Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu ứng dụng chất nhũ hóa sorbitan ester trong sản phẩm mỹ phẩm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS Lê Thị Hồng Nhan Chữ ký:

1 Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Lê Vũ Hà Chữ ký:

2 Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Hồ Phương Chữ ký:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 09 tháng 01 năm 2023

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 Chủ tịch: PGS.TS Bạch Long Giang

2 Phản biện 1: TS Lê Vũ Hà 3 Phản biện 2: TS Hồ Phương 4 Ủy viên: TS Hà Cẩm Anh

5 Uỷ viên, thư ký: TS Phan Nguyễn Quỳnh Anh

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

PGS.TS Bạch Long Giang

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Phan Khánh Duy MSHV: 2070472

Ngày, tháng, năm sinh: 23/09/1997 Nơi sinh: Bà Rịa – Vũng Tàu Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số : 8520301

I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHẤT NHŨ HÓA SORBITAN ESTER TRONG SẢN PHẨM MỸ PHẨM

Tên tiếng anh: Investigating and applicating sorbitan ester emulsifier in cosmetic products

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Khảo sát sản phẩm kem mỹ phẩm trên thị trường và lựa chọn thông số mục tiêu Khảo sát ảnh hưởng của các thành phần chính đến đặc tính cảm quan của sản phẩm, từ đó xây dựng công thức nền sản phẩm

Đánh giá đặc tính cấu trúc, đặc tính cảm quan của sản phẩm sử dụng chất nhũ hóa mới theo điều kiện lưu trữ và so sánh với các chất nhũ hóa thông thường

Phát triển sản phẩm thông qua đánh giá khả năng bảo vệ dẫn xuất vitamin C

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 18/12/2022

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả quý thầy cô công tác tại khoa Kỹ thuật Hóa học đã tận tình giảng dạy và trang bị những kiến thức chuyên môn, kinh nghiệm rất bổ ích trong suốt thời gian tôi học tập tại trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TPHCM

Hơn thế nữa, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Lê Thị Hồng Nhan đã tận tình giúp đỡ, hỗ trợ, định hướng và hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện luận văn thạc sĩ

Ngoài ra, tôi muốn gửi lời cảm ơn đến bạn Bảo Trân, Bích Vy và Minh Thư đã hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện luận văn tại phòng thí nghiệm 209B2 Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bạn Hoàng Oanh, Chí Phúc, chị Gia Bảo và chị Ngọc Hạnh cùng các anh chị đồng nghiệp và công ty Cổ phần Hóa chất Đại Dương Xanh đã hỗ trợ, tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành tốt luận văn này

Cuối cùng con xin cảm ơn gia đình đã luôn bên cạnh động viên, ủng hộ những lựa chọn của con và là chỗ dựa vững chắc cho con thực hiện những mục tiêu của mình

Phan Khánh Duy

TÓM TẮT

Đề tài nhằm xây dựng và phát triển sản phẩm mỹ phẩm chăm sóc da dạng nhũ tương (kem và kem gel) sử dụng chất nhũ hóa sorbitan ester có tên thương mại Arlacel 2121 Trong luận văn, một số sản phẩm kem mỹ phẩm trên thị trường (kem, kem gel và lotion) được lựa chọn khảo sát để đưa ra thông số mục tiêu phù hợp cho sản phẩm Sản phẩm thị trường có giá trị pH khoảng 5-6 phù hợp với da mặt, khả năng dàn trải và đặc tính cấu trúc cũng như cảm quan ở các dòng sản phẩm khác nhau cho sự khác biệt lớn Sản phẩm dạng kem cho kết cấu đặc nhất, khả năng dàn trải thấp nhất và điểm cảm quan thấp nhất trong 3 dòng sản phẩm được khảo sát Dòng sản phẩm kem gel và lotion cho đặc tính cấu trúc, cảm quan và khả năng dàn trải gần tương tự nhau Luận văn đã xây dựng công thức sản phẩm với chất nhũ hóa Arlacel 2121 theo thông số định hướng từ khảo sát sản phẩm thị trường Kết quả nghiên cứu cho thấy sản phẩm sử dụng chất nhũ hóa Arlacel 2121 cho kết cấu lỏng, mềm và ngoại quan bóng mượt hơn sản phẩm đối chứng sử dụng chất nhũ hóa thông thường Tính ổn định hệ nhũ tương của chất nhũ hóa Arlacel 2121 tốt hơn, và phần nào đánh giá hiệu quả hạn chế biến đổi màu của dẫn suất vitamin C so với hệ chất nhũ hóa steareth-2/steareth-20

ABSTRACT

The thesis aimed to develop emulsion skin care cosmetic products (cream and gel cream) using sorbitan ester emulsifiers under the trade name Arlacel 2121 In this thesis, a number of cosmetic cream products on the market, such as creams, gel-creams, and lotions, were selected and surveyed to determine the appropriate target parameters for the research product Products on the market have a pH value of about 5 to 6, which is suitable for facial skin There is a difference in spreadability and sensory properties among the variety of emulsion cosmetic products The cream ones had the thickest texture, the lowest spreadability, and the lowest sensory score among the three product lines surveyed The gel cream and lotion lines had similar texture, feel, and spreadability properties The thesis built product formulas with Arlacel 2121 emulsifier according to targeted parameters from the market product survey Research results showed that the products using Arlacel 2121 emulsifier had a softer texture and a more shiny appearance than the control products using conventional emulsifiers Arlacel 2121 outperformed steareth-2/steareth-20 emulsifier mixtures in terms of emulsion stability and effectiveness in limiting the color change of vitamin C derivatives

LỜI CAM ĐOAN

Luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Lê Thị Hồng Nhan thực hiện tại phòng thí nghiệm của công ty Đại Dương Xanh và phòng thí nghiệm 209B2 trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM Các số liệu, đánh giá và những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này hoàn toàn trung thực

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 12 năm 2022

Phan Khánh Duy

1.6 Chất nhũ hóa sorbitan ester 20

1.7 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 23

1.7.1 Các nghiên cứu nước ngoài 23

1.7.2 Các nghiên cứu trong nước 26

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 28

2.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 28

2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 28

2.1.2 Nội dung nghiên cứu 28

2.2 Nguyên liệu, hóa chất và dụng cụ, thiết bị 29

2.2.1 Nguyên liệu, hóa chất 29

2.2.2 Dụng cụ, thiết bị 30

2.3 Phương pháp nghiên cứu 30

2.3.1 Đánh giá đặc tính sản phẩm 30

2.3.2 Đánh giá đặc tính cảm quan 34

2.3.3 Đánh giá hiệu quả bảo vệ dẫn xuất vitamin C 37

2.4 Nội dung thực nghiệm 39

2.4.1 Khảo sát sản phẩm thị trường 39

2.4.2 Xây dựng công thức nền kem với chất nhũ hóa Arlacel 2121 39

2.4.3 Xây dựng công thức nền kem đối chứng với chất nhũ hóa 42

2.4.4 Đánh giá đặc tính sản phẩm 42

2.4.5 Đánh giá hiệu quả sản phẩm 42

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 43

3.1 Đánh giá sản phẩm thị trường và lựa chọn thông số mục tiêu 43

3.1.1 Đánh giá sản phẩm thị trường 43

3.1.2 Lựa chọn thông số mục tiêu 48

3.2 Xây dựng công thức với Arlacel 2121 50

3.2.1 Ảnh hưởng của phụ gia lưu biến 53

3.2.2 Ảnh hưởng của thành phần dạng sáp 55

3.2.3 Ảnh hưởng của các chất làm mềm 56

3.2.4 Ảnh hưởng của chất nhũ hóa Arlacel 2121 58

3.2.5 Công thức sản phẩm Arlacel 2121 đề xuất 60

3.2.6 Xây dựng công thức sản phẩm đối chứng 61

Hình 1.5: Các con đường thẩm thấu hoạt chất qua da 13

Hình 1.6: Cấu trúc hóa học của lecithin 20

Hình 1.7: Ngoại quan của chất nhũ hóa Arlacel 2121 21

Hình 1.8: Cấu trúc Sorbitan Stearate 22

Hình 1.9: Cấu trúc Sucrose Cocoate 22

Hình 1.10: Mô hình cấu trúc oleosomes (a) và hydrosomes (b) 23

Hình 2.1: Máy đo pH BP3001 Trans Instrument 31

Hình 2.2: Cấu tạo thiết bị đo cấu trúc (a) và đường cong cấu trúc (b) 32

Hình 2.3: Mô tả đo khả năng dàn trải 34

Hình 2.4: Thao tác đánh giá cảm quan 36

Hình 2.5: Không gian màu CIELCh 38

Hình 2.6: Quy trình thực hiện mẫu 41

Hình 3.1: Điểm cảm quan trung bình các mẫu sản phẩm thị trường 44

Hình 3.2: Giá trị pH và khả năng dàn trải của các mẫu sản phẩm thị trường 45

Hình 3.3: Đường cong cấu trúc của các mẫu sản phẩm thị trường 46

Hình 3.4: Đặc tính cấu trúc của các mẫu sản phẩm thị trường 47

Hình 3.5: Ảnh hưởng của thành phần đến điểm cảm quan trung bình khi xây dựng công thức với Arlacel 2121 53

Hình 3.6: Ảnh hưởng của phụ gia lưu biến đến điểm cảm quan khi xây dựng công thức với Arlacel 2121 54

Hình 3.7: : Ảnh hưởng của thành phần sáp đến điểm cảm quan khi xây dựng công thức với Arlacel 2121 56

Hình 3.8: : Ảnh hưởng của chất làm mềm đến điểm cảm quan khi xây dựng công thức với Arlacel 2121 57

Hình 3.9: : Ảnh hưởng của chất nhũ hóa đến cảm quan khi xây dựng công thức với

Arlacel 2121 59

Hình 3.10: Ảnh hưởng của hệ nhũ sử dụng đến điểm cảm quan trung bình 63

Hình 3.11: Ảnh hưởng của hệ nhũ sử dụng đến khả năng dàn trải 65

Hình 3.12: Mẫu kem gel 1 đối chứng dàn trải trên lam kính 65

Hình 3.13: Ảnh hưởng của hệ nhũ sử dụng đến đường cong cấu trúc 66

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Một số hệ chất nhũ hóa của Croda 16

Bảng 1.2: Một số sản phẩm kem được giới thiệu có cấu trúc tinh thể lỏng 17

Bảng 2.1: Các nguyên liệu sử dụng 29

Bảng 2.2: Dụng cụ và thiết bị sử dụng 30

Bảng 2.3: Tiêu chí đánh giá cảm quan của sản phẩm 34

Bảng 2.4: Xây dựng nền toner cơ bản đánh giá vitamin C 38

Bảng 2.5: Công thức nền kem Arlacel 2121 tham khảo 40

Bảng 3.1: Tóm tắt các thông số đặc tính mẫu sản phẩm thị trường 49

Bảng 3.2: Một số thành phần cơ bản của sản phẩm mỹ phẩm dạng nhũ 49

Bảng 3.3: Ma trận khảo sát xây dựng công thức sản phẩm với Arlacel 2121 52

Bảng 3.4: Công thức đề xuất cho sản phẩm sử dụng Arlacel 2121 60

Bảng 3.5: Tính toán giá trị HLBr cần thiết cho pha dầu của công thức mỹ phẩm đề xuất 61

Bảng 3.6: Thành phần nhũ hóa các mẫu sản phẩm đối chứng 62

Bảng 3.7: Chú thích các mẫu sản phẩm sử dụng Arlacel và đối chứng 62

Bảng 3.8: So sánh các thông số cấu trúc mẫu kem gel 2 71

Bảng 3.9: Ảnh hưởng của hệ nhũ sử dụng đến độ ổn định ngoại quan sản phẩm khi lưu nhiệt 45 ℃ 74

Bảng 3.10: Chú thích các mẫu sản phẩm sử dụng Arlacel và VitC 80

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Transepidermal Water Loss (TEWL) Mất nước biểu bì

Small-angle X-ray scattering (SAXS) Tán xạ tia X góc nhỏ

Polarized Light Microscope (PLM) Kính hiển vi ánh sáng phân cực Differential scanning calorimetry (DSC) Phân tích nhiệt quét vi sai Hydrophilic – Lipophilic Balance (HLB) Cân bằng dầu – nước Rpm (revolutions per minute) Vòng/phút

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, việc sử dụng những sản phẩm mỹ phẩm nhằm mục đích cải thiện vẻ bề ngoài không còn xa lạ với người tiêu dùng Đặc biệt là đối với những sản phẩm dành cho chăm sóc da mặt luôn được ưu tiên hàng đầu trong việc cải thiện sức khỏe của làn da Giữ cho lớp sừng ngậm nước càng tốt là điều rất quan trọng để có làn da khỏe mạnh Các sản phẩm kem dưỡng ẩm và sử dụng các hoạt chất để cải thiện tình trạng da hiện đang được người tiêu dùng quan tâm sử dụng

Phần lớn các sản phẩm mỹ phẩm là dạng nhũ tương Tuy nhiên, nhũ tương tinh thể lỏng là một loại nhũ tương mới khác với hệ nhũ tương truyền thống Đó là sự sắp xếp có trật tự của các phân tử dầu và chất hoạt động bề mặt được hình thành tại mặt phân cách dầu-nước, và sự sắp xếp trật tự này giúp cho nhũ tương có cấu trúc tinh thể lỏng đem lại ứng dụng tốt hơn so với các hệ thống nhũ tương thông thường về độ ổn định sản phẩm, kiểm soát phóng thích hoạt chất và giữ ẩm cũng như cảm quan khi sử dụng sản phẩm

Các tính chất độc đáo và các ứng dụng của chất lỏng nhũ tinh thể đã thu hút nhiều nhà nghiên cứu trong dược phẩm và mỹ phẩm để làm rộng rãi nghiên cứu về nhũ tương có cấu trúc đặc biệt, bao gồm quy trình tạo hệ nhũ và các đặc tính Nhiều nhà cung cấp nguyên liệu hiện nay đưa ra nhiều loại chất nhũ hóa, ví dụ: chất hoạt động bề mặt nonionic như alkyl glycoside, polyglycerol este, phosphate, để tạo hệ nhũ tương với cấu trúc tinh thể lỏng

Nghiên cứu này sẽ khảo sát đặc tính của chất nhũ hóa sorbitan ester dưới tên thương mại SP Arlacel 2121 MBAL-FL-(MV) đến việc tạo hệ nhũ tương về đặc tính hệ nhũ, cảm quan khi sử dụng, tính ổn định của sản phẩm và khảo sát khả năng bảo vệ hoạt chất so với các chất nhũ hóa thông thường khác

Hình 1.1: Cấu trúc của da [1]

Da bao gồm ba lớp chính: lớp thượng bì (bên ngoài), lớp bì (bên dưới) và lớp mô mỡ dưới da Các lớp của da khác nhau về cấu trúc, sinh lý và chức năng Da cũng chứa các bộ phận cơ bản giống các cơ quan khác như hệ mạch và sợi thần kinh

Hình 1.2: Cấu trúc lớp thượng bì da [2]

Thượng bì (epidermis) cấu thành nên bề mặt ngoài của da Độ dày của nó thay đổi từ 75 – 150 µm, ngoại trừ vùng lòng bàn chân và bàn tay khoảng 0.4 – 0.6 mm Lớp thượng bì được chia thành năm phân lớp nhỏ hơn: lớp đáy (stratum basale), lớp tế bào gai (stratum spinosum), lớp hạt (stratum granulosum), lớp bóng (stratum lucidum), lớp sừng (stratum corneum) Lớp đáy là lớp sinh sản có vai trò đổi mới thượng bì Tế bào sừng ở lớp đáy tăng sinh, trải qua quá trình phân chia khi di chuyển lên phía bề mặt và được sừng hóa ở giai đoạn cuối sau đó bong ra Quá trình này thường mất khoảng 28 ngày [3], [4]

Hình 1.3: Cấu trúc lớp bì [5]

Lớp bì nằm bên dưới lớp thượng bì, ngăn cách nhau bằng màng đáy Lớp bì là mô liên kết dạng sợi dày đặc tạo thành lớp nền linh hoạt và chắc chắn cho lớp thượng bì Độ dày của lớp hạ bì có thể thay đổi từ 1 đến 5 mm Lớp bì bao gồm các tế bào, chất nền và mạng lưới sợi Thành phần dạng sợi dạng sợi chính là collagen, chiếm khoảng 77% trọng lượng khô của da Mạng dạng sợi này đem lại các đặc tính cơ học cho da, collagen cung cấp độ bền kéo và các sợi đàn hồi phục hồi hình dạng sau khi biến dạng bởi các lực cơ học Lớp bì được chia thành hai phân lớp nhỏ hơn: lớp đáy (reticular layer) và lớp lưới (papillare layer) [3, 5]

Hình 1.4: Cấu trúc lớp hạ bì [6]

Lớp mô mỡ dưới da hay hạ bì (hypodermis) là lớp da ở phía trong cùng có tổ chức mỡ, có sợi đàn hồi Chúng là nơi tạo ra năng lượng của cơ thể và hoạt động như tấm đệm cách nhiệt cho cơ thể [7]

Ngoài ra phần phụ của da là lông, các tuyến mồ hôi, tuyến bã

1.1.2 Chức năng sinh lý của da

Da có vào trò là lớp ngăn cách, đóng vai trò bảo vệ cơ thể với môi trường bên ngoài Có tác dụng che chở và bảo vệ cơ thể trước tác động môi trường bên ngoài (ô

nhiễm khói bụi, vi khuẩn, …), giúp cơ thể bài tiết mồ hôi và chất nhờn, ổn định thân nhiệt và không bị mất nước

1.1.3 Các vấn đề liên quan đến da

Da là bộ phận bao bọc bên ngoài cơ thể, là nơi trực tiếp tiếp xúc với các tác động từ môi trường như khói bụi, ánh nắng mặt trời, vi sinh vật, các tác nhân lý hóa khác Chính vì vậy, da rất dễ tổn thương và bị các hiện tượng như khô da, nám, tàn nhang, lão hóa, …

Mụn là một bệnh có tỉ lệ mắc cao trong da liễu thường gặp trong lứa tuổi thanh

thiếu niên Tuy nhiên, vẫn có thể mắc bệnh trong giai đoạn từ 30 – 50 tuổi Mụn trứng cá là bệnh của đơn vị năng lông tuyến bã với bốn cơ chế chính phối hợp như sau: tăng sinh chất bã trong tuyến bã, thay đổi tiến trình sừng hóa ở cổ nang lông, sự hiện diện và hoạt tính của vi khuẩn P acnes và phản ứng viêm [1], [8]

Lão hóa da do hai yếu tố nội sinh và ngoại sinh Lão hóa nội sinh là hậu quả

của biến đổi sinh lý không thể tránh khỏi do tác động của thời gian, tốc độ lão hóa do yếu tố di truyền quyết định Lão hóa ngoại sinh là những biến đổi do những yếu tố bên ngoài như tiếp xúc lâu với ánh nắng, hút thuốc, lối sống, …[1]

Nám da là rối loạn sắc tố da mắc phải, biểu hiện bởi những dát, mảng sắc tố

phân bố ở mặt cổ Nhiều nghiên cứu nhận thấy nám da có yếu tố di truyền, nguyên nhân chủ yếu gây nám là do tiếp xúc ánh sáng mặt trời Ngoài ra, nám da xảy ra cùng với sự thay đổi nội tiết tố, bệnh lý khác và uống thuốc gây nhạy cảm ánh sáng, stress, … [1]

Khô da là tình trạng da đặc trưng bởi thiếu nước trong lớp biểu bì của da Mặc

dù da khô có xu hướng ảnh hưởng đến mọi lứa tuổi, nhưng những người cao tuổi thường dễ bị khô da hơn Da người cao tuổi có xu hướng giảm lượng dầu hơn so với người trẻ tuổi Da khô xuất hiện nhiều ở các khu vực như cánh tay, bàn tay và đặc biệt là bàn chân Các yếu tố môi trường, chẳng hạn như độ ẩm và nhiệt độ, có ảnh hưởng nhiều nhất đến lượng nước trong da Thường xuyên rửa tay cũng làm mất nước

và làm khô da Da khô cũng có thể là tác dụng phụ của một số loại thuốc cũng như biến chứng của một số bệnh về da [8] Các triệu chứng thông thường của da đều bị ảnh hưởng phần lớn từ vấn đề da khô Do đó, việc dưỡng ẩm – cấp ẩm cho da là cần thiết

1.2 Cơ chế giữ ẩm da

1.2.1 Chất làm ẩm

Chất làm ẩm (humectant) là chất có thành phần tương thích hay giống với các thành phần trong chất giữ ẩm tự nhiên Chất giữ ẩm có khả năng hút nước, hút ẩm từ không khí đến khi cân bằng Chất giữ ẩm được thêm vào các sản phẩm mỹ phẩm, đặc biệt là mỹ phẩm dầu trong nước, để tránh các kem bị khô khi tiếp xúc không khí Tuy nhiên, tính chất của lớp màng hút ẩm với chất gây ẩm tồn tại trên bề mặt da khi sử dụng sản phẩm có thể là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng lên kết cấu và tình trạng của da [9] Một số chất làm ẩm thường sử dụng trong mỹ phẩm như:

Chất làm ẩm cơ kim phổ biến nhất là natri lactat, có tính hút ẩm cao hơn glycerin Nó có thể được sử dụng trong kem dưỡng da vì nó không độc, không gây viêm da Chất làm ẩm hữu cơ được sử dụng rộng rãi nhất, các chất làm ẩm hữu cơ là các rượu đa chức (polyol), các ester và ete của chúng Các hợp chất thường được sử dụng nhất cho mục đích hút ẩm trong sản phẩm mỹ phẩm như glycerol, sorbitol, ethylene glycol, propylene glycol

1.2.2 Chất làm mềm

Chất làm mềm (emollient) hoạt động bằng cách tạo một lớp màng phim mỏng trên bề mặt da, từ đó có tác dụng ngăn cản sự mất nước Do đó, khi sử dụng chất làm mềm trong công thức mỹ phẩm sẽ cảm nhận được da mềm mại và mượt Chất làm mềm phổ biến hiện nay ở dạng ester, dầu, silicon như dầu khoáng, lanolin, glyceryl stearate, dimethicone, …

1.3 Sản phẩm kem dưỡng da

1.3.1 Tổng quan

Gần đây đã có một sự thay đổi trong cách suy nghĩ của người tiêu dùng hướng tới mong muốn có được các sản phẩm toàn diện, đặc biệt là liên quan đến chăm sóc da Kem dưỡng ẩm có lẽ là sản phẩm được kê đơn nhiều nhất trong chăm sóc da liễu và cũng là sản phẩm được chú ý nhất Tỷ lệ mắc các bệnh da liễu liên quan đến khô da do lối sống đô thị hóa ngày càng tăng, sự ô nhiễm, tuổi già ngày càng tăng Phần lớn người tiêu dùng sử dụng và thay đổi nhiều loại kem dưỡng ẩm trong suốt cuộc đời của họ Thuật ngữ “kem dưỡng ẩm” là một thuật ngữ mang tính quảng cáo, ít có ý nghĩa khoa học Người tiêu dùng thường hiểu chúng có thể làm tăng hàm lượng nước của da trong khi các bác sĩ da liễu nhìn nhận dưới góc nhìn khoa học đơn thuần là các chất dầu thông thường [10]

Thông thường, kem dưỡng ẩm được cho là có thể ức chế sự mất nước qua biểu bì (TEWL) nhờ vào tác dụng của chất làm mềm Lớp sừng (stratum corneum) là một lớp chết hoạt động như một lớp màng theo mô hình được đề xuất dạng xếp gạch (bricks and mortar) Sự mất đi các lipid gian bào, ví dụ như các ceramide, cholesterol và các axit béo cấu thành các lớp kép, làm hỏng sự hình thành hàng rào nước, do đó dẫn đến khô da [11] Da khô được nhận thấy khi độ ẩm <10%, và mất tính liên tục của lớp sừng

Nhũ tương thường được sử dụng nhiều trong mỹ phẩm, đặc biệt là trong các sản phẩm kem, lotion Khi nhắc đến nhũ tương trong mỹ phẩm, ngoài những hệ lỏng – lỏng thông thường người ta còn nhắc đến hệ phức Tuy nhiên, điểm chung của các hệ đó đều chứa một pha ưa nước (hydrophilic) và một pha kỵ nước (hydrophobic) Khi pha ưa nước được phân tán vào pha kỵ nước thì ta có hệ W/O và ngược lại ta được hệ O/W

1.3.2 Thành phần

1.3.2.1 Dầu – mỡ - sáp

Dầu thường được biết đến là các chất lỏng hữu cơ có trong tự nhiên như các loại dầu thực vật (dầu dừa, dầu olive, dầu cọ, …), những loại dầu này đã được dùng làm nguyên liệu cho mỹ phẩm từ rất lâu Ngoài ra, người ta cũng tìm thấy các hợp chất có tính chất tương tự trong tự nhiên hoặc tổng hợp như các dầu hydrocacbon, dầu silicone Đặc trưng của chúng là tính chất kỵ nước và tính không tan trong nước [9] Một số loại sáp được sử dụng làm các chất nhũ hóa, chất trợ nhũ hóa Một số tính chất của dầu – mỡ thường cần để sử dụng trong mỹ phẩm là lan tỏa dễ dàng trên da và để lại một lớp màng kỵ nước trên da, có tính chất làm mềm, chúng ngăn sự khô da bằng cách duy trì hàm lượng nước của da, tạo cho da sự mềm mại Trong mỹ phẩm có thể kể đến một số loại dầu – mỡ như dầu khoáng, squalan, isohexadecane, PPG-15 stearyl ether, …

Sáp là chất rắn ở nhiệt độ thường, tan trong dầu, không tan trong nước và tạo màng chống nước Sáp dùng trong mỹ phẩm thường cần tạo lớp màng chống thấm nước nhờ mạch carbon dài kỵ nước, có khả năng tan trong dầu làm tăng nhiệt độ nóng chảy của lớp màng dầu trên da, làm tăng khả năng làm mềm da của dầu Trong nhiều trường hợp, sáp được dùng để cải thiện độ mịn và cấu trúc của kem, tạo độ bóng cho các sản phẩm như son môi Một số loại sáp thường dùng trong mỹ phẩm như sáp paraffin, acid béo (stearic acid, lauric acid, …), cồn béo (cetyl alcohol, stearyl alcohol, …), sáp ong, sáp carnauba, lanolin, …

1.3.2.2 Chất nhũ hóa

Để có thể phân tán pha ưa nước và pha kỵ nước vào nhau, và có thể giữ nhũ tương ổn định cần có chất hoạt động bề mặt nhằm làm giảm sức căng bề mặt giữa hai pha hay trong trường hợp của các sản phẩm kem, lotion thì chất hoạt động bề mặt còn được gọi là chất nhũ hóa [9] Chất nhũ hóa nói riêng hay chất hoạt động bề mặt nói chung có một điểm chung về cấu trúc: phân tử có hai phần, một phần kỵ nước và một phần ưa nước Chất nhũ hóa có thể được phân loại theo nhiều cách, nhưng phân loại theo tính chất ion là hợp lý nhất và được chia thành bốn loại:

Chất nhũ hóa anionic là chất nhũ hóa mà phân tử của nó trong nước có ion hoạt động bề mặt tích điện âm Ví dụ như natri oleate, dicetyl phosphate, ceteth-10 phosphate, …

Chất nhũ hóa cationic là chất nhũ hóa mà phân tử của nó trong nước có ion hoạt động bề mặt tích điện dương Ví dụ như behentrimonium methosulfate, behentrimonium chloride, …

Chất nhũ hóa không ion có phần ưa nước cấu tạo từ vô số nhóm phân cực như nhóm hydroxyl hay chuỗi ethylene oxide Ví dụ như sorbitan laurate, sorbitan sesquioleate, polysorbate 20, steareth-21, PEG-80 sorbitan laurate, …

Chất nhũ hóa lưỡng tính có khả năng tạo các ion hoạt động bề mặt tích điện dương lẫn âm, thường ít được ứng dụng trong các sản phẩm kem, lotion

1.3.2.3 Chất giữ ẩm

Như trình bày ở mục 1.2.1, một số loại chất giữ ẩm thường được sử dụng phổ biến trong mỹ phẩm hiện nay như glycerin, hyaluronic acid, sorbitol, propylene glycol, …

1.3.2.4 Chất bảo quản

Chất bảo quản được sử dụng nhằm hai mục đích chính là ngăn ngừa hư hỏng sản phẩm và bảo vệ người tiêu dùng Nước là dung môi sạch, an toàn, rẻ tiền và thường dùng nhất trong các sản phẩm mỹ phẩm Tuy nhiên, vi sinh vật lại có thể bị lây nhiễm vào nguồn nước và sinh trưởng Do đó, bảo quản là thành phần hạn chế sự sinh sôi phát triển của vi sinh vật trong sản phẩm mỹ phẩm Ngoài ra, cần xem xét khả năng gây ảnh hưởng đến người sử dụng [9]

1.3.2.5 Chất chống oxy hóa

Hiện tượng oxy hóa trong các sản phẩm mỹ phẩm thường dẫn đến sự thoái hóa và có thể làm hư hỏng sản phẩm Nguyên tắc chung của một chất chống oxy hóa là ức chế sự tạo thành các gốc tự do hoặc đưa vào sản phẩm các chất phản ứng với các gốc tự do khi chúng được tạo thành Ví dụ các chất chống oxy hóa thường dùng như

ethylene diamine tetra acetic, acid ascorbic, butylated hydroxyl anisole, α-tocopherol, butylated hydroxytoluene, … [9]

1.3.2.6 Chất màu

Chất màu dùng trong mỹ phẩm có chức năng cải thiện cảm quan cho sản phẩm nhằm che đi màu nền và tạo sự thu hút cho sản phẩm [9] Ngoài ra, một số sản phẩm chuyên biệt dùng chất màu nhằm mục đích tăng hiệu quả của sản phẩm, ví dụ như các sản phẩm trang điểm BB kem, CC kem, … sử dụng chất màu để che phủ bề mặt da, giúp da đồng đều màu Theo quy định sử dụng màu của Mỹ thì chất màu trong mỹ phẩm được chia làm ba loại với từng nhóm ứng dụng khác nhau:

- F, D and C: màu dùng trong thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm - D and C: màu dùng trong dược và mỹ phẩm

- Ext D and C: các màu khác dùng trong dược và mỹ phẩm

1.3.2.7 Hoạt chất

Các thành phần cơ bản của một sản phẩm kem, lotion bao gồm dầu – mỡ – sáp, chất nhũ hóa, chất giữ ẩm, chất bảo quản, chất chống oxy hóa và chất màu Những nhóm chất trên phối hợp với nhau theo tỉ lệ nhất định tùy thuộc vào người điều phối công thức để cho ra một nền sản phẩm kem, lotion cơ bản có chức năng giữ ẩm, cấp ẩm, làm mềm giúp cho da mềm mại Tuy nhiên, hiện nay theo xu hướng làm đẹp người tiêu dùng đòi hỏi nhiều hơn việc chỉ làm mềm, dưỡng ẩm da thông thường Các xu hướng hiện nay có thể kể đến như trẻ hóa da, tăng sinh collagen, tẩy tế bào chết hóa học, điều trị mụn, làm trắng da, sáng da hoặc dưỡng ẩm kết hợp chống nắng, Những nhà điều chế cần cải thiện nền sản phẩm kem dưỡng ẩm thông thường đáp ứng được những nhu cầu trên bằng cách kết hợp với các thành phần có hoạt tính như mong đợi Một số hoạt chất có thể kể đến như:

- Tẩy tế bào chết: salicylic acid (BHAs), glycolic acid (AHAs), … - Trẻ hóa da: retinol, peptides, …

- Điều trị mụn: isopropyl methylphenol, tretinoin, benzyl peroxide, …

- Làm trắng da: ascorbic acid, niacinamide, Chiết xuất rễ cam thảo (Glycyrrhiza glabra), …

- Làm dịu da: panthenol, chiết xuất thực vật (rau má, tảo biển, …), …

Việc kết hợp các hoạt chất vào nền sản phẩm kem dưỡng ẩm cần xem xét tới sự tương hợp của hoạt chất với nền sản phẩm Ngoài ra, cần chú ý tới hàm lượng cho phép sử dụng của các hoạt chất này theo quy định

Phân loại theo thời điểm sử dụng có hai loại chính là dùng cho ban ngày và ban đêm Những sản phẩm dùng cho ban ngày thường chứa các hoạt chất chống nắng (vô cơ hoặc hữu cơ) và các hoạt chất bền với ánh sáng Sản phẩm dành cho ban đêm lại thường bao gồm nhiều thành phần dưỡng, hoạt chất nhạy cảm với ánh sáng

Phân loại theo công dụng thì có thể chia thành sản phẩm dưỡng ẩm thông thường và sản phẩm điều trị Các sản phẩm điều trị thường được bổ sung các hoạt chất điều trị các bệnh ngoài da như chàm, vảy nến, …

Phân loại theo kết cấu sản phẩm thì có thể kể chia thành 3 loại là dạng kem đặc, dạng lotion và dạng kem gel (gel-cream) Cả 3 dạng sản phẩm này đều có những đặc trưng giống nhau về thành phần trong sản phẩm như pha nước, pha dầu và chất nhũ hóa cũng như các hoạt chất khác Về mặt kết cấu có sự khác biệt lớn ở các dạng sản phẩm Dạng kem có kết cấu rất đặc, dạng kem gel và lotion có kết cấu lỏng mềm hơn

dạng kem do sử dụng ít thành phần dạng sáp tạo đặc Ngoài ra, dạng kem gel thường được bổ sung các tác nhân lưu biến (carbomer, xanthan gum, polyacrylates, …) nhằm tạo kết cấu gel cho sản phẩm Đặc trưng của sản phẩm kem gel là ngoại quan bóng đẹp, cảm giác trên da nhẹ nhàng dễ dàn trải, nhanh thấm và ít gây cảm giác dày trên da

1.3.4 Vai trò của sản phẩm kem, lotion

Việc nghiên cứu tác dụng làm mềm, giữ ẩm của các sản phẩm mỹ phẩm đã được đánh giá hiệu quả từ lâu Các nghiên cứu chỉ ra việc sử dụng các sản phẩm kem dưỡng ẩm giúp hạn chế việc mất nước qua biểu bì da (transepidermal water loss – TEWL) Việc kết hợp thêm glycerin trong kem dưỡng ẩm giúp tăng hiệu quả giữ ẩm cho da sau 10 ngày sử dụng [12] Kết hợp chiết xuất thực vật vào kem dưỡng giúp cải thiện tình trạng đỏ da nhạy cảm được đánh giá sau 28 ngày sử dụng, đồng thời giúp giảm TEWL và tăng độ ẩm cho lớp sừng (stratum corneum hydration – SC) [13] Hoạt chất benzoyl peroxide kết hợp cùng với urea đem loại hiệu quả điều trị mụn và dưỡng ẩm cho da sau 4 tuần sử dụng [14] Hoạt chất ceramide được sử dụng trong nền kem dưỡng cho hiệu quả dưỡng ẩm vượt trội hơn nền kem dưỡng thông thường sau 24 giờ sử dụng, không gây kích ứng cho da, mắt [15]

Qua đó có thể nhận thấy việc nghiên cứu và ứng dụng các hoạt chất vào các sản phẩm mỹ phẩm không phải là mới, nhất là sản phẩm kem dưỡng, lotion Tuy nhiên, để có thể đánh giá được chuyên sâu về hiệu quả của sản phẩm trên da, cần quan tâm tới cơ chế hoạt động và dẫn truyền hoạt chất ở da Cách thức và “phương tiện” giúp dẫn thấm các hoạt chất và các công nghệ hiện đại giúp các hoạt chất có thể đi sâu vào da để thể hiện hoạt tính là những vấn đề cần được quan tâm

1.4 Dẫn truyền qua da

Mục tiêu của việc dẫn truyền qua da là để cung cấp được lượng hoạt chất cần thiết vào sâu bên trong để tối ưu hóa hiệu quả và tối thiểu các tác dụng phụ Hàng rào chính ngăn cản sự thẩm thấu các hoạt chất qua là là lớp sừng (stratum corneum) Hoạt chất cần đi qua hàng rào bảo vệ da, thẩm thấu qua lớp biểu bì để vận chuyển đến nơi

thể hiện hoạt tính [16] Việc thẩm thấu hoạt chất vào da có thể đi theo bốn con đường [17] Con đường dẫn truyền qua lớp thượng bì có thể được chia thành hai con đường: đi qua tế bào (transcellular) và đi qua gian bào (intercellular) [18] Những hoạt chất ưa nước có thể thẩm thấu qua tuyến mồ hôi, những hoạt chất như hoạt chất giúp mọc tóc hoặc trị mụn được điều phối để thẩm thấu vào nang tóc, nang lông [19] Tuy nhiên chỉ một nhóm nhỏ các hoạt chất cần thẩm thấu theo những con đường như vào nang tóc, tuyến mồ hôi [20]

Hình 1.5: Các con đường thẩm thấu hoạt chất qua da [17]

Do đó, nguyên tắc dẫn truyền qua da vẫn chủ yếu là theo con đường đi qua biểu bì Quá trình thẩm thấu qua biểu bì là quá trình thụ động, có thể được mô tả theo định luật Fick I Quá trình hấp thu hoạt chất qua da gồm nhiều giai đoạn kết hợp với nhau [21]: Giai đoạn đầu là phân tán hoạt chất từ tác nhân vận chuyển vào lớp sừng Hoạt chất khuếch tán vào trong, đi qua lớp sừng Sau đó, hoạt chất phân tán từ lớp sừng vào các lớp khác của lớp thượng bì Cuối cùng là khuếch tán qua lớp thượng bì và phần trên của lớp bì và hấp thu vào mao mạch

Có nhiều phương pháp có thể thực hiện nhằm tăng hiệu quả thẩm thấu hoạt chất qua da Trong đó, có thể kể đến năm phương pháp sau:

1 Tăng độ ẩm của da khiến cho da có tính đàn hồi tốt, cấu trúc “gạch – vữa” của da linh động hơn giúp cho các hoạt chất dễ dàng thẩm thấu qua các kênh dẫn giữa

tế bào Các nghiên cứu chỉ ra việc thẩm thấu các alkanols qua lớp sừng ẩm tăng gấp 10 lần so với lớp sừng khô [19]

2 Sử dụng dung môi phù hợp giúp hòa tan các hoạt chất dễ dàng và các dung môi này dễ thẩm thấu vào da Từ đó giúp việc dẫn truyền các hoạt chất vào da tốt hơn Một số dung môi trong mỹ phẩm có thể kể đến isopropyl myristate, dimethyl isosorbide, propylene glycol, ethanol, … [20]

3 Sử dụng các kênh “vận chuyển” hoạt chất thích hợp Việc kiểm soát hấp thu các hoạt chất vào lớp thượng bì là quá trình phức tạp Điều này đòi hỏi cần phải ổn định hoạt chất trong sản phẩm và kiểm soát hoạt chất phóng thích trên da Ngoài ra, đặc tính hóa lý đặc trưng của các hoạt chất cũng là một yếu tố khiến cho chúng khó thẩm thấu vào da Do đó cần sử dụng những kênh “vận chuyển” thích hợp để bảo vệ và thẩm thấu hoạt chất vào da như liposome, nano béo rắn, gel lamellar, … [19]

4 Phương pháp vật lý sử dụng những tác động về mặt vật lý của các phương pháp như vi kim (microneedles), siêu âm, điện di (electronporation), … để kích thích tác động vào da giúp da tăng thẩm thấu các hoạt chất [19], [20]

5 Phương pháp bão hòa (saturation): như đã đề cập ở trên quá trình thẩm thấu qua da là quá trình thụ động theo định luật Fick I Sự thẩm thấu các hoạt chất có thể tối ưu khi nồng độ hoạt chất ở ngưỡng bão hòa Phương pháp này có tiềm năng khi không sử dụng thêm bất kì thành phần phụ nào tác động vào da có thể khiến da bị kích ứng Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này có thể gây ra hiện tượng bị kết tinh các hoạt chất ở nồng độ bão hòa [19], [20]

Phương pháp 1, 2 và 3 trình bay ở trên là những phương pháp phổ biến nhất được sử dụng trong các sản phẩm mỹ phẩm Hiện nay, việc quan tâm đến “con đường và phương tiện” để tăng hiệu quả dẫn thấm vào da ngày càng được quan tâm và nghiên cứu

1.5 Một số hệ chất nhũ hóa

Chất nhũ hóa là thành phần phổ biến trong nhiều sản phẩm mỹ phẩm Việc phổ biến và được ứng dụng rộng rãi của chúng đã thúc đẩy nghiên cứu cho ra đời nhiều dòng sản phẩm nhũ hóa mới Bên cạnh việc đáp ứng được nhu cầu cơ bản về đặc tính nhũ hóa, chúng còn có khả năng đáp ứng những yêu cầu khác như tính tương thích với làn da và thân thiện với môi trường cũng như khả năng tạo những cấu trúc độc đáo nhằm đem lại tính mới lạ cho sản phẩm

Bảng 1.1: Một số hệ chất nhũ hóa của Croda

hệ nhũ chính

3 ARLACEL™ 165 Glyceryl Stearate (and) PEG-100 Stearate Hệ nhũ hóa cổ điển Cảm giác sáp trên da nặng

4 NATRAGEM™ EW Palmitate/Succinate (and) Cetearyl Alcohol Glyceryl Stearate (and) Polyglyceryl-6

Thấm nhanh, không để lại vệt trắng, khoảng pH sử dụng rộng, có nguồn gốc

từ tự nhiên

Khả năng tương thích với nhiều loại chất làm

trước khi sử dụng 6 BEHENYL™ TMS-50 INCROQUAT Behentrimonium Methosulfate (and)

Cetyl Alcohol (and) Butylene Glycol

Được giới thiệu tạo cấu trúc tinh thể lỏng

Dạng cationic, kém tương hợp với nhiều

hoạt chất

7 ARLACEL™ 2121 Sorbitan Stearate (and) Succrose Cocoate

Hệ nhũ hóa mới, chứng nhận hữu cơ, có nguồn gốc

tự nhiên, được giới thiệu tạo cấu trúc tinh thể lỏng

Giá thành cao, ứng dụng chưa được rộng

rãi

Bảng 1.2: Một số sản phẩm kem được giới thiệu có cấu trúc tinh thể lỏng

YOUTH RECALL LIQUID

CRYSTAL KEM

Aqua, Glycereth-26, Dimethicone, Butyrospermum Parkii Butter, Caprylic/Capric Triglyceride, Shea Butter Ethyl Esters, Glycerin, Ethoxydiglycol, Squalane, Glyceryl

Polyacrylate, Cetearyl Olivate, Sorbitan Olivate,

Saccharide, Isomerate, Tocopheryl Acetate, Cyclotetrasiloxane, Cyclopentasiloxane, Biosaccharide Gum-1, Leontopodium Alpinum Callus Culture Extract, Ammonium, Acryloyldimethyltaurate/VP Copolymer, Cetyl Alcohol, Stearyl Alcohol, Dimethyl Isosorbide, Polysorbate 20, Acetyl Tetrapeptide-11, Acetyl Tetrapeptide-9, Phenoxyethanol, Triethylene Glycol, Xanthan Gum, Citric Acid, Sodium Citrate, Dipropylene Glycol, Disodium EDTA, Ceramide EOP, Ceramide NS,

Ceramide NP, Ceramide AS, Ceramide AP, Hydrogenated

Lecithin, Cholesterol, Glyceryl Stearate,

Sh-Oligopeptide-1, CI 14700, CI 19140

ARDERMIS

BIOMIMETIC LAMELLAR KEM

Water/Aqua, Cyclopentasiloxane, Glycerin, Hydroxyethyl Acrylate / Sodium Acryloyldimethyl Taurate Copolymer, Butylene Glycol, Cetearyl Ethylhexanoate, Ethylhexyl Palmitate, Isononyl Isononanoate, Isopropyl Myristate, Methylpropanediol, Caprylic/Capric Triglyceride, Bis-PEG/PPG-20/5 PEG/PPG-20/5 Dimethicone, Methoxy PEG/PPG-25/4 Dimethicone, Cetyl Alcohol, Boswellia Serrata Extract, Camellia Sinensis Extract, Glycyrrhiza Glabra Extract, Silanediol Salicylate, Butyrospermum Parkii Butter, Panthenol, Allantoin, Ceramide NP, Lauryl Olivate, Squalane, Morinda Citrifolia Extract, Acetyl Tetrapeptide-33, Yeast Amino Acids, Palmitic Acid, Tricalcium Phosphate, Pentylene Glycol,

Caprylyl Glycol, Hydrogenated Lecithin, C12-16

Alcohols, PEG-7 Trimethylolpropane Coconut Ether, Ethylhexylglycerin, Polysorbate 60, Polyisobutene, Sorbitan Isostearate, Potassium Sorbate, Sodium Benzoate, Phenoxyethanol, Pentaerythrityl Tetra-di-t-butyl Hydroxyhydrocinnamate

DERMEDICS

PEEL RE-NEW LIQUID

CRYSTAL NIGHT KEM

Aqua, Isohexadecane, PPG-5 Stearyl Ether, Glycolic

Acid, Propylene Glycol, Steareth-2, Glycerin, Lactic Acid,

Steareth-21, Cetyl Alcohol, Stearic Acid, Dicaprylyl

Ether, Dimethicone, Stearyl Alcohol, Panthenol, Citric Acid, Xanthan Gum, Rosmarinus Officinalis Leaf Extract, Brassica Campestris Seed Oil, Propylparaben, Aloe Barbadensis Leaf Juice, Potassium Sorbate, Sodium Benzoate, Sodium Sulfite, Tocopheryl Acetate, Methylparaben, Polyacrylate Crosspolymer-6, Ammonia, BHT, Parfum, Diazolidinyl Urea, Hexyl Cinnamal, Citronellol, Hydroxycitronellal, Linalool, Methyl Ionone, Benzyl Salicylate

AFRODITA

BIO LIQUID CRYSTAL

TECHNOLOGY ESSENSE OF YOUTH

Aqua, Caprylic/Capric Triglyceride, Sorbitan

Stearate, Sorbityl Laurate, Glyceryl Stearate, Cetearyl

Alcohol, Glycerin, Ethylhexyl Methoxycinnamate, Octocrylene, Olive Oil, Butylmethoxydibenzoylmethane, Argania Spinosa Sprout Cell Extract, Niacinamide, Saccharomyces/Xylinum Black Tea Ferment, Sodium Hyaluronate, Propylene Glycol, Caesalpinia Spinosa Oligosacchrides, Caesalpinia SpinosaGum, Vitis Vinifera (Grape) Skin Extract, Tocopherol, Beta - Sitosterol, Squalene, Ascorbyl Palmitate, Ethylhexyl Palmitate, Silica Dimethyl Silylate, Butylene Glycol, Caprylyl Glycol, Hexylene Glycol, Dimethicone, Hydroxyethylcellulose,

Isomalt, Lecithin, Maltodextrin, Disodium EDTA,

Phenoxyethanol, Ethylhexylglycerin, Sodium Benzoate, DMDM Hydantoin, Parfum, Butylphenyl Methylpropional

BIELENDA

Mỗi nhóm chất hay hệ chất nhũ hóa khác nhau đều đem lại những đặc tính về

cảm quan và cấu trúc sản phẩm khác nhau (Bảng 1.1) Điểm chung của phần lớn các sản phẩm kem được giới thiệu có tạo cấu trúc tinh thể lỏng (Bảng 1.2) trong sản phẩm

đều được tạo thành dựa trên chất nhũ hóa phospholipid (lecithin, hydrogenated lecithin, …) Lecithin là chất nhũ hóa tự nhiên, an toàn thường được sử dụng làm chất nhũ hóa trong thực phẩm và mỹ phẩm

Hình 1.6: Cấu trúc hóa học của lecithin

Chúng có khả năng tạo cấu trúc tinh thể lỏng dạng lớp kép (lamellar) nhờ vào cấu trúc hóa học của nó và tương thích với màng tế bào của da Nhờ tính đặc trưng về mặt cấu trúc nên lecithin thường được sử dụng nhiều và phổ biến nhằm tạo cấu trúc lớp kép trong mỹ phẩm Tuy nhiên, điều này khiến cho việc lựa chọn các chất nhũ hóa bị hạn chế trong việc đáp ứng được hiệu quả như lecithin

1.6 Chất nhũ hóa sorbitan ester

Xu hướng hiện nay, người tiêu dùng tập trung vào việc tìm kiếm những sản phẩm có nguồn gốc từ tự nhiên Việc tìm kiếm và nghiên cứu các hệ chất nhũ hóa tự nhiên, an toàn và thân thiện với môi trường ngày càng được quan tâm Ngoài ra, việc ứng dụng những chất nhũ hóa có khả năng tạo cấu trúc tinh thể lỏng trong sản phẩm càng ngày nhận được sự quan tâm của những người tạo sản phẩm Do đó, luận văn này nhằm mục đích khảo sát một hỗn hợp chất nhũ hóa mới có nguồn gốc tự nhiên, có khả năng tạo cấu trúc lớp kép lamellar và đánh giá chất nhũ hóa mới thông qua hiệu quả sử dụng của chúng

Dòng chất nhũ hóa dạng sorbitan ester hiện nay trên thị trường có thể kể đến ở một số nhà cung cấp như Croda (Arlacel LC, Arlacel 2121), BASF (Dehymuls SMS), Evonik (TEGO SMS MB), … Qua đó nhận thấy được chất nhũ hóa Arlacel 2121 có nguồn gốc từ tự nhiên, được giới thiệu hình thành cấu trúc tinh thể lỏng, thân thiện với môi trường và thể hiện thông qua đặc tính sử dụng ở cảm quan và hiệu quả dẫn thấm vào da Do đó, nghiên cứu này thực hiện khảo sát những đặc tính về cấu trúc, cảm quan và đánh giá về hiệu quả bảo vệ hoạt chất khi sử dụng chất nhũ hóa Arlacel 2121

Thành phần Arlacel 2121 Hàm lượng (%w/w) CAS.No

Sorbitan ester >= 90 - <= 100 1338-41-6

Hình 1.7: Ngoại quan của chất nhũ hóa Arlacel 2121

SP ARLACEL 2121 MBAL-FL-(MV) là chất nhũ hóa tự nhiên, có nguồn gốc 100% từ thực vật không chứa ethylene oxide, không chất bảo quản và phụ gia khác Chúng là một chất nhũ hóa dịu nhẹ, an toàn và không gây kích ứng cho da Thành phần của chất nhũ hóa này bao gồm sorbitan stearate và sucrose cocoate, có dạng vảy sáp màu ngà vàng, có mùi đặc trưng nhẹ Arlacel 2121 là chất nhũ hóa được tối ưu tỉ lệ của hai thành phần trên giúp cải thiện đặc tính nhũ hóa, tạo cấu trúc tinh thể lỏng lớp kép, tạo nền sản phẩm có kết cấu dạng kem gel cho cảm giác thấm vào da nhanh chóng và khả năng dàn trải tốt Chất nhũ hóa này thường được sử dụng trong nền nhũ tương dạng kem, kem gel hoặc dạng sữa (milky)

Sorbitan stearate là chất nhũ hóa dạng nonionic, có giá trị HLB thấp khoảng 4.7 Nó là chất nhũ hóa có khả năng phân hủy sinh học, là sản phẩm của quá trình ester hóa của stearic acid và sorbitan Sorbitan stearate là chất nhũ hóa cho dạng nhũ nước trong dầu (w/o) Trong hệ nhũ dầu trong nước (o/w), sorbitan stearate đóng vai trò là chất làm đặc, tạo cấu trúc cho hệ nhũ

Hình 1.8: Cấu trúc Sorbitan Stearate

Sucrose cocoate là chất nhũ hóa dạng nonionic, có giá trị HLB cao khoảng 15 [22] Chúng được tổng hợp từ quá trình ester hóa của dầu dừa và sucrose Dầu dừa là loại dầu thực vật thường được sử dụng trong thực phẩm, chứa nhiều triester glyceride Mạch acid béo thường không phân nhánh và chứa số chẵn cacbon từ 10 đến 20, chủ yếu là 12 cacbon Sucrose ester được sản xuất thường không trải qua quá trình ethoxylate hóa, sử dụng phương pháp kiểm soát mức độ ester hóa Và những sản phẩm thu được bao gồm sucrose monoester, sucrose diester hoặc hỗn hợp cả hai loại trên Sucrose cocoate được sử dụng rộng rãi trong phụ gia dược phẩm, mỹ phẩm và những sản phẩm da liễu Với giá trị HLB cao, sucrose cocoate có tính chất làm mềm và giữ ẩm cho da Ngoài ra, sucrose ester còn được phân loại là chất nhũ hóa và tác nhân tạo kết cấu dùng trong thực phẩm

Hình 1.9: Cấu trúc Sucrose Cocoate

Sorbitan stearate cho HLB thấp phù hợp với dạng nhũ w/o, sucrose cocoate có HLB cao phù hợp với dạng nhũ o/w Theo nghiên cứu việc kết hợp 2 chất nhũ hóa có nguồn gốc từ đường, chất nhũ hóa có HLB thấp có vai trò làm đặc (gellant) cho hệ, chất nhũ hóa có HLB cao có vai trò chất trương nở (swellant) Hai chất nhũ hóa này kết hợp với nhau nhằm hình thành hệ nhũ có cấu trúc tinh thể lỏng [23] Chất nhũ hóa Arlacel 2121 được sử dụng trong nghiên cứu này được biết đến để tạo thành các hệ lamellar nhiều lớp bao quanh các giọt dầu tạo sự ổn định khỏi sự kết tụ (oleosomes) Phần còn lại của lamellar tạo ra một mạng lưới lớp kép liên tục (hydrosomes), thể hiện đặc tính lưu biến

(a) (b)

Hình 1.10: Mô hình cấu trúc oleosomes (a) và hydrosomes (b)

Đặc tính nổi trội của hệ nhũ hóa có hình thành cấu trúc tinh thể lỏng được thể hiện qua đặc tính cấu trúc, cảm quan khi sử dụng và hiệu quả dẫn thấm

1.7 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.7.1 Các nghiên cứu nước ngoài

Việc nghiên cứu về chất nhũ hóa tạo cấu trúc tinh thể lỏng (liquid crystal) ứng dụng trong mỹ phẩm có thể kể đến các nghiên cứu sau:

Năm 1997, Iwai và cộng sự thực hiện nghiên cứu ứng dụng tinh thể lỏng vào mỹ phẩm chăm sóc cá nhân Tác giả thực hiện đánh giá hiệu quả của nền gel tinh thể lỏng trong việc giữ nước trên da thông qua việc xác định tính bay hơi của nền sản

phẩm, đánh giá khả năng làm mềm da thông qua việc đánh giá khả năng mất nước

biểu bì (TEWL) và đánh giá tính thấm của pseudo-ceramide qua da in vitro Kết quả

cho thấy nền gel tinh thể lỏng cho hiệu quả giữ nước và làm mềm dưỡng ẩm da tốt hơn các nền sản phẩm nước trong dầu hoặc dầu trong nước thông thường Ngoài ra, nền gel tinh thể lỏng còn cho thấy giúp cải thiện tình trạng nhăn da do điều kiện môi trường bên ngoài khô hanh Nhờ vào đặc tính cấu trúc tương tự màng tế bào da giúp cho nó có hiệu quả tốt trong việc kiểm soát độ ẩm và duy trì làn da khỏe mạnh, mở ra nhiều tiền đề cho ứng dụng trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân [24]

Năm 2013, Wanping Zhang thực hiện nghiên cứu về sự hình thành và tính chất của nhũ tương có cấu trúc tinh thể lỏng trong mỹ phẩm Nghiên cứu này đánh giá sự thay đổi của cấu trúc tinh thể lỏng trong quá trình lưu trữ và sử dụng sản phẩm Bên cạnh đó đặc tính lưu biến và dưỡng ẩm của nhũ tương cũng được đánh giá Kết quả cho thấy cấu trúc tinh thể lỏng được hình thành ở bề mặt pha dầu – nước trong nhũ tương một cách nhanh chóng trong quá trình làm nguội sau khi đồng hóa Cấu trúc tinh thể lỏng hầu như không thay đổi trong 12 tháng lưu trữ Tuy nhiên, sau 18 tháng thì cấu trúc tinh thể lỏng bắt đầu giảm Khi được sử dụng trên da, qua quá trình dàn trải trên da, cấu trúc tinh thể lỏng vẫn được giữ nguyên nhưng chuyển sang hình thái khác Nhờ vào đặc tính của cấu trúc tinh thể lỏng cho tính chất lưu biến của nhũ tương shear-thinning khi sử dụng giúp cải thiện cảm giác khi sử dụng sản phẩm [25]

Năm 2014, Mina Musashi và cộng sự đã thực hiện nghiên cứu đánh giá hiệu quả của gel tinh thể lỏng trong việc cải thiện vết đồi mồi bằng cách kích thích tăng sinh tế bào da Nghiên cứu thực hiện đánh giá ảnh hưởng của nền gel tinh thể lỏng ở hàm lượng thấp trên da chuột, đánh giá tăng sinh lớp thượng bì Đánh giá hiệu quả làm mờ vết đồi mồi trên da người thông qua đánh giá dữ liệu hình ảnh da và giá trị L* Ngoài ra tác giả đánh giá thêm hiệu quả giảm mất nước biểu bì (TEWL) nhằm xác định hiệu quả bảo vệ da Kết quả cho thấy kem chứa 5% nền gel tinh thể lỏng có hiệu quả và giá thành phù hợp để có thể ứng dụng vào các sản phẩm mỹ phẩm hướng đến làm mờ các vết đồi mồi và làm đồng đều màu da [26]

Năm 2015, Yuanru Li và cộng sự thực hiện nghiên cứu về ứng dụng cấu trúc tinh thể lỏng lớp kép vào việc cải thiện tính lưu giữ trên da của các hoạt chất làm trắng da 3-O-Ethyl-Ascorbic Acid và Potassium 4-Methoxysalicylate Tác giả sử dụng kính hiển vi ánh sáng phân cực (PLM) và phân tích nhiệt quét vi sai (DSC) để xác định sự hiện diện của pha tinh thể lỏng trong nền kem Đánh giá tính lưu giữ hoạt

chất trắng da được đánh giá qua tính thấm in vitro và khả năng phân bố thuốc in vivo

Kết quả cho thấy nền kem có cấu trúc tinh thể lỏng giúp lưu giữ hoạt chất trên da tốt hơn nền kem thông thường [27]

Năm 2016, Wan Su Jung cùng cộng sự đã thực hiện nghiên cứu mối quan hệ về sự ổn định của pha tinh thể lỏng và thành phần nguyên liệu trong nhũ tương dầu trong nước Sự ổn định của pha tinh thể lỏng được xác định qua thiết bị đo độ phân cực theo ma trận Mueller Kết quả cho thấy khi tăng hàm lượng cetearyl alcohol dẫn đến việc sắp xếp cấu trúc dạng phiến dày đặc trong pha tinh thể lỏng, và sorbitan olivate có vai trò lớn trong việc sắp xếp trật tự trong pha tinh thể lỏng hơn so với C12-20 alkyl glucoside Ngoài ra nghiên cứu còn xác nhận đặc tính dưỡng ẩm của nhũ tương tinh thể lỏng thông qua TEWL và sự ổn định của hệ nhũ trong 8 tuần [28]

Năm 2017, Wan-Ping Zhang và cộng sự đã thực hiện nghiên cứu phương pháp tạo hệ nhũ kép có cấu trúc tinh thể lỏng và đánh giá đặc tính của chúng Nhũ tương tinh thể lỏng được tạo ra và sự ảnh hưởng của các yếu tố thành phần, cơ chế hình thành được nghiên cứu Ngoài ra, tác giả sử dụng phương pháp đo nhiệt lượng vi sai (DSC) và phân tích phổ tán xạ tia X để đánh giá độ ổn định và mô tả đặc tính của chúng Kết quả cho thấy các thành phần tạo cấu trúc trong nhũ tương tác động trực tiếp lên sự hình thành nhũ kép, nhưng không tác động nhiều đến sự hình thành cấu trúc tinh thể lỏng Sự chênh lệch độ phân cực của pha dầu ở bên trong và bên ngoài giọt nhũ càng nhỏ thì cả cấu trúc nhũ kép và cấu trúc tinh thể lỏng càng khó được hình thành [29]

Năm 2019, Jun Bae Lee và cộng sự thực hiện nghiên cứu về nhũ tương tinh thể lỏng có chứa ceramide ứng dụng cải thiện chức năng da Tác giả thực hiện kết hợp

fatty alcohol và chất hoạt động bề mặt để hình thành nhũ tương có trật tự sắp xếp cấu trúc Nghiên cứu sử dụng phương pháp tán xạ tia X (SAXS) để xác định cấu trúc Kết quả cho thấy các fatty alcohol có vai trò lớn trong việc hình thành trật tự sắp xếp của cấu trúc tinh thể lỏng và với nền sản phẩm đó có thể tương thích với 3% ceramide và ổn định đến 12 tuần ở nhiệt độ phòng Ngoài ra cấu trúc sắp xếp theo trật tự cao này giúp hạn chế việc kết tinh ceramide trong sản phẩm Nhũ tương dầu trong nước với cấu trúc tinh thể lỏng có chứa ceramide cải thiện được tình trạng da tốt hơn so với sản phẩm thông thường Từ nghiên cứu này cho thấy việc có thể sử dụng cấu trúc tinh thể lỏng để ổn định ceramide trong mỹ phẩm và cải thiện tình trạng da [30]

Năm 2020, Amanda Carita cùng cộng sự đã thực hiện nghiên cứu đánh giá độ ổn định của vitamin C trong nhũ tương cấu trúc tinh thể lỏng Đặc tính của nhũ tương được đánh giá thông qua nhiễu xạ tia X, kính hiển vi điện tử truyền qua và kính hiển vi ánh sáng phân cực Tính ổn định của vitamin C trong công thức được đánh giá qua các điều kiện lưu trữ sản phẩm ở các nhiệt độ khác nhau Kết quả cho thấy nhũ tương dầu trong nước được tạo thành từ cetyl alcohol và polysorbate 60 có hình thành cấu trúc tinh thể lỏng Lα và Lβ tại bề mặt 2 pha Hiệu quả bao bọc vitamin C trong pha α-gel ổn định vitamin C trong 4 tháng [31]

1.7.2 Các nghiên cứu trong nước

Hiện nay, nhìn chung việc nghiên cứu - ứng dụng trong lĩnh vực mỹ phẩm nói chung ở Việt Nam chưa phát triển mạnh Những nghiên cứu lớn thường tập trung vào việc tạo hệ nano các hoạt chất nhằm ứng dụng trong mỹ phẩm để đáp ứng được hiệu quả sử dụng và độ ổn định của chúng trong sản phẩm Về những chất nhũ hóa tạo cấu trúc tinh thể lỏng ứng dụng trong mỹ phẩm, ở Việt Nam hiện chưa có nghiên cứu về lĩnh vực này Các nghiên cứu về tinh thể lỏng ở Việt Nam chủ yếu tập trung vào lĩnh vực vật liệu mới Do đó, việc thực hiện đề tài khảo sát đặc tính và hiệu quả của chất nhũ hóa tạo cấu trúc tinh thể lỏng này là cần thiết trong bước đầu hình thành ý tưởng và đánh giá hiệu quả của chúng khi ứng dụng trong lĩnh vực mỹ phẩm