scf-online.com | Ausgabe 21 | Sonnenschutzprodukte

In den vergangenen Jahren wurde der Markt für Sonnenschutzmittel zunehmend durch Produkte mit hohem Lichtschutzfaktor bestimmt, wobei ein Trend zu Spezialprodukten mit Lichtschutzfaktoren von bis zu 60 zu beobachten ist. Erfahrungsgemäßprägen nicht nur dermatologische und sensorische Faktoren den Einflußder Rezepturmatrix auf die Effizienz von Sonnenschutzprodukten. Vielmehr müssen Synergien zwischen kosmetischen Rohstoffen und UV-Filtern genutzt werden, um Produkte, insbesondere mit hohen Schutzfaktoren, unter ökonomischen Gesichtspunkten realisieren zu können.

Mit dem Konzept "Synergistic Sun System" sind neue Emulgiertechnologien, innovative Emulgatoren und Ölkomponenten sowie Wirkstoffe mit polyfunktionalen und synergistischen Leistungsprofilen von Kawa und Co-Autoren kürzlich beschrieben worden (1). Kawa zeigt, daßelegante kosmetische Sonnenschutzprodukte mit einer ausgewogenen Sensorik genaue Kenntnisse zum Spreitverhalten der eingesetzten Ölkomponenten erfordern und mit dem Konzept der Spreitkaskade formuliert werden können. Weiter beschreibt er, daßdie Wahl der Emulgatoren, Öle und Wirkstoffe von ihrer Leistungsstärke hinsichtlich Emulgierung, Pigmentdispergierung, Löslichkeit der UV-Filter und dermatologischer Verträglichkeit bestimmt wird.

Forderungen an innovative kosmetische Öle für den Sonnenschutz

Neben pflegenden Eigenschaften müssen kosmetische Öle gute Löse- und Dispergiereigenschaften für UV-Filter und Pigmente aufweisen und die Fähigkeit besitzen, die Höhe des Sonnenschutzfaktors zu steigern. Sie müssen gute Spreiteigenschaften besitzen und die Gesamtsensorik der Formulierung günstig beeinflussen.

Für die Stabilität und Effektivität von Sonnenschutzprodukten ist es erforderlich, daß kristalline UV-Filter sich vollständig in kosmetischen Ölen lösen und gelöst bleiben. Die Löslichkeitseigenschaften verschiedener Öle für zwei kristalline UV-Filter wurden geprüft. Es zeigte sich, daß die kosmetischen Öle Cetiol B (2) und Myritol 331 (3) sowohl den UVB-Filter 4-Methylbenzylidene Camphor als auch den UVA-Filter Butyl Methoxydibenzoylmethane in hohen Konzentrationen lösen können (Abbildung 1). Eine Gefahr der Auskristallisation und eine damit verbundene Instabilität der Formulierung und eine Abnahme des Sonnenschutzfaktors in Abhängigkeit von der Zeit kann so ausgeschlossen werden.

Mikrofeines Titandioxid und Zinkoxid gewinnen immer mehr an Bedeutung für den kosmetischen Sonnenschutz und stellen hinsichtlich der richtigen Einarbeitung hohe galenische Ansprüche an den Entwickler. Dieser muß vermeiden, daß die eingesetzten Pigmente Agglomerate bilden und die Emulsion dadurch an Effektivität verliert. Es ist daher von Bedeutung, die Dispergiereigenschaften der Ölkomponenten genau zu kennen und durch eine geschickte Auswahl eine gleichmäßige sowie dauerhafte Verteilung der Pigmente zu erreichen und somit einer Agglomeration entgegenzuwirken. Es zeigt sich, daß das polare Myritol 331 die Pigmentverteilung besonders günstig beeinflußt und einen bedeutenden Beitrag zur Stabilität einer pigmenthaltigen Sonnenschutzemulsion leistet.

Weiter wurde festgestellt, daß die Polarität der kosmetischen Öle die Höhe der UV-Absorption organischer Lichtschutzfilter beeinflußt. Dieses Ergebnis konnte anschließend in einer Modellrezeptur in vivo bestätigt werden. Die Untersuchungen machen deutlich, daß der Lichtschutzfaktor signifikant von 8 auf 11 gesteigert wird, wenn anstelle einer unpolaren Ölkomponente Myritol 331 eingesetzt wird.

Die Spreiteigenschaft einer kosmetischen Ölkomponente ist ein wichtiges und objektives Kriterium für die sensorischen Eigenschaften einer Sonnenschutzemulsion. Für eine gleichmäßige Verteilung der eingesetzten UV-Filter auf der Haut ist ein ausgewogenes Spreiten der Emulsion ebenfalls ein wichtiges Kriterium. Idealerweise werden die nur langsam spreitenden UV-Filter mit schnell spreitenden Ölen und Ölen aus dem mittleren Spreitbereich zu einer Spreitkaskade kombiniert, um so zuverlässig Lücken im Glättegefühl zu vermeiden (Abbildung 2).

Die Kenntnis der Spreiteigenschaften ist insbesondere dann nützlich, wenn Sonnenschutzserien mit unterschiedlich hohen Lichtschutzfaktoren sensorisch angepaßt werden müssen. Um die negativen sensorischen Eigenschaften der UV-Filter bei steigenden Sonnenschutzfaktoren zu kompensieren, ist es erforderlich, die Anteile an hochspreitenden Ölen, z.B. Cetiol OE (4) oder Cetiol B zu erhöhen und mit Ölen aus dem mittleren Spreitbereich wie Myritol 331 oder Cetiol PGL (5) ausgewogen zu kombinieren. So kann ein konstantes sensorisches Profil über eine gesamte Produktreihe trotz unterschiedlicher Lichtschutzfaktoren erhalten werden.

Forderungen an innovative kosmetische Emulgatoren für den Sonnenschutz

In der praktischen Anwendung sind Sonnenschutzemulsionen häufig hohen Temperaturen ausgesetzt und erfordern somit Emulgatoren mit einem ausgezeichneten Stabilisierungspotential für die Grenzfläche, auch bei erhöhter Temperatur, unabhängig von der Polarität der eingesetzten Rezepturbestandteile.

Unter diesem Gesichtspunkt wurde Eumulgin VL 75 (6), eine Mischung aus Lauryl Glucoside und einem hydrophoben stabilisierenden Synergisten, Polyglyceryl-2 Dipolyhydroxystearate, geprüft. Der neue pflanzliche, dermatologisch gut verträgliche O/W-Emulgator zeigt ein hohes Emulgierpotential für unterschiedliche Ölstrukturen. Insbesondere die Emulsion mit dem für den Sonnenschutz aufgrund der guten Lösungs-, Dispergier-, und Boostereigenschaften wichtige Myritol 331 weist eine besonders feine Verteilung auf. Auch polare UV-Filter, wie Octyl Methoxycinnamate, werden mit guter Feinteiligkeit emulgiert. Aufgrund der niedrigviskosen Konsistenz können mit dem neuen Emulgator auch Sonnenschutzemulsionen nach dem Konzept der Kaltemulgierung leicht realisiert werden. Abbildung 3 zeigt eine entsprechend formulierte O/W-Sonnenmilch (SPF 15) mit ausgewogenen Spreiteigenschaften.

Abbildung 3

O/W Sonnenmilch SPF 15 (Kaltemulgierung) Rezeptur Nr. 98/031/2

Bestandteil INCI %

Cetiol® OE Dicaprylyl Ether 3,0 schnell

Myritol® 331 Cocoglycerides 13,0 mittel

Eusolex® 2292 Octyl Methoxycinnamate 7,0 langsam

Copherol® F 1300 Tocopherol 1,0 langsam

Eusolex® 4340 Benzophenone-3 3,0

Silicone Oil Dimethicone 0,5

Carbopol® ETD 2001 Carbomer 0,3

Eumulgin® VL75 Polyglyceryl-2 Dipolyhydroxy-
stearate,Lauryl Glucoside, Glycerin 3,5

Hydagen® B Bisabolol 0,2

Glycerin Glycerin 3,0

Wasser Aqua 64,8

KOH (20%) Potassium Hydroxide 0,7

Parfums, Konservierung q.s.

©Skin Care Forum

W/O-Emulsionen bieten neben einer hohen Schutz- und Pflegewirkung auch den Vorteil der Wasserfestigkeit. Durch den Einsatz des W/O-Emulgators Dehymuls PGHP (7) sind Konzepte leichter und sensorisch anspruchsvoller Sonnenschutzemulsionen unabhängig von der Polarität der eingesetzten Rezepturbestandteile einfach zu realisieren.

Eine innovative Technologie für neue Anwendungen im Sonnenschutz sind PIT (PhasenInversionsTemperatur)-Emulsionen. Hierbei handelt es sich um wasserdünne O/W-Emulsionen, die eine sprühbare Anwendung ermöglichen. Die PIT-Technologie basiert auf der Erkenntnis, daß O/W-Emulsionen mit nichtionischen ethoxylierten Emulgatoren in Abhängigkeit von der Zusammensetzung, Struktur und Konzentration der Emulgatoren sowie von der Temperatur ein unterschiedliches Phasenverhalten zeigen. Die Höhe der Temperatur ist entscheidend dafür, ob sich der Emulgator in der Wasser- oder Ölphase anreichert. Im Übergangsbereich, d.h. der Phaseninversionstemperatur, wird die Grenzflächenspannung auf ein Minimum reduziert. Spontan und ohne sonderliche mechanische Energiezufuhr bilden sich Mikroemulsionen. Diese haben auch nach Abkühlung auf Raumtemperatur eine sehr feine Tröpfchenverteilung von durchschnittlich 100-300 nm, sind wasserdünn und aufgrund der sehr kleinen inneren Phase extrem phasenstabil. Produktionstechnische Schritte beschränken sich ausschließlich auf Erwärmen, einfaches Rühren und Abkühlen (10). Das Prinzip der PIT-Technologie wird in Abbildung 4 dargestellt.

Wirkstoffe für den Sonnenschutz

Neben den beschriebenen Basiskomponenten, die bei gezielter Anwendung die Leistung einer Sonnenschutzformulierung deutlich verbessern können, steigern Wirkstoffe Effekte wie z.B. Wasserfestigkeit, Pflege und Regeneration der Haut und schützen vor Radikaleinwirkung. Beispiele hierfür sind Chitosan und Tocopherol.

Das kationische substantive Biopolymer marinen Ursprungs Hydagen CMF (8) hat die Funktion eines Filmbildners und erhöht signifikant die Wasserfestigkeit von Sonnenschutzformulierungen. Weiterhin hat es einen günstigen Einfluß auf die Sensorik einer Emulsion und verbessert deutlich die Parameter Weichheit, Geschmeidigkeit und Hautverträglichkeit.

Vitamin E besitzt neben vielfältigen biologischen Funktionen auch ein hohes autoxidatives Potential und wird daher im Sonnenschutz eingesetzt, um die Ausbildung einer papulösen polymorphen Lichtdermatose ("Mallorca-Akne") zu vermeiden. Das Institut für experimentelle Dermatologie der Universität Witten-Herdecke zeigte in einer Studie, daß Peroxide, die sich aus den Emulsionsbestandteilen unter Einfluß des Sonnenlichts bilden können, für die Entstehung der papulösen Form der polymorphen Lichtdermatose von Bedeutung sind. Weiterhin belegt die Studie, daß die Reaktion der Haut in Abhängigkeit von der Konzentration des der Emulsion zugesetzten Antioxidans Controx KS (9) vermindert werden kann.

Zusammenfassung

In Abbildung 5 wird eine Auswahl der verschiedenen Aspekte, die zur Formulierung von Sonnenschutzprodukten von Bedeutung sind, in einer Matrix dargestellt. Auf einen Blick ist eine Polyfunktionalität der Inhaltsstoffe erkennbar. In zukünftigen, innovativen Konzepten für Sonnenschutzprodukte können solche polyfunktionalen Inhaltsstoffe verstärkt eingesetzt werden, damit Synergien optimal genutzt werden können.

Literatur und INCI-Bezeichnungen

(1) Kawa, R.; Ansmann, A.; Jackwerth, B.; Leonard, M.; Das Synergistic-Sun-System-Konzept: Synergien in der Formulierungswelt kosmetischer Sonnenschutzprodukte nutzen, Parfümerie Kosmetik 80, Nr. 3 (1999) 17-18, 20, 22-23
(2) Cetiol B: Dibutyl Adipate
(3) Myritol 331: Cocoglycerides
(4) Cetiol OE: Dicaprylyl Ether
(5) Cetiol PGL: Hexyldecanol (and) Hexyldecyl Laurate
(6) Eumulgin VL 75: Polyglyceryl-2 Dipolyhydroxystearate, Lauryl Glucoside, Glycerin
(7) Dehymuls PGHP: Polyglyceryl-2 Dipolyhydroxystearate
(8) Hydagen CMF: Chitosan Glycolate
(9) Controx KS: Tocopherol (and) Hydrogenated Palm Glycerides Citrate
(10) Siehe auch: Förster, Th.; PIT-Emulsionen, Skin Care Forum Nr. 2 (1992); Strey, R.; Mikrostruktur von Mikroemulsionen, Skin Care Forum Nr. 14 (1996)
(11) Eumulgin PL 68/50: Cetearyl/Glucoside (and) Cetearyl Alcohol
(12) Hydagen B: alpha-Bisabolol
(13) Generol 122 N: Soybean (Glycine Soja) Sterol
(14) Copherol F1300, 1250: Tocopherol/Tocopheryl Acetate

Alle hier genannten Produkte sind geschützte Warenzeichen der Fa. Cognis.

Rolf Kawa übernahm 1985 bei Henkel in Düsseldorf eine Aufgabe in der Anwendungstechnik für Rohstoffe für die kosmetische und pharmazeutische Industrie und war für die Entwicklung neuer Emulgatoren und Ölkomponenten verantwortlich. In der Geschäftseinheit Care Chemicals bei der Firma Cognis Deutschland GmbH leitet er das globale Projekt Sun Care im Bereich technischer Service für Hautpflegeprodukte.

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