João Carlos Magalhães

RA 962555

Trabalho de QG-661 (20 Sem/1999) - Prof.: Watson Loh

 

Formulação de Xampus

 

Introdução

O cabelo e o couro cabeludo acumulam ampla variedade de impurezas, incluindo oleosidade produzida pelas glândulas sebáceas, células mortas descamadas, resíduos de cosméticos, fixadores e condicionadores para cabelos, bem como sujeira e fuligem do ar. Os cabelos sujos perdem o brilho, tornam-se oleosos e rebeldes e desenvolvem odor desagradável; por isso, a limpeza do cabelo e do couro cabeludo tem sido muito valorizada na cultura atual, e os xampus têm sido importantes agentes nesta tarefa.

A finalidade de um xampu é limpar os cabelos e ainda deixá-los reluzentes e maleáveis. Pode parecer bastante simples, mas trata-se de uma tarefa extremamente difícil, exigindo boa dose de empenho e uma cuidadosa harmonização dos componentes para o desenvolvimento de um produto que obtenha boa aceitação junto ao consumidor e seja de uso seguro. Para complicar o problema, a combinação de ingredientes que produz um xampu perfeito para cabelos normais pode ser ineficiente para outros tipos de cabelo. Os xampus podem ser transparentes, perolados ou opacos, ou ainda em cremes, para cabelos normais, oleosos, secos, descoloridos, tingidos, com permanente, alisados ou danificados.

O formulador se depara literalmente com centenas de tensoativos, estabilizadores de espumas, condicionadores capilares, espessantes, preservativos e componentes promocionais, à sua escolha para o desenvolvimento de tais formulações.

As propriedades ideais1 de um xampu nem sempre são todas atingíveis, mas o formulador persegue umas tantas ou quantas qualidades:

 

Por apresentar grande parte dessas propriedades, resolvi fazer o trabalho sobre um xampu que faz parte da minha higiene pessoal:

Shampoo anticaspa Zpfórmula11, da Revlon.

Contém: água, lauril éter sulfato de sódio, lauril sulfato de sódio, dietanolamida de ácido graxo de côco, silicato de alumínio e magnésio, álcool de lanolina, DMDM hidantoína, hidroxipropil metilcelulose, cloreto de sódio, metil e propilparabeno, fragrância, ácido cítrico e corante CI77947.

Ingred. Ativo: piriditionato de zinco 10,00mg/g.

 

Descrição detalhada da formulação:

    1. Veículo: água.

 

2. Agentes de Limpeza:

O detergente é a substância mais importante na formulação do xampu. São vários os tipos de detergentes, como os aniônicos, anfóteros e não iônicos. Eles podem ser utilizados sozinhos ou misturados uns aos outros. A tabela 1 mostra as vantagens e desvantagens desses detergentes.

 

Tabela 1: Vantagens e desvantagens dos tipos de agentes de limpeza

 

Vantagem

Desvantagem

Aniônico

excelente limpador

cabelo áspero

Não Iônico

deixa o cabelo maleável

limpa pouco

Anfótero

não irrita os olhos; deixa os cabelos maleáveis

limpa pouco

 

A concentração total dos agentes de limpeza geralmente gira em torno de 12-20%, dependendo do tipo de xampu a ser desenvolvido.

Tensoativos Aniônicos:

2.a) Lauril éter sulfato de sódio: a estrutura química é apresentada abaixo.

R-O(CH2CH2O)nCH2CH2-O-SO3-Na+

onde R geralmente é uma mistura de grupos alquila C12-14 e n = 1 a 4.

Este tensoativo é ligeiramente mais suave e mais solúvel do que seus correspondentes tensoativos, sendo capaz de produzir espuma satisfatória, ainda que não muito rica. Podem ser praticamente desprovidos de poder irritante se pelo menos 12 mols de óxido de etileno forem incorporados à molécula. Porém, este grau de etoxilação reduz seu poder espumante, podendo afetar a aceitação do produto pelo consumidor.

2.b) Lauril sulfato de sódio: a estrutura química é apresentada abaixo.

R-OSO3-Na+

onde R é usualmente uma mistura de cadeias alquila C12-14.

Os sulfatos de alquila representam a classe de tensoativos mais amplamente empregada na formulação de xampus (há mais de 40 anos). Em altas concentrações, esses tensoativos são irritantes, mas podem ser usados sem maiores problemas quando apropriadamente formulados.

3. Estabilizadores de Espumas:

Muitos dos tensoativos freqüentemente usados em xampus como agentes de limpeza produzem uma espuma fina e abundante em água branda; mas a abundância e a qualidade caem drasticamente em presença de resíduos oleosos, tais como a gordura natural do couro cabeludo. Por esta razão, quase todos os xampus encontrados atualmente no mercado incluem um ou mais ingredientes para melhoria de qualidade, volume e características da espuma. Os estabilizadores de espuma agem estabilizando as bolhas e conferindo maior resistência ao filme de tensoativo da interface ar/água. Estes compostos modificam a estrutura da espuma, de frágil e rendilhada, ela se torna rica, densa, com bolhas de pequeno tamanho e abundante. A maioria dos estabilizadores de espuma que contém nitrogênio é usada em concentrações de aproximadamente 2 a 5% do produto acabado.

3.a) Dietanolamida de ácido graxo de côco: sua estrutura química é apresentada abaixo.

(CH2)2OH

CH3(CH2)nCO-N

(CH2)2OH

onde n > 7

Essa amida é um excelente estabilizador de espuma, mas produz xampus muito alcalinos. Este pH pode ser baixado pela adição de ácido cítrico. Ela incrementa a solubilidade dos tensoativos, abaixando assim a temperatura do ponto de turvação, doando viscosidade ao xampu e deixando os cabelos melhor condicionados.

 

 

 

4. Agentes Condicionadores:

A lavagem dos cabelos com uma solução de 12-20% de tensoativos aniônicos deixa-os difíceis de pentear quando molhados e, quando penteados depois de secos, a estaticidade elétrica faz com que fiquem armados ou "elétricos". Assim, não há dúvida de que os agentes condicionadores sejam necessários para dar maleabilidade aos cabelos após a lavagem.

4.a) Álcool de Lanolina: o uso de lanolina em cosméticos e produtos para cuidado da pele tem um histórico mais remoto que o de qualquer outro ingrediente. Ela ajuda na emoliência da pele além de dar uma textura de creme aos xampus. A emoliência nada mais é que a capacidade de uma substância, quando aplicada à pele, aumentar o conteúdo de umidade da camada externa da epiderme e ter, portanto, um efeito amaciante e suavizante.

4.b) Silicatos de alumínio e magnésio8: Ajudam a remineralizar a pele e os cabelos durante a aplicação do xampu, provocando a sensação de maciez.

 

5. Espessantes:

São os componentes utilizados como doadores de viscosidade ao produto.

5.a) Cloreto de sódio: é um eletrólito utilizado para espessar xampus aniônicos. Quando se usa NaCl, é preciso cuidar para que o ponto de turvação do produto acabado não se eleve a níveis inaceitáveis. Além disso, a viscosidade pode se alterar rapidamente apenas com leves acréscimos do sal. Uma explicação para esse aumento de viscosidade com o uso de NaCl é que seja devido ao intumescimento das micelas de surfactante consequente à adição do sal; com o intumescimento das micelas há maior resistência ao movimento, e isso se manifesta como aumento da viscosidade. A queda de viscosidade ocorre com a elevação do nível de eletrólitos, atingindo um ponto em que o tensoativo começa a expulsar o sal, sendo a queda de viscosidade devida à separação dos componentes do produto.

5.b) Hidroxipropil metilcelulose: este é um polímero não iônico da celulose, solúvel em água e com cadeias laterais de hidroxila; é disponível em diversos graus de viscosidade, possibilitando ao formulador selecionar o grau que melhor se adapta ao xampu em que está sendo desenvolvido. É um material de fácil manipulação e que dispersa-se rapidamente na água, sendo que em geral são usados em concentrações de aproximadamente 0,5 a 1,5%, dependendo do sistema de xampu e da viscosidade desejada.

 

6. Aditivos:

 

6.a) Agentes Acidulantes: a adição de dietanolamida a soluções tensoativas pode elevar o pH a níveis indesejavelmente altos.

O ácido cítrico é decididamente o ácido mais comumente usado para ajustes de pH, visto ser de fácil manipulação e, como benefício extra, agir como sequestrante de radicais.

 

6.b) Preservativos: os preservativos devem ser adicionados ao xampu para protegê-los do crescimento microbiano. As bactérias contaminam o sistema a partir do suprimento de água ou equipamentos que não tenham sido cuidadosamente limpos, aderindo ao interior da tampa da embalagem. Bactérias podem ser oriundas também das matérias-primas utilizadas na formulação do xampu.

6.b1) Metil e Propilparabeno: são os antimicrobianos mais frequentementes encontrados em xampus comerciais. Não são tóxicos e irritantes a 0,15-1% (podem ser irritantes a pele se forem mais de 5% da formulação do xampu).

6.b2) DMDM Hidantoína: será descrita com mais detalhes logo abaixo.

 

6.c) Essências: como já foi mencionado, os perfumes são adicionados aos xampus para encobrir algum odor indesejável e para ter uma maior aceitação do produto junto aos consumidores. A importância das essências não pode ser supervalorizada, mas a seleção de uma fragrância apropriada não deve ser relegada a segundo plano, como uma tarefa menos importante no desenvolvimento do xampu. Os fatores a serem considerados incluem o aroma desprendido durante o processo de lavagem, bem como o odor residual deixado nos cabelos.

 

7. Piridinotionato de Zinco: é o ingrediente ativo ao combate das caspas do xampu analisado neste trabalho. Sua concentração máxima permitida no produto é de 2%, segundo a Portaria n° 108 - SVS/MS (Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde), anexo XV - Lista Restritiva de Substâncias.

 

Descrição detalhada de um dos ingredientes do xampu analisado:

 

Um ingrediente preservante (antimicrobiano) foi escolhido para ser descrito de forma mais integral (DMDM Hidantoína).

O preservante ideal deve apresentar as seguintes qualidades2:

Hoje, nenhum preservante preenche todas as características ideais para todas as formulações.

DMDM Hidantoína3,6,7:

Nome IUPAC: 1,3-Dimetilol-5-5-Dimetil Hidantoína

Nomes comerciais:Glydant

Fabricante no Brasil: Lonza do Brasil S/A;

Distribuidor: Etho-Fina;

Produção: 53 ton/ano;

Categoria: preservante/antimicrobiana;

Tipo de Composto: não iônico;

Atividade: contra bactérias, fungos e leveduras;

Concentração máxima permitida: 0,5%;

pH indicado: 6,0-8,0

Solubilidade: solúvel em fase aquosa, etanol, propileno gilcol e na porção emulsificada;

Estabilidade: estável em amplo espectro de pH;

Compatibilidade/inativação: com catiônicos, não iônicos, emulsificantes e proteínas;

Toxidade: LD 50 (oral) = 3g/kg;

 

Legislação:

Portaria n° 108 - SVS/MS

Anexo XI - Lista Positiva de Antimicrobianos com Ação Conservante e Anti-Séptica

  1. Categoria conforme a área de aplicação:

  1. produtos aplicados sobre a pele, com tempo de contato prolongado:

Valor máximo permitido em %: 0,5

 

Foram encontradas patentes4 de diversos produtos com distintas aplicações que contam com a presença de DMDM Hidantoína em sua formulação. Aqui neste trabalho, estão descritas três patentes (as patentes estão apresentadas na íntegra como anexos 1, 2 e 3).

  1. Diz respeito ao uso de DMDM Hidantoína em um gel contra queimaduras da pele e traumas do tecido;
  2. Diz respeito ao uso de DMDM Hidantoína em um xampu condicionador de cabelos;
  3. Diz respeito ao uso de DMDM Hidantoína eu um produto de limpeza de pele;

 

 

Alguns métodos de análises5 de agentes antimicrobianos (segundo a ASTM) estão apresentados nos anexos 4, 5 e 6.

Alguns artigos descrevendo testes de caracterização mais específicos sobre a Hidantoína e seus derivados foram encontrados. Entre eles, cito aqui três:

A) "The Absorption Spectra of Inorganic Compounds Containing Nitrogen. Part 1. Derivates of Hydantoin". Journal of the Chemical Society, 331 (1947);

B) "Vibrational Spectra of Hydantoin and Its C-and N,N-Deuterated Compounds". Bulletin of the Chemical Society of Japan, 51 (1), 108 (1978);

C) "Localization of Substituents in the Hydantoin Ring by RMN-1H". Spectrochimica Acta, 21, 2119 (1965).

 

Bibiografia:

  1. Cosmetics and Toiletries, vol 1, p 17 a 31 (1989);
  2. Cosmetics and Toiletries, vol 2, p 19 a 25 (1990);
  3. Cosmetics and Toiletries, vol 9, p 28 a 33 (1997);
  4. Chemical Abstracts da rede de computadores da BIQ;
  5. ASTM da rede de computadores da BIQ;
  6. Catálogo das Indústrias Químicas Brasileiras, 1997;
  7. Enciclopédia Ullman, vol A12, p 343 a 370;
  8. http://www.ballbeauty.com/ingredie.htm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ANEXO 1

 

Copyright (c) 1999 American Chemical Society All Rights Reserved.

129:86035

Microclysmic gel for treatment of tissue trauma and burns.

Murley, Jack C.; Brereton, John C. (Consolidated Chemicals, Inc.,

USA). PCT Int. Appl. WO 9826789 A1 25 Jun 1998, 11 pp.

DESIGNATED STATES: W: AU, BR, CA; RW: AT, BE, CH, DE, DK,

ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE. (English). (World

Intellectual Property Organization). CODEN: PIXXD2. CLASS: ICM:

A61K035-34. ICS: A61K035-32; A61K031-715; A61K038-00.

APPLICATION: WO 97-US23406 18 Dec 1997. PRIORITY: US

96-769596 18 Dec 1996. DOCUMENT TYPE: Patent CA Section: 63

(Pharmaceuticals)

A therapeutic wound gel is provided which enhances healing of the

wound and reduces swelling and elasticity of the skin. Humatrix is

bacteriostatic protectant with no bactericidal activity. The gel consists

essentially of 88-97 % water, 0.4-0.6 % carbomer, 1.2-7.8 % propylene

glycol, 0.6-1.3 % glycerin, ~0.5 % DMDM hydantoin, 0-0.8 % citric

acid, ~0.1 % chondroitin sulfate and animal protein, and 0-0.6 %

triethanolamine. The gel was formed in 3 phases which were

combined together; the first phase contg. water 90.7, carbomer 0.5,

propylene glycol 5, and glycerin 1 %; the second phase contg. water 1,

DMDM hydantoin 0.5, and citric acid 0.7 %; and the third phase

contg. Cromoist CS (chondroitin sulfate and animal protein) 0.1 and

triethanolamine 0.5 %. A wound was thoroughly cleaned with an

antimicrobial cleanser, then the gel was applied to the wound, followed

by a non-occlusive dressing. Application of the gel reduced the surface

temp. of the wound by 12° in ~3 min and this prompt cooling reduced

hyperthermia and assocd. tissue swelling.

 

Keywords

wound gel carbomer chondroitin sulfate DMDMH

burn gel carbomer chondroitin sulfate DMDMH

 

Index Entries

 

Skin diseases

injury; topical gels for treatment of tissue trauma and burns

Injury

skin; topical gels for treatment of tissue trauma and burns

Burn

Topical gels (drug delivery systems)

Wound healing promoters

topical gels for treatment of tissue trauma and burns

56-81-5, biological studies

57-55-6, biological studies

77-92-9, biological studies

102-71-6, biological studies

6440-58-0

9003-01-4

9007-28-7

193829-98-0

topical gels for treatment of tissue trauma and burns

ANEXO 2

 

Copyright (c) 1999 American Chemical Society All Rights Reserved.

129:113298

Conditioning shampoo compositions.

Sako, Takashi; Uchiyama, Hirotaka; Harada, Kiroh; Hu, Fang (The

Procter & Gamble Co., USA). PCT Int. Appl. WO 9829094 A1 9 Jul

1998, 43 pp. DESIGNATED STATES: W: AU, BR, CA, CN, JP, KR,

MX, US; RW: AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC,

NL, PT, SE. (English). (World Intellectual Property Organization).

CODEN: PIXXD2. CLASS: ICM: A61K007-50. ICS: A61K007-06.

APPLICATION: WO 96-US20822 30 Dec 1996. DOCUMENT TYPE:

Patent CA Section: 62 (Essential Oils and Cosmetics)

Disclosed is a hair conditioning shampoo compn. comprising: (a) from

about 0.05 % to about 50 % by wt. of a primary anionic surfactant

selected from the group consisting of polyhydrophilic anionic surfactant,

amino acid surfactant, and mixts. thereof; (b) from about 0.001M to

about 0.5M of a polyvalent metal cation; (c) from about 0.05 % to about

20 % by wt. of a cationic conditioning agent selected from the group

consisting of cationic surfactants cationic polymers, and mixts. thereof;

and (d) the remainder an aq. carrier; wherein components (a), (b) and

(c) are capable of forming a coacervate. A compn. was prepd. contg.

N-acyl-L-glutamate 1.0, MgCl2 0.5, behenyl trimethylammonium

chloride 0.5, Polyquaternium-10 1.0, ammonium laureth-3-sulfate 12.0,

ammonium lauryl sulfate 4.0, cocamidopropylbetaine 0.5, Dimethicone

2.0, cetyl alc. 0.7, stearyl alc. 0.3, cocamido MEA 0.7, ethylene glycol

distearate 1.6, fragrance 0.5, and DMDM hydantoin 0.20 % by wt.

and water to 100%.

 

Keywords

shampoo conditioning

 

Index Entries

Anionic surfactants

Cationic surfactants

Conditioning shampoos

Coco ethanolamides

Polysiloxanes, biological studies

conditioning shampoo compns.

137-16-6

627-83-8

2235-54-3

6440-58-0

9005-00-9

9006-65-9

9016-00-6

17301-53-0

31692-79-2

31900-57-9

32612-48-9

36574-66-0, N-coco acyl derivs

81859-24-7

7786-30-3, biological studies

conditioning shampoo compns.

ANEXO 3

Copyright (c) 1999 American Chemical Society All Rights Reserved.

 

129:166085

Method for removing make-up from skin comprising surfactants.

McAtee, David Michael; Ha, Robert Bao Kim; Albacarys, Lourdes

Dessus (The Procter & Gamble Company, USA). PCT Int. Appl. WO

9832416 A1 30 Jul 1998, 23 pp. DESIGNATED STATES: W: AU,

BR, CA, CN, CZ, JP, KR, MX; RW: AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR,

GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE. (English). (World Intellectual

Property Organization). CODEN: PIXXD2. CLASS: ICM:

A61K007-02. ICS: A61K007-50; C11D001-94. APPLICATION: WO

98-US1085 20 Jan 1998. PRIORITY: US 97-789357 27 Jan 1997.

DOCUMENT TYPE: Patent CA Section: 62 (Essential Oils and

Cosmetics)

A method for removing make-up from human skin comprises applying

a cleansing compn. comprising a lathering surfactant and water,

wherein the pH of the compn. is less than about 8.3 and wherein the

interfacial tension of the compn. with mineral oil is less than about 3.5.

A bodywash contained water 65.72, disodium EDTA 0.20, glycerin

3.00, Polyquaternium-10 0.40, sodium laureth-3-3.6 sulfate 12.00,

cocamide MEA 2.80, sodium lauramphoacetate 6.00, myristic acid

1.60, magnesium sulfate heptahydrate 0.30, trihydroxystearin 0.50,

PEG-6 caprylic/capric triglyceride 3.00, sucrose polyesters of

behenate fatty acid 3.00, DMDM hydantoin 0.08, and citric acid

1.40%.

 

Keywords

 

makeup remover skin cosmetic surfactant

 

Index Entries

 

Cosmetics

Makeups

makeup removers; method for removing make-up from skin

comprising surfactants

Bath preparations

Fabrics

Skin conditioners

Surfactants

Lipids, biological studies

Paraffin oils

Polysiloxanes, biological studies

method for removing make-up from skin comprising surfactants

57-50-1, esters with behenate fatty acid

107-36-8, cocoyl derivs., sodium salts

107-43-7, cocamidopropyl derivs.

112-85-6, esters with sucrose

137-16-6

42926-22-7

156028-14-7

185230-92-6

method for removing make-up from skin comprising surfactants