1.3.1 Giới thiệu các con đường dẫn truyền hoạt chất vào da
Dẫn truyền qua lớp sừng
Lớp sừng (stratum corneum) nằm ngoài cùng của da là mạng lưới các tế bào đã bị keratin hóa, đƣợc bao bọc bởi lớp sừng và nằm trong lớp lipid. Nó gồm khoảng 15-30 tầng tế bào đã bị keratin hóa. Vì vậy, cấu trúc này có thể đƣợc miêu tả nhƣ một mô hình “gạch vữa”, gạch là phần tế bào đã bị keratin hóa, vữa là phần lipid nối giữa các tế bào đã bị keratin hóa.
Từ cấu trúc trên của lớp sừng nên việc dẫn truyền hoạt chất xuyên qua lớp sừng có thể khái quát bằng hai con đường: dẫn truyền theo con đường xuyên bào (Transcellular Route) và dẫn truyền qua các gian bào lipid (Intercellular Route).
Dẫn truyền qua lỗ chân lông và tuyến mồ hôi
Là sự dẫn truyền thông qua các nang lông. Chủ yếu là các phân tử ƣa béo hoặc đã đƣợc kết hợp với các chất hoạt động bề mặt và glycerol, những chất làm
tăng quá trình thấm qua da. Đây là con đường khuếch tán chính cho những hoạt chất chính dạng ion hoặc những hoạt chất khác có kích thước lớn hơn. Tuy nhiên, diện tích của các tuyến này chỉ chiếm khoảng 0,1% tổng bề mặt da.
Dẫn truyền thông qua các lỗ phân cực
Bao gồm những vùng đảo nước hiện diện giữa các tế bào và bao quanh bởi lipid phân cực. Khu vực lipid gian bào này rất quan trọng trong việc giám sát tính toàn vẹn của da và hoạt động của lớp sừng, khu vực này đƣợc cấu tạo từ các ceramic mạch dài, acid béo tự do và cholesterol. Những hợp chất này hình thành nên cấu trúc lớp mỏng có tổ chức có cấu trúc đa dạng nhiều mặt. Corneocytes của lớp sừng đƣợc bao quanh bởi lớp màng lipid dày khoảng 4mm. Sự hiện diện của ceramic-1 trong lớp lipid có liên quan đến cấu trúc của gel và vùng lipid tinh thể. Lipid có thể hình thành những lối đi trong tế bào (những lỗ ảo có kích thước khoảng 30nm). Số lƣợng các lớp mỏng khác nhau ở những vùng khác nhau của lớp sừng. Trong một số vùng của da không có các lớp này làm cho các màng bao lipid tiếp xúc trực tiếp với nhau. Các chất làm tăng sự thấm qua da làm giảm sự ngăn cản của lớp sừng bằng cách thay đổi khu vực lipid và protein. Tương tác này gây ra trong quá trình hóa lỏng lipid hoặc phân chia pha làm lớn những lỗ hổng giữa corceocytes và tăng thêm những con đường dẫn truyền cho hoạt chất vào da.
Đối với những sản phẩm tinh bột sử dụng dạng hạt thì có tác dụng dẫn truyền hoạt chất đến bề mặt da bên trên lớp sừng phù hợp với hệ thống dẫn truyền tinh bột hấp phụ. Trong khi đó tinh bột dạng phân tán thì kết hợp với những thành phần hoạt chất dẫn truyền, những thành phần hoạt chất này vào sâu bên trong da, cụ thể nhƣ trong hệ thống dẫn truyền Thixogel.
1.3.2 Giới thiệu về tinh bột trong mỹ phẩm
Do những đòi hỏi ngày càng cao về chất lƣợng cũng nhƣ sự an toàn trong vấn đề sử dụng mỹ phẩm của người tiêu dùng. Nên các nhà sản xuất mỹ phẩm trên thế giới cần phải cung cấp những sản phẩm có chất lƣợng nhằm đáp ứng yêu cầu về sức khỏe, an toàn cho người sử dụng.
Cũng vì thế nên tinh bột đƣợc nhắc đến nhƣ một nguyên liệu đa dạng, chất lƣợng cao và đặc biệt là có nguồn gốc thiên nhiên trong thời gian gần đây. Bên cạnh những thuộc tính quý giá như an toàn, thân thiện với môi trường và tạo cảm giác dễ chịu, tinh bột còn có thể đƣợc biến tính để thay đổi đặc tính vật lý và hóa
học của amylose và amylopectin. Sự thay đổi này sẽ làm đa dạng chức năng của tinh bột và cung cấp chất lƣợng khác nhau trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân.
Với những tính chất ƣu việt của mình, tinh bột biến tính cũng đã đƣợc sử dụng ngày càng rộng rãi. Tùy vào mục đích sử dụng mà tinh bột có thể đƣợc biến tính theo một trong các phương pháp sau: biến tính bằng acid, bằng enzyme hay biến tính bằng cách tạo liên kết ngang hoặc biến tính hóa học bằng cách gắn thêm những nhóm có chức năng vào mạch chính của tinh bột.
Tinh bột trong các sản phẩm phấn
Tinh bột không biến tính đầu tiên đƣợc sử dụng nhƣ một loại bột có tính hút nước, hiệu quả cao trên cơ thể và mỹ phẩm trang điểm. Tuy nhiên, nó không có tính trơn mướt như bột Talc nhưng có khả năng hút ẩm tốt. Và cũng nhờ tính hút nước vượt trội của mình mà tinh bột đã được sử dụng và được điều chỉnh để có những ứng dụng cho nhiều loại phấn nhƣ phấn cơ thể, phấn thoa chân và những sản phẩm cho em bé.
Điểm hạn chế: dễ vón cục khi tiếp xúc với không khí, dễ truơng nở và dễ tạo nhầy khi gặp ẩm, do đó dễ làm bít lỗ chân lông, tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển nên phạm vi ứng dụng của tinh bột trong các sản phẩm phấn trang điểm có phần hạn chế.
Tinh bột trong các sản phẩm rắn
Mỹ phẩm dạng rắn có một thành phần là chất mang rắn có thể tan ra trong nước rồi kết hợp với ít nhất một thành phần mỹ phẩm, chất mang rắn này là tinh bột biến tính và thường ở dạng viên, vỉ hay chuỗi hạt. Khi tiếp xúc với nước, tinh bột giải phóng những thành phần mỹ phẩm mà nó hấp phụ để phủ lên da hoặc tóc. Nó cũng đƣợc sử dụng để hình thành chất rắn mang bọt. Tinh bột biến tính đƣợc sử dụng cho quá trình này là tinh bột đƣợc eter hóa sản xuất các alkylene oxides nhƣ: ethylene oxide, propylene oxide và butylene oxide.
Tinh bột trong các sản phẩm kem và lotion
Trong hệ thống dẫn truyền tinh bột Thixogel, tinh bột tự nhiên hay biến tính đƣợc sử dụng nhƣ một chất làm đặc, tạo gel. Trong đó, tinh bột tự nhiên đƣợc sử dụng nhiều hơn tinh bột biến tính vì nó tạo gel và làm đặc tốt hơn tinh bột biến tính. Điều này đƣợc lý giải là do khối lƣợng phân tử của nó cao hơn. Một điều cần lưu ý trong hệ thống này là nồng độ tinh bột ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhớt của công thức Thixogel. Và hệ thống dẫn truyền dựa vào tinh bột có thể tạo
thành những sản phẩm ở dạng dung dịch, gel, hoặc một vài sản phẩm nhƣ một lớp màng mỏng.
Trong các sản phẩm kem và lotion thì tinh bột biến tính tạo ra một lớp màng với độ nhớt ổn định. Tinh bột với khả năng này đã có giá trị đặc biệt trong công thức ở vùng độ nhớt ổn định tại pH cao hoặc thấp.
Hiện nay, hai hệ thống dẫn truyền dùng tinh bột đƣợc khảo sát chi tiết và có nhiều ứng dụng trong mỹ phẩm là hệ thống dẫn truyền tinh bột dạng gel giống nhũ (Thixogel) và hệ thống dẫn truyền tinh bột hấp phụ. Do đó, trong đánh giá ứng dụng tinh bột vào mỹ phẩm, người ta thường dựa trên sự hình thành sản phẩm theo hai hệ thống này.
1.3.3 Hệ thống dẫn truyền Thixogel
Cơ chế dẫn truyền Thixogel
Hệ thống dẫn truyền Thixogel là hệ thống dẫn truyền hoạt chất nhờ vào tinh bột dạng phân tán. Những giọt dầu nhỏ và hoạt chất trong hệ thixogel đƣợc bao phủ bởi lớp vỏ polysaccharide dưới sự khuấy trộn mạnh. Pha dầu và hoạt chất sẽ đƣợc bao phủ bởi lớp tinh bột tạo thành liposome, một phần còn lại nằm tự do bên ngoài. Khi thoa lên da, thixogel dễ phân tán đều trên bề mặt da. Dưới tác dụng của cơ học một phần liposome sẽ bị phá hủy. Các giọt dầu sẽ nhanh chóng liền lại hình thành lớp dầu mỏng liên tục trên bề mặt da. Những hoạt chất tự do theo lớp dầu này và nhanh chóng đƣợc lớp dầu này đƣa vào bên trong da. Tuy nhiên, con đường dẫn truyền hoạt chất theo cách này xảy ra thấp. Hạt liposome bị phá vỡ rất ít do kích thước nhỏ và cơ tính cao, tác dụng của cơ học khó phá vỡ được chúng. Do đó hầu hết các hạt liposome sẽ đi vào da dưới sự hỗ trợ của các chất tăng thấm khác.
Thành phần chính của Thixogel
Tất cả các công thức Thixogel đều là nhũ dầu trong nước. Hơn một trăm công thức dựa trên nền Thixogel đã đƣợc làm thử nghiệm và kiểm nghiệm.
Thành phần cơ bản của hệ Thixogel là nước, tinh bột, dầu và tác nhân nhũ hóa.
Thế nhƣng để có đƣợc một công thức hoàn chỉnh thì cần thêm các thành phần khác nhƣ: chất làm ẩm, dầu silicon, những thành phần có chứa các hoạt tính kháng vi sinh vật, kháng oxy hóa cũng nhƣ khả năng bảo quản tự nhiên.
Tinh bột là một tác nhân trong mỹ phẩm và sản phẩm chăm sóc cá nhân. Khi tinh bột được đun nóng và làm nguội tuần hoàn trong nước thì công thức gel đƣợc hình thành, chúng rất bền và dễ kết dính nên đƣợc dùng trực tiếp
trên da. Tinh bột đƣợc tán nhuyễn bám chặt vào da, tạo cho da cảm giác trơn giống nhƣ bột Talc.
Dầu trong hệ Thixogel dùng để tạo nhũ gel hydrocolloid với tinh bột. Những hydrocarbon bão hòa nhƣ dầu khoáng và mỡ khoáng là những chất chuẩn dùng cho việc tạo nên công thức dạng nhũ trong công nghiệp mỹ phẩm.
Chất nhũ hóa là chất hoạt động bề mặt để phân tán tinh bột vào pha dầu. Hầu hết công thức Thixogel sử dụng chất nhũ hóa cationic, benzalkonium chloride. Khi sử dụng benzalkonium chloride trong công thức Thixogel thì có tiềm năng lớn nhƣng nó sẽ tạo ra các cặp ion với hỗn hợp acid béo. Ngoài ra, lecithin, một phospholipids tự nhiên cũng là một chất nhũ hóa tốt cho Thixogel.
Chất làm ẩm khi dùng lotion mà có sử dụng tinh bột trong công thức thì có thể gây khô da, do vậy cần phải có thêm tác nhân làm ẩm hay chất làm ẩm. Chất làm ẩm đƣợc sử dụng rộng rãi trong mỹ phẩm là glycerol một gốc đường. Nó giống như một polyalcohol, có ái lực mạnh mẽ với nước và thích hợp với da ngay cả ở nồng độ cao.
Chất bảo quản dùng để bảo quản tinh bột tránh vi khuẩn, nhiễm bẩn do mốc trong hệ Thixogel. Những chất bảo quản tự nhiên đa chức năng là dầu trà xanh và citricidal, những chất này sẽ nhanh chóng kết hợp vào pha dầu trong hệ Thixogel. Riêng với benzalkonium chloride ngoài mục đích là chất nhũ hóa nó còn cho tác dụng kép là cản sự phát triển của vi khuẩn.
Ứng dụng của hệ Thixogel
Với những ƣu điểm vƣợt trội của mình mà ngày nay hệ Thixogel đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực chăm sóc cá nhân, đặt biệt là chăm sóc da. Các công thức của hệ Thixogel đang đƣợc sử dụng bao gồm: bảo vệ da (DermSeal), làm ẩm da (EktaSeal), gel kháng khuẩn (SanoSeal), hệ phân phối các thành phần kháng oxi hóa và chống kích da (PhytoSeal), giảm ngứa (DermSooth), gel làm ẩm và bảo vệ da (HydraSeal), hệ phân phối oxi (Oxytega),…
1.3.4 Hệ thống dẫn truyền tinh bột hấp phụ
Hệ thống dẫn truyền tinh bột hấp phụ là hệ thống dẫn truyền dựa trên cơ sở tinh bột làm nền, mang hoạt chất và bảo vệ chăm sóc da, đồng thời cũng góp phần tạo cảm giác sạch sẽ, mịn màng trên da nhờ tác dụng hút ẩm và chất nhờn trên da của tinh bột.
Tính chất hấp phụ của tinh bột đƣợc điều chỉnh theo mục đích sử dụng trong nhiều ứng dụng dạng bột và sản phẩm cho trẻ em. Mặc dù tinh bột cơ bản
có xu hướng hấp phụ ít hơn bột Talc, nhưng nó tạo ra cảm giác dễ chịu và mềm mại cho da nên nó đƣợc mở rộng làm vật liệu thô trong các sản phẩm dạng bột cho cơ thể. Tính hấp phụ là một yếu tố quan trọng trong việc thiết lập công thức (những sản phẩm dùng cho chân hoặc vùng dưới cánh tay) để hấp phụ chất lỏng của cơ thể.
Tinh bột đã qua xử lý có thể có kích thước hạt mịn và những hạt này có thể hấp phụ những chất có nước hoặc không có nước với chất lượng cao hơn so với một loại tinh bột điển hình. Những hạt tinh bột còn nguyên thì không tan trong nước ở nhiệt độ thường, vì thế tinh bột có thể mang những vật chất có nước cũng tốt nhƣ những vật chất có dầu. Sản phẩm này có thể hoạt động nhƣ một hệ thống dẫn truyền, một chất mang của những thành phần khác trong công thức hoặc nhƣ một thành phần chức năng trong một công thức của sản phẩm chăm sóc cá nhân.
Những tinh bột đã qua xử lý mà hạt tinh bột vẫn còn lại nguyên vẹn thì nó cung cấp một diện tích bề mặt lớn hơn để hấp phụ không chỉ những vật liệu kỵ nước mà còn cả những vật liệu chứa nước. Tinh bột này có thể được sử dụng trong công thức để hấp phụ chất lỏng của cơ thể, nhưng để tăng cường tính ổn định công thức dạng bột thì việc điều khiển độ ẩm trong sản phẩm cuối cùng là một giải pháp. Những hoạt chất đƣợc hấp phụ không những bị hấp phụ trên bề mặt của tinh bột mà còn bị hấp phụ bên trong các hạt tinh bột. Bằng cách đó, nó góp phần tăng cường hoạt tính hấp phụ. Tính hấp phụ này là hấp phụ vật lý nên hoạt chất bị hấp phụ có khả năng đƣợc giải phóng. Hiện tƣợng này cho phép hoạt chất đƣợc mang vào trong công thức đƣợc để lại trên da hoặc tóc.
Xét về phương diện trạng thái sản phẩm và đóng gói, dạng bột thì có đặc điểm đặc biệt là dễ cầm nắm hơn dạng hồ và dạng lỏng. Chúng có thể đƣợc dử dụng với những hàm lượng mà xác định được thông qua việc đo lường chính xác của những thành phần thêm vào công thức. Sản phẩm dạng bột cho vào công thức thì thường ổn định hơn dạng nhũ và dạng treo lơ lững. Một sản phẩm dạng bột chăm sóc da thì có thể có lợi trong việc hấp phụ để mang một thành phần và hiệu quả thay thế trong công thức. Tinh bột có thể đƣợc dùng nhƣ một tác nhân làm đầy trong các sản phẩm dạng bột. Nhờ vào tính hấp phụ tốt của tinh bột mà nó còn đƣợc dùng vào trong những sản phẩm nhƣ: sản phẩm dùng cho chân, cho da, cho vùng da dưới cánh tay….Để tăng cường cảm giác mềm mại cho các sản phẩm kem và lotion khi thoa lên da thì dạng bột không tan đƣợc thêm vào.
1.3.5 Một số yêu cầu về tính chất tinh bột khi sử dụng làm nguyên liệu tạo nền sản phẩm theo hệ thống dẫn truyền tinh bột vào da
Từ phần trình bày các hệ thống dẫn truyền tinh bột trên chúng ta có thể rút ra các yêu cầu sau cho từng hệ thống:
Đối với hệ thống dẫn truyền tinh bột tạo gel (Thixogel):
Kích thước hạt nhỏ nhằm mục đích tạo ra sản phẩm mịn hơn.
Độ trương nở, độ tạo đặc, tạo gel phải cao để tạo ra sản phẩm gel bền.
Đối với hệ thống dẫn truyền tinh bột hấp phụ:
Kích thước hạt nhỏ để tạo độ mịn cho sản phẩm.
Độ trương nở, độ tạo đặc cũng như tạo gel phải thấp nhằm tránh hiện tƣợng tạo nhầy làm bít lỗ chân lông.
Yêu cầu quan trọng nhất của hệ thống dẫn truyền tinh bột hấp phụ là tinh bột phải có tính hấp phụ dầu và hấp phụ nước cao.