Vantaggi nell’uso di idrotalciti come veicoli di
ingredienti cosmetici
Le idrotalciti intercalate con igredienti cosmetici:
possono essere inserite in formulazioni a uso topico (polveri, creme, gel, crema-gel, paste,
sospensioni, film ecc.) e a uso buccale-orale (polveri, paste, geli, compresse, capsule, film ecc.)
contengono ingredienti attivi in alta percentuale (loading elevato)
la loro preparazione è “scalabile” e si possono preparare con metodi e in quantità industriali
sono degli ottimi “contenitori” in grado di proteggere le molecole intercalate (luce, temperatura,
umidità, ossigeno) aumentandone stabilità e durata
evitano i danni derivanti dal contatto con ingredienti attivi deteriorati (ossidazione, decarbossilazione,
idrolisi, fotodegradazione, degradazione in generale)
aumentano la biodisponibilità locale dei principi attivi intercalati in quanto si trovano immagazzinati in
forma molecolare
controllano, con meccanismo noto, il rilascio della sostanza intercalata e permettono la realizzazione
di formulazioni a rilascio controllato (prolungato) dei principi attivi,
opportunamente veicolate non permettono il rilascio topico dell’ingrediente contenuto (es. filtri solari)
evitandone il contatto diretto con la cute quindi limitano l’insorgenza di effetti nocivi sia a insorgenza
immediata che ritardata
esercitano un’azione eudermica sono quindi indicate per formulazioni destinate a pelli sensibili
da sottolineare inoltre che questi materiali non sono tossici ma perfettamente biocompatibili e
possono essere somministrati anche per via orale
se somministrate per via topica sono in grado di migliorare anche le caratteristiche reologiche
favorendo lo scorrimento (estrudibilità, spandibilità, spalmabilità)
IDROTALCITI NON MODIFICATE IDROSSI NITRATO E FOSFATI DI
ZIRCONIO
Le idrotalciti possono essere usate come scambiatori anionici sfruttando la loro capacità di intercalare nella
regione interstrato una grande varietà di ingredienti attivi.
Gli idrossi nitrati sono specie simili alle idrotalciti ma prive di alluminio, sono ideali per utilizzazioni in
campo cosmetico come cattura odori o per formulazioni farmaceutiche cosmetiche per il rilascio
controllato e la protezione degli ingredienti/principi attivi.
Confrontati con altre specie host quali ciclodestrine, zeoliti, fullereni, le idrotalciti e gli idrossi nitrati hanno i
vantaggi di :
intercalare facilmente un ampia gamma di anioni senza limitazioni dovute alle dimensioni o alla densità di
carica, hanno elevata cristallinità, aspect ratio e capacità di scambio, possono essere prodotti
industrialmente a prezzi economici, infine la struttura lamellare protegge la specie guest da fenomeni
ossidativi, fotodegradativi, e nelle opportune condizioni ne permette il rilascio in modo controllato.
Prodotto
Formula
Caratteristiche
(Å)*
CODE
MgAl-carbonato
MgAl-cloruro
MgAl-nitrato
ZnAl-carbonato
ZnAl-cloruro
ZnAl-nitrato
Mg4Al2(OH)12(CO3)•3H2O
Mg2Al(OH)6(Cl)•1.5H2O
Mg2Al(OH)6(NO3)•1.5H2O
Zn4Al2(OH)12(CO3)•3H2O
Zn 2Al(OH)6(Cl)•1.5H2O
Zn 2Al(OH)6(NO3)•1.5H2O
Acid scavenger
Scambiatore ionico
Scambiatore ionico
Acid scavenger
Scambiatore ionico
Scambiatore ionico
7.6
7.8
8.9
7.6
7.8
HTM-106
HTM-107
HTM-108
HT-206
HT-207
HT-208
8.9
*: Distanza interstrato
Prodotto
Formula
Caratteristiche
Mg-idrossi nitrato
Zn-idrossi nitrato
α-Zirconium
Phosphate
γ -Zirconium
Phosphate
Mg5(OH)8(NO3)2·2H2O
Zn5(OH)8(NO3)2·2H2O
Zr(HPO4)2 H2O
Scambiatore ionico
Scambiatore ionico
Scambiatore ionico
Cattura ammine
Scambiatore ionico
Cattura ammine
Zr(PO4)(H2PO4) · 2H2O
2
(Å)*
CODE
8,9
HN-101
HN-102
ZP-101
ZP-102
Specialità agenti gelificanti per oli
Descrizione prodotto
%*
(Å)#
MgAl-stearato
MgAl-lattato
MgAl-gluconato
MgAl-oleato
MgAl-docecilsofato
MgAl-diottil solfosuccinato
58
30.5
49
30
14.6
14.4
56.5
67.3
26
29
Descrizione prodotto
%*
(Å)#
ZnAl-dodecanoato
ZnAl-stearato
ZnAl-lattato
ZnAl-gluconato
ZnAl-oleato
41
50
24
40.5
50
23
32
14.6
14.4
32
* % massa compatibilizzante;
#
CODE
HTM-138
HTM-142
HTM-143
HTM-134
HTM-127
HTM-126
CODE
HTM-241
HTM-238
HTM-242
HTM-243
HTM-234
distanza interstrato.
Specialità Coloranti
L’introduzione di anioni contenenti particolari gruppi funzionali, quali coloranti azoici, permettono l’utilizzo
delle idrotalciti anche come tinte per vestiti, coloranti alimentari, pigmenti per vernici e inchiostri per stampe
a colori.
Nome
Descrizione prodotto
Gemalite-AX
Gemalite-FF
Gemalite-FL
Gemalite-MA
HT-MgAl-E142
HT-ZnAl-E131
Prozalite-AX
Prozalite-FF
ProzaliteFL
ProzaliteMA
HT
HT
HT
HT
HT
HT
HT
HT
HT
HT
MgAl intercalata con arancio xilenolo
MgAl intercalata con fenolftaleina
MgAl intercalata con fluoresceina
MgAl intercalata con metilarancio
ZnAl intercalata con colorante E142
ZnAl intercalata con colorante E131
ZnAl intercalata con arancio xilenolo
ZnAl intercalata con fenolftaleina
ZnAl intercalata con fluoresceina
ZnAl intercalata con metilarancio
%*
(Å)#
45,6
44
45
60
73
66
37,5
35,5
36,5
51,5
20
18
16.4
24.2
20
18
16
24
CODE
HTM-216
HTM-217
HTM-222
HTM-223
HTM-219
HTM-218
HTM-239
HTM-240
HTM-241
HTM-238
* % massa compatibilizzante; # distanza interstrato
UVA-UVB protector
Nome
Descrizione prodotto
%*
(Å)#
Gemalite-BPH
Gemalite-EUS
Gemalite-pAB
Prozalite-BHP
Prozalite-pAB
MgAl- benzofenone solforato
MgAl- Eusolex®
MgAl- para-amminobenzoato
ZnAl- benzofenone solforato
ZnAl- para-amminobenzoato
49
16.1
40
41
32,5
14.8
16.1
14.8
* % massa compatibilizzante;
#
distanza interstrato.
3
CODE
HTM-120
HTM-129
HTM-148
HTM-220
HTM-248
ANTIMICROBICI ANTIOSSIDANTI
Nome
Descrizione prodotto
Gemalite-ASC
Gemalite-BZ
Gemalite-CIT
Gemalite-dCBZ
Gemalite-FER
Gemalite-pHBZ
Gemalite-SAL
Gemalite-SOR
Prozalite-ASC
Prozalite-BZ
Prozalite-CIT
Prozalite-dCBZ
Prozalite-FER
Prozalite-pHBZ
Prozalite-SAL
Prozalite-SOR
MgAl- ascorbato
MgAl- benzoato
MgAl- citrato
MgAl- di cloro benzoato
MgAl- fenil propenoato (ferulato)
MgAl- p-OH-benzoato
MgAl- salicilato
MgAl- sorbato
ZnAl-salicilato
ZnAl-benzoato
ZnAl- citrato
ZnAl- di cloro benzoato
ZnAl-ferulato
ZnAl- p-OH benzoato
ZnAl- salicilato
ZnAl-sorbato
* % massa compatibilizzante;
#
distanza interstrato.
4
%*
(Å)#
CODE
46
37
32-48
48
48.5
40
40
35
38
30
25-40
40
40
32.5
12.8
15.5
12.1
16.8
17.3
15.3
15.4
17.3
12.8
15.5
12.1
16.8
17.4
15.3
32
15.4
HTM-115
HTM-119
HTM-158
HTM-124
HTM-128
HTM-136
HTM-159
HTM-137
HT-215
HT-219
HT-258
HT-224
HT-228
HT-236
HT-259
HT-237
ESEMPIO SCHEDA TECNICA
BUSINESS AREA HEALTH CARE- COSMETICS
IDROTALCITE ZINCO
ALLUMINIO CITRATO
INCI NAME: Zinc/Aluminum/Hydroxide/Citrate
CHEM. IUPAC NAME: [2-Hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic
acid (-1)] hexadecahydroxybis(aluminium)hexazinc
FUNZIONE: adsorbente, regolatore di pH.
DESCRIZIONE
L’idrotalcite
Zinco
Alluminio
citrato
è
una
idrotalcite intercalata con l’anione citrato.
L’idrotalcite Zinco Alluminio Citrato è consigliata
in formulazioni per uso cosmetico, in particolare
in deodoranti, dove si esplicano i vantaggi legati al
confinamento
del
principio
attivo
all’interno
VANTAGGI DERIVANTI DALL’USO DI IDROTALCITI
Le idrotalciti sono un ottimo “contenitore” con elevato
loading (carico di ingrediente attivo) in grado di
proteggere le molecole intercalate dagli agenti
atmosferici (luce, temperatura, umidità, ossigeno)
aumentandone stabilità e durata,
controllano, con meccanismo noto, il rilascio della
sostanza intercalata e permettono la realizzazione di
formulazioni a rilascio controllato (prolungato) dei
principi attivi,
esercitano un’azione adsorbente, eudermica sono
quindi indicate per formulazioni destinate a pelli
sensibili, impure, grasse, demineralizzate,
evitano i danni derivanti dal contatto con ingredienti
attivi deteriorati (ossidazione, decarbossilazione,
idrolisi, fotodegradazione, degradazione in generale).
dell’idrotalcite.
CARATTERISTICHE FISICO-CHIMICHE
COLORE
solido bianco sporco
GRANULOMETRIA
2-15 m
FORMULA
Zn6Al3 (OH)18(C6H5O7) 5H2O
DISTANZA INTERSTRATO12
(%) INTERCALATO
UMIDITÀ
VANTAGGI NELLA FORMULAZIONE COSMETICA
Può essere inserita in formulazioni a uso topico
(polveri, creme, gel, crema-gel, paste, sospensioni,
film ecc.)
Å
La polvere microfine è facilmente e omogeneamente
disperdibile, non lascia aloni.
20 (%) weight
max 9%
Il prodotto non è tossico ma perfettamente
biocompatibile in formulazioni topiche ne migliora
anche
le caratteristiche reologiche (estrudibilità,
spandibilità, spalmabilità favorendo lo scorrimento.
aumenta la biodisponibilità locale dei principi attivi
intercalati in quanto si trovano immagazzinati in forma
molecolare.
5
CARATTERISTICHE GENERALI
I solidi lamellari non hanno solo una funzione di “contenitore” che stabilizza e controlla il rilascio dell’attivo
ma svolgono anche numerose altre funzioni sia nei confronti della zona di applicazione (pelle nel caso di un
cosmetico) che nei confronti della formulazione di cui entra a far parte. Nei confronti della pelle svolgono in
generale azione eudermica, protettiva, lenitiva, adsorbente e antilucido. La presenza del solido
lamellare nella formulazione risulta essere un valore aggiunto sia in formulazioni sottoforma di polveri che
liquide o semisolide (creme, geli, paste ecc). Nel caso di polveri il suo contatto diretto con la pelle consente
di esplicare le attività precedentemente elencate (eudermica, protettiva, lenitiva, adsorbente e antilucido) e
le sue dimensioni micrometriche rendono sicura l’applicazione in quanto le particelle non saranno in grado
di penetrare nelle cellule. Nel caso dei dell'impiego come in formulazioni deodoranti, l'organizzazione
strutturale e le dimensioni non permettono di irritare e rigonfiare (edema) le cellule dei dotti di escrezione del
sudore ostruendone il lume, ma permettono di adsorbire il sudore già escreto. Oltre questa funzione di
adsorbimento in generale è interessante sottolineare come proprio l'assorbimento specifico di molte
sostanze, di natura acida responsabili del cattivo odore, sia in grado di attivare il meccanismo che consente
la liberazione delle molecole immagazzinate all'interno della struttura lamellare, acido citrico in questo caso
con effetto regolatore del valore di pH.
Deodoranti a base di HTlc possono essere utilizzati su pelli umide e anche dopo la depilazione.
Nel caso di formulazioni liquide o semisolide i vantaggi legati alla presenza dell’host lamellare, noto agente
reologico in grado di controllare la viscosità, sono riscontrabili sia in termini di conservazione che di
usability del prodotto finito. Queste matrici( host) infatti influiscono sulle proprietà reologiche del prodotto
aumentandone la scorrevolezza. La presenza di questo composto lamellare quindi migliora le performances
del prodotto sia a fini della stabilità che dell’applicazione (estrudibilità, scorrevolezza e spalmabilità).
Grazie alla sua presenza nella formulazione infatti anche veicoli rigidi dal punto di vista strutturale
(microstruttura), poco scorrevoli e con un comportamento plastico assumono un comportamento
pseudoplastico (tissotropico). Ciò significa che si mostrano abbastanza viscosi in condizioni di riposo,
proprietà desiderabile in fase di conservazione al fine di evitare fenomeni di separazione di fase o di
sedimentazione, e diminuiscono la loro viscosità a seguito di sollecitazioni, caratteristica desiderabile in fase
di estrusione/prelevamento e applicazione. I veicoli pseudoplastici inoltre non presentano un limite di
scorrimento (al di sotto del quale non scorrono) risultando maneggevoli e gradevoli per l’utilizzatore.
CARATTERISTICHE DEL SOLIDO LAMELLARE/ACIDO CITRICO.
Il materiale intercalato SOLIDO LAMELLARE/ACIDO CITRICO è un prodotto composito nanostrutturato
inorgano/organico costituito da una fase continua nella quale una componente di dimensioni nanometriche è
dispersa omogeneamente: i due componenti mantengono le loro identità chimiche. Più precisamente il
solido lamellare è la fase inorganica continua (host) in cui il citrato è omogeneamente disperso (guest). La
forma guest viene stabilizzata ricevendo protezione dall’host (luce, umidità, temperatura, ecc); la natura dei
legami intercorrenti permette al guest di muoversi e di essere rilasciato in modo controllato.
Le molecole di guest si dispongono in modo ordinato all’interno dell’host formando uno strato “quasi liquido”
che nel momento del rilascio consente una liberazione dell’attivo in forma molecolare migliorandone le
caratteristiche di dispersione ed emulsionamento.
VANTAGGI APPORTATI DALL’HOST: PELLE
Nei confronti della pelle HTlc svolge azione eudermica, riparatrice, protettiva, lenitiva, adsorbente e
antilucido. Tutte queste attività, largamente descritte in pubblicazioni scientifiche, rendono tali solidi lamellari
interessanti anche sotto il profilo funzionale in quanto queste attività possono essere coadiuvanti dell’attivo
come, nel caso specifico, del citrato che viene impiegato come regolatore del pH.
Oltre alla sinergia di azione host-guest nei confronti del trattamento cosmetico per cui la formulazione sarà
indicata, è possibile inoltre individuare un altro effetto positivo esplicato dall’host nei confronti della pelle e
quindi della compliance dell’utente. In questo caso si ha un duplice effetto: i) l’inclusione dell’attivo nell’host
evita il contatto diretto della pelle con la quantità totale di acido citrico presente nella formulazione, poiché
esso sarà ceduto gradualmente e in maniera controllata, ii) l’host ha un’azione lenitiva.
F. Cavani, F. Trifirò, A. Vaccari. Hydrotalcite-type anionic clays: preparation, properties and applicationy. Catal. Today 11(2),
173-301, 1991
6
Lion Corp. Jpn Patent 6099257, 1985.
M. Nuobo, Y. Masaru. Poultices containing solubile polymers and hydrotalcite. Jpn Patent 60260512, 1985.
Autori vari. Il manuale del cosmetologo. Tecniche nuove editore, Milano 2007. Cap. IX.
Filtri solari: impiego di argille anioniche lamellari per migliorare l’efficacia e la stabilità. L. Perioli, V. Ambrogi. Kosmetica
(2008) 3, 64-67.
Argille anioniche nei cosmetici: skin care e make up. L. Perioli, E.Massetti. Kosmetica, (2009) 8, 34-39 e ref ivi citate
Uso di argille anioniche come deodoranti e assorbiodori. L. Perioli, E. Massetti. Kosmetica, (2009), 30-33 e ref ivi citate.
VANTAGGI APPORTATI DALL’HOST: FORMULAZIONE FINALE
Nei confronti della formulazione il solido lamellare risulta essere un valore aggiunto sia in formulazioni
sottoforma di polveri (es. polveri aspersorie) che liquide o semisolide (creme, geli, paste ecc). Nel caso di
polveri il suo contatto diretto con la pelle consente di esplicare le attività precedentemente elencate
(eudermica, protettiva, lenitiva, adsorbente e antilucido) e le sue dimensioni micrometriche rendono sicura
l’applicazione in quanto le particelle non saranno in grado di penetrare nelle cellule. Nel caso di formulazioni
liquide o semisolide i vantaggi legati alla presenza dell’host lamellare, noto agente reologico in grado di
controllare la viscosità, sono riscontrabili sia in termini di conservazione che di usability del prodotto finito.
Queste matrici host infatti influiscono sulle proprietà reologiche del prodotto aumentandone la scorrevolezza.
La presenza di questo composto lamellare quindi migliora le performances del prodotto sia a fini della
stabilità che dell’applicazione (estrudibilità, scorrevolezza e spalmabilità). Grazie alla sua presenza nella
formulazione infatti anche veicoli rigidi dal punto di vista strutturale (microstruttura), poco scorrevoli e con un
comportamento plastico assumono un comportamento pseudoplastico. Ciò significa che si mostrano
abbastanza viscosi in condizioni di riposo, proprietà desiderabile in fase di conservazione al fine di evitare
fenomeni di separazione di fase o di sedimentazione, e diminuiscono la loro viscosità a seguito di
sollecitazioni, caratteristica desiderabile in fase di estrusione/prelevamento e applicazione. I veicoli
pseudoplastici inoltre non presentano un limite di scorrimento (al di sotto del quale non scorrono) risultando
maneggevoli e gradevoli per l’utilizzatore.
L. J. Fraser, J. L. Burba. Pseudoplastic mixed metal layered hydroxide fluid with fluid loss additive and method of use in
penetrating the earth. EP Patent 913108650 (1991)
L. Perioli, V. Ambrogi, C. Pagano, E. Massetti, M. Nocchetti, L. Latterini, C. Rossi. Studi preformulativi a base di acido
retinoico immobilizzato in strutture lamellari. 49° SIMPOSIO AFI, 196, (2009).
L. Perioli, V. Ambrogi, C. Pagano, E. Massetti, M. Nocchetti, L. Latterini, C. Rossi. Nuove strategie formulative per
l’applicazione topica di ketoprofen. 21° SIMPOSIO ADRITELF, 158, (2009).
VANTAGGI
APPORTATI
DALL’HOST
RISPETTO
AD
ALTRI
PRODOTTI
DI
INTERCALAZIONE/INCLUSIONE.
L'impiego di un solo prodotto, come ad esempio idrotalcite citrato, nei deodoranti permette di ottenere più
azioni quali
1. assorbimento di sudore in generale
2. assorbimento specifico di sostanze responsabili del cattivo odore
3. rilascio di una molecola funzionale per il prodotto (regolatore di pH)
4. miglioramento delle performances reologiche
L’approccio solido lamellare/acido citrico è vantaggioso perchè:
l'uso di un prodotto polifunzionale riduce i costi (cheap)
il prodotto ha un’elevata percentuale di carico di ingrediente attivo (high loading)
è realizzato con metodi che non prevedono l’uso di reagenti organici inquinanti e/o tossici (ecofriend)
host e guest hanno attività sinergica
l’host non apporta materiale indesiderato per la pelle.
7
SPECIE HOST
Idrotalcite
SPECIE GUEST
Acido Citrico
INCI NAME: Zinc/Aluminum/Hydroxide
CAS NUMBER: 11097-59-9
EINECS/ELINCS NUMBER: 234-319-3
CHEM: IUPAC NAME: [Carbonato(-2)]
hexadecahydroxybis(aluminium)hexazinc
FUNZIONE: Agente reologico
INCI NAME: Citric Acid
CAS NUMBER: 77-92-9
EINECS/ELINCS NUMBER: 201-069-1
CHEM: IUPAC NAME: 2-Hydroxy-1,2,3propanetricarboxylic acid
FUNZIONE: Buffering
INCI NAME: Magnesium/Aluminum/Hydroxide
CAS NUMBER: 11097-59-9
EINECS/ELINCS NUMBER: 234-319-3
CHEM: IUPAC NAME: [Carbonato(-2)]
hexadecahydroxybis(aluminium)hexamagnesium
FUNZIONE: Agente reologico
VANTAGGI DERIVANTI DALL’USO DI IDROTALCITI
Le idrotalciti sono un ottimo “contenitore” con elevato
loading (carico di ingrediente attivo ) in grado di
proteggere le molecole intercalate dagli agenti
atmosferici (luce, temperatura, umidità, ossigeno)
aumentandone stabilità e durata,
ALTRE SPECIE HOST
controllano, con meccanismo noto, il rilascio della
sostanza intercalata e permettono la realizzazione di
Zinco Idrossido
formulazioni a rilascio controllato
(prolungato) dei
principi attivi,
esercitano un’azione eudermica sono quindi indicate
Magnesio Idrossido
per formulazioni destinate a pelli sensibili, impure,
grasse, demineralizzate,
Zinco Magnesio Idrossido
evitano i danni derivanti dal contatto con ingredienti
attivi deteriorati (ossidazione, decarbossilazione,
idrolisi, fotodegradazione, degradazione in generale).
8
