Кремний и его соединения в косметике

Кремний занимает второе место после кислорода по распространенности в земной коре. Его можно найти буквально под ногами - это песок, кварц или - в сочетании с алюминием - глина, слюда и другие минералы. Этот полу-металл хорошо известен и как важный компонент микросхем и транзисторов.

На первый взгляд, кремний мало используется в косметике. Действительно, сам по себе он почти не применяется. Тем не менее органические соединения кремния и неорганические силикаты широко применяются в косметических продуктах, таких, как маски, компрессы или средства ухода за волосами.

Кремниевая кислота и ее компаньоны

Когда кремний окисляется, образуется диоксид кремния (SiO2) или кремнезем, который до сих пор используется в некоторых абразивных средствах для очистки рук от сильных загрязнений: смол, красителей, клеев. Как абразивный материал используют также частицы кварца (например, речной или морской песок), которые раньше входили в состав косметических пилингов. Поскольку кварц - довольно жесткий материал, он давно уже не применяется в косметике.

Родственная ему кремниевая кислота является гидратированным (водосодержащим) диоксидом кремния с совершенно другими свойствами. Светлый рассыпчатый порошок, как правило, применяют в качестве добавки для смеси специй или столовой поваренной соли, чтобы увеличить их сыпучесть. Кремниевая кислота концентрируется в диатомовых водорослях и доступна на рынке как диатомит (кизельгур). Она также содержится в побегах хвоща. Экстракты хвоща также содержат кремниевую кислоту и используются в качестве добавок в тониках для лица и средствах ухода за волосами. Тем не менее пока еще не изучено, как укрепление кожи, ногтей и волос, рекламируемые для этих средств, может быть связано с кремниевой кислотой. Вяжущий экстракт хвоща содержит также сапонины и флавоноиды. Стоит заметить, что кремниевая кислота улучшает состояние соединительной ткани и костей. В организме человека в среднем содержится около 20 мг кремниевой кислоты на кг веса, усваиваемое с пищей.

Мелкодисперсная (коллоидная) кремниевая кислота, также известная как аэросил, служит средством для улучшения консистенции неполярных масел, например, парафинового. Получаемые при этом олеогели (липогели) играют определенную роль в фармацевтической промышленности, но не находят применмения в косметике в связи с их неприятными тактильными характеристиками. Как для косметической, так и для пищевой промышленности представляет интерес высокая поглощающая способность масел аэросилом, которая позволяет преобразовывать масла в порошки.

Кремниевая кислота, покрытая диоксидом титана и оксидом железа, может быть использованы в пудрах и макияже, чтобы замаскировать морщины. Эта смесь диффузно отражает свет, снижает контрастность морщин и не выглядит на коже, как маска благодаря тому, что ее прозрачность идентична таковой у кожи. Вообще, кремниевая кислота является частым компонентом пудр (INCI: Silica).

Другой формой кремниевой кислоты является силикагель. Он имеет твердую консистенцию и выпускается в зернах различных размеров. Он очень гигроскопичен и служит в качестве осушителя в лабораториях. В косметике силикагель используется для сохранения аромата цветочного масла, например, при сушке лепестков роз в закрытом контейнере.

Алюмосиликаты

В природе существуют различные минералы, в которых кремниевая кислота сочетается с оксидом алюминия - алюмосиликаты. Каолин (или фарфоровая глина) используют в качестве отбеливающего пигмента, например, в производстве пудр и макияжа. Каолин образуется при разложении полевого шпата. Полевые шпаты являются каркасными силикатами. Кроме кремния и алюминия, они также содержат натрий, калий, кальций и барий.

Слюды – слоистые пластинчатые силикаты, используемые в декоративной косметике. Слюды имеют особые оптические свойства, а если их размолоть в тонкие порошки, их могут обволакивать различные вещества, например, кремниевая кислота (см. выше). В сочетании с кварца и полевого шпата они образуют горные породы - гранит и гнейс, которые со временем превращаются в глину. В качестве компонентов косметических средств и масок глины абсорбируют различные вещества и, с другой стороны, высвобождают в кожу добавленные в маску активные компоненты. Процедура удаления глиняной маски после лечения довольно трудоемка по сравнению с кремовыми масками. Для этого наиболее подходящим продуктом является очищающее молочко без эмульгатора. Лечение глинами может быть объединено с различными физиотерапевтическими процедурами. Специфические ионообменные свойства глины еще более отчетливо выражены у цеолитов. В ограниченных масштабах они даже могут быть использованы как для смягчения воды или в качестве добавки в косметике для ванн. Алюмосиликат бентонит может абсорбировать огромные количества воды и образует неорганические 5-10 % тиксотропные гели. В сочетании с пигментами, гликолями и маслами бентонит и аналогичные алюмосиликаты могут быть использованы для изготовления жидкого грима.

Тальк

Тальк, встречающийся в при роде – очень мягкий неорганический материал. В порошкообразной форме это сульфат магния, жирный на ощупь. Он часто используется в составе пудр, так как облегчает и улучшает их нанесение на кожу. Порошок талька представляет некоторую опасность, так как его частицы не подвергаются биодеградации и могут вызывать заболевания легких, сходные с асбестозом. Поэтому сегодня на косметический рынок выпускают продукты, не содержащие талька.

Силиконы

В отличие от кремниевой кислоты и силикатов, силиконы - полностью синтетические вещества. На самом деле их химическое название - силоксаны и соответственно полисилоксаны, поскольку они состоят из последовательностей атомов кремния и кислорода (-Si-O-Si-O-). Кроме того, к каждому атому кремния присоединены два, а к первому и последнему атому в цепи три углеводородных радикала. Если это метильные группы, мы имеем дело с диметиконами (диметилполисилоксанами), которые широко используются в косметической промышленности.

Если цепи замкнуты в кольцо, их называют циклометиконами. Конкретные циклические силоксаны обозначают префиксом “цикло” и суффиксом “силоксан” (например, циклотетрасилоксан). У метиконов только одна метильная группа на атомах кремния, а другой углеводородный остаток указан в номенклатуре INCI в качестве добавки.

Наряду с относительно простыми основными типами есть множество других полисилоксанов. Вместо метильных групп есть и другие углеводороды, а также различные функциональные группы, расположенных на атомах кремния. Соответственно этому существуют и разнообразные области их применения. Гидрофобные и кондиционирующие свойства полисилоксанов главным образом используются в косметике.

Существуют как летучие и жидкие полисилоксаны, которые облегчают наложение косметических продуктов, так и высокомолекулярные воскоподобные соединения, которые остаются на поверхности кожи. Высоко ценится гидрофобный эффект и создание ощущения бархатистой кожи, придаваемое ими косметическим средствам. Очищающие средства и лосьоны для тела, например, для снабжения кожи жиром, проявляют сглаживающий и адгезивный эффект. Приятные ощущения создают впечатление восстановления кожи, которого на самом деле не происходит. Эти вещества широко применяются в шампунях и кондиционерах для волос.

Вот немногие представители этого семейства:

Диметикон (INCI: Dimethicone). Существует много видов этих силоксанов, с возрастающей вязкостью в зависимости от увеличения длины цепи. Основным представителем с определенной длиной цепи является гексаметилдисилоксан (INCI: hexamethyldisiloxane), который имеет температуру кипения 101°C и жидкий, как вода, но лишенный ее охлаждающего действия. Жидкости и летучие соединения - растекающиеся и смягчающие агенты с низким поверхностным натяжением. Они часто используются в антиперспирантах и дезодорантах и в целом облегчают расчесывание мокрых волос. Нелетучие соединения с более высоким молекулярным весом часто используют в сочетании с минеральными маслами как липидные вещества в кремах, а также водоотталкивающие агенты в средствах для защиты кожи. Использование силиконовой продукции в промышленности весьма невыгодно, потому что после контакта с ней отпечатки пальцев довольно трудно удалить с обрабатываемых деталей. Также является недостатком то, что полисилоксаны могут накапливаться в волосах при частом использовании шампуней и кондиционеров.



Рис. 1. Гексаметилдисилоксан.

Циклометикон (INCI: Cyclomethicone): Этот термин относится к диметилполисилоксановым кольцам разного размера. Циклопентасилоксан (INCI: cyclopentasiloxane ) состоит из 10-атомного кольца и используется для улучшения растекающих свойств высоковязких силиконовых масел. Такое сочетание позволяет лечить кончики волос и создавать прямые и блестящие волосы, которые легче расчесывать как в сухом, так и влажном виде. Шестиатомные кольца циклотрисилоксана (INCI: cyclotrisiloxane) и восьмиатомные кольца циклотетрасилоксана (INCI: cyclotetrasiloxane) обладают еще большей текучестью. Как и гексаметилдисилоксан, они летучи. Циклические силоксаны содержатся, например, в помадах, где они заменяют часть нелетучих углеводородов, а также в спреях-дезодорантах и аэрозолях.

Алкилдиметиконы - общее название диметилполисилоксанов с метильной группой на атоме кремния, частично замещенной на более длинноцепочечный углеводород. Это, например, цетилдиметикон, стеарилдиметикон, С24-28 алкилдиметикон и C30-45 алкилдиметикон. Если метильные группы полностью замещены, вещество называют алкилметикон: гексилметикон, стеарилметикон, цетеарилметикон, С30-45 алкилметикон. Эти в основном воскообразные вещества являются компонентами кремов по уходу за кожей, защиты от солнца и декоративных косметических продуктов: губная помады, туши для ресниц, макияжа. Длинноцепочечные алкильные остатки, как и вазелин, вызывают окклюзию кожи. Полимеризованный винилдиметикон (INCI: polymerized vinyl dimethicone) образует воскообразные гели, вязкость которых может быть изменена низкомолекулярными силоксанами. Он используется для улучшения консистенции кремов для кожи.

Фенилметикон (INCI: phenyl methicone): эти соединения содержат метильную и фенильную группы на атомах кремния. Кроме кондиционирующих свойств, они обладают интересными оптическими характеристики, так как они имеют тот же показатель преломления, что и волосы, усиливая их сияние и блеск. Они также образуют скользкие пленки и придают гладкость волосам.

Гидроксипролил диметикон (INCI: hydroxypropyl dimethicone) принадлежит к диметилполисилоксанам с функционализированными алкильными группами, которые влияют на кондиционирующие свойства за счет их повышенной гидрофильности. Дальнейшее добавление окиси пропилена и результаты окиси этилена дает такие сополимеры, как ПЭГ/ППГ-25/25 диметикон (INCI: PEG/PPG-25/25 dimethicone). Они сочетают в себе эмульгирующие свойства полиэтиленгликоля (ПЭГ) или полипропиленгликоли (ППГ) с кондиционирующими характеристиками полисилоксанов. Таким образом, нет необходимости в эмульгаторах ("2 в 1") или же они служат коэмульгаторами и оказывают антистатическое действие. Общий термин для ПЭГ-сополимеров с неопределенной длинцой цепи - диметиконкополиол (INCI: dimethicone copolyol). В этерифицированной форме, например, бегенат диметиконкополиола (INCI: dimethicone copolyol behenate) они используются как увлажнители и смягчающие средства. Также возможно создание их эфиров с натуральными веществами, например, пчелиным воском (INCI: dimethicone copolyol beeswax).

Диметиконкополиол и циклометиконы используют как очищающие компоненты, так как они способны растворять липофильные частицы грязи. Диметиконкополиол поддерживает стабильную густую пену и поэтому применяется в пенах для ванн, гелях для душа для душа и жидких мылах.

Катионные полисилоксаны являются диспергируемыми в воде, как вышеупомянутые производных ПЭГ, в связи с тем, что аминогруппы, содержащихся в алкильных остатках, похожие на четвертичные аммониевые соединения, образуют соли в сочетании с кислотами, которые близки к белкам. К этой группе веществ принадлежит кватерниум-80 (INCI: Quaternium-80), способный сильно обволакивать волосы. Как и полисилоксаны, он облегчает расчесывание влажных и сухих волос и может быть использован для лечения их поврежденных кончиков. По сравнению с гидрофобными диметилполисилоксанами, его легче удалить, вымыв голову. Аналогичные свойства имеют аминопропилдиметикон (INCI: aminopropyl dimethicone) и амодиметикон (INCI: ethylene diaminopropyl dimethicone). Гидроксистеарат амодиметикона (INCI: amodimethicone hydroxystearate) является примером соли жирной кислоты. Амиды, например, стеарамидопропилдиметикон (INCI: stearamidopropyl dimethicone) синтезируют из аминов и используют в качестве пленкообразующих агентов и ингибиторов коррозии.

Диметиконол (INCI: dimethiconole) обладает Si-OH группами на концах цепи, полярность которой улучшает кондиционирование волос и препятствует образованию пены. Следует отметить, что оптимальное действие часто оказывает смесь различных полисилоксанов, в частности, в средствах для ухода за волосами. Si-OH группы диметиконола могут быть, в свою очередь, этерифицированы, в этом случае образуются стеароксидиметикондиметикон (INCI: stearoxy dimethicone) или behenoxy диметикон (INCI: behenoxy dimethicone). Простые и сложные эфиры, например, стеарат диметикона (INCI: dimethicone stearate) и бегенат диметикона (INCI: dimethicone behenate) используются в качестве смягчающих веществ в продуктах по уходу за кожей.

Наконец, следует упомянуть также также силиконизированные кремниевые кислоты, например, диметилсилилат кремния (INCI: silica dimethyl silylate), которые используются для улучшения конссистенции.

В целом силиконы обладают почти универсальной областью применения, которую мы лишь приблизительно очертили. Но с другой стороны, они не соответствуют требованиям натуральной косметики и физиологии кожи. Они не раздражают чувствительную кожу, но в отличие от натуральных липидных веществ, не поддерживают ее восстановление. В случае нарушения кожного барьера и ороговения субъективные ощущения могут быть диаметрально противоположными фактическому состоянию кожи.

Dr. Hans Lautenschläger (доктор Ханс Лаутеншлегер)
Источники:
http://www.korneotherapie.com/englis...cosmetics.html

http://www.korneotherapie.com/englis...ompounds-.html

Опубликовано: Kosmetische Praxis 2010 (6), 12-15; Kosmetik International 2010 (7), 28-30
Перевод и редактирование: Г.Б.Большакова

Любое копирование ЗАПРЕЩЕНО!
  • Кремний и его соединения в косметике

Рекомендуемые товары

Теги: ароматерапия, компоненты для косметики