1 Зарит Асийкин Абдул Азиз, Хасмида Мохд-Насир 2, Акил Ахмад 3, Сити Хамида Мохд. Сетапар 1,2,4 *, Вонг Ли Пэн 4, Синг Чуонг Чо 2, Асма Хатун 2, Халид Умар 5, Асим Али Якуб 5 и Мохамад Насир Мохамад Ибрагим 5 *
- 1 Кафедра химического машиностроения, Малайзия-Японский международный технологический институт, Джалан Султан Яхья Петра, Universiti Teknologi Malaysia, Куала-Лумпур, Малайзия
- 2 Центр липидной инженерии и прикладных исследований (CLEAR), Ibnu Sina Institute for Scientific and Industerial Research, Universiti Teknologi Malaysia, Джохор-Бару, Малайзия
- 3 Школа промышленных технологий, Universiti Sains Malaysia, Пенанг, Малайзия
- 4SHE Empire Sdn. Bhd, Skudai, Малайзия
- 5 Школа химических наук, Universiti Sains Malaysia, Пенанг, Малайзия
Нанотехнологии – это инновационная область науки, которая включает в себя проектирование, характеристику, производство и применение материалов, устройств и систем путем управления формой и размером в нанометровом масштабе (1-100 нм). Внедрение нанотехнологий в косметическую рецептуру считается самой популярной и развивающейся доступной технологией. Производители косметики используют наноразмерные ингредиенты для обеспечения лучшей защиты от ультрафиолета, более глубокого проникновения в кожу, длительного эффекта, увеличения цвета, качества отделки и многого другого. Мицеллярные наночастицы – одна из последних областей, применяемых в косметических продуктах, которая становится трендовой и широко коммерциализируется на местном и международном рынках. Способность наноэмульсионной системы образовывать небольшие по размеру мицеллярные наночастицы с высокой площадью поверхности, что позволяет эффективно транспортировать биоактивные компоненты на кожу. Наноэмульсия “Масло в воде” играет важную роль в качестве эффективной рецептуры в косметике, такой как средство для снятия макияжа, очищающее средство для лица, антивозрастной лосьон, солнцезащитные экраны и другие косметические препараты на водной основе. Цель данного обзора – критически обсудить свойства, преимущества и механизм образования мицеллярных наночастиц в наноэмульсионной системе. Поэтому в настоящей статье представлены и обсуждаются конкретные преимущества наноэмульсионной системы в формировании мицеллярных наночастиц для косметических рецептур, которые становятся основными факторами для дальнейшего развития косметических сегментов на основе мицелляр.
Введение
Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) определило косметику как “частицы, предназначенные для нанесения на тело человека или любую его часть для очищения, украшения, повышения привлекательности или изменения внешнего вида” (U. S. Food, and Drug Administration, 2018). В общих чертах косметика определяется как продукт, который обладает усилением внешнего вида кожи, красотой и усилением очищения (Gautam et al., 2011). В соответствии с этими определениями Торнфельдт (2005) охарактеризовал списки косметических сегментов и обозначил их как увлажняющие средства для кожи, антивозрастные средства, косметика для лица, шампунь, зубная паста, дезодорант, цвет волос и другие продукты, которые использовались для улучшения внешнего вида (Thornfeldt, 2005).
Впервые в истории косметика была использована в Египте около 4000 года до нашей эры. Позже использовались греки, а затем римляне, китайцы, Япония и американцы начали использовать косметику (Gonzalez- Minero and Bravo-Diaz, 2018). В западных странах женщины тайно использовали косметику в конце девятнадцатого века, но косметика полностью реализована без сокрытия в двадцатом веке (Kaul et al., 2018). В XXI веке косметика широко используется и пользуется высоким спросом на мировом рынке, который достиг прироста в среднем за год (CAGR) на 4,5% с ежегодными темпами роста от 3,0 до 5,5% (Dureja et al., 2005; Saha, 2012). Кроме того, азиатская косметика становится одним из самых быстрорастущих спроса, который, как сообщается, достиг увеличения рыночной стоимости Азиатско-Тихоокеанского региона до более чем 70 миллиардов долларов США, где Малайзия становится его частью (Hassali et al., 2015).
В косметологии космецевтика широко известна как косметический продукт, содержащий биологически активный ингредиент, обладающий терапевтическими преимуществами для внешнего вида человека (Dureja et al., 2005; Saha, 2012; Lohani et al., 2014). Космецевтика рассматривается как ниша между фармацевтикой и косметикой, где продукты обогащены измеримыми терапевтическими эффектами биоактивных компонентов, а составы разнообразны от кожи до тела и волос, чтобы использовать их для различных целей лечения, таких как старение кожи, повреждение волос, сухость кожи, темные пятна, пигментация и т. Д. (Lohani et al., 2014; Kaul et al., 2018).
Нанотехнологии известны как наиболее перспективные технологии XXI века и тщательно изучаются как изобретательский подход в косметической промышленности. Она была определена как инновационная наука, которая включает в себя проектирование, производство, характеристики и применение науки, где частицами можно манипулировать в диапазоне от 10 до 1000 нм (Logothethetidis, 2012; Kaul et al., 2018). Нано-космецевтика рассматривается как косметическая композиция, включенная в нанотехнологию в качестве системы доставки для повышения эффективности биоактивных компонентов (Hougeir and Kircik, 2012; Kaul et al., 2018). Этот подход позволяет формировать меньшие наночастицы косметических ингредиентов, которые могут обладать активными компонентами – легко впитываться в кожу, легко восстанавливать повреждения и повышать эффективность продукта (Singh et al., 2013).
Качество и эффективность некоторых косметических средств были повышены за счет включения биоактивных компонентов косметической композиции с новыми наноносителями: липосомы (Soni et al., 2016), ниосомы (Yeh et al., 2013), твердые липидные наночастицы (Souto and Müller, 2008), нанокапсулы (Rosset et al., 2012), мицеллы (Yukuyama et al., 2016), дендримеры (Mu and Sprando, 2010) и металлические наночастицы (Lu et al., 2015). Такой подход позволяет производить косметику с длительным ароматом, лучшей защитой от ультрафиолета и усиленным омолаживающим эффектом. Это связано с уменьшением наноразмерности биоактивных компонентов косметики после их включения в наноносители, что усиливает их терапевтический эффект (Lohani et al., 2014).
Технология мицеллярных наночастиц считается одной из эффективных и новейших космецевтик на основе нанотехнологий, которая была широко внедрена в сегменты продуктов для очищения кожи (Sanjukta et al., 2016; Fukui, 2018; Haziqah et al., 2019; Morganti and Coltelli, 2019). Эта нанотехнология предлагает надежную и универсальную систему доставки для включения с широким спектром липофильных биоактивных компонентов, обладающих многочисленными физико-химическими свойствами, которые подходят для включения в состав косметики. По сравнению с другими наноносителями, такими как липосомы и ниосомы, мицеллярная нанотехнология способствует уменьшению наночастиц, повышению эффективности инкапсуляции и доступной стоимости производства (Sonneville-Aubrun et al., 2004; Lee et al., 2010). Bioderma, L’Oréal, Avenue, Laroche-posay, Garnier и другие международные и местные бренды утверждают, что их мицеллярное очищающее средство для лица является наиболее эффективным продуктом благодаря включению в состав очищающего средства мицеллярной нанотехнологии. Для успешной работы в этих брендах использовалась мицеллярная нанотехнология. Существует высокая возможность применения этой техники для более широкого сегмента косметических продуктов.
Эмульсионная система “Масло в воде” является одним из методов формирования мицеллярных наночастиц, который широко исследован и считается наиболее подходящей системой для внедрения в рецептуру косметики. Мицеллы формируются с помощью эмульсии “масло в воде”, для стабилизации эмульсии требуются две несмешивающиеся жидкости, содержащие масляную и водную фазы и поверхностно-активное вещество. Как правило, механизм включает снижение межфазного натяжения между маслом и водной фазой с помощью поверхностно-активного вещества, где гидрофобная часть поверхностно-активного вещества притягивается к масляной фазе, а гидрофильная часть притягивается к водному раствору. При определенной концентрации поверхностно-активного вещества, известной как критическая концентрация мицеллизации (CMC), масляная фаза захватывается гидрофобным сегментом поверхностно-активного вещества, в то время как другой сегмент непрерывно связан со всей водной средой и образует очень крошечные капли масла, присутствующие в виде мицелл (Lee et al., 2010).
Эта наносистема включает обычные эмульсии, микроэмульсии и наноэмульсии. Эмульсии были классифицированы на основе их размера мицеллярных частиц и термодинамической стабильности. Благодаря лучшим свойствам наноэмульсионная система становится наиболее подходящей системой доставки, что объясняется способностью системы формировать меньший размер частиц мицелл при более низкой концентрации поверхностно-активного вещества (Sonneville-Aubrun et al., 2004). Ведущая косметическая компания L’Oreal S. A запатентовала свои косметические составы на основе мицелл с помощью наноэмульсионной системы, которая имеет различное полезное применение в коже, волосах, коже головы, слизистой оболочке и глазах. Кроме того, малазийский косметический бренд Naturel Kiss представляет сегменты продуктов “Мицеллярной серии”, которые представляют собой мицеллярное очищающее средство для лица и туман, настоянный на биоактивных компонентах различных растений, включенных с мицеллярными наночастицами в наноэмульсионную систему. Таким образом, эта рукопись собирается рассмотреть роль наноэмульсионной системы в разработке мицеллярной косметики на основе нанотехнологий и обсудить механизм, преимущества, характеристику и применение в макияже и уходе за кожей.
Местный путь активного ингредиента
Кожа является основным компонентом человеческого организма в качестве среды доставки косметического активного ингредиента, который содержит многослойную структуру; (1) роговой слой, состоящий из мертвых ороговевших клеток, (2) эпидермис и дерма, и (3) подкожная ткань. Роговой слой (SC) действует как отличные барьерные свойства для кожи. Благодаря ороговевшим клеткам СК, содержащим липидный матрикс, состоящий из жирных кислот, керамидов, холестерина и сложного эфира холестерина, обладающего цементоподобной функцией (Pawar and Babu, 2014; Yukuyama et al., 2016).
Через местную доставку активного ингредиента существует три возможных пути: межклеточный, волосяные фолликулы и трансклеточный путь. Во-первых, происходит хорошо известный путь (межклеточный), когда вещество диффундирует через роговой слой через липидные слои, окруженные ороговевшими клетками. Во-вторых, путь доставки, известный как путь волосяных фолликулов, функционирует как резервуар активного соединения, местно наносимого на кожу. Это связано с тем, что часть волосяных фолликулов содержит плотную сеть кровеносных капилляров, которые служат в качестве поддерживающей среды проникновения. Третий путь – трансклеточное проникновение, которое включает прямую доставку активного соединения через липидные слои и корнеоциты к живым клеткам (Yukuyama et al., 2016, Mihranyan et al., 2012). На рисунке 1 показана иллюстрация этих трех типов путей.
РИСУНОК 1
Рисунок 1. Принципиальная схема трех возможных путей проникновения наносимого активного ингредиента в кожу и через нее (1 = межклеточный, 2 = фолликулярный и 3 = трансклеточный) (Yukuyama et al., 2016).
По мере увеличения потребительского спроса на эффективность косметических продуктов становится все труднее различать границу между местным применением косметического и фармацевтического активного ингредиента (Sonneville-Aubrun et al., 2004). Для получения высокой эффективности косметики требуется определенное проникновение активного соединения, включенного в нанотехнологию, в кожу, поскольку эффективность проникновения зависит от нескольких факторов, таких как размер молекул, липофильность и степень ионизации (Pardeike et al., 2009, Yapar and Inal, 2012). Учитывая барьерные свойства структуры кожи человека, состав на основе липидных наночастиц будет одним из наиболее подходящих подходов для эффективной системы местной доставки активного ингредиента в косметике (Souto and Müller, 2008). Следовательно, формирование мицеллярных наночастиц, нагруженных липидами, через наноэмульсионную систему в наноразмерном диапазоне является актуальным и может быть использовано в косметическом производстве.
Исторически сложилось так, что технология мицеллярных наночастиц была изобретена ученым из Novavax в середине 1990-х годов и выпустила первый наноинженерный местный лосьон для замены эстрогена, а именно Estrasorb TM в качестве эффективной системы доставки для улучшения терапии активных ингредиентов лосьона. Исследование показало, что технология мицеллярных наночастиц позволяет высокой концентрации активного соединения эффективно проникать в кожу и создавать депо препарата в роговом слое и эпидермисе. Этот маршрут доставки предлагает некоторые преимущества с точки зрения избежания желудочно-кишечного тракта и печеночного эффекта первого прохода, и это косметически более приемлемо для пациентов. Разработка лосьона на основе мицеллярных наночастиц была проведена с использованием наноэмульсионной системы, содержащей несколько компонентов, которые, как сообщается, являются системой доставки с потенциально быстрой и недорогой моделью развития при создании более новых запатентованных рецептур (Lee et al., 2010; Rizvi and Saleh, 2018). Благодаря успешному выполнению первой истории применения мицеллярных наночастиц, в настоящее время этот нанотехнологический подход становится трендом в космецевтической промышленности, которая широко применяется среди местных и международных брендов. Таким образом, следующие подразделы этой статьи содержат несколько обзоров, касающихся механизма, методов процесса эмульгирования и применения мицеллярных наночастиц, сформированных с помощью наноэмульсионной системы, в коммерциализированных косметических продуктах.
Мицеллярные наночастицы в наноэмульсионной системе
Как упоминалось ранее, O / W эмульсия является одной из наносистем, способных образовывать мицеллярные наночастицы, где наноэмульсия становится наиболее актуальным подходом к формированию косметики на мицеллярной основе по сравнению с другими эмульсиями; макро-и микроэмульсия. Наноэмульсионная система представляет собой прозрачный/полупрозрачный раствор, содержащий две несмешивающиеся жидкости, состоящие из мелкой дисперсии активного компонента, структурированного в нанолипидные капли, стабилизированные поверхностно-активным веществом, которое известно как мицеллы или мицеллярные наночастицы (Lee et al., 2010).
Наноэмульсия (O / W nanoemulsion) обладает превосходным свойством косметической основы по сравнению с другими эмульсиями с точки зрения способности этой наносистемы образовывать меньший размер мицеллярных наночастиц (10-200 нм), которые способствуют равномерному распределению на коже, улучшают свойства доставки активных компонентов, высокую стабильность, большую площадь поверхности, приятный эстетический характери ощущение кожи (Sonneville-Aubrun et al., 2004; Yukuyama et al., 2016). Наиболее важной ролью космецевтики на основе наноэмульсий является меньший размер мицеллярных наночастиц, который обладает высокой термодинамической и кинетической стабильностью косметической композиции против флокуляции, седиментации и явления созревания Оствальда (Anton et al., 2008). Созревание Оствальда является основным механизмом, способствующим нестабильности O / W наноэмульсии, которая обусловлена дисперсией мицелл от мелких до крупных капель через непрерывную фазу (водный раствор) (Solans and Solé, 2012). Таким образом, мелкие мицеллы растворяются с образованием крупных мицелл, что влияет на долгосрочную стабильность косметической композиции, что может быть серьезной проблемой при производстве высококачественных и эффективных косметических сегментов (Taylor, 1998).
Благодаря образованию мицеллярных наночастиц в наноэмульсии масляная фаза играет важную роль в качестве компонента, необходимого для солюбилизации с липофильным активным компонентом косметической композиции. Количество масляного состава может варьироваться от 2 до 20% по массе в зависимости от администрирования сайта (Rai et al., 2018). Для того чтобы сформировать высокостабильную косметическую рецептуру, существуют только определенные типы масел, пригодные для применения. Как правило, масляная фаза состоит из биоактивного ингредиента липофильной косметики, такого как гидрофобное питательное вещество, нутрицевтик, витамин, эфирное масло, краситель, антимикробные или антиоксидантные агенты и масло-носитель. Использование масла-носителя обычно заключается в легком облегчении мицеллярного образования или повышении стабильности наноэмульсионной системы (Yukuyama et al., 2016).
Выбор наилучшего эмульгатора или поверхностно-активного вещества при формировании мицеллярных наночастиц в основном зависит от их растворимости и способности к эмульгированию (Choudhury et al., 2013). Неионные поверхностно-активные вещества являются наиболее предпочтительными в косметической сфере из-за их меньшей токсичности и раздражения по сравнению с ионными (анионными и катионными) поверхностно-активными веществами (Azeem et al., 2009).
Кроме того, было введено и заявлено, что использование соэмульгатора или со-поверхностно-активного вещества в наноэмульсионной системе эффективно увеличивает скорость восстановления межфазного натяжения между нефтяной и водной фазами и тем самым увеличивает энтропию всей коллоидной системы (Tirnaksiz et al., 2010). В основном в качестве со-поверхностно-активного вещества использовались глицерин, пропиленгликоль, пропанол, этанол, транскутол IP и этиленгликоль, компоненты спиртов С3-С8. Его дальнейшая стабилизация интерфейса и подвижность углеводородной цепи могут быть усилены (Kreilgaard et al., 2000). В таблице 1 приведены списки масляных компонентов и поверхностно-активных веществ, используемых в запатентованных коммерческих косметических брендах (Simonnet et al., 2001, 2002).
ТАБЛИЦА 1
Таблица 1. Масляные компоненты, используемые в косметических препаратах.
Свойства и особенности формирования мицеллярных наночастиц в наноэмульсии
Мицеллы, которые образуются путем агрегации поверхностно-активных веществ, загруженных биоактивным компонентом через наноэмульсионную систему, демонстрируют различные преимущества по сравнению с обычными эмульсиями, такие как высокая стабильность, повышение скорости поглощения и растворимости биоактивного соединения, что приводит к увеличению биодоступности (Zhao et al., 2013; Gorain et al., 2014). Небольшое количество растворителя используется для формирования мицелл в наноэмульсии, поэтому он показывает высокую нагруженную емкость, которая должна быть достигнута за счет гидрофильных и гидрофобных сегментов поверхностно-активного вещества, действующего на границе раздела масло-вода (Sadurní et al., 2005). На рисунке 2 показана иллюстрация образования мицелл в наноэмульсии.
РИСУНОК 2
Рисунок 2. Иллюстрация формирования мицеллярных наночастиц в наноэмульсионной системе.
Основной проблемой наноэмульсионной системы является термодинамическая нестабильность, которая может быть преодолена этой способностью наносистемы образовывать меньший размер частиц мицелл, обладает большим поверхностным зарядом между каплями мицелл и против флокуляции, седиментации и коалесценции помогает противостоять образованию кремов из-за броуновского движения капель мицелл (Sadurní et alal., 2005). Благодаря возможности наноэмульсии преодолевать любое осаждение или сливки, она предлагает улучшенную систему доставки биоактивного компонента через пересечение барьера биологических мембран путем обратимого изменения клеточного расположения и улучшения взаимодействия между клетками после солюбилизации интерфейса липидного барьера с клеточной стенкой (Baspinar and Borchert, 2012; Sutradhar andАмин, 2013). Эта система доставки, реализованная в доставке биоактивного компонента в более конкретную и целевую область, следовательно, обладает высоким качеством и эффективностью косметической рецептуры. В подразделе ниже обсуждается механизм, связанный с образованием мицеллярных наночастиц в наноэмульсионной системе.
Механизм образования мицеллярных наночастиц
Благодаря образованию мицеллярных наночастиц в наноэмульсионной системе происходит механизм эмульгирования, связанный со снижением межфазного натяжения между маслом и водной фазой и образованием заряда на поверхности капель мицелл, структурированных неионным или ионным поверхностно-активным веществом (Rai et al., 2018; Abraham et al., 2019).. Этот механизм эмульгирования аналогичен обычным и микроэмульсионным системам для формирования мицеллярных наночастиц.
Обычные эмульсии находятся в менее стабильной форме по сравнению с наноэмульсиями из-за образования больших размеров глобул мицелл. Эти глобулы испытывают меньшую силу отталкивания между каплями мицелл и высокую гравитационную силу, что привело к осаждению и созреванию Оствальда. Мицеллы, содержащие масляную фазу, начали отделяться и двигаться вверх от системного контейнера и стали нестабильными. С другой стороны, наноэмульсии образуют более мелкие капли мицелл с сильным зарядом над каплями мицелл и способствуют высокой силе отталкивания, что приводит к более стабильной наносистеме. На рисунке 3 показаны различия в формировании мицелл между обычными и наноэмульсионными системами.
РИСУНОК 3
Рисунок 3. Сравнение размера капель и стабильности мицелл в (I) обычной эмульсии и (II) наноэмульсии (Rai et al., 2018).
Гидродинамический пробой и межфазная модификация – это два одновременных этапа, связанных с процессом разработки наноэмульсий. Гидродинамическое разрушение способствует и регулирует дисперсную фазу, которая хорошо суспендируется в дисперсионной среде, в то время как межфазная модификация фокусируется на скорости адсорбции поверхностно-активных веществ на границе раздела. Эти шаги обычно происходят за короткий период, часто в течение микросекунды во время процесса эмульгирования (Rai et al., 2018).
Важной характеристикой наноэмульсионной системы является образование мельчайших капель мицелл. Для того чтобы сформировать меньший размер частиц мицелл и стабильные капли, требуется приложить значительное напряжение через дисперсную фазу, например, электрический шок, методы реагирования на раздражители, а именно. повышенная температура, перемешивание или ультразвуковые колебания (Rai et al., 2018). Тем не менее, обширной используемой энергии можно избежать благодаря способности поверхностно-активных веществ снижать межфазное натяжение и стабилизировать капельки мицелл. Как уже упоминалось, неионные поверхностно-активные вещества являются наиболее широко эмульгаторами, реализуемыми в наноэмульсионной системе. Один из лучших способов выбрать лучшее неионное поверхностно-активное вещество зависит от его значения гидрофильного липофильного баланса (HLB) (Komaiko and McClements, 2015).
Наноэмульсия “Масло в воде” (o/w), система, в которой может образовываться мицеллярная наночастица, требует HLB неионного поверхностно-активного вещества. Высокое значение HLB представляет собой более гидрофильное поверхностно-активное вещество, в то время как низкое значение HLB считается более гидрофобным поверхностно-активным веществом (Alexander et al., 2013). Механизм образования мицелл посредством самоагрегации поверхностно-активных веществ зависит от значения HLB, где гидрофильное поверхностно-активное вещество с большей вероятностью накапливается в водной среде и образует меньший размер частиц мицелл и стабильную наноэмульсию “масло в воде” (Komaiko and McClements, 2016).
Кроме того, стабилизация наноэмульсии o /w зависит от наличия поверхностного заряда поверхностно-активного вещества. Неионные поверхностно-активные вещества могут также образовывать заряд на своих каплях мицелл при диспергировании в водной фазе, где это связано с присутствием ионов H3o + и OH−. Отрицательный заряд образуется, когда наноэмульсионная система находится в кислом состоянии (рН 3-6), в то время как положительный ион будет наблюдаться для естественного состояния наноэмульсионной системы (рН более 7) (Mitri et al., 2011).
Механизм включает более высокую степень поверхностного заряда при агрегации поверхностно-активных веществ через водную среду, которые обладают способностью удерживаться между мицеллами из-за наличия сильной межмолекулярной силы отталкивания (Rai et al., 2018). Наноэмульсии на основе моносурфактантов стабилизируются этой силой отталкивания среди подобных зарядов и способствуют броуновскому движению всех зарядов мицелл (Vilasau et al., 2011). На рисунке 4 показано, что мицеллы капель в движении сближаются вместе с более сильной силой отталкивания между зарядами, побуждая их окончательно отойти после упругого столкновения через наноэмульсионную систему “масло в воде”.
РИСУНОК 4
Рис. 4. Механизм стабильности мицеллярных наночастиц в наноэмульсионной системе (Rai et al., 2018).
Методы получения мицеллярных наночастиц в наноэмульсии
Существует несколько методов эмульгирования для образования мицеллярных наночастиц в наноэмульсионной системе, которые подразделяются на два процесса: высокоэнергетический и низкоэнергетический. Высокоэнергетический метод эмульгирования требует нескольких механических сил, таких как гомогенизатор высокого давления, ультразвук и микрофлюидизация. Кроме того, низкоэнергетический метод включает в себя температуру инверсии фазы (PIT) и состав (PIC), а также методы спонтанного эмульгирования (Solans et al., 2005). В косметологии высокоэнергетический метод является наиболее распространенным методом эмульгирования при формировании мицеллярных наночастиц с помощью O / W наноэмульсии. Между тем в последнее время внедрение низкоэнергетического метода эмульгирования значительно возросло благодаря его энергосберегающему подходу и тому, что он является менее разрушительным процессом для лабильных биоактивных компонентов (Yukuyama et al., 2016). Таким образом, механизм включает в себя процесс эмульгирования с использованием этих низкоэнергетических и высокоэнергетических методов, и результаты, представленные в косметической области, будут обсуждаться в этой статье.
Высокоэнергетическая техника эмульгирования: механизм
Огромные межфазные области для образования наноразмерных эмульсий могут быть сформированы с помощью высокоэнергетической техники, поскольку этот процесс способствует интенсивному применению механической силы (Anton et al., 2008). Благодаря механизму высокоэнергетического метода более крупные капли разрываются на более мелкие капли из-за механической энергии, поставляющей жидкие напряжения для успешного снижения межфазного натяжения между масляной и водной фазами и приводящей к образованию больших общих капель на объем (Fryd and Mason, 2012). Как правило, для формирования более мелких мицелл с использованием высокоэнергетического метода используются два этапа: (i) окончательное образование более мелких капель в результате деформации и разрушения молекул макроразмерного размера и (ii) адсорбция поверхностно-активного вещества на их границе раздела через водную среду для содействия стерической стабилизации (Vladisavljević et al., 2012). Три группы классифицируются как типичный процесс высокоэнергетического метода эмульгирования: (i) перемешивание с высоким сдвигом с использованием системы ротор / статор, (ii) гомогенизация под высоким давлением, (iii) ультразвук (Yukuyama et al., 2016).
В процессе перемешивания с высоким сдвигом могут образовываться более мелкие капли, особенно с использованием этих известных аппаратов типа ротор / статор Ultraturraxpsy® и Omni-mixerpsy. Однако этот процесс испытывал трудности с формированием среднего размера капель на наноуровне одним режимом. Для преодоления этого ограничения был введен многорежимный процесс путем реализации комбинированных методов. Предварительная эмульсия может быть сформирована вначале с помощью этого перемешивания с высоким сдвигом, а затем может быть подвергнута другим процессам, таким как гомогенизатор высокого давления и ультразвук (Королева и Юртов, 2012).
Через ультразвук или процесс ультразвука, меньшие капли мицелл образуются кавитационным механизмом, где адекватная энергия, подаваемая ультразвуком, предлагает механическое депрессию и сжатие, чтобы свернуть кавитационные пузырьки и сформировать большую площадь капель. Несколько находок показали, что образование более мелких капель не зависит ни от повышения мощности ультразвука, ни от пропорционального времени. Кроме того, поверхностно-активное вещество, используемое в рецептуре, сильно коррелирует с образованием крошечных капелек мицелл. Однако процесс ультразвука нецелесообразен для промышленных масштабов, которые наиболее подходят для небольших партий (Королева и Юртов, 2012; Маали и Мосавиан, 2013; Yukuyama et al., 2016). Это связано с тем, что эффективное эмульгирование происходит только в непосредственной близости от волноводного излучателя, что влияет на конечное распределение размера капель (Yukuyama et al., 2016).
Процесс гомогенизатора высокого давления включает в себя условия в диапазоне от 10 до 350 МПа, которые проходят через материалы в узкую щель гомогенизатора и испытывают силу сдвига, столкновения и кавитации. Используемые материалы должны находиться в состоянии средней и низкой вязкости, а конечные капли образуются в зависимости от вязкости внутренней фазы, где увеличение вязкости внутренней фазы может привести к увеличению размера капель мицелл. Как правило, наноэмульсия развивается в непрерывном потоке с высокой скоростью 100 м / с. Использование высокой скорости адсорбции поверхностно-активного вещества важно для предотвращения коалесценции новорожденных капель. Кроме того, конечный размер капель зависит от давления и температуры условий процесса, при которых более мелкие капли могут быть достигнуты путем увеличения этих условий (Королева и Юртов, 2012; Маали и Мосавиан, 2013).
Этот гомогенизатор высокого давления (HPH) подразделяется на два типа: горячая техника HPH (HHPH) и холодная техника HPH (CHPH). Эти два метода различаются в зависимости от температурного состояния материалов или эмульсий перед пропусканием через узкую щель гомогенизатора (Yukuyama et al., 2016). Чрезвычайно чувствительный к температуре биоактивный компонент предпочтительнее обрабатывать с использованием холодного HPH (Müller et al., 2002). В обоих методах биоактивное соединение растворяется, солюбилизируется и диспергируется в расплавленной липидной фазе. В горячей технике HPH эта смесь диспергируется в горячем поверхностно-активном веществе выше температуры плавления и перемешивается высокоскоростным перемешиванием с образованием горячего раствора предварительной эмульсии. Кроме того, в холодной технике HPH смесь биоактивного соединения и липидной фазы охлаждается, измельчается, а затем диспергируется в холодное поверхностно-активное вещество с образованием холодной фазы предварительной суспензии. Затем для обоих способов предварительно эмульсионный или предварительно суспензионный раствор пропускают через гомогенизатор высокого давления при высокой температуре или комнатной температуре соответственно для получения более мелких мицелл в эмульсии (Yukuyama et al., 2016). На рисунке 5 показан процесс разработки наноэмульсионного образования через гомогенизатор высокого давления с участием холодного и горячего HPH.
РИСУНОК 5
Рис. 5. Формирование наноэмульсионной системы через холодный (CHPH) и горячий (HHPH) гомогенизатор высокого давления (адаптировано из Yukuyama et al., 2016).
Процесс микрофлюидизации предлагает более выгодное по сравнению с гомогенизатором высокого давления с точки зрения кратковременного образования наноэмульсии образование благодаря методу прямого эмульгирования путем введения дисперсной фазы в водную фазу и немедленного образования наноэмульсии без какой-либо стадии предварительного эмульгирования. Благодаря этому процессу две несмешивающиеся жидкости, масло и вода, проходят через микроканалы под высоким давлением 2000 фунтов на квадратный дюйм, объединяются вместе и обрабатываются в встроенном гомогенизаторе с образованием наноэмульсии. Однородность и контролируемая дисперсная фаза зависят от размера пор или каналов (Королева и Юртов, 2012; Владисавлевич и др., 2012; Маали и Мосавиан, 2013).
Кроме того, стабильность режима эмульгирования основана на гидрофобности и гидрофильности стенок каналов. Часто при формировании наноэмульсий “масло-в-воде” и “вода-в-масле” требуются гидрофильные и гидрофобные поверхностные стеночные устройства соответственно (Королева и Юртов, 2012; Vladisavljević et al., 2012). Существуют преимущественно три типа микрофлюидизаторов: Т-образные переходы, геометрия фокусировки потока и совместное течение (Королева и Юртов, 2012; Vladisavljević et al., 2012; Choi et al., 2014). Т-образные соединения – это простейшая структура для образования капель внутри впервые разработанного микрофлюидизатора. Через канал микрофлюидизатора проходит перпендикулярный канал, через который проходят непрерывная и дисперсная фазы. На стыке тонкая пленка и напряжение сдвига генерируются непрерывной фазой во время контакта дисперсной фазы с каналом устройства и приводят к образованию капли путем сжатия дисперсной фазы (Королева и Юртов, 2012; Владисавлевич и др., 2012; Чой и др., 2014).
Геометрия фокусировки потока включает в себя комбинацию непрерывной и дисперсной фаз через небольшое отверстие, где в этот момент дисперсная фаза испытывает напряжение сдвига, генерируемое непрерывной фазой, которая может образовывать узкое распределение капель по размерам. В микрофлюидизаторе с совместным потоком имеется коаксиальное устройство, в котором непрерывная фаза непрерывно течет. Дисперсная фаза впрыскивается в капиллярную трубку, и обе жидкости начинают течь с низкой скоростью, что образует процесс капания, при котором получаются монодисперсные капли. Затем либо жидкость испытывается с увеличенной скоростью потока, либо образуется более крупное распределение капель по размерам (Королева и Юртов, 2012; Vladisavljević et al., 2012; Choi et al., 2014).
Однако, несмотря на то, что микрофлюидизация является наиболее успешным процессом формирования более узких капель мицелл в наноэмульсионной системе, чем другие методы эмульгирования, она имеет некоторые ограничения, такие как высокая стоимость производства, длительный период эмульгирования и каналы, забитые твердыми частицами, что приводит к явлению повторной коалесценции, приводящему к образованию более крупных капель мицелл (Fryd и Масон, 2012; Королева и Юртов, 2012).
Применение высокоэнергетической техники в косметологии: Научные результаты
В ряде научных исследований было продемонстрировано образование мицеллярных наночастиц в наноэмульсионной системе, особенно в косметической области. Некоторые характеристики и доклинические исследования были оценены для подтверждения эффективности мицеллярных наночастиц в качестве космецевтической системы доставки.
Silva et al. (2013) разработали солнцезащитный крем на основе наноэмульсий, используя метод ультразвука, содержащий мицеллы капель масла авокадо в качестве активного ингредиента. Наноэмульсионная система первоначально была получена с помощью масла авокадо и различных неионных поверхностно-активных веществ. Была успешно разработана стабильная наноэмульсионная композиция с использованием поверхностно-активного вещества с более длинной цепью окиси этилена и доведена до меньшего размера частиц мицелл (6-10 нм). Затем к стабильной рецептуре добавляли химический и физический солнцезащитный компонент; октилметоксициннамат и диоксид титана соответственно для получения общего SPF 3 солнцезащитного средства. Оценка высвобождения обоих компонентов солнцезащитного крема in vitro показала, что наноэмульсионная система успешно обладала медленным и устойчивым высвобождением октилметоксициннамата в течение 4 ч, однако диоксид титана в наноэмульсии не влиял ни на один результат профиля высвобождения. В этом исследовании был сделан вывод, что наноэмульсионная система эффективна для усиления УФ-фильтрующих свойств октилметоксициннамата, но не для диоксида титана, который показал диффузионно-зависимую кинетику активного ингредиента в рецептуре (Silva et al., 2013).
В 2011 году Kabri et al. с использованием гомогенизатора высокого давления разработана стабильная наноэмульсионная система, содержащая мицеллы омега-3 в качестве косметического активного соединения. Наноэмульсионная система была разработана различными ингредиентами, такими как миглиол, рапсовое и лососевое масло в качестве масляной фазы, соевый лецитин и полиоксиэтилен сорбитан моноолеат (Твин 80) в качестве поверхностно-активной фазы, глицерин и деионизированная вода в качестве водной фазы. Были оценены несколько физико-химических характеристик наноэмульсионной системы, и результат показал, что меньший размер частиц мицелл и высокая стабильность рецептуры не только напрямую зависят от физических параметров используемого оборудования, но и обусловлены свойствами используемого поверхностно-активного вещества и составом компонентов масла. Определен оптимальный состав масел: рапсовое масло (56,5%), миглиол (35,5%) и лососевое масло (8%) со средним размером частиц мицелл 143 нм при индексе полидисперсности 0,6 (Kabri et al., 2011).
Ранее сообщалось о разработке и характеристиках мицеллярных наночастиц экстракта мангостина в косметическом геле на основе наноэмульсий. Наноэмульсия “Масло в воде” была разработана для повышения эффективности экстракта мангостина из-за его гидрофобной природы, которая ограничивает эффективность биоактивности экстракта как естественного антибактериального, противогрибкового, антиоксидантного и противовирусного. Наноэмульсионный препарат включал кокосовое масло первого отжима в качестве масла-носителя экстракта мангостина, и эта смесь рассматривалась как масляная фаза. Между тем, использовали смешанное поверхностно-активное вещество, которое представляло собой комбинацию Tween 80 и Span 80, что давало общее значение HLB 12. Span 80 растворяли в масляной фазе, а Tween 80 растворяли в водной фазе. Затем масляную фазу добавляли в водную фазу при перемешивании с помощью высокоскоростного гомогенизатора для формирования стабильной наноэмульсионной системы (Mulia et al., 2018).
Гель на основе наноэмульсии был разработан путем смешивания приготовленной наноэмульсионной композиции с гелевой основой в объемном соотношении 1 к 1 при бережном перемешивании. Затем сформулированный наноэмульгель был физико-химически охарактеризован путем оценки его термодинамической стабильности, значения рН, содержания мангостина и проникновения в кожу in vitro. Результаты теста стабильности показали, что наноэмульсия будет стабильной после размещения в разных местах и температурных условиях (центрифугирование и цикл замораживания-оттаивания) в течение не менее 1 года. Кроме того, хорошей стабильностью обладает обогащенный наноэмульгель с постоянным значением рН (5,5–6,4), которое колеблется в пределах рН кожи человека (4,5–6,5) (Sugumar et al., 2015). Наноэмульгель проникал в мангостин-мицеллы на слой кожи до мкг / см2 в пределах более 95% от общего содержания мангостина. Таким образом, это исследование показало, что наноэмульгель, содержащий мангостин-мицеллы, является перспективным актуальным препаратом, особенно для косметики.
Низкоэнергетическая техника эмульгирования: механизм
Метод низкой энергии зависит от присущих физико-химических характеристик используемых компонентов, таких как поверхностно-активные вещества, со-поверхностно-активные вещества и композиции вспомогательных веществ. Кроме того, наноэмульсия, разработанная этим методом эмульгирования, требует щадящего процесса смешивания и меньшего количества энергии по сравнению с высокоэнергетической (Anton et al., 2008). Исторически сложилось так, что на ранней стадии формирования мицеллярных наночастиц в наноэмульсионной системе широко использовался и исследовался высокоэнергетический метод, такой как ультразвук и гомогенизатор высокого давления. Однако в последнее время все больший интерес приобретают исследования низкоэнергетических методов разработки наноэмульсий, пригодных для применения в чувствительных компонентах и энергоэффективных процессах крупносерийного производства [50]. Методы инверсии фазы; состав инверсии фазы (PIC) и температура инверсии фазы (PIT), а также спонтанная эмульгация являются одними из процессов, связанных с низкоэнергетическим методом (Yukuyama et al., 2016).
Механизмы метода фазовой инверсии включают спонтанное изменение радиуса кривизны поверхностно-активного вещества на межфазном слое на основе манипулирования составом и температурой системы. В определенной точке состава или температуры поверхностно-активное вещество адсорбирует межфазный слой, достигая нулевой кривизны монослоя поверхностно-активного вещества, где это поверхностно-активное вещество нулевой кривизны структурировано как пластинчатая жидкокристаллическая фаза. При непрерывном щадящем перемешивании можно получить более мелкие капельки мицелл с низким индексом полидисперсности. Наноэмульсия с более мелкими каплями образуется путем изменения состава системы, рассматривается как композиция инверсии фазы (PIC), а образование крошечных капель мицелл из-за изменения температуры системы называется методом инверсии фазы (PIT) (Yukuyama et al., 2016).
Метод фазовой инверсии композиции (PIC) формирует мелкие капельки мицелл в зависимости от манипулируемого состава системы. Этот метод включает прогрессивное разбавление масляной фазы водой или наоборот, которые формируют явления инверсии фазы для получения наноэмульсии. Гидрофильным / липофильным балансом (HLB) системы манипулируют в зависимости от увеличения или уменьшения степени гидратации поверхностно-активного вещества в зависимости от разбавленной фазы (Yukuyama et al., 2016). Сродство поверхностно-активного вещества к масляной или водной фазе увеличивается до достижения феномена поверхностно-активного вещества нулевой кривизны, где образуется жидкокристаллическая пластинчатая фаза или термодинамически стабильная микроэмульсия. Затем, во время превышения переходного состава, микроэмульсии становятся нестабильными и распадаются с образованием более мелких мицелл в нестабильной, но кинетически стабильной наноэмульсионной системе. До этого момента любое увеличение состава фазы непрерывного разбавления не влияет на размер частиц мицелл (Anton et al., 2008; Королева и Юртов, 2012; Solans and Solé, 2012; Maali and Mosavian, 2013). На рисунке 6 показана иллюстрация образования мицеллярных наночастиц в O / W наноэмульсии под влиянием другого процесса, но похожей формулы состава.
РИСУНОК 6
Рисунок 6. Схематическая иллюстрация формирования мицеллярных наночастиц в O / W наноэмульсионной системе с использованием фазово-инверсионной композиции (PIC) (Yukuyama et al., 2016).
На рисунке 6 показан способ (А), в котором масляная фаза постепенно добавлялась в водную фазу, в то время как способ (Б) водная фаза постепенно добавлялась в масляную фазу. При перемешивании образуются мицеллярные наночастицы в O/W наноэмульсионной системе. По способу (B) сообщалось, что конечные капли мицелл были меньше по сравнению с методом (A), кроме того, только в способе (B) фазовая инверсия происходила в присутствии жидкой пластинчатой фазы.
Метод фазовой инверсии (PIT) зависит от температуры и чувствительного неионного поверхностно-активного вещества, используемого в технологической системе. Часто внедряются полиэтиленксилированные поверхностно-активные вещества и композиция поверхностно-активного вещества HLB фиксируется и хорошо сбалансирована при манипулировании температурной системой. Этоксилированные поверхностно-активные вещества позволяют трансформироваться в гидрофильные или гидрофобные в зависимости от температурной системы. При низкой температуре эмульсия “масло в воде” получается за счет того, что площадь поверхностно-активного вещества на гидрофильных сегментах больше, чем гидрофобные цепи, и спонтанно образуется гидрофильная кривизна монослоя поверхностно-активного вещества (Yukuyama et al., 2016).
При повышении температуры системы присоединенные оксиэтиленовые группы ПАВ обезвоживаются и обладают большей площадью поверхности гидрофобных углеводородных цепей ПАВ, чем гидрофильные сегменты. Затем гидрофобная или липофильная кривизна монослоя поверхностно-активного вещества спонтанно образуется и приводит к образованию эмульсии “вода в масле”. При промежуточной температуре поверхностно-активное вещество проявляет сходное сродство с молекулами воды или масла и образует пластинчатую жидкокристаллическую фазу, когда межфазное натяжение и кривизна монослоя поверхностно-активного вещества становятся нулевыми. На этом этапе дальнейшее перемешивание системы может привести к образованию крошечных капель мицелл, что означает, что оба метода фазовой инверсии (PIC и PIT) доступны одним и тем же механизмам (Королева и Юртов, 2012; Solans and Solé, 2012).
Спонтанная эмульгация (SE) является одним из низкоэнергетических методов эмульгирования, которые включают различные физико-химические механизмы. Истинная спонтанная эмульгация достигается путем эмульгирования двух несмешивающихся жидкостей, находящихся в контакте, без какой-либо внешней помощи, будь то в присутствии механических или термических воздействий. Растворители могут использоваться для использования этого процесса как в присутствии, так и в отсутствии поверхностно-активного вещества. Формирование наноэмульсии методом SE в присутствии масла, воды и wtaer-смешивающегося растворителя при отсутствии поверхностно-активного вещества называется эффектом узо. Однако использование растворителя не рекомендуется из-за проблем безопасности трансдермальной доставки ингредиентов, поэтому смесь масла, гидрофильного поверхностно-активного вещества и водных компонентов необходима для создания наноэмульсионной системы методом спонтанного эмульгирования (Saberi et al., 2013; Sugumar et al., 2015; Yukuyama et al.,2016).
Как правило, процесс метода SE включает медленное титрование или заливку органической фазы, содержащей масляные компоненты (включая основной компонент) и гидрофильное поверхностно-активное вещество, в водную фазу (буквально только воду или смешанную с буферным раствором) и спонтанно образующиеся мелкие капельки мицелл из-за диффузии поверхностно-активного вещества из органической в водную фазу. Этот метод способствует простому процессу перемешивания для образования капель мицелл через наноэмульсионную систему вместо дорогостоящего высокоэнергетического оборудования (Saberi et al., 2013; Sugumar et al., 2015; Yukuyama et al., 2016).
В основном механизм включает перемещение гидрофильного поверхностно-активного вещества при титровании органической фазы в водную после смешивания, что приводит к самопроизвольному образованию более мелких капель мицелл на границе раздела нефть-вода. Предыдущие исследования показали, что мельчайшие капли (<100 нм) могут быть получены методом спонтанного эмульгирования путем оптимизации нескольких факторов, таких как состав системы (тип и концентрация поверхностно-активного вещества и масла) и условия приготовления (температура, скорость перемешивания, скорость добавления). Однако композиция системы играет важную роль в оптимизации, чтобы сформировать меньший размер частиц мицелл с использованием метода спонтанной эмульгации (Saberi et al., 2013; Sugumar et al., 2015; Yukuyama et al., 2016).
Применение низкоэнергетических методов в косметике: научные результаты
В ряде научных исследований было продемонстрировано формирование мицеллярных наночастиц в наноэмульсионной системе с помощью низкоэнергетического метода эмульгирования, специфичного для косметической области. Некоторые характеристики и доклинические исследования были оценены для подтверждения эффективности мицеллярных наночастиц в качестве космецевтической системы доставки.
Была проведена оценка водно-спиртового экстракта Vellozia squamata, лекарственного растения, культивируемого в Бразилии, и его мицеллярная рецептура была сформулирована в наноэмульсионной системе с помощью температуры инверсии фазы. Ожидалось, что препарат будет в дальнейшем использоваться в косметической и фармацевтической областях из-за его специфических антиоксидантных свойств. С помощью метода эмульгирования температуры инверсии фазы смесь масляной фазы и поверхностно-активных веществ нагревали до 80 ± 2 ° C, а водную фазу при аналогичной температуре выливали на масляную смесь до образования мицелл.
Полученные результаты показали, что при температуре фазовой инверсии была успешно разработана стабильная наноэмульсионная система, диспергирующаяся с меньшими размерами частиц Vellozia squamata-мицелл (≤ 155 нм), адекватными для местного применения экстракта. Кроме того, антиоксидантная активность чистого экстракта выявила значительное ингибирование радикала DPPH и осталась прежней для его антиоксидантных свойств после изготовления с мицеллярными наночастицами. Таким образом, в исследовании сделан вывод о том, что наноэмульсионная композиция, содержащая дисперсии мицеллярных наночастиц Vellozia squamata, показала перспективы в качестве основы для разработки фитопрепаратов и фитокосмецевтики (Quintão et al., 2013).
Barreto et al. (2017) сформулировали мицеллярные наночастицы обогащенной полисахаридами фракции (EF), выделенные из побочного продукта A. sisalana (Barreto et al., 2017). Целью данного исследования была разработка косметической композиции на мицеллярной основе с помощью наноэмульсионной системы, поскольку исследования показали потенциал побочного продукта A. sisalana в качестве сырья для разработки фармацевтических и косметических продуктов. Кроме того, была оценена клиническая увлажняющая эффективность для определения потенциала мицеллярных наночастиц в усилении EF в качестве увлажняющего агента. При разработке рецептур был применен метод фазовой инверсии для формирования EF-мицеллярных наночастиц. Методика включала псевдо-тройную фазовую диаграмму, состоящую из масляной фазы, водной фазы (добавленной с EF) и поверхностно-активных веществ, была разработана путем изменения концентраций компонентов на 10 (мас./ мас.)%.
В результате была выявлена стабильная наноэмульсионная композиция, содержащая 40% масляной фазы, 50% водной фазы и 10% поверхностно-активных веществ, успешно сформированных с дисперсиями меньшего размера частиц EF-мицелл в диапазоне от 83 до 155 нм. Клинический анализ увлажнения in vivo показал, что 0,5%-ная доля общего состава наноэмульсии увеличивала содержание воды в роговом слое на 10,13% по сравнению с носителем и на 19,28% по сравнению с исходными значениями. Кроме того, препарат смог сохранить барьерную функцию кожи после 5 ч однократного применения. Таким образом, исследование показало, что EF, выделенный из побочного продукта A. sisalana, показал перспективный профиль в качестве увлажняющего косметического сырья, которое может быть улучшено путем изготовления мицеллярных наночастиц через наноэмульсионную систему (Barreto et al., 2017).
Кроме того, в другом предыдущем исследовании Bernardi et al. (2011) разработали наноэмульсионную систему, состоящую из мицеллярных наночастиц масла рисовых отрубей, широко используемого косметического сырья для антивозрастных и солнцезащитных продуктов. Наноэмульсия была сформулирована методом низкоэнергетического эмульгирования, фазово-инверсионной композицией. Всего 42 эмульсии были получены с помощью псевдо-тройной фазовой диаграммы, включающей различные концентрации компонентов, где масляная и водная фазы нагревались отдельно при 75 ° C. В процессе эмульгирования водную фазу выливали в масляную фазу, состоящую из масла рисовых отрубей и поверхностно-активных веществ, при перемешивании при 600 об / мин, а затем смесь охлаждали при комнатной температуре при перемешивании. В качестве оптимальной рецептуры была выбрана наноэмульсионная система с 10% масла рисовых отрубей, 10% поверхностно-активных веществ и 80% воды. Это связано с тем, что этот состав содержит меньшие мицеллы масла рисовых отрубей при низкой концентрации поверхностно-активного вещества, и поскольку этот состав будет дополнительно протестирован для косметических целей, мицеллярный состав, который использовал минимально возможную концентрацию поверхностно-активного вещества, является предпочтительным.
Благодаря исследованию эффективности препарата анализ раздражения кожи in vitro показал, что оптимальная формула обладает низким потенциалом раздражения. Между тем, анализы in vivo продемонстрировали улучшение влажности кожи и нормальное значение pH кожи кожи может поддерживаться после применения препарата. Таким образом, был сделан вывод о способности наноэмульсионной системы быть полезной косметической системой доставки путем обогащения масла рисовых отрубей мицеллярными наночастицами.
Сравнение высокоэнергетических и низкоэнергетических методов эмульгирования
В основном высокоэнергетические и низкоэнергетические методы имеют разные параметры, которые играют важную роль в разработке хороших характеристик наноэмульсионной системы. Стабильность, размер частиц мицелл и другие характеристики наноэмульсии зависят от количества приложенной энергии, природы компонентов и количества добавленного поверхностно-активного вещества при использовании высокоэнергетического метода эмульгирования. Кроме того, с помощью низкоэнергетического метода успешное развитие наноэмульсионной системы зависит от внутренней физико-химической характеристики и поведения системы (Антон и др., 2008; Королева и Юртов, 2012).
Прогресс наноэмульсионных исследований в разработке мицеллярных наночастиц для косметической основы напрямую связан с разнообразием аппаратной доступности, методологии и акцентом на последние достижения в области технологий. В связи с растущим интересом к внедрению нанотехнологий в косметической сфере в последнее время, которые ориентированы на конечных клиентов, важно учитывать дифференциацию и влияние между лабораторным и крупномасштабным производством на заводе, такие как вопрос стоимости и осуществимости (Yukuyama et al., 2016). Гомогенизатор высокого давления и микрофлюидизация применяются для формирования наноэмульсионной системы как в лабораторном, так и в промышленном масштабе. Между тем, процесс ультразвука в основном реализуется только в лабораторных масштабах (Maali and Mosavian, 2013).
С точки зрения энергосбережения и экологически чистых факторов, низкоэнергетический процесс эмульгирования более подходит по сравнению с высокоэнергетическим, поскольку высокоэнергетический метод требует чрезмерной энергии для разрыва капель масла, которые становятся меньшими мицеллярными наночастицами, что приводит к большему потреблению энергии. Когда процесс эмульгирования происходит с помощью низкоэнергетического метода, мицеллярные наночастицы могут образовываться во всем объеме смеси и спонтанно, а затем легко вызываться (Anton et al., 2008). Поэтому низкоэнергетический метод рассматривается как энергосберегающий подход к эмульгированию, за исключением метода PIT, при котором нагрев требуется для достижения определенной температуры, которая может успешно формировать мицеллярные наночастицы в наноэмульсионной системе (Королева и Юртов, 2012).
Сообщается, что метод PIT обеспечивает замечательное преимущество с точки зрения промышленного производства, поскольку этот метод является процессом, зависящим от температуры, он обладает гибкостью повторения в течение нескольких раз путем манипулирования температурой для обеспечения меньшего конечного размера частиц мицелл во время производства. По сравнению с методом PIC, где мицеллярные наночастицы могут образовываться только один раз в наноэмульсионной системе. Однако в аспекте стабильности, с помощью метода PIT, необходимо хранить конечную рецептуру при температуре, далекой от температуры PIT, чтобы избежать явления коалесценции (Maali and Mosavian, 2013). Кроме того, высокоэнергетический метод требует больших инвестиций для промышленного производства, таких как оборудование и чрезмерное потребление энергии, по сравнению с низкоэнергетическим, где процесс основан на химической энергии, хранящейся в наноэмульсионной системе. Однако высокоэнергетический метод имеет преимущество, способствуя более быстрому процессу эмульгирования по сравнению с низкоэнергетическим, что выгодно для промышленного и крупномасштабного производства (Yukuyama et al., 2016).
Кроме того, среди предлагаемых способов формирования мицеллярных наночастиц в наноэмульсионной системе необходимо учитывать фактор гибкости композиции. Высокоэнергетический метод более эффективен и гибок для введения различных соединений в мицеллы внутренней фазы, так как этот метод не зависит от регулировки изменения температуры или регулировки кривизны границы раздела между водной и масляной фазами (Королева, Юртов, 2012). Ограничение высокоэнергетического метода заключается в том, что в лабильных лекарствах и макромолекулах, таких как белки и нуклеиновые кислоты, активные компоненты могут легко разрушаться интенсивными силами сдвига или высокой температурой (Maali and Mosavian, 2013). Кроме того, промышленное производство требует использования компонентов с низкой температурой вспышки и высокой воспламеняемостью, поскольку растворители имеют ограничения для использования в косметической рецептуре с точки зрения безопасности. В связи с этим методы гомогенизатора высокого давления, микрофлюидизатора и фазовой инверсии более предпочтительны по сравнению с методами спонтанного эмульгирования и ультразвука, поскольку эти методы не требуют каких-либо органических растворителей (Yukuyama et al., 2016).
Следовательно, независимо от того, является ли это высокоэнергетическим или низкоэнергетическим методом, каждый метод способствует своим собственным преимуществам с точки зрения многих аспектов. На формирование меньшего размера мицеллярных наночастиц и полидисперсность влияет метод, выбранный для этого препарата. Однако созревание Оствальда, которое возможно произойти в конечном составе, одинаково, независимо от того, включает ли процесс эмульгирования высокоэнергетический или низкоэнергетический метод. Существует два подхода, рекомендуемых для уменьшения или замедления явления созревания Оствальда, произошедшего в наноэмульсионной системе; (i) добавление даже в небольшом количестве масла с существенно более низкой растворимостью в объемной фазе в дисперсионную фазу и (ii) создание толстого стерического барьера на границе раздела мицелл с использованием наноэмульсионной системы.поверхностно-активные вещества или эмульгаторы (Yukuyama et al., 2016). Поэтому, вместо правильного выбора метода эмульгирования, приготовление смеси компонентов также оказывает значительное влияние на успешные характеристики наноэмульсионной системы.
Применение мицеллярных наночастиц в коммерческих косметических продуктах
Мицеллярные наночастицы на косметической арене становятся трендом в различных сегментах продукции. Различные международные и местные бренды внедряют эту нанотехнологию как инновационный подход, чтобы предложить высокое качество и эффективность своих косметических продуктов. Наноэмульсионная система играет важную роль в формировании мицеллярных наночастиц, обогащенных биоактивным компонентом, в качестве потенциального носителя для системы контролируемой доставки космецевтики. В этом разделе рассматриваются коммерческие косметические продукты, в которых реализована технология мицеллярных наночастиц.
В Нью-Джерси компания Tri-K Industries выпустила новый гель на основе наночастиц для широкого спектра средств по уходу за кожей, разработанный ее патентной компанией Kemira. Этот гель коммерчески известен как Kemira Nanogel и представляет собой уникальную наноэмульсионную несущую систему, разработанную с использованием простой рецептуры (Chaudhri et al., 2015; Rigano and Lionetti, 2016; Miastkowska et al., 2018). Наногель был разработан простым способом создания субмикронной эмульсии, содержащей мицеллярные наночастицы биоактивного компонента. Основное преимущество коммерциализированного геля заключается в минимизации потери воды кожей, усилении выработки новых клеток кожи и легком проникновении активного ингредиента. Эти характеристики были предложены для солнцезащитного, увлажняющего и антивозрастного сегмента косметики. Кроме того, он также сообщил, что он помогает придать составам по уходу за кожей хорошее ощущение кожи после нанесения (Sharma and Sarangdevot, 2012).
Малазийская компания SHE Empire Sdn. Bhd. представила свою “мицеллярную серию”, запущенную брендом Naturel Kiss, который внедрил косметические сегменты, основанные на технологии мицеллярных наночастиц. Есть два продукта, которые коммерциализируются; мицеллярное очищающее средство для лица и туман. Эти продукты основаны на дисперсиях мицеллярных наночастиц различных биоактивных компонентов, таких как эфирные масла розы, мяты, лимона и шиповника, которые разрабатываются с помощью наноэмульсионной системы. Благодаря коммерциализационному маркетингу компании, очищающее средство на основе мицелл предлагает эффективный процесс удаления макияжа и грязи с лица с вливанием биоактивных компонентов -мицелл, которые обладают различными преимуществами для кожи после очищения. Кроме того, коммерциализированный мицеллярный туман для лица специализируется на уменьшении пигментации, акне, шрамов и антивозрастных преимуществ. Naturel Kiss известен как ведущий бренд, который применил технологию мицеллярных наночастиц во многих косметических продуктах, которые разрабатываются методом исследований и разработок. Кроме того, в сотрудничестве исследователей компании с мировыми научными комитетами было опубликовано несколько научных журналов, посвященных успешным результатам технологии мицеллярных наночастиц в качестве системы доставки космецевтики (Aziz et al., 2016, 2017).
Ведущая в мире косметическая компания L’Oreal S. А имеет два мицеллярных наночастицы на основе косметического продукта, в котором производится наноэмульсионная система. Во-первых, изобретением была успешно разработана прозрачная и стабильная наноэмульсия с дисперсиями масел-мицелл, имеющих средний размер частиц <100 нм. Наноэмульсионная система состоит из масляной фазы, включающей по меньшей мере одно масло с молекулярной массой более 400, диспергированное через водную фазу. Между тем, используемое поверхностно-активное вещество было по меньшей мере одним анионным поверхностно-активным веществом, выбранным из группы, включающей жирные эфиры фосфорной кислоты и оксиэтилированные производные. Благодаря рецептуре массовое соотношение масляной фазы к поверхностно-активному веществу колеблется от 2 до 10%. Сообщалось, что хорошая прозрачность и косметические свойства препарата сохраняются даже при большом количестве масла. Кроме того, авторы изобретения пришли к выводу, что косметическая композиция на основе мицеллярных наночастиц полезна при нанесении на кожу, волосы, кожу головы, слизистую оболочку и глаза (Simonnet et al., 2001).
Второй реализацией наноэмульсионной системы в косметической рецептуре на основе мицелл, запатентованной L’Oreal, были разработаны дисперсии мицеллярных наночастиц, загруженных масляными компонентами, что позволило использовать поверхностно-активное вещество, состоящее из оксида полиэтилена и полипропиленового блочного сополимера. Мицеллярная косметика, которая была разработана, – это жидкое средство для снятия макияжа, гель для снятия макияжа и лосьон для глаз. Эти косметические сегменты диспергированы мицеллярными наночастицами масел с молекулярной массой более 400 и средним диаметром частиц <100 нм (Simonnet et al., 2002).
Заключение
Наноэмульсия в последнее время достигла огромного спроса на косметику на основе мицеллярных наночастиц, поскольку это связано с потенциалом наносистемы и эффективной системой доставки биоактивных компонентов. Небольшие размеры мицеллярных наночастиц могут быть успешно получены с помощью наноэмульсионной системы, которая способствует более высокой скорости проникновения активного компонента в слои кожи. Высокостабильные свойства наноэмульсионной системы не обеспечивают оседания, кремообразования и липкости после нанесения косметики. В обзоре рассмотрен механизм формирования мицеллярных наночастиц в наноэмульсионной системе. Малый размер мицеллярных наночастиц может быть успешно сформирован за счет правильного значения гидрофильно-липофильного баланса (HLB) поверхностно-активного вещества и более высокой степени поверхностного заряда среди агрегаций поверхностно-активного вещества. Кроме того, для формирования мицеллярных наночастиц в наноэмульсионной системе были применены высокоэнергетические и низкоэнергетические методы эмульгирования. В данной статье рассмотрены научные результаты формирования мицеллярных наночастиц в косметических препаратах с использованием различных методов эмульгирования. Очевидно, что применение мицеллярных наночастиц через наноэмульсионную систему в коммерциализированных продуктах также было рассмотрено. Обзоры включали местный малазийский бренд Naturel Kiss, который запустил свою “мицеллярную серию”, включающую мицеллярное очищающее средство для лица и туман, который настоян на различных биоактивных компонентах местных растений. Кроме того, два патента также были рассмотрены ведущей косметической компанией L’Oreal S. A использовала наноэмульсионную систему для формирования косметических сегментов на основе мицеллярных наночастиц. Поэтому в данном обзоре основное внимание было уделено механизму образования мелких мицеллярных наночастиц и их применению в коммерциализированных косметических продуктах. Это также демонстрирует, что нанотехнологический подход имеет огромный потенциал для дальнейшего внедрения в широкий спектр косметических сегментов. Успешная система доставки наноэмульсии, найденная в косметике, может быть рекомендована для внедрения в другую область, такую как пищевая и фармацевтическая.
Авторский вклад
ZA, HM-N, SC и AK разработали и написали первый проект обзора. AA, SM и WP отвечали за составление и критический пересмотр рукописи. ММ, Ай и КУ участвовали в технической проверке и доработке рукописи и рисовали рисунки. Все авторы обсудили результаты и прокомментировали рукопись.
Конфликт интересов
SM является управляющим директором SHE Empire Sdn. Bhd, дочерняя компания Universiti Teknologi Malaysia.
Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Благодарности
Авторы выражают признательность Центру управления исследованиями (RMC) и финансовой поддержке грантовой схемы Исследовательского университета (Q.JI30000.2446.03G73) Университета Текнологи Малайзии и индивидуальной грантовой схемы исследовательского университета (1001 / PKIMIA / 8011070) Университета Сайнс Малайзия.
Список литературы
Абрахам Л., Томас Т. и Пичумани М. (2019). Корреляция режимов мицеллярной агрегации – комплексообразования для определения стабильности мицеллярной структуры и нанокапсуляции. J. Коллоидный интерфейс Sci. 547, 234-244. doi: 10.1016/j.jcis.2019.04.003
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Александр, А., Хичария, А., Гупта, С., Патель, Р. Дж., Гири, Т. К. (2013). Недавние расширения в новой технологии доставки лекарств: эмульгель. J. Контролируемый выпуск. 171, 122-132. doi: 10.1016/j.jconrel.2013.06.030
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Антон Н., Бенуа Дж. и Сульнье П. (2008). Разработка и производство наночастиц, полученных из наноэмульсионных шаблонов: обзор. J. Контролируемый выпуск 128, 185-199. doi: 10.1016/j.jconrel.2008.02.007
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Азим, А., Ризван, М., Ахмад, Ф. Дж., Икбал, З., Хар, Р. К., Акил, М. и др. (2009). Скрининг и отбор наноэмульсионных компонентов: техническая записка. AAPS Pharm. Sci. Tech. 10, 69-76. doi: 10.1208/s12249-008-9178- х
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Азиз, З. А. А., Али, С. А. М., Ахмад, А. и Мохд-Сетапар, С. Х. (2016). Применение растительного экстракта и его лечебная ценность. Der Pharm. Lett. 8, 161–167. Доступно онлайн по адресу: http://scholarsresearchlibrary.com/archive.html
Азиз, З. А. Б. А., Ахмад, А., Мохд-Сетапар, С. Х., Хасан, Х., Лохат, Д., Камаль, М. А. и др. (2017). Последние достижения в области доставки лекарственных средств из полимерных нано-мицелл. Карр. Препарат Метаб. 18, 16-29. doi: 10.2174/1389200217666660921143616
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Barreto, S. M. A. G., Maia, M. S., Benicá, A. M., de Assis, H. R. B. S., Leite-Silva, V. R. и de Farias Sales, V. S. (2017). Оценка in vitro и in vivo безопасности побочного продукта агавы сисаланы как нового косметического сырья: разработка и клиническая оценка наноэмульсии для улучшения увлажнения кожи. Ind. Crop Prod. 108, 470-479. doi: 10.1016/j.indcrop.2017.06.064
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Baspinar, Y., and Borchert, H. H. (2012). Исследования проникновения и высвобождения положительно и отрицательно заряженных наноэмульсий — есть ли польза от положительного заряда? Int. J. Pharm. 430, 247-252. doi: 10.1016/j.ijpharm.2012.03.040
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Бернарди Д. С., Перейра Т. А., Масиэль Н.Р., Бортолото Дж., Виера Г. С., Оливейра Г. С. и др. (2011). Формирование и стабильность наноэмульсий “масло в воде”, содержащих масло рисовых отрубей: оценки in vitro и in vivo. J. Нанобиотехнология 9:44. doi: 10.1186/1477-3155-9-44
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Чаудри, Н., Сони, Г. и Праджапати, С. К. (2015). Нанотехнологии: передовой инструмент для подготовки нанокосметики. Int. J. Pharma Res. Rev. 4, 28-40.
Choi, C. H., Kim, J., Nam, J. O., Kang, S. M., Jeong, S. G., and Lee, C. S. (2014). Микрофлюидный дизайн сложных эмульсий. Chem. Phys. Chem. 15, 21-29. doi: 10.1002/ cphc.201300821
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Choudhury, S., Dasgupta, S., Patel, D. K., Ramani, Y. R., Ghosh, S. K., and Mazumder, B. (2013). “Наноэмульсия как носитель для местной доставки ацеклофенака”, in Advanced Nanomaterials and Nanotechnology, eds P. K. Giri, D. K. Goswami and A. Perumal (Berlin; Heidelberg: Springer), 1-19. doi: 10.1007/978-3-642-34216-5_1
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Dureja, H., Kaushik, D., Gupta, M., Kumar, V., and Lather, V. (2005). Космецевтика: новая концепция. Indian J. Pharmacol. 37, 155-159. doi: 10.4103/0253-7613.16211
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Fryd, M. M., and Mason, T. G. (2012). Передовые наноэмульсии. Annu. Rev. Phys. Chem. 63, 493-518. doi: 10.1146/annurev-physchem-032210-103436
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Fukui, H. (2018). Приложение 1 – разработка новой косметики на основе наночастиц. Nanopart. Технол. Handb. 3, 399-405. doi: 10.1016/B978-0-444-64110-6.00008-1
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Гаутам А., Сингх Д., Виджаярагаван Р. (2011). Дермальное воздействие наночастиц: понимание. J. Cell Tissue Res. 11, 2703-2708. Доступно онлайн по адресу: www.tcrjournals.com
Гонсалес- Минеро, Ф. Дж., и Браво-Диас, Л. (2018). Использование растений в средствах по уходу за кожей, косметике и парфюмерии: прошлое и настоящее. Косметика 5, 50-70. doi: 10.3390/cosmetics5030050
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Gorain, B., Choudhury, H., Kundu, A., Sarkar, L., Karmakar, S., and Jaisankar, P. (2014). Наноэмульсионная стратегия олмесартана медоксомила улучшает пероральную абсорбцию и расширенную антигипертензивную активность у гипертонических крыс. Коллоидный прибой. B Biointerfaces 115, 286-294. doi: 10.1016/j.colsurfb.2013.12.016
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Хассали М. А., Аль-Тамими С. К., Дауд О. Т., Верма А. К. и Салим Ф. (2015). Косметический рынок Малайзии: текущие и будущие перспективы. Pharmaceut Reg. Дела 4, 2-4. doi: 10.4172/2167-7689.1000155
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Haziqah, N., Wahab, A. R., and Hamid, A. (2019). Обзор наноэмульсии: концепции развития и применения космецевтики. Биотехнология. Биотехнология. Equip. 33, 779-797. doi: 10.1080/13102818.2019.1620124
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Hougeir, F. G., and Kircik, L. (2012). Обзор систем доставки в косметике. Дерматол. Ther. 25, 234-237. doi: 10.1111/j.1529-8019.2012.01501.x
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кабри Т. Х., Араб-Теграни Э., Белхадж Н., Линдер М. (2011). Физико-химическая характеристика наноэмульсий в косметической матрице, обогащенной омега-3. J. Nanobiotechnol. 9:41. doi: 10.1186/1477-3155-9-41
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Каул, С., Гулати, Н., Верма, Д., Мукерджи, С. и Нагаич, У. (2018). Роль нанотехнологий в космецевтике: обзор последних достижений. J. Pharm. 2018:3420204. doi: 10.1155/2018/3420204
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Komaiko, J., and McClements, D. J. (2015). Низкоэнергетическое образование съедобных наноэмульсий путем спонтанной эмульгации: факторы, влияющие на размер частиц. J. Food Eng. 146, 122-128. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2014.09.003
CrossRef Full Text | Google Scholar
Komaiko, J. S., and McClements, D. J. (2016). Formation of food-grade nanoemulsions using low-energy preparation methods: a review of available methods. Compr. Rev. Food Sci. F. Safety 15, 331–352. doi: 10.1111/1541-4337.12189
CrossRef Full Text | Google Scholar
Koroleva, M. Y., and Yurtov, E. V. E. (2012). Nanoemulsions: the properties, methods of preparation and promising applications. Russ. Chem. Rev. 81, 21–43. doi: 10.1070/RC2012v081n01ABEH004219
CrossRef Full Text | Google Scholar
Kreilgaard, M., Pedersen, E. J., and Jaroszewski, J. W. (2000). NMR characterisation and transdermal drug delivery potential of microemulsion systems. J. Controll. Release 69, 421–433. doi: 10.1016/S0168-3659(00)00325-4
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Lee, R. W., Shenoy, D. B., and Sheel, R. (2010). “Micellar nanoparticles: applications for topical and passive transdermal drug delivery,” in Handbook of Non-Invasive Drug Delivery Systems, ed V. S. Kulkarni (William Andrew Publishing), 37–58. doi: 10.1016/B978-0-8155-2025-2.10002-2
CrossRef Full Text | Google Scholar
Logothethetidis, S. (2012). Nanoscience and Technology, 1st Edn. London; New York, NY: Springer.
Lohani, A., Verma, A., Joshi, H., Yadav, N., and Karki, N. (2014). Nanotechnology-based cosmeceuticals. ISRN Dermatol. 2014:843687. doi: 10.1155/2014/843687
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Lu, P. J., Huang, S. C., Chen, Y. P., Chiueh, L. C., and Shih, D. Y. (2015). Analysis of titanium dioxide and zinc oxide nanoparticles in cosmetics. J. Food Drug Anal. 23, 587–594. doi: 10.1016/j.jfda.2015.02.009
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Maali, A., and Mosavian, M. H. (2013). Preparation and application of nanoemulsions in the last decade (2000–2010). J. Disper. Sci. Technol. 34, 92–105. doi: 10.1080/01932691.2011.648498
CrossRef Full Text | Google Scholar
Miastkowska, M., Lason, E., and Sikora, E. Wolinska-Kennard, K. (2018). Preparation and characterization of water-based nano perfumes. Nanomaterials 8, 981–1000. doi: 10.3390/nano8120981
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Mihranyan, A., Ferraz, N., and Stromme, M. (2012). Current status and future prospects of nanotechnology in cosmetics. Prog. Mater. Sci. 57, 875–910. doi: 10.1016/j.pmatsci.2011.10.001
CrossRef Full Text | Google Scholar
Mitri, K., Shegokar, R., Gohla, S., Anselmi, C., and Müller, R. H. (2011). Lipid nanocarriers for dermal delivery of lutein: preparation, characterization, stability and performance. Int. J. Pharm. 414, 267–275. doi: 10.1016/j.ijpharm.2011.05.008
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Morganti, P., and Coltelli, M. B. (2019). A new carrier for advanced cosmeceuticals. Cosmetics 6, 1–10. doi: 10.3390/cosmetics6010010
CrossRef Full Text | Google Scholar
Mu, L., and Sprando, R. L. (2010). Application of nanotechnology in cosmetics. Pharm. Res. 27, 1746–1749. doi: 10.1007/s11095-010-0139-1
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Mulia, K., Ramadhan, R. M., and Krisanti, E. A. (2018). “Formulation and characterization of nanoemulgel mangosteen extract in virgin coconut oil for topical formulation,” in MATEC Web of Conferences, Vol. 156 (EDP Sciences), 01013 p. doi: 10.1051/matecconf/201815601013
CrossRef Full Text | Google Scholar
Müller, R. H., Radtke, M., and Wissing, S. A. (2002). Solid lipid nanoparticles (SLN) and nanostructured lipid carriers (NLC) in cosmetic and dermatological preparations. Adv. Drug Deliv. Rev. 54, S131–S155. doi: 10.1016/S0169-409X(02)00118-7
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Pardeike, J., Hommoss, A., and Muller, R. H. (2009). Lipid nanoparticles (SLN, NLC) in cosmetic and pharmaceutical dermal products. Int. J. Pharm. 366, 170–184. doi: 10.1016/j.ijpharm.2008.10.003
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Pawar, K. R., and Babu, R. J. (2014). Lipid materials for topical and transdermal delivery of nanoemulsions. Crit. Rev. Ther. Drug Carrier Syst. 31, 429–458. doi: 10.1615/CritRevTherDrugCarrierSyst.2014010663
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Quintão, F. J., Tavares, R. S., Vieira-Filho, S. A., Souza, G. H., and Santos, O. D. (2013). Hydroalcoholic extracts of Vellozia squamata: study of its nanoemulsions for pharmaceutical or cosmetic applications. Rev. Bras. Farmacogn. 23, 101–107. doi: 10.1590/S0102-695X2013005000001
CrossRef Full Text | Google Scholar
Rai, V. K., Mishra, N., Yadav, K. S., and Yadav, N. P. (2018). Nanoemulsion as pharmaceutical carrier for dermal and transdermal drug delivery: formulation development, stability issues, basic considerations and applications. J. Controll. Release. 270; 203–225. doi: 10.1016/j.jconrel.2017.11.049
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Rigano, L., and Lionetti, N. (2016). Chapter 6 – Nanobiomaterials in galenic formulations and cosmetics. Nanobiomater. Galenic Formulat. Cosmet. 10, 121–148. doi: 10.1016/B978-0-323-42868-2.00006-1
CrossRef Full Text | Google Scholar
Rizvi, A. A. S., and Saleh, M. (2018). Applications of nanoparticle systems in drug delivery technology. Saudi Pharm. J. 1, 64–70 doi: 10.1016/j.jsps.2017.10.012
CrossRef Full Text | Google Scholar
Rosset, V., Ahmed, N., Zaanoun, I., Stella, B., Fessi, H., and Elaissari, A. (2012). Elaboration of argan oil nanocapsules containing naproxen for cosmetic and transdermal local application. J. Colloid Sci. Biotechnol. 1, 218–224. doi: 10.1166/jcsb.2012.1023
CrossRef Full Text | Google Scholar
Saberi, A. H., Fang, Y., and McClements, D. J. (2013). Fabrication of vitamin E-enriched nanoemulsions: factors affecting particle size using spontaneous emulsification. J. Colloid Interface Sci. 391, 95–102. doi: 10.1016/j.jcis.2012.08.069
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Sadurní, N., Solans, C., Azemar, N., and García-Celma, M. J. (2005). Studies on the formation of O/W nano-emulsions, by low-energy emulsification methods, suitable for pharmaceutical applications. Eur. J. Pharm. Sci. 26, 438–445. doi: 10.1016/j.ejps.2005.08.001
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Saha, R. (2012). Cosmeceuticals and herbal drugs: practical uses. Int. J. Pharm. Sci. Res. 3, 59–65. doi: 10.13040/IJPSR.0975-8232.3(1).59-65
CrossRef Full Text | Google Scholar
Sanjukta, D., Pujari, K., Durai, R., and Narayanan, V. H. B. (2016). Nanotechnology-based cosmeceuticals: a review. Int. J. Applied Pharm. 8, 8–12. Available online at: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Sharma, S., and Sarangdevot, K. (2012). Nanoemulsions for cosmetics. IJARPB 1, 408–415. Available online at: www.ijarpb.com
Silva, F. F., Ricci-Júnior, E., and Mansur, C. R. (2013). Nanoemulsions containing octyl methoxycinnamate and solid particles of TiO2: preparation, characterization and in vitro evaluation of the solar protection factor. Drug Dev. Ind. Pharm. 39, 1378–1388. doi: 10.3109/03639045.2012.718787
CrossRef Full Text | Google Scholar
Simonnet, J. T, Sonneville, O., and Legret, S. (2001). Nanoemulsion Based on Phosphoric Acid Fatty Acid Esters and Its Uses in the Cosmetics, Dermatological, Pharmaceutical, and/or Ophthalmological Fields. US Patent No. 6,274,150. Washington DC: L’Oreal S.A.
Simonnet, J. T, Sonneville, O., and Legret, S. (2002). Nanoemulsion Based on Ethylene Oxide and Propylene Oxide Block Copolymers and Its Uses in the Cosmetics, Dermatological and/or Ophthalmological Fields. US Patent No. 6,464,990. Washington DC: L’Oreal S.A.
Singh, R., Tiwari, S., and Tawaniya, J. (2013). Review on nanotechnology with several aspects. Int. J. Res. Computer Eng. Electron. 2, 1–8.
Solans, C., Izquierdo, P., Nolla, J., Azemar, N., and Garcia-Celma, M. J. (2005). Nano-emulsions. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 10, 102–110. doi: 10.1016/j.cocis.2005.06.004
CrossRef Full Text | Google Scholar
Solans, C., and Solé, I. (2012). Nano-emulsions: formation by low-energy methods. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 17, 246–254. doi: 10.1016/j.cocis.2012.07.003
CrossRef Full Text | Google Scholar
Soni, V., Chandel, S., Jain, P., and Asati, S. (2016). “Role of liposomal drug-delivery system in cosmetics,” in Nanobiomaterials in Galenic Formulations and Cosmetics, ed A. M. Grumezescu (William Andrew Publishing), 93–120. doi: 10.1016/B978-0-323-42868-2.00005-X
CrossRef Full Text | Google Scholar
Sonneville-Aubrun, O., Simonnet, J. T., and L’alloret, F. (2004). Nanoemulsions: a new vehicle for skincare products. Adv. Colloid Interface Sci. 108, 145–149. doi: 10.1016/j.cis.2003.10.026
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Souto, E. B., and Müller, R. H. (2008). Cosmetic features and applications of lipid nanoparticles (SLN, NLC). Int. J. Cosmet. Sci. 30, 157–165. doi: 10.1111/j.1468-2494.2008.00433.x
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Sugumar, S., Mukherjee, A., and Chandrasekaran, N. (2015). Nanoemulsion formation by spontaneous emulsification: investigation of its antibacterial effects on listeria monocytogenes. Asian J. Pharm. 9, 23–28. doi: 10.4103/0973-8398.150033
CrossRef Full Text | Google Scholar
Sutradhar, K. B., and Amin, M. L. (2013). Nanoemulsions: increasing possibilities in drug delivery. European J. Nanomed. 5, 97–110. doi: 10.1515/ejnm-2013-0001
CrossRef Full Text | Google Scholar
Taylor, P. (1998). Ostwald ripening in emulsions. Adv. Colloid Interface Sci. 75, 107–163. doi: 10.1016/S0001-8686(98)00035-9
CrossRef Full Text | Google Scholar
Thornfeldt, C. (2005). Cosmeceuticals containing herbs: fact, fiction, and future. Dermatol. Surg. 31, 873–881. doi: 10.1111/j.1524-4725.2005.31734
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Tirnaksiz, F., Akkus, S., and Celebi, N. (2010). “Nanoemulsions as drug delivery systems,” in Colloids in Drug Delivery, ed M. Fanun (Boca Raton, FL: Taylor and Francis Group), 221–244. doi: 10.1201/9781439818268
CrossRef Full Text | Google Scholar
U. S. Food Drug Administration. (2018). Is It a Cosmetic, a Drug, or Both? (Or is it soap?). Available online at: https://www.fda.gov/cosmetics/guidanceregulation/lawsregulations/ucm074201.htm (accessed August 02, 2018).
Vilasau, J., Solans, C., Gómez, M. J., Dabrio, J., Mújika-Garai, R., and Esquena, J. (2011). Phase behaviour of a mixed ionic/nonionic surfactant system used to prepare stable oil-in-water paraffin emulsions. Colloid Surfaces A 384, 473–481. doi: 10.1016/j.colsurfa.2011.05.029
CrossRef Full Text | Google Scholar
Vladisavljević, G. T., Kobayashi, I., and Nakajima, M. (2012). Production of uniform droplets using membrane, microchannel and microfluidic emulsification devices. Microfluid. Nanofluidics 13, 151–178. doi: 10.1007/s10404-012-0948-0
CrossRef Full Text | Google Scholar
Yapar, E. A., and Inal, O. (2012). Nanomaterials and cosmetics. J. Fac. Pharm. 42, 43–70.
Yeh, M. I., Huang, H. C., Liaw, J. H., Huang, M. C., Huang, K. F., and Hsu, F. L. (2013). Dermal delivery by niosomes of black tea extract as a sunscreen agent. Int. J. Dermatol. 52, 239–245. doi: 10.1111/j.1365-4632.2012.05587.x
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Yukuyama, M. N., Ghisleni, D. D., Pinto, T. J., and Bou-Chacra, N. A. (2016). Nanoemulsion: process selection and application in cosmetics–a review. Int. J. Cosmetic Sci. 38, 13–24. doi: 10.1111/ics.12260
CrossRef Full Text | Google Scholar
Zhao, L., Wei, Y., Huang, Y., He, B., Zhou, Y., and Fu, J. (2013). Nanoemulsion improves the oral bioavailability of baicalin in rats: in vitro and in vivo evaluation. Int. J. Nanomed. 8:3769. doi: 10.2147/IJN.S51578
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Keywords: nanotechnology, emulsion, micelles, cosmetics, skin care
Citation: Aziz ZAA, Mohd-Nasir H, Ahmad A, Mohd. Setapar SH, Peng WL, Chuo SC, Khatoon A, Umar K, Yaqoob AA and Mohamad Ibrahim MN (2019) Role of Nanotechnology for Design and Development of Cosmeceutical: Application in Makeup and Skin Care. Front. Chem. 7:739. doi: 10.3389/fchem.2019.00739
Received: 02 September 2019; Accepted: 16 October 2019;
Published: 13 November 2019.
Edited by:
Tianyi Ma, University of Newcastle, Australia
Reviewed by:
Tiekun Jia, Luoyang Institute of Science and Technology, China
Xue Liu, Liaoning University, China
Copyright © 2019 Aziz, Mohd-Nasir, Ahmad, Mohd. Setapar, Peng, Chuo, Khatoon, Umar, Yaqoob and Mohamad Ibrahim. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.
*Correspondence: Siti Hamidah Mohd. Setapar, siti-h@utm.my; Mohamad Nasir Mohamad Ibrahim, mnm@usm.my
Disclaimer: All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article or claim that may be made by its manufacturer is not guaranteed or endorsed by the publisher.