Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les émulsions de Pickering sont des émulsions stabilisées par des particules solides inorganiques ou organiques. Elles présentent de nombreux avantages en formulation cosmétique, en particulier une grande stabilité par rapport à la coalescence en l'absence d'émulsifiant. L'article présente les mécanismes de leur stabilisation par des particules solides adsorbées. Puis leur pertinence en formulation cosmétique est discutée et une analyse de leurs applications actuelles ou potentielles en cosmétique est faite sur la base d'une étude de brevets. Enfin, leur comportement en application cutanée différent des émulsions stabilisées par des tensioactifs est montré.
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Pickering emulsions are emulsions stabilized by solid inorganic or organic particles. They have many advantages in cosmetic formulation, in particular a high stability against coalescence in the absence of surfactant. The article gives a presentation of their stabilization mechanisms by adsorbed solid particles. Thereafter, their relevance for cosmetic formulation is discussed and an analysis of their current or potential applications in cosmetics is given from a study of patents. Finally, it is shown that their behavior in cutaneous application is different of that of emulsions stabilized by surfactants.
Auteur(s)
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Marie-Alexandrine BOLZINGER : Professeur - Université Claude Bernard Lyon 1, laboratoire d’Automatique, de Génie des Procédés et de Génie Pharmaceutique (LAGEPP), UMR CNRS 5007, France
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Claire BORDES : Professeur - Université Claude Bernard Lyon 1, laboratoire d’Automatique, de Génie des Procédés et de Génie Pharmaceutique (LAGEPP), UMR CNRS 5007, France
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Yves CHEVALIER : Directeur de recherche CNRS - Université Claude Bernard Lyon 1, laboratoire d’Automatique, de Génie des Procédés et de Génie Pharmaceutique (LAGEPP), UMR CNRS 5007, France
INTRODUCTION
Les produits cosmétiques sont des formulations contenant des substances actives destinées à être principalement au contact de la peau, des ongles ou de muqueuses. Les actifs hydrophiles peuvent simplement être mis en solution dans l'eau et les actifs hydrophobes sont généralement dissous dans des huiles. Les solvants moyennement polaires ne sont que rarement utilisés car ils sont mal tolérés par le tissu vivant qu'est la peau. Les produits cosmétiques combinent donc souvent de l'eau et des huiles sous la forme d'émulsions. Les émulsions sont des dispersions en gouttelettes constituées de deux phases liquides non miscibles, généralement une phase aqueuse et une phase huileuse. Les gouttelettes sont habituellement stabilisées par l'adsorption à leur surface de molécules tensioactives dont la structure moléculaire amphiphile comprend une tête polaire hydrophile et une queue hydrocarbonée hydrophobe. La formulation des émulsions est très versatile par le choix et les concentrations des ingrédients qui entrent dans leur composition ainsi que par leurs procédés de fabrication. En effet, leur sens huile-dans-eau (H/E) ou eau-dans-huile (E/H) peut être choisi, de même que leurs paramètres physicochimiques (pH, viscosité…) et leur granulométrie (taille des gouttelettes) sur plusieurs échelles allant du nano- au micromètre. Les émulsions sont des formes galéniques de choix en cosmétologie parce qu’elles permettent de répondre d’un point de vue technique et sensoriel aux bénéfices d’usage demandés par les consommateurs pour le soin ou l’embellissement de leur peau. Elles sont ainsi à la base de nombreux produits cosmétiques : laits, crèmes de soin, crèmes solaires, mascaras, fonds de teint, crèmes à raser…
La gamme de possibilités est élargie par l'introduction récente des émulsions de Pickering en formulation cosmétique. Ces dernières sont stabilisées par des particules solides adsorbées à la surface des gouttelettes en lieu et place des tensioactifs classiques. Le mouillage partiel des particules solides par l'eau et l'huile est la propriété physicochimique qui permet leur adsorption à l'interface eau/huile et la stabilisation des émulsions. Celles-ci sont très résistantes à la coalescence*, ce qui les rend très stables.
Dans cet article, nous abordons la physicochimie des émulsions de Pickering, la nature des particules d’intérêt pour les formulations cosmétiques, et nous décrivons les avantages des émulsions de Pickering par rapport aux émulsions classiques pour les applications cutanées des produits cosmétiques. La peau est un organe particulier qui joue le rôle de barrière à l’entrée de molécules exogènes dans l’organisme. L’administration cutanée de substances actives nécessite donc une conception adaptée de la formulation des émulsions dont les ingrédients contribuent à l'absorption cutanée des substances actives.
* un glossaire est présenté en fin d'article.
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MOTS-CLÉS
stabilité Emulsion de Pickering Formulation cosmétique Adsorption de particules Absorption cutanée
KEYWORDS
stability | Pickering emulsion | cosmetic formulation | Particles adsorption | Skin absorption
DOI (Digital Object Identifier)
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Conclusion3. Propriétés spécifiques des émulsions de Pickering pour le soin de la peau
3.1 Absorption cutanée : un phénomène complexe
La peau est un organe complexe en raison de son organisation et de ses caractéristiques physicochimiques. Elle est composée de trois couches qui sont successivement de la surface externe vers l'intérieur : l’épiderme, le derme et l’hypoderme. Elle est composée en surface d’un épithélium de revêtement multistratifié, kératinisé, différencié, dont la couche la plus externe appelée « couche cornée » (stratum corneum) est morte et représente le stade de différenciation terminal. Son rôle principal est d’assurer la fonction barrière de la peau. Elle est composée de cellules mortes appelées « cornéocytes », dont la membrane cornée est très résistante et dont les constituants sont intriqués de façon très étroite avec les lipides intercellulaires organisés en bicouches et des jonctions intercellulaires (figure 11). Cet ensemble est hydrophobe et freine la diffusion passive de molécules dans la peau, notamment si elles sont ionisées ou hydrophiles.
La diffusion d’une substance dans la peau dépend de ses caractéristiques physicochimiques comme son pK a, sa solubilité, son caractère hydrophobe souvent décrit par son coefficient de partage n-octanol/eau (log P)*. Sa mise en forme galénique permet de moduler le passage cutané. En effet, dans le cas des émulsions, le sens de l’émulsion (H/E ou E/H), le coefficient de partage de la substance entre les deux phases de l’émulsion et le coefficient de partage entre la phase continue et la peau sont autant d’éléments à prendre en compte dans la formulation d'un produit destiné à des applications cutanées. Enfin, d’une région corporelle à une autre, la peau varie en composition, en épaisseur, en taux d’hydratation et en densité folliculaire par exemple.
La diffusion passive des substances dans la peau depuis les émulsions est donc très variable en fonction de leur composition et il faut la maîtriser en lien avec l’utilisation finale du produit. La figure 11 montre la cible cutanée de différents actifs cosmétiques. À titre d’exemple, dans le cas des produits solaires, il est nécessaire de freiner la diffusion des filtres chimiques...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - PICKERING (S.U.) - Emulsions. - J. Chem. Soc., 91, p. 2001-2021 (1907).
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(2) - CHEVALIER (Y.), BOLZINGER (M.-A.) - Emulsions stabilized with solid nanoparticles : Pickering emulsions. - Colloids Surfaces A : Physicochem. Eng. Aspects, 439, p. 23-34 (2013).
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(3) - BINKS (B.P.), LUMSDON (S.O.) - Influence of particle wettability on the type and stability of surfactant-free emulsions. - Langmuir, 16, p. 8622-8631 (2000).
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(4) - BINKS (B.P.), LUMSDON (S.O.) - Effects of oil type and aqueous phase composition on oil-water mixtures containing particles of intermediate hydrophobicity. - Phys. Chem. Chem. Phys., 2, p. 2959-2967 (2000).
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(5) - LLAMAS (S.), GUZMÁN (E.), ORTEGA (F.), BAGHDADLI (N.), CAZENEUVE (C.), RUBIO (R.G.), CAZENEUVE (C.), RUBIO (R.G.), LUENGO (G.S.) - Adsorption of polyelectrolytes and polyelectrolytes-surfactant mixtures at surfaces : a physicochemical approach to a cosmetic challenge. - Adv. Colloid Interface Sci., 222, p. 461-487 (2015).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Règlement (CE) n° 1223/2009 du Parlement européen et du Conseil du 30 novembre 2009 relatif aux produits cosmétiques (règlement cosmétique – applicable à compter du 11 juillet 2013) https://eur-lex.europa.eu/ consulté le 02/02/2023.
HAUT DE PAGE
Composition cosmétique liquide du type à deux phases. FR2208642, Shiseido (1972).
Émulsion eau-dans-huile sans tensioactif. FR2720644, L’Oréal (1994).
Emulsifier-free finely disperse systems of the oil-in-water and water-in-oil type. DE19842744, Beiersdorf AG (1998).
Cosmetic deodorants. DE4009347, Beiersdorf AG (1990).
Aqueous cosmetic or pharmaceutical sticks. DE19939836, Beiersdorf AG (1999).
Phyllosilicate compositions and uses thereof for skin cell regeneration. EP3362035, Ephyla SAS (2016).
Pickering emulsion having a low viscosity. DE102004032843A1, Beiersdorf AG (2004).
Composition émulsifiante à usage cosmétique pour l'obtention d'une émulsion de Pickering H/E, et procédé de fabrication d'une telle émulsion. FR3080041, Roquette Frères (2018).
Multiple emulsions. DE10211313, Wacker Chemie (2002).
Solvent composition for conversion of makeup cosmetic. JP4993793, Shiseido (2012).
Powder composition for cosmetic and health use. WO2019203717, Speximo AB (2018).
Émulsion Pickering à effet sensoriel amélioré. FR3060978, L’Oréal (2018).
Core-shell type microgel emulsifier and « oil-in-water » emulsion composition....
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