16 января 2014

Косметика для ухода за волосами: назначение и анатомия состава. Шампуни.

Косметика для ухода за волосами: назначение и анатомия состава. Шампуни.

Основная функция шампуня – очищение волос и кожи головы. Все прочие свойства, такие, как кондиционирование, придание блеска, послушности, облегчения расчесываемости подразделяются по целям ухода и используются для маркетинговой дифференциации.

В соответствии с самыми базовыми требованиями, шампунь должен хорошо очищать волосы, давать хорошую пену и не оставлять следов после смывания. Для удобства применения он должен иметь определенную вязкость и текучесть, которые, с одной стороны, позволяют ему не протекать сквозь пальцы, а с другой – легко распределяться по волосам. Наконец, компоненты шампуня должны быть достаточно мягкими по отношению к коже и слизистым оболочкам глаз, чтобы средство можно было применять достаточно часто и без нежелательных последствий.

Ключевыми компонентами современных шампуней являются поверхностно-активные вещества (ПАВ). Как правило, это комбинация анионных и неионных ПАВ, и в среднем доля ПАВ в шампуне составляет 12-20%. В принципе, любое ПАВ обладает моющим действием и способно очистить волосы, однако у всех у них есть свои плюсы и минусы, включая не только дерматологические свойства, но и совместимость с остальными компонентами шампуня. Кроме того, комбинированием различных ПАВ можно существенно модифицировать дерматологические характеристики получившегося шампуня. Наиболее популярные ПАВ в шампунях – алкилсульфаты (этоксилированные и неэтоксилированные), сульфосукцинаты, амфоацетаты, алканоламиды жирных кислот, аминоксиды, бетаины, алкилполиглюкозиды. Первые в истории шампуни были созданы в конце XIX – начале XX века – это были порошки на основе измельченного мыла и различных добавок; впоследствии появились жидкие шампуни на базе мыл.Однако в современных шампунях мыла в качестве моющей основы практически не используются из за ряда присущих им недостатков: они плохо пенятся и моют в жесткой воде, оставляя на волосах неприятную пленку, а щелочное значение рН таких средств неблагоприятно влияет на состояние кутикулы [1].

Алкилсульфаты и этоксилированные алкилсульфаты – «рабочая лошадка» большинства шампуней современного рынка. Наиболее часто применяемые и известные из них – лауретсульфат натрия, лауретсульфат аммония и лаурилсульфат аммония, реже – лаурилсульфат натрия. Наличие этокси-звеньев в молекуле в номенклатуре INCI обозначается суффиксом eth вместо yl в названии алкильного остатка: sodium laurylsulfate и sodium laureth sulfate – вовсе не одно и то же. Этоксилированные алкилсульфаты не только лучше работают в жесткой воде. По действию на кожу они намного мягче, чем их неэтоксилированные «предшественники»: лауретсульфат натрия по раздражающему действию сильно уступает лаурилсульфату натрия, который часто используется как «эталон» раздражителя в кожных тестах, так что путать эти ингредиенты не следует. Анионные ПАВ, как правило, дают обильную, но рыхлую пену, которая быстро разрушается. Поэтому ПАВ этого класса комбинируют с другими ПАВ, обладающими способностью улучшать качество пены, а также алканоламидами для облегчения достижения необходимой вязкости. Современные тенденции к неприятию «сульфатных» шампуней во многом порождены беспочвенными слухами об их якобы опасности для здоровья. Эти слухи опираются не столько на раздражающее действие, сколько на возможное присутствие 1,4-диоксана, однако в действительности косметическое сырье в этом отношении совершенно безопасно, что не единожды подтверждено официальными источниками, опирающимися на многочисленные исследования, и слухи о том, что «сульфатные шампуни могут вызывать рак», не имеют никакого отношения к истине. Кроме того, хотя сами по себе эти ПАВ нельзя отнести к дерматологически мягким, в комбинации с другими ингредиентами дерматологический профиль шампуня будет вполне благоприятен, что доказано многочисленными исследованиями [2]. Разумеется, гораздо проще собрать комбинацию из мягких ПАВ – она заведомо не будет сильнее раздражать кожу, чем исходные ингредиенты, однако и с классическим лауретсульфатом натрия хороший результат вполне достижим. Тем не менее, у противников «сульфатных» шампуней (а для нашего рынка это, главным образом, шампуни на основе лауретсульфата натрия) есть веский аргумент, хотя и лежит он в совершенно иной плоскости, чем вред для здоровья, а именно – в экологической. Дело в том, что до недавнего времени на рынке косметического сырья не были представлены этоксилированные алкилсульфаты, полученные из возобновляемых источников. Лишь в 2010 г. французской компанией Rhodia (в настоящее время Solvay Novecare) был представлен лауретсульфат натрия под маркой Rhodapex® ESB-70 NAT, все углеродные атомы в молекуле которого происходят из 100% возобновляемого сырья. Однако широкое применение этой и подобных ей марок ограничено не только высокой ценой, но и тем, что процесс этоксилирования во всех современных стандартах для «зеленой» косметики находится в списке запрещенных, несмотря на «растительное» происхождение этоксилированных звеньев в молекуле. В то же время многие «зеленые» шампуни содержат лаурилсульфат аммония – вполне экологичное ПАВ, однако по раздражающему действию более жесткое, чем лауретсульфат натрия (рис. 9). Так что «зеленый» - это не обязательно «мягкий», хотя у потребителей часто складывается такое мнение, обычно просто из-за недостатка знаний по данной теме, но иногда и из-за недобросовестной рекламы.

                       Рисунок 11. Раздражающее действие ПАВ (по материалам концерна BASF)[3]

Алкилсульфаты и этоксилированные алкилсульфаты – не единственные анионные ПАВ, встречающиеся в шампунях. В качестве вспомогательных ПАВ, призванных улучшить дерматологические и потребительские характеристики шампуней, можно упомянуть сульфосукцинаты, глутаматы, карбоксилаты и др. (disodium laureth sulfosuccinate, disodium cocoyl glutamate, sodium lauroyl sarcosinate, sodium lauryl glucose carboxylate). Сульфосукцинаты – производные сульфоянтарной кислоты. Они дают хорошую пену и уменьшают раздражающее действие этоксилированных алкилсульфатов (в частности, лауретсульфата натрия) на кожу и глаза. Глутаматы и саркозинаты также обладают способностью делать шампуни более «комфортными» для кожи головы, а по дерматологическим характеристикам они сопоставимы с мягкими неионными ПАВ.

Алканоламиды жирных кислот используются в сочетании этоксилированными алкилсульфатами (например, лауретсульфатом натрия). Они улучшают качество пены, облегчают загущение и работают как солюбилизатор жирорастворимых компонентов – отдушек и масел. С некоторого времени диалканоламиды жирных кислот (cocamideDEA и др.) обросли слухами о небезопасности в связи с потенциальным риском образования нитрозаминов, однако жесткие требования к качеству этих ингредиентов сводят риски к нулю. Помимо диалканоламидов, из ПАВ этой группы широко применяются также производные моноэтаноламина и моноизопропаноламина (cocamide MEA, cocamide MIPA и др.).

Аминоксиды – неионные ПАВ, известные отличным пенообразованием, и используются они в шампунях в основном для улучшения именно этих характеристик. Одновременно они облегчают загущение шампуней. Однако у этого класса ПАВ есть еще одно замечательное свойство: при кислых значениях рН (менее 7) благодаря своей псевдокатионной природе аминоксиды способны приобретать положительный заряд и оказывать на волосы кондиционирующее действие, тем самым повышая качество шампуня. Примерами ПАВ этой группы могут служить cocamidopropylamine oxide, lauramidopropyl amine oxide.

Алкилбетаины и амидоалкилбетаины – амфотерные ПАВ, обладающие низким раздражающим действием и хорошей совместимостью с большинством других ПАВ и катионными кондиционирующими компонентами шампуней. Они позволяют существенно снизить раздражающее действие лауретсульфата натрия. Наиболее известный и часто используемый представитель этой группы ПАВ – кокамидопропилбетаин (cocamidopropylbetaine).

Еще одна группа амфотерных ПАВ, широко применяемая в современных шампунях – амфоацетаты. Они также улучшают пенообразование и дерматологическую мягкость рецептур шампуней на основе лауретсульфатов. Обладая хорошим пенообразованием и моющим действием, эти ПАВ часто применяются в качестве основных в бессульфатных шампунях. Наиболее часто встречаются sodium cocoamphoacetate и disodium cocoamphodiacetate.

Алкилполиглюкозиды – группа «зеленых» неионных ПАВ с очень мягким действием на кожу и слизистые оболочки. Благодаря своей высокой моющей способности они могут применяться как в качестве основных ПАВ в «зеленых» и бессульфатных шампунях, а благодаря способности проявлять синергизм с анионными и амфотерными ПАВ – и как вспомогательные ПАВ в «классических» рецептурах. При этом их добавление в рецептуру улучшает качество пены и существенно снижает раздражающее действие состава, практически линейно с увеличением концентрации глюкозидного ПАВ в смеси. Приведем достаточно яркий пример: использование лаурилсульфата натрия в определенном соотношении с какомидопропилбетаином и коко-глюкозидом позволяет получить детский шампунь «без слез». Кроме того, алкилполиглюкозиды обладают некоторым кондиционирующим действием на волосы, улучшая их расчесываемость как во влажном, так и в сухом состоянии. Разумеется, одних только алкилполиглюкозидов недостаточно для обеспечения заметного кондиционирующего действия, однако они вносят в него дополнительный вклад.

Определенная группа неионных ПАВ – солюбилизаторы, облегчающие введение в шампунь липофильных компонентов (масла, церамиды, отдушки и т.п.). Они применяются для того, чтобы снизить влияние таких компонентов на пенообразование и моющую способность. Примерами могут служить polysorbate 20, PEG-40 hydrogenated castor oil и др. Одновременно такие ингредиенты могут играть роль усилителя липидного слоя (например, PEG-7 glyceryl cocoate или PEG-6 caprylic/capric glycerides).

Для достижения желаемой вязкости шампуней используют загустители – соли (чаще всего – поваренную соль, хлорид натрия, реже – хлориды кальция и магния: sodium chloride, calcium chloride, magnesium chloride), низшие этоксилаты жирных спиртов (laureth-2, laureth-3), водорастворимые полимеры – производные целлюлозы (например, hydroxyethylcellulose), природные полисахариды (xanthangum) или модифицированные акриловые полимеры (например, carbomer или acrylates copolymer); иногда для достижения необходимой вязкости они требуют нейтрализации щелочными соединениями[4]. Применяются также и так называемые ассоциативные загустители – это могут быть производные глюкозы или сложных эфиров с высокой степенью этоксилирования (PEG-120 methyl glucose dioleate, PEG-200 hydrogenated glyceryl palmate) и др. Ассоциативные загустители связывают мицеллы ПАВ в агломераты и эффективны в любых системах ПАВ, в том числе и в бессульфатных шампунях. В соответствии с современными тенденциями по созданию экологичной косметики, в которой запрещается использовать ингредиенты, полученные путем этоксилирования, появились альтернативные «зеленые» ассоциативные загустители – например, sorbitan sesquicaprylate, полученный из натурального сырья и полностью соответствующий критериям стандарта Ecocert.

Большинство шампуней, предназначенных для ухода за волосами, имеют слабокислую реакцию (обычно от 4,5 до 6,5). При том, что непосредственной связи рН и раздражающего действия ПАВ не выявлено, этот показатель, тем не менее, имеет большое значение для поддержания здоровья кожи головы. Кроме того, рН оказывает существенное влияние на состояние кутикулы: при слабокислых значениях рН чешуйки кутикулы плотно прилегают к поверхности волоса, тогда как в щелочной среде они поднимаются, открывая доступ к кортексу, и легко повреждаются. Для достижения необходимого значения рН используются органические кислоты – чаще всего лимонная (citricacid), реже – молочная (lacticacid).

Большинство активных добавок в шампунях можно разделить на несколько классов, приведенных в таблице 1. Разумеется, это деление довольно условно; многие ингредиенты объединяют в себе признаки нескольких классов, а силиконы выделены в отдельный класс из-за специфических свойств и строения, обусловливающих их уникальные свойства, которые часто бывает невозможно воспроизвести с помощью альтернативных компонентов. Разумеется, эта классификация не является исчерпывающей и не охватывает весь спектр разнообразных активных ингредиентов, но позволяет получить хотя бы общее представление о сложности и продуманности составов современных средств для волос.

Может возникнуть вполне закономерный вопрос: для чего вводить в шампунь активные компоненты, если он не остается на волосах в течение сколь либо длительного времени? Однако исследованиями установлено, что даже в течение тех примерно 30 секунд, в течение которых длится контакт шампуня с волосами и кожей головы, можно достичь желаемого эффекта, во многом за счет правильно подобранного состава.  У других же средств для ухода за волосами время контакта с «целевым объектом» дольше.

Таблица 1. Основные классы активных ингредиентов, применяемых в шампунях

Класс

Примеры

Гидролизаты белков, аминокислоты

Гидролизованные белки животного и растительного происхождения, от длинноцепочечных пептидов до глубоких гидролизатов, вплоть до смесей аминокислот: hydrolyzed wheat protein, hydrolyzed keratin, hydrolyzed riceprotein, silk amino acids

Прочие нативные биополимеры и их производные

Хитозан и его производные: chitosan, chitosan succinamide

Усилители и восстановители липидного слоя

Церамиды, синтетические эмоленты, натуральные масла: ceramide 3, dicaprylylether, glyceryl oleateargania spinosa kernel oil и др.

Витамины и провитамины

Витамин Е, провитамин В5 (пантенол), биотин, рутин (витамин Р), ниацинамид (витамин В3): tocopheryl acetate, panthenol, rutin, niacinamide и др.

Растительные экстракты

Обладают разнообразным действием: успокаивающим, антиоксидантным, смягчающим, противовоспалительным и т.п. В современной косметике применяются сотни экстрактов различных растений, представляющих флору всего мира.

Индивидуальные активные вещества растительного, синтетического и биотехнологического происхождения

Кофеин (caffeine), низкомолекулярная гиалуроновая кислота (sodium hyaluronate), пирролидонкарбоксилат цинка (zinc PCA), пироктон оламин (pyroctone olamine), пиритионат цинка (zinc pyrithione), олеаноловая кислота (oleanolic acid), апигенин (apigenin), биотиноилтрипептид-1 (biotinoyl tripeptide-1) и др.

Кондиционирующие ингредиенты

Четвертичные аммонийные соединения различной природы (катионные ПАВ, кватерниумы, поликватерниумы, кватернизованные гидролизаты белков и т.п.): behentrimonium chloride, bis-ethyl(isostearyl imidazoline) isostearamide, quaternium-95, polyquaternium-55, laurdimonium hydroxypropyl hydrolyzed keratin и др.

Силиконы

Dimethicone, cyclopentasiloxane, dimethiconol, silicone quaternium-16, divinyldimethicone/ dimethicone copolymer, amodimethicone, bis(C13-15 alkoxy) PG-amodimethicone, PEG-PPG 15/15 dimethicone идр.

Высокомолекулярные гидролизаты белков образуют защитную пленку на волосах, обеспечивая хорошее увлажнение. Гидролизаты средней молекулярной массы проникают во внешние слои кортекса, обеспечивая кондиционирование и придавая волосам дополнительный объем. Низкомолекулярные гидролизаты способны глубоко проникать в кортекс, восстанавливая структуру поврежденных и ослабленных волос. Гидролизаты белков способны снижать раздражающее действие ПАВ на слизистые оболочки и кожу.

Усилители липидного слоя не только восполняют потерю естественных липидов волоса, но и уменьшают трение, облегчают расчесывание и укладку, придают волосам блеск, способствуют сохранению влаги. Они также благотворно влияют на состояние кожи головы, защищая ее от пересушивания.

Кондиционирующие компоненты давно уже стали неотъемлемой частью современных шампуней. Больше всего их содержится в так называемых шампунях «2 в 1», или шампунях-кондиционерах[5]. Чаще всего это полимеры, несущие катионный заряд (поликватерниумы, кватернизованные производные гуара, катионные силиконовые полимеры и др. – например, polyquaternium-7, polyquaternium-10, polyquaternium-67, guarhydroxypropyltrimonium chloride, siliconequaternium-22, siliconequaternium-16 и т.п.). Довольно часто встречаются также сложные четвертичные аммонийные соединения на основе простых и сложных эфиров, сахаров и др. – кватерниумы (quaternium-60, quaternium-80, quaternium-92, quaternium-95 и др. [6]), гораздо реже – простые катионные ПАВ, соли четвертичных аминов (например, behentrimonium chloride или behentrimonium methosulfate). Молекулы кондиционирующих ингредиентов несут небольшой положительный заряд. Поверхность волоса заряжена отрицательно. Благодаря электростатическому взаимодействию, кондиционирующие добавки осаждаются на поверхности волоса, особенно на поврежденных участках. Немедленный эффект состоит в том, что разноименные заряды взаимно нейтрализуются, в результате чего уменьшается электризуемость волос и их разлетаемость.

Поликватерниумы нумеруют в порядке их введения в практику применения в качестве ингредиентов косметики, так что соседние порядковые номера вовсе не обязательно означают сходство структуры и взаимозаменяемость. Они различаются по химическому строению, молекулярной массе, положению четвертичной аммонийной группы в молекуле – все это обусловливает многообразие индивидуальных свойств этих полимеров при общей направленности действия. Более того, поликватерниумы даже одного порядкового номера при общем сходстве состава и строения могут различаться плотностью распределения заряда, степенью замещения и молекулярной массой, в результате чего свойства одного и того же поликватерниума разных марок могут несколько варьировать. Многие поликватерниумы и производные гуара способны увеличивать осаждение активных ингредиентов на поверхности волоса, тем самым повышая эффективность косметического средства, в состав которого они входят. Некоторые из этих компонентов обладают дополнительными преимуществами – например, polyquaternium-55 обеспечивает защиту волос при термоукладке, помогает зафиксировать укладку в условиях повышенной влажности и способствует сохранению цвета окрашенных волос.

Нумерация кватерниумов осуществляется аналогичным образом, и близость порядковых номеров не имеет отношения ни к структурному сходству, ни к особенностям действия. Многие из них также мультифункциональны.

Силиконы с 80-х годов прошлого века стали незаменимыми компонентами средств для ухода за волосами. Традиционно больше всего они применяются в шампунях «2 в 1», хотя и многие другие шампуни, не относящиеся к этой категории, содержат разнообразные силиконовые ингредиенты. Современные силиконы не блокируют поступление других активных компонентов к поверхности волоса и токсикологически безопасны. Однако с экологической точки зрения силиконы нельзя назвать безупречными ингредиентами. Например, в январе 2009 г. канадские министерства охраны окружающей среды и здравоохранения опубликовали заключение, что циклометиконы (тетрамер и пентамер, INCI: cyclotetrasiloxane, cyclopentasiloxane), будучи безопасными для здоровья человека, способны накапливаться в окружающей среде. Именно низкая биоразлагаемость, а не токсичность или раздражающее действие накладывают определенные ограничения на использование силиконов в современной косметике, хотя они по-прежнему остаются популярными ингредиентами, а косметические и сенсорные эффекты, достигаемые с их помощью, очень трудно (если вообще возможно) воспроизвести при использовании других компонентов. Так, помимо общего кондиционирующего действия, силиконы способны обеспечить волосам непревзойденный блеск и исключительную гладкость, придать дополнительный объем, сохранить цвет окрашенных волос, защитить волосы от повреждения при термоукладке и механическом воздействии, уменьшить видимые признаки повреждения, в том числе и улучшить вид секущихся волос. Многие силиконовые ингредиенты эффективны в отношении нескольких проблем волос.

Помимо строго функциональных добавок, отвечающих за выполнение заявленных функций, в шампуни вводят компоненты эстетической направленности, улучшающие внешний вид и запах, а также стабилизаторы и консерванты.

Сами по себе смеси ПАВ либо не имеют запаха, либо пахнут специфически. К тому же приятный запах во время мытья улучшает восприятие продукта, поэтому в шампуни обычно добавляют отдушки или натуральные душистые вещества – эфирные масла и их смеси. Количество отдушки в шампунях невелико, намного ниже 1%. Отдушки могут быть гипоаллергенными (т.е., не содержать аллергенов, которые необходимо выносить в маркировку состава). Эфирные масла одновременно с приданием приятного запаха могут играть роль активных ингредиентов.

Для изменения внешнего вида шампуней используются красители, замутнители, пигменты, глиттеры и перламутры. Красители, применяемые в шампунях обычного назначения (не оттеночных) не имеют ничего общего с красителями, применяемыми в красках для волос и связанными с ними рисками. Как правило, это пищевые красители, и количества их ничтожны (тысячные, редко сотые доли процента). Для придания привлекательного внешнего вида и цвета могут также применяться пигменты и глиттеры, обычные для декоративной косметики. Замутнители (обычно это нерастворимые в воде сополимеры стирола – такие, как styrene/acrylates copolymer или acrylates/PEG-10 maleate/styrenecopolymer) придают шампуням молочно-кремовый вид, а перламутры (дисперсии на основе гликольдистеарата, например, coco-glucoside (and) glycol distearate (and) glycerin) – жемчужно-перламутровый (в этом случае внешний вид обусловливают пластинчатые кристаллы гликольдистеарата размером 6-16 мкм). Относительно недавно появился альтернативный «зеленый» перламутр для шампуней на основе стеарилцитрата (stearylcitrate (and) laurylglucoside). Содержание замутнителей и перламутров обычно не превышает нескольких процентов.

В качестве стабилизаторов шампуни, особенно окрашенные, расфасованные в прозрачные флаконы, могут содержать добавки, защищающие состав от воздействия ультрафиолетового излучения и помогающие сохранить внешний вид в течение всего срока годности (пример – diethylhexyl syringylidene malonate). Как своего рода стабилизаторы можно рассматривать и комплексообразователи, связывающие ионы поливалентных металлов. Чаще всего это соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (например, disodium EDTA).

Консерванты в шампунях обеспечивают их микробиологическую безопасность в течение всего срока годности. В современных составах практически не применяются парабены ввиду их слабой растворимости в воде, склонностью к инактивации некоторыми ингредиентами и низкой эффективностью при обычных для шампуней значениях рН, так что надпись на шампуне «без парабенов» – не более чем маркетинговый трюк. Обычно применяемые консерванты – это бензиловый спирт (benzylalcohol) и изотиазолоновые производные (methylchloroisothizolinone, methylisothizolinone), высокоэффективные в крайне небольшой концентрации. Тенденция к «зеленой» косметике обусловила рост популярности консервантов на основе органических кислот – бензойной, сорбиновой, дегидроацетовой – и их солей (benzoic acid, sorbic acid, dehydroacetic acid, sodium benzoate, sodium sorbate, sodium dehydroacetate). Обычное содержание консервантов в шампуне – менее 1%.

Разбору состава других средств для ухода за волосами будут посвящены следующие публикации.

Елена Красней, главный технолог фабрики "Модум - наша косметика"

[1] Последующее ополаскивание уксусом, лимонным соком или нанесение кондиционера со слабокислым значением рН, конечно же, помогает частично решить эту проблему, но при повторном мытье мылом все снова повторяется, что нежелательно как с уходовой, так и эстетической точки зрения.

[2] Подробно о лауретсульфате натрия можно прочесть в отдельной статье, размещенной на нашем сайте.

[3] Тест Дюринга – оценка раздражающего действия в патч-тесте на коже предплечья с помощью специальной камеры, предотвращающей утечку раствора исследуемого вещества.

[4] Поэтому в списке ингредиентов иногда можно увидеть неорганические или органические основания – sodiumhydroxide, triethaniolamine, aminomethylpropanolи др., однако в свободном виде этих соединений в составе такого шампуня не будет: они вступили в реакцию нейтрализации с полимерным загустителем.

[5] Впервые они появились в США в 1985 г.

[6] Исключением из этого ряда можно назвать, пожалуй, кватерниум-15 (quaternium-15) – сложное полигетероциклическое соединение с четвертичным атомом азота, представляющий собой не кондиционирующий компонент, а консервант – донор формальдегида. Кватерниумы, используемые в качестве кондиционирующих добавок, подобными свойствами не обладают.

Смотрите также другие материалы на эту тему:

Строение волос, их основные свойства и жизненный цикл

Косметические проблемы волос

Выпадение волос

Бальзамы, кондиционеры и маски для волос

Несмываемые средства для волос

Возможности косметики в решении проблем волос

Разработка сайта

СОАО Парфюмерно-косметическая фабрика "Модум - наша косметика" MODUM
ул. Володько, 6/6-5 Республика Беларусь, Минск
+375 (17) 222-94-94 Производство и реализация косметической продукции и средств для ухода за полостью рта. Каталог косметики. Контрактное производство.