosmetica ha elaborato nuovi tipi di emulsioni, che consentono di migliorare l’applicazione dei prodotti e ottenere effetti più naturali. Le microemulsioni, come abbiamo visto, appaiono trasparenti e rispetto alle emulsioni tradizionali risultano termodinamicamente più stabili. Gli emulgel rappresentano un sistema intermedio tra le emulsioni O/A e i gel e risultano particolarmente gradevoli durante l’applicazione cutanea, in quanto si rompono sulla pelle e liberano l’olio in essi contenuto, formando sull’epidermide un film uniforme e non untuoso. In cosmetologia vengono utilizzati prevalentemente nella preparazione di latti emollienti, creme gel idratanti, doposole...
Le emulsioni colorate hanno avuto molto successo nell’industria del makeup; si tratta di normali emulsioni O/A alle quali vengono aggiunti diversi tipi di pigmenti, a seconda del prodotto desiderato. Questi sistemi risultano particolarmente utili per la formulazione di fondotinta, eye-liner e mascara. Per quanto riguarda i fondotinta, la colorazione finale è ottenuta mescolando diversi pigmenti, inoltre, a seconda della percentuale di pigmenti bianchi e colorati, è possibile ottenere dei prodotti quasi trasparenti o fortemente coprenti.
Nelle emulsioni siliconiche (A/S) la fase lipidica è costituita prevalentemente da siliconi: si tratta di sistemi che offrono il vantaggio di poter realizzare formulazioni particolarmente gradevoli e sicure. I siliconi sono inodori, non si
alterano, non irrancidiscono e assicurano un’ottima stendibilità del prodotto.

ELADREN Emulsione

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