化妆品中为何有表面活性剂?

2019-09-09 21:10:58

说到表面活性剂,很多人只想到洗衣粉和肥皂。事实上,它在化妆品中也是不可或缺的。

化妆品有很多种,从洗面奶、沐浴液、保养保湿霜、精华素到美容香水、唇彩等等,几乎每个人都可以使用。细心的人也可能会注意化妆品的构图表,看看我们每天在脸上画些什么。如果你对化妆品有一些了解,你会发现,虽然不同化妆品的成分差异很大,但除了水,它们主要是保湿剂、防腐剂、活性成分和表面活性剂。保湿剂用于保湿,有效成分是化妆品作用的关键,防腐剂使产品有一定的保质期,那么表面活性剂起到什么作用呢?不要低估表面活性剂,因为它们是化妆品不可缺少的一部分。

表面活性剂-我们是双面的。

表面活性剂是指一类能降低液体表面张力,或降低液体或液固相界面张力的化合物。其英文名称“表面活性剂”是合成词表面活性剂[1],表明`表面活性剂是能够增强表面(或界面)活性的物质‘。

肥皂是一种典型的表面活性剂,在日常生活中很常见。肥皂可以用来洗衣服,皮肤有油渍,但是光是水不容易洗掉,因为油是不溶于水的。那么,为什么肥皂可以洗掉油污呢?这是由于表面活性剂的“双面”性质。肥皂的组成是脂肪酸金属盐,它溶于水,我们称之为“亲水性基团”,另一种是不溶于水,溶于油,我们称之为“疏水基团”或“亲脂基团”。由于这种特殊的结构,肥皂可以在一端潜入水中,在另一端潜入油中。这样,水把肥皂分子拉出来,肥皂分子再拉油,然后把衣服上的油渍拉下来!

表面活性剂在表面活性剂中既有亲水基团,又有亲脂基团,也被称为亲本(两亲)。由于表面活性剂的这一特性,在适当的浓度下,它们可以在水中形成胶束(胶束)[1]:亲水性水头被水吸引到外面,亲脂性的尾部被水排斥。在洗衣服的过程中,油污被亲脂基团拉到胶束内部,整个胶束被水带走。如果是在油性环境中,它们可以形成反胶束(逆胶束),即头和尾。这些胶束在化妆品中起着重要的作用。

图1.胶束原理图

图2.反胶束原理图。

 为什么化妆品需要表面活性剂?

常见的化妆品通常是膏状或奶油状的,含有油和水,分散非常均匀。水和油是不相容的,那么它们怎么能在护肤品中和平共存呢?表面活性剂在乳化(乳化)中起着重要的作用。在这个时候。在水性环境中,表面活性剂形成胶束,将小颗粒的油包在胶束的中心,这相当于在油颗粒的外面涂上一层亲水膜,使它们在水中自由均匀地分散,形成稳定的乳化液(乳状液)。当乳液被涂在皮肤上时,这些胶束就会破裂,释放出油颗粒(通常是化妆品中的有效成分)被皮肤吸收。

不是所有化妆品的活性成分都是油性的,有些活性成分是水溶性的,所以油和水的成分需要均匀分布。此外,当产品或浓度较高时,纯油的活性成分非常缺乏吸引力[1],很可能没有人想把它们涂在脸上或身体上;高浓度的活性成分没有最佳的护肤效果-例如甘油可以保湿,但必须用水稀释。如果使用纯甘油,而不是保湿,它将从皮肤吸收水分。因此,该乳液不仅更加美观,而且还能适当稀释有效成分,使其发挥更好的作用。所以,我们能买回高浓度的护肤活性成分,然后用它稀释吗?这个想法是不切实际的,因为它不仅不方便,而且水油比很难控制。让化妆品专业人士为我们工作。

在上述案例中,表面活性剂扮演了化妆品背后的英雄角色,但对于清洁化妆品,如洗面奶和洗发水,表面活性剂则成为主角。表面活性剂的主要特征之一是除油能力。当然,皮肤不能忍受肥皂,洗衣液作为强表面活性剂,所以一般化妆品都会选用温和的非刺激性表面活性剂,而且不易引起表面活性剂的过敏反应。

此外,表面活性剂也可以在护理(状况)中发挥作用。由于表面活性剂通常具有“油性”部分(亲脂性基团),所以表面活性剂可以改善皮肤或头发的感觉,并在护理中起到一定的作用。例如,(StearalkoniumChloride)[2],常用于调节剂,是阳离子表面活性剂。其亲水性基团带电正电,可被头发受损蛋白部分负电荷吸引,不易被水洗掉,可停留在头发上起到护理作用。由于受损的负电荷头发相互重复,使用阳离子表面活性剂四氯化铵,如三甲基氯化铵(三甲基氯化铵),也可以中和电性能并降低粗糙效果。

由此可见,表面活性剂在化妆品中起着多种作用,如乳化、清洁、护理等,化妆品离不开它们。近几十年来,脂质体作为一种新型的化妆品表面活性剂,使化妆品的护理效果更加有效。

脂质体:非典型表面活性剂。

在分子水平上,脂质体具有与普通表面活性剂相同的“亲本”特性,但它们更挑剔:它们必须由磷脂等脂类分子构成。与普通表面活性剂不同,这些脂类分子不是形成胶束,而是形成双层微胶囊。如图3所示,磷脂分子是尾衬的,头部分别延伸到周围环境和微胶囊内。这种特殊的结构和分子组成使得脂质体比普通表面活性剂具有许多优点。

我们知道人体的细胞膜是由磷脂双层组成的。脂质体、磷脂分子和细胞膜主要成分的组成完全相同[3]。因此,使用脂质体作为表面活性剂是无毒的,不会引起过敏,这对化妆品非常重要。其次,与细胞膜相似的结构和组成使脂质进入皮肤的深层,并将其送入体内携带的营养物质中。

还表明脂质体甚至可以与细胞融合[4],并将活性成分直接送入细胞中,这不仅更有针对性,而且还能持续更长以达到持续释放效果。此外,由于脂质体的双层结构,内腔可以携带水和水溶性营养物质,有利于提供营养并维持皮肤保湿。由于其优异的特性,许多高端护肤品将选择脂质体作为有效成分的载体[5],将活性成分送入皮肤的深层并缓慢释放,从而达到快速吸收和长期营养的效果。

图3.脂质体结构图

参考资料:

[1](1,2,3)化妆品中表面活性剂的引入

[2]化妆品中有哪些表面活性剂?

[3]脂质体是什么?

[4]化妆品中常见名词和产品成分清单

[5]应用软件脂质体,D.LASIC,生物物理学手册,Volume1,1995。