Modificadores reológicos: atributos que definen el carácter físico de una fórmula cosmética

En cosmética las propiedades reológicas derivan de la suma de todos los componentes de la formulación. Así como el activo es una parte fundamental para cumplir con los beneficios prometidos, la manera en que este se frota, dispersa y se incorpora a la piel o cuero cabelludo, es un factor importante en la base de la formulación.

Por lo tanto, si la fluidez en la aplicación no es la adecuada, no importa cuántas promesas tenga el producto, la realidad es que este no cumplirá con las expectativas de los consumidores.

La reología es “el estudio de los principios físicos que regulan el movimiento de los fluidos”, según la RAE. En tanto, un fluido se define como una sustancia que se deforma de manera continua cuando actúa sobre ella un esfuerzo cortante de cualquier magnitud.

Desde la perspectiva de la cosmética, la evaluación de las propiedades reológicas de un producto debe ser reproducible por el formulador con mediciones cuantitativas. De lo contrario, los consumidores podrían notar alguna diferencia al momento de aplicar el cosmético y dudar de su calidad.

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La reología es una extensión de la mecánica de propiedades. Existen tres tipos de fluidos reconocidos: sólidos elásticos, materiales plásticos y líquidos.

Los productos cosméticos se encuentran en dos clasificaciones:

1. Fluidos independientes del tiempo

Para estos fluidos la velocidad de cizallamiento en cualquier punto es una función del esfuerzo cortante en ese punto, y no depende de nada más.

Las curvas de flujo se catalogan en:

A) Fluidos Newtonianos: tienen viscosidad constante. La velocidad del corte respecto a la fuerza de corte es lineal. Ejemplos: agua, aceite y glicerina.

B) Plástico Bingham: es un material viscoplástico. Se comporta como un sólido hasta que se excede un esfuerzo de deformación mínimo, teniendo una relación lineal entre el esfuerzo y la deformación. Ejemplos: pasta dental y labiales.

C) Fluidos pseudoplásticos: a bajas velocidades de corte la viscosidad es alta. La viscosidad disminuye a medida que alcanza una velocidad de corte adecuada. Ejemplos: shampoo y crema líquida corporal.

D) Fluidos Dilatantes: son suspensiones de sólidos. Aparentemente se incrementa la viscosidad al aumentar la velocidad de corte. Físicamente, debido a una alteración en el empaque, las partículas sólidas causan la formación de estructuras semicristalinas. Ejemplos: maquillajes con alta concentración de pigmentos y mascarillas de arcilla.

2. Fluidos dependientes del tiempo

Se trata de un sistema todavía más complejo. La relación entre la velocidad de corte y el esfuerzo de corte depende del tiempo de corte.

Estos fluidos se dividen en 2 grupos:

Fluidos tixotrópicos. Son aquellos que disminuyen su viscosidad con el tiempo cuando se someten a esfuerzos a una velocidad cortante. Esto se produce por la ruptura de cadenas largas formadas por la unión de sus moléculas.

Tienen propiedades reversibles y la estructura se vuelve a construir después del corte si se dejan reposar. Ejemplo: las marcarillas peel-off.

Fluidos reopécticos. Se caracterizan por incrementar su viscosidad con el tiempo al ser sometidos a esfuerzos cortantes. Un ejemplo es el protector solar orgánico.

Los agentes espesantes aumentan la viscosidad o modifican el sensorial cuando se agregan a una mezcla. Como lo mencionamos, los espesantes dan al sistema ciertas propiedades reológicas en combinación con el resto de los elementos de la formulación.

Evaluación de cuatro modificadores reológicos

Carbómero

Es un polímero sintético muy conocido como espesante y agente suspensor. Se caracteriza por su alta viscosidad y claridad. Es adecuado para formular geles brillantes y transparentes, así como para estabilizar emulsiones. El porcentaje de uso va de 0.1% hasta 1.5%.

Una de sus características es que requiere ser neutralizado con aminas orgánicas como trietanolamina (TEA), aminometil propanol (AMP) o aminometil propanediol (AMPD). También puede neutralizarse con bases inorgánicas como hidróxido de sodio (NaOH), hidróxido de potasio (KOH) o hidróxido de amonio (NH₄OH).

Debido a que el pH del carbómero en dispersión está entre 2.5 a 3.5, la neutralización de 1g requiere en promedio 0.25g de una base inorgánica o 0.6g de aminas orgánicas para obtener un pH de entre 6.5 a 7.

El carbómero es incompatible con electrolitos porque rompen la viscosidad de manera irreversible. La exposición a la luz también puede provocar la pérdida de viscosidad. Por otro lado, la adición de algún filtro solar soluble en agua puede ayudar a evitar la degradación del polímero.

Por último, debe decirse que el carbómero es un polímero que puede alcanzar viscosidades altas en comparación con otros espesantes.  A concentraciones de entre 0.2%  y 1.50% podría ir de 20,000 cps a 60,000 cps a 25°C, medido con un viscosímetro Brookfield RV a 20 rpm.

Goma xantana

Es un modificador reológico derivado de un polisacárido que actúa como espesante y estabilizador. Se ha utilizado por mucho tiempo en la industria cosmética. Las unidades repetidas de la molécula contienen residuos de azúcar, manosa y ácido glucurónico.

La columna vertebral del polímero consta de unidades de D-glucosa; tiene una parte idéntica a la celulosa y cadenas de trisacáridos en unidades alternas de anhidro glucosa. Cada cadena lateral comprende un residuo de ácido glucurónico entre unidades de manosa.

En la mayoría de las unidades de manosa hay un resto de piruvato. La manosa más cercana a la cadena principal lleva un sólo grupo en C6. La cadena de polímero rígido resultante puede existir en solución como una hélice simple, doble o triple, que interactúa con otras moléculas de goma xantana para formar redes complejas, débilmente unidas.

La goma xantana se puede aplicar en un rango amplio de pH y temperatura con buena estabilidad. Se considera no tóxica. Los geles formados muestran un comportamiento pseudoplástico, que depende de la velocidad de corte. La viscosidad vuelve a la normalidad, inmediatamente después de la liberación del esfuerzo cortante.

En solución acuosa al 1% tiene un rango de pH de entre 6.0 y 8.0. Un dato importante es que maneja diferentes tamaños de partículas. Los tamaños están disponibles, por ejemplo, en 100% menos de 180 mm; 100% menos de 75 mm; 100% menos de 250 mm; 95% menos de 177 mm; 100% menos de 177 mm; y 92% menos de 74 mm. Viscosidad (dinámica): 1200-1600 cps para una solución acuosa al 1% a 25°C.

Goma xantana modificada

La goma xantana modificada (INCI: Acacia Senegal Gum & Xanthan Gum) también es un espesante de origen natural. Se obtiene mediante un proceso donde la goma de acacia recubre la goma xantana.

Cabe decir que la goma xantana deriva de un polisacárido. En tanto, la goma de acacia de un polisacárido natural ramificado, extraído de la savia del árbol de acacia senegal. Esta combinación ha logrado mejorar la textura, disminuyendo la pegajosidad de la goma xantana tradicional.

Además, los polisacáridos y las oligoproteínas le confieren a la goma xantana modificada propiedades emulsionantes. Es compatible con alfahidroxiácidos, peróxido y electrolitos a un rango amplio de pH de 3.0 a 12.0. Puede alcanzar viscosidades medias de hasta 10,000 cps.

Derivados sintéticos

Los productos sintéticos como el Polyacrylate Crosspolymer-6, de última generación, ofrecen características muy similares a las del carbómero, pero con beneficios adicionales en los procesos de producción y en el producto final.

El Polyacrylate Crosspolymer-6 es un polímero asociativo en polvo que espesa, estabiliza y texturiza. Entre los beneficios que ofrece, destacan: toque rico y elegante con una sensación aterciopelada; forma geles transparentes; presenta resistencia a los electrolitos hasta un 10% de sal y no necesita neutralizarse; tiene tolerancia a un rango amplio de pH de 2.0 a 8.0.

Adicionalmente, es compatible con etanol y otros disolventes, tensioactivos, alfahidroxiácidos, ácido salicílico, piritiona de zinc, filtros solares, pigmentos, entre otros. También presenta excelente tolerancia vaginal, por lo que se puede adicionar en productos higiénicos como jabones líquidos de ducha.

En la Gráfica 1 se presenta el comparativo de viscosidades entre los diferentes modificadores reológicos. Cabe señalar que las mediciones se realizaron con un viscosímetro Brookfield a 25°C.

Conclusiones

Los cuatro espesantes poseen propiedades diferenciadoras. Por lo tanto, es el formulador quien determina cuál de ellos cubre los requerimientos del producto que busca desarrollar. Los requerimientos van desde las propiedades fisicoquímicas o los beneficios, hasta los costos.

Es evidente que existe una evolución tanto en los espesantes de origen sintético como en los de origen vegetal. Todos ellos han sido diseñados para cumplir con las nuevas tendencias del mercado. Por ejemplo, la cosmética vegana, la cosmética natural o la cosmética minimalista.

De los modificadores reológicos para cosmética presentados, los naturales —que desarrollan baja viscosidad— son ideales para formular productos en spray, lociones, cremas líquidas o leave-on para cabello.

En el caso de los espesantes sintéticos que generan altas viscosidades, se recomiendan para pomadas, shampoo, gel corporal y capilar, mascarillas hidratantes y cremas corporales.