Artigo Técnico

FORMULANDO XAMPUS COM BAIXA IRRITABILIDADE

ART CS002 – 06/00

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Daisy S. de Sanctis, Maria A. Diez e Eduardo J. de Palma Oxiteno S/A Indústria e Comércio

SUMÁRIO Formular xampus infantis, suaves ou de uso diário, requer componentes que, além de promover a limpeza dos cabelos, garantam baixa irritabilidade dérmica e ocular.

Considerando esta necessidade, foi avaliada a aplicação em xampus do tensoativo Monolaurato de Sorbitan com 80 moles de Óxido de Etileno (EO), que em solução aquosa apresenta índice “zero” de irritabilidade dérmica e ocular.

Tendo em vista esta característica, foram estudadas as propriedades físico-químicas do composto puro e em sistema contendo Lauril Éter Sulfato de Sódio (SLES), como tensoativo principal, e Alcanolamidas, Cocoamidopropil Betaína e Diestearato de Polietilenoglicol 6000, como coadjuvantes.

Os resultados obtidos indicam que o Monolaurato de Sorbitan 80 EO pode ser empregado como co-tensoativo em formulações de xampus, reduzindo drasticamente a irritabilidade ocular do tensoativo principal (SLES) e que, na presença dos coadjuvantes estudados, mantém os demais atributos desejáveis da formulação.

I. INTRODUÇÃO A questão de segurança dermatológica de xampus é de extrema importância. Os xampus devem ser seguros à pele e aos olhos.

Durante o processo de lavagem dos cabelos é comum o contato da formulação de xampus com a face e os olhos. Caso esteja adequadamente diluído, este contato pode não representar perigo, mas se acidentalmente ocorrer contato com o produto concentrado (em função do tipo de tensoativo empregado e sua concentração na formulação), sérios riscos envolvendo irritação da pele ou olhos passam a existir (1).

O reconhecimento deste fato introduziu um novo atributo às formulações de xampus, conhecido como “suavidade”. Este atributo tornou-se tão importante para a formulação quanto aqueles esperados inicialmente, como limpeza e condicionamento.

O conceito de xampu suave foi introduzido inicialmente no desenvolvimento de xampus infantis, sendo estendido posteriormente aos xampus para adultos, dos quais se espera baixa irritabilidade, favorecendo o uso diário ou ainda garantia de segurança a indivíduos com sensibilidade dérmica e ocular.

A suavidade do xampu é decorrente do tipo de associação dos tensoativos empregados na formulação. Cabe ao formulador, portanto, associar de forma adequada tensoativos que garantam formulações dermatologicamente seguras.

Uma amostragem de onze formulações de xampus infantis, disponíveis no mercado brasileiro, aponta a seguinte frequência de uso de tensoativos (tabela 1).

Tabela 1. Frequência de Tensoativos em Xampus Infantis.

Tensoativo %

Cocoamidopropil Betaína 80

Lauril Éter Sulfato de Sódio 80

Diestearato de PEG 6000 70

Monolaurato de Sorbitan 80 EO 45

Dietanolamida de Ácido Graxo de Coco 45

Lauril Éter Sulfosuccinato de Sódio 35

Tridecil Éter Sulfato de Sódio 10

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Em publicação anterior (2), alguns dos tensoativos citados com maior frequência na tabela 1, foram avaliados em solução aquosa (7% de ativo) quanto ao poder espumante, espessamento e irritabilidade.Os resultados obtidos são ilustrados na tabela 2.

Tabela 2 - Propriedades dos Tensoativos

Espuma ( 10,0 g/l ) Viscosidade(a) Irritabilidade

Tensoativo

inicial (mm)

% de retenção em

5 minutos

25° C (cP)

Ocular Dérmica

Lauril Éter Sulfato de Sódio 225 81 2500 10,4 0,0

Cocoamidopropil Betaína 190 78 NE 8,0 0,0

Monolaurato de Sorbitan 80 EO 45 78 NE 0,0 0,0

Lauril Éter Sulfosuccinato de Sódio 205 81 NE 3,6 0,0 NE= Não espessa (a) Viscosidade na presença de 6,0% de NaCl.

Conforme podemos observar, dos tensoativos estudados, o Monolaurato de Sorbitan 80 EO apresenta o menor índice de irritabilidade ocular, o que favorece seu emprego em formulações de xampus suaves. Apesar dessa característica, o Monolaurato de Sorbitan 80 EO apresenta poder espumante e espessamento reduzidos, o que limita sua indicação como único tensoativo ou como tensoativo principal da formulação.

Considerando esta limitação, ainda no trabalho já citado (2), o Monolaurato de Sorbitan 80 EO foi associado ao Lauril Éter Sulfato de Sódio, em diferentes proporções. O Lauril Éter Sulfato de Sódio foi escolhido para tal associação devido às suas excelentes propriedades de detergência e espuma, além da disponibilidade e baixo custo (1,3,4).

A proporção 80:20 (Lauril Éter Sulfato de Sódio/ Monolaurato de Sorbitan 80 EO) permite uma redução de 50% no índice de irritabilidade do tensoativo principal, mantendo seu poder espumante, embora com prejuízo do espessamento.

O presente trabalho tem como objeto de estudo a incorporação, neste sistema, dos tensoativos com propriedades espessantes mais comumente empregados no mercado, como a Dietanolamida de Ácido Graxo de Coco, Cocoamidopropil Betaína e Diestearato de Polietilenoglicol 6000, avaliando a influência destes sobre o poder espumante e a irritabilidade ocular.

II. PARTE EXPERIMENTAL II.1. Matérias primas Para a realização dos testes de avaliação descritos neste trabalho, foram utilizadas as matérias primas relacionadas na tabela 3.

Tabela 3. Matérias primas utilizadas

Produto (nome CTFA) Nº do CAS Abreviação Utilizada

% de Ativos

Descrição Química

Sodium Laureth-2 Sulfate 3088-31-1 SLES 27,0 Lauril éter sulfato de sódio

Cocamidopropyl Betaine 70851-07-9 CAPB 30,0 Cocoamidopropil betaína

Peg-80 Sorbitan Laurate 9005-64-5 PSL-80 72,0 Monolaurato de sorbitan 80 EO

Peg-150 Distearate 977055-11-0 PEG-150 DS 100,0 Diestearato de polietilenoglicol 6000

Cocamide DEA 68603-42-9 AMIDA 90 90,0 Dietanolamida de ácido graxo de coco

Sodium Chloride 7647-14-5 NaCl 100,0 Cloreto de sódio

Citric Acid 77-92-9 ------- 100,0 Ácido Cítrico

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II.2. Misturas de Tensoativos Avaliadas

Foi avaliada a incorporação de diferentes quantidades, mais precisamente, 1,0%,2,0% e 3,0% de ativo, de cada um dos tensoativos AMIDA 90, CAPB E PEG-150 DS à uma solução da mistura SLES/PSL-80 na proporção 80:20 a 7% de ativo total.

II.3. Propriedades avaliadas

As propriedades avaliadas, respectivos métodos e equipamentos, estão relacionados na tabela 4. Estas propriedades foram determinadas para as misturas de tensoativos com pH na faixa de 6,5 a 7,0, ajustado com ácido cítrico, à temperatura de 25°C. A medida de poder espumante foi realizada em solução aquosa das misturas de tensoativos, a 10,0g/l, nas mesmas condições.

Tabela 4: Metodologia de avaliação

Propriedade Método Equipamento

Poder espumante ASTM D 1173/ 1980 Ross - Miles

Viscosidade NU 0136.00.86 Viscosímetro Brookfield Mod.LVT

Irritabilidade ocular INCQS 05/85 ( Draize Scoring Method )

------------

III. RESULTADOS OBTIDOS E DISCUSSÃO Algumas das principais características das formulações dos xampus infantis, citados no item I, foram determinadas e estão relacionadas na tabela 5.

Tabela 5. Características dos xampus infantis

Parâmetro Avaliado Faixa

Viscosidade, 25°C, (cP) 1200 a 1800

Espuma inicial ( mm ) % de retenção após 5 minutos

215 a 227 82 a 87

Teor cloreto de sódio, (%) 0,3 a 3,2

Irritabilidade ocular (Draize Scoring Test) 0 a 6,8

pH ( sol. aquosa 10% ) 6,0 a 7,5

Estas características serviram como premissa para as associações de tensoativos estudadas neste trabalho, cujos resultados são apresentados a seguir.

III.1. Poder espumante

Os gráficos I, II e III apresentam, respectivamente, o efeito da incorporação de AMIDA 90, CAPB e PEG-150 DS nas concentrações 0, 1, 2 e 3% sobre o poder espumante do sistema SLES/PSL-80 80:20 em solução aquosa 10g/l, à temperatura de 25°C.

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Gráfico I - Poder espumante em solução aquosa da mistura de SLES/PSL 80 com AMIDA 90

205 225 230 222

80 80 81 82

0 1 2 3 % de AMIDA 90

0

40

80

120

160

200

240

280

Propriedade

% de retenção de espuma após 5 minutos Altura de espuma inicial ( mm )

Ross-Miles, Concentração 10,0 g/l Temperatura 25°C, Água deionizada

Gráfico II - Poder espumante em solução aquosa da misturas de SLES/PSL 80 com CAPB

205 227 230 240

80 82 84 81

0 1 2 3 % de CAPB

0

40

80

120

160

200

240

280

Propriedade

% de retenção de espuma após 5 minutos Altura de espuma inicial ( mm )

Ross-Miles, Concentração 10,0 g/l Temperatura 25°C, Água deionizada

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Gráfico III - Poder espumante em solução aquosa de misturas de SLES/PSL 80 com PEG-150 DS

205 225 215 205

80 80 81 76

0 1 2 3 % de PEG-150 DS

0

40

80

120

160

200

240

280

Propriedade

% de retenção de espuma após 5 minutos Altura de espuma inicial ( mm )

Pela análise dos resultados, verificamos que dentre os tensoativos avaliados, o CAPB apresenta o melhor efeito sobre altura inicial e estabilidade de espuma. Esta espuma é formada por bolhas pequenas, estáveis, com aspecto opaco e cremoso.

A AMIDA 90 também apresenta efeito benéfico sobre o poder espumante, porém, inferior ao CAPB. Nas concentrações de 1% e 2% de AMIDA 90, a espuma é formada por bolhas grandes, estáveis e com certa transparência; a 3%, estas bolhas tornam-se mais opacas, cremosas e sofrem uma redução drástica em seu tamanho, justificando, assim a diminuição da altura de espuma inicial. Entretanto, ocorre um aumento da estabilidade.

O PEG-150 DS, em concentrações até 2%, também apresenta efeito positivo no aumento da altura inicial e estabilidade da espuma do sistema SLES/PSL-80. Porém, na concentração de 3%, a altura inicial e estabilidade da espuma são muito prejudicadas. As bolhas permanecem com aspecto opaco e cremoso.

III.2. Espessamento

A capacidade de espessamento com cloreto de sódio, da mistura SLES/PSL-80 80:20 em solução aquosa a 7% de ativo total, na presença de 0%, 1%, 2% e 3% de AMIDA 90, CAPB e PEG-150 DS, à temperatura de 25°C, é mostrada, respectivamente, nos gráficos IV, V e VI.

Gráfico IV: Espessamento da mistura SLES/PSL 80 em solução aquosa a 7% de ativo total na presença de AMIDA 90 e cloreto de sódio

0 % de AMIDA 90 1 % de AMIDA 90 2 % de AMIDA 90 3 % de AMIDA 90

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Gráfico V: Espessamento da mistura SLES/PSL 80 em solução aquosa a 7% de ativo total na presença de CAPB e cloreto de sódio

0 % de CAPB 1 % de CAPB 2 % de CAPB 3 % de CAPB

Gráfico VI: Espessamento da mistura SLES/PSL 80 em solução aquosa a 7% de ativo total na presença de PEG-150 DS e cloreto de sódio

0 % de PEG 150 DS 1 % de PEG 150 DS 2 % de PEG 150 DS 3 % de PEG 150 DS

É observado que a mistura SLES/PSL 80 não espessa, mesmo em mais altas concentrações de cloreto de sódio.

Dos tensoativos estudados, o PEG-150 DS apresenta o melhor efeito sobre o espessamento do sistema SLES/PSL 80, proporcional ao aumento de sua concentração. Com 1% de PEG-150 DS é necessário 4,8% de cloreto de sódio para atingir uma viscosidade de 2000 cP, enquanto os outros tensoativos, mesmo em maiores concentrações de NaCl, não permitem que a viscosidade ultrapasse o valor de 700 cP. Com 3% de PEG-150 DS a viscosidade atinge 3000 cP na ausência de cloreto de sódio, estando este valor superior àqueles típicos de mercado, citados na tabela 5.

O CAPB, em concentrações de 2% e 3% de ativo também apresenta excelente efeito sobre o espessamento do sistema SLES/PSL 80, requerendo baixas concentrações de cloreto de sódio para serem atingidas as viscosidades típicas de mercado.

O efeito da AMIDA 90 sobre o espessamento do sistema SLES/PSL 80 é bem menor quando comparado ao CAPB e PEG-150 DS.

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III.3. Irritabilidade

A medida de irritabilidade ocular em coelhos foi realizada para a mistura SLES/PSL 80 a 7% de ativo total com 1%, 2% e 3% de ativo de AMIDA 90, CAPB e PEG-150 DS, com incorporação de uma quantidade de cloreto de sódio necessária para obter viscosidade de aproximadamente 2000 cP (mostrado no item III. 2), em pH de 6,5 a 7,0. Foram avaliados os efeitos de opacidade e panus sobre a córnea dos olhos, irite, hiperemia, quimiose e secreção.

Os resultados do efeito de AMIDA 90, CAPB e PEG-150 DS sobre a irritabilidade ocular da mistura SLES/PSL 80 são reportados nos gráficos VII, VIII e IX, respectivamente. Não foram realizados os testes de irritabilidade ocular para os produtos AMIDA 90 e CAPB quando incorporados a 1% no sistema SLES/PSL 80, pois não atingiram o espessamento necessário para formulações de xampu. Também não foram realizados os testes de irritabilidade dérmica primária, já que em trabalho anterior (2) foram detectados índices “zero” para estes tensoativos, em solução aquosa.

Gráfico VII - Irritabilidade ocular da mistura SLES/PSL 80 com AMIDA 90

0 2 3 % de AMIDA 90

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

Índice de Irritabilidade ocular

Ativo total 7,0%

4,8 6,0 6,0

Gráfico VIII - Irritabilidade ocular da mistura SLES/PSL 80 com CAPB

0 2 3 % de CAPB

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

Índice de Irritabilidade ocular

Ativo total 7,0%

4,8 6,8 7,2

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Gráfico IX - Irritabilidade ocular da mistura SLES/PSL 80 com PEG-150 DS

0 1 2 3

% de PEG-150 DS

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Índice de Irritabilidade ocular

Ativo total 7,0%

4,83,6

6,0

8,4

A incorporação de AMIDA 90, CAPB e PEG-150 DS nas concentrações de 2% e 3% de ativo aumenta o índice de irritabilidade ocular do sistema inicial SLES/PSL 80. Entretanto, para estes valores, as misturas ainda são classificadas como “irritantes mínimos”, segundo o método utilizado.

A incorporação de 1% de PEG-150 DS reduz a irritabilidade ocular do sistema inicial SLES/PSL 80, mostrando assim efeito sinérgico benéfico às formulações de xampus suaves.

III.4. Associação de Efeitos

Frente ao efeito de baixa irritabilidade apresentado pelo PEG-150 DS e as excelentes propriedades espessantes e estabilizantes de espuma do CAPB, avaliou-se, ainda, a associação destes tensoativos, na proporção de 0,5% de PEG-150 DS/1,0% de CAPB, ao sistema SLES/PSL 80. O quadro abaixo relaciona as propriedades medidas para este sistema.

Parâmetro Resultado

Viscosidade, 25°C, ( cP ) (a) 2200

Espuma inicial (mm) 237

% de retenção após 5 min. 80

Irritabilidade ocular 6,0 (a) Na presença de 2,8% de NaCl

A associação PEG-150 DS/ CAPB na proporção estudada, promoveu melhora na viscosidade (42% de redução na quantidade de NaCl) e poder espumante ( 5% de aumento na altura de espuma inicial) do sistema SLES/PSL 80, quando comparado a este sistema contendo 1,0% de PEG-150 DS. A irritabilidade ocular atingiu índice 6,0, que, embora classifique o sistema como “irritante mínimo”, é superior ao valor obtido quando do uso exclusivo de 1,0% de PEG-150 DS. Por outro lado, a incorporação do CAPB às formulações de xampus é extensivamente citada na literatura (1, 3, 4), por seu efeito condicionante ao cabelo, característica não exibida pelo PEG-150 DS. Assim, é importante que a escolha do melhor sistema seja conduzida mediante um balanço dos benefícios finais.

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IV. CONCLUSÃO Para as propriedades avaliadas, o PEG-150 DS, incorporado ao sistema SLES/PSL 80, mostrou ser o mais efetivo dos tensoativos estudados, principalmente em baixas concentrações, pois apresenta efeito benéfico sobre o espessamento, poder espumante e, principalmente, na redução da irritabilidade ocular. Em altos teores (acima de 2%) observa-se prejuízo à formulação, no que diz respeito ao poder espumante e irritabilidade.

O CAPB mostrou-se muito efetivo no aumento do poder espumante e da viscosidade do sistema.

A incorporação da AMIDA 90 não revelou grandes benefícios para a mistura SLES/PSL 80, quanto às propriedades avaliadas.

Os resultados também indicam que associação CAPB/PEG-150 DS, em proporções adequadas, sobre o sistema SLES/PSL 80, pode produzir formulações com excelentes propriedades de espessamento, poder espumante, condicionamento e irritabilidade.

V. REFERÊNCIA (1) Harry’s Cosmetology, 7th Edition

(2) Sanctis, Daisy S. e Palma, Eduardo J., “ Tensoativos em Xampus: Um Compromisso entre Propriedades Físico-Químicas e atributos do Consumidor”, Aerosol e Cosméticos, 92 39 (1994).

(3) N. B Desal, PhD, “ Esters of sucrose and glucose as Cosmetic Materials”, Cosmetics &

Toiletries, 105, 99 (1990).

(4) Fox, C. “Introdução a Formulação de Xampus, Cosmetics &. Toiletries, edição em Português, 1, 17 (1989).

(5) SRI INTERNATIONAL - Surfactants Specialty, 1992

(6) SRI INTERNATIONAL - Cosmetic Chemicals, 1995.

(7) Velasquez, Mírian, Perez de R., María N., Russo María.

“ Mezclas de Alquil o Alquil Aril Sulffatos y Cocoamido Propril Betaina: Influencia de la secuencia de Incorporaçion sobre el pH, la viscosidade y la irritacion ocular”, 11° Congresso Latino Americano e Ibérico de Químicos Cosméticos - Uruguai, (1993).

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